Chương 16: Quan hệ từ trong máy điện KĐB

Ch¬ng 16

Quan hÖ ®iÖn tõ trong m¸y ®iÖn K§B

16-1. §¹i c¬ng

Nãi chung trªn stato cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã d©y quÊn m 1 pha (thêng m 1

= 3), trªn r«to cã d©y quÊn m 2 pha (m 2 = 3 ®èi víi ®éng c¬ r«to d©y quÊn, cßn ®èi víi ®éng c¬ r«to lång sãc m 2 > 3 - d©y quÊn nhiÒu pha). Nh vËy trong m¸y cã hai m¹ch ®iÖn kh«ng nèi víi nhau vµ gi÷a chóng chØ cã sù liªn hÖ vÒ c¶m øng tõ. Khi m¸y lµm viÖc b×nh thêng, trªn d©y quÊn stato cã tõ th«ng t¶n vµ t¬ng øng cã ®iÖn kh¸ng t¶n, trªn d©y quÊn r«to còng vËy vµ gi÷a hai d©y quÊn cã sù hç c¶m. V× vËy ta cã thÓ coi m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé nh mét m¸y biÕn ¸p mµ d©y quÊn stato lµ d©y quÊn s¬ cÊp, d©y quÊn r«to lµ d©y quÊn thø cÊp, sù liªn hÖ gi÷a hai m¹ch ®iÖn s¬ vµ thø lµ th«ng qua tõ trêng quay (ë m¸y biÕn ¸p lµ tõ trêng xoay chiÒu). Do ®ã cã thÓ dïng c¸ch ph©n tÝch kiÓu m¸y biÕn ¸p ®Ó nghiªn cøu nguyªn lý lµm viÖc c¬ b¶n cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé nh: thiÕt lËp c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n, m¹ch ®iÖn thay thÕ, ®å thÞ vÐct¬, ... vµ phÇn nµo sö dông nh÷ng kÕt qu¶ ®¹t ®îc khi ph©n tÝch m.b.a.

CÇn chó ý lµ khi ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc c¬ b¶n cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé, ta chØ xÐt ®Õn t¸c dông cña sãng c¬ b¶n mµ kh«ng xÐt ®Õn t¸c dông cña sãng bËc cao v× t¸c dông cña chóng lµ thø yÕu.

16-2. m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc khi r«to ®øng yªn

B×nh thêng khi lµm viÖc, d©y quÊn r«to cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ®îc nèi „

0). Nhng cã mét sè quan hÖ mµ khi ng¾n m¹ch vµ m¸y quay víi tèc ®é nµo ®ã (n r«to ®øng yªn (n = 0) vÉn tån t¹i vµ qua tr¹ng th¸i ®ã cã thÓ hiÓu mét c¸ch dÔ dµng h¬n nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. V× vËy tríc hÕt ta sÏ nghiªn cøu trêng hîp r«to ®øng yªn. Thùc ra cã thÓ coi ®éng c¬ ®iÖn lóc më m¸y n»m trong trêng hîp nµy.

16.2.1. C¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n

§Æt mét ®iÖn ¸p U 1 cã tÇn sè f 1 vµo d©y quÊn stato, trong d©y quÊn stato sÏ cã dßng ®iÖn I1 tÇn sè f 1; trong d©y quÊn r«to cã dßng ®iÖn I 2 tÇn sè còng lµ f 1. Dßng ®iÖn I 1 vµ I2 sinh ra c¸c s.t.®. quay F1 vµ F2 cã trÞ sè (nh ®· biÕn ë phÇn thø ba, ch¬ng 14):

dq 1

F 1

m 1 p m

kW 1 P kW 2

F 2

2 p

(cid:252) (cid:239) (cid:239) (cid:253) (16-1) (cid:239) (cid:239) (cid:254)

trong ®ã: m1, m2 lµ sè pha cña d©y quÊn stato vµ r«to;

p - sè ®«i cùc;

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

W1, W2, kdq1, kdq2 lµ sè vßng d©y nèi tiÕp trªn mét pha vµ hÖ sè d©y quÊn cña stato, r«to.

n 1

60= f 1 P

Hai s.t.®. nµy cïng quay víi tèc ®é ®ång bé vµ t¸c dông víi nhau ®Ó sinh

& F 0

& F 1

-+ (

)

ra s.t.®. tæng trong khe hë F0. V× vËy ph¬ng tr×nh c©n b»ng s.t.®. cã thÓ viÕt: & F 2

& F 1

& F 0

& F 2

hay (16-2)

1I& gåm

Còng gièng nh c¸ch ph©n tÝch m.b.a, ë ®©y cã thÓ coi nh dßng ®iÖn stato

& I 0

& F 0

0I& t¹o nªn s.t.®.

kW 1 P

m 1 p

kW 2

1 dq

hai thµnh phÇn: mét thµnh phÇn vµ mét thµnh phÇn

(

2I&

& , I 2

& I 2

& F 2

kW 1 P

2 p

- - lµ ( ) t¹o nªn s.t.®. ®Ó bï l¹i s.t.® . cña

m 1 p 2I& . Nh vËy ta cã:

-+ (

& I 1

& I 0

& I 2

dßng ®iÖn thø cÊp

& I 1

& I 2

& I 0

(16-3)

2F& do dßng ®iÖn

2I& cña r«to vµ thµnh phÇn

'2F& cña dßng ®iÖn stato

'2I&

So s¸nh s.t.®.

kW 2

dq 1

& I 2

kW 1 P

m 1 p

2 p

ta cã:

dq 1

Tõ ®ã t×m ®îc tû sè biÕn ®æi dßng ®iÖn

& I 2 & I 2

kWm 1 1 kWm 2 2

(16- 4)

& = I 2'

& I 2 ik

Dßng ®iÖn quy ®æi cña r«to sang stato b»ng:

Tõ th«ng chÝnh F do s.t.® . F0 sinh ra trong kh e hë quÐt qua hai d©y quÊn stato vµ r«to vµ c¶m øng trong ®ã c¸c s.®.®. cã trÞ sè b»ng:

44,4

E 1 E

44,4

kWf f 1 1 dq 1 kWf 2 2

f 2

(cid:252) (cid:239) (cid:253) (16- 5) (cid:239) (cid:254)

Khi r«to ®øng yªn f 2 = f 1 nªn tû sè biÕn ® æi ®iÖn ¸p cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé b»ng:

E 1 E 2

kW 1 kW 2

(16-6)

Quy ®æi s.®.®. r«to sang stato ta ®îc:

E1 = E2’ = keE2

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

& xIJ 11

Do d©y quÊn stato cã tõ th«ng t¶n lµ F б1 nªn trong d©y quÊn stato sÏ c¶m øng s.®.®. & E , trong ®ã x 1 lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn stato. NÕu xÐt c¶ ®iÖn ¸p

11rI&

th× ph¬ng tr×nh c©n b»ng vÒ s.®.® . trong

& U

(

)

& E 1

& rI 11

& E 1

& rI ( 1 1

jx 1

& E 1

& ZI 11

& E s

t¶n r¬i trªn ®iÖn trë r 1 cña d©y quÊn stato lµ m¹ch ®iÖn stato nh sau:

(16-7)

trong ®ã Z1 = r1 + jx1 lµ tæng trë cña d©y quÊn stato.

