Điện công nghiệp - Máy điện 1 (phần 12)

1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Pháưn III MẠY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ Chỉång 12 ÂẢI CỈÅNG VÃƯ MẠY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ 12.1. KHẠI NIÃÛM CHUNG Mạy âiãûn khäng âäưng bäü l mạy âiãûn xoay chiãưu, lm viãûc theo ngun l cm ỉïng âiãûn tỉì, cọ täúc âäü ca rotor n khạc våïi täúc âäü tỉì trỉåìng quay trong mạy n 1 . Mạy âiãûn khäng âäưng bäü cọ thãø lm viãûc åí hai chãú âäü : Âäüng cå v mạy phạt. Mạy phạt âiãûn khäng âäưng bäü êt dng vç cọ âàûc tênh lm viãûc khäng täút, nãn trong chỉång náưy ta ch úu l xẹt âäüng cå khäng âäưng bäü. Âäüng cå khäng âäưng bäü âỉåüc sỉí dủng nhiãưu trong sn xút v trong sinh hoảt vç chãú tảo âån gin, giạ thnh r, âäü tin cáûy cao, váûn hnh âån gin, hiãûu sút cao v gáưn nhỉ khäng bo trç. Gáưn âáy do k thût âiãûn tỉí phạt triãùn, nãn âäüng cå khäng âäưng bäü â âạp ỉïng âỉåüc u cáưu âiãưu chènh täúc âäü vç váûy âäüng cå cng sỉí dủng räüng ri hån. Dy cäng sút ca nọ ráút räüng tỉì vi watt âãún hng ngn kilowatt. Háưu hãút l âäüng cå ba pha, cọ mäüt säú âäüng cå cäng sút nh l mäüt pha. 12.2. CÁÚU TẢO MẠY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ Cáúu tảo ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü âỉåüc trçnh by trãn hçnh 7.1, gäưm hai bäü pháûn ch úu l stator v rotor, ngoi ra cn cọ v mạy, nàõp mạy v trủc mạy. Trủc lm bàòng thẹp, trãn âọ gàõn rotor, äø bi v phêa cúi trủc cọ gàõn mäüt quảt giọ âãø lm mạt mạy dc trủc. 2 12.2.1. Stator (phỏửn tẫnh) Stator gọửm hai bọỹ phỏỷn chờnh laỡ loợi theùp vaỡ dỏy quỏỳn, ngoaỡi ra coỡn coù voớ maùy vaỡ nừp maùy. Hỗnh 13.1 Cỏỳu taỷo cuớa õọỹng cồ õióỷn khọng õọửng bọỹ 1. Loợi theùp stato;2. Dỏy quỏỳn stato; 7. Nừp maùy; ; 4. ỉ bi; 5. Truỷc maùy; 6.Họỹp dỏửu cổỷc; 7. Loợi theùp rọto; 8. Thỏn maùy; 9. Quaỷt gioù laỡm maùt; 10. Họỹp quaỷt 1 7 2 8 3 4 9 5 6 10 1. Loợi theùp Loợi theùp stator coù daỷng hỗnh truỷ (hỗnh 13.2b), laỡm bũng caùc laù theùp kyợ thuỏỷt õióỷn, õổồỹc dỏỷp raợnh bón trong (hỗnh 13.2a) rọửi gheùp laỷi vồùi nhau taỷo thaỡnh caùc raợnh theo hổồùng truỷc. Loợi theùp õổồỹc eùp vaỡo trong voớ maùy. 2. Dỏy quỏỳn stator Dỏy quỏỳn stator thổồỡng õổồỹc laỡm bũng dỏy õọửng coù boỹc caùch õióỷn vaỡ õỷt trong caùc raợnh cuớa loợi theùp (xem laỷi chổồng 9). Doỡng õióỷn xoay chióửu ba pha chaỷy trong dỏy quỏỳn ba pha stator seợ taỷo nón tổỡ trổồỡng quay (xem laỷi chổồng 12). 3 3. Voợ maùy Voớ maùy gọửm coù thỏn vaỡ nừp, thổồỡng laỡm bũng gang (hỗnh 13.1). Hỗnh 13.2 Kóỳt cỏỳu stator maùy õióỷn khọng õọửng bọỹ a) Laù theùp stator; b) Loợi theùp stator i A i A (b) (a) 12.2.2. Rotor (phỏửn quay) Rotor laỡ phỏửn quay gọửm loợi theùp, dỏy quỏỳn vaỡ truỷc maùy. Hỗnh 13.3 Cỏỳu taỷo rotor õọỹng cồ khọng õọửng bọỹ. a) Dỏy quỏỳn rotor lọửng soùc c) Loợi theùp rotor d) Kyù hióỷu õọỹng cồ trón sồ õọử C (d) (a) (b) 1. Loợi theùp Loợi theùp rotor gọửm caùc laù theùp kyợ thuỏỷt õióỷn õổồỹc lỏỳy tổỡ phỏửn bón trong cuớa loợi theùp stator gheùp laỷi, mỷt ngoaỡi dỏỷp raợnh (hỗnh 13.2a) õóứ õỷt dỏy quỏỳn, ồớ giổợa coù dỏỷp lọự õóứ lừp truỷc. 