Chương 18 Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ doc

Nguyờn Vn ụ - HL 77 Ch"ơng 18 Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 18-1. QUá TRìNH Mở MáY Động cơ điện không đồng bộ Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính chủ yếu nhất trong những đặc tính mở máy của động cơ điện. Muốn cho máy quay đEợc thì mômen mở máy của động cơ phải lớn hơn mômen tải tĩnh và mômen ma sát tĩnh. Trong quá trình tăng tốc phEơng trình cân bằng động về mômen nhE sau: dt d JMMM jC == (18-1) trong đó: M, M c , M j là mômen điện từ của động cơ điện, mômen cản và mômen quán tính. g GD J 4 2 = - hằng số quán tính; g = 9,81 m/s 2 - gia tốc trọng trEờng; G và D là trọng lEợng và đEờng kính phần quay; - tốc độ góc của rôto. Khi đã biết đEợc đặc tính cơ của động cơ điện M = f 1 (n) và của tải M c = f 2 (n) thì có thể từ công thức (18-1) tìm ra quan hệ giữa tốc độ và thời gian n = f(t) trong quá trình mở máy. Cũng từ biểu thức trên ta thấy, muốn đảm bảo tăng tốc thuận lợi trong quá trình mở máy phải giữ 0> dt d , nghĩa là M > M c . Với một quán tính nhE nhau, M - M c càng lớn thì tốc độ tăng càng nhanh. Đối với những máy có quán tính lớn thì thời gian mở máy lâu hơn. Trong trEờng hợp có yêu cầu mở máy nhiều lần thì thời gian mở máy ảnh hEởng rất nhiều đến năng suất lao động. Khi bắt đầu mở máy thì rôto đứng yên, hệ số trEợt s = 1 nên dòng mở máy có thể tính đEợc theo mạch điện thay thế. 2, 211 2, 211 1 )()( xCxrCr U I mm +++ = (18-2) Thực tế do mạch từ tản bão hoà rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy còn lớn hơn nhiều so với trị số tính theo công thức (18-2). ở trị số điện áp định mức dòng điện mở máy thEờng bằng từ 4 đến 7 lần dòng điện định mức. Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lEới giảm nhiều, nhất là đối với những lEới điện có công suất nhỏ. Trong thực tế, theo yêu cầu của sản xuất, động cơ không đồng bộ thEờng phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình của lEới điện mà yêu cầu mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu mômen mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi lại cần cả hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện phải có tính năng mở máy thích ứng. Nguyờn Vn ụ - HL 78 !"#$%&'%($$)*$+,-$./01$.234$ $ 56"7$18$529"$:#;"7$5<"7$=6 CD ĐC Trong nhiều trEờng hợp, do phEơng pháp mở máy hay do chọn động cơ điện có tính năng mở máy không thích hợp sẽ gây hỏng máy. Nói chung khi mở máy một động cơ điện cần xét đến những yêu cầu cơ bản sau: 1- Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải. 2- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt. 3- PhEơng pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn, an toàn. 4- Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt. Những yêu cầu trên thEờng mâu thuẫn với nhau nhE khi yêu cầu dòng điện mở máy nhỏ thì thEờng làm cho mômen mở máy giảm theo hoặc cần thiết bị đắt tiền. Chính vì vậy phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phEơng án mở máy thích hợp. 18-2. Các phJơng pháp mở máy 18.2.1. Mở máy trực tiếp động cơ điện rôto lồng sóc Đây là phEơng pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lEới điện là đEợc (hình 18-1). Khi mở máy trực tiếp dòng điện mở máy tEơng đối lớn. Nếu quán tính của tải lớn, thời gian mở máy quá dài thì có thể làm nóng máy và ảnh hEởng đến điện áp lEới điện. NhEng nếu nguồn điện tEơng đối lớn thì nên dùng phEơng pháp này vì mở máy nhanh và đơn giản.$ 18.2.2. Hạ điện áp để mở máy Khi hạ điện áp để mở máy sẽ giảm đEợc dòng điện mở máy nhEng đồng thời mômen mở máy cũng giảm xuống, do đó đối với những tải yêu cầu có mômen mở máy lớn thì phEơng pháp này không dùng đEợc. Tuy vậy đối với những thiết bị yêu cầu mômen mở máy nhỏ thì phEơng pháp này rất thích hợp. Có ba cách hạ điện áp nhE sau:$ 1- Mắc cuộn kháng nối tiếp vào mạch stato (hình 18-2) Khi mở máy đóng cầu dao D 1 , mở cầu dao D 2 , trong mạch điện stato đEợc mắc nối tiếp một điện kháng K. Mở máy xong đóng cầu dao D 2 nối tắt cuộn kháng (hình 18-2). Điều chỉnh trị số của điện kháng thì có thể có đEợc dòng điện mở máy cần thiết. Do có điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mở máy trên đầu cực của động cơ điện là U , mm nhỏ hơn điện áp lEới U 1 . Ta có U , mm = kU 1 với k < 1. Gọi dòng điện mở máy và mômen mở máy khi mở máy trực tiếp là I mm và M mm . Sau khi thêm điện kháng vào dòng điện mở máy còn lại là I , mm = kI mm . Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy tham số của máy điện vẫn giữ không đổi thì dòng điện mở máy sẽ nhỏ đi. Vì mômen tỷ lệ với bình phEơng điện áp nên lúc đó mômen mở máy bằng M , mm = k 2 M mm . Nguyờn Vn ụ - HL 79 !"#$%&'>?$ @$529"$,4$+*$$ +,-$=A"7$=23"$,4$.0$"7BC. ĐC D 1 D 2 T D 3 I , mm U , mm U l !"#$% & ' D?$)*$+,-$E ' $ $ FG $$ D 1 D 2 Mở máy Làm việc !"#$%&'H($$ @$529"$,4$+*$$ +,-$=A"7$1C6"$:#,"7. FG $$ D 1 D 2 I $ I mm $ J K ++ $$ U l Ưu điểm của phEơng pháp này là thiết bị đơn giản, giảm đEợc dòng điện mở máy nhEng nhEợc điểm là khi giảm dòng điện mở máy thì mômen mở máy giảm xuống bình phEơng lần. 2- Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy Sơ đồ lúc mở máy nhE hình 18-3, trong đó T là biến áp tự ngẫu, bên cao áp nối với lEới điện, bên hạ áp nối với động cơ điện. Khi mở máy đóng cầu dao D 1 và D 3 , còn D 2 mở. Sau khi mở máy xong cắt biến áp tự ngẫu T ra bằng cách đóng cầu dao D 2 vào và mở D 3 ra. Gọi tỷ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu là k T (k T < 1) thì U , mm = k T U 1 . Do đó dòng điện mở máy và mômen mở máy của động cơ điện sẽ là I , mm = k T I mm và M , mm = k 2 T M mm . Gọi dòng điện lấy từ lEới vào là I 1 (dòng điện sơ cấp của biến áp tự ngẫu) thì dòng điện đó bằng: I 1 = k T I , mm = k 2 T I mm . So với phEơng pháp trên ta thấy, nếu chọn k T = k thì mômen mở máy vẫn bằng M , mm = k 2 M mm nhEng dòng điện mở máy lấy từ lEới vào nhỏ hơn nhiều (I l = k 2 T I mm ). NgEợc lại, khi lấy từ lEới vào một dòng điện mở máy bằng dòng điện mở máy của phEơng pháp trên thì với phEơng pháp này ta có mômen mở máy lớn hơn. Đó là Eu điểm của phEơng pháp dùng biến áp tự ngẫu để hạ thấp điện áp mở máy. Nguyờn Vn ụ - HL 80 !"