(

)

& E

Trong d©y quÊn r«to còng vËy, do d©y quÊn r«to ng¾n m¹ch nªn ph¬ng tr×nh c©n b»ng vÒ s.®.®. trong m¹ch ®iÖn r«to nh sau:

& E 2

& I 2

r 2

& ZI 2

(16- 8)

trong ®ã:

r2 - ®iÖn trë r«to bao gåm c¶ ®iÖn trë phô m¾c vµo nÕu cã; x2 - ®iÖn kh¸ng t¶n trªn d©y quÊn r«to; Z2 = r2 + jx2 - tæng trë cña d©y quÊn r«to. Còng gièng nh ë m.b.a, ta cã thÓ viÕt:

)

& E 1

& ZI 0

& (0 I

r m

- (16- 9)

0F& ;

0I& - dßng ®iÖn tõ ho¸ sinh ra søc tõ ®éng

rm - ®iÖn trë tõ ho¸ ®Æc trng cho tæn hao s¾t; xm - ®iÖn kh¸ng tõ ho¸ biÓu thÞ sù hç c¶m gi÷a stato vµ r«to. Muèn quy ®æi ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng r«to sang bªn stato ph¶i ¸p dông nguyªn t¾c tæn hao kh«ng ®æi vµ gãc pha gi÷a E2 vµ I2 kh«ng ®æi.

2 rIm 2 22

2, 2, rIm 2 21

Khi quy ®æi r2 ta cã:

Tõ ®ã ta ®îc:

' r 2

r 2

I I

m 2 m 1

2 ' 2

m 2 m 1

kWm 1 1 kWm 2

(cid:246) (cid:230) (cid:230) (cid:246) (cid:247) (cid:231) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:247) (cid:231) Ł ł ł Ł

r 2’ = kiker2 = kr2 (16-10) Khi quy ®æi x2 ta cã:

x r 2

' x 2 ' r 2

' x 2

r 2 ' r 2

(16-11) vµ ta ®îc

2 = r2’ +jx2’ = k(r2 + jx2) = kZ2

Tæng trë Z,

trong ®ã k = ki.ke lµ hÖ sè quy ®æi ®iÖn trë, ®iÖn kh¸ng vµ tæng trë.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Chó ý: Khi viÕt ph¬ng tr×nh trªn ta coi nh trôc d©y quÊn stato vµ r«to cïng pha trïng nhau (h×nh 16-1a).

Trêng hîp chung, gi¶ sö d©y quÊn r«to lÖch víi d©y quÊn stato mét gãc kh«ng theo chiÒu cña tõ trêng quay (h×nh 16-1b) th× khi tõ trêng quay quÐt qua c¸c

& E

eE 1

gian b d©y quÊn, ta cã: 1 & k

& I 2

& E z

1 & E 1 . k z

- vµ

H×nh 16-1: S¬ ®å m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã trôc d©y quÊn stato vµ r«to trïng pha nhau (a) vµ lÖch pha nhau mét gãc b (b)

Ta thÊy khi d©y quÊn

r«to dÞch pha tríc d©y quÊn stato mét gãc kh«ng gian b th× s.®.® . vµ dßng ®iÖn cña nã chËm sau mét gãc pha b vÒ thêi gian so víi khi hai d©y quÊn cïng pha cã trôc trïng nhau. Trong trêng hîp ®ã, biªn ®é cña s.t.®. quay F2 do dßng ®iÖn cña r«to I 2 sinh ra sÏ ®¹t tíi vÞ trÝ trïng víi trôc pha cña d©y quÊn r«to (thÝ dô pha a) chËm mét kho¶ng thêi gian øng víi thêi gian cÇn thiÕt ®Ó F2 quay ®i mét gãc b . V× ë ®©y (h×nh 16-1b) trôc pha a cña r«to ® · cã vÞ trÝ vît tríc trôc pha A cña stato mét gãc b , nªn s.t.®. F2 cã vÞ trÝ t¬ng ®èi so víi s.t.®. F1 hoµn toµn gièng nh khi trôc hai d©y quÊn stato vµ r«to trïng nhau nh ® · xÐt ë trêng hîp cña h×nh 16-1a. KÕt qu¶ lµ s.t.®. t æng F0 vµ tõ th«ng t¬ng øng sÏ kh«ng ®æi, do ®ã trÞ sè cña s.®.®, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn ®Òu kh«ng thay ® æi.

= 0 hay b „ 0 ta coi nh ë bªn = 0 ®Ó lËp quan hÖ gi÷a stato vµ Tõ ph©n tÝch trªn ta rót ra kÕt luËn lµ: ë mét thêi ®iÓm nhÊt ®Þnh, trôc s.t.®. cña r«to so víi vÞ trÝ cña d©y quÊn stato vÉn kh«ng thay ® æi dï d©y quÊn r«to ë vÞ trÝ bÊt k ú. Do ®ã ph¬ng tr×nh c©n b»ng vÒ s.t.®. (16-2) viÕt ë trªn vÉn ®óng. Khi trôc cña d©y quÊn r«to lÖch víi trôc cña d©y quÊn stato cïng pha th× chØ cã s.®.®. vµ dßng ®iÖn lÖch ®i mét gãc pha. Nhng v× chóng ta chØ cÇn gi¶i ra dßng ®iÖn vµ s.®.®. cña stato, cßn r«to chØ t¸c dông lªn stato th«ng qua s.t.®. cña nã, cho nªn khi b stato kh«ng cã g× thay ® æi, v× vËy dïng trêng hîp b r«to. Nh vËy cã thÓ tr¸nh sù phøc t¹p khi xÐt thªm gãc b .

Tãm l¹i c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Æc trng cho t×nh tr¹ng lµm viÖc ng¾n m¹ch cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé (r«to ®øng yªn) khi quy ® æi sang stato bao gåm:

)

& U

+ '

jx 1 jx 2

& & E zI 11 1 & & + zIE ' ' 2

' 2 +

& & E rI ( 1 1 1 & & + IE ' (' r 2 2 2 & E 1 =

1 O & E & I 1

& ' I 2 =

(

)

& I 0 r m

& I 0

& E 1

jx m

& zI 0

(cid:252) (cid:239) (cid:239) (cid:239) (cid:253) (16-12) (cid:239) (cid:239) (cid:239) - (cid:254)

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

16.2.2. §å thÞ vect¬ vµ m¹ch ®iÖn thay thÕ

Dùa vµo c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n (16-12) ta vÏ ®îc ®å thÞ v ect¬ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to ®øng yªn nh ë h×nh 16-2.

& jx I1 1

&U1

- äi lµ ®iÖn ¸p ng¾n

& r I1 1 & jx I2 2

- ¢ ¢

¢&I 2

&I1

&E1 & ¢r I2 2

& & + FF 1 2

& F 0

- - Khi r«to ®øng yªn mµ d©y quÊn r«to nèi ng¾n m¹ch, nÕu muèn giíi h¹n c¸c dßng ®iÖn I1 vµ I2 trong d©y quÊn stato vµ r«to ®Õn c¸c trÞ sè ®Þnh møc th× còng nh ë m.b.a. khi ng¾n m¹ch cÇn gi¶m thÊp ®iÖn ¸p ®Æt vµo. §iÖn ¸p ®ã (g m¹ch) vµo kho¶ng (1 5 ‚ 25)%U®m. Còng do ®ã mµ s.®.®. E1 trong m¸y nh á ®i rÊt nhiÒu vµ tõ c«ng thøc (16- 5) ta thÊy tõ th«ng chÝnh trong m¸y rÊt nh á, ngh Üa lµ s.t.®. tõ ho¸ F0 rÊt nh á so víi F1 vµ F2, do 0F& . ®ã ph¬ng tr×nh (16-2) cã thÓ b á qua Lóc ®ã ta cã: - ¢ »

& I 1

& + I , 2

F &

» hay (16-13)

&I 0 H×nh 16-2: §å thÞ vÐct¬ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to ®øng yªn .

& I 1

& U 1 +

z 1

' 2

& U 1 nz

x2'

Thay (16-13) vµo ph¬ng tr×nh thø t cña (16-12) cã thÓ tÝnh ®îc dÔ dµng dßng ®iÖn stato 1I& :

& I

& I 1

» -

trong ®ã Zn = Z1 + Z2’ = (r1 + r2’) + j(x1 + x2’) = rn + jxn lµ t æng trë ng¾n m¹ch cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé.

