Bài giảng chương 8 máy điện không đồng bộ

CHƯƠNG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I KHÁI NIỆM CHUNG • Máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay rôto n (tốc độ máy) khác với tốc độ quay từ trường stato n1 • Làm việc hai chế độ động điện chế độ máy phát điện ( Thực tế thường sử dụng làm động không đồng bộ) • Động không đồng có loại : động ba pha, hai pha pha Mô hình máy điện không đồng ba pha Chế độ động Chế độ máy phát II Cấu tạo máy điện không đồng ba pha Gồm hai phần chủ yếu: Phần tĩnh Stato Phần quay Rôto Stato Phần tĩnh gồm hai phận lõi thép dây quấn, có vỏ máy nắp máy Lõi thép Dây quấn Vỏ máy Lõi thép stato: Hình trụ thép kỹ thuật điện dày 0,35 – 0,5 mm dập rãnh bên trong, ghép lại với có sơn cách điện để hạn chế dòng điện xoáy Trong rãnh lõi thép dùng để đặt dây quấn stato Lõi thép ép vào vỏ máy Lá thép kỹ thuật điện lõi thép stato Lõi thép stato •Dây quấn stato: Làm dây dẫn bọc cách điện đặt rãnh lõi thép, dây quấn ba pha stato đặt cách 120 điện Dây quấn stato thường quấn hai lớp Dòng điện xoay chiều ba pha chạy ba dây quấn stato tạo từ trường quay Vỏ máy: Làm nhôm ( máy điện nhỏ) gang thép (ở máy điện lớn), dùng để giữ chặt lõi thép cố định máy bệ Vỏ máy nắp máy dùng để đỡ trục rôto bảo vệ máy Hộp nối dây Quạt làm mát Dòng khí làm mát Dây quấn stato Nắp máy Vỏ máy Chân đế Rôto  Phần quay gồm lõi thép, dây quấn trục máy • Lõi thép Có dạng hình trụ giống stato, gồm thép kỹ thuật điện dập rãnh mặt ghép lại, tạo thành rãnh theo hướng trục, có lỗ để lắp trục • Dây quấn Dây quấn rôto phải nối tắt lại khép kín qua điện trở Dây quấn rôto máy điện không đồng ba pha có hai kiểu: Rôto ngắn mạch Rôto dây quấn Lá thép kỹ thuật điện lõi thép rôto ngắn mạch Rôto ngắn mạch ( Rôto lồng sóc) Rôto lồng sóc động công suất lớn, rãnh lõi thép rôto đặt đồng, hai đầu nối ngắn mạch hai vòng đồng nhằm làm kín mạch rôto (Các dẫn thường đặt nghiêng làm cho rôto quay êm hơn) Động công suất nhỏ, lồng sóc chế tạo cách đúc dẫn nhôm với hai vòng ngắn mạch Loại động điện có rôto lồng sóc gọi động không đồng lồng sóc Rôto ngắn mạch ( Rôto lồng sóc) Thanh dẫn Lá thép kỹ thuật điện Vòng ngắn mạch b) Phương trình cân điện áp dây quấn Rôto : Khi Rôto đứng yên (n = 0, s = 1), tính toán tương tự dq thứ cấp MBA ta có E2 = 4.44fw2kdq2 max với kdq2 : hệ số dq Rôto      với X2 = L2 = 2f L2 U   E  I Z  E  I R  jX  E1 w 1k dq1 Hệ số quy đổi sức điện động : k e   E w 2k dq2 Khi Rôto quay với tốc độ n chiều từ trường quay Stato, từ trường Stato quay so với Rôto tốc độ tương đối n1 – n = n2  sđđ dòng điện Rôto có tần số E2s = 4.44f2w2kdq2 max = sE2 ; X2s = 2f2L2 = sX2 Ptcb sđđ dq Rôto :      E 2s  I R  jX 2s   sE  I R  jsX   R2    E  I2   jX   s    (2) • c) Phương trình cân từ động KĐB pha Dòng điện i2 dq Rôto có tần