Động cơ điện không đồng bộ

Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn PHẦN MỞ ĐẦU Lý Do Chọn Đề Tài Ngày điện dạng lượng sử dụng rộng rãi đời sống sinh hoạt sản xuất Tuy đời sau dạng lượng khác việc tìm sử dụng điện tạo cách mạng khoa học kỹ thuật tiên tiến Các thiết bị sử dụng điện đời giải phóng lao động chân tay, tạo suất lao động cao Năm 1821 nhà khoa học người Anh Michael Faraday phát minh nguyên lý chuyển đổi từ lượng điện sang lượng cảm ứng điện từ Đó thí nghiệm chuyển động quay điện từ, gồm chuyển động quay dây dẫn từ trường chuyển động nam châm quanh dây dẫn Đến năm 1822 Peter Barlow phát triển thành bánh xe Barlow Vào năm 1828 động điện sử dụng nam châm điện cho roto stato phát minh Anyos Jedlink, sau ông phát triển động điện có công suất đủ để đẩy xe Năm 1838 động điện công suất 220W sử dụng cho thuyền chế tạo Hemann Jacobi Hiện động điện sử dụng hầu hết lĩnh vực, từ động nhỏ lò vi sóng, máy đọc đĩa, đến loại đồ nghề máy khoan, máy gia dụng máy giặt, máy quạt thang máy hay hệ thống thông gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặt biệt đầu máy xe lửa Động điện có ứng dụng thiết thực vào đời sống, cấu tạo nguyên lý làm việc Để hiểu điều tìm hiểu kỹ động điện nên chọn đề tài “ Động điện không đồng bộ” Các Phương Pháp Và Phương Tiện Thực Hiện - Phương pháp thực hiện: so sánh tổng họp - Phương tiện thực hiện: sách, báo, Internet Các Bước Thực Hiện Đề Tài Nhận đề tài, tìm tài liệu, viết đề cương, nộp bảng nháp lý thuyết, thực hành lấy số liệu, nộp bảng nháp thực hành, chỉnh sửa bảng nháp, nộp hoàn chỉnh Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Lý Thuyết Bổ Sung Biểu Diễn Các Đại Lượng Xoay Chiều Bằng Số Phức j a Số Phức Số phức có dạng: C& = a + jb Với: C b j phần tử ảo α j = −1 O x a a , b : số thực a : phần thực, b : phần ảo C& : số phức Trên hình số phức C& = a + jb biểu diễn vectơ C có hình chiếu lên Ox Oj, góc α gọi acgumen Dựa vào hình ta có: a = C cos α b = C sin α ⇒ C& = C cos α + jC sin α = C (cos α + j sin α ) jα jα Theo biểu thức toán Ơle: cos α + j sin α = e ⇒ C& = Ce acgumenα = arctan Ta có mođun C = a + b b a b Biểu Diễn Dòng Điện Bằng Số Phức Ta có: i = I sin ((ωt + ϕ i ) xác định biết I ϕ i , ω cho Tương tự số phức C& = Ce jα xác định biết α C Nếu C = I, α = ϕ i C& = Ie jϕi hay I& = Ie jϕi gọi dòng điện phức Cũng dòng điện, điện áp xoay chiều hình sin biểu diễn số phức: U& = Ue jϕu Trong đó: I R U: trị hiệu dụng điện áp ϕ u : góc pha ban đầu điện áp phức U U& : điện áp phức L C Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn c Định Luật Ôm Dưới Dạng Phức Ta có U =Z I Với Z = R + ( X L − X C ) = R + X Góc lệch pha điện áp dòng điện: ϕ = arctan X = ϕU − ϕ i R Chọn dòng điện làm góc pha: ϕ i = ⇒ ϕ = ϕU U& = Ue jϕ I = Ie j = I U& Ue jϕ ⇒ = = Ze jϕ = Z& I I& Z X= b ϕ Trong đó: Z& = Ze jϕ tổng trở phức O R= a Ta có: Z& = Ze jϕ = Z (cos ϕ + j sin ϕ ) = Z cos ϕ + jZ sin ϕ Từ tam giác tổng trở: Z cos ϕ = R Z sin ϕ = X Vậy Z& = R + jX Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn PHẦN NỘI DUNG Chương I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 1.1 Định Nghĩa – Phân Loại 1.1.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ tương tác từ trường dòng điện Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (các dây quấn) dùng để biến đổi dạng lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại biến đổi điện thành (động điện), dùng để biến đổi thông số điện biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha … Máy điện thường gặp nhiều ngành kinh tế công nghiệp, giao thông vận tải… dụng cụ sinh hoạt gia đình 1.1.2 Phân Loại Có nhiều cách để phân loại máy điện, ví dụ phân loại theo công suất , theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng điện (xoay chiều hay chiều), theo nguyên lý làm việc….