IV. MÁY ĐIỆN
4. Động cơ không đồng bộ 1 pha
4.1. Đại cương:
- Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng như máy giặt, tủ lạnh, máy bơm, quạt, các dụng cụ cầm tay … (các động cơ công suất nhỏ P < 750W).
32 | P a g e
- Trên stator có hai dây quấn: dây quấn chính và dạy quấn phụ. Rotor thường là lồng sóc. - So với ĐCKĐB 3 pha cùng kích thước, cơng suất của động cơ một pha chỉ bằng
70% công suất của động cơ 3 pha, thực tế nhiều khi chỉ còn 40 đến 50% PĐC3pha.
4.2. Cấu tạo:
- Stator giống động cơ không đồng bộ 3 pha nhưng trên đó đặt dây quấn 1 pha, được cung cấp bởi nguồn điện xoay chiều 1 pha.
- Rotor thường là rotor lồng sóc.
4.3. Nguyên lý làm việc:
Cho dịng điện xoay chiều hình sin chạy vào dây quấn stator thì từ trường stator có phương khơng đổi nhưng có độ lớn thay đổi hình sin theo thời gian gọi là từ trường đập mạch B. Từ trường này có thể phân thành 2 từ trường quay ngược chiều nhau B1 , B2 có tốc độ bằng nhau và biên độ bằng một nữa từ trường đập mạch động cơ 1 pha tương đương như một động cơ 3 pha mà dây quấn stator gồm hai phần giống nhau mắc nối tiếp và tạo thành các từ trường quay ngược chiều nhau. Tác dụng của các từ trường quay thuận nghịch đó với dịng điện ở rotor do chúng sinh ra tạo thành hai mômen ngược nhau M1 và M2. ( hình 4.10)
Khi khởi động (n = 0, s = 1), M1 = M2 và ngược chiều nhau nên mômen tổng M = 0 động cơ
không thể tự quay được. Nếu ta quay động cơ theo một chiều nào đó (s 1 M 0): động cơ sẽ tiếp
tục quay theo chiều đó.
Vậy để động cơ một pha làm việc được, ta phải tìm cách tạo ra cho động cơ một momen lúc rotor đứng yên (M = Mk 0 khi s = 1). (Hình 4.11)
4.3.1Động cơ dùng dây quấn phụ khởi động:
Loại này được dùng khá phổ biến như máy điều hịa, máy giặt, quạt, bơm ly tâm …
Hình 4.10 Động cơ KĐB 1 pha một dây quấn a) Từ thông và lực điện từ tác động lên rotor
b) Từ trường đập mạch được phân thành hai
từ trường quay thuận và quay ngược
Hình 4.11 Mơmen của ĐCKĐB một pha
33 | P a g e
Động cơ này gồm dây quấn chính Wc (dây quấn làm việc), dây quấn phụ Wp (dây quấn khởi động). Hai cuộn dây này đặt lệch nhau một góc 900 trong khơng gian, rotor lồng sóc. ( hình 4.12)
Ta tạo ra góc lệch pha giữa dịng điện qua cuộn dây chính Ic và dịng qua cuộn dây phụ Ip bằng cách mắc thêm một điện trở nối tiếp với cuộn phụ hoặc dùng dây quấn cở nhỏ hơn cho cuộn phụ, góc lệch này thường nhỏ hơn 300. Dịng trong dây quấn chính và dây quấn phụ sinh ra từ trường quay để tạo momen mở máy.
Khi tốc độ động cơ đạt được (70 75)% tốc độ đồng bộ, cuộn dây phụ được cắt ra nhờ công tắc ly tâm K, động cơ tiếp tục làm việc với cuộn dây chính.
4.3.2Động cơ dùng tụ điện:
Các ĐCKĐB 1 pha có cuộn dây phụ mắc nối tiếp với một tụ điện gọi là động cơ tụ điện. Loại này có cuộn dây phụ bố trí lệch so với cuộn dây chính một góc 900 trong khơng gian. Nếu chọn giá trị thích hợp tụ điện thì góc lệch pha giữa Ic và Ip là gần 900. Tùy theo yêu cầu, ta có các loại động cơ tụ điện sau:
Động cơ dùng tụ điện khởi động: Khi khởi động, tốc độ động cơ đạt (75
85)% tốc độ đồng bộ, công tắc K mở ra, động cơ sẽ đạt đến tốc độ ổn định. Động cơ dùng tụ điện thường trực: ( hình 4.13)
Cuộn dây phụ và tụ điện khởi động được mắc luôn khi động cơ làm việc bình thường. loại này có cơng suất thường nhỏ hơn 500W và có đặc tính cơ tốt.
Ngồi ra, để cải thiện đặc tính làm việc và momen khởi động, ta dùng động cơ 2 tụ điện. Một tụ điện khởi động khá lớn (khoảng 10 15 lần tụ điện thường trực) được ghép song song với tụ điện thường trực. Khi khởi động, tốc độ động cơ đạt đến (75 85)% tốc độ đồng bộ, tụ điện khởi động được cắt ra khỏi cuộn phụ, chỉ còn tụ điện thường trực nối với cuộn dây phụ khi làm việc bình thường.
Hình 4.12 Động cơ dùng dây quấn phụ. a) Sơ đồ kết cấu b) Đồ thị vectơ lúc khởi động. c) Đặc tính M=f(s)
34 | P a g e
4.4.3 Động cơ có vịng ngắn mạch ở cực từ:
Trên stator ta đặt dây quấn một pha và cực từ được chia làm hai phần, phần có vịng ngắn mạch K ơm 1/3 cực từ và rotor lồng sóc. Dịng điện chạy trong dây quấn stator I1 tạo nên từ thông ’ qua phần cực từ khơng vịng ngắn mạch và từ thông ”
qua phần cực từ có vịng ngắn mạch. Từ thơng ” cảm ứng trong vòng ngắn mạch suất điện động En, chậm pha so với ” một góc 900. Vịng ngắn mạch có điện trở và điện kháng nên tạo ra dòng điện In chậm pha so với En một góc n < 900. Dịng điện In tạo ra từ thơng n và ta có từ thơng tổng qua phần cực từ có vịng ngắn mạch:
= ” + n
Từ thông
này lệch pha so với từ thông qua phần cực từ khơng có vịng ngắn mạch một góc .
Do từ thông ’ và
lệch nhau trong không gian nên chúng tạo ra
từ trường quay làm quay rotor. Loại động cơ này có momen khởi động khá nhỏ Mmm = (0,2 0,5)Mđm, hiệu suất thấp từ (25 40)%, thường chế tạo với công suất 20 30W, đơi khi cũng có chế tạo cơng suất đến 300W và hay sử dụng làm quạt bàn, quạt trần, máy quay dĩa …