PHẦN II. MÁY ĐIỆN
Chương 3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
1
Từ Trường quay trong động cơ KDB 3 pha
2
Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB 3 pha
3
Các phương trình cơ bản
4
Qui đổi và sơ đồ thay thế
5
PHẦN II. MÁY ĐIỆN
Chương 3. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
Quá trình năng lượng
6
Momen quay của động cơ KĐB 3 pha
7
Các phương pháp mở máy đ/c KĐB 3pha
8
Điều chỉnh tốc độ đ/c KĐB 3 pha
9
Động cơ không đồng bộ 1 pha
10
§1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
1. Định Nghĩa:
Động cơ không đồng bộ 3 pha là động cơ có tốc độ roto nhỏ hơn tốc độ từ trường quay
Gọi
n1 : là tốc độ từ trường quay n : là tốc độ roto
§ 1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
A. Stato: Là thành phần không quay, gồm có:
+ Lõi thép: ghép bằng các lá thép KTĐ dày : 0,3 – 0,5mm
các lá thép được dập rãnh để đặt dây quấn stato
LÁ THÉP STATOR
RÃNH STATOR
§ 1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
gồm các dây quấn pha AX, BY, CZ
A. Stato: + Dây quấn:
Kiểu đấu dây và điện áp định mức:
các đầu dây được đưa ra hộp đầu nối
A B C Y/ : 380/220V
Z X Y
Y/ : 660/380V
§ 1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
B. Roto: (Phần động)
+ Lõi thép: ghép bằng các lá thép KTĐ dày : 0,3 – 0,5mm
các lá thép được dập rãnh để đặt dây quấn roto
LÁ THÉP RÔTO
+ Dây quấn: có 2 loại
- Dây quấn ngắn mạch (lồng sóc) gọi là động cơ KĐB roto lồng sóc
- Dây quấn pha: có cấu tạo giống dq stato (nối hình Y)
§ 1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
* Roto lồng sóc
Thanh dẫn = đồng or nhôm
Vành ngắn mạch
Đặc điểm
- Không thay đổi được R2
- Kết cấu đơn giản
§ 1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
* Roto dây quấn
- Dây quấn pha: có cấu tạo giống dq stato (nối hình Y)
Dây quấn 3 pha = đồng nối Y
các đầu dây quấn roto đưa ra ngoài nhờ vành trượt và chổi than
3 vành trượt = đồng
Rf
Vành trượt: bằng đồng gắn trên trục roto
Chổi than
Chổi than: graphit, gắn trên satato nối với mạch ngoài
Đặc điểm : - Cấu tạo phức tạp, giá thành cao - Có thể thay đổi R mạch roto nhờ Rf
C. Khe hở không khí = (0,25 1) mm
§1 – Định nghĩa, cấu tạo và công dụng
CHỔI THAN
VÀNH TRƯỢT
DÂY QUẤN ROTO
§2 – Từ Trường quay trong động cơ KDB 3 pha
1. Định nghĩa: Là từ trường có phương thay đổi trong không gian theo thời gian
A,B,C : đầu đầu X,Y,Z : đầu cuối
vào dây quấn 3 pha
iA = Imsint iB = Imsin(t-120o) iC = Imsin(t+120o)
2. Cách tạo ra từ trường quay
iA = Im > 0 ;
Qui ước iA chạy từ A => X
< 0
* Tại t1 = 90o :
< 0
iB chạy từ Y => B
iC chạy từ Z => C
Từ trường trùng với trục của pha A
§2 – Từ Trường quay trong động cơ KDB 3 pha
*tại t2 = 90o + 120o
< 0
iA chiều từ X => A
iB = Im > 0 ; iB chiều từ B => Y
< 0 iC chiều từ Z => C
Trùng với trục dq pha B
* Tại t3 = 90o + 240o
Trùng với trục dq pha C
* Tại t4 = 90o + 360o
Trùng với trục dq pha A
§2 – Từ Trường quay trong động cơ KDB 3 pha
* Nhận xét : - Khi cho i3pha vào dq 3 pha có trục lệch 120o
Từ trường quay
( số đôi cực p = 1) quay được 1 vòng - Khi iS biến thiên 1 CK
Nếu p đôi cực, quay được 1/p vg iS b.thiên 1 CK
quay được
1 giây: iS biến thiên f1 CK
vg
vg Trong 1 phút:
- Chiều quay TT phụ thuộc thứ tự pha của dòng điện trong các dq.
Nếu đổi thứ tự pha của dòng điện trong 2 dq cho nhau
=> TT quay ngược lai
đổi chiều quay của ĐCKĐB
§2 – Từ Trường quay trong động cơ KDB 3 pha
- Khi lệch pha t.gian = lệch pha k.gian = 120o
Trong động cơ 3 pha là từ trường quay tròn, có biên độ không đổi
Z B
A X
Y C
§3 – Nguyên lý làm việc của động cơ KDB 3 pha
- Đặt U~3p vào dây quấn Stato e2 => i2
=> Có TT quay
=> e2 => i2
=> Mđ => kéo Roto quay cùng chiều n1 và tốc độ n < n1
n1 Mđ t Tác động giữa và i2
=> Không tải lý tưởng
Đặt Gọi là hệ số trượt slv= 0,02 0,06
so 0
§4 – Các phương trình cơ bản (mô hình toán học)
Coi DQ Roto
=>
Thứ cấp
Coi DQ Stato => Sơ cấp
Không tải lý tưởng của ĐC Giống MBA không tải
Giống MBA ngắn mạch Thời điểm mở máy của ĐC
§4 – Các phương trình cơ bản (mô hình toán học)
MBA 3 pha
ĐCKĐB 3 pha
Trục 3 dq lệch nhau 120o Trục 3 dq song song
Từ trường quay Từ trường đập mạch
DQ TC cấp cố định so với SC
DQ TC chuyển động tương đối so với SC với n n1 f2 f1 f2 = f1 = f
E1 = 4,44f1 W1 kdq1 DQ tập trung DQ rải
E1 = 4,44f1 W1 m kdq= 1 kdq< 1
U2 0
2 đầu dq TC nối với tải điện 2 đầu dq roto nối ngắn mạch
U2 = 0
Từ trường chính khép kín trong lõi thép Từ trường chính khép qua 2 lần khe hở KK Io nhỏ Io lớn
§4 – Các phương trình cơ bản (mô hình toán học)
1. Phương trình cân bằng điện
X1
R1
Dây quấn sơ cấp MBA a. Phía Stato I1 E1 U1
E1 = 4,44f1 W1 kdq1
kdq1 < 1 : hệ số dây quấn
b. Phía Roto Khi R quay với vận tốc n => Có hệ số trượt s
Dòng điện i2 có tần số f2 Với n2 = n1 - n
n1
n n 2
f2 = sf1
§4 – Các phương trình cơ bản (mô hình toán học)
E2s = 4,44f2 W2 kdq2
Sđđ trong dq Roto khi Roto đứng yên
E2 :
Sđđ e2 có : = s.4,44f1 W2 kdq2
f2 = sf1
E2 E2s = sE2
X2S
R2
PT cân bằng điện áp Roto:
f2
I2
E2S
Trong đó : X2S = 2L2 = s. 2 f1 L2 = 2 f2 L2
X2S = sX2
X2 X2 : điện kháng tản roto khi đứng yên X2S : điện kháng tản roto khi quay
§4 – Các phương trình cơ bản (mô hình toán học)
2. Phương trình cân bằng từ
* Không tải: do s.t.đ Fo
* Mang tải, do tổng 2 s.t.đ
• m1, m2 : số pha dây quấn S và R
• kdq1, kdq2 : hệ số dây quấn của S và R * bỏ qua U1 U1 E1 = 4,44f1 W1 kdq1
’
= const
I2
vì
Chia 2 vế cho: (m1 W1 kdq1)
ki
§5 – Qui đổi và sơ đồ thay thế
* Hệ phương trình của động cơ
* Xét phương trình
Với
Sđđ pha roto qui đổi về stato
Dòng điện roto qui đổi về stato
Hệ số qui đổi tổng trở
điện trở; điện kháng roto qui đổi về stato
