đồng bộ ba pha b ng cầu dao đảo ba pha
Hình 3-18: Nguyên lý đảo chiều quay động cơ không đồng bộ 3 pha và sơ đồ đảo chiều quay động cơ điện không đồng bộ ba pha bằng cầu dao đảo ba pha.
3.3.4. Trình t vận hành
Trong quá trình động cơ vận hành nếu yêu cầu đ i chiều xảy ra thường xuyên thì phải lưu rằng cần để cho tốc độ động cơ giảm gần bằng không rồi mới thao tác đ i chiều. Nếu không, khi thay đ i thứ tự pha từ trường đã đ i chiều mà rotor vẫn còn quay theo chiều quán tính thì sự chuyển động tương đối giữa thanh dẫn rotor và từ trường rất lớn, trong các thanh dẫn rotor sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng và dòng điện lớn, đồng thời dòng điện trong stator cũng
rất lớn, điều này gây ảnh hưởng xấu đến tu i thọđộng cơ.
3.4. Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha 3.4.1. Định ngh a 3.4.1. Định ngh a
Quá trình mở máy (khởi động): là quá trình kể từ lúc đóng điện vào động
cơ (từ khi rotor đứng yên) cho tới khi tốc độ động cơ đạt đến tốc độ làm việc n
định.
3.4.2. Điều kiện mở máy
Động cơ KĐB 3 pha muốn mở máy được thì moment mở máy phải lớn hơn
moment cản (MC) của tải lúc mở máy, đồng thời moment động cơ phải đủ lớn để
thời gian mở máy trong phạm vi cho phép. Khi mở máy, dòng điện mở máy lớn bằng 5 7 lần dòng định mức, đối với lưới điện công suất nhỏ thì sẽ làm ảnh
Điều kiện mở máy: Mmm > Mcản (moment cản ban đầu trên trục máy)
Khi bắt đầu mở máy thì rotor đứng yên, hệ số trượt s = 1 nên trị số dòng điện mở máy có thể tính được theo mạch điện thay thế.
√ (3-27)
là điện trở rotor quy đ i về stator. là điện kháng rotor quy đ i về stator.
Trên thực tế, do mạch từ bảo hòa rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy thường vào khoảng (5÷7)Iđm. Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lưới giảm sút
nhiều, nhất là đối với những lưới điện công suất nhỏ.
Từ những phân tích trên, chúng ta cần phải chọn phương pháp khởi động hợp l để hạn chế dòng điện khởi động của các thiết bị điện. Tùy theo yêu cầu sản xuất, động cơ điện không đồng bộ lúc làm việc bình thường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất của tải và tình hình của lưới điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu moment mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả
hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ phải có tính năng mở máy thích ứng. Trong nhiều trường hợp, do phương pháp mở máy hay do chọn động cơ điện có tính năng mở máy không thích hợp nên thường gây hư hỏng cho máy
điện.
Khi chọn phương pháp khởi động cho động cơ, ta cần lưu đến các yêu cầu sau:
Moment mở máy phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của phụ tải.
Dòng điện khởi động có giá trị càng gần với giá trị dòng điện định mức càng tốt hay bội số dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt
Thiết bị sử dụng đơn giản, đảm bảo an toàn, giá thành hạ thao tác đơn giản độ tin cậy cao.
T n hao công suất trong quá trình khởi động càng thấp càng tốt.
Tuy nhiên, chúng ta không thể thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên. Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau như khi đòi hỏi dòng điện mở máy nhỏ thì thường làm cho moment mở máy giảm theo hoặc cần thiết bịđắt tiền. Vì vậy, phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phương pháp mở máy thích hợp.
3.4.3. Mở máy động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc3.4.3.1. Mở máy tr c tiếp 3.4.3.1. Mở máy tr c tiếp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đây là phương pháp đơn giản nhất, ch việc đóng điện trực tiếp động cơ vào lưới điện. Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, ảnh
hưởng đến điện áp lưới nhiều. Nếu quán tính của động cơ lớn thì thời gian mở
máy sẽ rất lâu làm chảy cầu chì bảo vệ. Vì thế phương pháp này dùng được khi công suất của nguồn lớn hơn công suất động cơ nhiều.
Hình 3-19: Sơ đồ mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc.
