Máy điện không đồng bộ

BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Khái niệm. II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. III. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ. IV. Các phương trình, sơ đồ tương đương. V. Quá trình biến đổi lượng hiệu suất động KĐB. VI. Mở máy động KĐB. VII. Điều chỉnh tốc độ đảo chiều quay động KĐB. VIII.Các chế độ hãm phanh (thắng) động KĐB. HÌNH ẢNH ỨNG DỤNG VÀ BÀI TẬP BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN I. GV: VĂN THỊ KIỀU NHI Khái niệm máy điện không đồng . Máy điện KĐB loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rotor khác với tốc độ từ trường quay máy. làm việc chế độ động chế độ máy phát. Thông thường sử dụng chế độ động có cấu tạo vận hành đơn giản dẫn đến giá thành rẻ, chi phí bảo trì thấp. Động không đồng có khuyết điểm khó chỉnh tốc độ hệ số cos thấp. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Gồm hai phần : Stator Rotor . Stator máy điện không đồng bộ: lõi thép, dây quấn vỏ máy. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Stator máy điện không đồng bộ: lõi thép, dây quấn vỏ máy. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Stator máy điện không đồng bộ: lõi thép, dây quấn vỏ máy. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Rotor làphần quay gồm lõi thép, trục dây quấn BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Rotor dây quấn lồng sóc Rotor dây quấn BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Rotor dây quấn lồng sóc Rotor lồng sóc BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Rotor dây quấn lồng sóc Rotor lồng sóc BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Rotor dây quấn lồng sóc Rotor lồng sóc BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ. 2. Nguyên lý làm việc động điện không đồng Đặt điện áp xoay chiều ba pha,tần số f vào dây quấn stato dòng điện xoay chiều ba pha từ trường quay tốc độ n1 60 f n1 = p Từ trường quay cảm ứng rotor sức điện động E2. Dây quấn rotor nối ngắn mạch I2 (Chiều E2, I2 xác định theo qui tắc bàn tay phải). lực tác dụng tương hỗ I2 nằm từ trường quay tạo thành momen M tác dụng lên rotor, làm quay với tốc độ n theo chiều quay từ trường (chiều lực xác định theo qui tắc bàn tay trái) BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ. 2. Nguyên lý làm việc động điện không đồng Tốc độ rotor n = n1 E2 = rotor đứng yên từ trường quay I2 = Tốc độ rotor n  n1 M=0 Động không quay Động không đồng (n1 >n) Tốc độ từ trường quay: Tốc độ trượt n2 (vận tốc trượt): 60f p n2 = n1 - n n1  Hệ sốâ trượt tốc độ : n1  n s n1 Tốc độ rotor n n  (1  s)n1  (1  s) Khi tải tăng, hệ số trượt tăng. s = (110)% 60f p BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ. 3. Nguyên lý làm việc máy phát điện không đồng Dùng động sơ cấp quay n > n1 n1  n s 0 n1 Cơ động sơ cấp đưa vào rotor biến thành lượng điện từ chuyển từ rotor sang stator . BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI IV. Phương trình cân điện áp dây quấn rotorSơ đồ tương đương máy điện KĐB 1. Khi rotor đứng yên:   E  I (r  jx )  U 2 2 E  I (r2  jx ) f : tần số dòng điện rotor = tần số dòng điện stator. 2. Khi rotor quay: Khi rotor quay với tốc độ n, tức với hệ số trượt s, từ trường stator quay rotor với vận tốc tương đối sn1 nên tần số dòng điện rotor, điện kháng tản rotor sức điện động cảm ứng rotor : f2s = sf x2s = 2 ( sf )L2 = s x2 E 2s  4,44sf k dq N  m  sE I2s = I2 r2s = r2 ke = E1  k dq1 .N  hệ số qui đổi sức điện động. E2 k dq .N BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI IV. Phương trình cân điện áp dây quấn rotorSơ đồ tương đương máy điện KĐB 3. Mạch tương đương rotor quay: I2s I2 r2s r2 . . E 2s s E2 jx2s jsx2 4. Mạch tương đương rotor quay, quy rotor đứng yên : . . r  s E  I r2  jsx  E  I   jx  s  I r2/s . E2 jx2 BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI IV. Phương trình cân điện áp dây quấn rotorSơ đồ tương đương máy điện KĐB 5. Mạch tương đương rotor quy stator : I’2 I’2 r ’2/s r ’2 t2 . E ' I1 . jx’2 r1 jx1 E1 r2' E '2 I’2 r’2 rm U1 jx’2 jxm E’2 1 s s jx’2 1 s r s ' BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI IV. Phương trình cân điện áp dây quấn rotorSơ đồ tương đương máy điện KĐB 1 s Điện trở r đặc trưng cho thể công suất s trục máy. Điện trở biến đổi, biểu thị cho thay đổi tải ' trục máy Khi động bị tải, tốc độ động giảm đi, hệ số trượt tăng lên điện trở 1 s r’2 giảm, làm cho dòng điện rotor stator tăng lên. s Khi động điện bị kẹt không quay lúc mở máy tốc độ n = o s = điện trở r’2 = ; coi thứ cấp bị ngắn mạch nên dòng điện stator rotor tăng lên nhiều ( từ 5-7 lần dòng điện định mức ), tình trạng gọi tình trạng ngắn mạch động điện . BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI V. Quá trình biến đổi lượng hiệu suất động KĐB. P1 P1: công suất điện đầu vào động pCu1 : tổn hao đồng dây quấn stator, Pđt PFe: tổn hao sắt từ. Pđt : công suất điện từ chuyển qua rotor. pCu2 : tổn hao đồng dây quấn rotor, Pcơ : công suất lý tưởng pcơ + pf : tổn hao + tổn hao phụ P2 : công suất hữu ích trục pFe Pcơ pCu1 pCu2 P2 pCơ + pf BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI + Động điện lấy điện từ lưới điện vào với công suất: m: số pha P1 = mUpIpcos  : góc lệnh pha dòng áp + Tổn hao đồng dây quấn stator: pcu1 = mI21r1 pFe = mI02rm + Tổn hao lõi sắt stator: Pđt = P1 – (pcu1 + pFe) = mI'22 r'  mI 22 r2 s s 2r' = m I r p = mI' + Tổn hao đồng rotor : cu2 2 2 1 s 1 s + Công suất lý tưởng động : Pcơ = Pđt - pcu2 = m.I'22r'2  mI 22 r2 s s + Tổn hao pcơ tổn hao phụ: ( pcơ + pf ) + Công suất điện từ Pđt qua rotor: + Công suất đưa trục động điện P2 : P2 = Pcơ – ( pcơ + pf ) Tổng tổn hao động điện : p = pcu1 + pFe + pcu2 + pcơ + pf  P2 = P1 - p Hiệu suất : % = P2   100  P1  p 100  P2 100  P  P1 P2  p   BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI MOMEN CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Pđt Mđt = 1 r' Pđt = mI'2 s U 1p I '2   r 2'   r1    x t  x '2 s     Momen điện từ ứng với điện áp nguồn đặt vào động : M đt  m1 .p.U12p .r'2 / s   r'  2f1  r1    ( x1  x'2 )  s    Với tần số tham số cho trước, moment điện từ tỉ lệ với bình phương điện áp. Momen tỉ lệ nghịch với điện kháng. Khi khởi động động n = , s =1, ta có moment khởi động: M mm   m1 .p.U12p .r'2 2f1 r1  r'2   x1  x'2   BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI MOMEN CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ + Moment điện từ: P Mđt = đt 1 [Nm] 2n1 1  [rad/s] 60 60f n1  p [vòng/phút] + Moment định mức( moment đầu trục, moment kéo tải động cơ): ( Pđm = P2) Mđm = M2 = Mcơ Mđm = Pđm [Nm]  2n  [rad/s] 60 60f n  n1 (1  s)  (1  s) [v/p] p Động kđb ba pha P1  3U đm I đm cos  %   P2 100 P1 P1  3U đm I đm cos  P2  Pđm  3U đm I đm cos . BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI VI. QUÁ TRÌNH MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ: Quá trình mở máy động (n =  nđm) Khi mở máy: s = 1, yêu cầu: I mm  M mm  Up (r1  r'2 )  ( x1  x'2 )   (  )I đm m .p .U p2 .r ' f1 r1  r '   ( x  x ' )  > Mđầutrục - Dòng điện mở máy phải hạn chế đến mức thấp nhất. - Moment mở máy phải đủ lớn để đảm bảo tiến hành tăng tốc. - Thời gian mở máy ngắn. - Tổn hao trình mở máy phải hạn chế mức thấp nhất. - Thiết bị phương pháp mở máy phải đơn giản – vận hành chắn. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KĐB: Có hai phương pháp mở máy: trực tiếp gián tiếp 1. Phương pháp mở máy trực tiếp: (Umm = Uđm) Lúc đóng điện dòng mở máy lớn, tốc độ động tăng dần dòng mở máy giảm xuống tốc độ ổn định dòng điện lại trị số bình thường. Phương pháp có dòng mở máy lớn gây sụt áp lưới điện sử dụng. 2. Phương pháp mở máy gián tiếp: (Umm < Uđm) Mục đích phương pháp giảm dòng mở máy, U giảm k lần Mmm giảm k2 lần. a. Phương pháp mở máy qua điện trở: Bộ điện trở mắc nối tiếp với dây quấn rôto trình mở máy, điện trở loại khỏi mạch động trạng thái làm việc I mmp  M mm  Up (r1  r'2  R'p )  ( X1  X'2 ) giảm m1pU p2 (r'2  R'P ) 2f1[(r1  r'2  R'P )2  ( X1  X'2 ) ] Vẫn giữ giá trị lớn (ưu điểm) BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI b. Phương pháp mở máy qua điện kháng: Bộ điện kháng mắc nối tiếp với dây quấn stato trình mở máy, điện kháng loại khỏi mạch động trạng thái làm việc Điện áp mở máy giảm k lần, dòng mở máy giảm k lần, Mmm giảm k2 lần. c. Phương pháp mở máy qua máy biến áp tự ngẫu: Máy biến áp cấp nguồn điện thấp vào dây quấn stato trình mở máy, đưa điện áp định mức vào động động trạng thái làm việc Điện áp mở máy giảm k lần, dòng mở máy giảm k2 lần, Mmm giảm k2 lần. d. Phương pháp mở máy cách đổi nối – tam giác: Điện áp nguồn cấp vào động không đổi. Động mở máy chế độ sao, làm việc chế độ tam giác Điện áp nguồn cấp vào động không đổi , Điện áp cấp vào dây động giảm lần, dòng mở máy giảm lần, Mmm giảm lần. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI VII. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ KĐB. n  60 f (1  s ) p - Thay đổi số cực từ: n  p - Thay đổi tần số: n  f - Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rotor: r' r'  r' p  s s' n' = n1 (1 –s') - Phương pháp thay đổi điện áp Điện áp giảm k lần M giảm k2 lần. Nếu Mtải không đổi tốc độ giảm, + Đảo chiều quay động kđb ba pha: đảo hai ba dây pha nguồn điện đặt vào động . + Đảo chiều quay động kđb pha: đảo hai đầu cuộn dây pha đề động . BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI VIII. CÁC CHẾ ĐỘ HÃM PHANH (THẮNG) ĐỘNG CƠ KĐB. - Thắng tái sinh: tốc độ động kéo rôto lớn tốc độ quay từ trường. - Thắng ngược: động quay theo chiều thuận, đổi hai ba dây pha nguồn điện đặt vào động , từ trường đổi chiều ngược lại , tốc độ rôto giảm không trước đổi chiều. Ngay tốc độ rôto 0, ngắt nguồn điện khỏi mạch. - Thắng động năng: động quay, ngắt nguồn điện ba pha, đưa nguồn chiều vào dây ba pha động cơ. [...]... GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II Cấu tạo máy điện không đồng bộ BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II Cấu tạo máy điện không đồng bộ BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II Cấu tạo máy điện không đồng bộ BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II Cấu tạo máy điện không đồng bộ BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ 1 Khái... quay, tốc độ đồng bộ [vòng/phút] f n1 = p [vòng/giây] f là tần số nguồn điện , 50Hz p là số đôi cực từ BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ 2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ 2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ Đặt điện áp xoay... LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ 3 Nguyên lý làm việc của máy phát điện không đồng bộ Dùng động cơ sơ cấp quay n > n1 n1  n s 0 n1 Cơ năng động cơ sơ cấp đưa vào rotor được biến thành năng lượng điện từ chuyển từ rotor sang stator BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI IV Phương trình cân bằng điện áp trên dây quấn rotorSơ đồ tương đương máy điện. .. LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI b Phương pháp mở máy qua điện kháng: Bộ điện kháng mắc nối tiếp với dây quấn stato trong quá trình mở máy, điện kháng loại ra khỏi mạch khi động cơ về trạng thái làm việc Điện áp mở máy giảm k lần, dòng mở máy giảm k lần, Mmm giảm k2 lần c Phương pháp mở máy qua máy biến áp tự ngẫu: Máy biến áp cấp nguồn điện thấp vào bộ dây quấn stato trong quá trình mở máy, đưa điện. .. trường (chiều của lực xác định theo qui tắc bàn tay trái) BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ 2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ Tốc độ rotor n = n1 E2 = 0 rotor sẽ đứng yên đối với từ trường quay I2 = 0 Tốc độ rotor n  n1 M=0 Động cơ không quay Động cơ không đồng bộ (n1 >n) Tốc độ từ trường quay: Tốc độ trượt n2 (vận tốc trượt): 60f... trạng thái làm việc Điện áp mở máy giảm k lần, dòng mở máy giảm k2 lần, Mmm giảm k2 lần d Phương pháp mở máy bằng cách đổi nối sao – tam giác: Điện áp nguồn cấp vào động cơ không đổi Động cơ mở máy ở chế độ sao, làm việc ở chế độ tam giác Điện áp nguồn cấp vào động cơ không đổi , Điện áp cấp vào từng bộ dây động cơ giảm 3 lần, dòng mở máy giảm 3 lần, Mmm giảm 3 lần BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU... trường quay Dòng điện ba pha i a  I m cos t 0 i b  I m cos(t  120 ) ic  I m cos(t  240 0 ) BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ 1 Khái niệm về từ trường quay Đưa dòng điện ba pha vào bộ dây quấn ba pha sinh ra từ trường quay Từ trường quay có độ lớn không đổi và bằng 3/2 từ trường cực đại của một pha Từ trường quay với tốc độ không đổi n1 60f... NHI VI QUÁ TRÌNH MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ: Quá trình mở máy của động cơ (n = 0  nđm) Khi mở máy: s = 1, yêu cầu: I mm  M mm  Up 2 (r1  r'2 )  ( x1  x'2 )  2  ( 4  7 )I đm 2 m 1 p U p r ' 2 2 f1 r1  r ' 2   ( x 1  x ' 2 ) 2 2  > Mđầutrục - Dòng điện mở máy phải hạn chế đến mức thấp nhất - Moment mở máy phải đủ lớn để đảm bảo tiến hành tăng tốc - Thời gian mở máy ngắn - Tổn hao... mở máy phải được hạn chế ở mức thấp nhất - Thiết bị và phương pháp mở máy phải đơn giản – vận hành chắc chắn BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KĐB: Có hai phương pháp mở máy: trực tiếp và gián tiếp 1 Phương pháp mở máy trực tiếp: (Umm = Uđm) Lúc mới đóng điện dòng mở máy lớn, tốc độ động cơ tăng dần thì dòng mở máy giảm xuống và khi tốc độ ổn định thì dòng điện. .. rotorSơ đồ tương đương máy điện KĐB 5 Mạch tương đương của rotor quy về stator : I’2 I’2 r ’2/s r ’2 t2 E ' 2 I1 jx’2 r1 jx1 E1 r2' E '2 I’2 r’2 rm U1 jx’2 jxm E’2 1 s s jx’2 1 s r s ' 2 BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI IV Phương trình cân bằng điện áp trên dây quấn rotorSơ đồ tương đương máy điện KĐB 1 s Điện trở r đặc trưng cho sự thể hiện công suất cơ trên s trục của máy Điện trở biến đổi, . tạo máy điện không đồng bộ. Stator máy điện không đồng bộ: lõi thép, dây quấn và vỏ máy. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. Stator máy điện không đồng. tạo máy điện không đồng bộ. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI III. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Khái niệm. II. Cấu tạo máy điện không đồng bộ. III. Nguyên lý hoạt động máy điện không đồng bộ. IV. Các phương