145 Chương 4. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mục tiêu : Sau khi học xong chương này SV phải : Chứng minh được trong từ trường 1 pha động cơ không thể tự khởi động. Trình bày được nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha vòng ngắn mạch và động cơ không đồng bộ 1 pha mở máy bằng điện dung. Vẽ và giải thích được mạch ĐC 3 pha sử dụng trong lưới điện 1 pha. Nội dung: I. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Cấu tạo: động cơ thường có rotor lồng sóc. Lõi thép stato giống động cơ 3 pha, dây quấn là cuộn dây một pha nối với nguồn điện xoay chiều một pha. Dòng điện xoay chiều chạy vào dây quấn stato không tạo ra từ trường quay. Do sự biến thiên của dòng điện, chiều và trò số từ trường thay đổi nhưng phương của từ trường cố đònh trong không gian. Đó là từ trường đập mạch. Phân tích từ trường đập mạch thành 2 từ trường quay có cùng tốc độ quay nhưng ngược chiều nhau và biên độ bằng một nửa từ trường đập mạch. P f . 60 n 1 và 2 B BB max max.IImax.I với III BBB Hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận: s n n n s 1 1 I Và với từ trường quay ngược: s2s2 n n ) s 1 ( n n n n s I 1 1I1 1 1 II Tác dụng của từ trường quay thuận nghòch đó với dòng điện ở rotro do chúng sinh ra tạo thành hai moment ngược nhau M A và M B . Khi động cơ đứng yên (s=1), hai moment đó bằng nhau và ngược chiều nhau nên moment tổn bằng không nên động cơ không thể khởi động được. -Nếu dùng lực bên ngoài quay rotor theo một chiều nào đó (giả sử chiều thuận), do tốc độ quay thuận n thuận 0 nên hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận là 1s n n n s 1 1 I . Moment điện từ khác 0 nên rotor tiếp tục quay thuận và động cơ làm việc ở tốc độ ứng với moment cản bằng moment động. -Nếu quay động cơ theo chiều ngược, do tốc độ quay ngược n ngược 0 nên hệ số trượt ứng với từ trường quay ngược là 1 s 2 s II . Moment điện từ khác 0 (theo chiều ngược) nên rotor tiếp tục quay ngược và tăng tốc đến tốc độ ổn đònh. Vậy: nếu ĐCKĐB một pha mà mở máy được thì động cơ có thể làm việc được và muốn tạo moment mở máy thì lúc mở máy phải biến động cơ một pha thành hai pha để tạo từ trường quay. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 146 II. PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY VÀ CÁC LOẠI ĐCKĐB MỘT PHA 1. PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY Về lý thuyết để tạo từ trường ta cần có hai dây quấn đặt lệch nhau trong không gian góc và dòng hay áp đặt vào hai dây quấn phải lệch nhau góc . Cấu tạo thực tế của động cơ một pha thường có hai dây quấn nên sin . sin . I . I M BA . Để có moment lớn thì 0 90 và 0 90 . Nghóa là, hai dây quấn lệch nhau góc 90 0 ( 0 90 ) và để 0 phải có thiết bò dòch pha đặt trong dây quấn thứ hai Hình 4.1. vò trí không gian dây quấn một pha Dây quấn thứ nhất: dây quấn làm việc (dây quấn chính, dây quấn chạy) Dây quấn thứ hai: dây quấn khởi động (dây quấn phụ, dây quấn đề) Muốn tạo ra I A lệch pha với I B thì LVmm Z Z và bộ dòch pha sẽ làm thay đổi tổng trở để LVmm Z Z -Mắc điện trở vào cuộn mở máy: khi đó cuộn mở máy có tổng trở lớn hơn cuộn làm việc LVmm Z Z . Phương pháp này chỉ tạo góc lệch nhỏ và có tổn hao trên điện trở nên thực tế không mắc điện trở mà tính toán sao cho dây quấn phụ có điện trở tương đối lớn (giảm nhỏ tiết diện dây quấn phụ) -Mắc cuộn kháng: tổng trở mở máy có tính chất cảm lớn hơn tổng trở làm việc LVmm Z Z . Phương pháp này góc nhỏ nên moment mở máy nhỏ, đồng thời cos thấp nên thực tế không dùng. -Mắc tụ điện: Tổng trở mở máy có tính chất dung. Có thể tạo góc lệch pha =90 0 . Phương pháp này có moment mở máy lớn đồng thời cos cao. Thực tế thường dùng phương pháp này. 2. CÁC LOẠI ĐCKĐB MỘT PHA 1.Động cơ mở máy bằng điện trở: (động cơ điện trở hay dây quấn mở máy) R: Điện trở tượng trưng trên sơ đồ, nhưng trong thực tế là dây quấn có tiết diện nhỏ hơn để tăng điện trở. K: Công tắc ly tâm hoặc rơ le dòng điện. Dùng cắt cuộn dây phụ ra khỏi mạch khi tốc độ động cơ gần đạt đònh mức Khi động cơ đứng yên, công tắc K đóng nên động cơ làm việc ở chế độ hai pha cho đến khi tốc độ đạt khoảng 80 đến 90% tốc độ đònh mức thì công tắc mở, động cơ làm việc ở chế độ một pha với cuộn dây làm việc Ưu điểm : động cơ loại này cấu tạo đơn giản, nhưng moment mở máy nhỏ và hệ số công suất thấp. 2.Động cơ mở máy bằng tụ điện: Làm việc như động cơ dây quấn mở máy Ưiểm: Moment mở máy lớn 3.Động cơ dùng tụ thường trực: Thực chất đây là động cơ hai pha, làm việc ở nguồn điện một pha. Tụ C được tính sao cho từ trường tròn ở chế độ đònh mức. I A I B A B Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 147 Ưu điểm: Moment mở máy lớn, moment đònh mức lớn, hệ số công suất cao. 4.Động cơ có tụ mở máy và tụ thường trực: ở thời điểm mở máy cả hai tụ tham gia vào mạch: 1 LVmm C C C . Kết thúc khởi động, cắt tụ C 1 và động cơ làm việc ở chế độ hai pha. Ưu điểm: Moment mở máy lớn, moment đònh mức lớn, khả năng quá tải lớn và hệ số công suất cao. 5.Động cơ có vòng ngắn mạch: (vòng chập) Vòng ngắn mạch là vòng đồng được nối ngắn mạch và ôm lấy 1/3 cực từ. Đặt điện áp xoay chiều một pha vào dây quấn stato sẽ sinh ra từ trường đập mạch chinh gồm hai thành phần: -Phần qua cực từ lớn (không có vòng ngắn mạch): -Phần qua cực từ có vòng ngắn mạch: . Trong vòng ngắn mạch sẽ sinh ra dòng điện ngắn mạch I n . Dòng điện này lại sinh ra từ thông n . Từ thông n cùng với từ thông tạo ra từ thông tổng đi trong vùng cực từ nhỏ f . Như vậy, ở dưới phần cực từ không có vòng ngắn mạch có từ thông ch đi qua, còn ở phần có vòng ngắn mạch có f đi qua giữa chúng có góc lệch pha nhau về thời gian và không gian tạo nên từ trường quay và máy có moment ban đầu làm động cơ quay. Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ nhưng hiệu suất động cơ thấp. 3.ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA DÙNG TRONG LƯỚI ĐIỆN 1 PHA a b c Hình 4.2a,b,c. sơ đồ động cơ 3pha dùng trong lưới 1 pha ***** CHỦ ĐỀ GI Ý THẢO LUẬN 1. Từ trường của dộng cơ điện xoay chiều 1 pha?. 2. Đặc điểm của từ trường dòng điện 1 pha. So sánh với từ trường của dòng điện xoay chiều 3 pha. 3. Phân tích từ trường dòng điện xoay chiều 1 pha thành từ trường quay. 4. Tác động của từ trường quay thuận lên động cơ 5. Tác động của từ trường quay ngược lên động cơ 6. Biểu diễn momen tổng Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 148 7. Nhận xét momen tổng tại điểm khởi động (S = 1) 8. Kết luận về khả năng tự khởi động của động cơ. 9. Động cơ không đồng bộ 1 pha có thể tự khởi động với điều kiện nào 10. Tạo góc lệch pha giữa dòng điện pha chính và pha phụ bằng cách nào. 11. Trong các loại động cơ điện 1pha, loại nào có momen khởi động lớn nhất. 12. Độ lớn của momen khởi động phụ thuộc vào yếu tố nào 13. Nhiệm vụ của dây quấn pha phụ. 14. So sánh công suất, momen, hệ số quá tải của động cơ 1 pha với động cơ 3 pha 15. Đổi chiều quay của động cơ 1 pha vòng ngắn mạch và động cơ điện dung. 16. So sánh momen khởi động của động cơ vòng ngắn mạch vớiø động cơ dùng tụ. 17. Nguyên lý làm việc của động cơ vòng ngắn mạch. Nếu vòng ngắn mạch bò hở thì động cơ có khởi động được không. 18. Có bao nhiêu khả năng đấu 6 đầu của 3 cuộn dây thành 3 đầu dây. Từ các khả năng đó nhận xét về trò số điện áp đặt lên cuộn dây. 19. So sánh giữa điện áp thực tế và điện áp cho phép đặt lên cuộn dây. Trên cơ sở đó phân loại thành các nhóm có đặc điểm về điện áp giống nhau. 20. Đổi chiều quay của động cơ được tiến hành bằng cách nào. 21. Khi dùng động cơ 3 pha trong lưới điện 1 pha, công suất và momen động cơ thay đổi thế nào. ***** Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM . 145 Chương 4. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mục tiêu : Sau khi học xong chương này SV phải : Chứng minh được trong từ trường 1 pha động cơ không thể tự khởi động. Trình bày. làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha vòng ngắn mạch và động cơ không đồng bộ 1 pha mở máy bằng điện dung. Vẽ và giải thích được mạch ĐC 3 pha sử dụng trong lưới điện 1 pha. Nội dung:. moment mở máy nhỏ, đồng thời cos thấp nên thực tế không dùng. -Mắc tụ điện: Tổng trở mở máy có tính chất dung. Có thể tạo góc lệch pha =90 0 . Phương pháp này có moment mở máy lớn đồng thời