Bài 2 : Động cơ điện gia dụng
2.3. Động cơ điện một Pha kiểu vũng ngắn mạch
2.3.1. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động
Với cỏc động cơ khụng đồng bộ 1 pha cụng suất bộ từ vài oỏt đến hàng trăm oỏt, khi khởi động thường khụng mang tải hoặc tải rất nhỏ, thỡ thường được chế tạo theo kiểu vũng ngắn mạch. Trờn cỏc cực từ của stato người ta xẻ rónh và đặt một vũng đồng kớn mạch ụm lấy khoảng 1/3 cực từ (hỡnh 3-12a), vũng ngắn mạch đúng vai trũ như một dõy quấn phụ.
Khi đặt điện ỏp xoay chiều vào cuộn dõy để khởi động động cơ, dũng xoay chiều chạy trong dõy quấn sẽ sinh ra từ thụng Ф trờn cỏc cực từ. Từ thụng Ф chia thành hai phần: Phần từ thụng Ф 1 xuyờn qua cực từ ngoài vũng ngắn mạch, cú giỏ trị lớn và phần từ thụng Ф 2 xuyờn qua phần cực từ cú vũng ngắn mạch. Ф 2 = Ф - Ф 1.
Hỡnh 3-12. Động cơ khụng đồng bộ 1 pha dựng vũng ngắn mạch: a) Cấu tạo; b) Đồ thị vộctơ
Từ thụng tổng trong vũng ngắn mạch là Ф v = Ф2 – Ф’2. Cú thể gọi Ф 1 là từ
thụng chớnh, Ф v là từ thụng phụ, cả hai từ thụng này đều khộp mạch qua rụto và cỏc cực từ. Hai từ thụng Ф 1 và Ф v lệch nhau một gúc φ về thời gian và lệch nhau một gúc α về khụng gian nờn tạo ra từ trường quay và động cơ cú mụmen khởi động làm cho rụto quay. Đồ thị vộctơ của sức điện động và từ thụng như ở hỡnh 3-12b.
Từ trường quay trong động cơ khụng đồng bộ 1 pha dựng vũng ngắn mạch cú dạng elip. Để giảm mức elip người ta chế tạo khe hở giữa phần mặt cực stato nằm ngoài vũng ngắn mạch với rụto lớn hơn khe hở giữa chỳng ở phớa trong vũng ngắn mạch. Động cơ khụng đồng bộ một pha dựng vũng ngắn mạch cú cấu tạo đơn giản nờn giỏ thành hạ, nhưng mụmen khởi động nhỏ, hệ số cosφ thấp, hiệu suất thấp và khả năng quỏ tải kộm nờn chỉ sử dụng khi động cơ cú cụng suất bộ.
2.3.3. Hư hỏng và cỏch sửa chữa
Muốn sử dụng động cơ khụng đồng bộ 1 pha, một cỏch tổng quỏt, cỏc bước tiến hành cũng tương tự như khi sử dụng động cơ khụng đồng bộ 3 pha, bao gồm:
- Đọc thẻ mỏy để ghi nhận cỏc số liệu định mức cơ bản nhất như: cụng suất, điện ỏp, tần số nguồn điện, tốc độ quay, dũng điện định mức, … Động cơ khụng đồng bộ 1 pha sử dụng nguồn xoay chiều một pha, trờn thẻ mỏy ghi 110V hoặc 220V hoặc 110/220V. Nếu ghi 110V hoặc 220V thỡ động cơ chỉ sử dụng một cấp điện ỏp (110V hoặc 220V) và động cơ cú 3 hoặc 4 đầu dõy ra. Nếu trờn thẻ mỏy ghi 110/220V thỡ động cơ sử dụng được cả hai cấp điện ỏp và cú 6 mối dõy ra. Trờn thẻ mỏy cũng ghi hướng dẫn đấu dõy, người sử dụng chỉ việc căn cứ vào đú để đấu dõy vận hành động cơ.
- Kiểm tra tổng quỏt động cơ. Cụng việc này bao gồm:
+ Dựng đồng hồ ụmmột hoặc đốn thử để thử thụng mạch từng cuộn dõy.
+ Kiểm tra cỏch điện giữa cỏc cuộn dõy với nhau và cỏch điện giữa cỏc cuộn dõy với vỏ mỏy.
+ Điện trở cỏch điện đối với cỏc động cơ hạ thế Rcđ ≥ 0,5MΏ.
Lưu ý: Vỡ cỏc động cơ 1 pha là cỏc động cơ hạ thế nờn khi kiểm tra cỏch điện chỉ dựng mờgụmmột cú điện ỏp 500V hoặc 1000V, khụng được dựng loại 2500V vỡ điện ỏp cao của mờgụmmột cú thể làm hỏng động cơ.
+ Xem xột vỏ mỏy, quan sỏt, kiểm tra xem cỏc chi tiết trờn động cơ cú được gắn chặt chẽ khụng, phần cỏnh quạt và nắp che che cỏnh quạt phải được định vị chắc chắn, nếu khụng khi động cơ làm việc cỏc bộ phận này sẽ văng ra rất nguy hiểm. Thử quay xem rụto cú thể quay tự do nhẹ nhàng khụng.
- Kiểm tra mạc bảo vệ cho động cơ: cầu chỡ, ổ cắm, ỏptụmỏt, nối đất an toàn. Kiểm tra mạch tớn hiệu, đốn bỏo…
- Đấu dõy động cơ.
- Kiểm tra điện ỏp nguồn xem cú phự hợp với điện ỏp của động cơ hay khụng. - Chạy thử khụng tải. Cho động cơ quay khụng tải với nguồn điện ỏp định mức, nếu động cơ chạy nhanh, ờm, khụng phỏt ra tiếng ự ... thỡ dõy quấn đó được đấu đỳng. Dựng ampe kỡm đo dũng điện khụng tải của động cơ, nếu tỉ số I0/Iđm lớn hơn bỡnh thường thỡ nguyờn nhõn cú thể do trở khỏng của dõy quấn stato bộ vỡ quấn thiếu vũng dõy hoặc ngắn mạch một số vũng dõy trong động cơ, do ma sỏt cơ lớn (hỏng vũng bi hoặc khụ mỡ bụi trơn, hoặc lắp rỏp cỏc nắp mỏy vào thõn mỏy khụng tốt), khe hở khụng khớ giữa rụto và stato lớn ... cần phải xem xột lại toàn bộ động cơ.
Khi sử dụng động cơ khụng đồng bộ cần quan tõm đến cỏc vấn đề sau: a) Chống ẩm.
Động cơ phải được lắp đặt ở nơi thoỏng khớ, khụ rỏo, hạn chế đến mức cao nhất sự ảnh hưởng của độ ẩm mụi trường làm việc tỏc hại đến động cơ. Nếu bắt buộc phải làm việc trong mụi trường cú độ ẩm cao thỡ phải chọn loại động cơ thớch hợp.
Độ ẩm cao sẽ làm cho cỏch điện của động cơ giảm, gõy sự cố chạm chập làm chỏy dõy quấn, vỡ vậy phải thường xuyờn kiểm tra điện trở cỏch điện của động cơ bằng mờgụmmet, nếu Rcđ < 0,5MΏ là đó dưới mức an toàn, cần phải sấy chống ẩm.
b) Chống bụi
Nếu bụi bỏm vào vỏ động cơ, dõy quấn thỡ sẽ hạn chế sự toả nhiệt ra ngoài và hạn chế sự thụng giú làm mỏt. Bụi bỏm bờn trong động cơ cũn làm tăng ma sỏt cơ, làm bẩn dầu mỡ bụi trơn. Do đú phải thường xuyờn lau chựi động cơ để làm sạch bờn ngoài,
bờn trong thỡ dựng giú nộn thổi. Nếu cú dầu mỡ bỏm vào dõy quấn thỡ dựng vải mềm thấm cacbon tetraclorua để lau sạch, khụng được dựng xăng vỡ xăng sẽ làm hỏng cỏch điện của dõy quấn.
c) Bảo quản ổ đỡ trục
Trong quỏ trỡnh làm việc phải thường xuyờn kiểm tra, theo dừi nhiệt độ ở ổ đỡ trục. Nếu ổ đỡ trục bị núng quỏ mức cho phộp thỡ phải xem xột, tỡm nguyờn nhõn để khắc phục ngay. Định kỡ 6 thỏng phải thay mỡ cho bạc đạn (vũng bi) một lần, khi thay mỡ cần phải lấy hết mỡ cũ, dựng xăng rửa sạch, dựng giú nộn thối khụ rồi tra mỡ mới đỳng chủng loại. Khụng nờn tra nhiều mỡ mà chỉ nờn tra khoảng 2/3 khoảng trống của bạc đạn, nếu tra nhiều, khi động cơ quay cú thể làm mỡ bắn ra ngoài, dớnh vào dõy quấn làm hỏnh cỏch điện.
