tài liệu lớp 14ddc02

vôùi w 2 vaø k dq2 laàn löôït laø soá voøng daây vaø heä soá daây quaán roâto.. Tính doøng ñieän ñònh möùc, coâng suaát taùc duïng, coâng suaát phaûn khaùng, toác ñoä quay, moâ men ñi[r]

BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ 1 KHÁI NIỆM CHUNG

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rôto n khác với tốc độ từ trường n1

- Phân loại theo kết cấu vo: kiểu hở, kiểu kín, kiểu bảo vệ Máy điện có tính thuận nghịch: động hoặc máy phát

Động không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, giá thành rẽ, vận hành tin cậy, nên được dùng rộng rãi

Phân loại: gồm các kiểu sau

- Phân loại theo kết cấu rôto: rôto lồng sóc và rôto dây quấn - Phân loại theo số pha: một pha, hai pha, ba pha

Hình 3.1 Động không đồng bộ

Các thông số định mức:

- Công suất định mức Pđm(kW) - Điện áp định m c Uư đm(V)

- Dòng điện dây định mức I1đm(A) - Tốc độ định mức nđm(vg/ph)

- Hệ số công suất định mức Cosđm - Tần số định mức fđm(hz)

- Hiệu suất định mức đm - Cách đấu dây (Y hay )…

- Công suất định mức động điện tiêu thụ là:

- Mô men định mức đưa đầu trục là: v i

ñm ñm

ñm ñm

ñm ñm

1 3U I cos

P

P  

 

) m kg ( 81 ,

1 P

) m N ( P

M ñm ñm

ñm

  

 (rad/s)

60 n 2 ñm 

2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Gồm có: stato (phần tĩnh), rôto (phần quay), và khe hở không khí

Stato:

Hình 2.4

Lõi thép: dẫn từ Dây quấn: dẫn điện Vỏ máy

Rôto:

Lõi thép: dẫn từ

- Rôto lồng sóc

3 TỪ TRƯỜNG QUAY CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ 1 Sự tạo thành từ trường quay

- Dòng điện xoay chiều ba pha

Thời điểm pha t=900:

Thời điểm pha t=900+1200:

Thời điểm pha t=900+2400:

Trục tường trường tổng trùng với trục dây quấn pha A có dịng điện cực đại

Từ trường tổng lệch 1200 so với thời điểm trước trùng với trục dây quấn pha B có dịng điện cực đại

Từ trường tổng lệch 2400 so với thời điểm ban đầu trùng với trục dây quấn pha C có dịng điện cực đại

Vậy từ trường tổng dòng điện pha từ trường quay

t sin I

iA  max 

) 120 t

sin( I

i

max

B   

) 240 t

sin( I

i

max

2 Đặc điểm từ trường quay  Tốc độ từ trường quay

(vòng/phút)  Chiều quay từ trường Chiều quay từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha dòng điện  muốn đổi chiều quay từ trường ta thay đổi thứ tự hai pha với

 Biên độ từ trường

Vậy từ thông tổng từ trường quay xuyên qua dây quấn biến thiên hình sin có biên độ 3/2 từ thông cực đại pha

p f 60 n1 

t sin I

iA  m 

t sin

m

A  



t sin

3

m 

4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Khi đưa dòng điện ba pha vào động cơ, sẽ tạo từ trường quay, làm cảm ứng dây quấn rôto sức điện động, vì dây quấn rôto nối ngắn mạch sẽ sinh dòng điện

trong các dẫn Lực tương tác của từ trường lên các dẫn sẽ sinh lực điện từ làm quay rôto

1 Động điện

Tốc độ trượt: n2 = n1 – n Hệ số trượt:

Khi rôto đứng yên n=0  s=1, rôto quay định mức s=0,020,06 Tốc độ động là:

1 1

2

n n n

n n

s   

) s ( p

f 60 )

s ( n

2 Máy phát điện

Stato nối với lưới điện, cịn trục rơto khơng nối với tải mà nối với động sơ cấp Động sơ cấp kéo rôto quay chiều với n1 n > n1 Lúc chiều dòng điện ngược chiều với chế độ động lực điện từ đổi chiều  sinh mômen hãm cân với mômen quay động sơ cấp  máy phát điện

Hệ số trượt là:

Máy phát điện nhận công suất phản kháng Q từ lưới điện  tạo từ trường quay Nhờ từ trường quay đưa vào rôto máy phát biến thành điện stato Máy phát nhận Q  cos lươi thấp làm việc riêng lẻ phải dùng tụ điện nối đầu cực để kích thích cho máy  sử dụng

0 n

n n

s

1

 

5 MÔ HÌNH TOÁN CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ a) Phương trình sức điện động dây quấn stato:

(5.1) trong đoù: tổng trở dây quấn stato

là điện trở dây quấn stato

điện kháng tản dây quấn stato đặc trưng cho từ thông tản stato sức điện động pha stato từ trường quay sinh

(5.2)

w1 số vòng dây pha stato

Kdq1 hệ số dây quấn pha stato biên độ từ trường pha

b. Phương trình sức điện động dây quấn rơto

Tần số sức điện động dịng điện dây quấn rôto là:

(5.3)

1

1

1 I Z E

U   

1

1 R jX

Z  

1

R

1 fL

X  

1 E

m dq 1 4,44fw k

E  

m 

sf 60

spn 60

pn

f

Sức điện động pha dây quấn rôto lúc quay là:

(5.4)

với w2 kdq2 số vịng dây hệ số dây quấn rơto

Khi rôto đứng yên s =1  f2 = f sức điện động pha dây quấn rơto lúc đứng n là:

(5.5)

So sánh (5.4) (5.5)  (5.6)

nghĩa sức điện động pha rôto lúc quay E2s sức điện động pha rôto lúc đứng yên nhân với hệ số trượt s

Điện kháng tản dây quấn rôto lúc quay là:

(5.7)

nghĩa điện kháng tản rôto lúc quay điện kháng tản rôto lúc không quay nhân với hệ số trượt s

Từ (5.2) (5.5) suy tỉ số sức điện động pha stato rôto là:

: hệ số qui đổi sđđ rôto (5.8)

m dq m

dq

s f w k sfw k

E2 4,44 2 2 2 4,44 2 2

m dq k fw

E2 4,44 2 2

2 s

2 sE

E 

2

2

2 f L s2 fL sX X s     

2 dq

1 dq

1

e w k

k w E

E

Phương trình sức điện động dây quấn rơto là:

hay (5.9)

Dòng điện rôto có tần số f2 =sf có trị hiệu dụng là:

(5.10)

c) Phương trình sức điện động dây quấn stato:

Vì điện áp đưa vào động U1 khơng đổi  sức động động E1 không đổi  từ thông m gần không đổi chế không tải có tải  phương trình cân sức từ động động là:

(5.11)

với: m1, m2 số pha dây quấn stato rơto dịng điện stato lúc khơng tải

là dòng điện stato rôto lúc có tải )

jX R

( I

E2s  2 2  2s   

) jsX R

( I E s

0   2 2 2  2

2 2

2 2

) sX ( R

sE I

 

0 dq 1

2 dq 2

1 dq

1w k I m w k I m w k I

m     

0 I



1

I 

2 I

Chia hai vế (5.9) cho m1w1kdq1 ta được:

hay (5.12)

dịng điện rơto qui đổi stato

ki = : hệ số qui đổi dòng điện rơto stato

Ví dụ 1: Một động điện không đồng ba pha rôto dây quấn, số vịng dây pha stato W1 = 100, rơto W2 = 80 Hệ số dây quấn stato kdq1=0,95, rôto kdq2=0,96.Tần số dịng điện bên stato f=50Hz, từ thơng cực từ max=0,02Wb, tốc độ từ trường quay n1= 1000vòng/phút Tính,

•a) Sức điện động pha cảm ứng dây quấn stato rôto lúc quay với tốc độ 950vịng/phút lúc bị ghìm đứng n

•b) Tần số dịng điện bên rơto hai trường hợp

•c) Biết điện trở dây quấn rơto R2=0,05 điện kháng dây quấn rơto X2=0,1 Tính dịng điện bên rôto hai trường hợp

0

dq 2

1 dq 1

2

1 I

k w m

k w m

I

I  

  

2

1 I I

I   

i 2 k

I

I 

 

2 dq 2

1 dq 1

k w m

Giải:

a) Lúc rơto đứng yên, sức điện động cảm ứng:

E1 = 4,44fW1kdq1max = 4,44.50.100.0,95.0,02= 422V E2 = 4,44fW2kdq2max = 4,44.50.80.0,96.0,02= 341V Lúc rơto quay với tốc độ n=950vịng/phút, hệ số trượt:

