a) Khái niệm về động cơ điện 3 pha(DCKĐB3P)
Máy điện không đồng bộ, còn gọi là động cơ điện không đồng bộ, là 1 loại máy điện xoay chiều, chúng làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor (ký hiệu là n) khác với tốc độ của từ trường quay trong máy (tức là n1). Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở 2 chế độ là động cơ và máy phát điện.
48 Máy phát điện không đồng bộ (KĐB) ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt, nên chủ yếu chúng ta xét động cơ không đồng bộ. Động cơ KĐB thường được sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống vì được chế tạo rất đơn giản, giá thành rẻ và độ tin cậy cao, phương pháp vận hành đơn giản, đem lại hiệu suất cao và gần như không cần phải bảo trì.
Do kỹ thuật điện tử hiện nay rất phát triển, nên động cơ KĐB đã đáp ứng được những yêu cầu phức tạp về điều chỉnh tốc độ. Vì vậy, động cơ này lại càng được sử dụng rộng rãi hơn. Dãy công suất của động cơ KĐB rất rộng, được tính từ vài watt cho đến hàng ngàn kilowatt. Hầu hết là động cơ KĐB 3 pha, bên cạnh đó có 1 số động cơ có công suất nhỏ là 1 pha.
b) Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là stator và rotor. Ngoài ra còn có phần vỏ máy, nắp máy và cả trục máy. Trục máy được làm bằng thép, trên đó có gắn rotor, ổ bi và phía cuối của trục có gắn 1 chiếc quạt gió để làm mát cho máy dọc trục. Các bộ phận của động cơ điện KĐB gồm có: lõi thép stato, dây quấn stato, nắp máy, ổ bi, lõi thép rôto, thân máy, trục máy, hộp dầu cực, quạt gió làm mát, hộp quạt.
❖ Stator (còn gọi là phần tĩnh)
Stator bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là lõi thép và phần dây quấn, ngoài ra còn có bộ phận vỏ máy và nắp máy.
Lõi thép stato: Có dạng hình trụ, được làm từ các lá thép kỹ thuật điện, có dập rãnh ở bên trong, sau đó ghép lại để tạo thành các rãnh chạy theo hướng trục. Lõi thép còn được ép vào trong vỏ máy.
Dây quấn stato: là bộ phận được làm bằng dây đồng, có bọc 1 lớp cách điện và đặt ở trong các rãnh của phần lõi thép. Dòng điện xoay chiều 3 pha chạy trong dây quấn 3 pha stato thì sẽ tạo nên từ trường quay. Phần vỏ máy bao gồm có thân và nắp, thường được làm bằng gang.
49
Hình 2.13 Các bộ phận chủ yếu của động cơ không đồng bộ
❖ Rotor (còn gọi là phần quay)
Rotor chính là phần bao gồm lõi thép, dây quấn và phần trục máy. Lõi thép rotor bao gồm các lá thép kỹ thuật điện, phần này được lấy từ phần bên trong của lõi thép stator được ghép lại, mặt ngoài có dập rãnh để có thể đặt dây quấn, ở giữa có dập các lỗ để lắp được trục.
Trục của máy điện KĐB được làm bằng thép và trên đó có gắn lõi thép rotor. Dây quấn rotor của máy điện KĐB có 2 kiểu là: rotor ngắn mạch (còn được gọi là rotor lồng sóc) và kiểu rotor dây quấn.
Rotor lồng sóc: Bao gồm các thanh đồng hoặc các thanh nhôm được đặt trong rãnh và bị ngắn mạch bởi 2 vành ngắn mạch được thiết kế ở hai đầu. Với động cơ nhỏ, phần dây quấn rotor sẽ được đúc nguyên khối, bao gồm có các bộ phận như vành ngắn mạch, thanh dẫn, cánh tản nhiệt và cả cánh quạt để làm mát. Các động cơ KĐB có công suất trên 100kW thì có thêm thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào giữa các rãnh rotor rồi gắn chặt vào phần vành ngắn mạch.
Rotor dây quấn: Được quấn dây tương tự như dây quấn 3 pha stator và có cùng số cực từ giống như dây quấn stator. Dây quấn kiểu này luôn luôn được đấu thành hình sao (Y) và có 3 đầu ra được đấu vào 3 vành trượt.
Tiếp đến, các phần trên sẽ được gắn vào trục quay của rotor nhưng lại cách điện với trục. Ba chổi than được đặt cố định nhưng luôn tỳ trên vành trượt nhằm
50 mục đích dẫn điện vào 1 biến trở cũng nối hình sao nằm ở phía ngoài động cơ để tiến hành khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.
c) Nguyên lý làm việc động cơ không đồng bộ
Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ ba pha: Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ là n1 = 60f/p. Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rotor và cảm ứng các sức điện động. Vì dây quấn rotor nối kín mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rotor. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rotor, kéo rotor quay với tốc độ n<n1 và cùng chiều với n.
Hình 2.14 Sơ đồ thể hiện nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ
Tốc độ quay của rotor n luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1, vì tốc độ bằng nhau thì trong dây quấn rotor không còn sức điện động và dòng điện cảm ứng, cho nên lực điện từ bằng 0.
Hệ số trượt của tốc độ: 1 1 n n S n − = (2.10) Tốc độ của động cơ: ( ) 60 1 f n p s = − (vòng/phút) (2.11) Trong đó: • n1: tốc độ từ trưởng quay. • n: tốc độ rotor.
51 • f: tần số.
• p: số cặp cực của dây cuốn stator.