CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN
3.9. Động cơ khơng đồng bộ một pha
3.9.1. Động cơ khơng đồng bộ một pha.
Động cơ khơng đồng bộ một pha được dùng phổ biến trong sinh hoạt và trong cơng nghiệp như: quạt bàn, quạt trần, máy sấy tĩc, máy giặt, máy khoan, máy cưa… Cơng suất từ vài walt đến vài nghìn walt và được nối vào lưới điện xoay chiều một pha.
Cấu tạo động cơ khơng đồng bộ một pha cơ bản giống động cơ khơng đồng bộ ba pha, chỉ khác ở chỗ trên stator của động cơ khơng đồng bộ một pha chỉ cĩ hai dây quấn: Dây quấn chính hay cịn gọi là dây quấn làm việc và dây quấn phụ hay cịn gọi là dây quấn mở máy. Hai dây quấn này đặt lệch nhau 900 hay 1/4T. Vì vậy để động cơ khởi động được phải kèm theo các thiết bị phụ. Rotor trong động cơ khơng đồng bộ một pha chủ yếu là rotor lồng sĩc.
Động cơ khơng đồng bộ một pha cĩ các loại động cơ kiểu tụ, động cơ kiểu vịng ngắn mạch.
a. Động cơ khơng đồng bộ một pha kiểu tụ.
Cấu tạo: gồm hai phần cơ bản là stator và rotor:
Stator (phần tĩnh) gồm:
+ Lõi thép và vỏ máy giống như động cơ 3 pha song cĩ 2 dây quấn đặt lệch nhau 900 về khơng gian hay 1/4T về thời gian. Ngồi ra trong mạch cuộn dây mở máy cịn gắn thêm một tụ điện và cơng tắc tự động.
Dây quấn làm việc thường cĩ đường kính dây lớn hơn với số vịng dây ít hơn được ký hiệu là (R1 – R2 ). Dây quấn mở máy cĩ số vịng dây nhiều hơn đường kính dây nhỏ hơn ký hiêụ (S1 S2)
+ Rotor ( phần quay): rotor cĩ cấu tạo giống như rotor của động cơ KĐB 3 pha thường cĩ dạng rotor kiểu lồng sĩc.
Nguyên lý làm việc:
Khi đĩng điện áp xoay chiều vào dây quấn stato sẽ cĩ dịng điện chạy vào hai nhánh của hai cuộn dây stator. Do hai
cuộn dây này đặt lệch nhau 900 nên dịng điện cũng lệch nhau 900 hay 1/4T tạo thành từ trường quay quét qua thanh dẫn của rotor sinh ra hiện tượng cảm ứng. Do rotor kín mạch nên cĩ dịng điện cảm ứng chạy qua. Dịng điện này dưới tác động của từ trường sẽ sinh ra lực điện từ F ở hai đầu thanh dẫn tạo thành mơ men làm cho rotor quay theo chiều quay của từ trường.
Phân loại:
Trường hợp động cơ làm việc dài hạn và mơ men tải khơng lớn thì động cơ cĩ thể làm việc với cuộn dây quấn chính. Lúc này tụ điện được nối nối tiếp với dây quấn phụ và cả hai được nối song song với dây quấn chính. Sau khi động cơ mở máy tụ và cuộn dây phụ vẫn tiếp tục làm việc. Loại này được gọi là động cơ kiểu tụ hay động cơ hai pha (hình vẽ).
Dạng động cơ này cĩ kết cấu tương đối đơn giản, đặc tính làm việc tốt, hệ số cơng suất cao, mơ men khởi động nhỏ chỉ đạt từ 50÷70% Mđm. Động cơ loại này thường dùng ở các quạt bàn, quạt trần…
Trường hợp động cơ làm việc khi tốc độ đạt 75÷80% tốc độ đồng bộ thì dùng ngắt điện kiểu ly tâm ngắt cuộn dây phụ ra khỏi lưới điện được gọi là động cơ dùng tụ khởi động. Ở động cơ này dây quấn phụ được mắc nối tiếp với tụ điện và một ngắt điện tự động thường là ngắt điện ly tâm hay rơle dịng điện (hình vẽ).
Điện dung của tụ khởi động lớn hơn điện dung của tụ làm việc và số vịng dây quấn phụ ở động cơ dùng tụ khởi động cũng khác động cơ
dùng tụ làm việc. Loại này được sử dụng phổ biến trong động cơ máy bơm nước, tủ lạnh…
Trường hợp để tạo mơ men khởi động lớn phải đấu song song thêm 1 tụ điện cĩ điện dung lớn hơn nhưng tụ đĩ chỉ được phép đĩng điện khi khởi động, sau đĩ phải tự động cắt ra khỏi nguồn điện. Dạng này được sử dụng ở
những động cơ cơ cơng suất tương đối lớn như máy xay xát, máy cưa…
Hình 3.18 – Sơ đồ nguyến lý động cơ KĐB 1 pha kiểu tụ R S NTÐ CKÐ U R S CLV U U R S CKÐ NTÐ CLV
Muốn đổi chiều quay động cơ, chỉ việc đổi 2 đầu dây quấn làm việc hoặc 2 đầu dây quấn khởi động cho nhau trong sơ đồ đấu dây.
c. Động cơ khơng đồng bộ một pha cĩ vịng ngắn mạch.
Cấu tạo: Gồm cĩ các bộ phận sau:
Stator ( phần tĩnh) cĩ:
+ Lõi thép: Về cơ bản giống lõi thép của động cơ khơng đồng bộ một pha dùng tụ khởi động. Song loại này thường cĩ kết cấu kiểu cực lồi hoặc cực ẩn, sun từ nối giữa 2 mỏm cực với nhau.
+ Dây quấn Stato: Gồm cĩ dây quấn chính được quấn trên cực từ hoặc trong các rãnh của stator, ngồi ra cịn cĩ dây quấn khởi động được đặt trên các mỏm cực hoặc trên các răng giữa 2 rãnh lệch đều về một phía.
+ Vỏ máy chỉ cĩ ở các động cơ cơng suất khoảng vài trăm ốt (W) trở lên. Đối với các động cơ cơng suất nhỏ thường kết cấu kiểu hở, vỏ thường là nắp giữ ổ trục khơng cĩ thân vỏ.
Rotor ( phần quay) thường được kết cấu theo kiểu Rơto lồng sĩc.
Nguyên lý làm việc:
Khi cấp điện cho cuộn dây làm việc dây quấn này sinh ra một từ trường chạy trong mạch từ của lõi thép stator, đồng thời được khép kín qua lõi thép rotor . Từ trường này tác dụng lên hai vịng ngắn mạch và lên dây quấn rotor làm cảm ứng trên hai vịng ngắn mạch hai dịng điện In ( Ingắn mạch ) lệch pha với dịng điện chính sinh ra nĩ, làm sinh ra hai từ trường đập mạch tạo ra một từ trường quay tác dụng lên từ trường của rotor tạo ra momen làm rotor quay.
Động cơ loại này cĩ hiệu suất làm việc thấp, momen khởi động nhỏ, ít được sử dụng, song chỉ sử dụng cho động cơ cơng suất nhỏ từ vài chục walt tới vài trăm walt.
3.9.2. Sử dụng động cơ điện ba pha vào lưới điện một pha.
Hình 3.19- Cấu tạo động cơ KĐB 1 pha cĩ vịng ngắn mạch
Thơng thường động cơ 3 pha làm việc với lưới điện 3 pha, song ở những trường hợp đặc biệt khơng cĩ lưới điện 3 pha, ta cĩ thể đấu động cơ 3 pha vào lưới điện một pha kết hợp với tụ điện.
Động cơ khi đấu như trên cĩ đặc điểm là thuận tiện cho việc sử dụng ở lưới điện khác nhau, hay được sử dụng rộng rãi trong động cơ điện 3 pha cơng suất nhỏ khoảng từ 1÷3 kW. Nhưng hiệu suất làm việc của động cơ thấp, cơng suất đầu trục chỉ bằng 70% cơng suất định mức.
Hình 3.20: Sơ đồ đấu động cơ 3 pha vận hành lưới điện 1 pha
* Chú ý: Khi chọn các phương pháp đấu cần phải chú ý đến trị số của tụ. Ngồi
trị số của tụ cần phải chính xác cũng phải chú ý đến điện áp làm việc của tụ. Riêng đối với tụ khởi động C2 cĩ thể chọn lớn hơn 5÷6 lần C1 nhưng điều quan trọng nhất là khi khởi động khoảng 2÷3s phải ngắt điện khỏi tụ C2 nếu khơng dây quấn động cơ sẽ bị cháy.