Sức điện động cảm ứng stato E1 = 422V

Sức điện động rôto lúc quay: E2s = sE2 = 0,05.341 =17V b) Tần số dòng điện bên rôto lúc đứng yên: f2 = f1 = 50Hz Tần số dịng điện bên rơto lúc quay: f2 = s.f1 = 0,05.50=2,5Hz c) Dịng điện rơto lúc khơng quay:

Dòng điện rôto lúc quay:

So sánh I2 hai trường hợp ta thấy, lúc rôto bị giữ chặt khơng quay dịng điện rơto tăng lên nhiều

05 0 1000 950 1000 ,    s A X R E I 3410 05 341 2 2 2 2      , , A X s R E

I s 340

6 SƠ ĐỒ THAY THẾ ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BƠ

Ta có mơ hình toán học: (6.1)

(6.2) (6.3)

Chia (6.2) cho s ta được: (6.4)

Nhân (6.4) với ke, nhân và chia với ki ta được:

(6.5) với ke, ki lần lượt là hệ số qui đổi sđđ và dòng điện rôto về stato

là sđđ động pha rôto qui đổi về stato là dòng điện rôto qui đổi về stato

là điện trở dây quấn rôto qui đổi về stato là điện kháng dây quấn rôto qui đổi về stato là hệ số qui đổi tổng trở

1

1

1 I (R jX ) E

U    

) jsX R ( I E s

0   2 2 2  2

2

1 I I

I    ) jX s R ( I E

0 2

2

2  

 

2

2 e

0 e ( e i k )i

i I R

k E k k jX k k s      e

2 k E E

E  

i 2 k I I    i e 2 R k k

R 

i e 2 X k k X 

Sơ đồ thay thế động điện không đồng bộ

Viết lại (6.5) là: (6.6)

Giống mba –E1 và là điện áp rơi tổng trở nhánh từ hóa

(6.7) Vậy hệ phương trình của động điện lúc quay:

(6.8) (6.9) (6.10) Sơ đồ gần đúng

) X j s R ( I E

0 2

2

2  

        E ) jX R ( I ) jX R ( I

U 1 1 1  1  0 m  m ) X j s R ( I ) jX R ( I

0 2

2 m

m

0  

     

1 I I I   

m

R

m

trong đó: là điện trở ngắn mạch là điện kháng ngắn mạch Sơ đồ thay thế mới

với

Đặc trưng cho công suất Pcơ của động

m

0 R R

R  

m

0 X X

X  

2

2

(1 )

R R s

R

s s

  



 

2

n R R

R   

2

n X X

X    s

7 GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN

Điện

- Công suất động điện tiêu thụ từ lưới:

Cơ

Từ trường quay

PCu1

PFe

PCu2

PCf

P2 P1

PCơ Pđt

Stato Khe hở khơng Rơto khí

(7.1)

- Công suất điện từ của động cơ: (7.2)

trong đó:



 U I Cos

P1 1 1

Fe Cu

ñt P P P

P  1   1  

s R I s

R I

- Công suất trục là:

với

- Công suất hữu ích trục động là:

(7.3)

(7.4)

trong đó: = tổn hao ma sát ổ trục, quạt gió = tổn hao phụ

= tổn hao đồng dây quấn stato

= tổn hao lõi thép stato dòng điện xoáy và từ trễ

= tổn hao đồng dây quấn rôto

- Hiệu suất động điện là: (7.5)

với

2 1 3.R I

PCu   Fe P  s s R I s s R I m P P

PCơ  đt   Cu2  2 2' 2' 1 3 22 2 1 2 2 ' '

2 3.R I 3.R I PCu  



f Cô

Cô P P

P

P2     

Cô P  f P  % 100 % 100 2      P P P P P

= tổn hao không tải = tổn hao đồng

= hệ số tải

trong đó:

Vậy hiệu suất động điện là:

thường thì

(7.6)

% 100

2

2

n t P

k P P

P  

 

ñm t II

k

1 

f Cô

Fe P P

P

P0   

2 Cu Cu

n P P

P  

% 95 75 

Ví dụ 2: Một động điện không đồng ba pha Pđm = 7,5kW; Y/-380/220V; 50Hz; p=2, hệ số công suất 85%, hiệu suất 90% Tổn hao thép 180W, tổn hao phụ 125W điện trở pha dây quấn stato 0,5 Tính dịng điện định mức, cơng suất tác dụng, công suất phản kháng, tốc độ quay, mô men điện từ Biết động nối vào lưới điện Uđm = 380V

