Chuong 15- Đại cương về máy điện không đồng bộ

Chia sẻ: Nguyenvan Do | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

166
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha lệch nhau góc 1200 điện đi vào dây quấn ba pha của stato đặt lệch nhau 1200 điện, trong máy sẽ sinh ra một từ trường quay với tốc độ đồng bộ n1 = 60 f1 , trong đó f1 là tần số dòng điện đưa vào, p số đôi cực của máy.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chuong 15- Đại cương về máy điện không đồng bộ

PhÇn thø t M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé (K§B) Ch¬ng 15 ®¹i c¬ng vÒ m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 15-1. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé Khi cho dßng ®iÖn xoay chiÒu ba pha lÖch nhau gãc 1200 ®iÖn ®i vµo d©y quÊn ba pha cña stato ®Æt lÖch nhau 1200 ®iÖn, trong m¸y sÏ sinh ra mét tõ trêng quay víi tèc ®é ®ång bé n1 = 60 f1 , trong ®ã f1 lµ tÇn sè dßng ®iÖn ®a vµo, p sè ®«i cùc cña m¸y. p Tõ trêng nµy quÐt qua d©y quÊn ®Æt trªn lâi s¾t r«to vµ c¶m øng trong d©y quÊn ®ã s.®.®. vµ dßng ®iÖn. Tõ th«ng do dßng ®iÖn nµy sinh ra hîp víi tõ th«ng cña stato t¹o thµnh tõ th«ng tæng ë khe hë. Dßng ®iÖn trong d©y quÊn r«to t¸c dông víi tõ th«ng khe hë nµy sinh ra m«men ®iÖn tõ. TrÞ sè cña m«men ®iÖn tõ cã quan hÖ mËt thiÕt víi tèc ®é quay n cña r«to. Víi nh÷ng ph¹m vi tèc ®é kh¸c nhau th× chÕ ®é lµm viÖc cña m¸y còng kh¸c nhau. §Ó chØ sù kh¸c nhau gi÷a tèc ®é r«to vµ tèc ®é tõ trêng quay ngêi ta dïng hÖ sè trît s. Theo ®Þnh nghÜa, hÖ sè trît s b»ng: n1 − n s% = .100 n1 Khi n = 0 th× s = 1; n = n1 th× s = 0; n > n1 th× s < 0 vµ khi r«to quay ngîc chiÒu tõ trêng quay (n < 0) th× s > 1. Sau ®©y sÏ nghiªn cøu chÕ ®é lµm viÖc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé trong ba ph¹m vi tèc ®é kh¸c nhau. 15.1.1. Trêng hîp r«to quay cïng chiÒu víi tõ trêng quay nhng tèc ®é nhá h¬n tèc ®é ®ång bé (0 < n < n1 hay 0 < s < 1) Gi¶ thiÕt chiÒu quay cña tõ trêng tæng Φ 1 vµ cña r«to nh ë h×nh 15-1. Do n < n1 nªn tõ trêng ®ã vÉn quÐt qua n1 thanh dÉn theo chiÒu quay cña tõ trêng vµ c¶m øng trong d©y quÊn r«to s.®.®. vµ dßng ®iÖn cã chiÒu x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay FF ph¶i (dÊu ⊕ trªn h×nh 15-1). n < n1 T¸c dông gi÷a tõ trêng tæng víi dßng ®iÖn trong d©y quÊn r«to sinh ra lùc ®iÖn tõ F, H×nh 15-1. ChÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn chiÒu cña lùc ®iÖn tõ x¸c ®Þnh b»ng quy t¾c cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé bµn tay tr¸i. Lùc ®iÖn tõ sinh ra m«men ®iÖn tõ kÐo r«to quay theo chiÒu tõ trêng quay. §iÖn n¨ng ®a vµo d©y quÊn stato ®· biÕn thµnh c¬ n¨ng trªn trôc m¸y, nghÜa lµ m¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn. 34 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