2. Truỷc Truỷc cuớa maùy õióỷn khọng õọửng bọỹ laỡm bũng theùp, trón õoù gừn loợi theùp rọto. 4 3. Dáy qún rotor Dáy qún rotor ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü cọ hai kiãøu : rotor ngàõn mảch cn gi l rotor läưng sọc v rotor dáy qún. Rotor läưng sọc (hçnh 13.3a) gäưm cạc thanh âäưng hồûc thanh nhäm âàût trong rnh v bë ngàõn mảch båíi hai vnh ngàõn mảch åí hai âáưu. Våïi âäưng cå nh, dáy qún rotor âỉåüc âục ngun khäúi gäưm thanh dáùn, vnh ngàõn mảch, cạnh tn nhiãût v cạnh quảt lm mạt (hçnh 3.3b). Cạc âäüng cå cäng sút trãn 100kW thanh dáùn lm bàòng âäưng âỉåüc âàût vo cạc rnh rotor v gàõn chàût vo vnh ngàõn mảch. Rotor dáy qún (hçnh 13.4) cng qún giäúng nhỉ dáy qún ba pha stator v cọ cng säú cỉûc tỉì nhỉ dáy qún stator. Dáy qún kiãøu náưy ln ln âáúu sao (Y) v cọ ba âáưu ra âáúu vo ba vnh trỉåüt, gàõn vo trủc quay ca rotor v cạch âiãûn våïi trủc. Ba chäøi than cäú âënh v ln t trãn vnh trỉåüt náưy âãø dáùn âiãûn vo mäüt biãún tråí cng näúi sao nàòm ngoi âäüng cå âãø khåíi âäüng hồûc âiãưu chènh täúc âäü. Dáy qún stato Dáy qún räto Li thẹp stato Häüp Giạ Vnh trỉåüt Läù måỵ Âãún ngưn cung cáúp Hçnh 13.4 Cáúu tảo mạy âiãûn khäng âäưng bäü räto dáy qún 5 12.3. NGUN L LM VIÃÛC MẠY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ Khi cọ dng âiãûn ba pha chảy trong dáy qún stato thç trong khe håí khäng khê xút hiãûn tỉì trỉåìng quay våïi täúc âäü n 1 = 60f 1 /p (f 1 l táưn säú lỉåïi âiãûn; p l säú âäi cỉûc tỉì ca mạy; n 1 l täúc âäü tỉì trỉåìng quay báûc mäüt) Tỉì trỉåìng náưy quẹt qua dáy qún nhiãưu pha tỉû ngàõn mảch âàût trãn li sàõt räto, lm cm ỉïng trong dáy qún räto cạc sââ E 2 . Do räto kên mảch nãn trong dáy qún räto cọ dng âiãûn I 2 chảy qua. Tỉì thäng do dng âiãûn náưy sinh ra håüp våïi tỉì thäng ca stato tảo thnh tỉì thäng täøng åí khe håí. Dng âiãûn trong dáy qún räto tạc dủng våïi tỉì thäng khe håí sinh ra mämen. Tạc dủng âọ cọ quan hãû máût thiãút våïi täúc âäü quay n ca räto. Trong nhỉỵng phảm vi täúc âäü khạc nhau thç chãú âäü lm viãûc ca mạy cng khạc nhau. Sau âáy ta s nghiãn cỉïu tạc dủng ca chụng trong ba phảm vi täúc âäü. Hãû säú trỉåüt s ca mạy : 1 1 1 1 n nn s Ω Ω−Ω = − = Nhỉ váûy khi n = n 1 thç s = 0, cn n = 0 thç s = 1; khi n > n 1 , s < 0 v khi räto quay ngỉåüc chiãưu tỉì trỉåìng quay n < 0 thç s > 1. 1. Roto quay cng chiãưu tỉì trỉåìng quay nhỉng cọ täúc âäü n < n 1 (0 < s < 1) Gèa thiãút vãư chiãưu quay n 1 ca tỉì trỉåìng khe håí Φ v ca räto n nhỉ hçnh 13. 5a. Theo qui tàõc bn tay phi, xạc âënh âỉåüc chiãưu sââ E 2 v I 2 ; theo qui tàõc bn tay trại, xạc âënh âỉåüc lỉûc F v mämen M. Ta tháúy F cng chiãưu quay ca räto, Hçnh 13.5 Quạ trçnh tảo moment ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü B N F ât n 1 → B F ât S n (a) B N F ât n 1 → B F ât S n (c) B N F ât n 1 → B F ât S n (b) 6 nghéa l âiãûn nàng âỉa tåïi stato, thäng qua tỉì trỉåìng â biãún âäøi thnh cå nàng trãn trủc lm quay räto theo chiãưu tỉì trỉåìng quay n 1 , nhỉ váûy mạy lm viãûc åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. 