intTypePromotion=1
ADSENSE

Giáo trình Máy điện đặc biệt - CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ CÁC DẠNG KHÁC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐẶC BIỆT

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

328
lượt xem
115
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy điện không đồng bộ ngoài chế độ làm việc chủ yếu là động cơ điện còn có  thể làm việc ở chế độ máy phát và trạng thái hãm.  Máy điện không đồng bộ rôto dây quấn khi đứng  yên còn dùng làm máy điều  chỉnh cảm ứng, máy dịch pha v.v… Ngày nay người ta còn dùng nhiều máy điện nhỏ  theo nguyên lý của máy điện không đồng bộ trong các ngành tự động.  ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy điện đặc biệt - CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ CÁC DẠNG KHÁC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐẶC BIỆT

  1. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  CHƯƠNG 3:  CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ CÁC DẠNG KHÁC CỦA  MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐẶC BIỆT  1. Đạ i Cương  Má y đ iện  không đồng bộ n goài chế độ làm việc chủ yếu  là độn g cơ đ iện  còn có  thể làm việc ở  chế độ m áy phát và trạng thái hãm .  Máy  điện  khôn g  đồng  bộ  rôto   dâ y  qu ấn   khi  đứng  yên  còn  dùng  làm   má y  điều  ch ỉnh   cảm ứn g, m áy  dịch pha  v.v…  Ngà y  n ay  người  ta  còn  dùng  nhiều  m áy  điện  nhỏ  theo n gu yên  lý  của m áy điện khôn g đồng bộ  trong các ngành tự độn g. Những máy nà y  muôn  h ình  muôn vẻ  và  công dụng củ a nó rất  rộn g rãi.  Vì  vậ y  tro ng  chương  nà y  sẽ  nói  qua n gu yên  lý  làm việc củ a một vài loại thông dụng.  2. Cá c Chế Độ Làm Việc Đặc Biệt Của  Máy Điện K hông  Đồng  Bộ  2.1. Máy  phá t điện khô ng  đồng bộ  làm  việc độc lập với lưới điện  Nh ư ta đã biết khi m áy điện không đồn g bộ làm việc ở hệ số   trượ t ¥ 
  2. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Khuyết điểm chính của máy phát không đồng bộ làm việc với lưới là tiêu thụ nhiều  công suất phản kháng làm cosư của lưới kém.  Tu y  n hiên  m áy  p hát  không  đồng  bộ  làm   việc  vớ i  lưới  cũng  có  ưu  điểm  như  :  Vấn  đ ề m ở  m áy  và  hoà  vớ i  lưới  dễ  dàng,  hiệu  suất  vận  h ành  cao  vì  vậ y  nó  có  th ể  làm  nguồn  điện hỗ trợ  nhỏ.  Máy ph át đ iện không đồng bộ  còn   có thể làm việc  độc lập  với  lưới, quá  trình tự  kích đ ể thành lập điện áp tương tự như trong má y điện 1 ch iều  kích thích son g son g.  . . Từ đồ thị vectơ  Hình 3 .1, nếu bỏ  qu a tổn h ao  thép ta th ấy I 0  vượ t trước E 1  1 gó c  0  90  nghĩa là máy p hải phát ra dòng đ iện điện dun g mới có th ể tự kích đ ược. Vì vậ y khi  làm  việc độ c lập  với lưới ta phải nố i ở đ ầu  cự c m áy mộ t lượng điện dung C thích hợp .  Ngoài  ra  m áy  cần  có  từ  dư,  nhờ  sđđ  do  từ  dư  sinh  ra  mà  trong  điện  dung  C  có  dòng đ iện  điện dung  làm cho   từ thông đượ c tăng  cư ờng.  Điều   kiện  cuố i  cùng  để  thành  lập   đượ c  đ iện  áp   là  có  đủ  điện  dung  để  cho  đư ờng  đặc  tính  đ iện  dun g  và  đư ờng  cong  từ hoá củ a máy ph át giao nhau ở điểm làm  việc đ ịnh mứ c .  H ình 3 .2.  Máy ph át điện khôn g đồng bộ  tự kích .  Đư ờng  thẳng  tiếp  tu yến  với  đoạn  không  bão  ho à  của  đường  con g  từ   hoá  gọ i  là  đường đặc tính đ iện  dung  giới hạn: Hệ số gó c của đường thẳng lúc đó bằng:  U c  1  tga  h  = (3.2 )  =  g I 0  C gh w Do  đó kh i không tải muốn  thành  lập được điện áp th ì ph ải có : a < a gh  ha y :  C > C  h  (3.3 ) g T r a n g  | 38 
  3. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Trị  số điện  dun g ba  ph a  cần  thiết  đ ể  kích   từ  cho  m áy  đạt  đến  đ iện  áp địn h m ức  lúc không tải có th ể tính theo công thứ c :  3 I    m 10    ( mF )  6 C0  =  (3.4 ) 2  f1  U  2 p   1  1  Þ  U    =  3I m  = 3 Im  x    (3.5 )  1 c C w Trong đó  I : Dòn g đ iện từ hoá có th ể coi  là dòng điện không tải  I0.  U1  : Điện áp dâ y củ a m áy.  f1 : Tần số  dòng đ iện phát ra.    pn  pn  1 f1  =    »  60  60  Để  tiết  kiệm  điện dung  thường  đ ấu  chúng  theo  cách  đ ấu D nh ư  Hình  3.2  a.  Khi  có   tải  phải  luôn   giữ  tố c  độ  lên  bằng  n  m,  nếu  tố c  độ  giảm   thì  f1  giảm .  Đường  con g  từ    đ hoá th ấp  xuống, tg º 1 /n tăng lên khiến cho điện áp giảm hoặc m ất ổn đ ịnh .  Khi có tải th ì do điện  kháng củ a tải và điện kháng tản từ của stato  nên phải tăng  thêm  đ iện   dung  C  để  giữ  U  =  const.  Điện   dung  đ ể  bù  vào  đ iện   kh áng  tản  từ  của dòng  stato   vào  khoảng  2 5%  C  .  Điện  d ung  bù   vào  điện  kháng  của  tải  có  th ể  tính  th eo   công  0 thức sau:  Q 10    ( m F  )  6 C1  =  (3.6 )  2 2 p f    U  1 1  tron g đó  Q là công  su ất  phản kháng  củ a tải.  Từ  đó   ta  thấy,  trừ  khi  có  th iết  bị  điều  chỉnh  tự  độn g,  n ếu   không  thì  khi  tải  tha y  đổi rất khó giữ  U và f1  không đổi.  Ở tải  thuần  trở  thì  ảnh hư ởng  đố i  với  điện áp  và tần    số còn ít. Nếu tải có  tính cảm thì  ảnh hưởng đến U và f1  rất nhiều.  Do  điện  dung  tươn g đ ối  đ ắt n ên   thường  hạn  chế  côn g  suất  của má y  ph át  không  đồng bộ thường nhỏ h ơn 20 KW.  Má y  p hát điện  không đồng bộ   tự  kích  thường  là lo ại  rôto   lồng  sóc  và  sử  dụng  ở   những  nơ i  yêu  cầu  chất  lượng  đ iện  không  cao   lắm   như  tron g  quá  trình  điện  kh í  hoá  nôn g  thôn  hoặc  làm  nguồn   điện  tạm   thời  với  công  su ất  nhỏ.  2.2. Trạ ng  thái hãm của  máy  điện không  đồng  bộ  Trong  thự c tế muốn  động  cơ n gừn g quay mộ t  cách nhanh  chóng  và bằn g phẳng  khi  cắt  điện  vào  động  cơ  hoặc  cần  giảm  bớt  tốc  độ  (ở  cần  trụ c  khi  đư a  hàng  xuống)  người  ta  dùn g  ph ươn g  ph áp   hãm   cơ  hay  điện.  Ở  đâ y  chỉ  giớ i  thiệu  các  phương  pháp  hãm b ằn g đ iện. T r a n g  | 39 
  4. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  a.  Phương pháp hãm ngược  ( Đổi  thứ tự pha)  H ình 3.3. Hãm  đổi thứ tự pha động cơ đ iện  không đồng bộ.  Ta  b iết  khi  s  >1,  rôto  qu ay  n gượ c  vớ i  ch iều   từ    trường  qua y  thì  động  cơ  điện  làm  việc ở chế độ hãm.Ta ứng dụn g n gu yên  lý đó như  sau:  Kh i  động  cơ  đang  làm  việc,  rô to  quay  cùng  chiều  với  từ  trư ờng  qua y.   Sau   khi  cắt  mạch  điện,  muốn  rôto   ngừng  quay  nh anh  chóng  ta  đóng  cầu  d ao  về  p hía  khác  đ ể  đổi thứ  tự ph a đ ặt vào   stato  Hình 3 .3.  Do  quán tính,  rôto  vẫn  qu ay theo  chiều  cũ  trong  lúc  đó   từ  trườn g  đã  qu ay  ngư ợc  n ên   động  cơ  làm  việc  ở  chế  độ  h ãm.  Môm en  điện  từ  sinh  ra  ngược  chiều  với  rôto   và  có  tác  dụn g  hãm  nhanh  chóng  và  bằng  phẳng  tốc  độ  qua y củ a m áy.  Để giảm  dòng điện tron g quá trình  hãm có thể đổi nối dâ y q uấn stato từ D ®  Y,  ha y  có  thể  đặt  thêm  điện  trở   trong  dây  quấn  rô to  để  giảm  dòng  điện  và  tăn g  mômen  hãm. Khi rôto ngừng qua y,  p hải  cắt ngay  mạch  điện.  Nếu  khôn g động  cơ  sẽ quay theo  ch iều  ngược lại (đặc tính cơ  khi hãm n gược như  Hình 3 .4) .  Hình 3.4. Đặc tính cơ của động  cơ  khô ng đồng bộkh i hãm ngược  bằng cách  đảo chiều từ trường qua y. T r a n g  | 40 
  5. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  b. Phương pháp  hãm tái sinh  ( đổi thành may  phá t)  Muốn  thự c  hiện  phương  pháp  hãm  nà y  cần   đổi  động  cơ  đ iện   sang  làm   việc  ở  ch ế  độ  má y  p hát  điện,  tứ c  là  đổ i  tốc  độ  từ  trườn g  qu ay  n1   n    động  cơ  sẽ  trở  th ành máy  phát  trả năng  lượn g về lướ i đồng thời  1 có  mômen hãm  đ ộng  cơ  lại.  Có  trường h ợp  không  cần   đổ i  số   đô i  cực  như  khi  xe  điện  xuống dố c  tốc độ  củ a rô to tăng lên  qu á tốc độ đồn g bộ như vậy động  cơ  cũng làm  việc  ở trạng thái hãm.  Để  tăng  môm en  hãm  , đôi  khi  người  ta cho phép   tăn g đ iện   áp  đặt  vào d ây  quấn  stato   bằng  cách  đổi  nố i    từ  Y ® D.  Khi  h ãm  tái  sinh  dòng  đ iện  tác  dụng  trong  m ạch  rôto  âm nên môm en điện từ của độn g cơ cũn g âm:  E  x  s 2  ' E' R ' s  '' E 2 s  =  2  2  2  2  ­  j 2  2  2  2  I’2s  =  (3.7 )  R ' 2 + j   2  s  R ' 2 + ( x 2  s  x' ') R ' 2 + ( x 2  s  ') n 1 - n  với :  s =  n    1 Hình 3.5. Đặc tính cơ của động  cơ  khô ng đồng bộ khi h ãm  tái sinh  b ằn g cách thay đổ i số đôi cực.  c.  Phương pháp  hãm động năng  Sau  kh i  cắt  điện  đưa  vào   động  cơ  th ì  lập   tức  đưa  điện  một  chiều  vào  dây  qu ấn  stato .  Dòng  đ iện  dòn g  chiều  vào  dâ y  q uấn  stato   tạo  thành  từ  trường  một  chiều  trong  má y.  Do  còn  quán  tính  d ây  quấn    rô to  cảm   ứng  nên  sđđ   và  dòn g điện  tác  dụng  với  từ  trườn g trên  tạo  th ành M  t  chống lại  ch iều   qu ay  củ a m áy. Ở  loại  độ ng  cơ rô to d ây  quấn  đ người ta th ường cho thêm đ iện  trở phụ vào phía rôto để tăn g th êm  mômen h ãm. T r a n g  | 41 
  6. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Điều  chỉnh  môm en  h ãm   bằng  cách   điều  chỉnh  điện  áp  một  chiều  vào  d ây  quấn  stato .  Trên  thực  tế  quá  trình  hãm  theo  phươn g  ph áp   n ày  th ườn g  được  tiến  hành  tự  động.  Hình 1 .6 . Hãm động năng độn g cơ đ iện  không đống  bộ.  3. Cá c Dạng K hác Của Máy Điện Khô ng  Đồng Bộ  3.1. Máy  điều chỉnh pha (máy dịch pha)  Máy dịch pha là loại m áy điện có thể tạo  nên một  sđđ E2  ở phía thứ  cấp với một  góc lệch ph a tù y  ý so với đ iện áp sơ cấp  U1.  Máy  có   cấu  tạo  giốn g  như    má y  điện  không  đồng  bộ  rôto   dâ y  q uấn  nhưng  rôto  bị  giữ  chặt  bởi một hệ  thống vis  vô  tận  làm   rôto  không  thể  qua y tự do  được m à chỉ  có  thể  qua y  m ột  gó c  nhất  đ ịnh   theo   sự   điều  khiển  từ   bên  ngo ài.  Máy  thườn g  là  loại  b a  pha.  Theo  Hình  3.7 ­a  ta  có  dâ y  q uấn  stato   nối  vớ i  lưới  đ iện   sinh  ra  từ   trư ờng  qua y.  Dâ y quấn rô to th ông qua vành trượt nối với tải.  Từ  trường qua y  tro ng  khe  hở  sinh ra sđđ trong  dây  qu ấn   stato   là  E1  và  E2  có  trị  số  tỷ  lệ   vớ i  số   vòn g  dâ y  tác  dụn g  của  các  dâ y  q uấn  còn  góc  pha  phụ  thuộc  vào  vị  trí  tươn g đối của chún g. Vì b a pha đố i xứng  ta có thể nghiên cứu trên một pha.  0  Giả sử góc giữ a pha A  củ a d ây quấn stato  với pha a củ a d ây qu ấn  rôto  là 0  . Sau  đó qua y p ha  a đ i một  gó c b  theo  chiều  từ   trườn g quay. Căn  cứ  vào m ạch đ iện  tha y  thế  và bỏ qu a đ iện  áp rơi trên  tổng trở  ta có: . . U1 » - E1 . . E    - j b E  1 e  = 1  (cos b - j sin b) U 2 »  E 2 = (3.8 )  k  k  tron g đó  : k là tỷ số biến đổi đ iện áp .  Căn  cứ  vào phân tích trên ta th ấy E   =  Const.  Ch ỉ tha y đổi  về góc pha 2 T r a n g  | 42 
  7. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Máy dịch pha được dùng trong các  thiết bị thí n gh iệm .  H ình 3 .7.  Sơ đồ n gu yên lý  và đồ  thị vectơ của m áy dịch pha.  3.2. Máy  điều chỉnh cảm ứng :  Máy  điều  chỉnh  cảm   ứng  là  lo ại  m áy  biến  điện  áp  dựa  trên  ngu yên  lý  của  má y  điện không đồn g bộ ba pha rôto  dây quấn  vớ i rôto  đứng  yên .  Kết  cấu   củ a m áy  điều  chỉnh   cảm  ứng  giốn g  như  m áy  dịch  ph a,  chỉ  khác  là  dâ y  quấn  stato  và  rô to  n goài  sự  liên  h ệ  về  từ   còn  liên  h ệ  về đ iện   như  tron g  m áy  biến  áp  tự  ngẫu hai dâ y quấn. Má y điều chỉn h cảm  ứn g có h ai loại : Đơn  và kép.  a.  Máy điều  chỉnh cảm ứng đơn:  Hình 3.8. Sơ đồ ngu yên lý và đồ  thị  vectơ  củ a m áy điều chỉnh  cảm ứng đơn. T r a n g  | 43 
  8. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Nghiên cứu  trên  mộ t ph a dây qu ấn  ta có : U 1 - jα . . . . U 2 = U1 + E 2 » U1 - e k . 1  - j a U 2 = U1  ( 1 ­ e  )  (3.9 ) k  a là góc lệch  giữ a E    và E    2 1 1  Kh i a = 0 th ì U    = U  min  = U    ( 1  ­ )  2 2 1 k 1  0  Kh i a = 180  thì  U    = U  max  = U   ( 1 +  )  2 2 1 k  Cần  chú   ý  là  kh i  điều  chỉnh  trị  số  của  U    thì  góc  pha    của  nó  đối  vớ i  U    cũng  2 1 tha y đ ổi một ít. Ngoài ra kh i má y  làm  việc trên  rô to có môm en điện từ lớn  kéo về vị trí  hai  dây  quấn  stato  và  rô to  trùn g  trục  nên   phải  có   bộ  ph ận   h ãm   giữ  không  cho  rôto  qua y. Để khắc phục khu yết điểm n ày ta dùn g m áy điều chỉnh cảm ứn g kép .  b.  Máy  điều chỉnh cả m ứng  kép  Gồm h ai má y đ iều  ch ỉnh  cảm ứ ng đ ơn ghép lại,  hai rôto được nối chặt với nhau  về cơ kh í. Dây qu ấn  đượ c n ối theo sơ đồ n gu yên  lý như Hình 3 .9­a.  Theo  hình vẽ  ta th ấy  thứ  tự  ph a của  hai má y n gượ c nhau  từ  trường qua y  ngượ c  nhau  nên  gó c pha giữa E    với  E    tro ng  hai máy  b ao  giờ  cũn g  n gược nhau dù  rôto   qua y  2 1 theo chiều nào.  Theo đồ th ị vectơ ở  Hình 3.9­b  ta có điện áp đầu  ra b ằn g: . . . . U 2 = U 1 + E' 2 I + E' ' 2 II U    j a  U    - j  . e  + 1 e  a 1 = U 1 ­ k  k  . 1 j  (e  a + e - j  ) }  a = U 1 [ 1  ­ (3.10)    k  2  Kh i a = 0 ta có : U2  = U2min  = U1 ( 1  ­  )  k  2  0  Kh i a = 180  ta có : U    = U  max  =  U   ( 1 +  ) 2 2 1 k  T r a n g  | 44 
  9. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Gó c  pha  U    luôn  luôn   trùng  pha  với  U   ,  còn   M  t  sinh  ra  ở  hai  má y  đ iều   ch ỉnh  2 1 đ cảm ứng đơn bằng nh au và ngược ch iều  nên trên trục má y không chịu  mômen n ào  cả.  H ình 3.9.  Sơ đồ n gu yên lý và đồ  thị vectơ của m áy điều chỉnh cảm ứn g kép .  3.3. Máy  biến đổ i tần  số  Máy điện không đồng bộ   rôto  dây  qu ấn   có  thể dùng  làm  má y  b iến   đổi tần   số từ  f1 san g tần số  f2 . Ví dụ  ta ngh iên  cứu trư ờng hợp f 2  > f1  . Sơ đồ ngu yên lý  ở  Hình 3.10.        Hình 3.10. Sơ đồ  má y  biến đổ i tần số.  Dâ y  q uấn  stato   đượ c  nối  vớ i  lưới  đ iện  có   tần   số  f  1,  rôto   đượ c  một  động  cơ  sơ  cấp ĐK kéo qua y n gược với chiều từ trường qu ay. Do đó tần số  của sđđ cảm ứng ở dâ y  quấn rôto bằng :  f 2  =  s f1  n 1  + n  với  s =  > 1  n    1 60 f  1  n1  =  là tốc độ  đồng bộ của từ trườn g quay. p  T r a n g  | 45 
  10. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Ơ  m áy  biến  đổ i  tần   số  dâ y  qu ấn   rôto  nhận  năng  lượng  từ  2  p hía.  Một  phần  từ  phía stato chu yển  qu a nhờ từ trườn g qua y, m ột  phần từ  độn g  cơ  sơ  cấp   ĐK  tru yền  qu a  theo trụ c của rôto .  P2  = m2  s E2  I2  cos y2  Trong đó  m    và E    là số pha và Sđđ của rôto kh i đứng  yên.  2 2 CS điện  từ chu yển  từ stato sang roto bằng :  P  t  =  m    E    I2  cos y    2  (3.11)  đ 2 2 Kh i  s  >  1  thì  P    >   P  đt  :  Má y  lấ y  công  su ất  từ  trục  độn g  cơ  sơ   cấp  ĐK  vào   và  2 công  su ất cơ đó bằng:  P  ơ  = P    – P  t .  c 2 đ = m   (s ­1 ) E2 I2  cos y       (3.12)  2 2 Máy biến  đổi  tần số thường dùng  để cung  cấp dòng điện tần  số f 2  từ 100÷20 0Hz  dùng trong công ngh iệp.  Ta có :  f1   f  +  1   n + n  p  p Ñ p  + p  s =  1  = Ñ  BT =  BT  (3.13)  f    p Ñ n  1 1  p BT  Trong đó  : p  T  và p    : Số đôi cực củ a máy biến tần và của độn g cơ.  B Đ p Ñ = 1 ü ý s=3 Ví dụ  : f2  = 3 f1  = 150 Hz p BT = 2 þ p Ñ = 1 ü ý s=4 f2  = 4 f1  = 200 Hz      p BT =3 þ 3.4.  Máy  điện  không  đồng  bộ  làm  việc  trong  hệ  tự  đồng  bộ  (Selsyn)  Máy điện  không đồn g bộ làm việc tron g h ệ tự  đồng bộ gồm nhiều  má y đ ặt cách  nhau  và ch ỉ nố i vớ i nhau bằng đ iện. Khi 1 trong nhữn g m áy đó  qua y đi m ột góc (gọi là  má y  ph át)  th ì  nhữn g  má y  khác  (má y  thu )    cũn g  qu ay  1   góc  như   vậy.  Hệ  thốn g  nà y  thường dùn g trong  kỹ thuật khốn g chế và đo lường.  Những m áy điện n ày thường thuộc  loại ba p ha và mộ t ph a và có  thể làm việc ở nhiều chế độ : Chỉ thị,  vi sai, b iến áp.  a. Hệ Tự Đồ ng Bộ  3 Pha ( Selsyn 3 pha)  Hệ  tự  đồng  bộ  ba  pha  đơn  giản   nhất  là  gồm  hai  má y  điện  khôn g  đồng  bộ  rôto  dâ y  quấn. Dâ y quấn stato của chún g được nố i với lưới điện còn  dâ y q uấn rôto  đư ợc nối  với  nhau  theo   đúng  thứ  tự  ph.  Như  vậy  nếu  ở  h ai  m áy  vị  trí  của  rôto    đối  với  stato   giống  nhau  thì sđđ E2  trong mạch rôto của chúng sẽ ngược nhau và dòn g đ iện  I2  sẽ bằng 0. T r a n g  | 46 
  11. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Gọ i  F  là  má y  p hát  tín  h iệu  và  T  là  má y  th u  tín  hiệu  th ì  khi  có   tín  h iệu   tác động  vào m áy ph át F làm  qu ay roto  củ a nó đ i 1  góc  th ì các Sđđ  E2F và E  T sẽ có gó c lệch  và    2 do đó trong mạch rôto sẽ có dòn g đ iện  I2. . E 2 F - E 2 T .e ± jq . I2 = (3.14)  Z2F - Z2T (+)  khi rôto F  qua y cùn g chiều với Ư    ( E  T vượt trước E  F )  F 2 2 (–)  Khi  rô to F quay ngược chiều với Ư F  Trong đó  : Z2F  và Z2T  : Tổng trở rô to của m áy phát (F) và má y th u (T)  Từ  đồ   thị  vectơ  Hình  3.11­b   ta  th ấy  thành  phần  tác  dụn g  của  I2  cùng  ch iều   với    E  T  do  đó  M    sẽ làm qua y  rô to  của má y  T  đi 1   góc   .  Trái lại  th ành phần   tác d ụng  của  2 T I2  n gược chiều với E2F  nên sẽ có  mômen MF  kéo rô to của m áy  F trở  về vị trí  = 0.  Ho ặc có th ể giải thích như  sau:  0  ­ gó c y  F » 180  , co s y     0  (M qu ay) : kéo rô to của m áy T đi 1 góc  .  2 2 T Hệ  thống  hai  m áy  trên   sẽ  làm   việc  cân  b ằn g  kh i  góc  lệch    ở  h ai  m áy  F  và  T  bằng nhau. Vì vậy kh i  giữ  ro to  của má y  F  ở  g óc   thì  ro to  của  má y  T  cũn g  sẽ qua y  một  góc đúng bằng  . Sự liên lạc như  thế còn gọi  là sự liên  lạc kiểu trục điện.  H ình 3 .11. Sơ đồ ngu yên lý và đồ  thị  vectơ  của sels yn  ba pha.  b. H ệ tự  đồng bộ  1 pha ( selsyn 1 pha )  Stato  củ a  hai  má y  F  và  T  chỉ  có   một  ph a  nố i  với  lướ i  điện  chung,  còn  rôto  củ ah ai m áy vẫn là d ây qu ấn  ba ph a và nối  với nhau th eo  đúng  thứ  tự ph a  .  Kh i  cho   dòn g  điện  một  ph a  vào  dâ y  qu ấn   stato  thì  tron g  khe  hở  sinh  ra  từ  trườn g  đập  m ạch  và  có  th ể  phân  thành  hai  từ  trường  qua y  ngược  ch iều  nh au  là  Ư    và  A Ư    và  ta  coi  như    có  h ai  hệ  thốn g  đồng  bộ  ba  pha  h ợp  lại.  Nh ư  vậy  có  th ể  dùng  B ngu yên lý làm việc của hệ ba ph a tìm ra mômen từng phần  và mô men tổng.  Qu ay  rô to  củ a  m áy  F  th eo  chiều  củ a  ƯAF  mộ t  góc  .  Đối  với  từ  trườn g  qua y  thu ận  Ư  F  và Ư  T  thì  giống nh ư hệ ba ph a M  F  và M AT  có   khu yn h hướng kéo hai  rôto A A A T r a n g  | 47 
  12. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  trở  về  cùng  một  vị  trí  .  Đối  với  từ  trư ờng  quay  ngượ c  Ư  F  và  Ư  T  cũng  vậ y.  Vì  vậ y  B B mômen  dohai  từ  trường  qua y  sin h  ra  trên  mỗi  m áy  cùng  ch iều  nên  trị  số  tu yệt  đố i  củ a  chúng  là  tổng  củ a  h ai  mom en   củ a  từng  phân  lư ợng  từ   trường  làm   trục  qu ay.  Như  vậ y  nếu quay roto của má y  F đi một góc  th ì roto  má y  T cũng qua y  đi một góc .  Thường  đặt  dây  qu ấn  sơ  cấp  một  pha  trên  roto còn d ây quấn  thứ  cấp  ba  ph a lắp  trên   stato  như   vậy  giảm   đi  được  m ột  vành  trượt.  Để  có  đặc  tính  mômen  tốt,   dâ y  quấnmột pha thường đặt trên cực lồi.  Ngày na y n gườ i ta đã ch ế tạo  nh ững sels yn  một ph a không vàn h trượt .  Hệ  tự  đồn g  bộ   ngày  nay  đư ợc  áp  dụn g  rộn g  rãi  tron g  ngành  tự  độn   hoá  và điều  khiển .  H ình 3 .12. Sơ đồ ngu yên lý và đồ  thị  vectơ của selsyn m ột pha.  Hình 3.13.  Cấu tạo sels yn  mộ t ph a. T r a n g  | 48 
  13. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  3.5. Động  cơ chấp hành không đồ ng bộ ( AC Servo Motor)  Để  điều  khiển  một  đối  tượng nào  đó,  tín h iệu điều khiển  ít  khi d ẫn trực tiếp đến  mà  thường  q ua  khâu  trun g  gian  n ào   đó.   Thí  dụ   muốn  biến  tín   hiệu  điện  áp  th ành  tín  hiệu  cơ  học  tác  động  vào   đối  tư ợng  đ iều  khiển  thì  người  ta  dùn g  kh âu   trung  gian  là  động cơ chấp hành. Động  cơ nà y cần  tho ả m ãn các yêu cầu  chính :  ­ Độ nh ạy cao,  quán tính  bé,  nghĩa là phải qu ay ho ặc dừng tức khắc khi có hoặc  mất tín hiệu đ iều kh iển  mà khôn g nhờ một  cơ  cấu h ãm .  ­ Môm en  mở  má y lớn, độn g cơ làm việc ổn đ ịnh  .  ­ Đặc tính cơ tu yến  tính, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.  ­ Công suất điều khiển nhỏ .  Động cơ ch ấp  hành không  đồn g  bộ  là  loại động  cơ  không  đồn g bộ h ai pha  công  suất bé (0,1 ÷ 300W). Máy có  kết cấu  như sau : Stato ghép b ằn g lá thép kĩ th uật điện có  0  hai cuộn  dâ y đ ặt lệch nhau 90  Trong  đó  mộ t  cuộn  Wkt  làm nhiệm  vụ  kích  thích,  cuộn  Wđk  làm  nhiệm  vụ  điều  0  khiển   ,  h ai  cuộn   này  đượ c  đặt  vào  hai  điện  áp   lệch  nh au  90  th ời  gian.  Nguồn  kích  thích  lấ y  ở  lướ i  điện  xo ay  chiều  ,  n guồn  điều  khiển  lấ y  ở  tín   h iệu   ĐK  có   nhiều  lo ại  điều  khiển  :  Điều   khiển  b iên   độ  ,  điều  kh iển   pha,  đ iều   khiển  hỗn  h ợp  (  cả  b iên   độ  và  pha)  .  Tổ ng  q uát  từ  trường  quay  có  thể  là  ellip   do  tính  b ất  đối  xứng  củ a  điện  áp  hoặc  0  pha  (  pha  nhỏ   h ơn  90  ).  Kh i  có  tín   h iệu  điều  khiển  trong  khe  hở  sẽ  hình   thành  từ  trườn g  qua y  và  động  cơ  làm  việc  với  đặc  tính  môm en   thuận   (đ ặc  tính  cơ  thông  thường).  Khi  m ất  tín  hiệu  điều  khiển,  trong  dây  q uấn    stato   chỉ  còn   nguồn  đ iện   một  pha  (Ukt),  từ  trường  đ ập   m ạch  do  dòng  đ iện   một  pha  sinh  ra  được  ph ân  thành  hai  từ  trườn g quay thu ận   và ngược,  tương ứng  ta có h ai đ ặc  tính   cơ  thu ận   và  ngược, đặc tính  cơ tổn g Må sẽ tạo  ra một mô men ngược vớ i mômen thuận (là đ ặc tính cơ thông thường  củ a  động  cơ  khôn g  đồng  bộ  kh i  có  cảh ai  đ iện   áp   kích   thích  và  điều  kh iên)  làm   rôto  đứn g lại ( Hình 3.15­b )  Hình  3.14. Sơ đồ  ngu yên  lý và cấu tạo động cơ chấp hành  hành  không đồng bộ. T r a n g  | 49 
  14. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  H ình 3 .15 Đặc tính  cơ  của độn g cơ chấp h ành khôn g đồng bộ.  Để  má y  làm  việc  ổn   định   và  đặc  tính   cơ   tu yến  tính  th ì  rôto  phải  đượ c  chế  tạo  với điện trở rất lớ n đ ể s    = 3 ÷  4, với s    lớn  như vậ y n ó mới chống được hiện  tượng tự  m m qua y  nữa ( còn  đối  vớ i  động  cơ một pha thông  thườn g vì  điện  trở   rôto  bé n ên   đặc tính  cơ có  dạng như  Hình 3.15­a,  khi  rôto đã  qu ay  ta  ngắt  m ạch  khởi động thì  độn g  cơ  vẫn  tiếp tục quay).  