số f2 = sf sinh từ trường quay Rôto với tốc độ 60f2 /p = s60f / p = sn1 = n2 Mà Rôto lại quay so với phần tĩnh Stato tốc độ tương đối n  từ trường quay Rôto quay so với phần tĩnh Stato tốc độ tương đối n + n2 = n1 Vậy từ trường quay Rôto có tốc độ quay với từ trường quay Stato, hay chuyển động tương Từ trường tổng hợp máy từ trường quay với tốc độ n1 Lý luận tương tự MBA U1 = const   max = const , ta có      m1w 1k dq1 I  m1w 1k dq1 I1  m w k dq2 I  I1  I      '  (3)  I1  I    I    ki  m1w 1k dq1 m w k dq2  Trong ' I2  m w k dq2 m1w 1k dq1 : hệ số quy đổi dòng điện m w 2k dq2 m1w 1k dq1  I2 I2  ki   I2 • 8.6 SƠ ĐỒ THAY THẾ ĐỘNG CƠ KĐB 1) Quy đổi dq Rôto dq Stato : Sđđ dòng điện dq Rôto quy đổi : E2’ = E1 = ke E2 ; I2’ = I2 /ki Điện trở, điện kháng dq Rôto quy đổi : Đảm bảo tổn hao đồng không đổi  m2R2I22 = m1R2’I2’2  R2’= ke kiR2 = kR2 Tương tự X2’= ke kiX2 = kX2 ; với k = ke ki : hệ số quy đổi tổng trở Ptcb mạch điện Rôto sau quy đổi :    R' X'   R2  E '2   E2  I2   jX    k i I'  j k eki   s  ke  sk e k i    R'  Ta có R'2  R' R'  s   E'2  I'2   jX'  2  s  s s    s : đặc trưng cho công suất P = P + P cf R'2 s P2 : công suất có ích trục động Pcf : tổn hao ma sát ổ trục, quat gió… Giống máy biến áp -E1 - E’2 điện áp rơi tổng trở từ hóa: - E  - E '  I ( R th  jX th ) Cuối ta có hệ phương trinh động điện sau: U  I (R  jX )  I ( R th  jX th ) '2 R '  I (R th  jX th )  I (  jX' ) s I  I  I '2 R I X R' /s I' R X' X R' /s I = I' R R th U X' 2 o U I I 0 X th X MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ẸỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA CÓ MÔMEM MỞ MÁY ẸỂ MỞ MÁY ĐƯỢC, MÔMEN MỞ MÁY ĐỘNG CƠ PHAỶI LỚN HƠN MÔMEN CAỶN CỦA TAỶI LÚC MỞ MÁY, ĐỒNG THỜI MÔMEN ĐỘNG CƠ PHAỶI ĐỦ LỚN ĐỂ THỜI GIAN MỞ MÁY TRONG PHẠM VI CHO PHÉP DÒNG ĐIỆN, MỞ MÁY LỚN BẰNG 5Ữ7 LẦN DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC ẸỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN CÔNG SUẤT NHỎ SẼ LÀM CHO ĐIỆN ÁP MẠNG ĐIỆN TỤT XUỐNG, AỶNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC THIẾT BỊ KHÁC VỠ THẾ TA CẦN CÓ CÁC BIỆN PHÁP MỞ MÁY YÊU CẦU MỞ MÁY CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: • MÔMEN MỞ MÁY ( MMM ) PHAỶI LỚN • DÒNG ĐIỆN MỞ MÁY( IMM ) PHAỶI NHỎ 1.Mở máy động lồng sóc a Mở máy trực tiếp: ẹây phương pháp đơn giaỷn nhất, việc đóng trực tiếp động điện vào lưới điện Khuyết điểm phương pháp dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện áp mạng điện nhiều, quán tính máy lớn, thời gian mở máy lâu, làm chaựy cầu chỡ baỷo vệ Vỡ phương pháp dùng công suất mạng điện (hoặc nguồn điện) lớn công suất động nhiều, việc mở máy nhanh đơn giaỷn b.Giam điện áp xtato : Khi mở máy ta giaỷm điện áp vào động cơ, làm giaỷm dòng điện mở máy Khuyết điểm phương pháp mômen mở máy giaỷm nhiều, vỡ sử dụng trường hợp không yêu cầu mômen mở máy lớn Có biện pháp giaỷm điện sau - Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch xtato điện áp mạng điện đặt vào động qua điện kháng D.K Lúc mở máy, cầu dao D2 mở, cầu dao D1 đóng Khi động quay ổn định thỡ đóng cầu dao để ngắn mạch điện kháng Nhờ có điện áp rơi điện kháng, điện áp trực tiếp đặt vào động giaỷm k lần Dòng điện giaỷm k lần, song mômen giaỷm k2 lần (vỡ mômen tỉ lệ với bỡnh phương điện áp) D2 D1 - Dùng máy tự biến áp điện áp mạng điện đặt vào sơ cấp máy tự biến áp điện áp thứ cấp máy tự biến áp đưa vào động Thay đổi vị trí chạy lúc mở máy điện áp đặt vào động nhỏ, sau taờng lên định mức - Phương pháp đổi nối – tam giác Phương pháp dùng với động làm việc bỡnh thường dây quấn xtato nối hỡnh tam giác Khi mở máy ta nối hỡnh để điện áp đặt vào pha giaỷm lần Sau mở máy ta đổi nối lại thành hỡnh tam giác quy định máy Trên hỡnh vẽ mở máy ta đóng cầu dao sang phía Y, mở máy xong đóng sang phía Δ A X B C Y Z D1 Mở máy động rôto dây quấn Khi mở máy dây quấn rôto nối với biến trở mở máy để biến trở lớn nhất, sau giaỷm dần đến không đường đặc tính mômen ửựng với giá trị Rmở vẽ hỡnh vẽ Muốn mômen mở máy cực đại, hệ số trượt tới hạn phaỷi 1: s th  R'  R' më 1 X  X' n Rmo =0 Mma x xtato Rmo Rmo lon nhat M r oto c M M M' Từ xác định điện trở Rmở cần thiết U1 I  pmë Khi có Rmở dòng điện pha mở máy là: (R1  R'2 R'më )  (X1  X'2 )2 Nhờ có Rmở dòng điện mở máy giaỷm xuống Như vậy, có Rmở mômen mở máy taờng, dòng điện mở máy giaỷm, ưu điểm lớn động rôto dây quấn n Rmo =0 Mmax xtato Rmo Rmo lon nhat M c roto M M M' ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ LÀ: N=60F/P* (1- S) VÒNG/PHÚT Diều chỉnh tốc độ thay đổi tần số Việc thay đổi tần số f dòng điện xtato thực biến đổi tần số ẹiều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực Số đôi cực từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn vẽ cấu tạo dây quấn pha xtato, ứng với từ trường có p=1 p = ẹộng không đồng có cấu tạo dây quấn không đồng nhiều cấp tốc độ Phương pháp sử dụng cho loại rôto lồng sóc ẹiều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho xtato Phương pháp thực việc giaỷm điện áp Khi giaỷm điện áp đường đặc tính M=f(s) thay đổi hệ số trượt thay đổi, tốc độ động thay đổi ẹiều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch rôto động rôto dây quấn Thay đổi điện trở dây quấn rôto, cách mắc biến trở ba pha vào mạch rôto hỡnh vẽ Ta thấy taờng điện trở, tốc độ quay động giaỷm Nếu mômen caỷn không đổi, dòng rôto không đổi, taờng điện trở để giaỷm tốc độ, taờng tổn hao công suất biến trở, phương pháp không kinh tế Tuy nhiên phương pháp đơn giaỷn, điều chỉnh trơn khoảng điều chỉnh tương đối rộng sử dụng điều chỉnh tốc độ quay động công suất cở trung bỡnh ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VỀ CẤU TẠO XTATO CHỈ CÓ DÂY QUẤN MỘT PHA, RÔTO THƯỜNG LÀ LỒNG SÓC DÂY QUẤN XTATO ĐƯỢC NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHẠY VÀO DÂY QUẤN XTATO KHÔNG TẠO RA TỪ TRƯỜNG QUAY DO SỰ BIẾN THIÊN CỦA DÒNG ĐIỆN, CHIỀU VÀ TRỊ SỐ TỪ TRƯỜNG THAY ĐỔI, NHƯNG PHƯƠNG CỦA TỪ TRƯỜNG CỐ ĐỊNH TRONG KHÔNG GIAN TỪ TRƯỜNG NÀY GỌI LÀ TỪ TRƯỜNG ĐẬP MẠCH Dùng dây quấn phụ mở máy loại động này, dây quấn chính( cuộn chạy), có dây quấn phụ( cuộn đề) Dây quấn phụ đặt rãnh xtato, cho sinh từ thông lệch với từ thông góc 900 không gian, dòng điện dây quấn phụ lệch pha với dòng điện dây quấn góc 900 Dòng điện dây quấn phụ dây quấn sinh từ trường quay để tạo mômen mở máy ẹể dòng điện dây quấn phụ lệch pha với dòng điện dây quấn góc 900, ta thường nối tiếp với dây quấn phụ điện dung C K A C B [...]... BIỆN PHÁP MỞ MÁY YÊU CẦU MỞ MÁY CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: • MÔMEN MỞ MÁY ( MMM ) PHAỶI LỚN • DÒNG ĐIỆN MỞ MÁY( IMM ) PHAỶI NHỎ 1.Mở máy động cơ lồng sóc a Mở máy trực tiếp: ẹây là phương pháp đơn giaỷn nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện áp mạng điện rất nhiều, nếu quán tính của máy lớn, thời gian mở máy sẽ rất... X th X 0 2 MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ẸỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA CÓ MÔMEM MỞ MÁY ẸỂ MỞ MÁY ĐƯỢC, MÔMEN MỞ MÁY ĐỘNG CƠ PHAỶI LỚN HƠN MÔMEN CAỶN CỦA TAỶI LÚC MỞ MÁY, ĐỒNG THỜI MÔMEN ĐỘNG CƠ PHAỶI ĐỦ LỚN ĐỂ THỜI GIAN MỞ MÁY TRONG PHẠM VI CHO PHÉP DÒNG ĐIỆN, MỞ MÁY LỚN BẰNG 5Ữ7 LẦN DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC ẸỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN CÔNG SUẤT NHỎ SẼ LÀM CHO ĐIỆN ÁP MẠNG ĐIỆN TỤT XUỐNG, AỶNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM... định được điện trở Rmở cần thiết U1 I  pmë Khi có Rmở dòng điện pha mở máy là: (R1  R'2 R'më ) 2  (X1  X'2 )2 Nhờ có Rmở dòng điện mở máy giaỷm xuống Như vậy, có Rmở mômen mở máy taờng, dòng điện mở máy giaỷm, đó là ưu điểm lớn của động cơ rôto dây quấn n Rmo =0 Mmax xtato Rmo Rmo lon nhat M c roto M M M' ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ LÀ: N=60F/P*... xtato điện áp mạng điện đặt vào động cơ qua điện kháng D.K Lúc mở máy, cầu dao D2 mở, cầu dao D1 đóng Khi động cơ đã quay ổn định thỡ đóng cầu dao 2 để ngắn mạch điện kháng Nhờ có điện áp rơi trên điện kháng, điện áp trực tiếp đặt vào động cơ giaỷm đi k lần Dòng điện sẽ giaỷm đi k lần, song mômen giaỷm đi k2 lần (vỡ mômen tỉ lệ với bỡnh phương điện áp) D2 D1 - Dùng máy tự biến áp điện áp mạng điện đặt... suất mạng điện (hoặc nguồn điện) lớn hơn công suất động cơ rất nhiều, việc mở máy sẽ rất nhanh và đơn giaỷn b.Giam điện áp xtato : Khi mở máy ta giaỷm điện áp vào động cơ, cũng làm giaỷm được dòng điện mở máy