M¸y chØ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn khi n < n1 v× chØ khi n < n1 míi cã sù chuyÓn ®éng t¬ng ®èi gi÷a tõ trêng quay vµ d©y quÊn r«to, trong d©y quÊn r«to míi cã dßng ®iÖn vµ sinh ra m«men kÐo r«to quay. 15.1.2. Trêng hîp r«to quay cïng chiÒu tõ trêng quay nhng nhanh h¬n tèc ®é ®ång bé (n > n1 hay s < 0) Dïng ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo r«to cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé quay cïng chiÒu tõ trêng quay nhng nhanh h¬n tèc ®é ®ång bé n > n1 (h×nh 15-2). Lóc ®ã chiÒu cña tõ trêng quay quÐt qua d©y quÊn cña r«to ngîc l¹i so víi trêng hîp trªn. S.®.®. vµ dßng ®iÖn c¶m øng trong d©y quÊn r«to còng ®æi chiÒu. M«men ®iÖn tõ cã chiÒu ngîc víi chiÒu cña tèc ®é vµ trë thµnh m«men h·m (xem h×nh 15-2). M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ®· biÕn c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng cung cÊp cho m¹ng, nghÜa lµ m¸y lµm viÖc ë chÕ ®é ph¸t ®iÖn. n1 n1 F F F n > n1 n H×nh 15-3. ChÕ ®é h·m ®iÖn tõ H×nh 15-2. ChÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 15.1.3. Trêng hîp r«to quay ngîc chiÒu tõ trêng quay (n < 0 hay s >1) V× nguyªn nh©n nµo ®ã, r«to quay ngîc chiÒu tõ trêng quay (h×nh 15-3) th× lóc ®ã s.®.®, dßng ®iÖn vµ m«men ®iÖn tõ cã chiÒu gièng nh ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn. V× m«men sinh ra ngîc víi chiÒu quay cña r«to nªn cã t¸c dông h·m cho r«to ®øng l¹i. Trong trêng hîp nµy m¸y võa lÊy ®iÖn n¨ng tõ líi ®iÖn vµo, võa lÊy c¬ n¨ng tõ ®éng c¬ s¬ cÊp. ChÕ ®é lµm viÖc nh vËy gäi lµ chÕ ®é h·m ®iÖn tõ. Tãm l¹i cã thÓ biÓu thÞ c¸c chÕ ®é lµm viÖc theo ph¹m vi tèc ®é vµ hÖ sè trît nh sau: n1 -∞ +∞ 0 n n1 − n s= +∞ -∞ 1 0 n1 ChÕ ®é lµm viÖc ChÕ ®é h·m §éng c¬ ®iÖn M¸y ph¸t ®iÖn V× m¸y ®iÖn lµm viÖc ë nh÷ng tèc ®é kh¸c tèc ®é cña tõ trêng quay nªn gäi lµ m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. 35 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
15-2. Ph©n lo¹i vµ kÕt cÊu cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 15.2.1. Ph©n lo¹i Theo kÕt cÊu cña vá, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã thÓ chia thµnh c¸c kiÓu chÝnh sau: kiÓu kÝn, kiÓu hë, kiÓu b¶o vÖ, kiÓu chèng næ v.v… Theo kÕt cÊu cña r«to, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé chia lµm hai lo¹i: r«to kiÓu d©y quÊn vµ r«to kiÓu lång sãc. Theo sè pha trªn d©y quÊn stato cã thÓ chia thµnh c¸c lo¹i mét pha, hai pha vµ ba pha. 15.2.2. KÕt cÊu Gièng nh c¸c m¸y ®iÖn quay kh¸c, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé gåm c¸c bé phËn chÝnh sau: 1. PhÇn tÜnh (hay stato) Trªn stato cã lâi s¾t, d©y quÊn vµ vá m¸y. a. Lâi s¾t Lâi s¾t lµ phÇn dÉn tõ. V× tõ trêng ®i qua lâi s¾t lµ tõ trêng quay nªn ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y (dßng Phuc«), lâi s¾t ®îc lµm b»ng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,35 mm ÷ 0,5 mm, trªn bÒ mÆt cã phñ s¬n c¸ch ®iÖn. Khi ®êng kÝnh ngoµi lâi s¾t nhá h¬n 990 mm th× dïng c¶ tÊm trßn, dËp theo d¹ng nh ë h×nh 15-4a råi Ðp l¹i thµnh h×nh trô rçng, bªn trong h×nh thµnh c¸c r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn (h×nh 15-4c). Khi ®êng kÝnh ngoµi lín h¬n trÞ sè trªn th× ph¶i dïng nh÷ng tÊm h×nh rÎ qu¹t (h×nh 15-4b) ghÐp l¹i thµnh khèi trßn. NÕu lâi s¾t dµi qu¸ th× thêng ghÐp thµnh tõng thÕp ng¾n, mçi thÕp dµi tõ 6 ®Õn 8 cm, ®Æt c¸ch nhau 1 cm ®Ó th«ng giã cho tèt. a) c) b) H×nh 15-4. Lâi thÐp stato: a) l¸ thÐp h×nh vµnh kh¨n; b ) l¸ thÐp h×nh rÎ qu¹t; c) m¹ch tõ stato b. D©y quÊn D©y quÊn stato ®îc ®Æt vµo c¸c r·nh cña lâi s¾t vµ ®îc c¸ch ®iÖn tèt víi lâi s¾t (h×nh 15-5). KiÓu d©y quÊn, h×nh d¹ng vµ c¸ch bè trÝ d©y quÊn ®· ®îc tr×nh bµy ë phÇn thø ba (Ch¬ng 13). D©y quÊn lµm b»ng ®ång. 36 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
c. Vá m¸y Vá m¸y gåm th©n m¸y, n¾p m¸y vµ ch©n ®Õ. Vá m¸y cã t¸c dông cè ®Þnh lâi s¾t vµ d©y quÊn (h×nh 15-5), kh«ng dïng lµm m¹ch dÉn tõ. Thêng vá m¸y lµm b»ng gang. §èi víi m¸y cã c«ng suÊt t¬ng ®èi lín (1000 kW) thêng dïng thÐp tÊm cuèn vµ hµn l¹i thµnh vá. Tuú theo c¸ch lµm nguéi m¸y mµ d¹ng vá còng kh¸c nhau. 2 1 3 4 H×nh 15-5. Stato cña m¸y ®iÖn K§B 1 - Vá m¸y; 2 - M¹ch tõ; 3 - D©y quÊn; 4 - Ch©n ®Õ. 2. PhÇn quay hay r«to PhÇn nµy gåm cã hai bé phËn chÝnh lµ lâi s¾t vµ d©y quÊn. a. Lâi s¾t Nãi chung lâi s¾t r«to còng ®îc lµm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn, ®îc dËp nh h×nh 15-6a ®Ó sau khi ghÐp l¹i mÆt ngoµi h×nh thµnh c¸c r·nh lµ n¬i ®Æt d©y quÊn r«to, ë gi÷a cã lç ®Ó ghÐp trôc. Trªn thùc tÕ tæn hao s¾t trong lâi s¾t r«to khi m¸y lµm viÖc rÊt bÐ nªn kh«ng cÇn dïng thÐp kü thuËt ®iÖn. Nhng ®Ó lîi dông phÇn thÐp kü thuËt ®iÖn sau khi ®Ëp lâi s¾t stato (h×nh 15-6b), thêng ngêi ta Ðp lµm lâi s¾t r«to lu«n. Lâi s¾t ®îc Ðp trùc tiÕp lªn trôc m¸y hoÆc lªn mét gi¸ r«to cña m¸y. a) b) H×nh 15 -6. L¸ thÐp r«to cña m¸y ®iÖn K§B 37 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
b. D©y quÊn r«to D©y quÊn r«to cña m¸y ®iÖn K§B ph©n lµm hai lo¹i chÝnh: lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn vµ lo¹i r«to kiÓu lång sãc. - Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn: R«to cã d©y quÊn gièng nh d©y quÊn stato. Trong c¸c m¸y ®iÖn cì trung b×nh trë lªn thêng dïng d©y quÊn kiÓu sãng hai líp v× bít ®îc nh÷ng d©y ®Çu nèi, kÕt cÊu d©y quÊn trªn r«to chÆt chÏ. Trong m¸y ®iÖn cì nhá thêng dïng d©y quÊn ®ång t©m mét líp. D©y quÊn ba pha cña r«to thêng ®Êu h×nh sao, cßn ba ®Çu kia ®îc nèi vµo ba vµnh trît thêng lµm b»ng ®ång ®Æt cè ®Þnh ë mét ®Çu trôc (h×nh 15-7a), t× lªn ba vµnh trît lµ ba chæi than ®Ó ®Êu d©y quÊn r«to víi m¹ch ®iÖn bªn ngoµi (h×nh 15-7b). §Æc ®iÓm cña lo¹i ®éng c¬ ®iÖn r«to kiÓu d©y quÊn lµ cã thÓ th«ng qua chæi than ®Ó ®a ®iÖn trë phô hay s.®.