Giải:

Cơng suất tác dụng động tiêu thụ: Dòng điện định mức động cơ:

Công suất phản kháng động tiêu thụ: Tổn hao đồng dây quấn stato:

Công suất điện từ:

Tổn hao đồng dây quấn rôto: Hệ số trượt định mức:

W P P 8333 7500

1   , 

ñm ñm  A U I 15 85 380 8333    , cos P 1ñm 1ñm  Var tg P

Q1  1  8333.0,62 5164

W I

R

PCu 3 05 152 337

1

1   ,  ,



W P

P P

Pñt  1   Fe   Cu1 8333 180 337,5 7815,5

W P

P P

Tốc độ từ trường quay: Tốc độ góc từ trường quay: Tốc độ động cơ:

Mômen điện từ:

phút vòng

p f

n 1500 /

2 50 60 60

1   

s rad p

f

p  /

 



 50

2 50 2

1    

1(1 ) 1500(1 0, 024) 1464 /

n n  s    vo ng phut

m N P

M ñt

ñt ,

,

78 49 50

5 7815

1

 



8 MÔ MEN QUAY CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Ở chế độ động điện, mô men điện từ là mô men quay

là công suất điện từ được tính là

Từ sơ đồ gần đúng ta được:

(8.1)

(8.2)

(8.3)

Thay , vào (8.1) ta được:

(8.4)

là tần số góc của từ trường quay là tần số góc của dòng điện stato với

1

  Mñt Pñt

M

s R I

Pñt 3 2'2 2'

ñt P ' 2 ' 1 ' ) X (X ) s R (R U I     ñt

P I2'

là đặc tính

điểm làm việc

* Các đặc điểm của mômen quay:

- Mômen tỉ lệ với bình phương điện áp

M

s Điện áp

tăng

) (M f n 

 ( )

M f s n

- Mômen có giá trị cực đại Max ứng với giá trị tới hạn Sth →

Nhận xét:

càng lớn thì Sth càng lớn

Không phụ thuộc vào điện trở rôto và tỉ lệ ngược với

(8.5)

(8.6)

Khi thêm điện trở phụ vào thì đường đặc tính M=f(s) sau:

Dùng để mở máy và điều chỉnh tốc độ cho động rôto dây quấn

0    s M ' ' 2 ' 2 ' )

( X X

- Quan hệ giữa M, Max và Sth sau:

(8.7) : Biểu thức Klôx

- Thay s=1 vào (8.4) ta được mô men mở máy:

(8.8)

Nhận xét:

- Với f tham số cho trước, Mmm  - M  nghịch

- Với động lồng sóc thường:

; s s s s M M th th   max ] ) ( ) [( ' 2 ' ' 2 X X R R R U p Mmm      U

(X  X )

7 . 1 1 . 1   ñm mm M M

max  

Ví dụ 3: Cho động không đồng ba pha, Pđm=20kW, nđm= 1450 vòng/phút, cos =0,85, hiệu suất định mức  = 90%, Y/-380/220V, fđm=50Hz Cho biết tỉ số Imm/Iđm=6, Mmm/Mđm=1.4, Mmax/Mđm= 2, xác định:

a) Công suất tác dụng công suất phản kháng động tiêu thụ chế độ định mức b) Dòng điện định mức, hệ số trượt, mômen định mức

c) Dịng điện mở máy, mơmen mở máy mômen cực đại Giải:

Công suất tác dụng động tiêu thụ: Công suất phản kháng động tiêu thụ: Dòng điện định mức:

Hệ số trượt : Mômen định mức:

2

1 0,920 22,2

P P kW     kVar tag P

Q1  1.  22,2.0,62 13,75

A U

P I

dm

dm 39,72

85 , 0 . 380 . 3 10 . 2 , 22 cos . . 3

1   

 % , 1500 1450 1500

1    

 n n n s M N n P P

M dm dm

dm 131,78 .

Dòng điện mở máy: Imm =6.Iđm = 6.39,72 = 238,2A

Mômen mở máy: Mmm = 1,4.Mđm = 1,4.131,78= 184,5N.m Mômen cực đại: Mmax = 2.Mđm = 2.131,78 = 263,56 N.m 9 MỞ MÁY ĐƠNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỜNG BƠ

* Các yêu cầu mở máy:

- Mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính của tải - Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt

- Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn - Tổn hao công suất quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt

1 Mở máy động lồng sóc

* Ưu điểm: Mở máy nhanh, đơn giản

* Khuyết điểm: dòng điện mở máy lớn, làm giảm điện áp lưới, nếu quán tính máy lớn thì thời gian mở máy lâu → cháy cầu chì bảo vệ

b) Hạ điện áp mở máy: giảm áp vào động để giảm dòng mở máy → mômen mở máy giảm nhiều → các biện pháp sau:

* Dùng điện kháng nối tiếp vào stato

Lúc mở máy thì D2 mở, D1 đóng Khi động quay ổn định thì đóng D2 ngắn mạch cuộn kháng

Có cuộn kháng, điện áp vào động giảm K lần, dòng điện giảm K lần, mômen giảm K2 lần

* Dùng máy biến áp tự ngẫu

Gọi K là tỉ số biến áp tự ngẫu U1 là điện áp pha lưới

Điện áp đặt vào động là: (9.1) (9.2) Dòng điện chạy vào động là:

Dòng điện I1 từ lưới điện: (9.3)

Khi mở máy trực tiếp: (9.4)

So sánh (9.3) và (9.4) có biến áp tự ngẫu, dòng điện của lưới giảm K2 lần

nhưng áp giảm k lần, M giảm k2 lần * Phương pháp đổi nối Y-∆

Dùng cho những động bình thường dây quấn stato nối tam giác

Khi mở máy nối hình sao: (9.5)

Khi ổn định chuyển sang tam giác: (9.6)

k U Uñc 

n n

ñc

ñc UZ kUZ

I

 

n ñc

Z k

U k

I I

1  

n

Z U I1 

n dY

Z U I

. 3

1



n

d ZU

So sánh (9.5) và (9.6) ta thấy:

dòng điện dây của lưới giảm lần, M giảm lần

(9.7)

2 Mở máy động rôto dây quấn

Khi mở máy dây quấn rôto nối với biến trở mở máy Lúc đầu biến trở để lớn nhất, sau đó giảm dần về không



 d

dY I

I

Dòng điện pha mở máy là:

(9.8)

(9.9) Mômen mở máy cực đại khi:

* Ưu điểm: dòng điện mở máy giảm, mơmen mở máy tăng

Ví dụ 4: Một động điện không đồng ba pha, rôto dây quấn, R1=0,45; X1=2,25; kdq1=0,92; W1=190 vòng, R2=0,02; X2=0,08; kdq2=0,95; W2= 36 vòng Dây quấn stato đấu tam giác, mạng điện U=220V, f=50Hz, số pha m1=m2=3

Tính hệ số qui đổi sức điện động ke, hệ số qui đổi dòng điện ki, điện trở mở máy mắc vào mạch rơto để mơmen mở máy cực đại Tính dịng điện stato rơto có biến trở mở máy mở máy trực tiếp

Giaûi

Hệ số qui đổi sức điện động: Hệ số qui đổi dòng điện:

1

' ' '

1 2

( ) ( )

Pmm

f U I

R R R X X

     ' ' '    X X R R f 1  th s 95 36 92 190 2 1 , , ,    dq dq e W k

k W k 95 36 92 190 2 1 , , ,    dq dq i m W k

Hệ số qui đổi tổng trở:

Điện trở rôto qui đổi về stato: Điện kháng rôto qui đổi về stato: Để mômen mở máy cực đại:

Điện trở phụ chưa qui đổi:

Dòng điện mở máy có điện trở phụ ở rôto:

Dòng điện dây lúc mở máy (stato nối tam giác)

I2=ki.I1 = ki.Immp= 5,1.34,72= 177A

Dòng điện rôto lúc mở máy (rôto nối sao)

(1’) 26 1 5 1 5  

ke.ki , . ,

k

 



 2 26 02 054

2 , ,

' k k R

R e i

  

 2 26 08

2 ,

' k k X

X e i

' ' ' f th R R s X X      3,71 ' f R   

 014

26 71 , , ' i e f f k k

R R A X X R R R U I f P

mmp 34 72

2 25 71 54 45 220 2 2 2 , ) , ( ) , , , ( ) ( ) ( ' ' '            A I

Nếu không dùng điện trở phụ mà mở máy trực tiếp thì dòng điện mở máy:

So sánh (1’) và (2’) có điện trở phụ mắc vào rôto thì dòng điện mở máy giảm 1.45 lần

(2’)

Ví dụ 5: Một động điện không đồng ba pha có số liệu ví dụ điện áp lưới điện U=380V tính tóan phương pháp mở máy sau:

•a) Dùng biến áp tự ngẫu để giảm dịng điện mở máy 2,25 lần hệ số biến áp

là bao nhiêu? Tính mơmen cản tối đa để động mở máy trường hợp này.

