5. Phương pháp nghiên cứu máy điện
3.8.3. Phương pháp mở máy và các loại động cơ điện một pha
Như chúng ta đã biết, nếu chỉ có dây quấn chính nối vào lư ớ i điện thì từ trư ờng trong dây quấn một pha là từ trư ờng đập mạ ch, nên động cơ điện không đồng bộ một pha không thể tự mở má y đư ợ c vì khi s = 1 thì M = 0.
Muốn động cơ tự mở má y thì từ trư ờng trong má y phải là từ trư ờng quay hoặc ít nhất từ trư ờng quay ngư ợ cΦBphải yếu hơn so vớ i từ trư ờng quay thuậnΦA.
Đ ể tạ o ra từ trư ờng quay khi mở má y có thể dù ng vòng ngắn mạ ch hoặc dây quấn phụ và phần tử mở má y.
1. Các phương pháp mở máy a. Dùng dây quấn phụ
ởloạ i động cơ này, ngoài dây quấn chính còn có dây quấn phụ. Dây quấn phụ đư ợ c thiết kế để chỉ làm việc khi mở má y hoặc làm việc lâu dài (động cơ điện hai pha).
M MA MB 1 1 0 2 2 0 s 2 - s M
Dòngđiện ở dây quấn chính và dây quấn phụ sinh ra từ trư ờng quay để tạ o ra mômen mở má y.
Tốt nhất dây quấn phụ đặt lệch pha so vớ i dây quấn chính một góc 900 trong không gian trên mạ ch từ stato và dòng điện trong hai dây quấn đó phải lệch pha nhau một góc 900về thời gian.
Đ ể tạ o ra góc lệch pha giữa cá c dòng điện trong cá c dây quấn ngư ời ta thư ờng dù ng phần tử mở má y có thể là điện trở, cuộn dây hoặc tụ điện, tụ điện mắc nối tiếp trong mạ ch dây quấn phụ.
Phần tử mở má y đư ợ c dù ng phổ biến nhất là tụ điện vì dù ng tụ động cơ có mômen mở má y lớ n, hệ số công suất cosϕcao và dòng điện mở má y tư ơng đối nhỏ.
b. Dùng vòng ngắn mạch
Vòng ngắn mạ ch F đóng vai trò cuộn dây phụ F chiếm khoảng một phần ba cực từ. Khi đặt một điện á p vào cuộn dây chính để mở má y, dòng điện trong dây quấn sẽ sinh ra một từ trư ờng đập mạ chΦC. Một phần củaΦClàΦ′C sẽ đi qua F và sinh ra sức điện động cảm ứng và dòng điện Introng F, nếu bỏ qua tổn hao trong vòng ngắn mạ ch thìΦn sẽ trù ng phư ơng vớ i In. Φntá c dụng vớ i Φ’c sinh raΦf=Φn+ Φ′Clệch pha so vớ i phần từ thông còn lạ i Φc −Φ′c. Do đó, sẽ sinh ra một từ trư ờng gần giống từ trư ờng quay và cho một momen mở má y đá ng kể.
2. Phân loại động cơ điện không đồng bộ một pha
Đ ộng cơ điện một pha có thể phân làm cá c loạ i sau: - Đ ộng cơ điện một pha có vòng ngắn mạ ch. - Đ ộng cơ điện một pha mở má y bằng điện trở. - Đ ộng cơ điện một pha mở má y bằng điện dung. - Đ ộng cơ điện một pha kiểu điện dung:
+ Có điện dung làm việc.
+ Có điện dung làm việc và mở má y.
a. Động cơ điện một pha có vòng ngắn mạch
Kết cấu của động cơ điện loạ i này đơn giản hơn những loạ i động cơ điện khá c. stato không có rã nh mà có dạ ng cực lồi (Hình 3.44a) đư ợ c ghép từ cá c lá thép kỹ thuật điện. Cá c cá c cực stato đặt cá c bối dây của cuộn dây một pha. Cá c cực stato chia thành hai phần không bằng nhau, phần nhỏ đư ợ c bao bọc bởi vòng ngắn mạ ch, thư ờng là một vòng dây ngắn mạ ch. Rôto của động cơ có dạ ng lồng sóc thông thư ờng.