®. phô vµo m¹ch ®iÖn r«to ®Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y, ®iÒu chØnh tèc ®é hoÆc c¶i thiÖn hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y. Khi lµm viÖc b×nh thêng d©y quÊn r«to ®îc nèi ng¾n m¹ch. D©y quÊn Vßng r«to trît C hæi than R b) a) H×nh 15 -7. R«to (a) vµ s¬ ®å m¹ch ®iÖn (b) cña r«to d©y quÊn - Lo¹i r«to kiÓu lång sãc: KÕt cÊu cña kiÓu d©y quÊn nµy rÊt kh¸c víi d©y quÊn stato. Trong mçi r·nh cña lâi s¾t r«to ®Æt vµo thanh dÉn b»ng ®ång hoÆc nh«m dµi ra khái lâi s¾t, c¸c thanh dÉn ®îc nèi t¾t l¹i víi nhau ë hai ®Çu b»ng hai vµnh ng¾n m¹ch b»ng ®ång hay nh«m lµm thµnh mét c¸i lång mµ ngêi ta quen gäi lµ lång sãc (h×nh 15-8). Còng chÝnh v× vËy mµ r«to lo¹i nµy cßn cã tªn gäi lµ r«to ng¾n m¹ch. D©y quÊn lång sãc kh«ng cÇn c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t (h×nh 15-9). §Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y, trong c¸c m¸y cã c«ng suÊt t¬ng ®èi lín, r·nh r«to cã thÓ lµm r·nh s©u hoÆc lµm thµnh hai r·nh lång sãc hay cßn gäi lµ lång sãc kÐp (h×nh 15-10). Trong m¸y ®iÖn cì nhá, r·nh r«to thêng ®îc lµm chÐo ®i mét gãc so víi t©m trôc (h×nh 15-9). H×nh 15 -8. D©y quÊn r«to lång sãc 38 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
b) a) c) H×nh 15-10. Nh÷ng kiÓu r·nh ®Æc biÖt cña H×nh 15-9. R«to lång sãc r·nh chÐo r«to lång sãc: a) r·nh s©u; b) r·nh hai lång sãc thanh dÉn b»ng ®ång; c) r·nh hai lång sãc thanh dÉn ®óc nh«m. 3. Khe hë V× r«to lµ khèi trßn nªn gi÷a r«to vµ stato cã khe hë rÊt ®Òu. Khe hë trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé rÊt nhá (kho¶ng tõ 0,2 mm ®Õn 1 mm trong m¸y ®iÖn cì nhá vµ võa) ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn tõ ho¸ lÊy tõ líi vµo vµ nh vËy míi cã thÓ lµm cho hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y cao h¬n. H×nh d¸ng bªn ngoµi vµ cÊu t¹o cña mét ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha ®îc chØ ra nh ë h×nh 15-11. a) b) H×nh 15-11. §éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha. a) H×nh d¸ng bªn ngoµi; b) CÊu t¹o bªn trong 15-3. C¸c ®¹i lîng ®Þnh møc cña m¸y ®iÖn K§B C¸c ®¹i lîng ®Þnh møc ®Æc trng cho ®iÒu kiÖn kü thuËt cña m¸y, do c¸c nhµ thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o quy ®Þnh vµ ®îc ghi trªn nh·n m¸y. V× m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé chñ 39 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
yÕu lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ nªn trªn nh·n m¸y ghi c¸c trÞ sè ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn khi t¶i cña m¸y lµ ®Þnh møc. C¸c trÞ sè ®ã bao gåm: 1. C«ng suÊt ®Þnh møc ë ®Çu trôc P®m (W, kW). §©y lµ c«ng suÊt c¬, nãi lªn kh¶ n¨ng sinh c«ng cña ®éng c¬. Ngoµi ®¬n vÞ tÝnh lµ W, kW cßn tÝnh b»ng søc ngùa HP. 1HP = 0,736 kW. 2. §iÖn ¸p d©y ®Þnh møc U®m (V). 3. Dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc I®m (A). §©y lµ dßng ®iÖn d©y cña cuén d©y stato lÊy tõ nguån ®iÖn khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ lµ ®Þnh møc vµ trôc ®éng c¬ kÐo phô t¶i ®Þnh møc. 4. Tèc ®é ®Þnh møc n®m (vßng/phót). §©y lµ tèc ®é quay cña r«to khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo lµ ®Þnh møc vµ m«men c¶n trªn trôc ®éng c¬ lµ ®Þnh møc. 5. TÇn sè nguån ®Þnh møc f®m (Hz). 