zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

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

Báo xấu

361
lượt xem 118
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:

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

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

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 ¥
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.