Ở ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi lượng: máy điện tĩnh máy điện động • Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh thường gặp máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ biến thiên từ thông cuộn dây (không có chuyển động tương nhau) Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện Do tính chất thuận nghịch quy luật cảm ứng điện từ, trình biến đổi có tính chất thuận nghịch, v ídụ máy biến áp biến đổi thông số điện có thông số U1, I1, f thành điện có thông số U2, I2, f, ngược lại BA U1 , I , f U2, I2, f Hình 1.1 Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn • Máy điện động U, f Pđ PC Hình 1.2 Thường gọi máy điện quay chuyển động thẳng Nguyên lý làm việc dựa vào tượng cản ứng điện từ, lực điện từ, từ trường dòng điện cuộn dây có chuyển động tương gây Loại máy thường dùng để biến đổi dạng lượng, biến đổi điện thành năng, biến đổi thành điện Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa máy điện làm việc chế độ máy phát điện động điện Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp Máy điện Máy điện tĩnh Máy điện động Máy điện xoay chiều Máy điện đông Máy điện không đồng Máy biến áp Động không đông Động đồng Máy phát không đông Máy điện chiều Máy phát đông Động chiều Máy phát chiều Hình 1.3 Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn 1.2 Các Định Luật Điện Từ Cơ Bản Nguyên lý làm việc máy điện dựa sở hai định luật cảm ứng điện từ lực điện từ, tính toán mạch từ người ta sử dụng định luật dòng điện toàn phần 1.2.1 Định Luật Cảm Ứng Điện Từ 1.2.1.1 Trường Hợp Từ Thông φ Biến Thiên Xuyên Qua Vòng Dây φ e Hình 1.4 Khi từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên vòng dây xuất suất điện động ứng có chiều để dòng điện sinh có khuynh hướng chống lại nguyên nhân phát sinh Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp với chiều từ thông theo quy tắc vặn nút chai, sức điện động cảm ứng vòng dây viết theo công thức Macxoen: e=− dφ dt (1.1) Dấu ⊕ hình chiều từ vào trang giấy Nếu cuộn dây có N vòng, suất điện động cảm ứng cuộn là: e = −N dφ dψ =− dt dt (1.2) Trong đó: ψ = Nφ gọi từ thông móc cuộn dây 1.2.1.2 Trường Hợp Thanh Dẫn Chuyển Động Trong Từ Trường r Trường hợp dẫn có chiều dài l chuyển động với vận tốc v theo phương vuông góc với từ trường B suất điện động ứng xuất có độ lớn: e = Bvl (1.3) Trong đó: B: từ cảm đo T (tesla) Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn l: chiều dài hiệu dụng dẫn (phần dẫn nằm từ trường) đo m v: tốc độ dẫn (m/s) Chiều suất điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải Hình 1.5 1.2.2 Định Luật Điện Từ Khi dẫn có chiều dài l, có dòng điện cường độ I chay qua, đặt từ trường B, chịu tác dụng lực gọi lực điện từ có trị số: Fđt = IBl sin α (1.4) r r α : góc hai vectơ B, I Nếu dẫn đặt vuông góc với từ trường thì: F= BIl (1.5) Trong đó: B: từ cảm (T) I: dòng điện (A) l: Chiều dài hiệu dụng (m) Fđt: lực điện từ (N) Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 1.6) Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Hình 1.6 1.3 Tính Chất Thuận Nghịch Của Máy Điện Máy điện có tính chất thuận nghịch nghĩa làm việc chế độ máy phát điện động điện 1.3.1 Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Phát N i Fđ r B i FC u R S Hình 1.7 Dùng động sơ cấp (tuốc bin nước, tuốc bin khí…) tác dụng vào dẫn lực Fcơ , chuyển động với vận tốc v từ trường nam châm N-S suất suất điện