•b) Nếu dùng cuộn cảm nối vào phía stato để điện áp vào dây quấn giảm đo

10% Tính dịng điện mở máy mômen mở máy Xác định mômen cản MC lúc mở máy để động mở máy phương pháp này.

A X

X R

R

U

I P

mmp 5041

2 25 54

0 45

220

2

2

2

, )

, ( ) , ,

( )

( )

( ' ' 

 

 

 

 

A I

Giaûi:

Gọi kba hệ số biến áp tự ngẫu kba=U1/U2 để dòng điện mở máy giảm 2,25 lần hệ số biến áp

Dòng điện mở máy dùng biến áp tự ngẫu là:

Trong Immtt làdịng điện mở máy trực tiep tính 9.6 Mơmen mở máy dùng biến áp tự ngẫu

Mmmtt mômen mở máy trực tiếp

Để động mở máy kba=1,5 mơmen cản phải nhỏ 53,24N.m

b) Khi dùng cuộn cảm, điện áp đặt vào dây quấn động 0,9Uđm dòng điện mở máy là:

Imm = 0,9Immtt = 0,9.150,2=135,18A Mômen mở máy là:

Để động mở máy trường hợp mơmen cản lúc mở máy phải nhỏ 97N.m

5 25 2,  , 

ba

k

A K

I I

ba mmtt

mmba 66 75

25

2 150

2 , ,

,  



2 119,8 53,24 2,25

mmtt mmtt

ba

M

M N m

K

  

m N M

Mmm 0,92 mmtt 0,81.119,8 97

 

10 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐÔ ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỜNG BƠ

Tớc đợ đợng điện khơng đồng bộ:

Vậy có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách:

+ Thay đổi tần số dòng điện stato

+ Thay đổi số đôi cực p từ trường cách đổi nối dây quấn stato + Thay đổi điện áp đặt vào stato để thay đổi hệ số trượt s

+ Thay đổi điện trở rôto

a) Điều chỉnh tớc đợ bằng cách thay đởi tần sớ - Thay đổi f cách dùng biến tần

khi f thay đổi mà yêu cầu M=const   =const  phải thay đổi f lẩn u

(10.1) )

1 ( 60 )

1 (

1 s pf s

n

n    

max

1

1 4,44.f.W kdq 

E

1 max Uf 

const f

U 

n

M f1

f2

f3 f giaûm

Ưu điểm: Điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng phẳng

Khuyết điểm: Cần có nguồn điện đặt biệt, thích hợp điều chỉnh nhóm động thay đổi tốc độ theo qui luật chung lúc dùng nguồn biến tần chung

b) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

- Thay đổi số đôi cực p cách thay đổi cấu tạo dây quấn stato

- Có số đơi cực có nhiêu cấp tốc độ, tốc độ thay đổi cấp, không phẳng (thường dùng cấp tốc độ)

n

M p

2p

Ưu điểm: Giữ nguyên độ cứng đặt tính cơ, động có nhiều cấp tốc độ dùng rộng rải máy luyện kim, máy tàu thủy

c) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato

- Chỉ giảm Uđm, U giảm 

M=f(s) giảm  S tăng  n giảm. - Nhược điểm: Giảm khả tải của động cơ, miền điều chỉnh tốc độ hẹp, tăng tổn hao đồng rơto vì

 động cơng suất nhỏ

d) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rôto

Khi điện trở phụ Rf tăng hệ số trượt s t ng, nên tốc độ quay động ă

giảm xuống

nếu và

(10.2)

đt Cu s P

P 2  

const

MC  I2 const const

s R I

Pñt 3 22 

' 2

s R R

s

R  f

Ưu điểm: Phương pháp đơn giản, điều chỉnh liên tục tương đối rộng  động

cơ công suất trung bình.

