Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 7 - Nguyễn Bích Liên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kỹ thuật điện: Chương 7 - Máy điện không đồng bộ" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm, cấu tạo máy điện không đồng bộ 3 pha; Từ trường quay trong động cơ không đồng bộ 3 pha; Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ; Động cơ không đồng bộ 1 pha;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 7 - Nguyễn Bích Liên

5/4/2015 CHƯƠNG VII: m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 7.1 Khái niệm chung 7.2 Cấu tạo 7.3 Tõ trường quay trong ĐCKĐB 3 pha 7.4 Nguyên lý làm việc 7.5 Mô hình toán học của ĐCKĐB 7.6 Quy đổi và sơ đồ thay thế 7.7 Quá trình năng lượng 7.8 Mômen quay và đặc tính cơ 7.9 Các phương pháp mở máy ĐCKĐB 3 pha 7.10 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 7.11 Động cơ KĐB 1 pha 7.1 Khái niệm chung P®iÖn 1. Định nghĩa • Máy điện xoay chiều • Tốc độ quay rôto n khác tốc độ từ trường n1 2. Các đại lượng định mức Pc¬ P®m W, kW P®m U®m V, kV Y/-380/220 V I®m A, kA Chú ý: Uđm , Iđm: đại lượng dây n®m vg/ph M®m Nm , cos 1
5/4/2015 7.2 Cấu tạo 1. Stato a. Lõi thép: Mạch từ, chế tạo từ thép lá KTĐ 2
5/4/2015 b. Dây quấn: Mạch điện, chế tạo từ dây dẫn đồng hoặc nhôm SƠ ĐỒ KHAI TRIỂN DÂY QUẤN CỦA ĐC KĐB 3 PHA Z = 36, 2p = 4 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 1 1 2 2 a b c x y z = 36 p = 2 a = 2 q = 3 y = 7 3
5/4/2015 2. Rôto a. Lõi thép b. Dây quấn: có 2 loại Dây quấn 3 * Rôto lồng sóc * R«to d©y quÊn pha nối Y Thanh dẫn đồng hoặc nhôm 3 vành trượt đồng Vành ngắn mạch Rf Chổi than Đặc điểm: Đặc điểm:  = (0,25 1) mm - Kết cấu đơn giản - Cấu tạo phức tạp, giá thành cao - Không thay đổi được R2 - Có thể thay đổi R2 Squirrel-cage rotor 4
5/4/2015 Wound-rotor Motor 7.3 Từ trường quay trong ĐCKĐB 3 pha 1. Định nghĩa: Từ trường do hệ thống A,B,C : đầu đầu dòng 3 pha trong dây quấn stato tạo ra X,Y,Z : đầu cuối 2. C¸ch t¹o tõ trường quay Z B AX : iA = Imsint  BY : iB = Imsin(t-120o) CZ : iC = Imsin(t+120o) A  X iB  iA iC Y C 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 2 3 4 5 6 5
5/4/2015 A,B,C : đầu đầu * T¹i t1 = 90o : X,Y,Z : đầu cuối iA = Im > 0 qui ước iA ch¹y tõ A () => X () Z B < 0 iB ch¹y tõ Y () => B () Im iB    2 I A  X iC   m < 0 iC ch¹y tõ Z () => C () 2  1  1  C  m B  m Y C 2 2  tổng  A m  3 tổng  m  2 Tõ trường tæng tổng trïng víi trôc d©y quÊn pha A  * T¹i t2 = 90o + 120o tổng Z  B I  i A   m < 0 iA ch¹y tõ X () => A () 2  X A iB = Im > 0 iB ch¹y tõ B () => Y () Y C < 0 iC ch¹y tõ Z () => C () Im iC    2 tổng trïng víi trôc d©y quÊn pha B  tổng * T¹i t3 = 90o + 240o Z B  tổng trïng víi trôc d©y quÊn pha C  X A * T¹i t4 = 90o + 360o   Y C  tổng trïng víi trôc d©y quÊn pha A  tổng 6