Khuyết điểm của phương pháp này mômen mở máy giaỷm rất nhiều, vỡ thế nó chỉ sử dụng được đối với trường hợp không yêu cầu mômen mở máy lớn Có các biện pháp giaỷm điện như sau - Dùng điện kháng... dòng điện xtato thực hiện bằng bộ biến đổi tần số 2 ẹiều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực Số đôi cực của từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn vẽ cấu tạo dây quấn của một pha xtato, ứng với từ trường có p=1 và p = ẹộng cơ không đồng bộ có cấu tạo dây quấn không đồng bộ nhiều cấp tốc độ Phương pháp này chỉ sử dụng cho loại rôto lồng sóc 3 ẹiều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp... cấp máy tự biến áp điện áp thứ cấp máy tự biến áp đưa vào động cơ Thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó dần dần taờng lên bằng định mức - Phương pháp đổi nối sao – tam giác Phương pháp này chỉ dùng được với nhưng động cơ khi làm việc bỡnh thường dây quấn xtato nối hỡnh tam giác Khi mở máy ta nối hỡnh sao để điện áp đặt vào mỗi pha giaỷm lần Sau khi mở máy ta... thành hỡnh tam giác như đúng quy định của máy Trên hỡnh vẽ khi mở máy ta đóng cầu dao sang phía Y, mở máy xong đóng sang phía Δ A X B C Y Z D1 2 Mở máy động cơ rôto dây quấn Khi mở máy dây quấn rôto được nối với biến trở mở máy đầu tiên để biến trở lớn nhất, sau đó giaỷm dần đến không đường đặc tính mômen ửựng với các giá trị Rmở vẽ trên hỡnh vẽ Muốn mômen mở máy cực đại, hệ số trượt tới hạn phaỷi bằng... KHI TỪ TRƯỜNG QUAY CÓ P ĐÔI CỰC, TỐC ĐỘ TỪ TRƯỜNG QUAY (CÒN GỌI LÀ TỐC ĐỘ ĐỒNG BỘ) LÀ : N1 =60F/P - CHIỀU QUAY CỦA TỪ TRƯỜNG 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 - 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 XTATO, SẼ TẠO RA TỪ TRƯỜNG QUAY P ĐÔI... đi từ ngoài vào trong) Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n1 Fdt n Fdt n1 Fdt n1 n Fdt Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vỡ nếu tốc độ bằng nhau thỡ không có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn rôto không có sđđ và dòng điện caỷm ứng, lực điện từ bằng không ẹộ chênh lệch giửừa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n2 n2 = ... sử dụng làm động không đồng bộ) • Động không đồng có loại : động ba pha, hai pha pha Mô hình máy điện không đồng ba pha Chế độ động Chế độ máy phát II Cấu tạo máy điện không đồng ba pha Gồm hai... I I 0 X th X MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ẸỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA CÓ MÔMEM MỞ MÁY ẸỂ MỞ MÁY ĐƯỢC, MÔMEN MỞ MÁY ĐỘNG CƠ PHAỶI LỚN HƠN MÔMEN CAỶN CỦA TAỶI LÚC MỞ MÁY, ĐỒNG THỜI MÔMEN... CẦN CÓ CÁC BIỆN PHÁP MỞ MÁY YÊU CẦU MỞ MÁY CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: • MÔMEN MỞ MÁY ( MMM ) PHAỶI LỚN • DÒNG ĐIỆN MỞ MÁY( IMM ) PHAỶI NHỎ 1.Mở máy động lồng sóc a Mở máy trực tiếp: ẹây phương