3.4.3.2. Giảm điện áp stator khi mở máy
Khi ta mở máy giảm điện áp đặt vào động cơ để làm giảm dòng mở máy thì
cũng làm moment mở máy của động cơ giảm đi rất nhiều, vì thế nó ch được sử
dụng trong những trường hợp không yêu cầu moment mở máy lớn. Có các biện pháp làm giảm điện áp khi mở máy sau:
a)Khởi động dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator
Điện áp mạng đặt vào động cơ thông qua điện kháng. Sau khi mở máy, tốc
độđộng cơ đã n định thì ta ngắn mạch điện kháng đểđộng cơ làm việc với điện
áp định mức. Nhờ có điện áp rơi trên điện kháng, điện áp đặt trực tiếp trên stator
động cơ giảm k lần, dòng khởi động sẽ giảm k lần song moment khởi động giảm k2 lần.
Hình 3-20: Sơ đồ mở máy dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator.
Khi khởi động: CD2 cắt, đóng CD1 để nối dây quấn stator vào lưới điện thông qua điện kháng ĐK, động cơ quay n định, đóng CD2 để ngắn mạch cuộn
điện kháng KĐ, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới.
Điện áp đặt váo dây quấn stato khởi động là: UK= kU1 (k < 1)
Dòng điện khởi động: I’K= k.IK (3-28) Với IK: dòng khởi động trực tiếp.
Mômen khởi động:
b)Khởi động dùng máy biến áp t ngẫu
Hình 3-21: Sơ đồ mở máy qua biến áp tự ngẫu.
Đóng cầu dao CD3 sang vị trí khởi động, đóng cầu dao CD1 và CD2, điện áp nguồn được đưa vào BATN, động cơ được cấp nguồn từ phía thứ cấp của BATN và bắt đầu khởi động ở điện áp thấp. Khi độn cơ đạt tốc độ n định, đóng
cầu dao CD3 sang vị trí làm việc (LV), ngắt CD2 cắt nguồn ra khỏi BATN, kết thúc quá trình khởi động, động cơ hoạt động trực tiếp với nguồn cấp từ lưới
điện.
Thay đ i vị trí con trượt để khi mở máy điện áp đưa vào động cơ nhỏ, sau
đó dần tăng lên định mức, gọi k là hệ số biến áp tự ngẫu, U1 điện áp pha của lưới
điện, Zn t ng trở động cơ lúc mở máy, điện áp pha đặt vào động cơ lúc mở máy Uđc= .
Dòng điện chạy vào động cơ lúc có MBA:
(3-30)
Dòng điện lưới cung cấp cho động cơ khi có BATN. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi mở máy trực tiếp:
So sánh ta thấy, lúc có máy tự biến áp, dòng điện của lưới giảm đi k2 lần,
đây là một ưu điểm so với phương pháp dùng điện kháng. Vì thế phương pháp
dùng máy biến áp tự ngẫu thường được dùng nhiều với những động cơ có công
suất lớn. Nếu lấy từ lưới vào một dòng điện khởi động bằng dòng điện khởi
động, khi dùng điện kháng thì moment khởi động sẽ lớn hơn nhiều, đó là ưu điểm của phương pháp dùng BATN.
Ví dụ 3.4:Động cơ KĐB ba pha khởi động bằng BATN có: UKĐ = 0,8Uđm.
I’KĐ = (0,8)2IKĐ = 0,64IKĐ
M’KĐ = (0,8)2MKĐ = 0,64MKĐ
Trong đó: IKĐ, MKĐlà dòng điện và moment khi khởi động trực tiếp.
I’KĐ, M’KĐlà dòng điện và moment khi khởi động dùng BATN.
c) Khởi động b ng cách đổi nối sao – tam giác
Hình 3-22: Sơ đồ mởmáy đổi nối YΔ
•Phương pháp này ch áp dụng với động cơ khi làm việc bình thường dây quấn stato nối tam giác.
• Khi mở máy ta nối hình sao để điện áp đặt vào mỗi pha giảm lần, sau khi mởmáy ta đ i nối lại thành tam giác như đúng quy định của máy.
Dòng điện dây khi nối tam giác:
√
√ (3-32)
Dòng điện dây khi nối hình sao: √ √ (3-33) Ta có: √ √ (3-34)
Còn moment khởi động của động cơ Mkđ giảm 3 lần.
Qua các phương pháp chúng ta đều thấy momen mở máy giảm xuống nhiều. Để khắc phục điều này, người ta chế tạo loại động cơ lồng sóc kép và loại
động cơ rãnh sâu có đặc tính mở máy tốt.
3.4.4. Mở máy động cơ KĐ rotor dây quấn
Mở máy bằng cách đưa điện trở phụ vào rotor.
Hình 3-23: Sơ đồ khởi động động cơ KĐB 3 pha rotor dây quấn dùng điện trở
Phương pháp này ch dùng với động cơ rotor dây quấn vì đặc điểm của
động cơ này co thể thêm điện trở vào rotor. Khi điện trở rotor thay đ i thì M =
f s cũng thay đ i. Ta điều ch nh điện trở rotor thích hợp thì sẽ được trạng thái mởmáy l tưởng.
Khi mở máy, dây quấn rotor sẽ được nối với biến trở mở máy. Đầu tiên để
biến trở lớn nhất sau đó giảm dần về 0. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Muốn moment mở máy cực đại, hệ sốtrượt tới hạn phải bằng 1.
(3-35)
là điện trở mởmáy qui đ i mắc vào rotor. Từđó xác định được điện trở R’m cần thiết. Khi có R’m dòng điện mở máy là:
√ (3-36)
Moment mở máy là:
[ ] (3-37)
Như vậy, nhờ có Rm mà dòng điện mở máy giảm xuống còn moment mở máy tăng, đó chình là ưu điểm lớn nhất của động cơ KĐB rotor dây quấn.
3.5. Động cơđiện vạn năng 3.5.1. Khái niệm 3.5.1. Khái niệm
Động cơ điện vạn năng là loại động cơ có thể làm việc với nguồn cung cấp là nguồn điện một chiều hay nguồn điện xoay chiều, nhưng tốc độ động cơ khi
làm việc trong hai loại nguồn này hầu như không thay đ i.
Động cơ điện van năng là loại động cơ có đặc điểm đạt được mô men mở
máy lớn so với các loại động cơ khác có cùng công suất, dễ dàng điều ch nh tốc
độ. Tuy nhiên, động cơ sẽ đạt tốc độ khá cao khi làm việc không tải và có thể gây hư hỏng cho dây quấn rô to dưới tác dụng của lực ly tâm do đó động cơ vạn
năng thường được lắp đặt với hệ thống cơ khí truyền động. Như vậy động cơ
vạn năng luôn luôn khởi động trong điều kiện có tải, về mặt thiết kế chế tạo, để
giảm các ảnh hưởng xấu gây ra do phản ứng phần ứng và quá trình đ i chiều
dòng điện cần thiết kế điện áp giữa các phiến góp liên tiếp trên c góp có giá trị
nhỏ.
Hình 3-24: Động cơ vạn năng.
3.5.2. Cấu tạo
a)Stator (phần cảm)
Vỏ: là một ống thép được gia công mặt trong, bên trong có gắn các khối cực từ để giữ các cuộn dây kích thích (thường có từ 2- 4 khối cực từ) trên vỏ có gắn các cọc nối dây cách điện để dẫn điện từ nguồn vào stator
Cực từ: được chế tạo bằng thép ít cacbon để có đặc tính dẫn từ tốt và được bắt vào trong thân bằng các vít đặc biệt.
Cuộn dây kích thích: có nhiệm vụ tạo từ trường chính xác cho các khối cực,
được quấn bằng dây đồng dẹp hoặc tròn có tiết diện lớn xung quanh các khối cực từ khoản 4 – 10 vòng. Phần này là cuộn dây kích thích nối tiếp còn cuộn dây kích thích song song có tiết diện dây nhỏ, quấn nhiều vòng để đảm bảo cường độ từ cảm trên các cực từ là như nhau. Dây kích thích phải lớn vì khi máy khởi động làm việc thì dòng điện tiêu thụ rất lớn (200 –
800)A và có thể lớn hơn nữa. Các cuộn dây kích thích kề nhau được quấn
ngược chiều để tuần tự tạo ra các cực Bắc – Nam khác nhau tác dụng lên thân máy, có nhiệm vụ làm cầu nối liên lạc mạch từ giữa các khối cực.
Hình 3-26: Kiểu quấn ngược chiều dây của dây quấn kích thích.
Ở các máy khởi động có công suất nhỏ thì các cuộn dây được đấu nối tiếp, còn ở máy khởi động có công suất lớn và trung bình các cuộn dây đấu song song - nối tiếp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b)Rô to (Phần ứng)
Rô to động cơ điện vạn năng: Được chế tạo bằng một khối thép từ gồm các lá thép kỹ thuật điện dày từ (0,35 – 0,5)mm, có hình dạng đặc biệt được ép lên trục rotor. Phía bên ngoài có xẻ nhiều rãnh dọc để quấn dây. Rotor được đỡ trên 2 bạc thau và quay bên trong các khối cực của stator với khe hở ít nhất để giảm bớt tốn hao năng lượng từtrường.
- Khung dây phần ứng: Dây quấn trong rotor động cơ điện vạn năng là các dây đồng có tiết diện hình chữ nhật hoặc tròn. Mỗi rãnh thường có 2 dây và quấn sóng, các dây quấn được cách điện với lõi của rotor, các đầu dây của các
khung dây được hàn vào các lá góp bằng thau của c góp.
Hình 3-27: Cấu tạo stator và rotor động cơ vạn năng.
- C góp điện: gồm nhiều lá góp bằng thau, ghép quanh trục, giữa các lá
góp được cách điện với nhau và cách điện với trục bằng mica.
Hình 3-28: Cổ góp và khung dây phần ứng.
- Nắp và giá đỡ ch i than: Thường được đúc bằng gang hoặc nhôm, bên
trong có đóng các bạc thau để lắp với trục rotor, ngoài ra còn có các chốt định vị đểráp đúng vào vị trí của thân động cơ.
+ Nắp phía bánh răng: được gia công lỗđể gắn cần điều khiển khớp truyền
động, vị trí lắp rơle gài khớp, các lỗbulông để lắp vào vỏ bọc bánh đà của động
cơ.
+ Nắp phía c góp điện: còn là nơi gắn các giá đỡ ch i than và lò xo. Lò xo luôn ấn ch i than tỳ vào c góp điện dúng với lực ép cần thiết để dẫn điện vào cuộn dây rotor.
- Ch i than: ch i than được chế tạo bằng bột than, bột đồng với thiếc, đồng với graphit được đúc ép thành khối với áp suất cao nhằm làm giảm điện trở
riêng và mức mài mòn của ch i than. Các ch i than điện được dính liền với dây dẫn điện. Đối với động cơ vạn năng thường dùng 4 hoặc 2 ch i than điện, ch i
than điện được cách điện với thân máy của động cơ.
3.5.3. Nguy n lý làm việc
Động cơ vạn năng có các đường thẳng (trục đặc biệt trong kết cấu của
động cơ như sau:
Đường thẳng đi qua giữa hai mặt cực từ của Stato, gọi là trục cực từ của Stato.
Đường thẳng vuông góc với trục cực từ của Stato một góc 90o điện, được gọi là đường trung tính hình học.
Đường thẳng đi qua hai trục của ch i than, gọi là trục ch i than.
Hình 3-29: Kết cấu động cơ vạn năng.
Khi cho dòng điện xoay chiều vào động cơ do tác dụng của từ trường phần cảm lên cuộn dây phần ứng sinh ra một lực điện từ làm cho rô to quay. Khi
dòng điện đ i chiều ở bán kỳ âm, ngay lúc đó chiều của từ trường phần cảm cũng đ i chiều nên lực tác dụng lên rotor vẫn không đ i chiều vì thế động cơ vẫn quay được liên tục theo một chiều nhất định.
Hình 3-30: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng xoay chiều.
Khi nối vào nguồn điện một chiều. Dòng điện trong dây quấn phần ứng và từ trường phần cảm tác dụng tương hỗ nhau, tạo thành lực điện từ, mô men quay làm quay rô to. Nhờ có vành đ i chiều nên dòng điện một chiều được nghịch lưu thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng. Do đó, tại bất kỳ thời điểm nào lực tác dụng lên dây quấn phần ứng cũng đều theo một chiều nhất định làm cho quay theo một chiều cốđịnh.
Hình 3-31: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng một chiều. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi rotor (phần ứng động cơ quay, trong dây quấn phần ứng có một sức
điện vào phần ứng, nên sức điện động này được gọi là sức phản điện. Dòng điện