Hình 3.46: Mở má y bằng điện dung Hình 3.45: Mở má y bằng điện trở
Đ ộng cơ một pha có vòng ngắn mạ ch có như ợ c điểm là hệ số công suất cosϕvà hiệu suấtηthấp vì tổn hao ở rôto lớ n, mômen nhỏ nên làm việc kém ổn định, khả nă ng quá tải kém.
b. Động cơ một pha điện trở mở máy
Đ ể làm cho dòng điện trong cuộn phụ (cuộn mở má y MM) lệch pha so vớ i dòng điện trong cuộn chính (cuộn làm việc LV) ngư ời ta nối thêm một điện trở hay điện cảm vào cuộn dây phụ (Hình 3.45). Mômen mở má y của loạ i động cơ này tư ơng đối nhỏ. Trong thực tế chỉ cần tính toá n sao cho bản thân dây quấn phụ có điện trở tư ơng đối lớ n là đư ợ c (dù ng bối dây chập ngư ợ c) không cần nối thêm điện trở ngoài.
Đ ộng cơ khởi động như động cơ hai pha không đối xứng. Khi rôto đạ t đến tần số quay nhất định cuộn phụ đư ợ c ngắt ra khỏi nguồn và động cơ chuyển sang chế độ một pha vớ i cuộn dây chính đư ợ c nối vớ i điện á p nguồn. Việc ngắt nguồn cuộn dây phụ đư ợ c tiến hành tự động có thể dù ng chốt li tâm đặt trên trục động cơ hoặc dù ng rơle chuyên dụng có cuộn dòng đặt trong mạ ch của cuộn dây chính.
Vì khi làm việc chỉ cuộn dây chính đư ợ c nối vớ i nguồn nên để sử dụng động cơ tốt hơn thư ờng để 2/3 số rã nh trên stato cho cuộn chính, cuộn phụ chỉ chiếm 1/3 số rã nh trên stato.
c. Động cơ một pha có điện dung mở máy (hình 3.46)
Đ ộng cơ loạ i này thư ờng đư ợ c sử dụng trong cá c trư ờng hợ p yêu cầu đối vớ i đặc tính mở má y cao: dòng điện mở má y nhỏ và mômen mở má y lớ n.
F + + c c−Φ′ Φ c Φ c Φ′ n Φ f Φ (a) (b) Hình 3.44: Đ ộng cơ KĐ B 1 pha có vòng ngắn mạ ch A:
Nối tụ điện vào dây quấn phụ ta đư ợ c kết quả tốt hơn. Có thể chọn trị số tụ điện sao cho khi s = 1 thì dòng điện trong dây quấn phụ lệch pha so vớ i dòng trong dây quấn chính 900 và dòng điện của cá c dây quấn đó có trị số sao cho từ trư ờng do chúng sinh ra bằng nhau. Như vậy khi mở má y động cơ sẽ cho một từ trư ờng quay tròn.
Đ ộng cơ mở má y như động cơ hai pha không đối xứng. Khi rôto đạ t đến tần số quay nhất định cuộn phụ đư ợ c ngắt ra khỏi nguồn và động cơ chuyển sang chế độ một pha vớ i cuộn dây chính đư ợ c nối vớ i điện á p nguồn.
Cuộn phụ đư ợ c đóng cắt tự động, trư ờng hợ p không ngắt đư ợ c cuộn khởi động khỏi nguồn động cơ sẽ bị quá nhiệt và dẫn đến chá y.
Cũng như loạ i động cơ điện trở mở má y cuộn chính chiếm 2/3 số rã nh trên stato cho, cuộn phụ chỉ chiếm 1/3 số rã nh trên stato.
d. Động cơ điện một pha kiểu điện dung:
Như ợ c điểm chung của cá c loạ i động cơ trên là chúng có cá c chỉ số nă ng lư ợ ng tư ơng đối thấp, bởi vì chế độ làm việc chỉ có một dây quấn chính đư ợ c nối vớ i nguồn nên tạ o từ trư ờng đập mạ ch không phải là từ trư ờng quay.
Trong trư ờng hợ p cần chỉ số nă ng lư ợ ng cao và đặc tính mở má y tốt ngư ời ta thư ờng sử dụng động cơ vớ i tụ điện khởi động và tụ điện làm việc.
Ta có thể để nguyên dây quấn mở má y có tụ điện nối vào lư ớ i điện khi động cơ đã làm việc. Nhờ vậy động cơ điện đư ợ c coi như động cơ điện hai pha (hình 3.47a). Loạ i này có đặc tính làm việc tốt, nă ng lực quá tải lớ n, hệ số công suất của má y đư ợ c cải thiện. Như ng trị số điện dung có lợ i nhất cho mở má y lạ i thư ờng quá lớ n đối vớ i chế độ làm việc, vì thế trong một số trư ờng hợ p khi mở má y kết thúc phải cắt bớ t trị số của tụ điện ra bằng công tắc ly tâm (Hình 3.47b).