giao trinh may dien 12

NGUYÊN LÝ LAÌM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p f1 là tần số lưới [r]

1 Đại Học Đà Nẵng - Trường Đại học Bách Khoa Khoa Điện - Nhóm Chuyên môn Điện Công Nghiệp Giaïo trçnh Biãn soản: MÁY ĐIỆN Bùi Tấn Lợi Phần III MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Chæång 12 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 12.1 KHÁI NIỆM CHUNG Máy điện không đồng là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rotor n khác với tốc độ từ trường quay máy n1 Máy điện không đồng có thể làm việc hai chế độ : Động và máy phát Máy phát điện không đồng ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt, nên chương nầy ta chủ yếu là xét động không đồng Động không đồng sử dụng nhiều sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá thành rẽ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần không bảo trì Gần đây kỹ thuật điện tử phát triễn, nên động không đồng đã đáp ứng yêu cầu điều chỉnh tốc độ vì động càng sử dụng rộng rãi Dãy công suất nó rộng từ vài watt đến hàng ngàn kilowatt Hầu hết là động ba pha, có số động công suất nhỏ là pha 12.2 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Cấu tạo máy điện không đồng trình bày trên hình 7.1, gồm hai phận chủ yếu là stator và rotor, ngoài còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy Trục làm thép, trên đó gắn rotor, ổ bi và phía cuối trục có gắn quạt gió để làm mát máy dọc trục 12.2.1 Stator (phần tĨnh) Stator gồm hai phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài còn có vỏ máy và nắp máy 10 Hình 13.1 Cấu tạo động điện không đồng Lõi thép stato;2 Dây quấn stato; Nắp máy; ; Ổ bi; Trục máy; 6.Hộp dầu cæûc; Loîi theïp räto; Thán maïy; Quaût gioï laìm maït; 10 Häüp quaût Loîi theïp Lõi thép stator có dạng hình trụ (hình 13.2b), làm các lá thép kỹ thuật điện, dập rãnh bên (hình 13.2a) ghép lại với tạo thành các rãnh theo hướng trục Lõi thép ép vào vỏ máy Dây quấn stator Dây quấn stator thường làm dây đồng có bọc cách điện và đặt các rãnh lõi thép (xem lại chương 9) Dòng điện xoay chiều ba pha chạy dây quấn ba pha stator tạo nên từ trường quay (xem lại chương 12) 3 Voî maïy Vỏ máy gồm có thân và nắp, thường làm gang (hình 13.1) iA iA (a) Hình 13.2 Kết cấu stator máy điện không đồng (b) a) Laï theïp stator; b) Loîi theïp stator 12.2.2 Rotor (phần quay) Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy ÂC (a) (b) (d) Hình 13.3 Cấu tạo rotor động không đồng a) Dây quấn rotor lồng sóc c) Lõi thép rotor d) Ký hiệu động trên sơ đồ Loîi theïp Lõi thép rotor gồm các lá thép kỹ thuật điện lấy từ phần bên lõi thép stator ghép lại, mặt ngoài dập rãnh (hình 13.2a) để đặt dây quấn, có dập lỗ để lắp trục Truûc Trục máy điện không đồng làm thép, trên đó gắn lõi thép rôto Dây quấn rotor Dây quấn rotor máy điện không đồng có hai kiểu : rotor ngắn mạch còn gọi là rotor lồng sóc và rotor dây quấn Rotor lồng sóc (hình 13.3a) gồm các đồng nhôm đặt rãnh và bị ngắn mạch hai vành ngắn mạch hai đầu Với đồng nhỏ, dây quấn rotor đúc nguyên khối gồm dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt và cánh quạt làm mát (hình 3.3b) Các động công suất trên 100kW dẫn làm đồng đặt vào các rãnh rotor và gắn chặt vào vành ngắn mạch Rotor dây quấn (hình 13.4) quấn giống dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ dây quấn stator Dây quấn kiểu nầy luôn luôn đấu (Y) và có ba đầu đấu vào ba vành trượt, gắn vào trục quay rotor và cách điện với trục Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt nầy để dẫn điện vào biến trở nối nằm ngoài động để khởi động điều chỉnh tốc độ Giaï Vành trượt Häüp Dây quấn rôto Loîi theïp stato Dây quấn stato Lỗ mỡ Đến nguồn cung cấp Hình 13.4 Cấu tạo máy điện không đồng