Bài giảng Vật lý công nghệ 1 (Phần 2: Máy điện): Chương 8

Bài giảng Vật lý công nghệ 1

Phần II. MÁY ĐIỆN

PGS. TS Nguyễn Hồng Quảng

Trung tâm Thực hành thí nghiệm

28/04/2016

Chương 8 Máy điện không đồng bộ

1. Khái niệm

2. Nguyên tắc cấu tạo

3. Nguyên lý hoạt động của động cơ KĐB

4. Chế độ hoạt động của động cơ KĐB

5. Sơ đồ thay thế động cơ KĐB

1. Khái niệm

Máy điện KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐB) là máy

điện có tốc độ quay của rotor khác tốc độ quay của từ trường (chậm hơn);

Đối với máy điện KĐB, động cơ không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi do nhiều đặc tính ưu việt của nó, ngược lại máy phát điện KĐB ít được sử dụng hơn.

1. Khái niệm

 Đây là loại động cơ 1 pha sử dụng phổ biến nhất hiện nay

 Được sử dụng trong hầu hết ứng dụng như máy giặt, tủ lạnh, điều hoà, quạt điện,…

 Có độ tin cậy và

hiệu quả kinh tế cao

Động cơ không đồng bộ 1 pha

1. Khái niệm

 Đặc biệt, động cơ không

đồng bộ 3 pha được sử

dụng rộng rãi trong sản

xuất công nghiệp, dịch

vụ

2. Nguyên tắc cấu tạo

Stator

Rotor

2. Nguyên tắc cấu tạo

Stator (phần tĩnh) Gồm lõi thép và các cuộn

dây

Rotor (phần quay) Có hai loại

- Rotor dây quấn: gồm cuộn dây quấn quanh lõi

thép

- Rotor lồng sóc: gồm các thanh kim loại hàn ngắn

mạch, tạo thành hình lồng sóc

2. Nguyên tắc cấu tạo

Stator:

Được làm từ các lá thép KTĐ, ghép sát nhau, trong đó đặt các cuộn dây (gọi là các cuộn stator)

2. Nguyên tắc cấu tạo

Rotor : có 2 loại (lồng sóc/dây quấn)

 Rotor lồng sóc:

 Gồm các thanh kim loại (hợp kim nhôm) gắn ngắn mạch

 Các thanh thường được đặt nghiêng với rotor để hạn chế

với nhau, tạo thành hình lồng sóc

 Có các cánh nhỏ đặt ở vòng ngoài, có tác dụng như các

cánh quạt làm mát động cơ khi vận hành

tiếng ồn

2. Nguyên tắc cấu tạo

Squirrel cage rotor

Wound rotor

Notice the slip rings

2. Nguyên tắc cấu tạo

Rotor lồng sóc trong động cơ KĐB

2. Nguyên tắc cấu tạo

Rotor dây quấn

Gồm các cuộn dây đặt trong lõi thép, nối với bộ

điều khiển ở mạch ngoài bằng các chổi than (dùng

để thay đổi tốc độ động cơ, đổi chiều quay và các

tính năng khác)

Rotor dây quấn của động cơ KĐB 3 pha

3. Nguyên lý hoạt động

Dòng điện 3 pha đi vào cuộn dây stator

Từ thông biến thiên qua các cuộn dây rotor

Dòng điện cảm ứng được tao ra trong rotor

Động cơ không đồng bộ

Từ trường quay stator tác dụng lực lên dòng điện rotor

Máy phát điện không đồng bộ

Rotor QUAY

3. Nguyên lý hoạt động

Giả sử dòng điện 3 pha có phương trình là

Sự tạo thành từ trường quay:

Khi cho dòng điện 3 pha đi vào các cuộn dây của stator, từ

trường của các dòng điện 3 pha sẽ biến thiên, và từ trường

tổng hợp của 3 cuộn dây sẽ quay trong không gian.

3. Nguyên lý hoạt động

Sự tạo thành từ trường quay

3. Nguyên lý hoạt động

Sự tạo thành từ trường quay

3. Nguyên lý hoạt động

Sự tạo thành từ trường quay

3. Nguyên lý hoạt động

Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào số cặp cực từ

trong stator và tần số của dòng điện:

Trong đó:

n1 là tốc độ quay của từ trường f là tần số của dòng điện

p là số cặp cực

3. Nguyên lý hoạt động

Tốc độ quay cùa từ trường với các tần số và số cặp cực

Số cặp cực (p) Tần số f=50 Hz Tần số f=60 Hz

1 3000 3600

2 1500 1800

3 1000 1200

4 750 900

5 600 720

6 500 600

3. Nguyên lý hoạt động

Dòng điện cảm ứng tạo trong rotor chỉ tồn tại khi có

sự biến thiên từ thông, tức là phải có chuyển động

tương đối rotor đối với từ trường quay: n2 < > n1  Sự quay không đồng bộ

Tốc độ trượt :

Độ trượt (hệ số trượt)

3. Nguyên lý hoạt động

Khi rotor bị khóa (s =1), điện áp và tần số dòng

điện tạo ra trong rotor sẽ lớn nhất.

Vì sao? Mặt khác nếu rotor quay đồng bộ (bằng tốc độ từ trường, s = 0), điện áp và tần số dòng cảm ứng sẽ bằng không.

Vì sao?

4. Chế độ hoạt động

Chiều quay của từ trường: phụ thuộc vào thứ tự các

pha dòng điện đưa vào 3 cuộn dây

Nếu đổi thứ tự của 2 pha cho

nhau thì sẽ tạo ra từ trường

ngược chiều ban đầu

5. Sơ đồ thay thế

Sơ đồ tương đương (sơ đồ thay thế) tương tự của MBA, ngoại trừ, cuộn sơ cấp MBA = cuộn dây stator còn thứ cấp MBA = rotor

5. Sơ đồ thay thế

Tương tự cho tần số của dòng cảm ứng: Mặt khác, ta có Vì vậy khi tần số của Sdđ cảm ứng thay đổi, cảm kháng của cuộn dây rotor cũng thay đổi theo