BÀI 3 ĐỘNG CƠ ĐIỆN GIA DỤNG
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện một pha
2.1. Cấu tạo
Cấu tạo của động cơ điện 1 pha gồm 2 bộ phận chủ yếu là Stato và Rotor, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy. Trục làm bằng thép trên có gắn Rotor, Ổ bi. Động cơ công suất lớn phía cuối trục có gắn cách quạt gió để làm mát máy dọc trục.
* Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy.
- Lõi thép Stator có dạng hình trụ (hình 3.1b), được làm bằng các lá thép
kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong (hình 3.1a) rồi ghép lại với nhau tạo thành các rãnh dọc theo hướng trục. Lõi thép được ép vào trong vỏ máy.
(a) (b)
HỠnh 3.1 : Stator động cơ điện 1 pha (a) lá thép ; (b) lõi thép và dây quấn
1. Lá thép Stator 2. Rãnh 3. Cực từ
- Dây quấn của Stato là dây quấn một pha thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm có bọc cách điện và đặt trong các rãnh của lõi thép. Đối với động cơ một pha ngoài dây quấn chính còn có dây quấn phụ, dây quấn phụ dùng để mở máy. Dây quấn phụ đặt trong các rãnh của Stator sao cho sinh ra một từ thông
37 lệch với từ thông chính một góc 900 trong không gian. Dòng điện trong dây quấn chính và dây quấn phụ sinh ra từ trường quay để tạo ra mô men mở máy.
- Vỏ máy gồm có thân và nắp thường được làm bằng gang, nhôm, hợp kim nhôm. thân máy dùng để cố định máy trên bệ máy, nắp máy để bảo vệ dây quấn và đỡ trục Rotor
* Rotor là phần quay gồm hai phần chính, lõi thép và dây quấn (hình 3.2c)
(a) (b)
1. Lá thép Rotor
2. Cực từ
3. Rãnh
4. Lỗ thông gió
5. Lỗ lắp trục
(c) Hình 3.2 : Lõi thép Rotor lồng sóc (a) lá thép ; (b) lồng sóc ; (c) lõi thép và trục
- Lõi thép có dạng hình trụ (hình 3.2c) được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, dập thành rãnh ở mặt ngoài (hình 3.2a) và ghép lại với nhau tạo thành các rãnh dọc theo hướng trục. Ở giữa có dập lỗ để đóng trục, ngoài ra còn dập thêm các lỗ thông gió để làm mát Rotor. Trong các rãnh có đặt dây quấn.
- Dây quấn của động cơ một pha có hai loại: loại rô to lồng sóc (hình 3.2) trong các rãnh Rotor đặt các thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm, hai đầu nối với vòng ngắn mạch, tạo thành hình lồng sóc (hình 3.2b), loại này được sử dụng rất rộng rãi (quạt điện, bơm nước, máy giặt, … ; Loại rotor dây quấn trên rotor có quấn dây quấn 1 pha và được nối với mạch ngoài thông qua cổ góp, kết cấu gần
giống như động cơ một chiều. Loại này có thể làm việc được ở cả hai lưới điện một chiều và xoay chiều nên thường gọi là động cơ vạn năng (khoan tay, máy mài cầm tay, máy xay sinh tố, máy hút bụi …) ưu điểm loại động cơ này là có
mô men mở máy lớn, tốc độ cao.
2.2. Nguyên lý làm việc (động cơ lồng sóc)
38 Khi nối dây quấn 1 pha vào lưới điện có điện áp u1 thì trong dây quấn có
dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua.
Dòng điện này sinh ra từ trường Stator có phương không đồi nhưng có độ
lớn thay đổi hình sin theo thời gian, gọi là từ trường đập mạch.
Hình 3.3 : Động cơ không đồng bộ một pha một dây quấn
(a) Từ trường đập mạch phân thành 2 từ trường quay thuận và quay ngược
(b) Từ thông và lực điện từ tác dụng nên Rotor
Ta phân tích từ trường đập mạch này thành 2 thầnh phần:
- Sức từ động quay thuận
- Sức từ động quay ngược
Như vậy ta có sức từ động
tổng thuận
Sinh ra từ cẢm
Sinh ra từ cẢm
Ta có từ cảm tổng là :
Hình thành nên từ trường quay Elip, từ trường
quay thuẬn B1 tác dụng với dòng điện Roto sẽ tạo ra
mô men quay thuận M1 (hình 3.4), còn từ trường B2
tác dụng với dòng điện Roto tạo ra mô men quay
jω t1
F .e11m
- jω t1
F12m.e
01m 11m 21m
F = F + F j(ω t + 1 1)
B .e1m
02m 12m 22m
F = F + F
1 1 1 2
j(ω t + ) j(ω t + )
= 1m 2m
B B .e + B .e
1 2
j(ω t + )
B .e2m
39 ngược M2. Tổng đại số hai mô men này cho ta đặc tuyến
M = f(s) = M1 + M2
Từ đặc tính cho ta thấy rằng lúc mở máy
(n = 0 ; s = 1 ; M1 + M2 và ngược chiều nhau nên M = 0, vì vậy động cơ không thể tự quay được. Nếu ta quay động cơ theo một chiều nào đó, s ≠ 1, tức M ≠ 0 động cơ sẽ tiếp tục quay theo chiều đó. Vì vậy để động cơ một pha làm việc được, ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa là tìm cách tạo ra cho động cơ một
mô men lúc
Rotor đứng yên (M = Mk khi s =1)