rôto dây quấn 12.3 NGUYÊN LÝ LAÌM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Khi có dòng điện ba pha chạy dây quấn stato thì khe hở không khí xuất từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số lưới điện; p là số đôi cực từ máy; n1 là tốc độ từ trường quay bậc một) Từ trường nầy quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rôto, làm cảm ứng dây quấn rôto các sđđ E2 Do rôto kín mạch nên dây quấn rôto có dòng điện I2 chạy qua Từ thông dòng điện nầy sinh hợp với từ thông stato tạo thành từ thông tổng khe hở Dòng điện dây quấn rôto tác dụng với từ thông khe hở sinh mômen Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n rôto Trong phạm vi tốc độ khác thì chế độ làm việc máy khác Sau đây ta nghiên cứu tác dụng chúng ba phạm vi tốc độ Hệ số trượt s máy : s= n − n Ω1 − Ω = n1 Ω1 Như n = n1 thì s = 0, còn n = thì s = 1; n > n1, s < và rôto quay ngược chiều từ trường quay n < thì s > 1 Roto quay cùng chiều từ trường quay có tốc độ n < n1 (0 < s < 1) S n1 Fât S n1 Fât Fât → → BB n Fât S n1 BB n F ât → Fât BB n N N N (a) (b) (c) Hình 13.5 Quá trình tạo moment máy điện không đồng Gỉa thiết chiều quay n1 từ trường khe hở Φ và rôto n hình 13 5a Theo qui tắc bàn tay phải, xác định chiều sđđ E2 và I2; theo qui tắc bàn tay trái, xác định lực F và mômen M Ta thấy F cùng chiều quay rôto, nghĩa là điện đưa tới stato, thông qua từ trường đã biến đổi thành trên trục làm quay rôto theo chiều từ trường quay n1, máy làm việc chế độ động điện Roto quay cùng chiều từ trường quay có tốc độ n > n1 (s < 0) Dùng động sơ cấp quay rôto máy điện không đồng vượt tốc độ đồng n > n1 Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rôto ngược lại, sđđ và dòng điện dây quấn rôto đổi chiều nên chiều mômen M ngược chiều n1, nghĩa là ngược chiều rôto, nên đó là mômen hãm (hình 13.5b) Như máy đã biến tác dụng lên trục động điện, động sơ cấp kéo thành điện cung cấp cho lưới điện, nghĩa là máy điện làm việc chế độ máy phát điện Roto quay ngược chiều từ trường quay độ n < (s > 1) Vì nguyên nhân nào đó mà rôto máy điện quay ngược chiều từ trường quay (hình 13 5c), lúc nầy chiều sđđ, dòng điện và mômen giống chế độ động điện Vì mômen sinh ngược chiều quay với rôto nên có tác dụng hãm rôto lại Trong trường hợp nầy, máy vừa lấy điện lưới điện vào, vừa lấy từ động sơ cấp Chế độ làm việc gọi là chế độ hãm điện từ 12.4 PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Phân theo kết cấu võ máy + Kiểu kín + Kiểu bảo vệ + kiểu hở Phân theo số pha Ta có máy điện không đồng + Mäüt pha + Hai pha + Ba pha Phân theo kiểu dây quấn rôto + Máy điện không đồng rôto lồng sóc + Máy điện không đồng rôto dây quấn 12.5 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Cũng tất các loại máy điện khác, máy điện không đồng có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật máy Các trị số nầy nhà máy thiết kế, chế tạo qui định và ghi trên nhãn máy Vì máy điện không đồng chủ yếu dùng làm động điện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức âäüng cå nhæ sau : Công suất định mức Pđm(kW,W) Điện áp định mức Uđm (V) Dòng điện định mức Iđm (A) Tốc độ quay định mức nđm (vòng/phút) Hiệu suất định mức ηđm % Hệ số công suất định mức cosđm Đối với động điện không đồng bộ, công suất định mức là công suất trên đầu trục động Còn động ba pha, điện áp và dòng điện ghi trên nhãn máy là điện áp và dòng điện dây tương ứng với cách đấu hình (Y) hay đấu hình tam giác (Δ) Từ các trị số định mức ghi trên nhãn, ta có thể tính được: Công suất định mức mà động tiêu thụ từ lưới điện : P P1âm = âm = 3.U âm I âm cos ϕ âm η âm Mômen quay định mức đầu trục : P (W ) P (kW ) N.m M âm = âm = 9550 âm Ω âm n âm với Ω đm = 2πn đm / 60 (rad/s) là tốc độ góc rôto ]R R^