Động  cơ  ch ấp   h ành  không  đồn g  bộ  có  kết  cấu  tươn g  tự  nh ư  độn g  cơ  không  đồng bộ thườn g rôto lồng só c nhưn g phải được chế tạo với độ chính xác cao, quán tính  bé. Thông thường ha y làm theo kiểu rôto  rỗng ( hình cốc ) cấu tạo nh ư  Hình 3.14­b .  Stato  gồm h ai  phần  :  Ngo ài  và  trong  ,  stato   ngoài  gồm   các  lá  thép   kĩ  thuật  điện  ghép  lại  với  nh au,  gồm  có  răng  rãnh  để  đặt  d ây  q uấn  kích  thích  và  dây  quấn  điều  khiển . Stato trong  gồm  các lá thép ghép lại không có răng rãnh  ch ỉ dùng  làm  mạch dẫn  từ. Rô to  rỗng th ườn g  làm b ằn g  vật khôn g d ẫn  từ như nhô  hay  đu y­ra  được b ắt lên trên  trục bằng  vành đỡ  và qua y ở  giữa  kh e h ở  stato.  Ngo ài ra rôto  có th ể làm b ằn g h ợp kim  đồng  nhôm   có  đ iện   trở   su ất  cao   hoặc  làm  bằng  sắt,  ha y  bằng  vải  ép  trên  mặt  ngo ài  trán g vật liệu dẫn đ iện  .  Do khe hở không  khí lớn  (d = 0,3 ÷ 1,4 mm) nên I0  lớn, cosư thấp, hiệu suất  thấp,  trọng lượng lớn  (vì d  lớn  nên muốn F  cao phải tăng stđ F = I W ®  W tăng) (hình 1 ­14­  b)  3.6. Máy  phá t tốc độ  không đồ ng bộ  Làm   nhiệm   vụ  biến   đổi  tín   hiệu  cơ  san g  tín  hiệu   điện  (  thường  là  tốc  độ   qua y  củ a  trụ c  b iến   đổi  thành  tín   hiệu  điện  áp)  đ ể  đo  tố c  độ    củ a  động  cơ   hoặc  biến  đổ i  các  tín  h iệu   (gia  tố c,  ổn  định)  trong  các  cơ   cấu  tự  động.  Trong  các  lo ại  m áy  p hát  tốc  độ  xoa y ch iều, má y p hát  tốc độ   không  đồng bộ có ưu điểm  là tần  số  củ a đ iện   áp   ra không T r a n g  | 50 
  15. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  phụ thuộc vào  tố c độ,  đ iều  nà y  rất  thu ận  tiện  cho  việc  sử dụng  các dụn g  cụ đo  điện  áp  ở đ ầu  ra.  Máy  phát  tốc  độ  kh ông  đồn g  bộ   có  cấu   tạo  giống  độn g  cơ  chấp  hành   không  đồng bộ rô to rỗ ng.  Hình 3.16.  Ngu yên lý làm việc của má y  phát tố c độ.  Hình 3.17.  Qu an  hệ UF  = f(n)  Wk  là cuộn dây kích  thích, WF  là cuộn dâ y phát.  Kh i  cho  dòng  điện  xo ay  ch iều  một  pha  tần   số  f1  vào  dâ y  q uấn  W    ,  tron g  má y    k xuất  h iện   một  từ  trường  đ ập   mạch F    với  tần  số  f1  có  p hương  trùng  với  trụ c d ây  quấn    k W    tron g hình  trụ  rôto  rỗng  đang đ ứng  yên  xuất  hiện  sđđ  và  dòn g đ iện  xo ay  ch iều  với  k tần   số  f1  như  m áy  biến  áp,  chiều  của  từ  trường  Ư1  do  dòn g điện   đó  sinh  ra  được  vẽ  ở  Hình 3.6a.  Kh i  n  =  0  :  Do  trục  của  dâ y  q uấn  W    thẳng  góc  với  trụ c  W    tức  là  th ẳn g  gó c  F k với phương Ơ    và Ư   nên EF  = 0    k 1 Kh i  rôto   qua y  n   #  0   trong  rôto  sẽ  cảm  ứng  thêm  một  sđđ  qua y  e q  do   từ  trường  Ơk  quét qua rôto. eq º  n , dòng  điện Iq do  eq  sinh  ra có  ch iều  như Hình 3.16­b  Vì  Ơk  và  Ư1  đập   mạch   với  tần  số  f1  n ên  e q  và  Iq  cũng  biến  đổ i  với  tần  số  f1,  dòn g  điện  Iq   tạo  ra  từ  trườn g  Ơ    đập   mạch   với  tần  số  f1  qu a  cuộn   dây  W    làm  cảm    q F ứng  trong  đó  một  sđ đ  xo ay  ch iều  e    có  tần  số  f1 ,  trị  số  Eq  t ỷ  lệ  vớ i  tố c  đ ộ  n.  Qu an  hệ      F UF  =  f(n) đượ c vẽ t rên H ình  3.17. T r a n g  | 51 
  16. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  Trên  thực  tế,  kh i má y phát  tố c độ có tải, phản ứn g  của dòng đ iện   tron g  rôto gâ y  nên  sự  b iến  dạng  của  từ  trư ờng  và  sự  tha y  đổi  các  thông  số  củ a m áy  .  Hiện   tượn g  nà y  gâ y n ên sai  số  về trị  số  và làm m ất tính  chất   tu yến tính  của UF  = f (n ) nhất  là  ở  tốc độ  cao.  Vì vậ y má y  th ườn g  dùng  để đo  tốc độ  trong  phạm  vi  8000  ÷  10000   v/ph  vớ i DUF  = 5 ÷ 10  V.  3.7. Máy  biến áp xoay  Máy biến áp xoa y là  thiết  b ị  điện  làm việc theo  n gu yên  lý  cảm ứn g  đ iện   từ  ,  có  thể cho ra mộ t điện áp  tha y đ ổi th eo  góc xoay   của rôto  . Cấu  tạo giống động  cơ  không  đồng  bộ  rôto dâ y  q uấn dạng  công su ất  nhỏ.  