Chương 2.2: Các đặc tính của động cơ không đồng bộ ba pha

Chia sẻ: Nguyen Trong Chi | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

2.772
lượt xem 417
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, nhưng việc khống chế nó trong quá trình khởi động, điều chỉnh tốc độ và quá trình hãm là rất phức tạp. Đặc biệt là khi động cơ làm việc trong vùng bão hoà từ thì các đặc tính của nó đều là phi tuyến.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 2.2: Các đặc tính của động cơ không đồng bộ ba pha

§2.5 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ ba pha I. Các đặc tính : Sơ đồ nguyên lý của đông cơ không đồng bộ: bao gồm động cơ không đồng bộ ro to dây quấn và roto lồng sóc: Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, nhưng việc khống chế nó trong quá trình khởi động, điều chỉnh tốc độ và quá trình hãm là rất phức tạp. Đặc biệt là khi động cơ làm việc trong vùng bão hoà từ thì các đặc tính của nó đều là phi tuyến. Do vậy để đơn giản khi nghiên cứu động cơ không đồng bộ ba pha cần có các giả thiết sau : + Ba pha của động cơ là đối xứng + Các thông số của mạch không thay đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ , điện trở mạch rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện trong nó, mạch từ không bão hào ... + Tổng dẫn của mạch vòng từ hoá không thay đổi , dòng điện từ hoá chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato của động cơ + Bỏ qua các tổn thất do ma sát , tổn thất trong lõi thép + Điện áp là hoàn toàn hình sin và đối xứng Với các giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế của động cơ KĐB ba pha như sau : x2' I1 x1 r1 r2'/s I2 xμ U1 Iμ rμ Rf ’/s Trong đó: U1 : Trị số hiệu dụng điện áp pha ở stato I1 , Iμ , I2 : Trị số dòng điện stato , dòng từ hoá , dòng điện roto qui đổi về stato r1 , rμ , r2’ : Trị số điện trở stato , điện trở mạch từ hoá , điện trở roto qui đổi về stato x1 , xμ , x2’ : Trị số điện kháng stato , điện kháng mạch từ hoá , điện kháng roto qui đổi về stato Rf’ : Điện trở phụ thêm vào mỗi pha của roto s : Độ trượt của động cơ Từ sơ đồ thay thế ta có trị số hiệu dụng gần đúng của dòng điện stato:       1 1 I1 = U1  +   rµ + x µ  R2  2 2 ' 2  r1 +  + x nm   s      32
Trong đó R2 = r2 + R f ; x nm = x1 + x 2 : điện kháng ngắn mạch . ' ' ' ' Từ biểu thức trên ta nhận thấy : ω = 0 ; s = 1 ta có I1 = I1nm : dòng điện ngắn mạch stato   1 ω = ω0 ; s = 0 I 1 = U 1  2  = Iμ  rµ + x µ  2   Nghĩa là ở tốc độ đồng bộ động cơ vẫn tiêu thụ dòng điện từ hoá để tạo ra từ trường quay . Ta có đặc tính dòng điện stato được trình bày như sau : U1 I2 = '  R'  Trị số dòng điện roto quy đổi về stato là  r1 + 2  + x nm 2   s  U1 ω = 0 ; s = 1 ta có I 2 = = I 2 nm ' ' (r1 + R ) + x ' 2 2 nm ω = ω0 ; s = 0 I2’ = 0 Đặc tính dòng điện stato được trình bày như sau : Để tìm phương trình đặc tính cơ ta xuất phát từ điều kiện cân bằng công suất trong động cơ , công suất điện từ chuyển từ stato sang rôto : Pdt = M dt .ω0 với Mđt là mô men điện từ của động cơ . Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì ta có M đt = Mcơ và ta có Mđt = Mcơ = M . Công suất đó được chia làm hai thành phần đó là : Công suất cơ trên trục động cơ P cơ và công suất tổn hao đồng trong roto là ΔP2 P12 = Pcơ + ΔP2 MΔP2 = Mω + ΔP2 Do đó ta có ΔP2 = M ( ω0 - ω ) = Mω0s 3U 12 R2 ' Mặt khác ΔP2 = 3I2’2 R2’ nên M = ω0 s Khi thay thế vào ta có phương trình đặc tính cơ như sau 3U 12 R2 ' M=  2 ' R2 2 ω0 s (r1 + ) + xnm  s   Mối quan hệ M = f (ω) là một đường cong có cực trị , dạng của nó được biểu diễn trên hình vẽ . n sth M M th 33
Điểm cực trị được gọi là điểm tới hạn có toạ độ [ Mth , sth ] , các giá trị đó được xác định như sau ' R2 sth = ± r12 + xnm 2 3U12 M th = ± 2ω0 (r1 ± r12 + xnm ) 2 Trong biểu thức trên dấu + ứng với trạng thái động cơ còn dấu - ứng với trạng thái máy phát Phương trình đặc tính cơ còn được viết ở dạng sau : 2 M th (1 + as th M= s sth + + 2as th sth s r1 a= ' R2 Đối với những động cơ có công suất lớn thì r1 rất nhỏ hơn so với xnm nên ta có thể coi r1 =0 khi đó ta có 2 M th M= s sth + sth s ' R2 sth = ± xnm Và 3U12 M th = ± 2ω0 xnm - Trong nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng những phương trình gần đúng bằng cách tuyến tính s = 0 và khi hoá đặc tính cơ trong đoạn làm việc . Ở những vùng có độ trượt s < 0,4 ta xem như sth 2 M th đó ta có phương trình đặc tính cơ M = s sth - Có thể tuyến tính hoá đoạn đặc tính làm việc qua hai điểm làm việc là điểm không tải và điểm làm việc định mức . Phương trình có dạng gần đúng như sau 2 M dm M= s sdm - Độ cứng của đặc tính cơ ĐTC của động cơ biến đổi cả về trị số lẫn dấu , vì vậy khi xét ta chỉ xét cho từng đoạn đặc tính dM dM ds β= = • dω ds d ω II. Các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ 1. Ảnh hưởng của thông số diện áp Khi điện áp thay đổi độ trượt tới hạn của động cơ không thay đổi , còn mô men tới hạn của động cơ thay đổi tỷ lệ với bình phương của điện áp lưới R' sth = ± 2 = const xnm 3U12 M th = ± = var 2ω0 xnm 34
Nếu điện áp đặ vào động cơ giảm quá thấp có thể làm cho mô men khởi động của động cơ giảm thấp và động cơ sẽ không khởi động được Khi giảm áp ta sẽ thu được một họ đường đặc tính cơ như sau : ω đt.tn ω0 U2 ω th U1 M Mth Mth.u 2. Ảnh hưởng của thông số điện trở phụ mạch roto Khi thay đổi điện trở mạch rôto thì độ trượt tới hạn của động cơ thay đổi , còn mô men tới hạn của động cơ không thay thay đổi R' sth = ± 2 = var xnm 3U12 M th = ± = const 2ω0 xnm Họ đường đặc tính thu được khi thay đổi như sau ω ω0 đt.tn ω th1 đt.bt ω th1 M Mth M1 3. Ảnh hưởng của thông số tần số nguồn điện Nếu cung cấp cho động cơ bằng một nguồn điện có tần số thay đổi thì tốc độ động cơ thay đổi và dạng đặc tính cơ cũng thay đổi R' ' R2 sth = ± 2 = = var xnm 2π f1 Lnm 2 3  U1  3U12 M th = ± =± 2   = var 2ω0 xnm 8π Lnm  f1  Như vậy mô men tới hạn thay đổi theo sự thay đổi của tỷ số U1/f1 . Nếu ta giữ cho tỷ số này không đổi thì Mth cũng không thay đổi 35
ω ω1 f1 ωđm f đm ω2 f2 M MC M th 4. Ảnh hưởng của số đôi cực p Đối với những động cơ không đồng bộ roto lồng sóc nhiều cấp tốc độ để điều chỉnh tốc độ người ta thay đổi thông số đôi cực của máy Khi thay đổi số đôi cực p ta có 2π f1 ω0 = = var p ' R2 sth = ± = const xnm 3U12 M th = ± = const 2ω0 xnm Với những động cơ mà thay đổi số đôi cực bằng cách thay đổi cách đấu các cuộn dây stato thi Mth có thể bị thay đổi . Họ đường đặc tính cơ thu được khi thay đổi p = 1; p = 2 và Mth = const ω P=1 P=2 M M th III. Cách dựng đặc tính tự nhiên và biến trở 1.Cách dựng đặc tính cơ tự nhiên Vì đặc tính cơ tự nhiên của động cơ KĐB là những đường cong phức tạp nên muốn dựng ta cần phải xác định nhiều điểm [M,s] . Có thể sử dụng một trong hai cách sau đây : a. Cách dựng chính xác - Khi biết đầy đủ các thông số của động cơ như : M th M Pđm , Uđm , I2đm , E2đm , r1 ,x1 , r2 , x2 , hoặc r2 , x2 , λM = , λ.Mkd = nm ' ' M dm M dm r1 Từ các thông số đó ta sẽ xác điịnh được sth , Mth , a = ' và thay chúng vào biểu thức tính mô men . r2 Cho độ trượt s biến thiên từ 0 -1 ta sẽ có các giá trị của mô men tương ứng . Từ các giá trị [M,s] thu được tiến hành dựng đường đặc tính 36
, ' + Nếu không biết các thông số r1 , r 2 , x1 , x2 , E2 nm , I 2 dm thì có thể xác định các thông số sth , Mth , a như sau : Dựa vào hệ số quá tải về mô men λM ta xác định được M th = λM .M dm Để xác định được thông số a và s th ta phải giả đồng thời biểu thức tính mô men cho hai điểm đặc biệt là điểm làm việc định mức và điểm khởi động : Điểm định mức [ Mđm , sđm] 2M th (1 + as th ) M dm = sdm sth + + 2as th sth sdm Điểm khởi động [Mkđ , s = 1] 2M th (1 + as th ) M kd = 1 sth + + 2as th sth 1 b. Cách dựng gần đúng Phương pháp này được sử dụng khi ta không biết các thông số r1 , r 2 , x1 , x2 , E2 nm , I 2 dm , λMkd . Trong , ' trường hợp này đối với các động cơ có công suất nhỏ hoặc trung bình và có độ trượt trung bình r1 ( sth = 0,15 – 0,25 ) thì khi đó ta coi r1 ≈ r 2 , a = ' ≈ 1 , khi đó phương trình đặc tính cơ có dạng sau : , r2 2M th (1 + sth ) M= s sth + + 2 sth sth s trong đó M th = λM .M dm còn độ trượt sth được xác định từ phương trình mô men viết cho điểm làm việc định mức 2λ M (1 + sth ) M dm = M dm sdm sth + + 2 sth sth sdm và ta có  λ + λ 2 − 1 + 2 s (λ − 1)  sth = sdm  M  M dm M 1 − 2 sdm (λM − 1)     Đối với những động cơ có công suất lớn do r1
r1 Ta nhận thấy atn .sthtn = ant .sthnt = và phương trình đặc tính cơ biến trở có dạng r + R ,f ' 2 2 M th (1 + ant .sthnt ) M= s s + thnt + 2ant .sthnt sthnt s Trong biểu thức trên : ath , sthtn : hệ số và độ trượt tới hạn của đặc tính cơ tự nhiên ant , sthnt : hệ số và độ trượt tới hạn của đặc tính cơ nhân tạo b. Cách dựng gần đúng - Khi bỏ qua điện trở tác dụng của cuộn dây stato ( r1 = 0 ) ta có r2' + R 'f sthnt = xnm Thay vào phương trình đặc tính cơ dạng biến trở và ở trên đoạn làm việc ta xem như s s = 0 thì th khi đó phương trình đặc tính cơ có dạng x M = 2 M th ' nm ' s r2 + R f -Ta cũng có thể dựng đặc tính biến trở từ đặc tính cơ tự nhiên đã tìm được : Với cùng một giá trị mô men từ phương trình đặc tính cơ tự nhiên và biến trở ta có 2 M th (1 + as th ) 2 M th (1 + as th ) = sthtn stn sthnt snt + + stn sthtn snt sthnt sthtn stn s s ⇒ + = thnt + nt stn sthtn snt sthnt snt sthnt r2 + R f r2 + R f snt s = tn = = và được snt = stn hay (*) Từ đó ta rút ra sthnt sthtn stn sthtn r2 r2 Dựa vào (*) ta có cách dựng đặc tính biến trở như sau : Ứng với mỗi giá trị của mô men M trên đặc tính cơ tự nhiên ta xác định được stn , thay vào * sẽ xác định được snt từ đó dựng từng điểm trên đặc tính biến trở ω snt ω0 stn 1 1 đt.tn đt.bt M M th M1 Lưu ý : Trong các biểu thức tính toán nếu đã cho E2nm , I2đm mà không cho r2 thì ta có thể xác định theo biểu thức : E .s r2 = 2 nm dm ; r2' = kr .r2 ; x2 = k x .x2 = kr x2 ; kr = ke2 ' 3I 2 dm 38
E1dm U với ke = ≈ 0,95 1dm E2 nm E2 nm Trong đó : E2nm : Sđđ giữa 2 vành góp của roto khi roto đứng yên I2nm : Dòng điện định mức ở roto U1đm : Điện áp định mức của lưới điện kr , ke , kx : hệ số qui đổi điện trở , điện áp và điện kháng E1đm : Sức điện động định mức ở stato IV . Khởi động và cách xác định điện trở khởi động của động cơ KĐB 1 . Khởi động động cơ KĐB 2. Xác định điện trở khởi động Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta sử dụng đồ thị hình tia với các đường đặc tính tuyến tính hoá trong quá trình khởi động Các bước tiến hành như sau ; Bước 1 : Dựa vào các thông số của động cơ tiến hành dựng đường đặc tính cơ tự nhiên Bước 2 : Chọn giới hạn trên của mô men khởi động M 1 ≤ 0,85M th và giới hạn dưới M 2 ≥ (1,1 ÷ 1,3) M c hoặc M 2 ≥ (1,1 ÷ 1,3) M dm Bước 3 : Đặt M2 , M1 lên trục hoành và kẻ hai đường thẳng song song với trục tung cắt đặc tính cơ tự nhiên tại hai điểm a và b . Kẻ đường thẳng qua ab cắt đường thẳng song song với trục hoành qua điểm ω0 tại t , t là điểm đồng qui của các tia khởi động . Lấy t làm điểm xuất phát ta vẽ các đặc tính biến trở . Điều kiện giống như với động cơ điện một chiều kích từ độc lập ω t ω0 a b c Rf=0 d e f g M M2 h Bước 3 : Xác định trị số các cấp điện trở khởi động r2 + rf s −s r s ⇒ f = nt tn Ta có nt = stn r2 r2 stn snt − stn Vậy ta có rf = r2 stn id − ib  bd  rf 1 = ib r2 = ib r2  if − id  df  rf 2 = r2 = r2 từ đồ thị ta có ib ib  ih − if  fh  rf 13 = ib r2 = ib r2  V. Các trạng thái hãm của động cơ không đồng bộ 39
1 . Hãm tái sinh Hãm tái sinh là một trạng thái máy phát mà động cơ biến cơ năng trên trục động cơ thành điện năng trả về lưới điện . Trạng thái này xảy ra khi tốc độ ω của roto lớn hơn tốc độ không tải ω0 . Hình 2-34: a/ Sơ đồ nguyên lý; b/ Đặc tính cơ Từ công thức dòng điện ro to: • E2 s I2 = R2 + jX 2 s Sau khi biến đổi : • • E20 . R2 E20 . X 2 • I2 = −J = I TD + I PK   R2  2    R2  2   2  2  s  + X 2 .s  s  + X2          Như vậy: Khi s>0 thì dòng điện tác dụng và phản kháng đều nhận từ lưới vào. Khi s
ω ω01 ω02 HTS M Mc 2. Hãm ngược Hãm ngược là một trạng thái máy phát mà roto của động cơ quay ngược với từ trường quay tương ứng với thứ tự pha của điện áp lưới đặt vào stato . Hãm ngược xảy ra trong các trường hợp sau : a . Đưa thêm điện trở phụ vào mạch roto của động cơ với tải là tải thế năng . Đặc tính cơ được biểu diễn như sau ω ω0 a b M M1 c d HN b. Đổi chiều từ trường quay khi động cơ đang làm việc bằng cách đảo chéo hai trong ba pha của động cơ . Đặc tính cơ trong trường hợp này như sau : ω ω0 a b ω1 HN c Mc2 M Mc1 d Đoạn bc chính là đoạn hãm ngược của động cơ trong trường hợp này 3. Hãm động năng Hãm động năng là trạng thái mà động cơ không đồng bộ làm việc như một máy phát điện đồng bộ cực ẩn có tần số biến đổi và được kích từ ở stato . Động năng được tích luỹ trong quá trình làm việc trước đó , biến thành điện năng tiêu hao trên điện trở roto dưới dạng nhiệt . Trạng thái này xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt nó khỏi lưới điện xoay chiều và đóng vào nguồn một chiều . 41
Căn cứ vào loại nguồn một chiều đưa vào stato người ta chia hãm động năng của động cơ này thành 2 loại : hãm động năng tự kích và kích từ độc lập - Khi cắt stato ra khỏi lưới điện xoay chiều rồi đóng vào nguồn điện một chiều , dòng một chiều chạy trong stato sinh ra một từ trường đứng yên so với stato , giả sử từ thông Φ có chiều như mũi tên . Do có quán tính nên roto của động cơ vẫn quay theo chiều cũ ( chiều trên hình vẽ ) . Các thanh dẫn ở roto sẽ cắt từ trường đứng yên nên xuất hiện trong nó một sđđ cảm ứng e 2 có chiều được xác định theo qui tắc bàn tay phải . Do roto vẫn kín mạch nên e 2 sinh ra một dòng điện i2 cùng chiều với sđđ . tác dụng tương hỗ giữa i2 với từ trường đứng yên tạo nên một lực F được xác định theo qui tắc bàn tay trái . Lực F sinh ra một mô men Mh có chiều quay ngược với roto làm roto quay chậm dần , e2 giảm dần Φ F ω Mh , i2 e2 Để tiện nghiên cứu ta thay trạng thái MF đồng bộ cực ẩn này bằng trạng thái động cơ KĐB khi stato được đấu vào lưới điện xoay chiều ba pha . Nghĩa là ta phải thay dòng một chiều ở stato bằng dòng xoay chiều đẳng trị I1 với điều kiện là sức từ động do hai dòng điện ấy tạo ra là như nhau . Sức từ động xoay chiều do dòng điện đẳng trị sinh ra được xác định theo biểu thức 3 F1 = 2 I1W1 2 Sức từ động một chiều do dòng điện một chiều tạo ra phụ thuộc vào cách đấu dây ở mạch stato và được xác định bằng công thức tổng quát Fmc = a.W1Imc aW1 I= I mc = AI mc Cân bằng hai biểu thức ta có 1 3 2W1 2 Trong đó a,A : Hệ số phụ thuộc cách đấu dây mạch stato khi hãm . Việc xác định các hệ số này phụ thuộc vào đồ thị véc tơ sức từ động một chiều của stato Ta có ví dụ sau đây Theo sơ đồ dưới ta có Fmc = 2 I mc W1cos300 = 3W1 I mc 2 ⇒ a = 3; A = 3 42
+ Rf 300 Imcw1 W1 Ic m Fm c I m c W1 _ W 1 Im cw 1 Có một số cách mắc cuộn dây stator để hãm động năng như sau : + + + Imc I mc Imc 1/2I mc 1/3ImcW1 2/3ImcW1 1/2I mc - - - ImcW1 Fmc 1/3ImcW1 I mc ImcW1 1/2Imc Fmc 1/2I mc Ta có sơ đồ thay thế của động cơ trong chế độ hãm động năng như sau x2' Iμ I2' r2' / ω * I1= onst c xμ ' E2 R 'f / ω * Ở chế độ động cơ không đồng bộ thì điện áp đặt vào stato không thay đổi nghĩa là nguồn stato là nguồn áp , dòng điện từ hoá Iμ và từ thông Φ là không đổi , còn I1 và I2 thay đổi theo độ trượt s . Trong trạng thái hãm động năng kích từ độc lấp vì I mc là không đổi nên coi như dòng đẳng trị I 1 cũng không đổi , nguồn stato coi là nguồn dòng . Mặt khác tổng trở mạch stato khi hãm phụ thuộc vào tốc độ nên I2 và Iμ đều thay đổi do đó từ thông ở stato thay đổi theo tốc độ roto . Nếu quan niệm độ trượt là tốc độ cắt tương đối của thanh dẫn roto với từ trường thi ở trạng thái hãm động năng của nó được biểu diễn bằng tôc độ góc tương đối ω ω* = ω0 Từ sơ đồ thay thế ta có đồ thị véc tơ dòng điện như sau 43
• I1 ϕ2 • Iµ ϕ2 •, I2 • ' E2 Từ sơ đồ thay thế ta có E2ω * ' ' E2 ′ I2 = = R2 + ( x2ω * ) 2 2 '2 '  R2  '  *  + x2 ' ω  I µ .xµ .ω * Hay I = R2 = r2' + R 'f ' ' 2 R + (x ω ) '2 ' *2 2 2 Từ đồ thị véc tơ của dòng điện ta có I12 = ( I µ + I 2 sin ϕ 2 ) 2 + ( I 2 cosϕ 2 ) 2 ' ' I12 = I µ + I 2 + 2 I µ I 2 sin ϕ 2 2 '2 ' x2ω * ' sin ϕ 2 = Trong đó R2 + ( x2ω * ) 2 '2 ' I µ xµ ω *2 2 I µ xµ x2ω *2 22 2 ' Từ các biểu thức trên ta rút ra I = I + + 2 2 µ R2 + ( x2ω * ) 2 R2 + ( x2ω * ) 2 1 '2 ' '2 ' 2  I1  −1  I  µ  ω * = R2 ' 2  I1  '2 ( x2 + xµ ) 2 −   x2 ' I   µ I1 x µ ω * I2 = ' ( R2 ) 2 + ( x2 + xµ ) 2 ω *2 ' ' Tương tự như trong chế độ động cơ mô men được xác định theo biểu thức 3I 2 .R2 / ω * '2 ' M= ω0 Thay giá trị của I2’ tìm được ở trên vào ta có 3I12 .xµ .r2' .ω * 2 M= ω0  R2 + ( xµ + x2 ) 2 ω *2  '2 '   Đường cong M = f (ω * ) có cực trị tại điểm  M thdn , ω  các giá trị cực trị này được xác định như *2   sau : 44
' R2 ω= * th xµ + x2 ' 3I12 .xµ M thdn = 2ω0 ( xµ + x2 ) , Phương trình đặc tính cơ còn được viết dưới dạng sau : 2M M = * thdn* ω ωth + ωth ω * * Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ KĐB khi hãm động năng. Đặc tính cơ trong trường hợp này được vẽ như sau ω 2 3 1 ω0 M Mc1 Đường 1 ,2 có cùng giá trị R’2 nhưng giá trị dòng một chiều khác nhau Đường 2,3 có cùng giá trị dòng một chiều nhưng giá trị R’2 khác nhau Đường 1,3 khác nhau cả về giá trị dòng một chiều và giá trị R’2 Câu hỏi và bài tập chương 2 I . Câu hỏi ôn tập: 1. Đặc tính cơ của động cơ điện là gì ? Hãy phân loại đặc tính cơ và nêu thông số đặc trưng cơ bản cho đặc tính ? 2. Đặc tính cơ của máy sản xuất là gì ? Hãy viết phương trình và phân biệt dạng đặc tính cơ của MSX theo hàm tốc độ ? 3. Hãy nêu tiêu chuẩn ổn định tĩnh và phân tích tiêu chuẩn ổn định tĩnh đối với các dạng động cơ điện ? 4. Thiết lập phương trình đặc tính cơ, vẽ dạng đặc tính và nêu các đại lượng đặc trưng cơ bản cho đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song ? 5. Hãy nêu các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song ? 6. Hãy trình bày phương pháp xây dựng đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song ? 7. Hãy trình bày phương pháp tính toán điện trở khởi động cho động cơ một chiều kích từ song song ? 8. Thế nào là trạng thái hãm trong động cơ điện ? Trình bày các trạng thái hãm của động cho động cơ một chiều kích từ song song ? 9. Thiết lập phương trình đặc tính cơ, vẽ dạng đặc tính và nêu các đại lượng đặc trưng cơ bản cho đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp ? 10. Hãy nêu các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp ? 11. Hãy trình bày phương pháp xây dựng đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp ? 12. Hãy trình bày phương pháp tính toán điện trở khởi động cho động cơ một chiều kích từ nối tiếp ? 45
13. Thế nào là trạng thái hãm trong động cơ điện ? Trình bày các trạng thái hãm của động cho động cơ một chiều kích từ nối tiếp ? 14. Thiết lập phương trình đặc tính cơ, vẽ dạng đặc tính và nêu các đại lượng đặc trưng cơ bản cho đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha ? 15. Hãy nêu các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha ? 16. Hãy trình bày phương pháp xây dựng đặc tính cơ của động c không đồng bộ ba pha ? 17. Hãy trình bày phương pháp tính toán điện trở khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha ro to dây quấn ? 18. Thế nào là trạng thái hãm trong động cơ điện ? Trình bày các trạng thái hãm của động cho động cơ không đồng bộ ba pha ? II . Bµi tËp: Bài 1 : Động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số sau : Pđm = 6,6 KW ; Uđm = 220 V ; nđm = 2200 vg/ph : ηđm = 0,85 ; J = 0,07 kgm2 . Yêu cầu : Xác định : KФđm ; Iuđm ; Iunm ; Mđtđm ; Mnm ; Mđm ; Ru ; Rđm ; ω0 ; ωđm ; Δωđm = ? Bài 2 : Động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số sau : Pđm = 4,4 KW ; Uđm = 220 V ; nđm = 1500 vg/ph : ηđm = 0,85 ; J = 0,07 kgm2 . Yêu cầu : Xác định : KФđm ; Iuđm ; Iunm ; Mđtđm ; Mnm ; Mđm ; Ru ; Rđm ; ω0 ; ωđm ; Δωđm = ? Bài 3 : Động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn các thông số sau : Pđm = 1,4 KW ; U1đm = 380 V ; nđm = 855 vg/ph : λM = 2,3 ; I1đm = 5,3 (A) ; cosφđm = 0,65 ; E2nm = 112 (V) ; I2đm = 4,3 (A) ; J = 0,021 kgm2 . Yêu cầu : Xác định : Sđm ; ωđm ; Mđm ; Mth ;ηđm ; Ke ; R2đm ; R2 ; Sth ; Mnm ; ω1 = ? Bài 4 : Động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn các thông số sau : Pđm = 3,5 KW ; U1đm = 380 V ; nđm = 915 vg/ph : λM = 2,3 ; I1đm = 10,3 (A) ; cosφđm = 0,7 ; E2nm = 181 (V) ; I2đm = 13,7 (A) ; J = 0,049 kgm2 . Yêu cầu : Xác định : Sđm ; ωđm ; Mđm ; Mth ;ηđm ; Ke ; R2đm ; R2 ; Sth ; Mnm ; ω1 = ? Bài 5 : Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc với các thông số sau : Pđm = 10 KW ; U1đm = 380 V ; nđm = 2930 vg/ph : λM = 2,5 ; λkđ = 1,3 . Bài 6 : Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc với các thông số sau : Pđm = 14 KW ; U1đm = 380 V ; nđm = 2930 vg/ph : λM = 2,5 ; λkđ = 1,5 . Bài 7 : Động cơ điện một chiều kích từ song song có thông số sau : Pđm = 10KW ; U1đm = 220 V ; I1đm = 54 (A); nđm = 970 vg/ph ; Ru = 0,35 (Ω ) ; Rkt = 140 (Ω ). 1 / Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo khi RF = 0,5 (Ω ) ; Mc = 20 ( Nm ) . 2 / Xác định Rh ; ωh khi động cơ thực hiện hãm động năng với Mhbđ = 2Mđm ( Ihbđ = 2Iđm ) . Bài 8 : Động cơ điện một chiều kích từ song song có thông số sau : Pđm = 10KW ; U1đm = 220 V ; I1đm = 54 (A); nđm = 970 vg/ph ; Ru = 0,35 (Ω ) ; Rkt = 140 (Ω ). 1 / Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo khi RF = 0,5 (Ω ) ; Mc = 30 ( Nm ) . 2 / Xác định Rh ; ωh khi động cơ thực hiện hãm động năng với Mhbđ = 2Mđm ( Ihbđ = 2Iđm ) . III . Bài tập giải mẫu: Bài tập 1: Động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số sau : Pđm = 6,6 KW ; Uđm = 220 V ; nđm = 2200 vg/ph : ηđm = 0,85 ; J = 0,07 kgm2 . 46
Yêu cầu : Xác định : KФđm ; Iuđm ; Iunm ; Mđtđm ; Mnm ; Mđm ; Ru ; Rđm ; ω0 ; ωđm ; Δωđm = ? I.Tính toán : Pdm.10 3 6,6.10 3 1. I udm = = = 35( A) U dm .η dm 220.0,85 Pdm.10 3 Pdm.10 3.9,55 6,6.10 3.9,55 2. M dm = = = = 28,65( Nm) ω dm n dm 2200 ndm 2200 3. ω dm = = = 230(rad / s) 9,55 9,55 U dm 1 1 220 4. Ru = (1 − η dm ) = (1 − 0,85) = 0,47(Ω) 2 I dm 2 I dm U dm − Ru .I udm 220 − 0,47.35 5. Kφ dm = = = 0,885 ω dm 230 6. Mđtđm = KФđm .Iuđm = 0,885.35 = 31 (Nm ) U dm 220 7. I nm = = = 468( A) Ru 0,47 8. Mnm = KФđm .Iunm = 0,885.468 = 414 (Nm) I udm .Ru M .R 35.0,47 9. ∆ω dm = = dm u2 = = 18,58(rad / s ) Kφ dm ( Kφ dm ) 0,885 ( Kφ dm ) 2 (0,855) 2 10. β dm = = = 1.666 Ru 0,47 U dm 220 11. ω 0 = = = 248,5(rad / s ) Kφ dm 0,885 II. Xây dựng đặc tính : Dựa vào số liệu xây dựng đặc tính cơ 1. Đặc tính cơ - điện : A [Iu = 0 ; ω0 = 248,5(rad/s)] ; B[ Idm = 35 (A) ; ωdm = 230 (rad/s) ] 2. Đặc tính cơ : C [ M = 0 ; ω0 = 248,5(rad/s)]; D[ Mdm = 28,65 (Nm) ; ωdm = 230 (rad/s) ] Bài tập 2 : Động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn các thông số sau : Pđm = 1,4 KW ; U1đm = 380 V ; nđm = 855 vg/ph : λM = 2,3 ; I1đm = 5,3 (A) ; cosφđm = 0,65 ; E2nm = 112 (V) ; I2đm = 4,3 (A) ; J = 0,021 kgm2 . Yêu cầu : Xác định : Sđm ; ωđm ; Mđm ; Mth ;ηđm ; Ke ; R2đm ; R2 ; Sth ; Mnm ; ω1 = ? I.Tính toán : ndm 855 1. ω dm = = = 90( rad / s) 9,55 9,55 2πf 1 2.3,14.50 2. ω1 = = = 105(rad / s ) p 3 ω1 − ω dm 105 − 90 3. S dm = = = 0,14 ω1 105 Pdm.10 3 Pdm.10 3.9,55 1,4.10 3.9,55 4. M dm = = = = 15,6( Nm) ω dm n dm 855 Pdm.10 3 1,4.10 3 5. η dm = = = 0,62 3.U 1dm I 1dm . cos ϕ dm 3.380.5.3.065 47
E1dm 0,95U 1dm 0,95.380 6. K e = = = = 3,2 E 2 nm E 2 nm 112 E 2 nm 112 7 R2 dm = = = 15(Ω) 3.I 2 dm 3.4,3 8. R2 = R2*. R2dm = Sdm. Rdm = 0,14 . 15 = 2,1 ( Ω ) 9. S th ≈ S dm .(λ M + λ2 − 1) = 0,14.(2,3 + (2,3) 2 − 1) = 0,61 M 10. Mth = λM.Mdm = 2,3.15,6 = 35,88 (Nm) 2 M th 2.35,88 M nm = = = 1 S th 1 10. + 0,61 32 ( Nm) + 0,61 S th 1 II. Xây dựng đặc tính : 2M th M= S S Dùng phương pháp gần đúng : + th S th S Lập bảng : Cho S nhận các giá trị từ 0 đến 1. S S1 S2 S3 Sn M M1 M2 M3 Mn ω ω1 ω2 ω3 ωn Dựa vào số liệu xây dựng đặc tính cơ . Bài tập 3 : Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc với các thông số sau : Pđm = 10 KW ; U1đm = 380 V ; nđm = 2930 vg/ph : λM = 2,5 ; λkđ = 1,3 . I . Phương pháp chính xác: 1/ Tính toán các số liệu : 2πf 1 2.3,14.50 n 2930 ω dm = dm = = 306,8(rad / s) ;. ω1 = = = 314(rad / s ) ; 9,55 9,55 p 1 ω − ω dm 314 − 306,8 P 10 3 Pdm.10 3.9,55 10.10 3.9,55 S dm = 1 = = 0,023 ; M dm = dm. = = = 32,6( Nm) ; ω1 ω dm 314 n dm 2930 Mth = λM.Mdm = 2,5.32,6 = 81,5 (Nm) ; Mth = λkđ.Mdm = 1,3.32,6 = 42,38 (Nm) ; 2/ Xác định hệ số a và Sth : 2 M th (1 + aS th ) M= S S (*) với điểm định mức và điểm khởi động ta có hai phương trình để tính + th + 2aS th S th S a,Sth . 2 M th (1 + aS th ) 2 M th (1 + aS th ) M dm = M kd = S dm S th S 1 (1) (2) + + 2aS th + th + 2aS th S th S dm S th 1 S 0,023 + th + 2aS th ) = 2.81,5(1 + aS th )(1) 32,6.( S th 0,023 Ta có hệ hai PT : 1 S th + + 2aS th ) = 2.81,5.(1 + aS th )(2) 42,38.( S th 1 Giải ra có kết quả : Sth = ; Thay vào phương trình (*) và lập bảng sau : ;a= Cho S nhận các giá trị từ 0 đến 1. Tính toán và xây dựng đặc tính cơ. S S1 S2 S3 Sn M M1 M2 M3 Mn 48
ω ω1 ω2 ω3 ωn II . Phương pháp gần đúng : Tính toán các số liệu : 2πf 1 2.3,14.50 n 2930 ω dm = dm = = 306,8(rad / s) ;. ω1 = = = 314(rad / s ) ; 9,55 9,55 p 1 ω1 − ω dm 314 − 306,8 Pdm.10 3 Pdm.10 3.9,55 10.10 3.9,55 S dm = = = 0,023 ; M dm = = = = 32,6( Nm) ; ω1 ω dm 314 n dm 2930 Mth = λM.Mdm = 2,5.32,6 = 81,5 (Nm) ; Mnm = λkđ.Mdm = 1,3.32,6 = 42,38 (Nm) ; S th ≈ S dm .(λ M + λ2 − 1) = 0,023.(2,5 + (2,5) 2 − 1) = 0,11 . M Xây dựng đặc tính : 2 M th 2.81,5 M= = S S 0,11 Lập bảng : Cho S nhận các giá trị từ 0 đến 1. xây dựng đặc tính cơ. S + + th 0,11 S S th S S S1 S2 S3 Sn M M1 M2 M3 Mn ω ω1 ω2 ω3 ωn 49