ĐỀ CƯƠNG MÁY điện CHƯƠNG 2 đại học hàng hải

đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.đề cương máy điện chương 2 đại học hàng hải.

Chương 2: Máy điện không đồng Câu Nêu khái niệm máy điện không đồng ba pha Hãy nêu thông số đặc trưng động không đồng ba pha Khái niệm - Máy điện không đồng (máy điện dị bộ) máy điện xoay chiều quay, làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rôto luôn khác với tốc độ từ trường quay máy Máy điện không đồng ba pha thường sử dụng biến đổi nguồn điện xoay chiều ba pha thành gọi động không đồng ba pha ( Động xoay chiều ba pha) Các thông số - Cơng suất định mức Pđm (KW) - Dòng điện dây điện áp dây định mức (I1đm, U1đm ) - Cách đấu cuộn dây: Y,  - Tốc độ quay định mức nđm (vg/ph) - Hiệu suất định mức đm - Tần số định mức: - Hệ số công suất định mức cosđm Câu 2: Trình bày cấu tạo phần tĩnh (stato) phần động (rôto) máy điện không đồng ba pha Phần tĩnh (stato) - Vẽ hình Phần tĩnh bao gồm: vỏ máy; lõi thép; dây quấn; phận khác - Chức  Vỏ máy: Nhiệm vụ bảo vệ gá lắp lõi thép Vỏ máy chế tạo gang đúc, hay hợp kim, nhơm Hai đầu vỏ máy có nắp máy để đỡ hai vòng bi cánh quạt  Lõi thép: Chức lõi thép mạch từ, nhiệm vụ dẫn từ trường dùng để đặt dây quấn pha máy điện Lõi thép chế tạo từ thép KTĐ có độ dày từ 0,35 mm đến 0,5 mm đựơc ghép cách điện lại với để tránh dòng xốy Fucơ (hình trên)  Dây quấn: Chức dây quấn mạch điện, nhiệm vụ dẫn điện Dây dẫn làm đồng nhơm có bọc cách điện Dây quấn ba pha bao gồm ba cuộn dây Ax,By,Xz lệch 1200 không gian cách điện với nhau, đầu dây pha nối hay tam giác  Các phận khác như: hai nắp máy; trụ đấu dây; đế máy; biển máy, móc vận chuyển… Phần động (roto) - Vẽ hình Cấu tạo rơto gồm: Trục máy; lõi thép; dây quấn phận lại khác - Chức  Trục máy: Nhiệm vụ đỡ rôto, làm thép có độ bền khí cao, hai đầu trục hai vòng bi lắp cánh quạt  Lõi thép thép kỹ thuật điện, ghép lại thành hình trụ đặc xẻ rãnh chu mặt ngồi để đặt cuộn dây roto.Ở thép đục lỗ để đặt trục máy đục thêm lỗ nhỏ xung quanh để làm mát  Dây quấn rơto có hai loại:  Rơto lồng sóc có loại rơto lồng sóc đơn, kép, rãnh sâu Dây quấn rơto lồng sóc nhơm đồng khơng bọc cách điện Hai đầu nối với vòng ngắn mạch, gọi rơto ngắn mạch Rơto lồng sóc kép gồm lồng, rơto lồng sóc rãnh sâu có chiều sâu lớn so với chiều rộng  Rôto dây quấn dây quấn ba pha giống dây quấn ba pha stato, bọc cách điện với lõi thép có đầu cuối nối hình sao, đầu lại đưa lên ba vành trượt đồng gắn đầu trục rôto, quay theo rôto Ba vành trượt cách điện với cách điện với trục máy Tỳ lên vành trượt chổi than, nằm giá đỡ chổi than Các vành trượt chổi than, dùng để nối cuộn dây roto với biến trở mạch điện bên Biến trở gọi biến trở khởi động hay biến trở điều chỉnh tốc độ  Sơ đồ rơto lồng sóc: A  B C A