6. HiÖu suÊt ®Þnh møc η®m, lµ tû sè gi÷a c«ng suÊt c¬ trªn trôc ®éng c¬ vµ c«ng suÊt ®iÖn mµ ®éng c¬ tiªu thô khi phô t¶i ®Þnh møc: Pdm η dm = P1dm Tõ hiÖu suÊt ®Þnh møc ta t×m ®îc c«ng suÊt ®Þnh møc mµ ®éng c¬ tiªu thô tõ líi: Pdm P= = 3U dm I dm cosϕ dm 1dm ηdm vµ m«men quay ®Þnh møc ë ®Çu trôc: Pdm 1 P (W ) M dm = = 0,975 dm . KGm ω dm 9,81 ndm (v / ph) 2π .n dm trong ®ã ω dm = lµ tèc ®é quay tÝnh b»ng rad/s. 60 7. hÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc cosϕ®m . Ngoµi ra trªn nh·n m¸y cßn ghi c¸ch ®Êu d©y Y hay ∆, kiÓu m¸y, ®é t¨ng nhiÖt ®é. 15-4. C«ng dông cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ lo¹i m¸y ®iÖn xoay chiÒu chñ yÕu dïng lµm ®éng c¬ ®iÖn. Do kÕt cÊu ®¬n gi¶n, lµm viÖc ch¾c ch¾n, hiÖu suÊt cao, gi¸ thµnh h¹ nªn ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ lo¹i m¸y ®îc dïng réng r·i nhÊt trong c¸c ngµnh cña nÒn kinh tÕ quèc d©n víi c«ng suÊt tõ vµi chôc ®Õn hµng ngh×n kil«wats. Trong c«ng nghiÖp thêng dïng m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm nguån ®éng lùc cho m¸y c¸n thÐp lo¹i võa vµ nhá, ®éng lùc cho c¸c m¸y c«ng cô ë c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp nhÑ v.v… Trong hÇm má dïng lµm têi hay qu¹t giã. Trong n«ng nghiÖp dïng ®Ó lµm m¸y b¬m hay m¸y gia c«ng chÕ biÕn n«ng s¶n. Trong ®êi sèng hµng ngµy m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé còng dÇn dÇn chiÕm vÞ trÝ quan träng nh: qu¹t giã, m¸y quay ®Üa, ®éng c¬ trong tñ l¹nh v.v… Tãm l¹i, theo sù ph¸t triÓn cña nÒn s¶n xuÊt ®iÖn khÝ ho¸, 40 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
tù ®éng ho¸ vµ sinh ho¹t hµng ngµy, ph¹m vi øng dông cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ngµy cµng réng r·i. Tuy vËy, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã nh÷ng nhîc ®iÓm nh: cosφ cña m¸y thêng kh«ng cao l¾m vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng tèt l¾m nªn øng dông cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã phÇn h¹n chÕ. M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã thÓ dïng lµm m¸y ph¸t ®iÖn nhng ®Æc tÝnh kh«ng tèt so víi m¸y ®iÖn ®ång bé, nªn chØ trong mét vµi trêng hîp nµo ®ã (nh trong qu¸ tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n) cÇn nguån ®iÖn phô hay t¹m thêi th× nã còng cã mét ý nghÜa quan träng. C©u hái 1. Mét ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn, d©y quÊn stato ng¾n m¹ch. Cho dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha tÇn sè f1 vµo d©y quÊn r«to, tõ trêng quay so víi r«to quay víi tèc ®é n1 theo chiÒu kim ®ång hå. Hái lóc ®ã r«to quay theo chiÒu nµo? TÝnh to¸n hÖ sè trît s nh thÕ nµo? Khi s = 0 th× tèc ®é b»ng bao nhiªu? 2. T¹i sao m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ lo¹i m¸y ®iÖn ®îc dïng réng r·i nhÊt? 3. M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé thêng chia thµnh nh÷ng lo¹i nµo? §Æc ®iÓm cña tõng lo¹i? 41 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL