nguyên lý cấu tạo động cơ không đồng bộ

Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện Câu 1: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động động không đồng 1.1 Cấu tạo động không đồng 1.1.1 Phần tĩnh – Stato:  Lõi thép Stator: Được ghép 23 thép Kỹ thuật điện hình vành khăn , có xẻ rãnh bên để đặt dây quấn Stator Trường hợp máy có công suất lớn, kích thước lõi thép lớn lõi thép ghép từ nhiều thép hình rẻ quạt hình vẽ  Dây quấn Stator: Là dây điện từ, dây Đồng Nhôm, quấn thành Bối dây, Tổ GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện bối dây; Tùy theo cuộn dây quấn Stator 1fa hay 3fa mà ta có động không đồng 1fa 3fa 1.1.2 Phần động – Rôtor  Lõi thép: Cũng ghép thép Kỹ thuật điện, có sẻ rãnh bên để đặt dây quấn Rôto  Dây quấn: ● Động có cuộn dây Rôto nối ngắn mạch gọi động không đồng Rôto ngắn mạch hay Rôto lồng sóc có dạng lồng sóc ● Đối với loại Rôto dây quấn, cuộn dây Rôto nối hình (Y), đầu nối đến vòng góp cố định trục, cách điện với trục goi Vành trượt Có Chổi than tiếp xúc với vành trượt để nối ngoài; Người ta nối nối tiếp dây quấn Rôto với điện trở phụ để mở máy điều chỉnh tốc độ Động Rôto lồng sóc dựng phổ biến nhất, lồng sóc đúc Đồng Nhôm có dạng hình vẽ 1.2 Nguyên lý làm việc động không đồng pha: 1.2.1 Cách tạo từ trường quay lõi thép Stato: Để tạo từ trường quay lõi thép Stato, cuộn dây Stato cần phải chế tạo theo quy luật nhật định, cách bố trí, đấu nối cuộn dây fa Stato cần nghiêm ngặt tuân thủ công nghệ chế tạo Dưới ta khảo sát cách tạo từ trường quay: GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện Cuộn dây Stato hình vẽ biểu diễn gồm có vòng dây cho fa, Ba cuộn dây fa AX, BY CZ đặt lệnh góc 120° Dòng điện cung cấp cho động dòng xoay chiều 3fa: i A, iB iC lệnh pha góc 120° Để khảo sát biến thiên từ trường sinh lõi thép Stato, ta khảo sát chiều vị trí từ trường thời điểm a, b, c d đồ thị thời gian Ta quy ước chiều dòng điện từ đầu đến cuối cuộn dây mang dấu dương (+), từ cuối đến đầu cuộn dây mang dấu âm (-) Thì chiều dòng điện GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện cuộn dây thời điểm a, b, c d hình vẽ Dấu (+) dòng điện vào, Dấu (.) dòng điện Tại thời điểm a, dòng điện cuộn dây AX (i A) cực đại có dấu dương, theo quy ước ta biểu diễn dòng điện vào A X hình vẽ Cũng thời điểm dòng điên iB iC có giá trị âm, có chiều từ cuối đến đầu cuộn dây BY CZ Theo quy tắc vặn nút chai ta xác định chiều đường sức từ trường thời điểm a hình vẽ Bằng cách tương tự, ta xác định chiều vị trí từ trường thời điểm b, c d hình vẽ Rõ ràng từ trường tạo lõi thép Stato cú chiều trị số thay đổi liên tục theo thời gian trường hợp quay theo chiều kim đồng hồ Nhìn đồ thị thời gian ta thấy từ thời điểm (a) đến thời điểm (d) tương ứng với khoảng thời gian 1/2 Chu kì (T/2); Trong thời gian từ trường quay 180°, sau Chu kì dòng điện từ trường quay 360° (1 vòng) Từ trường trường hợp ta vừa xét gồm có cực (1đôi cực); Nếu ta tăng gấp đôi số cuộn dây pha số cực tăng lên gấp đôi, tốc độ từ trường quay lại bị giảm nửa Trong trường hợp tổng quát, tốc độ quay từ trường xác định theo công thức: n0 = 60 f p Ta lại thấy thiết lập thứ tự dòng điện pha i A, iB iC chiều từ trường quay sinh lõi thép Stato chiều GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện kim đồng hồ; Nếu ta thay đổi thứ tự liên tiếp dòng điện pha chiều quay Từ trường thay đổi Điều làm chiều quay động thay đổi, ta xét kỹ phần sau 1.2.2 Nguyên lý làm việc động không n N đồng bộ: Fdt • Để giải thích nguyên lý làm việc động không đồng bộ, ta giả sử tạo n0 từ quay lõi thép Stato; Giả sử chiều vị trí Từ trường thời điểm ta xét Fdt hình vẽ Hai vòng tròn phía biểu diễn Lõi thép S dây quấn Stato, vòng tròn phía thể lõi thép Rôto, vòng tròn nhỏ thể dẫn Rôto lồng sóc Từ trường quay với tốc độ n0 chiều kim đồng hồ Tại thời điểm mở máy, Rôto đứng yên; Từ trường quay quét qua dẫn Rôto tạo dẫn Sức điện động cảm ứng Ta xét hai dẫn nằm vị trí đặc biệt hình vẽ Bằng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều Sđđ cảm ứng dẫn hình vẽ Ở dẫn phía trên, Sđđ cảm ứng có chiều từ ( kí hiệu dấu ); Ở dẫn phía ngược lại, chiều Sđđ cản ứng từ vào ( kí hiệu dấu +) Các dẫn Rôto bị nối ngắn mạch hai vòng ngắn mạch hai đầu Rôto (Cấu tạo Rôto lồng sóc), Sđđ cảm ứng tạo thành dòng điện cảm ứng dẫn; Chiều dũng điện cảm ứng GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện chiều với Sđđ cảm ứng Các dẫn Rôto mang dòng điện lại nằm từ trường dây quấn Stato nên chịu tác dụng lực điện từ, chiều lực điện từ F xác định theo quy tắc bàn tay trái Trên hình vẽ biểu diễn chiều lực điện từ F tác dụng lên hai dẫn, ta thấy lực điện từ F tạo thành ngẫu lực, có xu hướng kéo Rôto quay theo chiều kim đồng hồ (Cùng chiều từ trường quay) Dây quấn Rôto lồng sóc gồm có nhiều dẫn, cách tương tự ta xác định chiều lực điện từ F tác động lên dẫn Tổng hợp tác dụng lực điện từ F tạo thành Mômen quay, kéo Rôto động quay theo chiều từ trường với tốc độ n < n0 Rõ ràng tốc độ quay Rôto phải nhỏ tốc độ quay từ trường; Thật n = n0 nghĩa tốc độ tương đối dẫn Rôto với từ trường 0, Sđđ cảm ứng dòng điện cảm ứng I = 0, lực điện từ F (F = 0) Rôto phải quay chậm lại Vậy nên tốc độ quay Rôto phải nhỏ tốc độ từ trường, động gọi động không đồng Để biểu thị mức độ giảm nhỏ n so với n người ta dựng khái niệm hệ số trượt S, theo biểu thức: nο − n nο S = Hoặc tính theo phần trăm: S% = nο − n ⋅ 100 0 nο Về lý thuyết, hệ số trượt S biến thiên từ đến 1, 0% đến 100% Thực tế trị số S tải định mức động không đồng thông thường giới hạn ÷ 3%; Với động không đồng có hệ số trượt nâng cao, S đạt đến 10% Vì tốc độ làm việc động không GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện đồng gần tốc độ từ trường phụ tải định mức, giả sử tốc độ từ trường 3000v/ph tốc độ Rôto khoảng 2850 ÷ 2950v/ph……… Chương Phương pháp tính toán vẽ sơ đồ trải dây quấn Stato động không đồng pha Các kiểu quấn thông dụng 2.1 Phương pháp tính toán: Các tham số sử dụng lập sơ đồ dây quấn :  Số rãnh lõi thép stator : Z1  Số cực : 2P  Số pha : m  Số mạch nhánh song song : a  Số vòng dây pha : W1f  Bước cực : τ = Z1 2Ρ  Số rãnh ứng với cực pha: q  Bước quấn dây : y (Thường tính theo số rãnh) Từ mục 1.2.1 ta thấy rằng: Từ trường quay lõi thép Stato hình thành phối hợp chiều dòng điện dây quấn cuộn dây (3 pha) Như vậy: Trong cuộn dây ba pha, rãnh nằn cực chia làm phần, phần thuộc pha, tạo thành nhóm cực – pha cực Vậy cực có ba nhóm cực - pha Ngược lại, cực pha có nhóm cực – pha (còn gọi nhóm bối dây tổ bối dây) Phương pháp biểu diễn sơ đồ dây quấn đơn giản, trực quan biểu diễn Sơ đồ trải; Để thiết lập sơ đồ trải dây quấn Stato động không đồng người ta tưởng tượng cắt lõi thép dây quấn Stato theo GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện đường dọc theo lõi thép máy trải mặt phẳng Khi ta có hình vẽ biểu thông số cuộn dây:  Bước quấn dây: y : Đếm theo số rãnh  Bước cực: τ : Thể qua cách nối tổ bối dây  Số đôi mạch nhánh song song: a  Số rãnh cực pha: q… Trên sơ đồ trải, cạnh bối dây tương ứng rãnh biểu diễn đoạn thẳng song song, cách đều; Số lượng đoạn thẳng số rãnh lõi thép Stato Với cuộn dây quấn lớp, cạnh bối dây (cũng rãnh lõi thép Stato) biểu diễn đoạn thẳng vẽ nét liền; Với dây quấn lớp rãnh có hai cạnh hai bối dây khác nhau, cạnh nằm phía đáy rãnh ta gọi cạnh nằm lớp - biểu diễn đường nét đứt, cạnh lại nằm phía gần miệng rãnh gọi cạnh nằm lớp - biểu diễn đường nét liền GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện Hình vẽ biểu diễn rãnh lõi thép Stato với số rãnh Z = 24 hai trường hợp dây quấn lớp hai lớp:  Mỗi Bối dây sơ đồ trải tạo hai cạnh nằm hai Rãnh cách bước quấn dây y; Phần bối dây nằm rãnh gọi Cạnh tác dụng, phần lại bối dây nối liền hai cạnh tác dụng gọi phần đầu nối Dây quấn lớp hai cạnh bối dây phần đầu nối biểu diễn nét liền; Với cuộn dây quấn hai lớp cạnh tác dụng phần đầu nối nằn lớp biểu diễn nét liền, cạnh tác dụng thứ hai bối dây nằm lớp rãnh khác nên che khuất ta biểu diễn đường nét đứt Phần đầu nối bị bối dây khác che khuất biểu diễn nét đứt GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện  Tổ bối dây tạo nhiều bối dây đấu nối tiếp nằm Nhóm cực - pha, Bối dây Tổ bối dây đấu nối tiếp trình quấn Bối dây Hình vẽ biểu diễn Bối dây, Tổ bối dây hai trường hợp dây quấn lớp hai lớp, với số bối dây tổ bối dây q =  Tổ bối dây trường hợp tạo bối dây có kích thước giống ta gọi Tổ bối dây kiểu đồng khuôn Nếu bối dây tổ bối dây có kích thước khác nhau, bối dây nhỏ nằm lòng bối dây lớn, ta có Tổ bối dây kiểu đồng tâm  Việc đấu nối tiếp Tổ bối dây pha định số cực động cơ, định tốc độ quay động Các bối dây đấu nối hai cách là: Nối tiếp tên Nối tiếp khác tên GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm 10 Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện (Z = 30, 2p = 4, phân bố theo Clément) Hình 3.3 cho ta dạng dây quấn lớp đồng khuân phân tán đơn giản, hình 3.4 cho dạng dây quấn đồng khuân phân tán móc xích Hình 3.4 Dây quấn lớp, đồng khuân phân tán móc xích (Z = 30, 2p = 4, phân bố theo Clément) Từ sơ đồ định ta rút nhận xét sau đây:  Khi q dạng phân số, dây quấn đồng khuôn phân tán đơn giản cho bước bối dây nhóm pha không Ngược lại, thuộc tính dây quấn móc xích, bước bối dây số lẻ, bước dây quấn bối pha (trong ví dụ với gần τ τ = 7,5 rãnh bước bối dây dây quấn móc xích giá trị lẻ nhất, y = rãnh)  Tuy nhiên, để bố trí dây quấn móc xích, cho ví dụ khoảng cách đầu vào pha liên tiếp phải 240° ; đầu dây quấn đồng khuôn phân tán, ta muốn chọn đầu vào pha liên tiếp 120° hay 240° tùy ý GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: Nguyễn Văn Lâm 33 Trường Đại Học Bôn Ba Khoa: Điện Tóm lại, điều cần ý thực sơ đồ dây quấn trường hợp q phân số đầu vào pha liên tiếp 120° hay 240° tùy thuộc vào dạng sơ đồ muốn xây dựng, chọn tùy ý