5/4/2015 Nhận xét : Khi cho i3pha vào dq 3 pha Từ trường quay * Đặc điểm từ trường quay :  - Tốc độ: Khi iS biến thiên 1 chu kỳ T tổng quay được: + số đôi cực p = 1: 1 vòng + p đôi cực: 1/p vòng  f1 + 1 giây: tổng quay được vòng  p 60f1 + Trong 1 phút : tổng quay được n1  vòng p - Chiều quay từ trường: phụ thuộc thứ tự pha của dây quấn stato  Nếu đổi thứ tự 2 trong 3 pha của dây quấn cho nhau  Từ trường quay ngược lại B A A C B C n1  Phương pháp đổi chiều quay của ĐCKĐB 3 pha - Tõ trường cña d©y quÊn 3 pha lµ tõ trường quay trßn cã biªn ®é kh«ng ®æi :  1  1 B  m C  m 2 3 Z B 2 m3p  mp 2  A X A m Y 1 C  3 tổng  m  2 tổng 7
5/4/2015 7.4 Nguyên lý làm việc: e2 => i2 - §Æt U~3p vµo d/q 3 pha cña stato 60f1 => có từ trường quay n1   p Mđt n1 => e2 => i2   - T¸c dông tổng vµ i2  tổng => M => kéo r«to quay cïng chiÒu n1 víi n < n1 n1  n §Æt s => hÖ sè trượt sđm = 0,02  0,06 n1 7.5 Các phương trình cơ bản (mô hình toán học của ĐCKĐB) So sánh ĐCKĐB 3 pha và MBA 3 pha 8
5/4/2015 MBA 3 pha ĐCKĐB 3 pha Trục 3 d/q song song Trục 3 d/q lệch nhau 120o Từ trường đập mạch Từ trường quay D/q TC cố định so với SC D/q TC chuyển động tương đối so f2 = f1 = f với SC với n  n1 f2  f1 E1 = 4,44f1 W1 m E1 = 4,44f1 W1 kdq1  D/q tập trung D/q rải kdq= 1 kdq< 1 2 đầu d/q TC nối với tải điện 2 đầu d/q rôto nối ngắn mạch U2  0 U2 = 0 Từ trường chính khép kín Từ trường chính khép kín 2 lần trong lõi thép Io nhỏ qua khe hở  Io lớn 1. Phương trình cân bằng điện: R1 X1 (Viết cho 1 pha; các đại lượng pha) a. PhÝa Stato: I1 U1 E1 Tương tự dq sơ cấp MBA:     U 1   E 1  jX 1 I1  R 1 I1 E1 = 4,44f1 w1 kdq1  kdq1 < 1 : hệ số quấn rải dq stator b. PhÝa Roto: Khi rotor quay víi tèc ®é n < n1 s.®.® e2 vµ i2 cã tÇn sè f2  pn 2 víi n2 = n1 - n 60 p(n1  n) pn (n  n) n f2   1 1  sf1 n2 n1 60 60 n1 f2 = sf1 9
5/4/2015 s.®.® e2 cã : E2s = 4,44f2 w2 kdq2  = s.4,44f1 w2 kdq2  E2s = sE2 E2 : s.®.® khi roto ®øng yªn R2 X2S E2 = 4,44f1 w2 kdq2  I2 E2S f2 PTCB ĐA của dq R:    0   E 2S  jX 2S I 2  R 2 I 2 Trong ®ã : X2S = 2L2 = 2 f2 L2 = s. 2 f1 L2 Hệ số biến đổi s.đ.đ: X2S = sX2 X2 E1 w1k dq1 X2 : ®iÖn kh¸ng t¶n khi roto ®øng yªn ke   E 2 w 2 k dq 2 X2S : ®iÖn kh¸ng t¶n khi roto quay 2. Phương trình cân bằng từ:   - Khi không tải  do s.t.đ : Fo  m1w1k dq1 Io - Khi roto kéo tải   do s.t.đ :     F1  F2  m1w1k dq1 I1  m 2 w 2 k dq 2 I 2 R1 X1 I1 m1, m2 : sè pha dq cña S vµ R Khi bỏ qua U1 U1 E1 U1 E1 = 4,44f1 W1 kdq1  const    =>  = const  F1  F2  Fo . . . m1w1k dq1 I1  m 2 w 2 k dq 2 I 2  m1w1k dq1 I o Với hệ số biến   I2    đổi dòng: I1   Io I2  m1w1k dq1 I1   Io m1w1k dq1 ki ki  m 2 w 2 k dq 2 m 2 w 2 k dq 2 10
5/4/2015 7.6 Quy đổi và sơ đồ thay thế - Mục đích: Có sơ đồ mạch điện chung giữa R và S (giống MBA)  việc nghiên cứu được dễ dàng - Điều kiện: Năng lượng trước và sau khi quy đổi không thay đổi . . . Tõ PTCB§A phÝa R: 0   E 2S  jX 2S I 2  R 2 I 2 (rôto quay: E2S, X2S) Chia 2 vế cho s: R  (rôto ko quay: E2, 0  E 2  I2  2  jX 2  X2)  tần số R,S  s  bằng nhau: f1 Nhân 2 vế cho ke.ki/ki: I  R  0  ke E 2  2  2 ke ki  jX 2 ke ki  ki  s  Đặt: E '2  k e E 2  E1  R'  0   E2'  I2'  2  jX 2'  I2  s  I 2'  ki R2' 1 s R2'  ke ki R2 X 2'  ke ki X 2 Với:  R2'  R2' s s  Sơ đồ thay thế 1 R1 X1 R2’ X2’ I2’ pha của ĐC KĐB: Io I1 Rth >> R1, R’2 U1 Rth ' 1 s R2 Xth s Xth >> X1, X’2 Xth >> Rth R1 X2’ I2 ’ I1 X1 R2’  S§TT gÇn ®óng: Io 1 s R1 X1 R2 ' U1 Rth s Xth Khi đó: U1 I2  ' ' R2 2 (R1  )  (X1  X 2 ) 2 ' s 11
5/4/2015 7.7 Quá trình năng lượng R1 R2’ I2 ’ C«ng suÊt nhËn tõ lưới P1 Io P®1 I1 P®2 Tæn hao ®ång trªn Stato ' 1s P1 Pst P®t R2 P®1 =3 R1I12 Pc¬ s Tæn hao s¾t tõ Pst =3 RthIo2 P®1 +  Pst = P1 =>Tæn hao trªn stato ' R 2 '2 C«ng suÊt ®iÖn tõ P®t = P1 - P1  3 I2 s P®2 = sP®t Tæn hao ®ång trªn R«to: P®2 =3 R2I22  3R , I ,2 2 2 ' 1 s '2 C«ng suÊt c¬ Pc¬  3R 2 I2 s C«ng suÊt c¬ h÷u Ých ®Çu trôc: P2 = Pc¬ - Pc¬+fô P2 HiÖu suÊt    0,7 0,9 P1 7.8 Mômen quay và đặc tính cơ 1. Mô men quay (điện từ): P®t M 1 Trong đó : ' R 2 '2 P®t  3 I2 s U1 I2  ' ' R2 2 (R1  )  (X1  X 2 ) 2 ' s luoi 2f1 1   p p Ta có : 2 ' 3pU 1 R 2 /s M ' R2 2 2f1[(R1  )  (X1  X 2 ) 2 ] ' s 12
5/4/2015  Đặc tính M = f(s): + Khi s = 0 M=0 2 ' 3pU 1 R 2 + Khi s = 1  Mm  2  f 1 [(R 1  R 2 ) 2  (X 1  X 2 ) 2 ] ' ' dM R 2' R 2'  0  sk   V× R1
5/4/2015 n k1 2. §Æc tÝnh c¬ : n = f(M) A 1500 n1  n MC MC’ s M n s B n1 1000 0 0 n1 sk Mmax nk MC 500 k2 1 Mm 0 n = (1-s)n1 MC’ AB : vïng æn ®Þnh - đoạn làm việc 0 0 10 20 30 40 50 60 BC : vïng kh«ng æn ®Þnh C M * Vïng AB: t¹i k1 cã M®/c = Mc Khi M C > M®/c => n => Mđ/c ®Ó M c©n b»ng MC * Vïng BC : t¹i k2 cã M®/c = Mc Khi M C > M®/c => n => Mđ/c cµng < MC  n sÏ gi¶m vÒ 0 7.9 Các phương pháp mở máy ĐC KĐB 3 pha 1. Yêu cầu khi mở máy: R1 X1 R2’ X2’ Dòng mở máy : Im U1 U1 Im  (R1  R 2 ) 2  (X1  X 2 ) 2 ' ' Vì R và X rất nhỏ. Nếu U1 = U1đm  Im rất lớn = (5 7) I®m  Gây tác hại lớn: - Sụt áp trên lưới điện, ảnh hưởng tới các phụ tải khác - Phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ, t mở máy lâu ĐC cháy Yêu cầu:  Giảm Im  Tăng Mm: Mm > Mtai; giảm t mở máy  Thiết bị mở máy đơn giản, hiệu quả 14
5/4/2015 2. C¸c PP më m¸y cña ®/c roto lång sãc : a. Më m¸y trùc tiÕp - Im lín CD - ChØ dïng cho ®/c P nhá b. Më m¸y b»ng gi¶m U *) Dïng cuén kh¸ng Do có UCK  Uđc giảm k lần CD1 Im k lần  Mm k2 lần CD1 CD2  UCK CK CD2 *) Dùng BA tự ngẫu CD1 Iml I1 = Iml I2 = Imđc (*) CD2 U1 Im®c U1 = Ul U2 = Uđc U2 U1 I2 Trong MBA :   kBA (**) U2 I1 U I => U2  l => Im®c  m k BA k BA Khi Uđc giảm k lần: Im k2 lần Từ (*) và (**) =>  Mm k2 lần I I I Iml = I1  2  m®c  m2 k BA k BA k BA 15