#$%&'L($M1$.N"#$+;+O"$:#2$ .#P+$529"$./*$4#Q$RST$5U$+*$+,-( $ 4 3 2 1 M mm =M max 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 s 1 , 0 a M M dm 3. Mở máy bằng phOơng pháp Y- PhEơng pháp mở máy - thích ứng với các động cơ điện khi làm việc bình thEờng đấu tam giác. Khi mở máy ta đổi thành Y, nhE vậy điện áp đEa vào hai đầu mỗi pha chỉ còn 3/ l U . Sau khi động cơ đã chạy rồi, đổi thành đấu . Sơ đồ cách đấu dây nhE ở hình 18- 4. Khi mở máy thì đóng cầu dao D 1 còn cầu dao D 2 đóng về phía dEới, nhE vậy máy đấu Y. Khi máy đã chạy rồi thì đóng cầu dao D 2 về phía trên, máy đấu theo . Theo phEơng pháp này, khi dây quấn đầu Y thì điện áp pha trên dây quấn là: 1 ' 3 1 UU mmf = , trong đó U 1 là điện áp dây của lEới điện. Ta có: mmfmmf II 3 1 ' = và mmmmf MM 3 1 ' = . Do khi đấu Y để mở máy dòng điện pha bằng dòng điện dây I , mmf = I , mm còn khi mở máy trực tiếp đấu thì U mmf = U l và I mm = 3 I mmf cho nên khi mở máy đấu sao thì dòng điện bằng mmmmfmmfmm IIII 3 1 3 1 '' === , nghĩa là dòng điện mở máy và mômen mở máy đều giảm đi ba lần so với mở máy trực tiếp. Trên thực tế trEờng hợp này tEơng tự nhE dùng một biến áp tự ngẫu có tỷ số biến đổi điện áp 3 1 = T k . Trong các phEơng pháp hạ điện áp mở máy nói trên, phEơng pháp mở máy Y - tEơng đối đơn giản nên đEợc dùng rộng rãi đối với những động cơ điện khi làm việc đấu tam giác. 18.2.3 Mở máy bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào rôto PhEơng pháp này chỉ áp dụng với những động cơ rôto dây quấn vì đặc điểm của loại động cơ điện này là có thể ghép thêm điện trở phụ vào mạch cuộn dây rôto. NhE ta đã biết, khi điện trở rôto thay đổi thì đặc tính M = f(s) cũng sẽ thay đổi. Khi điều chỉnh điện trở mạch điện rôto thích hợp sẽ đEợc trạng thái mở máy lý tEởng (đEờng 4 ở hình 18-5). Sau khi máy đã quay, để duy trì một mômen điện từ nhất định trong quá trình mở máy, ta cắt dần điện trở phụ thêm vào rôto làm cho quá trình tăng tốc của động cơ điện thay đổi từ đEờng M = f(s) này sang đEờng M = f(s) khác. NhE ở hình 18-5 đổi từ đEờng 4 sang đEờng 3, đEờng 2 và sau khi cắt toàn bộ điện trở phụ thì sẽ theo đEờng 1 tăng tốc đến điểm làm việc. Nguyờn Vn ụ - HL 81 Dùng động cơ điện rôto dây quấn có thể đạt đEợc mômen mở máy lớn, đồng thời dòng điện mở máy nhỏ nên những nơi nào mở máy khó khăn thì dùng loại động cơ điện này. NhEợc điểm của động cơ điện rôto dây quấn là rôto dây quấn chế tạo phức tạp hơn rôto lồng sóc nên đắt hơn, bảo quản khó khăn hơn, hiệu suất của máy cũng thấp hơn. 18-3. điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ Hiện nay ngEời ta đã nghiên cứu nhiều về vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ, nhEng nhìn chung các phEơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ đều có những Eu nhEợc điểm của nó và chEa giải quyết đEợc toàn bộ vấn đề nhE: phạm vi điều chỉnh tốc độ, năng lEợng tiêu thụ, độ bằng phẳng khi điều chỉnh, thiết bị sử dụng. Vì vậy trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng nhE cán thép, vận tải, dệt giấy, cơ khí v.v có yêu cầu điều chỉnh tốc độ tEơng đối cao vẫn còn dùng nhiều động cơ một chiều hay động cơ điện xoay chiều có vành góp. Mặc dù việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ có những khó khăn, nhEng trong những trEờng hợp nào đó nếu dùng phEơng pháp điều chỉnh tốc độ thích hợp cũng có thể thoả mãn đEợc yêu cầu đặt ra. Các phEơng pháp điều chỉnh chủ yếu có thể thực hiện: 1- Trên stato: thay đổi điện áp đEa vào dây quấn stato, thay đổi số đôi cực của dây quấn stato hay thay đổi tần số nguồn điện. 2- Trên rôto: thay đổi điện trở rôto hoặc nối tiếp trên mạch rôto một hay nhiều máy điện gọi là nối cấp. 18.3.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực Nói chung động cơ điện không đồng bộ trong điều kiện làm việc bình thEờng có hệ số trEợt nhỏ, do đó tốc độ của động cơ điện gần bằng tốc độ đồng bộ p f n 60 1 = . Từ đó ta thấy khi tần số không đổi thì tốc độ đồng bộ của động cơ điện tỷ lệ nghịch với số đôi cực, do đó khi thay đổi số đôi cực của dây quấn stato có thể thay đổi đEợc tốc độ. Dây quấn stato có thể nối thành bao nhiêu số đôi cực khác nhau thì tốc độ có bấy nhiêu cấp, vì vậy tốc độ chỉ có thể thay đổi từng cấp một, không bằng phẳng. Có nhiều cách thay đổi số đôi cực của dây quấn stato. 1. Đổi cách nối để có số đôi cực khác nhau. Dùng trong động cơ điện hai tốc độ theo tỷ lệ 2 : 1. 2 - Trong rãnh stato đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, thEờng để đạt hai tốc độ theo tỷ lệ 4 : 3 hay 6 : 5. 3 - Trên rãnh stato có đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, mỗi dây quấn lại có thể đổi nối để có số đôi cực khác nhau, dùng trong động cơ điện ba bốn tốc độ. Dây quấn rôto trong động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn có số đôi cực bằng số đôi cực của dây quấn stato, do đó khi đấu lại dây quấn stato để có số đôi cực khác Nguyờn Vn ụ - HL 82 1V $ $ / 2 / 2 $ A 1 X 1 A 2 X 2 !"#$%&'W($$X8$5<$"7C-P"$ YZ$.#[-$5\2$]^$5;2$101 $ $ A 1 [V $ X 1 X 2 $ A 2 $ /2 /2 $ A 1 $$$$$$$$$ X 1 $ $ A 2 X 2 $ =V $ nhau thì dây quấn rôto cũng phải đấu lại, nhE vậy không tiện lợi, do đó không dùng động cơ điện loại này để điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực. NgEợc lại, rôto lồng sóc có thể thích ứng với bất cứ số đôi cực nào của dây quấn stato, do đó thích hợp cho động cơ điện thay đổi số đôi cực để điều chỉnh tốc độ. Sơ đồ thay đổi số đôi cực nhE ở hình 18 - 6. Khi thay đổi từ nối thuận (hình 18-6a) sang nối ngEợc (hình 18-6b) ta đEợc bEớc cực khác nhau, nghĩa là số đôi cực khác nhau theo tỷ lệ 2 : 1. Hai cuộn dây đó cũng có thể đấu nối tiếp (hình 18-6a) hay song song (hình 18-6c) theo yêu cầu của điện áp và dòng điện để thay đổi số đôi cực. Đối với động cơ điện ba pha, tuỳ theo cách đấu Y hay và cách đấu dây quấn pha song song hay nối tiếp mà ngEời ta chế tạo động cơ điện hai tốc độ thành loại mômen không đổi và loại công suất không đổi. ở hình 18 - 7, gọi công suất động cơ điện khi đấu YY với số đôi cực ít (p 1 ) là P YY , công suất động cơ điện khi đấu Y với số đôi cực gấp đôi (p 2 ) là P Y , ta có: YYYYfYY IUP cos23 ' 1 = YYfY IUP cos3 ' 1 = Giả thiết khi thay đổi tốc độ, hiệu suất và cos không đổi thì ta có: 2= Y YY P P (18-3) Vì khi đổi nối từ đấu Y sang đấu YY số đôi cực giảm đi một nửa nên tốc độ tăng 2 lần (p 2 = 2p 1 nên n 1 = 2n 2 ) và do quan hệ P = M, trong đó là tốc độ góc của rôto động cơ điện; M, P là mômen điện từ và công suất đầu trục của động cơ điện, nên ta có: 2 2 === Y YY YY YYYY Y YY M M M M P P Từ đó ta đEợc M Y = M YY , nghĩa là máy đEợc chế tạo theo loại mômen không đổi. ở hình 18 - 8, gọi công suất của động cơ khi đấu là P , ta có: = cos33 ' 1 f IUP Công suất khi đấu YY là: YYYYfYY IUP cos23 ' 1 = Nguyờn Vn ụ - HL 83 !"#$%&'%_($FM1$.N"#$18$)$`$ab"V$ 1c[$56"7$18$529"$#[2$.^1$56$1d$]8$5<$ 5eC$fg-$"#h$*$#!"#$% & ' & $ _ $$$$$$$$$$$$$$$$ " % $$$$$$$$$$$$$$$$$H" % $$$$$$$$" $ M Y Y !"#$%&'i($FM1$.N"#$18$)$`$ab]V$1c[$ 56"7$18$529"$$#[2$$.^1$56$1d$]8$5<$ 5eC$fg-$"#h$#!"#$% & ' j $ _$$ $$$$$$$$$$$$$$$ " % $$$$$$$$$$$$$$$$$H" % $$$$$$$$" $ M Y Y Y $$$ !"#$%&'&($X8$5<$5eC$fg-$kCe"$:#2$5\2$ $.^1$56$.#OT$.l$Y9$H?%$Rm2$1;"7$]Ce.$:#;"7$5\2 $ A B C A B C n f (p 2 = 2p 1 ) YY (p 1 ) n f n K a $ n K a $ n K a$ n K a$ !"#$%&'j($X8$5<$5eC$fg-$kCe"$:#2$5\2$$ .^1$56$.#OT$.l$Y9$H?%$Rm2$+;+O"$:#;"7$5\2$ Y $b4 H `H4 % V YY (p 1 ) A B C A B C I f I f n f n f n K a n K a Giả thiết khi thay đổi tốc độ, hiệu suất và cos không đổi, ta có: 115,1 3 2 == P P YY (18-4) Động cơ điện hai tốc độ đấu theo kiểu này thuộc loại công suất không đổi. Đặc tính M = f(n) của động cơ điện hai tốc độ đấu theo Y/YY và /YY đEợc biểu diễn ở hình 18-9 và hình 18-10. 18.3.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số NhE ta đã biết, tốc độ của động cơ điện không đồng bộ bằng: )1( 60 )1( 1 1 s p f snn == Khi hệ số trEợt thay đổi ít thì n tỷ lệ với f 1 . PhEơng pháp thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ là phEơng pháp điều chỉnh bằng phẳng, động cơ điện có thể quay với bất cứ tốc độ nào, phạm vi điều chỉnh rộng, nhEng cần phải sử dụng nguồn điện đặc biệt có tần số thay đổi đEợc, do đó chỉ khi nào có Nguyờn Vn ụ - HL 84 nhiều động cơ điện cùng thay đổi tốc độ theo một quy luật chung thì cách điều chỉnh này mới có ý nghĩa thực tế vì có thể dùng một nguồn điện biến tần chung. Với điều kiện năng lực quá tải không đổi, có thể tìm ra đEợc quan hệ giữa điện áp U 1 , tần số f 1 và mômen M. Trong công thức về mômen cực đại (16-41), khi bỏ qua điện trở r 1 thì mômen cực đại có thể viết thành: 2 1 2 1 max f U CM = (18-5) trong đó C là hệ số. Giả thiết U 1 và M là điện áp và mômen lúc tần số là f 1 , căn cứ vào điều kiện năng lực quá tải không đổi ta có: M M M M max ' max ' = Hay 2' 1 2 1 2 1 2' 1 max ' max ' fU fU M M M M == Do đó ta đEợc: M M f f U U ' 1 ' 1 1 ' 1 = (18-6) Trong thực tế ứng dụng, thEờng yêu cầu mômen không đổi (nhE trong máy cắt gọt kim loại), nên ta có: 1 1 1 1 ' 1 f f U U = hay const f U = 1 1 (18-7) Khi yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảm bảo công suất cơ P cơ không đổi, nghĩa là M tỷ lệ nghịch với tần số f 1 (nhE trong đầu máy điện) thì ta có: ' 1 1 ' f f M M = Thay vào (18-6) ta đEợc: 1 ' 1 1 ' 1 f f U U = (18-8) Nếu yêu cầu mômen tỷ lệ với bình phEơng của tốc độ nghĩa là mômen tỷ lệ với bình phEơng của tần số (nhE quạt gió) thì ta có: 2 1 ' 1 1 ' 1 = f f U U (18-9) Tóm lại khi thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ ta phải đồng thời điều chỉnh cả điện áp đEa vào động cơ. 18.3.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp Khi thay đổi điện áp lEới, thí dụ giảm điện áp xuống còn x lần điện áp định mức, U 1 = xU đm (x < 1) thì mômen sẽ giảm xuống còn M = x 2 M đm . Nếu mômen tải không đổi thì tốc độ giảm xuống, hệ số trEợt tăng từ s a đến s b rồi s c nhE ở hình 18-11. Nguyờn Vn ụ - HL 85 !"#$%&'%%($F2oC$1#p"#$.^1$56$ =A"7$.#[-$5\2$529"$,4$1c[$].[.T 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1 2 M/M đm M c /M đm 1 2 3 4 a d b c !"#$%&'%H($F2oC$1#p"#$.^1$56$=A"7$ $1,1#$7#q4$.#P+$529+$./*$4#Q$RST$/;.T Theo công thức về mômen M = C m I , 2 , trong đó C m là hệ số, thì khi điện áp lEới U 1 = xU đm , s.đ.đ. E và từ thông cũng bằng x lần trị số ban đầu và I , 2 tăng lên 1/x lần (để giữ M = const cân bằng với mômen cản M c ). Vì hệ số trEợt 1 ' 2 2' 212 M rIm P P s dt Cu == nên hệ số trEợt s sẽ bằng 1/x 2 lần hệ số trEợt cũ và tốc độ động cơ điện ở điện áp U l = xU đm sẽ là: )1( 2 1 x s nn = (18-10) Theo hình 18-11 ta thấy hệ số trEợt tối đa có thể điều chỉnh đEợc là s = s m . Giả sử 2 max = dm M M , hệ số trEợt định mức s đm = 0,04 thì theo biểu thức Klox tính đEợc s m = 0,15 nghĩa là phạm vi điều chỉnh tối đa là 15%. Khi mômen tải bằng mômen định mức thì điện áp thấp nhất là U 1 = 0,707U đm . Nếu mômen tải nhỏ hơn tải định mức thì điện áp còn có thể giảm nữa. Có thể dùng phEơng pháp đổi nối Y- hoặc dùng điện kháng nối tiếp với dây quấn stato để hạ điện áp. 18.3.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto PhEơng pháp này chỉ có thể dùng đối với động cơ điện rôto dây quấn. Thông qua vành trEợt ta nối một điện trở ba pha có thể điều chỉnh đEợc vào dây quấn rôto. Hình 18-12 chỉ rõ khi thêm điện trở phụ vào thì các đEờng đặc tính M = f(s) nghiêng về phía trái. Với một mômen tải nhất định, điện trở phụ càng lớn thì hệ số trEợt ở điểm làm việc càng lớn (từ a đến b đến c rồi đến d), nghĩa là tốc độ giảm xuống. Vì mômen tỷ lệ với công suất điện từ nên ta có: ' 2 2 s rr s r f + = (18-11) trong đó r f là điện trở phụ. Do P dt bản