động cảm ứng e Nếu nối hai đầu dẫn với điện trở mạch ngoài, có dòng điện i chạy qua dẫn tải Nếu bỏ qua điện trở Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn dẫn dây nối, điện áp đặt vào tải u=e Công suất máy phát cung cấp cho tải là: p = ui = ei Dòng điện i nằm từ trường nam châm N-S lại chịu tác dụng lực điện từ Fđt=Bil có chiều hình vẽ Muốn chuyển động liên tục, lực từ phải cân với lực điện từ: Fc = Fđt Fc v = Fđt v = Bil.v Mà Bvl=e Ö Fcv = ei (1.6) Fcv: công suất tức thời ngoại lực tác dụng lên vật ei: công suất tức thời mạch điện Giả sử dẫn có điện trở r, điện áp hai đầu dẫn: u=e – ri u= ei – ri2 Điều có nghĩa công suất động sơ cấp Pc biến đổi thành công suất điện Pđ = ei phần tổn hao dây dẫn Tức biến thành điện máy phát điện 1.3.2 Nguyên Lý Làm Việc Của Động Cơ Điện N i v r B i Fđ u G S Hình 1.8 Động điện xoay chiều Trang SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Nếu đặt điện áp u từ nguồn điện bên vào dẫn (có điện trở r) đặt từ trường nam châm N-S dẫn có dòng điện i chạy qua Theo định luật điện từ, dẫn chịu tác dụng lực điện từ Fđt= Bil chuyển động với vận tốc v có chiều hình Theo định luật cảm ứng điện từ, dẫn xuất suất điện động cảm ứng e có chiều chống lại u i Áp dụng định luật Ohm u = e + ri (1.7) ui = ei + ri Ta thấy công suất điện đưa vào dẫn, phần bị tổn hao điện trở dẫn, phần lại chuyển thành công suất Từ kết ta thấy, thiết bị điện từ (thanh dẫn đặt từ trường nam châm), tùy theo lượng đưa vào (cơ hay điện năng) mà máy điện làm việc chế độ máy phát điện hay động điện Đây tính chất thuận nghịch máy điện 1.4 Định Luật Mạch Từ l i N Hình 1.9 Trong máy điện, lõi thép mạch từ máy Mạch từ mạch khép kín dùng để dẫn từ thông Hình 1.9 mạch từ đơn giản: mạch từ đồng thép kỹ thuật điện, có dây quấn với N vòng Áp dụng định luật dòng điện toàn phần ∫ Hdl = ∑ i vào mạch từ hình ta có: Hl= Ni l Trong đó: H: cường độ từ trường mạch từ (A/m) Động điện xoay chiều Trang 10 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn 2.8.1.3 Động Cơ Lồng Sóc Kép Roto gồm hai lồng sóc đồng tâm, dẫn lồng sóc (gọi lồng sóc mở máy) có thiết diện nhỏ điện trở lớn Lồng sóc có điện trở nhỏ Lúc bắt đầu mở máy, roto đứng yên tần số dùng điện roto f2 = f1, lúc tổng trở lồng sóc R + L2ω lớn tổng trở lồng sóc Kết phần lớn dòng điện chạy lồng sóc ngoài, tạo nên mômen mở máy lớn M Đặc tuyến lồng sóc kép Điện trở lớn Đặc tuyến Đặc tuyến Điện trở nhỏ n Hình 2.35 Khi hoạt động bình thường f2 = sf1, f2 nhỏ làm giảm điện kháng Dẫn đến phần lớn dòng điện roto chạy lồng sóc Như vậy, lồng sóc tạo nên mômen mở máy lớn, lồng sóc tạo momen quay với hiệu suất lớn Phương pháp thường dùng cho động mang tải, dùng nhiều máy công cụ nông nghiệp 2.8.1.4 Động Cơ Lồng Sóc Rãnh Sâu Loại động rãnh roto hẹp sâu (chiều sâu khoảng 10 ÷ 12 chiều rộng rãnh) Từ thông tản móc vòng với đoạn dẫn nhiều đoạn Khi mở máy, roto chưa quay, dòng điện roto có tần số tần số dòng điện roto Điện kháng tản roto lớn điện trở có tác dụng định đến phân bố dòng điện roto Lúc mở máy điện kháng tản phía lớn, nên dòng điện tập trung phía dẫn gần miệng rãnh Do phấn bố dòng điện tập trung nhiều miệng rãnh, tiết diện coi Động điện xoay chiều Trang 44 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn bị nhỏ đi, điện trở roto tăng lên làm tăng momen mở máy Khi mở máy xong, tần số dòng điện roto nhỏ, tác dụng bị yếu, điện trở roto giảm xuống bình thường Động điện rãnh sâu lồng sóc kép có đặc tính mở máy tốt, từ thông tản lớn nên hệ số công suất thấp động lồng sóc thông thường 2.8.2 Mở Máy Động Cơ Roto Dây Quấn Roto gồm cuộn dây quấn cách điện giống stato roto