5/4/2015 *) Dùng chuyển đổi -Y Khi ĐC làm việc: dq S đấu  CD1 Khi ĐC mở máy: dq S đấu Y  Ứng dụng bị hạn chế A B C Uf U I m  3I mp  3  3 d Z ®c Z ®c X Y Z Y Uf Ud CD2 I mY  If    Z ®c 3 Z ®c I mY 1  I m 3 Im 3 lần U1 giảm 3 lần:  Mm 3 lần 3. Đ/c roto dây quấn: Ngoài các PP giống ĐC roto lồng sóc. CD PP mở máy khi có Rf nối tiếp mạch roto U1 I mf  (R1  R 2  R f ) 2  (X1  X 2 ) 2 ' ' ' Theo đặc tính cơ khi có Rf nối tiếp mạch roto Rf Nhận xét : Mmax  Là PP duy nhất Mm Im  Ưu điểm của ĐC dq sk sk ’ 16
5/4/2015 7.10 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ Mục tiêu : Điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng 60f1 n = ( 1-s)n1  n  (1  s) p 1. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi p: - Khi p thay đổi thì n sẽ thay đổi p =1 => n1 = 3000 vg/ph Điều chỉnh p =2 => n1 = 1500 vg/ph nhảy cấp p =3 => n1 = 1000 vg/ph - Để thay đổi p  a. Thay đổi cách nối dq stato: 3 4 3 4 2 5 2 5 1 6 1 6 8 7 8 7 §Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi p, c«ng suÊt Pc¬ không đổi n 3000 p=1 2500 2000 1500 p=2 1000 500 0 M 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90  Phương ph¸p nµy chØ dïng cho ®ck®b lång sãc 17
5/4/2015 60f1 2. Điều chỉnh tốc độ bằng thay tần số n  (1  s) p - Khi thay đổi f1 mong muốn giữ Mmax = const Vì : Mmax U12 f12 n1 1500 MC 1450 f1  thay đổi f1 phải kết n1’ 1400 hợp với điều chỉnh (gi¶m) 1350 f1’ U1 n ’’ 1300 1 1250 f1 < fcb = 50 Hz 1200 f1’’ Đặc điểm 1150 50 Hz = f1> f1’ > f1’’ 1100 • Điều chỉnh trơn, phạm 1050 vi điều chỉnh rộng 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 • Phải có bộ biến tần 3. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi hệ số trượt s 60f1 a. Giảm điện áp U1 n  (1  s) p Khi giảm U1 : 90 ' 80 R2 sk  = const 70 X1  X 2 ' Uđm 60 M = f(s) giảm vì M  U12 50 40 MC MC t¶i qu¹t giã 30 NÕu Mc = const phạm vi hẹp 20 U1< Uđm 10 0 s1 s2 sk 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0,12 0,2 18
5/4/2015 60f1 b. Rf nối tiếp mạch rôto n  (1  s) p R2  Rf ' ' 3pU 1 2 Khi có Rf sk  M max  X1  X 2 ' 2  [R 1  X 1  X 2 ' ] Mmax = const Đặc điểm : • Điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh tương đối MC rộng • Dòng rôto lớn => s1 s2 P tăng Giảm η 7.11: Động cơ KĐB 1 pha a- Cấu tạo: dây quấn stato là dây quấn một pha b- Nguyên lý làm việc U~1pha =>  TT đập mạch  => A & B n 1A  1B  1 B n1   n1 A mA  mB  m  2 n1  n  A e2A f2A = sA f1 s A  s  n1 B A i2A A & i 2A MA = f(sA) 1 1 B e2B cã f2B = sB f1 n1  n sB  n 1  (1  s A )n 1 n1   sB  n1 = 2 – sA = 2 - s B A i2B   19
5/4/2015 B & i 2B MB s= sA 0 1 2 sB 2 1 0 M = MA + MB M 100 Nhận xét: 80 MA 60 Tại s = 1 => M = 0 40 20 M 0 s  Động cơ một pha không có -20 mô men mở máy -40 -60 -80 MB -100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 c. Phương ph¸p më m¸y * D©y quÊn phô k WC Z lÖch pha Zlf = R Zlf = L R, L or C 