B C Sơ đồ rôto dây quấn: A B C A B C ic ic ic b abc a abc c  Bộ phận khác: Cánh quạt gắn đầu trục roto để làm mát Câu 3: Trình bày hình thành từ trường quay máy điện không đồng ba pha Khái niệm Từ trường quay từ trường có phương, chiều, trị số biến đổi không gian theo chiều quay, quay nam châm N – S với tốc độ khơng đổi lòng stato máy xuất từ trường quay tròn Giả thiết: Xét máy điện khơng đồng pha có cấu tạo đơn giản: - cuộn dây Ax, By,Cz stato: có vòng dây,các pha lệch 120’ - Có cặp cực stato: N-S - Xét hệ thống dòng điện hình sin pha iA (t) = Imsinωt (A) iB (t) = Imsin(ωt - 1200) (A) iC (t) = Imsin(ωt - 2400) (A)  - Quy ước:  A,B,C đầu pha; X,Y,Z cuối pha  Dòng điện mang giá trị dương chạy từ đầu đầu đến đầu cuối cuộn dây ngược lại  Dòng vào ký hiệu (+) , dòng ký hiệu (.) Đồ thị hệ thống :: i iA iB iC  t t1 t2 t3 Vẽ đồ thị dòng điện ba pha: F t   900 C, FC  , FA   Z B X X 2 , F t3   F + N X , F C + C B + y B  Y N C t1  Z + S S F + Y + Z + IC IB N + IA + Y A A A  S 4  , FA  , F B  C, F C , FB , FB C, FC  , FA , F a) b) c) - Xét cho thời: - Tại wt1= Ta thấy : iA = Im có giá trị dương iB = iC = Im/2 có giá trị âm Quy ước : chiều dòng điện hinh a, theo quy tắc vặn nút chai ta tìm chiều đường sức từ trường  chiều từ thông tổng chiều sức từ động tổng stato Kết trục từ trường tổng stato trùng với trục AX - Tại wt2= + Ta thấy : iB = Im có giá trị dương iA = iC = Im/2 có giá trị âm Quy ước : chiều dòng điện hinh b, theo quy tắc vặn nút chai ta tìm chiều đường sức từ trường  chiều từ thông tổng chiều sức từ động tổng stato Kết trục từ trường tổng stato trùng với trục BY - Tại wt3= + Ta thấy : iC = Im có giá trị dương iA = iB = Im/2 có giá trị âm Quy ước : chiều dòng điện hinh c, theo quy tắc vặn nút chai ta tìm chiều đường sức từ trường  chiều từ thông tổng chiều sức từ động tổng stato Kết trục từ trường tổng stato trùng với trục CZ - Tại wt4= + Ta thấy :từ trừ tổng lại quay trở thời điểm t1= Kết luận : Như từ trường tổng hay sức từ động tổng dòng điện hình sin pha máy điện không đồng pha từ trường quay Câu 4: Phân tích nguyên lý làm việc máy điện không đồng ba pha chế độ động Đặc điểm Đặt điện áp ba pha đối xứng dạng hình sin vào cuộn dây ba pha stato động không đồng bộ, cuộn dây xuất hệ thống dòng điện ba pha đối xứng tạo 60 f lòng stato từ trường quay tròn với tốc độ không đổi n1 = P Phân tích - Từ trường quay quét lên dẫn rôto (dây quấn), theo định luật cảm ứng điện từ, dây quấn rôto xuất sức điện động xoay chiều e2 (có chiều xác định quy tắc bàn tay phải) - Nếu roto kín mạch ( roto lồng sóc) sức điện động sinh dòng điện ,dòng điện lại sinh từ trường quay - Từ trường quay stato tương tác với từ trường quay roto tạo thành từ trường khe khí : F = F = F1 + F2 - Theo định luật cảm