CHƯƠNG 10: VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Bài số 10-1. Họ đặc tính M = f(s) của động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có số
liệu: 300kW, 2300V nối Y, 50Hz, 14 cực từ trình bày trên hình VD 10-1. Đường cong A và D
cho biết giới hạn của điện trở điều chỉnh. Xác định (a) điện trở điều chỉnh để mômen khởi động
bằng mômen cực đại; (b) dòng điện và mômen khởi động của trường hợp (a); (b) bội số mômen
khởi động của trường hợp (a). Cho biết a = 3.8 và các thông số của động cơ trên một pha như
sau:
R1 = 0.403 Ω, R’2 = 0.317 Ω, Rfe = bỏ qua
X1 = 1.32 Ω ; X’2 = 1.32 Ω XM = 35.46 Ω
Điện áp và tổng trở theo Thévenin:
1
U 2600
U 1327.9V
3 3
= = =
&
&
o
1 M
th
1 1 M
U jX 1327.9 j35.46
U 1280.2 + j11.033 = 1280.2 0.5 V
R j(X X ) 0.403+j(1.32+35.46)
× ×
= = = ∠
+ +
&
&
1 1 M
th
1 1 M
(R jX ) jX (0.403 + j1.32) j35.46
Z (0.3745 + j1.2767)
R j(X jX ) 0.403 + j(1.32 + 35.46)
+ × ×
= = = Ω
+ +
Điện trở điều chỉnh:
2 K
m2 2
th tn 2
R R
s 1
R (X X )
′ ′
+
= =
′
+ +
2 2
K th tn 2 2
R R (X X ) R
′ ′ ′
= + + −
2 2
0.3745 (1.2767 1.32) 0.317 2.3066= + + − = Ω
K
K2 2
R 2.3066
R 0.1597
a 3.8
′
= = = Ω
Dòng điện trong roto khi khởi động là:
th
K2 2
tn 2 K tn 2
U
I
(R R R ) (X X )
=′ ′ ′
+ + + +
o
2 2
1280.2 0.5 322.7656A
(0.3745 0.317 2.3066) (1.2767 1.32)
∠
= =
+ + + +
Tốc độ góc đồng bộ:
Mô men khởi động:
2 2
1
K 2K 2 K
1
m 3
M I (R R ) 322.765 (0.317 + 2.3066) 18270Nm
44.8799
′ ′
= × × + = =
Ω
1
Từ đường cong ta có sđm = 0.015. Như vậy:
2
1 tn 2 dm
dm 2 2
1 tn 2 dm tn 2
m U R / s
M(R R / s ) (X X )
′
×
= × ′ ′
Ω + + +
2
2 2
3 1280.2 0.317 / 0.015 4933Nm
44.8799 (0.3745 0.317 / 0.015) (1.2767 1.32)
×
= × =
+ + +
Bội số mô men khởi động:
K
M
dm
M 18270
m 3.7036
M 4933
= = =
Bài số 10-2. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 22kW, 50Hz,
380V nối Y, 6 cực từ, 46A, 975 vòng/phút, tổng trở pha vào khi rotor ngắn mạch ZVK =
0.797∠690 Ω. Động cơ khởi động dùng điện trở mắc nối tiếp vào mỗi dây pha rotor. Xác định
(a) điện trở khởi động để dòng điện khởi động bằng ba lần dòng điện định mức; (b) điện áp pha
đặt lên dây quấn stator khi khởi động; (c) mômen khởi động % của động cơ so với mômen định
mức, cho biết mK = 1.5.
Tổng trở một pha của động cơ khi khởi động:
o
VK K K K
Z Z R 0.797 69 R 0.2856 + j0.7441 R= + = ∠ + = +
Điện áp trên một pha:
1
U 380
U 219.3931V
3 3
= = =
Dòng điện khởi động:
K dm
I 3I 3 46 138A= = × =
Mặt khác ta có:
1
K
U
IZ
=
Do vậy:
1
K
U 219.3931
Z 1.5898
I 138
= = = Ω
2 2
K
(R 0.2856) 0.7441 1.5898+ + = Ω
2 2
K
R 1.5898 0.7441 0.2856 1.1193= − − = Ω
Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động:
K K VK
U I Z 138 0.797 109.986A= = × =
Mô men khởi động tỉ lệ với bình phương điện áp nên:
2
2
K1 d m 1
K 2 K 2 K
M 1.5M U
M M U
= = ÷
22
K
K 2 d m d m d m
1
U 109.986
M 1.5M = 1.5M = 0.377M
U 219.3931
= ÷
÷
Bài số 10-3. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có các số liệu định mức:
7.5kW, 50Hz, 380V nối Y, 4 cực từ, 23.8A, 1455 vòng/phút, góc của tổng trở pha khi rotor
đứng yên 690. Động cơ khởi động dùng cuộn kháng (cho rằng RCK = 0) mắc nối tiếp vào mỗi
dây pha. Xác định điện cảm L cuộn kháng để dòng điện khởi động bằng hai lần dòng điện định
mức; điện áp pha đặt lên dây quấn stator khi khởi động, cho biết bội số dòng điện khởi động mI
= 5.5.