Theo rừi độ tăng nhiệt độ của động cơ
Khi động cơ bắt đầu làm việc, nhiệt độ của động cơ tăng dần rồi giữ ổn định ở một trị số nào đú. Nhiệt độ này phải nằm trong giới hạn cho phộp tuỳ thuộc vào vật liệu cỏch điện bờn trong động cơ thuộc cấp nào.
Vớ dụ: Với cỏch điện cấp A thỡ nhiệt độ bờn trong cuộn dõy, lừi thộp cho phộp vượt quỏ nhiệt độ mụi trường đến 600C. Với cỏch điện cấp B thỡ cho phộp vượt quỏ nhiệt độ mụi trường đến 800C.
Theo kinh nghiệm thỡ khi sờ tay vào vỏ động cơ mà thấy quỏ núng, phải rỳt tay ra ngay, động cơ đó cú sự cố cần phải ngừng mỏy để kiểm tra.
e) Theo rừi tiếng kờu phỏt ra từ động cơ
Thụng thường nếu động cơ hoạt động tốt thỡ chạy rất ờm, cú tiếng “vo vo” của quạt giú phỏt ra rất nhỏ và đều. Nếu cú tiếng kờu “ro ro” phỏt ra lớn, đều đặn là do hư hỏng phần bạc đạn, ổ đỡ trục. Nếu đột nhiờn phỏt ra tiếng ự thỡ cú thể do nguồn cung cấp điện bị mất một pha (với động cơ ba pha) hoặc hư hỏng ở dõy quấn. Núi chung, khi động cơ đang vận hành mà cú tiếng kờu lạ thỡ phải ngừng mỏy để kiểm tra.
Nguyờn tắc chung để đảo chiều quay động cơ khụng đồng bộ một pha cú dõy quấn phụ là đổi chiều dũng điện chạy trong dõy quấn phụ (hỡnh 3-13), giữ nguyờn chiều dũng điện trong dõy quấn chớnh hoặc ngược lại.
Hỡnh 3-13. Đảo chiều quay động cơ KĐB 1 pha a) Quay thuận; b) Quay ngược
Xỏc định cỏc đầu dõy ra của động cơ khụng đồng bộ 1 pha
Cỏc kớ hiệu trờn cỏc mối dõy ra của động cơ đụi khi khụng cũn hoặc cũn nhưng khụng đỳng so với bảng hướng dẫn đấu dõy do động cơ đó được sửa chữa nhiều lần. Vỡ vậy cần phải xỏc định chớnh xỏc cỏc đầu mối dõy.
a) Khi động cơ cú 3 mối dõy ra
Người ta thường gọi và kớ hiệu 3 mối dõy ra là C (dõy chung), R (dõy chạy), S (dõy đề). Cụng việc của chỳng ta là xỏc định trong 3 mối dõy đú, dõy nào là C, dõy nào là R, là S.
Vỡ điện trở của cuộn dõy chạy nhỏ hơn điện trở cuộn dõy đề, nờn: điện trở đo giữa R và C là nhỏ nhất, giữa R và S là lớn nhất, giữa S và C ở khoảng giữa hai trị số trờn.
Cỏch xỏc định như sau (hỡnh 3-14):
Hỡnh 3-14. Đo điện trở để xỏc định cỏc đầu dõy C, R, S
Đỏnh số 1, 2, 3 một cỏch tuỳ ý ba đầu dõy ra, dựng ụmmột với thang đo Rx1 đo điện trở ở từng cặp đầu dõy: 1-2; 1-3; 2-3 và ghi cỏc kết quả đo để cú cơ sở kết luận.
Cặp nào cú trị số điện trở lớn nhất thỡ cặp đú là R và S, đầu cũn lại sẽ là C. Khi biết được C, đo giữa C và hai đầu dõy kia, nếu đầu nào cú điện trở lớn là S, cũn lại là R .