trường hợp dây quấn lớp q nguyên Ngoài dạng dây quấn đồng khuôn, ta vẽ thêm dạng đồng tâm cho động ví dụ 3, hình 3.5 ta có dạng sơ đồ dây quấn lớp đồng tâm tập trung đầu nối bố trí mặt phẳng; hình 3.6 dạng đồng tâm phân tán đầu nối bố trí mặt phẳng 3.2 Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn lớp, q phân số theo Clément * Muốn thực sơ đồ khai triển dây quấn lớp trường hợp q phân số, ta áp dụng theo quy trình từ bước đến hết bước mục 3.1 Sau đó, ta chọn bước bối dây y , với * τ [...]... bước thực hiên vẽ sơ đồ trải: A Sơ đồ trải bộ dây quấn Stato động cơ không đồng bộ, dây quấn một lớp: 1 Sơ đồ trải bộ dây quấn kiểu đồng tâm: Để minh họa ta xét một ví dụ sau: Ví dụ 1: Tính toán, vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn Stato động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 fa với các thông số như sau: Z1 = 24, 2p = 4, m = 3, a=1 Cuộn dây quấn kiểu đồng tâm • Trước tiên ta tính toán các thông số: GVHD: GS Cù Trọng... đầy đủ như sau: Chương 3: Phương pháp tính toán vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn Stato động cơ KĐB 3fa có q là phân số  Phương pháp bố trí dây quấn trình bày trong phần này, được áp dụng cho động cơ Stator động cơ không đồng bộ 3 pha hay cho Rôto của máy phát điện xoay chiều Các trường hợp thực tế sẽ áp dụng phần này khi τ và q đều có giá trị không nguyên Ví dụ: Z = 30, 2P = 4, m = 3 30 = 7,5 rãnh/bước cực... tương ứng X, Y, Z Điều này giúp ta kiểm tra nhanh tính chính xác của sơ đồ trải sau khi vẽ Và cũng thể hện tính đối xứng của cuộn dây 3 fa 2 Sơ đồ trải bộ dây quấn kiểu xếp đơn Ví dụ 2: Tính toán , vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn Stato động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 fa với các thông số như sau: Z1 = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1 Cuộn dây quấn xếp đơn Giải: • Trước tiên ta tính toán các thông số:  Bước cực:... đi quá nhiều thì sẽ làm cho diện tích của các cực bị giảm nhiều, dạng sóng của từ trường sẽ xấu đi Để minh họa trình tự vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn Stato kiểu xếp kép bước ngắn, ta xét một ví dụ sau: Ví dụ 4: Tính toán, vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn Stato động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 fa với các thông số như sau: Z1 = 24, 2p = 4, m = 3, a = 1 Cuộn dây quấn Xếp kép, bước đủ • Trước tiên ta tính toán các... trải bộ dây quấn stato động cơ không đồng bộ: 2.2.1 Các thông số sử dụng cho quá trình vẽ sơ đồ trải:  Số rãnh của lõi thép stator: Z1  Số cực: 2p τ  Bước cực: = Z1 2p  Số rãnh ứng với mỗi cực của 1 pha: q = Z1 2 P.m  Bước quấn dây : τ y>τ y ... chỉnh tốc độ Động Rôto lồng sóc dựng phổ biến nhất, lồng sóc đúc Đồng Nhôm có dạng hình vẽ 1.2 Nguyên lý làm việc động không đồng pha: 1.2.1 Cách tạo từ trường quay lõi thép Stato: Để tạo từ trường... kim đồng hồ; Nếu ta thay đổi thứ tự liên tiếp dòng điện pha chiều quay Từ trường thay đổi Điều làm chiều quay động thay đổi, ta xét kỹ phần sau 1.2.2 Nguyên lý làm việc động không n N đồng bộ: ... 100% Thực tế trị số S tải định mức động không đồng thông thường giới hạn ÷ 3%; Với động không đồng có hệ số trượt nâng cao, S đạt đến 10% Vì tốc độ làm việc động không GVHD: GS Cù Trọng Xoay SVTH: