Momen quay động cơ không đồng bộ
Ởchế độ động cơ, momen điện tử của động cơ đóng vai trò là momen quay: M = Mđt = đ
Trong đó: Pđt = 3. .
=
+
1 là tần số góc của từ trường quay, 1 =
M =
Nhận xét: Với tần số cố định và tham số cho trước thì:
- Moment điện từ tỉ lệ với bình phương điện áp.
- Momen điện từ tỉ lệ nghịch cới điện kháng
- Momen điện từ là hàm số của hệ số trượt: Mđt =f(s) Mmm =
Các đặc điểm của momen quay
- Momen quay tỷ lệ thuận với bình phương điện áp nên điện áp thay đổi momen sẽ thay đổi rất nhiều
- Momen có trị số cực đại ứng với giá trị sth làm cho đọa hàm = 0 Sau khi tính đạo hàm ta được:
sth = ≈
Mmax =
≈ ⋅
- Hệ số trượt tới hạn tỉ lệ thuận với điện trở rotor (R’2), còn Mmax không phụ thuộc vào điện
trở rotor. Khi cho Rp vào mạch rotor, đặc tính M = f(s) thay đổi như hình vẽ, tính chất này được
Gần đúng, quan hệ M, Mmax và sth
2 ⋅
=
+
Thay s=1 ta có momen mở máy của động cơ không đồng bộ: Mmở =
Đối với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, thường cho các tỉ số sau:
ở = 1,1: 1,7 = 1,6: 2,5
đ đ
Mở máy động cơ điện không đồng bộ Moment và dòng điện mở máy
Phương trình cân bằng moment trong quá trình mở máy: M – Mc = J
Trong đó:
- M là moment điện từ của động cơ điện
- Mc là moment cản của tải
- J là moment quán tính Nhận xét:
- Tăng tốc độ thuận lợi khi >0, nghĩa là M > Mc
- (M–Mc) càng lớn thì tăng tốc độ càng nhanh.
- Máy có quán tính lớn thì thời gian mở máy tk lâu.
Quá trình mở máy của động cơ là quá trình kể từ lúc đóng mạch, đặt điện áp vào dây quấn stator của động cơ (rotor còn đứng yên n=0) tới lúc động cơ làm việc với tốc độ ổn định. (n=0 => nđm)
Để cho máy quay được thì Mmm phải lớn hơn moment tải tĩnh và moment ma sát tĩnh. Khi mở máy: n=0, s=1
Imm =
( )
Mmm =
Dòng điện mở máy quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn gây sụt áp lớn trên lưới điện ảnh hưởng tới thiết bị khác làm việc trên cùng lưới điện. Do vậy phải hạn chế dòng mở máy.
Yêu cầu khi mở máy:
- Dòng điện mở máy phải hạn chế đến mức thấp nhất.
- Moment mở máy phải đủ lớn để đảm bảo (M-Mc)>0 để tiến hành tăng tốc.
- Thời gian mở máy ngắn.
- Tổn hao trong quá trình mở máy phải được hạn chế đến mức thấp nhất.
- Thiết bị và phương pháp mở máy phải đơn giản – vận hành chắc chắn.
Những yêu cầu trên là trái ngược nhau, vì thế tùy theo yêu cầu sử dụng và công suất của lưới điện mà ta chọn phương pháp mở máy phù hợp.
Phương pháp mở máy (đã nêu lý thuyết ở mục 5.)
- Mở máy trực tiếp
- Hạ điện áp mở máy
Dùng cuộn kháng nối với mạch điện stator Dùng biến áp tự ngẫu
Dùng phương pháp đổi nối Y-∆: Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ khi làm việc bình thường, dây quấn stator đấu hình ∆, điện áp pha bằng điện áp dây của lưới
- Mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào rotor động cơ rotor dây quấn 33
Ví dụ 6.10 (Kỹ thuật điện trang 188): Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha Pđm=45kW,
f=50Hz, dây quấn stator nối Y/∆ - 380/220V; = 6; = 2,7; cos =0,86; Hiệu suất
đ đ
=0,91; nđm=1460 vòng/phút. Động cơ làm việc với lưới điện Ud=380V.
a) Tính Iđm, Mđm, Imở, Mmở
b) Để mở máy với tải có moment cản ban đầu MC = 0,45Mđm , người ta dùng biến áp tự ngẫu để ImởBA = 100A. Xác định hệ số biến áp k, động cơ có thể mở máy được trong trường hợp này hay không.
c) Cũng với tải trên, nếu dùng điện kháng mở máy với ImởĐK = 200A. Xác định điện áp đặt lên động cơ lúc mở máy và động cơ có thể mở máy được không.