§5 – Qui đổi và sơ đồ thay thế
* Biến đổi đơn giản ta có
Tổn hao roto Công suất trên trục
Gần đúng
Io = (20 50)%Iđm
§6 – Quá trình năng lượng
Tổn hao phụ
Tổn hao đồng roto
Tổn hao sắt Stato
Tổn hao đồng Stato
Công suất cơ
Shaft Power
Năng lượng đầu vào
Công suất điện từ
Công suất tác dụng truyền tải trên động cơ
P1
Pđt
Stato
Rôto
Pcơ P2
Khe hở
§6 – Quá trình năng lượng
P1 công suất điện đầu vào P2 công suất cơ đầu ra Chế độ định mức
Tổng tổn hao: Tốc độ đồng bộ
Tốc độ roto
* Trong đó các tổn hao:
§6 – Quá trình năng lượng
Công suất điện từ
P1
Pcơ P2
Pđt
Stato Rôto
Khe hở
Tổn hao không tải
Tổng tổn hao đồng khi dòng định mức
§7 – Momen quay của động cơ KĐB 3 pha
Momen điện từ :
Mặt khác:
Momen cực đại mà đ/c có thể sinh ra:
§7 – Momen quay của động cơ KĐB 3 pha
Quan hệ: M = f(s)
+ sm = 1
+ so = 0 Mo = 0
+ sm = sk
2
+ Mmax không phụ thuộc R’2
+ Mmax U1
M
Khi khởi động: s = 1, n = 0
Mmax
Mmm
Động cơ KĐB 3 pha có khả năng tự mở máy
s
§7 – Momen quay của động cơ KĐB 3 pha
+ Mmm R2’ dùng Rf nối tiếp vào roto để tăng Mmm
khi có Rf nối tiếp R2
lại có:
do: Mmax không phụ thuộc R’2 Mmax
Mm
’ sk sk
M’m Để Mmm = Mmax thì :
§7 – Momen quay của động cơ KĐB 3 pha
Đặc tính cơ của đ/c KĐB 3 pha n
A k1
MC’ MC B
s
1
n
0
M
0 n1 0
sk nk Mmax Mmm
MC k2
AB : Vùng ổn định
’
MC
BC : Vùng không ổn định
M
=> n
C * Vùng AB: Tại k1 có Mđc = Mc
> Mđc
=> Mđ/c
Cân bằng với MC tại điểm làm việc mới
Khi M C
* Vùng BC :
Tại k2 có Mđc = Mc
càng < MC nđc giảm về 0 => n => Mđ/c Khi M C > Mđc
§8 – Các phương pháp mở máy đ/c KĐB 3pha
Khi mở máy trực tiếp
J : momen quán tính Điều kiện: Mmm > MCo
= (5 7) Iđm
Cần có biện pháp mở máy để có:
R’2
X1
• Mmm lớn
R1 X’2
Im
• Pm nhỏ
• Imm nhỏ U1
§8 – Các phương pháp mở máy đ/c KĐB 3pha
A B C
=>Uđc giảm
1. Mở máy bằng cuộn kháng nối tiếp Stato:
K1
Imđc =
Do có Uck
CK
Uđc =
K2
Imtt
Vì M U2
Imđc =
=> Mmck =
§8 – Các phương pháp mở máy đ/c KĐB 3pha
Lưới 2. Mở máy bằng biến áp tự ngẫu:
I2 = Imđc
(*) I1 = Iml CD1 Iml
U1 = Ul U2 = Uđc
CD2 U1
Imđc U2 Trong MBA : (**)
Từ (*) và (**) =>
=> =>
Iml = I1
§8 – Các phương pháp mở máy đ/c KĐB 3pha
CD1
3. Mở máy bằng đổi nối Y :
Nếu MM bằng nối trực tiếp:
A
B
C
Z
X
Y
Chỉ sử dụng cho các động cơ nối ở chế độ làm việc bình thường
Y
CD2
Nếu MM bằng nối Y:
§8 – Các phương pháp mở máy đ/c KĐB 3pha
4. Mở máy bằng điện trở phụ:
Stato
R mở
- Đ/c roto dây quấn nối thêm điện trở Rmm vào dây quấn roto trong quá trình mở máy
- Rmm = Rmth Mmm = Mmax
Rôto
- Đồng thời Zđc tăng làm cho Imm giảm
- Nhược điểm:
+ chỉ sử dụng cho đ/c roto dây quấn + tổn hao trên Rmm
§9 – Điều chỉnh tốc độ đ/c KĐB 3 pha
1. Các tiêu chí đánh giá 1 phương pháp điều chỉnh tốc độ đ/c
* Phạm vi điều chỉnh
Rộng
Hẹp
* Độ liên tục
Nếu 1 thì gọi là điều khiển liên tục
Tỷ số giữa 2 tốc độ liền kề nhau
* Độ ổn định tĩnh
Là n khi Mc thay đổi trong khoảng: 0 ÷ Mđm
§9 – Điều chỉnh tốc độ đ/c KĐB 3 pha
2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ
* Ta có:
n
Để đk tốc độ ta có thể sử dụng các pp:
n Tự nhiên
1 n’ n“
+ điều chỉnh tần số f 2
+ điều chỉnh số đôi cực p
+ điều chỉnh hệ số trượt s:
Mc M
- điều chỉnh điện áp stato
- điều chỉnh điện trở phụ nối vào roto
Chương 3/ §10 – Động cơ không đồng bộ 1 pha
1. Cấu tạo
- Stato:
- Là động cơ sử dụng lưới điện 1 pha
+ Lõi thép: Ghép từ các lá thép KTĐ mỏng, có rãnh để đặt dây quấn stato
+ Dây quấn: là dây quấn 1 pha
- Roto:
+ Lõi thép: Ghép từ các lá thép KTĐ mỏng, có rãnh để đặt dây quấn roto
+ Dây quấn: là dây quấn ngắn mạch/ lồng sóc
§10 – Động cơ không đồng bộ 1 pha
2. Từ trường trong đ/c KĐB 1 pha
- Từ trường trong đ/c KĐB 1 pha là từ trường đập mạch
- Phân tích từ trường đập mạch thành các từ trường quay
U~1pha B Một từ trường đập mạch có thể phân tích thành 2 từ trường quay có:
n
+ TT quay có biên độ = ½ biên độ TT đập mạch
+ quay ngược chiều nhau với cùng tốc độ
B1 B2 n1 n1
2
1
2 1 2 1
§10 – Động cơ không đồng bộ 1 pha
2. Từ trường trong đ/c KĐB 1 pha
- Giả sử roto quay theo chiều của B1 B1 là từ trường thuận
- Tương đương đ/c KĐB 1 pha = 2 đ/c KĐB 3 pha có chung 1 trục
U~1pha B
Là hệ số trượt của roto so với B1 n
Là hệ số trượt của roto so với B2
B2 B1 n1 n1
§10 – Động cơ không đồng bộ 1 pha
2. Từ trường trong đ/c KĐB 1 pha
- Ta có:
0 2
1 1
2 0
sA sB
M
M
* Kết luận: M1
-Tại s = 1 => M = 0 đ/c KĐB 1 pha không có khả năng tự mở máy
Mmax
s
- Mmax đc 1pha phụ thuộc R2
M2
- Mmax đc1 pha < Mmax đc 3pha
Chương 3/ §10 – Động cơ không đồng bộ 1 pha
* Phương pháp mở máy đông cơ KĐB 1 pha
Sử dụng dây quấn phụ, thường đặt lệch so với dây quấn chính 1 góc 900
k
a/ Cần có ít nhất 2 cuộn dây đặt lệch nhau trong không gian
Z lệch pha R, L hoặc C
WC
dq chính
b/ Sử dụng vành ngắn mạch Wf
C
N vòng ngắn mạch
S
f