Điện áp trên một pha:
1
U 380
U 219.3931V
3 3
= = =
Dòng điện khởi động trực tiếp:
K dm
I 5.5I 5.5 23.8 130.9A= = × =
Tổng trở khi roto đứng yên:
1
VK
K
U 219.3931
z 1.676
I 130.9
= = = Ω
Do góc pha ban đầu là 69o nên ta có:
o
VK
Z 1.676 69 (0.6006 + j1.5647)
= ∠ = Ω
Dòng khởi động khi có cuộn kháng:
KCK dm
I 2I 2 23.8 47.6A= = × =
Điện kháng cần để khởi động:
1
K
KCK
U 219.3931
z 4.6091
I 47.6
= = = Ω
Điện kháng cần nối vào động cơ:
2 2
CK
0.6006 (X 1.5647) 4.6091
+ + = Ω
2 2
CK
X 4.6091 0.6006 1.5647 3.0051
= − − = Ω
CK
CK
X 3.0051
L 0.0096H
2 f 100
= = =
π π
Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động:
3
K K VK
U I Z 47.6 1.676 79.8V= = × =
Bài số 10-4. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 90kW,
50Hz, 380V nối Y, cosϕ = 0.85, 6 cực từ, 980 vòng/phút, mK = 1.25, mI = 6.737. Xác định (a)
dòng điện lưới và mômen khởi động với điện áp lưới 460V. Nếu động cơ được khởi động bằng
MBA tự ngẫu với điện áp 70% điện áp định mức, xác định (b) dòng điện lưới và mômen khởi
động của động cơ.
Dòng điện và mô men khi khởi động với điện áp 460V:
3
dm
dm
dm
P 90 10
M 9.55 9.55 877.0408Nm
n 980
×
= = =
K 380 M d m
M m M 1.25 877.0408 1096.3Nm= = × =
2
K 460
K 380
M 460
M 380
= ÷
2 2
K 460 K 380
460 460
M M 1096.3 1606.5Nm
380 380
= = × =
÷ ÷
3
dm
dm
dm
P 90 10
I 160.8716A
3U cos 3 380 0.85
×
= = =
ϕ × ×
K 380 I dm
I m I 6.737 160.8716 = 1083.8A= = ×
K 460
K 380
I 460
I 380
=
K 460 K 380
460 460
I I 1083.8 1312A
380 380
= = × =
Dòng điện và mô men khi khởi động với biến áp tự ngẫu:
K dm
U 0.7 U 0.7 380 266V= × = × =
K 266 K 380
I 0.7 I 0.7 1083.8 758.6543A= × = × =
CA
HA
U 1
a 1.428
U 0.7
= = =
K 266
CA
I 758.6543
I 531.058A
a 1.428
= = =
2
K 266
K 380
M 266
M 380
= ÷
2 2
K 266 K 380
266 266
M M 1096.3 537.1875Nm
380 380
= = × =
÷ ÷
Bài số 10-5. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu sau: 150kW,
50Hz, 380V nối Y, 980 vòng/phút, bội số mômen khởi động mK = 1.5. Nếu động cơ được khởi
động bằng MBA tự ngẫu nối Y với điện áp 65% điện áp định mức, hãy vẽ sơ đồ mạch điện pha
và xác định mômen khởi động khi điện áp định mức (a) và điện áp giảm (b) .
4
Dòng điện và mô men khi khởi động với điện áp định mức 380V:
3
dm
dm
dm
P 150 10
M 9.55 9.55 1461.7Nm
n 980
×
= = =
K M d m
M m M 1.5 1461.7 2192.6N m= = × =
Mô men khi khởi động với biến áp tự ngẫu:
K dm
U 0.65 U 0.65 380 247V= × = × =
2
K 247
K 380
M 247
M 380
= ÷
2 2
K 247 K 380
247 247
M M 2192.6 926.3735Nm
380 380
= = × =
÷ ÷
Bài số 10-6. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như
sau: 40kW, 50Hz, 380V nối Y, cosϕ = 0.81, η = 0.89, 12 cực từ, 495 vòng/phút. Dòng điện
khởi động và bội số mômen khởi động trương ứng với điện áp định mức là 525A và mM = 1.2.
Hãy tính (a) dòng điện định mức; (b) mômen định mức; (c) điện áp để mômen khởi động bằng
70% mômen định mức; (d) tỉ số MBA tự ngẫu, nếu động cơ được khởi động bằng MBA tự ngẫu
nối Y trong trường hợp (c); (e) dòng điện trong dây quấn stator, lưới điện khi động cơ khởi
động với MBA tự ngẫu trong trường hợp (c).
Dòng điện định mức của động cơ:
3
dm
dm
dm
P 40 10
I 84.3026A
3U cos 3 380 0.89 0.81
×
= = =
η ϕ × × ×
Mô men định mức:
3
dm
dm
dm
P 40 10
M 9.55 9.55 771.7172Nm
n 495
×
= = =
Điện áp để mô men khởi động bằng 70%Mđm:
K dm
M 0.7M 0.7 771.7172 = 540.202N m= = ×
2
K
dm d m
M U
M U
= ÷
K
dm
dm
M 540.202
U U 380 317.9308V
M 771.7172
= = =
Nếu dùng máy biến áp tự ngẫu thì tỉ số biến đổi điện áp là:
5