Vớ dụ, kết quả đo trờn một động cơ như sau: Điện trở đo giữa cỏc đầu là: R1-2 = 7 Ω; R1-3 = 13 Ω; R2-3 = 20Ω. Vậy cực 1 là C, 2 là R và 3 là S.
b) Khi động cơ cú 6 đầu dõy ra.
Trong 6 đầu dõy ra thỡ cú 4 đầu là của cuộn dõy chớnh, 2 đầu là của cuộn phụ. Cỏch xỏc định như sau:
Dựng ụmmột thang đo R x 1 đo từng cặp đầu dõy, sẽ cú ba cặp dõy liờn lạc từng đụi, đỏnh dấu từng cặp đầu dõy liờn lạc với nhau và trị số điện trở của chỳng. Hai cặp nào cú điện trở bằng nhau thỡ đú là hai cặp của cuộn dõy chớnh (4 đầu dõy), hai đầu cũn lại sẽ là của cuộn phụ.
Đỏnh số cỏc đầu dõy: cuộn chớnh là 1-2; 3-4, cuộn phụ 5-6. Xỏc định cực tớnh của cỏc đầu dõy của cuộn dõy chớnh: Cú thể xỏc định theo cỏch của động cơ khụng đồng bộ 3 pha, tuy nhiờn trong thực hành thường xỏc định như sau (hỡnh 3-15):
Hỡnh 3-15. Xỏc định cực tớnh cuộn dõy pha chớnh a) Thử lần 1; b) Thử lần 2
Lần lượt đấu động cơ theo sơ đồ hỡnh 3-15a và 3-15b rồi đúng động cơ vào lưới. Trong hai lần thử, lần nào động cơ chạy nhanh, ờm, khụng cú tiếng ự và dũng điện vào động cơ bộ thỡ cỏch nối dõy trong pha chớnh của lần thử đú là đỳng cực tớnh.
Giả sử lần thử thứ hai động cơ chạy nhanh, ờm, dũng điện thấp thỡ cực tớnh của hai nửa cuộn pha chớnh như sau: 1 và 3 là đầu đầu, 2 và 4 là đầu cuối. Nếu thử lần 1 động cơ chạy nhanh và ờm, dũng điện thấp hơn thỡ 1 và 4 là đầu đầu, 2 và 3 là đầu cuối. Sau khi đó xỏc định được cực tớnh cỏc nửa cuộn dõy pha, tuỳ thuộc vào điện ỏp nguồn là 110V hay 220V mà đấu dõy để vận hành động cơ (hỡnh 3-16)
Hỡnh 3-16. Sơ đồ đấu dõy động cơ KĐB 1 pha Kiểm tra tụ điện
Tụ điện động cơ khụng đồng bộ cú hai loại: tụ thường trực và tụ khởi động. Cả hai loại đều cú thể dựng cỏch thử sau:
Dựng ụmmột đặt ở thang đo Rx100, đặt hai đầu que đo vào hai cực của tụ điện, quan sỏt kim đồng hồ. Nếu kim đồng hồ lờn đế một vị trị nào đú rồi từ từ trở về vị trớ ∞ thỡ tụ cũn tốt. Nếu kim lờn đế vị trớ nào đú rồi từ từ trở về nhưng cũn cỏch ∞ một khoảng, tụ bị rũ rỉ. Kim lờn đến vị trớ 0 Ω, tụ bị nối tắt, cũn nếu kim khụng lờn thỡ tụ bị đắt hoặc bị khụ.
Khi thử tụ khụng được chạm hai tay vào hai que đo vỡ như thế kim sẽ chỉ trị số điện trở giữa hai tay của người đo, kết luận sẽ sai.
Khi đó thử một lần, muốn thử lần thứ hai thỡ phải xả điện cho tụ bằng cỏch nối tắt hai cực của tụ điện hoặc đổi vị trớ hai que đo.
Khi sửa chữa động cơ 1 pha cú dựng tụ thường trực cú điện dung khoảng vài chục mF trở lờn thỡ phải phúng điện cho tụ, nếu khụng khi chạm vào cỏc điện cực của tụ sẽ bị điện giật gõy nguy hiểm.
