MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

PHẦN – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 10 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA PHẠM VI ÁP DỤNG, CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 1.1 Phạm vi áp dụng Động điện không đồng pha sử dụng rộng rãi dân dụng công nghiệp máy giặt, tủ lạnh, máy lau nhà, máy bơm nước, quạt, dụng cụ cầm tay, (có đặc điểm chung động công suất nhỏ) Cụm từ “động công suất nhỏ” động có công suất nhỏ 750W Phần lớn động pha thuộc loại nầy, mặt dù chúng chế tạo với công suất đến 7,5kW hai cấp diện áp 110V 220V CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc + Stato : giống động ba pha, đặt dây quấn pha + Rôto : rôto lồng sóc giống động ba pha Nguyên lý làm việc Khi nối dây quấn pha stato vào lưới điện có điện áp u1 dây quấn có dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua : i1  2I1 sin t Dòng điện sinh từ trường stato có phương không đổi có độ lớn thay đổi hình sin theo thời gian, gọi từ trương đập mạch: F  Fm sin t cos CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Phân tích stđ đập mạch thành hai stđ quay F11me j t 12me j t • Stđ quay ngược : F • Stđ quay thuận : 1 Hai stđ quay có : • Biên độ từ trường đập quay: F1m W1k dq1  F11m  F12m  I  p • Tốc độ quay : Quay thuận ω1 Quay ngược – ω1 CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Hệ số trượt: • Thuận : 1   s1  s 1 • Ngược :  1   s2   2s  1 Phương trình cân stđ tổng: F01m  F11m  F21m sinh từ cảm B1me j( t  ) 02m  F12m  F22m sinh từ cảm B2me j( t  ) • Ngược: F • Thuận: 1 Từ cảm tổng hình thành từ trường quay hình elip: ~ B  B1me j( t  )  B2me j( t  ) 1 2 CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Từ trường quay thuận B1 tác dụng với dòng điện rôto tạo mômen quay thuận M1 ; Còn từ trường quay ngược B2 tác dụng với dòng điện rôto tạo mômen quay ngược M2 Tổng đại số hai mômen cho đặc tính M = f(s) : M  M1  M2  f (s) CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Từ đặc tính, thấy lúc mở máy (n = 0, s = 1), M1 = M2 ngược chiều nên M = 0, động tự quay Nếu ta quay động theo chiều đó, s ≠ tức M ≠ động tiếp tục quay theo chiều Vì để động pha làm việc được, ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa tìm cách tạo cho động mômen lúc rôto đứng yên (M = Mk s =1) CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ 2.1 Các phương trình Xét động không đồng pha chế độ không đối xứng động hai pha m =2, có hai cuộn dây đặt lệch góc 90o điện, pha A tách nên dòng IA = pha B lại có I1 = IB, máy nối vào lưới điện có điện áp U1 Ta có : I A  I A1  I A I B  I B1  I B2 Trong đó: IA1, IB1 – dòng thứ tự thuận; IA2, IB2 – dòng thứ tự ngược CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Theo đồ thị véc tơ: IA1  jIB1; IA   jIB2 Giải hệ phương trình tìm : IB1  I11(IB  jIA ) /  I B / IB2  I21(IB  jIA ) /  IB / Điện áp pha: 1 U B U  B1  U  B2  U  11  U12 U CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Biểu diễn điện áp thứ tự thuận ngược theo dòng I Z tương ứng :  B1  U  11  I11Z11  I1Z11 / U  B2  U  12  I12Z12  I1Z12 / U Trong đó: I11, I12 dòng điện thứ tự thuận ngược Z11; Z12 tổng trở thứ tự thuận ngược Z11  Z1  Zm Z'21 /(Zm  Z'21) Z'21  r2' / s  jx '2 Z12  Z1  Zm Z'22 /(Zm  Z'22 ) Z'22  r2' /(2  s)  jx '2 CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Công suất đầu trục: P2  Pco  pq Với pq - tổn hao quay, gồm tổn hao tổn hao phụ, có gộp tổn hao sắt vào tổn hao quay Tổn hao đồng dây quấn rôto ứng với từ trường quay thuận ngược : p  sP đ 2.T đt.T pđ 2.N  (2  s)Pđt.N Tổn hao đồng dây quấn rôto: pdd2  pđ 2.T  pđ 2.N  sPđt.T  (2  s)Pđt.N CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA VÍ DỤ: Động KĐB pha công suất 1/4 mã lực, 230V, 60Hz cực từ có tham số tổn thất: R1 = 10Ω; X1 = X’2 = 12,5Ω; R’2 = 11,5Ω; Xm = 250Ω; Tổn hao sắt 230V 35W; Tổn hao ma sát quạt gió 10W; Với hệ số trượt 0,05 xác định dòng điện stato, công suất cơ, công suất trục, tốc độ hiệu suất làm việc điện áp tần số định mức với dây quấn khởi động cắt Giải: Tổng trở thứ tự thuận ZT thứ tự ngược ZN động pha: j0,5x m (0,5x '2  0,5r2' / s) ZT  0,5r2' / s  j0,5( x m  x '2 ) j0,5.250(0,512,5  0,5.11,5 / 0,05)   59  j57,65 0,5.11,5 / 0,05  j0,5(250  12,5) CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Tổng trở thứ tự thuận ZT thứ tự ngược ZN động pha: j0,5x m (0,5x '2  0,5r2' /(2  s)) ZN  0,5r2' /(2  s)  j0,5( x m  x '2 ) j0,5.250(0,512,5  0,5.11,5 /(2  0,05))   2,67  j6,01 0,5.11,5 /(2  0,05)  j0,5(250  12,5) Tổng trở vào tương đương: Ztđ  Z1  ZT  Z N  10  j12,5  59  j57,65  2,67  j6,01   71,6  j76,16  104,646,73o  CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Dòng điện stato: o  U 230  o I1    ,   46 , 74 Ztđ 104,646,74o Hệ số công suất : cos  cos 46,74o  0,685 Tốc độ động cơ: 60.60 n  (1  s)n1  (1  0,05)  1710 Công suất cơ: Pco  I12 (R T  R N )(1  s)  2,22 (59  2,67)(1  0,05)  259 CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Công suất trục động cơ: P2  Pco  pst  pq  259  35  10  214 Công suất điện động tiêu thụ từ lưới: P  U.I.cos  230.2,1cos 46,74o  346,77 Hiệu suất động cơ: P2 214    0,617 P1 346,77 CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 3.1 Động không đồng dùng cuộn dây phụ Loại động dùng phổ biến máy điều hòa, máy giặt, dụng cụ cầm tay, quạt, bơm ly tâm Cấu tạo loại động gồm dây quấn (dây quấn làm việc), dây quấn phụ (dây quấn mở máy) Hai cuộn dây đặt lệch góc 90o điện không gian CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Để có mômen mở máy, người ta tạo góc lệch pha dòng điện qua cuộn Ic dòng qua cuộn dây phụ Ip cách mắc thêm điện trở nối tiếp với cuộn phụ dùng dây quấn cở nhỏ cho cuộn phụ, góc lệch nầy thường nhỏ 30o Dòng dây quấn dây quấn phụ sinh từ trường quay để tạo momen mở máy Đồ thị vectơ lúc mở máy trình bày hình bên CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Khi tốc độ đạt 70÷75 % tốc độ đồng bộ, cuộng dây phụ cắt nhờ công tắt ly tâm K động tiếp tục làm việc với cuộn dây Đặc tính động loại này: CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 3.2 Động dùng tụ điện Các động không đồng pha có cuộn dây phụ mắt nối tiệp với tụ điện gọi động tụ điện Loại động nầy có cuộn dây phụ bố trí lệch so với cuộn dây góc 90o điện không gian, để tạo góc lệch thời gian ta mắc nối tiếp với cuộn dây phụ tụ điện Nếu chọn tụ điện có giá trị thích hợp góc lệch pha Ic Ip gần 90o Tùy theo yêu cầu momen mở máy momen lúc làm việc, ta có loại: + Động tụ điện mở máy (tụ đề) + Động tụ điện thường trực (tụ ngâm) CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Động dùng tụ điện mở máy Khi mở máy tốc độ động đạt đến 75÷85% tốc độ động bộ, công tắc K (tiếp điểm ly tâm) mở động đạt đến tốc độ ổn định CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Động dùng tụ điện thường trực Cuộn dây phụ tụ điện mở máy mắt động làm việc bình thường Loại nầy có công suất thường nhỏ 500W có đặc tính tốt CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Ngoài ra, để cải thiện đặc tính làm việc momen mở máy ta dùng động hai tụ điện Một tụ điện mở máy lớn (khoảng 10 ÷15 lần tụ điện thường trực) ghép song song với tụ điện thường trực Khi mở máy tốc độ động đạt đến 75÷85% tốc độ động bộ, tụ điện mở máy cắt khỏi cuộn phụ, tụ điện thường trực nối với cuộn dây phụ làm việc bình thường CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 3.3 Động dùng vòng ngắn mạch Cấu tạo: Trên stato ta đặt dây quấn pha cực từ chia làm hai phần, phần có vòng ngắn mạch K ôm 1/3 cực từ rôto lồng sóc Dòng điện chạy dây quấn stato I1 tạo nên từ thông Φ’ qua phần cực từ không vòng ngắn mạch từ thông Φ’’ qua phần cực từ có vòng ngắn mạch CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Từ thông Φ’’ cảm ứng vòng ngắn mạch sđđ En , chậm pha so với góc 90o Vòng ngắn mạch có điện trở điện kháng nên tạo dòng điện In chậm pha so với góc φn < 90o Dòng điện In tạo từ thông Φn ta có từ thông tổng qua phần cực từ có vòng ngắn mạch:   n  '' Từ thông nầy lệch pha so với từ thông qua phần cực từ vòng ngắn mạch góc φ Do từ thông Φ’ ΦΣ lệch không gian nên chúng tạo từ trường quay làm quay rôto CHƯƠNG 10: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mô men mở mày động nhỏ Mk = (0,2 - 0,5)Mđm, Hiệu suất thấp η = (25 - 40%), Thường chế tạo với công suất nhỏ từ 20 - 30W, có chế tạo công suất đến 300W hay sử dụng làm quạt bàn, quạt trần, máy quay đĩa