Trên  stato   và  rôto   có  đặt dâ y  q uấn hai  ph a  0  đối xứn g lệch nh au tron g khôn g gian  90  đ iện.  Điện  áp  đ ầu  ra  trên  rôto  má y  biến  áp  xoay  có  thể  tỷ  lệ  với  sin,  co sin  ho ặc  với  bản  thân  góc  xoa y    của  roto ,  do  đó  n gười  ta  phân   làm   má y  b iến   áp  xoa y  sin­cosin  và  má y b iến  áp xo ay tu yến  tính. Sơ  đồ ngu yên lý như Hình  3.18.  H ình 3 .18. Sơ đồ ngu yên lý má y b iến  áp xo ay sin –  cosin  và má y b iến  áp xo ay tu yến  tính.  Đặt đ iện  áp xo ay chiều  U1  vào  dâ y q uấn stato W1  u1  = U1max  sin t =  2 U1  sin t  (3.15)  Khi xoay roto đi 1 góc  , điện áp đầu ra ở dạng dây quấn thứ cấp W’    và W”    là :  2 2 u’    =  2  k    U    sin   sin t  2 11 =  2  U’2  sin t  (3.16)  u’’2  =  2  k1  U1  co s   sin t  =  2  U’’2  sin t  (3.17)  k dq 2 W2    Trong đó  :  k1  =  k dq1 W1     U’    = k   U   sin  (3.18) 2 11 T r a n g  | 52 
  17. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  U”    =  k    U   cos  (3.19)  2 11 Từ đó ta thấy trị số hiệu dụng của điện áp đưa ra U’2  và U”2  tỷ lệ với sin và cos  .      Kh i  mb a  xoa y  có  tải,  dòng  điện  i’2  và  i”2  trong h ai  d ây  quấn  W’2  và  W”2  tạo  nên  từ  trường  Ư ’2  và  Ơ”2  có  thể  ch ia  các  từ  thông  đó  thành   h ai  th ành  ph ần  d ọc  và  ngang  trục  củ a  từ   trường  dâ y  q uấn    sơ  cấp F 1  là F ’2  cos    , F ’2  sin  , F ’’2  cos a  , F ’’2  sin a . Từ trường ngang trục F ’’2  cos a vàF ’2 sin  làm  cho từ  trườn g tổng bị m éo đi và  quan  h ệ  h ình   sin   củ a  sđđ     đối  với  góc a  bị  phá  hủ y.   Để  triệt  tiêu   thành  phần  nà y  trên  stato   ta đặt dây  qu ấn  ngắn  mạch   W    vuông góc  với dâ y  quấn  W   .  Dòn g đ iện   tron g dâ y  n 1 quấn  W    sẽ  sinh  ra  từ  trường  bù  thành   phần  từ   trường  ngan g  trục F ’’2  co s a  và F ’’2      n sin a , do đó  có thể giảm  sai số đ ến mứ c tối th iểu .  Hình  3.19. Ngu yên lý làm việc của má y b iến áp sin –  cosin.  Nếu  đấu  dâ y  q uấn     của  mba  xoa y  theo  Hình  3 .18 ­c  ta  có  má y  biến  áp  xoa y  tu yến  tính  .  0  Khi  gó c    tro ng  kho ảng    0  < a 
  18. Giáo trình Máy điện  đặc biệt – Nguyễn  Trọng  Thắng  CÂU HỎI Ô N TẬP.  1)  Nêu ưu  điểm và nhượ c điểm chính của MĐ KĐB kh i làm việc ở chế độ má y  phát ?  2)  Điều kiện để MĐ KĐB làm việc độc lập  vớ i lưới điện ?  3)  Đườn g đ ặc tính đ iện dung giới hạn  đư ợc xác định  như thế nào ?  4)  Viết biểu thức xác định hệ số góc củ a đườn g đặc tính đ iện dung giới hạn ?  5)  Những hạn  chế củ a MĐ KĐB khi  làm  việc độ c lập với lưới đ iện ?  6)  Trị  số  điện  dung  cần  thiết  để  kích  từ  cho  máy  p hát  KĐB  đ ạt  đến  đ iện   áp  đ ịnh mức lú c khôn g tải ?  7)  Để tiết kiệm đ iện  dung  thì các bộ tụ  đư ợc đấu nh ư  thế nào ?  8)  Khi  m áy  phát  KĐB  làm  việc  có  tải  nếu  tốc  độ   máy  giảm  th ì  điện  áp  ra  sẽ  th ay đổ i như thế n ào  ?  9)  Khi  có  tải  để  giữ  điện  áp  ra  của  má y  ph át  KĐB  khôn g  đổ i  thì  giá  trị  điện  dung C tăng hay giảm  và đượ c tính như  thế nào ?  10) Để giảm  dòng điện  trong quá  trình  hãm ngược ta có  thể thực hiện bằng  cách  n ào ?  11) Nêu các phương pháp hãm điện đối với động cơ  điện KĐB ?  12) Để tăn g mômen hãm  tron g  trường hợp  hãm  tái  sinh   ta có   thể  thự c h iện  bằng  cách nào  ?  13) Chứ c năn g của má y điều chỉn h pha ha y m áy dịch pha ?  14) Điểm khác nhau về cấu  tạo của ĐC KĐB với má y d ịch  ph a ? T r a n g  | 54 
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2