stato Hình 2.36 Ba cuộn dây pha roto đấu hình sao, ba điểm cuộn dây nối với ba vành trượt gắn trục máy, nhờ ba vành trượt roto nối liền với biến trở phụ mở máy, đấu đặt động Khi mở máy dây quấn roto nối với biến trở mở máy Để trình mở máy tốt, phải lựa chọn biến trở thích hợp điều chỉnh dễ dàng mở máy, để biến trở lớn sau giảm dần đến không Đường đặc tính mômen ứng với giá trị Rm vẽ hình n Mmax Muốn momen mở máy cực đại, hệ số Rmở trượt phải s th = R2' + Rm' =1 X + X 2' MC Mmở M M’mở Từ xác định giá trị điện trở Rm cần thiết Động điện xoay chiều Trang 45 M Hình 2.37 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Dòng điện mở máy là: I pm = (R U1 + R2' + RM' ) + (X + X 2'; ) Nhờ có Rm dòng điện mở máy giảm xuống, momen mở máy tăng ưu điểm động roto dây quấn Loại động dùng trường hợp mở máy nặng cần trục 2.8.3 Mở Máy Động Cơ Không Đồng Bộ Một Pha 2.8.3.1 Dùng Dây Quấn Phụ Để Mở Máy Cuộn Cuộn XL C Cuộn phụ Cuộn phụ Hình 2.38 Loại động có thêm dây quấn phụ Dây quấn phụ thiết kế có loại để mở máy ( mở máy xong ngắt khỏi mạch điện), có loại làm việc lâu dài, có tác dụng tạo từ trường quay sinh momen mở máy ban đầu Muốn dây quấn phụ phải đặt số rãnh stato cách cuộn góc 900 không gian dòng điện lệch pha 900 với dòng điện dây Để tạo lệch pha hai dòng điện hai dây quấn, người ta mắc nối tiếp cuộn dây quấn phụ với tụ điện C (động pha kiểu điện dung) hay điện cảm (động pha kiểu điện cảm) Trong thực tế thường dùng động pha kiểu điện dung Vòng nối tắt 2.8.3.2 Dùng Vòng Ngắn Mạch Cực Từ roto Đối với động điện pha công suất nhỏ, mở máy không tải tải nhẹ ta thường dùng vòng ngắn mạch để mở máy gọi động pha kiểu Động điện xoay chiều Trang 46 stato Hình 2.39 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn vòng ngắn mạch Người ta chẻ cực từ cho vào vòng ngắn mạch Khi đặt điện áp pha vào dây quấn chính, có từ trường đập mạch φC Một phần từ trường φC' xuyên qua vòng ngắn mạch, vòng sinh từ thông φ n Từ thông φ n có tác dụng φC' để sinh từ thông phụ φ r qua vòng ngắn mạch Kết phần cực từ vòng ngắn mạch từ thông lại φC'' = φC − φC' qua, vòng ngắn mạch có từ thông φ r qua Từ trường tổng xuyên qua vòng nối tắt lệch gần 900 so với từ trường bên vòng nối tắt Do đó, từ trường tổng máy từ trường quay tạo nên momen mở máy nhỏ nên sử dụng loại động công suất nhỏ 2.9 Các Đường Đặc Tính Của Động Cơ Không Đồng Bộ M, cos ϕ 0,8 0,6 0,4 0,2 M n η cos ϕ 0,5 P2 P2 đm Hinh 2.40 Ở chế độ làm việc định mức động không đồng có đại lượng định mức: công suất định mức, điện áp dây định mức, dòng điện dây định mức, tốc độ quay định mức, hệ số công suất định mức hiệu suất định mức Các đại lượng đặc trưng cho chế độ làm việc định mức động cơ, chưa cho đủ đặc trưng tải khác định mức Khi thiết kế động hiệu suất hệ số công suất phải chọn cho tổng chi phí chế tạo vận hành nhỏ Động điện xoay chiều Trang 47 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Các mối quan hệ η , cos ϕ , P1, M, s, n2 với công suất hữu tích trục P2 biểu thị tiêu kỹ thuật biến thiên dạng hàm tải gọi đặc trưng làm việc Trong hiệu suất hệ số công suất cao giảm hao tổn điện đường dây truyền tải, đặc tính khác tiêu kỹ thuật 2.9.1 Đường Đặc Tính Tốc Độ n2 = f ( P2 ) Ta có biểu thức tốc độ động cơ: n2 = n1 (1 − s ) = Ta có: P2 ≈ PC = m1 I 2'2 R2' 60 f (1 − s ) p 1− s s Khi tải tăng công suất P2 tăng, momen cản tăng lên, từ đường đặc tính momen ta thấy hệ số trượt s tăng tốc độ động giảm xuống 2.9.2 Đường Đặc Tính Momen Trong miền làm việc ổn định động cơ, momen quay tỷ lệ thuận với phụ tải, tỷ lệ nghịch với tốc độ Khi phụ tải tăng, tốc độ giảm, đường đặc tính tính momen M= f P2 đường thẳng cong lên P2 đm 2.9.3 Đường Đặc Tính cos ϕ = f ( P2 ) Ta có: cos ϕ = P1 = S1 P1 P + Q12 Trong đó: P1 công suất tác dụng động tiêu thụ để biến đổi sang công suất P2 Q1 công suất phản kháng Khi máy hoạt động không tải (không kéo tải), P1 nhỏ, nên cos ϕ thấp, từ 0,2-0,3 Khi tải dòng điện định mức, từ thông tản tăng, Q1 tăng, nên cos ϕ giảm xuống Từ đặc tính cos ϕ ta thấy không nên cho máy làm việc không tải non tải 2.9.4 Đường Đặc Tính Hiệu Suất η = f ( P2 ) Hiệu suất tính công thức: η= P2 P2 = P1 P2 + ΔP Động điện xoay chiều Trang 48 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn ΔP : tổng hao phí Hiệu suất động không đồng vào khoảng 0,75 – 0,95 2.10 Các Tình Trạng Đặc Biệt Của Động Cơ Không Đông Bộ 2.10.1 Động Cơ Ba Pha Quay Ngược Khi muốn động ba pha quay ngược chiều ban đầu, ta lập chiều quay cách đổi thứ tự hai pha đầu nối vào stato lúc từ trường quay theo chiều ngược lại, làm cho động quay ngược chiều ban đầu 3 Hình 2.41 2.10.2 Đứt Một Dây Cung Cấp Khi động ba pha hoạt động, bị đứt dây cung cấp, động trở thành động pha Nếu momen tải không lớn động tiếp tục hoạt động Nếu công suất tải không đổi công suất điện đưa vào động hai chế độ ba pha pha P3 p ≈ Pp hay 3U d I ≈ U d I Trong đó: I3: dòng điện stato chế độ ba pha I1: dòng điện stato chế độ pha, I ≈ 3I Như dòng điện cung cấp cho stato chế độ pha tăng lên lần, nên tổn hao tăng lên lần, lúc cầu chì bảo vệ chảy 2.10.3 Đứt Một Dây Của Roto Lúc roto trở thành pha, tải nhỏ động tiếp tục hoạt động, vận tốc roto giảm làm dòng điện roto tăng lên 2.10.4 Tình Trạng Động Cơ Hoạt Động Với Điện Áp Không Đối Xứng Ở động từ trường thuận có từ trường ngược, làm giảm từ trường quay động cơ, nên kéo theo giảm moment quay máy dòng điện stato tăng lên, Động điện xoay chiều Trang 49 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn gây tổn hao, động nóng lên Nếu để động hoạt động tình trạng động dễ bị hỏng 2.10.5 Tình Trạng Động Cơ Bị Nối Tắt Do ẩm ướt, va chạm hay nguyên nhân khác, vật liệu cách điện động kém, gây nên tượng nối tắt pha với võ máy, giứa vòng dây với Như đưa điện áp vào làm hỏng máy Khi động bị kẹt không quay dòng điện roto stato tăng lên làm cháy cuộn dây, tượng gọi tượng động bị nối tắt 2.11 Các Phương Pháp Xác Định Tốc Độ Động Cơ 2.11.1 Phương Pháp Hoạt Nghiệm Gắn vào đầu trục động đĩa có vẽ cánh đen, số cánh đen với số cực động Chiếu sáng đĩa đèn nguồn điện với động Và tần số dòng điện 50Hz, đèn chớp 100 lần giây Giữa hai lần chớp đĩa sang quay 1/2p vòng dường đứng yên, đĩa quay với tốc độ đồng Nhưng ta sử dụng động không đồng bộ, tốc độ quay roto chậm tốc độ quay từ trường, nên Hình 2.42 ta thấy cánh đen di chuyển chậm theo chiều quay roto Chọn điểm làm chuẩn t giây ta cao m vạch đen chạy quay Trong thời gian đĩa quay (đĩa có 2p cánh đen) Vận tốc trượt tương đối roto từ trường quay m vòng 2p m v/s pt m n −n m pt Độ trượt động cơ: s = = = f1 n1 f1t p 2.11.2 Phương Pháp Dùng Máy Đo Tốc Độ Sử dụng máy đo tốc độ để xác định tốc độ động trực tiếp không cần phải qua tính toán Động điện xoay chiều Trang 50 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Chương III THỰC NGHIỆM 3.1 Xác Định Tốc Tộ Của Quạt Điện 3.1.1 Dụng Cụ Thí Nghiệm - Quạt điện (hình 3.1) có p = Hình 3.1 Quạt điện - Đồng hồ bấm số (hình 3.2) - Máy đo tốc độ (hình 3.3) Hình 3.2 đồng hồ ố Hình 3.3 Máy đo tốc độ Động điện xoay chiều Trang 51 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn 3.1.2 Mục Đích Thí Nghiệm Xác định tốc độ quạt không tải có tải 3.1.3 Phương Án Thí Nghiệm Dùng phương pháp hoạt nghiệm máy đo tốc độ 3.1.4 Tiến Hành Thí Nghiệm - Trường hợp quạt không tải Số quạt Lần TN 5 m 61 64 65 70 73 160 164 165 170 166 145 142 143 140 150 t(s) 29.91 31.83 31.94 35.50 36.35 92.08 93.20 95.08 100.07 97.04 106.56 105.58 106.40 104.80 110.43 m s= 100t 2.03945 2.01068 2.03507 1.97183 2.00825 1.73762 1.75966 1.73538 1.69881 1.71063 1.36074 1.34495 1.34398 1.33588 1.35833 n2 = 60 f (1 − s ) p n2 n2 (đo máy đo) 1469.804 1475 1474.074 1480 1479.768 1485 (vòng/phút) 1469.408 1469.840 1469.474 1470.423 1469.876 1473.936 1473.605 1473.969 1474.518 1474.340 1479.589 1479.826 1479.840 1479.962 1479.625 - Trường hợp quạt có tải (chỉ xác định tốc độ máy đo) Số quạt Lần Lần2 Lần 1115 1130 1128 1213 1206 1209 1290 1295 1289 3.1.5 Nhận Xét - Kết hai phương pháp gần nhau, sai số nhỏ Động điện xoay chiều Trang 52 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn - Với trường hợp có tải, vận tốc cánh ta đếm lớn, ta sử dụng phương pháp hoạt nghiệm - Do vận tốc cánh quạt lớn, nên đường hoạt động quạt lớn điều chứng tỏ cấu tạo quạt roto lồng sóc rãnh sâu 3.2 Xác Định Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ 3.2.1 Dụng Cụ Thí Nghiệm - Động (hình 3.4 3.5) có p = Động Máy phát Hình 3.4 Động không đồng nhìn từ phía sau Thông số kỹ thuật + Tốc độ định mức: 1725 vòng/phút + Công suất định mức: 250 W + Điện áp định mức: 115 V + Dòng điện định mức: 6.4 A - Đồng hồ thị số (hình 3.2) - Máy đo tốc độ (hình 3.3) 3.2.2 Mục Đích Thí Nghiệm - Đo độ trượt s, từ suy tốc độ động n2 tải thay đổi (bằng cách thay đổi điện áp) - Vẽ đồ thị s = f(P2); n2 = f(P2) 3.2.3 Phương án thí nghiệm - Thay đổi điện áp, đo tốc độ động phương pháp hoạt nghiệm máy đo tốc độ Động điện xoay chiều Trang 53 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn 3.2.4 Tiến Hành Thí Nghiệm - Bảng số liệu lần TN U (V) 0.0 5.0 10.0 15.0 18.5 20.0 0.0 6.0 10.0 15.0 18.0 0.0 6.0 10.2 15.0 18.2 19.5 0.0 5.2 10.2 15.0 18.2 19.8 0.0 6.0 10.2 14.5 17.8 19.0 I (A) 0.0 0.8 1.4 2.0 2.4 2.6 0.0 0.8 1.4 2.0 2.4 0.0 0.8 1.4 2.0 2.4 2.6 0.0 0.8 1.4 2.0 2.4 2.6 0.0 0.8 1.4 2.0 2.4 2.6 Động điện xoay chiều P2 (W) 0.00 4.00 14.00 30.00 44.40 52.00 0.00 4.80 14.00 30.00 43.20 0.00 4.80 14.28 30.00 43.68 50.70 0.00 4.16 14.28 30.00 43.68 51.48 0.00 4.80 14.28 29.00 42.72 49.40 m 36 25 35 40 50 52 38 25 32 40 51 32 32 35 42 55 52 33 27 32 45 50 59 35 35 32 48 51 56 t (s) 46.57 30.61 34.61 34.74 26.07 22.81 50.34 31.09 30.80 27.00 26.10 41.60 40.50 33.56 27.96 30.41 25.63 43.03 34.95 30.80 30.29 25.63 29.48 45.52 44.34 30.60 33.18 27.28 27.67 Trang 54 m s= 100t 0.77303 0.81673 1.01127 1.15141 1.91791 2.27970 0.75487 0.80412 1.03896 1.48148 1.95402 0.76923 0.79012 1.04291 1.50215 1.80862 2.02887 0.76691 0.77253 1.03896 1.48564 1.95084 2.00136 0.76889 0.78936 1.04575 1.44666 1.86950 2.02385 n2 = 60 f (1 − s ) p (vòng/phút) 1488.405 1487.749 1484.831 1482.729 1471.231 1465.804 1488.677 1487.938 1484.416 1477.778 1470.690 1488.462 1488.148 1484.356 1477.468 1472.871 1469.567 1488.496 1488.412 1484.416 1477.715 1470.737 1469.980 1488.467 1488.160 1484.314 1478.300 1471.957 1469.642 n2 (đo máy đo) 1490 1488 1485 1480 1475 1462 1488 1486 1482 1480 1476 1490 1487 1485 1482 1473 1486 1490 1488 1486 1479 1471 1467 1495 1494 1486 1478 1472 1472 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn - Đồ thị (số liệu lần thí nghiệm thứ 3) + Đồ thị n2 = f ( P2 ) n2 1490 1488.462 1488.148 1485 1484.356 1480 1477.468 1475 1472.871 1470 1469.567 P2 1465 4.8 14.28 30 43.68 50.7 Hình 3.5: Đồ Pthị biểu diễn n = f ( P2 ) + Đồ thị s = f ( P2 ) s 2.5 2.028872 2.0 s 1.808616 1.502146 1.5 1.042908 1.0 0.790123 0.769231 P2 0.5 4.8 14.28 