Nhưng việc tìm hiểu, tỉnh toán lựa chọn vànắm bắt phương pháp vận hành các thiết bị công nghiệp có hiệu quả là một sự trảinghiệm không thể xem nhẹ, coi thường.Nhờ sự hướng dẫn và giúp đỡ
Cấu tạo của máy điện không đồng bộ
Khái niệm và phân loại
- Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lí cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rotor n (tốc độ quay của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1.
- Máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, ngh椃̀a là nó có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hoặc chế độ máy phát điện
- Máy điện không đồng bộ chủ yếu được làm động cơ điện do kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành không cao
- Tuy vậy máy điện không đồng bộ có những nhược điểm : cos của máy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt
- Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt so với máy phát điện đồng bộ nên ít được dùng.
Các đại lượng định mức:
- Công suất định mức ở đầu trục: Pđm (KW,W hoặc Hp) - Điện áp dây stato định mức: U1đm (V)
- Dòng điện dây stato: I1đm (A) - Tần số dòng điện stato: f (HZ) - Tốc độ quay rotor: nđm (vg/ph) - Hệ số công suất: cosđm
Cấu tạo
(hình 1.1 stato) - Lõi thép : làm mạch từ, chế tạo từ những lá thép kỹ thuật điện ghép cách điện với nhau tạo thành các rãnh để đặt dây quấn
- Dây quấn: được đặt vào các rãnh của lõi thép và cách điện tốt đối với rãnh
- Vỏ máy làm bằng thép hoặc gang đúc, dùng để cố định lõi thép và dây quấn.
- Lõi thép: dùng thép kỹ thuật điện như stator, lõi thép được ép lên trục quay, phía ngoài có xẻ rãnh để đặt dây quấn.
+ Rôto lồng sóc : Là các thanh dẫn làm bằng đồng hoặc nhôm đặt trong các rãnh của lõi thép, hai đầu nối ngắn mạch
+ Rôto dây quấn : Trong rãnh lõi thép Rôto, đặt dây quấn ba pha, thường nối hình sao, ba đầu ra nối với ba vành trượt bằng đồng đặt cố định ở 1 đầu trục và thông qua chổi than đưa điện trở phụ vào mạch.
( hình 1.3 cấu tạo động cơ kđb)
Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ
Từ trường máy điện không đồng bộ 3 pha
Từ trường đập mạch của dây quấn 1 pha:
- Từ trường của dây quấn một pha là từ trường có phương không đổi, song trị số và chiều biến đổi theo thời gian, được gọi là từ trường đập mạch
-Để đơn giản ta hãy xét dây quấn một pha đặt trong 4 rãnh của stato Dòng điện trong dây quấn là dòng điện một pha i = Imaxsinωt.
(hình 1.4 Từ trường một đôi cực: p = 1)
(hình 1.5 Từ trường hai đôi cực p = 2)
Từ trường quay của dây quấn 3 pha: a) Sự tạo thành từ trường quay
IA = Imaxsinωt IB = Imaxsin(ωt – 120o ) IC = Imaxsin(ωt – 240o )
- Thời điểm pha ωt = 90o : Ở thời điểm này, dòng điện pha A cực đại và dương ,dòng điện pha B và C âm Từ trường tổng là từ trường một đôi cực (p = 1) Trục của từ trường tổng trùng với trục của dây quấn pha A là pha có dòng điện cực đại
- Thời điểm pha ωt = 90o + 120o : sau 1/3 chu kỳ Ở thời điểm này, dòng điện pha B cực đại và dương, các dòng điện pha A và C âm Từ trường tổng đã quay đi một góc là 120o so với thời điểm trước Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha B là pha có dòng điện cực đại.
IA = Imaxsinωt IB = Imaxsin(ωt – 120o ) IC = Imaxsin(ωt – 240o )
- Thời điểm pha ωt = 90o : Ở thời điểm này, dòng điện pha A cực đại và dương ,dòng điện pha B và C âm Từ trường tổng là từ trường một đôi cực (p = 1) Trục của từ trường tổng trùng với trục của dây quấn pha A là pha có dòng điện cực đại.