thân không đổi, I 2 cũng không đổi nên một bộ phận công suất cơ trEớc kia đã biến thành tổn hao đồng m 2 I 2 2 r f . Vì lúc đó công suất đEa vào không đổi nên hiệu suất đã giảm. Đó là nhEợc điểm của phEơng pháp điều chỉnh này. Mặt khác, phạm vi điều chỉnh tốc độ đEợc nhiều hay ít còn tuỳ thuộc theo tải lớn hay nhỏ, tải càng nhỏ phạm vi điều chỉnh tốc độ càng ít, khi không tải không thể dùng phEơng pháp này để điều chỉnh tốc độ đEợc. Nguyờn Vn ụ - HL 86 ~ A B R !"#$%&'%>($F6"7$18$529"$ :#;"7$5<"7$=6$"^2$1e4 18.3.5. Điều chỉnh tốc độ bằng nối cấp Dùng phEơng pháp này có thể đem năng lEợng tiêu hao trên điện trở phụ của phEơng pháp trên truyền cho một động cơ điện nối cấp để đổi thành cơ năng. NhE vậy có thể lợi dụng triệt để năng lEợng lấy từ lEới điện. Nối nối cấp có nhiều kiểu, ở đây chỉ giới thiệu một trong những kiểu nối cấp với máy điện không đồng bộ. Khi nối cấp thì rôto của hai động cơ điện không đồng bộ đEợc nối với nhau cả về điện lẫn về cơ nhE hình 18-13. Động cơ điện A làm việc bình thEờng với lEới điện còn dây quấn stato của động cơ B nối với một biến trở ba pha đối xứng. NhE vậy, điện áp đEa vào động cơ B chỉ là điện áp tần số thấp của rôto động cơ điện A thông qua vành trEợt chuyển sang rôto động cơ B. Gọi số đôi cực của động cơ A và B là p A và p B , tần số lEới là f 1 , tần số dòng điện rôto của máy A là f 2 , tốc độ đồng bộ của các máy là n 1A và n 1B , tốc độ rôto chung của cả hai máy là n c thì ta có: A A p f n 1 1 60 = và A cA p nn f 60 1 2 = (18-12) Tốc độ đồng bộ của máy B (tức là tốc độ của từ trEờng quay so với rôto) bằng: B A cA B B p p nn p f n )( 60 1 2 1 == và hệ số trEợt bằng: B cB B n nn s 1 1 = (18-13) Ta nhận thấy B làm việc giống nhE một động cơ điện không đồng bộ thEờng mà tần số nguồn đEa vào trên rôto là f 2 , còn máy A làm việc nhE một động cơ điện không đồng bộ mà trên rôto nối thêm một mạch điện đẳng trị của động cơ B. Cuối cùng, vì rôto hai máy đEợc nối chặt với nhau về cơ khí nên cùng quay với tốc độ n c . Hiểu nhE vậy thì rất dễ thấy, khi không tải hệ số trEợt của máy B là s B = 0 nên n 1B = n c . Lúc đó n c là tốc độ đồng bộ của cả hệ thống nối cấp, gọi là n 1c và có quan hệ sau: B A CAsBscc p p nnnnn BB )( 11)0(1)0(1 === == do đó ta có: BABA A Ac pp f pp p nn + = + = 1 11 60 (18-14) NhE vậy, n 1c đEợc xem nhE tốc độ của hệ thống nối cấp khi hệ số trEợt của động cơ B bằng không. [...]... máy nên dòng điện không tải lớn hơn so với một động cơ điện thường Tổng trở ngắn mạch cũng lớn hơn do đó dòng điện ngắn mạch nhỏ đi Điều đó làm cho cos và Mmax giảm xuống Ngoài những phương pháp điều chỉnh tốc độ kể trên có thể dùng phương pháp đưa s.đ.