Hình 3.6: Đồ 30 thị Pbiểu 43.68 50.7 diễn s = f(P2) 3.2.5 Nhận Xét - Khi tải tăng độ trượt tăng, tốc độ giảm - Tốc độ đo hai phương pháp gần nhau, sai số nhỏ - Qua số liệu thực nghiệm đồ thị vẽ ta thấy thực nghiệm phù hợp với lý thuyết 3.3 Nhận Xét Chung 3.3.1 Phương Pháp Hoạt Nghiệm - Tốc độ đo phương pháp hoạt nghiệm tốc độ trung bình Động điện xoay chiều Trang 55 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn - Ưu điểm: đo tốc độ động khoảng thời gian t - Hạn chế: + Ta sử dụng phương pháp hoạt nghiệm vận tốc thay đổi từ 1% - 10% + Sai số trình đếm cánh đen + Không thể đo tốc độ tức thời động thời điểm t 3.3.2 Máy Đo Tốc Độ - Tốc độ đo máy đo tốc độ tốc độ tức thời - Ưu điểm: + Có thể xác định tốc độ động thời điểm t + Biết tốc độ động nhanh chống, không cần qua tính toán - Nhược điểm: Không thể đo tốc độ trung bình Động điện xoay chiều Trang 56 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn KẾT LUẬN Những Điều Đạt Được Trong trình thực đề tài, tìm hiểu về: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đường đặc tính động không đồng thực hành đo tốc độ động Động điện cấu tạo gồm hai phần chính: stato roto Máy điện hoạt động dựa sở hai định luật: định luật cảm ứng điện từ định luật điện từ Khi làm việc ổn định động không đồng có đại lượng định mức: công suất, hiệu điện thế, dòng điện dây, tốc độ quay, hệ số công suất hiệu suất Trong hiệu suất hệ số công suất cao giảm hao phí điện đường dây truyền tải Để xác định tốc độ động ta dùng phương pháp hoạt nghiệm hay sử dụng máy đo tốc độ, kết hai phương pháp gần với sai số nhỏ Qua số liệu thực nghiệm ta thấy tốc độ tăng độ trượt giảm Khi tải tăng độ trượt tăng tốc độ giảm, điều phù hợp với lý thuyết Hạn Chế Trong đề tài đa phần tập trung tìm hiểu động lý thuyết, không tìm hiểu ứng dụng thực tế động không đồng Hướng Phát Triển Đây đề tài hay, có điều kiện tìm hiểu thêm ứng dụng động không đồng sinh hoạt kỹ thuật Do thời gian kiến thức có hạn, nên đề tài không tránh sai sót, mong góp ý quý thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện Động điện xoay chiều Trang 57 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh Kỹ thuật điện NXB Giáo dục Nguyễn Kim Đính Kỹ thuật điện, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Phan Trần Hùng Điện kỹ thuật, NXB Đại học Sư phạm Trương Tri Ngộ (chủ biên) Kỹ thuật điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Nhạn Giáo trình kỹ thuật điên, Đại học Cần Thơ Trần Minh Sơ Giáo trình kỹ thuật điện, NXB Giáo dục Trang web http://vi.wikipedia.org Động điện xoay chiều Trang 58 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm [...]... Nhạn Chương II: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của roto n2 (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1 Cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện, cũng như chế độ máy phát điện Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn:... lưới điện tần số không đổi f, dây quấn roto (thứ cấp) được nối tắt lại hoặc khép kín qua điện trở Dòng điện trong dây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ roto nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt lắm so với máy phát điện đồng bộ, nên ít được sử dụng Động cơ không đồng bộ so với các loại động. .. Việc Của Động Cơ Không Đồng Bộ Một Pha Đối với động cơ không đồng bộ một pha dòng điện trong dây quấn stato sẽ sinh ra r từ trường đập mạch B Vì không phải là từ trường quay nên động cơ không quay được Nếu lấy tay đẩy roto theo chiều nào thì roto sẽ quay theo chiều đó Động cơ điện xoay chiều Trang 27 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Trên