Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Máy điện khơng đồng PHẦN MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Chương I: Đại cương máy điện không đồng A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Nguyên lý làm việc máy điện khơng đồng Khi cho dịng điện ba pha qua dây quấn ba pha máy đặt lõi sắt stato máy xuất từ trường quay với tốc độ đồng n1 60 f1 Từ trường quay quét qua p dây dẫn nhiều pha tự ngắn mạch rôto cảm ứng dây quấn sđđ dịng điện Từ thơng dịng sinh hợp với từ thơng stato tạo thành từ trường tổng khe hở Tác dụng dịng điện dây quấn rơto với từ thơng khe hở sinh mơ men điện từ có trị số liên quan mật thiết với tốc độ quay n rôto Với phạm vi tốc độ khác máy làm việc chế độ khác Để phạm vi tốc độ máy người ta thường dùng hệ số trượt s n1 n n1 *) Chế độ động điên: Rôto quay thuận với từ trường quay với tốc độ nhỏ tốc độ đồng ( n n1 hay s ) *) Chế độ máy phát điện: Rôto quay thuận nhanh tốc độ đồng ( n n1 hay s ) *) Chế độ hãm điện từ: rôto quay ngược chiều với từ trường quay (nn1 hay s>1) Kết cấu máy điện khơng đồng *) Stato: Gồm có vỏ máy, lõi sắt dây quấn + Vỏ máy: để cố định lõi sắt dây quấn không dùng mạch dẫn từ Vỏ máy thường làm gang Đối với máy công suất lớn (>1000Kw) dùng thép hàn lại +) Lõi sắt: để dẫn từ Được ghép từ thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm 0,5 mm Khi đường kính ngồi > 990 mm phải dùng hình rẻ quạt ép lại thành khối tròn +) Dây quấn: Dây quấn stato đặt vào rãnh lõi sắt cách điện với lõi Kết cấu dây quấn nghiên cứu *) Rôto: Gồm lõi sắt dây quấn +) Lõi sắt: Vì tổn hao lõi sắt rơto nhỏ nên không cần dùng thép kỹ thuật điện Nhưng để lợi dụng thép kỹ thuật điện sau dập thép stato người ta ép lõi sắt rôto Lõi sắt rôto ép trực tiếp lên trục máy lên giá đỡ rơto Phía ngồi thép có dập rãnh để đặt dây quấn Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 13 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Máy điện không đồng +) Dây quấn rôto: kiểu - Kiểu dây quấn: dây quấn rôto giống dây quấn stato Trong máy điện cỡ vừa trở lên thường dùng dây quấn sóng lớp để bớt phần đầu nối Trong máy cỡ nhỏ thường dùng đồng tâm lớp Dây quấn rơto đấu hình đầu lại nối với vành trượt đồng cố định đầu trục nối với mạch qua cấu chổi than - Kiểu lồng sóc: rãnh rôto đặt dẫn đồng nhơm dàI thị khỏi lõi sắt nối tắt đầu nhờ vành ngắn mạch đồng nhôm tạo thành lồng trụ gọi lồng sóc Dây quấn kiểu lồng sóc khơng cần cách điện với lõi sắt Để cải thiện đặc tính mở máy rãnh rơto dùng dạng rãnh sâu dạng rãnh kép Phân loại +) Theo kết cấu vỏ: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu chống nổ +) Theo kết cấu rôto: kiểu dây quấn rơto kiểu lồng sóc +) Theo số pha dây quấn stato: pha, pha, pha Chương II: Các quan hệ điện từ máy điện khơng đồng A TĨM TẮT LÝ THUYẾT Hệ phương trình cân MĐKĐB Các đại lượng quy đổi sau khí quy đổi W k + Tỷ số biến đổi SĐĐ: E dq k e I I (I ' ) E2 E I Z U W2 k dq + Tỷ số biến đổi dòng : I m W1 k dq1 k : i ' E '2 I '2 (r2' j x '2 1s ' r2 ) s I2 m W2 k dq + Do tiến hành quy đổi dây quấn sơ cấp nên ta ' ' có: W2 = W1 E1 = E E I Z m E E '2 + E 2' K e E ; U 2' K e U + I 2' I Ki + Quy đổi điện trở rôto: tổn hao đồng dây quấn rôto không phụ thuộc vào quy đổi: m I 22 r2 m I '22 r2' r2' I m r2 '2 m1 I2 m W m k 1 dq m W2 m k dq r2 k e k i r2 k r2 I không đổi) + Quy đổi điện kháng tản rơto: (góc E 2 x2 x '2 r2' ' tg ' x x k.x r2 r2 r2 Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 14 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Máy điện không đồng Vậy: tổng trở quy đổi: Z '2 k.Z Mạch điện thay Mạch điện thay hình T r1 1 U ' I '2 r2 x1 Mạch điện thay hình I x '2 I xm I E E '2 r2' rm 1s s I 00 r1 1 U C 12 r2' C 12 x '2 C1r1 C1x1 I '2' x1 1s ' C r2 s xm rm Trong mạch điện thay hình + I 00 U C1Z m U dịng khơng tải lý Z1 Z m jI1 x1 I1r1 tưởng máy điện KĐB (s=0) + (I '2' ) 1 U C 12 Z '2 S dòng thứ cấp U1 C1 Z E1 I1 mạch hình I2' 1 Đồ thị véc tơ Cách vẽ đồ thị véc tơ MĐ KĐB tương tự I0 máy biến áp, khác góc 2 phụ thuộc vào chế độ làm việc máy a) Chế độ động điện -Máy nhận P1 từ lưới: P1 m1U1I1 cos 1 -Máy nhận Q1 từ lưới: Q1 m1U1 I1 sin 1 '2 ' - Máy đưa Pcơ đầu trục Pco m1 I r2 tg xt' ' r2 s 1 s 0 s 2 I2' E1 E 2' 1 900 P1 0, Q1 0, Pco *) Giản đồ công suất tác dụng Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 15 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Máy điện không đồng pCu1 pFe P1 pCu2 Pđt pcơ+pf Pcơ P2 b) Máy phát điện - Máy phát P1 lên lưới: P1 m1U1I1 cos 1 - Máy nhận Q1 từ lưới: Q1 m1U1I1 sin 1 - Máy nhận Pcơ từ đầu trục Pco m1 I 2' r2' 1 90 1 s 0 s xt' ; tg ' 900 1800 r2 s pcơ+pf p Cu2 P2 pFe Pđt pCu1 Pcơ P1 *) Giản đồ công suất tác dụng c) Chế độ hãm điện từ (1 nên máy làm việc chế độ hãm - Khi < s < 2: (khi rôto quay theo chiều B) với từ trường B máy làm việc chế độ động với từ trường A máy làm việc chế độ hãm - Ta dùng kết phân tích máy điện không đồng pha cho máy pha Các phương trình mạch điện thay thế: - Phương trình cân áp phía stato: U E A E B I r1 j x Phương trình cân áp mạch hỗ cảm: E 1A I A Z m - I ( I ) dịng điện từ hố sinh từ trường thuận 0A 0B A (từ trường ngược B); Zm: tổng trở mạch từ hoá E 1B I B Z m Phương trình cân áp mạch rôto: Ta biết sức điện động cảm ứng dây quấn rơto có tần số f2A = sf1 f2B = (2 - s)f1 Tương ứng với từ trường quay thuận A tải biểu diễn điện trở giả tưởng r2' 1s Còn với B r2' (2 s) s 2s r' Ta có phương trình: E '2 A I '2 A j x '2 E 1A s Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 21 Tóm tắt lý thuyết Máy điện - Máy điện không đồng - r' E '2 B I '2 B j x '2 E B s Phương trình cân sức từ động: I I A ( I '2 A ) I B ( I '2 B ) Từ phương trình ta có mạch điện thay thế: I I xm xm rm 0A 0B I x r1 I '2 A x ' r2' s E 1' A E '2 A U1 rm I '2 B x '2 r2' 2s E 1' B E '2 B Mômen điện từ: Mômen động pha tổng mômen từ trường thuận MA từ trường ngược (- MB) sinh ra: M = M A - MB MA = m I '22A 1 m I '22B MB = r2' s MA I '22A r2' I '22B r2' M= 1 s 2s r2' 2s M M -s 1 Khi s = M = Nếu có dây quấn làm việc MB động khơng tự mở máy Đặc tính mơmen tổng đối xứng qua điểm s = nên động quay theo chiều Chiều quay thực tế động phụ thuộc vào dây quấn mở máy Các phương pháp mở máy loại động pha +) Mở máy điện dung +) Mở máy điện trở +) Động kiểu điện dung +) Động dùng vành ngắn mạch Biên soạn: ThS Nguyễn Tiến Dũng 22