2. Roto quay cng chiãưu tỉì trỉåìng quay nhỉng cọ täúc âäü n > n 1 (s < 0) Dng âäüng cå så cáúp quay räto ca mạy âiãûn khäng âäưng bäü vỉåüt täúc âäü âäưng bäü n > n 1 . Lục âọ chiãưu ca tỉì trỉåìng quay quẹt qua dáy qún räto s ngỉåüc lải, sââ v dng âiãûn trong dáy qún räto cng âäøi chiãưu nãn chiãưu ca mämen M cng ngỉåüc chiãưu ca n 1 , nghéa l ngỉåüc chiãưu ca räto, nãn âọ l mämen hm (hçnh 13.5b). Nhỉ váûy mạy â biãún cå nàng tạc dủng lãn trủc âäüng cå âiãûn, do âäüng cå så cáúp kẹo thnh âiãûn nàng cung cáúp cho lỉåïi âiãûn, nghéa l mạy âiãûn lm viãûc åí chãú âäü mạy phạt âiãûn. 3. Roto quay ngỉåüc chiãưu tỉì trỉåìng quay tỉïc täúc âäü n < 0 (s > 1) Vç ngun nhán no âọ m räto ca mạy âiãûn quay ngỉåüc chiãưu tỉì trỉåìng quay (hçnh 13. 5c), lục náưy chiãưu sââ, dng âiãûn v mämen giäúng nhỉ åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. Vç mämen sinh ra ngỉåüc chiãưu quay våïi räto nãn cọ tạc dủng hm räto lải. Trong trỉåìng håüp náưy, mạy vỉìa láúy âiãûn nàng åí lỉåïi âiãûn vo, vỉìa láúy cå nàng tỉì âäüng cå så cáúp. Chãú âäü lm viãûc nhỉ váûy gi l chãú âäü hm âiãûn tỉì. 12.4. PHÁN LOẢI MẠY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ 1. Phán theo kãút cáúu v mạy. + Kiãøu kên + Kiãøu bo vãû + kiãøu håí 2. Phán theo säú pha. Ta cọ mạy âiãûn khäng âäưng bäü + Mäüt pha + Hai pha + Ba pha 3. Phán theo kiãøu dáy qún räto. + Mạy âiãûn khäng âäưng bäü räto läưng sọc. + Mạy âiãûn khäng âäưng bäü räto dáy qún. 7 12.5. CẠC ÂẢI LỈÅÜNG ÂËNH MỈÏC MẠY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄƯNG BÄÜ Cng nhỉ táút c cạc loải mạy âiãûn khạc, mạy âiãûn khäng âäưng bäü cọ cạc trë säú âënh mỉïc âàûc trỉng cho âiãưu kiãûn k thût ca mạy. Cạc trë säú náưy do nh mạy thiãút kãú, chãú tảo qui âënh v âỉåüc ghi trãn nhn mạy. Vç mạy âiãûn khäng âäưng bäü ch úu dng lm âäüng cå âiãûn nãn trãn nhn mạy ghi cạc trë säú âënh mỉïc ca âäüng cå nhỉ sau : 1. Cäng sút âënh mỉïc P âm (kW,W) 2. Âiãûn ạp âënh mỉïc U âm (V). 3. Dng âiãûn âënh mỉïc I âm (A). 4. Täúc âäü quay âënh mỉïc n âm (vng/phụt). 5. Hiãûu sút âënh mỉïc η âm %. 6. Hãû säú cäng sút âënh mỉïc cos âm . Âäúi våïi âäüng cå âiãûn khäng âäưng bäü, cäng sút âënh mỉïc l cäng sút trãn âáưu trủc âäüng cå. Cn âäüng cå ba pha, âiãûn ạp v dng âiãûn ghi trãn nhn mạy l âiãûn ạp v dng âiãûn dáy tỉång ỉïng våïi cạch âáúu hçnh sao (Y) hay âáúu hçnh tam giạc (Δ). Tỉì cạc trë säú âënh mỉïc ghi trãn nhn, ta cọ thãø tênh âỉåüc: Cäng sút âënh mỉïc m âäüng cå tiãu thủ tỉì lỉåïi âiãûn : âmâmâm âm âm âm1 cosIU.3 P P ϕ= η = Mämen quay âënh mỉïc åí âáưu trủc : âm âm âm âm âm n )kW(P 9550 )W(P M = Ω = N.m våïi 60/n2 âmâm π=Ω (rad/s) l täúc âäü gọc ca räto. ] R  R ^ . âäü. Hãû säú trỉåüt s ca mạy : 1 1 1 1 n nn s Ω Ω−Ω = − = Nhỉ váûy khi n = n 1 thç s = 0, cn n = 0 thç s = 1; khi n > n 1 , s < 0 v khi räto quay ngỉåüc. trổồỡng quay (xem laỷi chổồng 12 ). 3 3. Voợ maùy Voớ maùy gọửm coù thỏn vaỡ nừp, thổồỡng laỡm bũng gang (hỗnh 13 .1) . Hỗnh 13 .2 Kóỳt cỏỳu stator maùy õióỷn