ứng điện từ: Từ trường tổng tác động lên dây dẫn mang dòng điện roto để sinh lực F có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái - Lực sinh momen quay làm cho roto quay với tốc độ n tăng dần đến (n=n1) khơng có chuyển động tương đối từ trường quay stato dây dẫn roto  = 0, = ,F = 0, M = - Nhưng theo quán tính, tốc độ quay roto chưa ‘0’ mà giảm dần , n< n1 xuất chuyển động tương đối từ trường quay stato dây dẫn roto  e2  0; i2  0; F  0; M  - Quá trình , tốc độ quay roto nhỏ tốc độ từ trường quay (n < n1) nên gọi động không đồng n n n n ; s%  100 - Độ trượt: s = n1 n1 Ở chế độ động khơng đồng thì: < s > R1, bỏ qua R1 (coi R10) từ biểu thức Mth ta có: 10 M th  3U12 3U12 U12   A 20 (C1f1  C'2f1 ) 4 (C  C' )f f12 p Trong đó: 0  - Hệ số tải  động xác định dựa vào Mth Mc hàm tốc độ Mc = f (ω):  - 2f1 C1, C2’ hệ số tỉ lệ với điện cảm L1, L2’ p M th 3U12 U2   A M c 4 (C  C' )f M f1 M c c p Nếu viết biểu thức  cho trường hợp làm việc với thông số định mức (U1 đm, f1.đm) (U1, f1) thoả mãn điều kiện  = const, ta có: U1dm Mc U12 U12 f12      U1*  f1* M*c 2 2 f1dm Mc.dm f1 Mc U1dm f1dm M c.dm Vậy điện áp stator phải thay đổi theo tần số dạng đặc tính phụ tải Moment cản máy sản xuất thường cho dạng: Mc = B’.q = B.f1q ( B’ B hệ số tỉ lệ) Thay vào công thức biến đổi ta có:  M th U2 U2 A U2  A q   (21q)  C  (21q) Mc f1 B.f1 B f1 f1  U1*  f1* (2q) (3-53) Phân tích trình điện từ (vật lý) điều chỉnh tốc độ đặc tính tăng tốc độ giảm tốc độ n n4 f4 n3 n2 n1 f3 f2 f1 M MC f1 < f2 < f3 < f4 Câu Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha phương pháp thay đổi số đôi cực dây quấn stato động Khái niệm 11 - Khái niệm điều chỉnh tốc độ thay đổi số đôi cực: Xuất phát từ biểu thức tốc độ quay: n = n1(1-s) = 60 f1 (1-s) p Trong đó: n: tốc độ quay rô to động cơ; n1: Tốc độ quay từ trương quay động f1: Tần số nguồn cung cấp cho động p : Số đôi cực dây quấn pha stato động Nếu tần số f1 số mà số đôi cực p thay đổi làm thay đổi tốc độ từ trường quay dẫn đến tốc độ quay rô to đông thay đổi theo - Cơ sở phương pháp thay đổi số đôi cực dây quấn stato động + Trong stato động quấn cuộn dây ba pha riêng biệt, cuộn dây có số cặp cực khác nhau, động thực chất có cấu tạo gồm động ba pha + Trong stato động quấn cuộn dây ba pha mà pha chia thành nhiều cuộn dây mắc nối tiếp đưa đầu dây ngồi trụ đấu dây để thay đổi cách nối thay đổi số đôi cực - Phân tích Mơ tả thay đổi số đơi cực hình sau với cuộn dây pha gồm hai nửa cuộn dây, hình a có 2p = đổi nối sang hình b c tạo số cực 2p =2 B A C N + S + + S + B A D + S + N C + D N + N A B + S + C + D N N + N N N I I a) I b) 2p=4 2p=2 c) 2p=2 Phân tích q trình điện từ (vật lý) điều chỉnh tốc độ đặc tính tăng tốc độ giảm tốc độ - Đặc tính động đổi nối cuộn dây để thay đổi số đôi cực n n n MC MC n YY YY YY YY n n Y M Dạng đặc tính thay đổi số cặp cực đổi nối Δ sang YY Y M Dạng đặc tính thay đổi số cặp cực băng đổi nối Y sang YY 12 - - Trên đặc tính thay đổi số cặp cực băng đổi nối Y sang YY, động làm việc xác lập với tải dạng ny , thực chuyển đổi sang YY động chuyển sang đường đặc tính YY tăng tốc tốc độ nyy làm việc xác lập Khi điều khiển chuyển đổi Y động thực hãm tái sinh n1yy > n1y , tốc độ động giảm dần hãm kết thúc tốc độ động nhỏ n1y sau làm việc xác lập ny Phương pháp thường sử dụng cho động khơng đồng rơto lồng sóc, số cặp rơto (p2) tự động thích ứng theo số cặp cực stato (p1) Thay đổi số cặp cực cuộn dây stato, có hai phương pháp thực sau đây: 2p = (p=2) R U S V X 2p = (p =1) T R U W Y V X Z S T W Y Z b) a) Trong stato động quấn cuộn dây ba pha mà pha chia thành nhiều cuộn dây mắc nối tiếp đưa đầu dây ngồi trụ đấu dây để đổi nối: Δ YY YYY Câu 10: Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha phương pháp thay đổi Rp mạch roto Khái niệm Xuất phát từ biểu thức tốc độ quay: n = n1(1-s) = Trong đó: s = E 2s  f2s và: I2s = E 20 f1  s.E20 = I2s R 2 + S X 2s E 2s R + X 2s Bình phương hai vế, biến đổi ta được: 60 f1 (1-s) p s= I 2s R E 2s  I 2s X 2s 2 Thay đổi điện trở mạch rơto (R2) thay đổi hệ số trượt s thay đổi tốc độ quay roto 13 Phân tích thay đổi số Rp mạch roto sơ đồ nguyên lý Phương pháp dùng cho động không đồng rôto dây quấn Các điện trở điện trở xung điện trở thường thay đổi giá trị chiết áp hay dùng tiếp điểm công tắc tơ Phân tích q trình điện từ (vật lý) điều chỉnh tốc độ đặc tính tăng tốc độ giảm tốc độ - Giả sử động làm việc điện trở phụ Rp2 , Khi cắt bớt điện trở phụ động chuyển sang đặc tính thứ ba tương ứng với mơ men quay lớn mô men cản tăng tốc sau ổn định tốc độ n1 > n2 - Giả sử động làm việc điện trở phụ Rp3, Khi thêm điện trở phụ vào mạch roto (Rp2> Rp3), động chuyển sang đặc tính thứ hai tương ứng với mô men quay nhỏ mơ men cản giảm tốc, sau ổn định tốc độ n2 < n1 Như thay đổi điện trở phụ roto tốc độ động thay đổi Đặc tính thay đổi điện trở phụ Kết luận - Có thể kết hợp vừa khởi động vừa điều chỉnh tốc độ - Có nhiều cấp tốc độ nằm tốc độ - Tổn hao lớn 14 ... W1 K dq2 W2 Điều kiện công suất: m2I2E2cos 2 = m2' I 2' E2' cos  2' Vì 2 =  2' m2, = m1 nên: m2I2E2 = m1 I 2' E2' I 2  m2 E m E m I I2  2 I2  2  m1 E 2 m1 k e E m1 k e Với: Kkii  '... s = E 2s  f2s và: I2s = E 20 f1  s.E20 = I2s R 2 + S X 2s E 2s R + X 2s Bình phương hai vế, biến đổi ta được: 60 f1 (1-s) p s= I 2s R E 2s  I 2s X 2s 2 Thay đổi điện trở mạch rôto (R2) thay... m2 m1k dq1w1 m m1 ke  hệ số biến đổi dòng điện Suy ra: k e  k i m2 m2 k dq2 w2 m1 Điều kiện tổn hao: m m2 R I  m R I  m1R I  Suy ra: R  m1 2 ' ' '2 2 ' 2 ' 2  I2  m  '  R2  ki2 R2