IA = Imaxsinωt IB = Imaxsin(ωt – 120o ) IC = Imaxsin(ωt – 240o )
- Thời điểm pha ωt = 90o + 120o : sau 1/3 chu kỳ Ở thời điểm này, dòng điện pha B cực đại và dương, các dòng điện pha A và C âm.Từ trường tổng đã quay đi một góc là 120o so với thời điểm trước Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha B là pha có dòng điện cực đại.
Thời điểm pha ωt = 90o + 240o : Là thời điểm sau thời điểm đầu 2/3 chu kỳ Ở thời điểm này, dòng điện pha C cực đại và dương, các dòng điện pha A và B âm
- Từ trường tổng đã quay đi một góc là 240o so với thời điểm đầu Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha C là pha có dòng điện cực đại Qua sự phân tích ở trên, ta thấy từ trường tổng của dòng điện ba pha là từ trường quay Từ trường quay móc vòng với cả hai dây quấn stato và rôto, đó là từ trường chính của máy điện, tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng. b) Đặc điểm của từ trường quay
+ Tốc độ của từ trường quay: (Vòng/ph)
+ Chiều quay của từ trường: phụ thuộc vào thứ tự pha của dòng điện Muốn đổi chiều quay của từ trường ta thay đổi thứ tự hai pha với nhau
+ Biên độ của từ trường quay Từ thông tổng xuyên qua dây quấn AX là: Φ = Φ A + Φ B cos(-1200 ) + Φ C cos(-2400 ) = ΦA – 1/2 (Φ B + Φ C )
Vì nguồn điện đưa vào là nguồn điện ba pha đối xứng nên ΦA + Φ B + Φ C = 0 hay - ΦA
= Φ B + Φ C → Φ = ΦA + ΦA /2 = 3/2 ΦA Dòng điện iA hình sin nên từ thông của pha A cũng hình sin ΦA = ΦAmaxsinωt
Vậy từ thông của từ trường quay xuyên qua dây quấn biến thiên hình sin và có biên độ bằng 3/2 từ thông cực đại một pha Φ max = 3/2 Φ pmax
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ:
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ là n1 = 60f/p
Từ trường cắt dây quấn rôto và cảm ứng e2 trên dây quấn rôto Vì rôto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng i2 trong các thanh dẫn rôto Lực tác động tương hỗ giữa từ trường quay của stator với thanh dẫn mang dòng điện rôto, kéo rôto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n (n n1
- Chiều dòng điện rôto I2 ngược lại với chế độ động cơ và lực điện từ đổi chiều Lực điện từ tác dụng lên rôto ngược với chiều quay, gây ra mômen hãm cân bằng với mômen quay động cơ sơ cấp Máy điện làm việc ở chế độ máy phát Hệ số trượt là:
Nhờ từ trường quay, cơ năng động cơ sơ cấp đưa vào rôto được biến thành điện năng ở Stator Để tạo ra từ trường quay, lưới điện phải cung cấp cho máy phát không đồng bộ công suất phản kháng Q, vì thế làm cho hệ số công suất cos của lưới điện thấp đi Nếu khi máy phát làm việc riêng lẻ, ta phải dùng tụ điện nối đầu cực máy để kích từ cho máy Vì thế ít khi dùng máy phát điện không đồng bộ.
Mô hình toán của động cơ không đồng bộ
Phương trình cân bằng điện áp dây quấn stato:
Phương trình dây quấn roto:
Phương trình sức từ động:
Sơ đồ thay thế máy điện không đồng bộ
Các đại lượng rô to trước và sau quy đổi:
Sơ đồ thay thế máy điện không đồng bộ:
Các chế độ làm việc của máy điện không đồng bộ
Chế độ động cơ điện (0