hình trình bày động cơ một... Loại động cơ này gọi là động cơ không đồng bộ roto dây quấn, trên các sơ đồ điện được ký hiệu như hình 2.8 Hình 2.8 Động cơ lồng sóc là loại phổ biến do giá thành rẻ, tính năng kỹ thuật tốt Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ, nhưng giá thành cao và vận hành kém tin cậy hơn động cơ lồng sóc, nên chỉ được sử dụng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động. .. mạch cơ bản của động cơ mà dựa theo đó có thể thành lập sơ đồ thay thế động cơ điện không đồng bộ: U& 1 = I&1 R1 + U& 1 = I&1 R1 + I& = I& + I& 1 0 jI&1 X 1 + I&2' R2' + jI&2' X 2' + I&2' RC jI&1 X 1 + I&O R0 + jI&O X 0 2 Động cơ điện xoay chiều Trang 34 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Trên cơ sở các phương trình cơ bản này, ta vẽ sơ đồ thay thế một pha động cơ điện. .. cuộn dây, trục các cuộn dây lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện Động cơ điện xoay chiều Trang 16 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Các động cơ có công suất nhỏ dưới 600W thường là động cơ một pha Động cơ một pha chỉ có một cuộn dây 2.2 Cấu Tạo Hình 2.1 Cấu tạo của máy điện không đồng bộ được vẽ trên hình 2.1 , gồm hai bộ phận chủ yếu là stato và roto, ngoài... chế tạo máy gồm: vật liệu dẫn điện, vật liệu dẫn từ, vật liệu cách điện, vật liệu kết cấu 1.5.1 Vật Liệu Dẫn Điện Dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện Vật liệu dẫn điện dùng trong máy điện tốt nhất là đồng vì dẫn điện tốt và có điện trở suất nhỏ Ngoài ra còn dùng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau, đồng phốt pho Để chế tạo dây quấn ta thường dùng đồng, đôi khi nhôm Dây đồng và dây nhôm được chế tạo... quay của r r động cơ là vecto tổng của M 1 + M 2 r r r M = M1 +M 2 M M1 0 2 2 0 1 S M2 Hình 2.21 r r r Từ đường đặc tính mômen ta thấy, lúc mở máy s = st = sn = 1 thì M = M 1 + M 2= 0 nên Mmở = 0 động cơ không tự mở máy được Nếu tác động vào roto theo chiều nào thì đó tức là làm cho s ≠ 0 lúc đó động cơ có mômen M ≠ 0 , sẽ tiếp tục quay theo chiều đó Vậy động cơ không đồng bộ một pha không thể tự mở... liệu cách điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện, hoặc cách ly các bộ phận dẫn điện với nhau Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có độ Động cơ điện xoay chiều Trang 12 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn cách điện cao, chịu nhiêt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học Độ bền vững về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn, quyết định nhiệt... Trình Cân Bằng Sức Từ Động Của Động Cơ Không Đồng Bộ Khi động cơ làm việc, từ trường quay trong máy do cả hai dây quấn stato và roto sinh ra Dòng điện trong dây quấn stato sinh ra từ trường quay stato quay với tốc độ n1 đối với stato Dòng điện trong dây quấn roto sinh ra từ trường quay roto, quay với tốc độ n2 so với một điểm trên roto là: n2 = 60 f 2 S 60 sf1 = = sn1 p p Động cơ điện xoay chiều (2.13) ... Máy điện động Máy điện xoay chiều Máy điện đông Máy điện không đồng Máy biến áp Động không đông Động đồng Máy phát không đông Máy điện chiều Máy phát đông Động chiều Máy phát chiều Hình 1.3 Động. .. 2.1 Phân Loại Động không đồng có loại: động ba pha pha Động không đồng có công suất lớn 600W thường loại ba pha có ba cuộn dây, trục cuộn dây lệch không gian góc 1200 điện Động điện xoay chiều... máy điện, khai thác, sử dụng theo yêu cầu cụ thể Động điện xoay chiều Trang 15 SVTT: Nguyễn Thị Bích Trăm Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Lê Văn Nhạn Chương II: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Máy điện không