Giải: a) Iđm = √ . đ Imm = 6 Iđm= 524,16 (A) Mđm= đ = Mmm = 2,7Mđm = 794,61 (Nm) b) MC = 0,45 Mđm= 132,435 (Nm) ImmBA = <=> MmmBA = = , =100 => = . =2,29 Ta thấy: 151,52 Nm > 132,435 Nm MmmBA > MC
Vậy trong trường hợp này động cơ mở máy được.
c) ImởĐK = => k = , = 2,62
34 MmởĐK = = , , = 115,758 Ta thấy : 115,758 Nm < 132,435Nm MmởĐK < MC
PHẦN BÀI TẬP
Bài 6.3: Một động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có: Pđm= 7,5 KW; Y/ - 380V/220V; f=50 Hz, số đôi cực từ p=2, cos đm=0,885; đm=0,883, tốc độ định mức nđm=1460 vòng/phút, đ = 1,45 động cơ làm việc ở mạng điện U=220V, momen cản lúc mở máy bằng 0,5Mđm. Các phương pháp mở máy sau đây, phương pháp nào có thể mở máy được với tải trên:
a. Đổi nối Y-
b.Dùng biến áp tự ngẫu với hệ số biến áp Kba=1,6 Bài làm:
Mđm= đ = ∗ = ∗ = 49,0546 (Nm) Mmm=1,45 * Mđm = 1,45 * 49,0546 = 71,13 (Nm) MC= Mcản= 0,5Mđm= 0,5 * 49,0546 = 24,53 (Nm) a. Đổi nối Y- :
Momen mở máy khi đổi nối Y- : Mmm Y- = ở= , = 23,71(Nm)
Ta thấy: Mmm Y- = 23,71 Nm < MC= 0,5Mđm= 24,53 Nm => Không mở máy được động cơ.
b. Momen mở máy khi dùng biến áp tự ngẫu: MmmBA=
Ta thấy: MmmBA= 27,785 Nm > MC= 0,5Mđm= 24,53 Nm => Mở máy được động cơ.
Bài 6.4: Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có P = 14KW, p=2, n=1450 vòng/phút; hiệu suất =0,885; cos =0,88; f=50Hz. Dây quấn stator và rotor nối: Y/ - 380/220V. Điện áp dây của mạng là 380V. Tính:
- Công suất tác dụng và công suất phản kháng động cơ tiêu thụ
Bài giải:
Dòng điện định mức của động cơ là: Iđm= Công suất tác dụng: P1= đ đ cos =0,88 Công suất phản kháng:
Q1= P1 * tan = 15,82 * tan(28,360) = 8,54 (KVAR)
Bài 6.5. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha Rotor lồng sóc có: Pđ
nđ = 1460 vòng/phút, f = 50 Hz. Hiệu suất ƞ = 0.88, cos =
0.80; đ
Dây quấn Stator nối Y/∆ - 380/220 V. Điện áp dây của mạng là 220 V.
= 15 KW, p = 2, = 1,3; đ =
5,5.
Tính: Dòng điện và momen mở máy khi mở máy bằng phương pháp nối cuộn kháng vào Stator để điện áp giảm đi 30%. Động cơ có thể mở máy được không khi momen cản M =
0.5Mđ Tóm tắt Rotor Pđ = 15 Kw nđ = 1460 vòng/phút ƞ = 0,88 =1,3; =5,5 p = 2 f = 50 Hz Cos = 0,8 đ đ Stator Y/∆ - 380/220V Uđ = 220V M = 0,5 Mđ Bài
P đ n s đ Iđ I = 5,5 * Iđ = 5,5 * 55,92 = 307,56 (A) Mđ M M I = 0.7 ∗ I = 0,7 ∗ 307,56 = 215,292 (A)
M > M : Động cơ mở máy được.
Bài 6.6: Một động cơ không đồng bộ bap ha rô to lồng sóc có Pđ = 15 kW; nđ = 1470 v/p; đ = 86%; cos đ = 0,85; Y⁄ − 380/220 V; n = 1500v/p; tỉ số dòng điện mở máy = 5; = 1,5; = 2,4; Uđ = 380V;
đ đ đ
n = 1500 v/p.
b) Tính công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q tiêu thụ của động cơ khi
làm việc
ở định mức
b) Tính dòng điện định mức của động cơ Iđ mô men định mức Mđ , hệ số trượt định mức sđ
c) Tính dòng điện mở máy I , mô men mở máy M , mô men cực đại M
a. Công suất tác dụng là: Pđ 15
P = = 86% = 17,44186 (KW) = 17441,86 (W)
Iđ √ Hệ số trượt đinh mức: = Momem định mức: Mđ = Pđ ωđ c. Dòng điện mở máy: I = 5Iđ = 5x31,18 = 155,9 Momen mở máy: M = 1,5Mđ = 1,5 x 97,44 = 146,16 (Nm) Momen cực đại: M = 2,4Mđ = 2,4x97,44 = 23,856 (Nm)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đặng Văn Đào – Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà
Nội,
2005.
2. Nguyễn Trọng Thắng, Giáo trình máy điện 1, 2, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, 2007.