11 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Là quan hệ giữa n, M, I1 , cosφ với công suất P2 trục U, f không đổi a) Đặc tính tốc độ

Ta có với

Khi không tải << Khi tải tăng tăng

s tăng n giảm ít

Khi tải tăng công suất P2 trục động

cơ tăng, mô men cản tăng lên, từ đường đặc tính mô men thì s tăng lên, tốc độ động giảm

1

P2 I1

n

M

 cos

1 0,5

0,5

0

(11.1)

) (P2 f n 

) 1 (

1 s

n n  

ñt Cu P P s 



2

Cu P

 Pñt s 0

1

n

n  PCu2

% 5

1 



b) Đặc tính mô men

Đường thay đổi rất nhiều theo hệ số trượt, phạm vi thì gần giống đường thẳng, mà sth tương đối nhỏ nên

gần giống đường thẳng

c) Đặc tính hiệu suất

Hiệu suất động được tính sau:

trong đó là tổng tổn hao máy bao gồm tổn hao đồng rôto và stato, tổn hao thép, tổn hao cơ, tổn hao phụ

Hiệu suất của động vào khoảng 75-95% và đạt cực đại tải

(11.2)

) (P2 f M  )

(s f

M  0 s sth

) (s f

M  M  f(P2)

% 100

2

2



 

 

P P

P P

P

f Cô

Cu Fe

Cu P P P P

P

P     





d) Đặc tính hệ số công suất

Hệ số công suất của động là tỉ số giữa công suất tác dụng P và công suất biểu kiến S

P1 là công suất tác dụng động tiêu thụ sinh P2

Q1 là công suất phản kháng động tiêu thụ để tạo từ trường quay trong đó:

Khi không tải P1 nhỏ thấp

Khi tải tăng thì P1 tăng, cosφ tăng đến định mức

Khi quá tải, từ thông tản tăng nên Q1 tăng, → cosφ giảm

Ngoài tải tăng thì M, I1 tăng hình vẽ

(10.3)

2

1 1

1

Q P

P S

P Cos

 

 

3

0 





Cos

9 . 0 8 .

0 

 ñm

11 ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ PHA

Động điện không đồng bộ pha, rôto lồng sóc, stato có hai dây quấn, lệch pha về không gian 90o điện Khi dòng điện hai dây quấn có biên độ bằng

và lệch 90o, sẽ tạo từ trường quay tròn với tốc độ: trong đó: f là tần số dòng điện bên stato

p là số đôi cực

Nguyên lý làm việc giống động điện pha

1 Động tụ điện

Để tạo lệch thời gian dòng điện hai dây quấn, người ta nối tiếp với dây quấn tụ điện dung C hai dây quấn nối song song với nối vào lưới điện pha Kết tạo từ trường quay tròn gần tròn.

Ứng dụng: Quạt điện,…

(11.1) p

2 Động điều khiển hai pha

Stato có dây quấn hai pha, dây quấn nối với tụ điện C gọi dây quấn kích thích, dây quấn nối với điều chỉnh pha biên độ gọi dây quấn điều khiển.

Điều chỉnh dòng điện dây quấn điều khiển (biên độ pha) ta có đường đặc tính theo u cầu.

Hai cuộn dây stato đặt lệch

khơng gian góc dịng điện dây quấn lệch pha thời gian góc thì

momen quay la:

với k hệ số tỉ lệ

(11.2)

 

K I I Sin Sin

M A B



12 ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ MÔT PHA

Động điện pha có cuộn dây stato, từ trường tạo từ trường đập mạch có phương khơng đổi, có chiều trị số thay đổi Vì khơng từ trường quay nên động không tự quay

Muốn động tự mở máy cần phải thêm số dây quấn mở máy Từ trường dây quấn với từ trường dây quấn tạo thành từ trường quay Muốn cuộn dây phụ cần lệch với dây quấn góc 90o điện khơng gian dịng điện hai dây quấn lệch góc 90o thời gian Để tạo lệch pha cách nối tiếp với dây quấn phụ điện cảm hay điện dung

 Dùng vòng ngắn mạch cực từ:

Người ta chẻ cực từ ra, cho vào đó vòng ngắn mạch Vòng ngắn mạch đóng vai trò dây quấn phụ Tổng từ trường dây quấn chính và phụ sẽ sinh từ trường quay để tao mô men mở máy

Ưu điểm: cấu tạo gọn, dùng lưới điện một pha nên được sử dụng rộng rải (quạt điện, máy giặt, máy bơm nước,…)

Khi không có nguồn điện pha, động điện ba pha có thể đấu vào nguồn điện pha