47
PHAÀN IV
MAÙY ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ
48
CHÖÔNG I: ÑAÏI CÖÔNG VEÀ MAÙY ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ
§ 1.1. PHAÂN LOAÏI VAØ KEÁT CAÁU
1. Phaân loaïi:
- Theo keát caáu cuûa voû coù theå chia laøm caùc loaïi: kieåu hôû, kieåu baûo veä, kieåu
kín, kieåu choáng noå, kieåu choáng rung,…
- Theo keát caáu cuûa rotor chia laøm 2 loaïi:Rotor daây quaán vaø rotor loàng soùc.
- Theo soá pha: m = 1, 2, 3.
2. Keát caáu: Gioáng nhö caùc maùy ñieän quay khaùc, maùy ñieän khoâng ñoàng boä
goàm caùc boä phaän chính sau:
Phaàn tónh hay stator: Treân stator coù voû, loõi theùp vaø daây quaán.
α
. Voû maùy:
Ñeå coá ñònh loõi theùp vaø daây quaán, khoâng duøng ñeå
laøm maïch daãn töø. Thöôøng laøm baèng gang hay theùp
taám haøn laïi.
β
. Loõi theùp: Laø phaàn daãn töø. Vì töø tröôøng ñi qua loõi
theùp laø töø tröôøng quay neân ñeå giaûm toån hao, loõi saét
ñöôïc laøm baèng nhöõng laù theùp kyõ thuaät ñieän daøy
0,35mm hay
0,5mm eùp laïi. Khi ñöôøng kính ngoaøi loõi theùp Dn <
990mm thì duøng caû taám troøn eùp laïi, 2 maët coù sôn
caùch ñieän. Khi Dn > 990mm thì phaûi duøng nhöõng
taám hình reõ quaït (segment) gheùp laïi thaønh khoái
troøn. Maët trong cuûa theùp coù xeû raõnh ñeå ñaët daây
quaán.
γ
. Daây quaán: Daây quaán cuûa stator ñöôïc ñaët vaøo
caùc raõnh cuûa loõi saét vaø ñöôïc caùch ñieän toát ñoái vôùi
raõnh.
Phaàn quay hay rotor: Goàm loõi theùp vaø daây quaán.
α. Loõi theùp:
Duøng caùc laù theùp kyõ thuaät ñieän nhö ôû stator. Loõi saét ñöôïc eùp tröïc tieáp leân truïc
quay, phía ngoaøi coù xeû raõnh ñeå
ñaët daây quaán.
β. Daây quaán: Coù 2 loaïi:
Loaïi rotor kieåu daây quaán:
Rotor coù daây quaán gioáng nhö daây
quaán stator. Daây quaán 3 pha cuûa
rotor thöôøng ñaáu hình sao, coøn ba
ñaàu kia ñöôïc noái vaøo 3 vaønh tröôït
thöôøng laøm baèng ñoàng ñaët coá ñònh
H
ình 1.2 Rotor daây quaán cuûa ñoäng cô
ñieän khoâng ñoàng boä
1
2
3
H
ình 1.1 Stator của maùy
ñieän khoâng ñoàng boä.
1. Voû maùy.
2. Loõi theùp.
3. Daây quaán.
49
ôû moät ñaàu truïc vaø thoâng qua choåi than coù theå ñaáu vôùi maïch ñieän beân ngoaøi. Khi
maùy laøm vieäc bình thöôøng daây quaán rotor ñöôïc noái ngaén maïch.
Loaïi rotor kieåu loàng soùc: Keát caáu cuûa loaïi daây quaán naøy raát khaùc vôùi daây
quaán stator. Trong moãi raõnh cuûa rotor ñaët vaøo thanh daãn baèng ñoàng hay baèng
nhoâm daøi ra khoûi loõi theùp vaø ñöôïc noái taét laïi ôû 2 ñaàu baèng hai vaønh ngaén maïch
baèng ñoàng hay nhoâm laøm thaønh moät caùi loàng maø ngöôøi ta quen goïi laø loàng soùc
(hình 1-3).
c) Khe hôû: Khe hôû trong maùy ñieän khoâng ñoàng boä raát nhoû (töø 0,2 ñeán
1 mm trong maùy ñieän côõ nhoû vaø vöøa), caøng nhoû caøng toát ñeå haïn cheá doøng ñieän töø
hoaù laáy töø löôùi vaøo.