đ phụ vào mạch điện rôto để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Tuy nhiên phương pháp này không thực hiện trên những động cơ không đồng bộ loại... hiện ở loại động cơ điện đặc biệt gọi là động cơ điện xoay chiều có vành góp Nguyên lý làm việc của loại máy này sẽ xét ở chương sau Câu hỏi 1 Nêu các yêu cầu mở máy và trình bày tóm tắt các phương pháp mở máy động cơ điện không đồng bộ, so sánh ưu nhược điểm của từng phương pháp 2 Tại sao khi thêm điện trở phụ vào mạch rôto thì có thể cải thiện được đặc tính mở máy của động cơ điện không đồng bộ rôto... 5 Trong động cơ điện rôto dây quấn, nếu nối điện kháng vào mạch điện rôto thì có thể điều chỉnh được tốc độ không? Lúc đó đặc tính cơ thay đổi thế nào? Mmm, Mmax, sm, sđm, hiệu suất, cos thay đổi thế nào? Bài tập 1 Một động cơ điện không đồng bộ ba pha 50 Hz; 6 cực; Pđm = 100 kW; tốc độ quay n = 980 vg/ph Giả thiết tổn hao cơ của máy bằng 1%Pđm và mômen tải luôn giữ Nguyờn Vn ụ - HL 87 không đổi Trong... A là PđtA chia làm hai phần, một phần biến thành công suất cơ ở đầu trục PcơA, một phần thành công suất điện truyền cho máy B là Ps Bỏ qua tổn hao trên máy thì công suất phân phối của hai máy như sau: nC PcoA p = = A P coB n1 A n C pB trong đó công suất cơ của máy A là PcơA = PđtA công suất cơ của máy B là (18- 15) nC ; n1 A PcơB = Ps = PđtA n1 A nC n1 A Từ đó ta thấy tải của hai máy đại thể phân... đặc tính mở máy của động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn? Nếu thêm điện kháng vào thì đặc tính mở máy có bị ảnh hưởng không? 3 Tóm tắt các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ So sánh ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của từng phương pháp 4 Có hai động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc cùng công suất đấu liền trục, cùng kéo một tải Khi mở máy đấu hai dây quấn stato của hai máy... thức (18- 14) cho ta thấy tốc độ đồng bộ của hệ thống là tốc độ đồng bộ của một động cơ điện tương ứng có số đôi cực bằng (pA + pB) Các động cơ A, B có thể làm việc riêng lẻ nên ta được ba tốc độ tương ứng với ba số đôi cực pA, pB và pA + pB Phân phối công suất của hệ thống nối cấp cũng giống như ở máy điện thường Công suât điện từ của máy A là PđtA chia làm hai phần, một phần biến thành công suất cơ ở... trở phụ và công suất đưa ra của động cơ khi giảm tốc độ Đáp số: p,cu2 = 23,7 kW; P,2 = 76,3 kW 2 Cho một động cơ điện rôto dây quấn có: p = 2; f = 50Hz ; r2 = 0,02 ; n = 1485 vg/ph Nếu mômen tải không đổi, muốn có tốc độ n = 1050 vg/ph thì phải ghép thêm điện trở phụ vào rôto là bao nhiêu? Nếu thay đổi điện áp đặt vào dây quấn stato để có được tốc độ nói trên (không có thêm điện trở phụ vào rôto) . - HL 77 Ch"ơng 18 Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 18- 1. QUá TRìNH Mở MáY Động cơ điện không đồng bộ Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là. tốc độ động cơ không đồng bộ. Tuy nhiên phEơng pháp này không thực hiện trên những động cơ không đồng bộ loại thEờng mà đEợc thực hiện ở loại động cơ điện đặc biệt gọi là động cơ điện xoay. động cơ điện hai tốc độ thành loại mômen không đổi và loại công suất không đổi. ở hình 18 - 7, gọi công suất động cơ điện khi đấu YY với số đôi cực ít (p 1 ) là P YY , công suất động cơ điện