Động cơ điện cú hai dạng hư hỏng chớnh: - Hư hỏng về cơ khớ,
- Hư hỏng về phần điện.
Những hư hỏng về cơ khớ
Động cơ cú hư hỏng về cơ khớ thể hiện ở cỏc hiện tượng sau: - Trục động cơ bị kẹt;
- Động cơ chạy bị sỏt cốt; - Động cơ chạy bị rung, lắc;
- Động cơ chạy cú tiếng kờu “o… o”.
Cỏc chi tiết cơ khớ hư hỏng thường gặp là: mũn bi (hoặc mũn bạc), mũn trục, khụng cõn trục do bắt ốc vớt hoặc đệm chưa đỳng.
Những hư hỏng về cơ khớ dễ phỏt hiện nhưng sửa chữa khú, cần khộo tay và cần cú mỏy chuyờn dụng. Khi thấy hiện tượng động cơ bị kẹt trục hoặc chạy yếu, phỏt ra tiếng va đập mạnh, sỏt cốt thỡ phải kiểm tra cỏc bu lụng giữ nắp xem cú chặt khụng, nếu khụng chặt sẽ làm cho rụto mất đồng tõm gõy kẹt trục. Nếu cỏc ốc đó chặt mà trục bị kẹt cứng thỡ phải kiểm tra vũng bi (hay bạc) xem cú bị vỡ bi (vỡ bạc) gõy kẹt hoặc khụ dầu mỡ bối trơn. Nếu khụng phải cỏc nguyờn nhõn trờn thỡ do trục động cơ đó bị cong, cần đưa rụto lờn mỏy tiện để rà và nắn trục.
Trường hợp thấy mỏy chạy lắc rung, cú tiếng ồn, hoặc lỳc động cơ khụng chạy, lấy tay lắc nhẹ thấy trục bị rơ, hiện tượng này cú thể do mũn bi, mũn bạc hoặc mũn trục. Nếu mũn bi, mũn bạc hoặc mũn trục thỡ phải thay mới. Riờng bạc cú thể túp lại để dựng thờm một thời gian nữa.
Cỏch làm túp bạc như sau: cưa một rónh chộo theo chiều dài bạc, dựng bỳa “túp” đều xung quanh cho khớt với trục, lấy thiếc hàn kớn mạch đó cưa.
Trục mũn thỡ phải đắp mạ, sau đú đưa lờn mỏy tiện rà lại cho trũn đều, nếu trục mũn ớt cú thể dựng giấy rỏp mịn đỏnh nhẹ cho trũn đều, sau đú chọn bạc mới cho vừa trục để thay.
Khi mỏy chạy cú tiếng kờu “o… o” hoặc cú tiếng gừ nhẹ, cần kiểm tra ốc vớt ộp lừi thộp stato xem cú chặt khụng, ốc nắp cú bị lỏng khụng, hoặc cú thể do vũng đệm hai đầu trục bị mũn, cần thay thế.
Mỗi hư hỏng nờu trờn đều cú nguyờn nhõn và cỏch khắc phục sữa chữa như sau:
TT HIỆN TƯỢNG NGUYấN NHÂN CÁCH KHẮC PHỤC
1 Dũng khụng tải quỏ cao lo > 50%lđm - Mạch từ kộm chất lượng. - Dõy quấn bị chập nhiều vũng.
- Tăng cường tẩm sấy. Nếu cú chuyển biến thỡ dựng được, nếu khụng thỡ phải sửa chữa lại.
2 Khi đúng điện động cơ khụng khởi động
- Nguồn cung cấp bị - Kiểm tra và khắc phục trờn đường dõy cấp nguồn,
được (quay rất chậm hoặc khụng quay được) cú tiếng gầm rỳ, phỏt núng nhanh mất một pha. - Ổ bi bị mài mũn quỏ nhiều nờn rụto bị hỳt chặt. - Tụ điện (tụ khởi động hoặc tụ thường trực bị hỏng)
- Tiếp điểm của rơle khởi động khụng tiếp xỳc.
- Dõy quấn phụ hoặc chớnh bị hở mạch.
- Đấu dõy sai cực tớnh.
- Tiếp điểm của rơle khởi động khụng mở ra.
cầu chỡ, cầu dao hoặc cỏc