Keát caáu cuûa ñoäng cô ñieän khoâng ñoàng boä rotor loàng soùc vaø rotor daây quaán ñöôïc
trình baøy treân hình 1.4, hình 1.5.
H
ình 1.3 Rotor loàng soùc ñoäng cô ñieän khoâng ñoàng boä
H
ình 1.4 Ñoäng cô ñieän khoâng
ñoàng boä
H
ình 1.5 Ñoäng cô ñieän khoâng ñoàng boä
rotor daây quaán.
50
H
ình 1.7 Cheá ñoä maùy phaùt ñieän
cuûa maùy ñieän khoâng ñoàng boä
§ 1.2. NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC
Maùy ñieän khoâng ñoàng boä laø loaïi maùy ñieän laøm vieäc theo nguyeân lyù caûm
öùng ñieän töø. Khi cho moät doøng ñieän ba pha ñi vaøo daây quaán ba pha ñaët trong loõi
theùp stator thì trong maùy sinh ra moät töø tröôøng quay vôùi toác ñoä ñoàng boä n1 = 60f1-
/p, f laø taàn soá löôùi ñieän ñöa vaøo, p laø soá ñoâi cöïc cuûa maùy. Töø tröôøng naøy queùt qua
daây quaán nhieàu pha töï ngaén maïch ñaët treân loõi theùp rotor vaø caûm öùng trong ñoù
s.ñ.ñ vaø doøng ñieän. Töø thoâng do doøng ñieän naøy sinh ra hôïp vôùi töø thoâng cuûa
stator taïo thaønh töø thoâng toång ôû khe hôû δ
Φ
. Doøng ñieän trong daây quaán cuûa rotor
taùc duïng vôùi töø thoâng naøy sinh ra moment. Taùc duïng cuûa noù coù quan heä maät thieát
vôùi toác ñoä quay n cuûa rotor, vôùi nhöõng phaïm vi toác ñoä khaùc nhau thì cheá ñoä laøm
vieäc cuûa maùy cuõng khaùc nhau. Ñeå chæ phaïm vi toác ñoä cuûa moãi maùy, ngöôøi ta
duøng heä soá tröôït s. Theo ñònh nghóa heä soá tröôït baèng:
100
n
nn
s
1
1.% −
=
Nhö vaäy khi: n = n1 ⇒ s = 0; n = 0 ⇒ s = 1
n > n1 ⇒ s < 0; n < 0 ⇒ s > 1 (rotor quay ngöôïc chieàu töø tröôøng quay)
1. Tröôøng hôïp rotor quay thuaän vôùi töø
tröôøng quay nhöng n1 > n > 0 hay 0 < s < 1.
Giaû söû chieàu quay n1 cuûa δ
Φ
vaø chieàu quay n cuûa
rotor nhö hình veõ. Do n < n1 neân chieàu chuyeån
ñoäng cuûa thanh daãn suy ra chieàu Eö, Iö ñöôïc xaùc
ñònh baèng quy taéc baøn tay phaûi. Iö taùc ñoäng vôùi δ
Φ
sinh ra löïc ñieän töø F vaø moment M coù chieàu
xaùc ñònh baèng qui taéc baøn tay traùi, moment M
laøm rotor quay theo chieàu cuûa töø tröôøng quay
vôùi n < n1. Maùy laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoäng cô ñieän (bieán ñieän naêng thaønh cô naêng).
2. Tröôøng hôïp rotor quay thuaän vaø nhanh hôn toác ñoä ñoàng boä
+
∞
> n > n1 hay
∞
−
< s < 0.
Duøng moät ñoäng cô sô caáp quay rotor cuûa maùy
ñieän khoâng ñoàng boä nhanh hôn toác ñoä ñoàng boä cuûa
töø tröôøng quay n > n1. Chieàu cuûa töø tröôøng quay
queùt qua thanh daãn ngöôïc laïi, chieàu Eö, Iö ñoåi
chieàu neân chieàu cuûa moment M ngöôïc vôùi chieàu
quay cuûa rotor neân noù laø moment haõm. Maùy bieán
cô naêng thaønh ñieän naêng. Maùy laøm vieäc ôû
cheá ñoä maùy phaùt.
H
ình 1.
Cheá ñoä ñoäng cô ñieän
cuûa maùy ñieän khoâng ñoàng boä
51
3. Tröôøng hôïp rotor quay ngöôïc chieàu töø tröôøng quay ( ∞− < n < 0 hay
+
∞
> s > 1).
Vì moät lyù do naøo ñoù rotor quay ngöôïc chieàu vôùi töø
tröôøng quay thì luùc ñoù chieàu cuûa Eö, Iö , maùy laøm
vieäc gioáng nhö ôû cheá ñoä ñoäng cô ñieän. Vì moment
M sinh ra ngöôïc chieàu vôùi n neân coù taùc duïng haõm
rotor laïi. Trong tröôøng hôïp naøy maùy vöøa laáy ñieän
naêng ôû löôùi ñieän vöøa laáy cô naêng ôû ñoäng cô sô caáp.
Cheá ñoä laøm vieäc nhö vaäy goïi laø cheá ñoä haõm
ñieän töø.
Toùm laïi ta coù theå bieåu thò caùc cheá ñoä laøm vieäc theo s vaø n nhö sau:
Cheá ñoä Haõm ñieän töø Ñoäng cô Maùy phaùt
n
∞
− 0 n1 +
∞
s +
∞
1 0 ∞−
Vì maùy laøm vieäc ôû caùc toác ñoä n khaùc n1 cuûa töø tröôøng quay neân ta goïi laø maùy
ñieän khoâng ñoàng boä.
§ 1.3. CAÙC ÑAÏI LÖÔÏNG ÑÒNH MÖÙC
Maùy ñieän khoâng ñoàng boä coù caùc ñaïi löôïng ñònh möùc ñaëc tröng cho ñieàu
kieän kyõ thuaät cuûa maùy. Caùc trò soá naøy do nhaø maùy thieát keá, cheá taïo quy ñònh vaø
ñöôïc ghi treân nhaõn maùy. Vì maùy ñieän khoâng ñoàng boä chuû yeáu laøm vieäc ôû cheá ñoä
ñoäng cô ñieän neân treân nhaõn maùy ghi caùc trò soá ñònh möùc cuûa ñoäng cô öùng vôùi taûi
ñònh möùc. Caùc trò soá ñoù thöôøng bao goàm:
+ Coâng suaát ñònh möùc ôû ñaàu truïc (coâng suaát ñaàu ra) Pñm (kW hay W) hoaëc
Hp hoaëc Cv, 1Cv = 736W (theo tieâu chuaån Phaùp), 1kW = 1,358Cv, 1Hp =
746W (theo tieâu chuaån Anh).
+ Doøng ñieän daây ñònh möùc Iñm (A).
+ Ñieän aùp daây ñònh möùc Uñm (V).
+ Kieåu ñaáu daây stator.
+ Toác ñoä quay ñònh möùc nñm (vg/ph).
+ Hieäu suaát ñònh möùc ñm
η
.
+ Heä soá coâng suaát ñònh möùc cos ñm
ϕ
.
Coâng suaát ñònh möùc maø ñoäng cô ñieän tieâu thuï:
P1ñm = ñmñmñm
ñm
ñm cosϕ=
ηIU3
P, ñmñmñmñmñm cos ηϕ= IU3P
Moment ñònh möùc ôû ñaàu truïc:
H
ình 1.8 Cheá ñoä haõm ñieän töø
cuûa maùy ñieän khoâng ñoàng boä