H×nh 16-3 : M¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to ®øng yªn

Khi U1 = U ®m th× I 1 lóc ®ã chÝnh lµ dßng ®iÖn më m¸y.

M¹ch ®iÖn thay thÕ nh h×nh 16-3.

16-3. M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc khi r«to quay

æi, ®iÒu ®ã ¶nh æi quy luËt vµ Khi r«to quay th× trÞ sè tÇn sè s.®.®. vµ dßng ®iÖn cña r«to thay ® hëng lín ®Õn sù lµm viÖc cña m¸y ®iÖn, nhng nã kh«ng lµm thay ® quan hÖ vÒ ®iÖn tõ khi r«to ®øng yªn. §iÒu nµy cÇn chó ý khi nghiªn cøu sau nµy.

16.3.1. C¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n

M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi lµm viÖc th× d©y quÊn r«to nhÊt ®Þnh ph¶i kÝn m¹ch vµ

)

& U

& E 1

& rI ( 1 1

jx 1

& E 1

& ZI 11

thêng lµ ng¾n m¹ch. Nèi d©y quÊn stato víi nguån ®iÖn ba pha th× trong d©y quÊn cã dßng ®iÖn I1, do ®ã ph¬ng tr×nh c©n b»ng vÒ s.®.®. trªn d©y quÊn stato vÉn nh cò. + (16-1 4)

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Tõ trêng khe hë sinh ra F1 quay víi tèc ®é ®ång bé n 1. NÕu r«to quay víi tèc ®é n

n 1

sf 1

pn 2 60

pn 1 60

n 1

theo chiÒu quay cña tõ trêng quay th× tèc ®é t¬ng ®èi gi÷a tõ trêng quay víi d©y quÊn r«to lµ n2 = n1 - n, lóc ®ã tÇn sè s.®.®. vµ dßng ®iÖn trong d©y quÊn r«to sÏ lµ: - (16-1 5)

n 1

- n trong ®ã lµ hÖ sè trît cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. Thêng khi ®éng c¬

®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc ë t¶i ®Þnh møc th× s = 0,02 ‚ 0,05.

TrÞ sè s.®.®. trªn d©y quÊn r«to lóc ®ã b»ng:

F F = sE2 (16-16) = 4,44sf1W2kdq2

E2s = 4,44f2W2kdq2 V× ®iÖn kh¸ng x = w L = 2p fL (trong ®ã L lµ hÖ sè tù c¶m cña d©y quÊn) nªn víi dßng ®iÖn I2 cã tÇn sè f2 th× trÞ sè ®iÖn kh¸ng cña r«to b»ng:

(16-1 7) x2s = 2p f2L2 = 2p sf1L2 = sx2

& E

)

(

trong ®ã x2 = 2p f1L2 lµ ®iÖn kh¸ng t¶n pha cña d©y quÊn r«to lóc ®øng yªn.

r 2

(16-1 8) Do ®ã ph¬ng tr×nh c©n b»ng vÒ s.®.®. cña m¹ch ®iÖn r«to lµ: & I 2

& E

(

)

vµ sau khi ®· quy ®æi ta cã ph¬ng tr×nh:

' 2

& ' I 2

' r 2

' 2

(16-1 9)

2, cßn bªn s¬ cÊp (stato) th× s.®.®. vµ dßng ®iÖn cã tÇn sè lµ f 1, do ®ã cÇn ph¶i qui ® æi tÇn sè sang bªn s¬ cÊp th× viÖc thµnh lËp hÖ thèng ph¬ng tr×nh míi cã ý ngh Üa. Muèn cho tÇn sè thø cÊp (r«to) còng lµ f 1 th× tõ trêng quay ph¶i quÐt qua d©y quÊn r«to víi cïng tèc ®é quÐt qua d©y quÊn stato, ngh Üa lµ d©y quÊn r«to còng ph¶i ®øng yªn nh d©y quÊn stato (n = 0). §Ó biÓu thÞ râ quan hÖ vÒ tÇn sè th× ph¬ng tr×nh (16-1 9) cã thÓ viÕt díi d¹ng sau:

j w

(

)

& , eE 2 s

& , I 2

, r 2

, 2

Trong ph¬ng tr×nh trªn, s.®.®. vµ dßng ®iÖn ®Òu cã tÇn sè lµ f

(

)

j w

ww 1

1 s

- Nh©n hai vÕ víi

2 lµ tèc ®é gãc cña r«to;

1 - w

= w

j w

t w 1

t 1

(

)

trong ®ã w ej(ω1 - ω2)t lµ hÖ sè quy ®æi tÇn sè.

& , eE 2

& , I 2

, 2

, r 2 s

Ta cã:

j w

t w 1

t 1

(

& , eE 2

& , I 2

, r 2

, 2

, er ) 2

2 cã tÇn sè lµ f 2. Cßn ph¬ng tr×nh

2s, tæng trë lµ r ,

2 + jx,

- (16-20) hay

VÒ mÆt to¸n h äc, hai ph¬ng tr×nh (16-1 9) vµ (16-20) kh«ng cã g× thay ® æi, nhng vÒ mÆt vËt lý th× ® · cã sù kh¸c nhau vÒ b¶n chÊt. ThËt vËy, ph¬ng tr×nh (16-1 9) chØ râ quan hÖ cña ®iÖn ¸p trong m¹ch thø cÊp khi r«to quay víi hÖ sè trît s, trong ®ã s.®.®. cã trÞ sè lµ E, 2s, dßng ®iÖn lµ I , (16-20) chØ r â quan hÖ ®ã trong trêng hîp r«to kh«ng quay vµ lóc nµy trªn r«to nh

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

, r 2

s- s

®îc nèi tiÕp thªm mét ®iÖn trë gi¶ tëng . BÊy giê trong m¹ch thø cÊp s.®.® . lµ

2, tæng trë lµ

2 nhng tÇn sè ®· lµ f1.

, r 2

, 2

, r 2

, 2

, r + 2 s

- E, , dßng ®iÖn vÉn lµ I, hay

Ta thÊy trong c¶ hai trêng hîp, trÞ sè dßng ®iÖn I

2 vÉn kh«ng thay ® æi nhng tÇn sè th× ®· kh¸c nhau. Ta ® · thùc hiÖn ®îc phÐp quy ® æi tÇn sè ë m¹ch thø cÊp (r«to) vÒ m¹ch s¬ cÊp (stato). Nh vËy s.t.®. r«to F2 ®îc h×nh thµnh bëi dßng ®iÖn r«to vÒ trÞ sè 2 so víi r«to (khi r«to kh«ng ®æi, chØ kh¸c lµ ë ph¬ng tr×nh tríc quay víi tèc ®é quay víi tèc ®é w 1 so víi r«to (khi r«to ), cßn ë ph¬ng tr×nh sau th× quay víi tèc ®é ®øng yªn). Nhng ®èi víi stato mµ nãi th× ë c¶ hai trêng hîp ®Òu quay víi tèc ®é 1. Tõ ®Êy ta rót ra mét nhËn xÐt quan tr äng lµ dï r«to quay víi tèc ®é bÊt kú hay kh«ng quay th× s.t.®. stato F1 vµ s.t.®. r«to F2 bao giê còng quay ®ång bé víi nhau.

w w w

-1,

Tõ biÓu thøc (16-1 9) cho thÊy khi r«to quay, m¸y sinh ra c«ng suÊt c¬ b»ng Mw , lµ tèc ®é gãc cña r«to. Cßn ë biÓu thøc ( 16-20), sau khi trong ®ã M lµ m«men quay, w quy ®æi thµnh trêng hîp r«to ®øng yªn th× c«ng suÊt c¬ ®ã ®îc biÓu diÔn díi d¹ng

2, rIm 21 2

c«ng suÊt ®iÖn cã trÞ sè b»ng . Nh vËy c«ng suÊt ®iÖn tiªu thô trªn ®iÖn trë

, r 2

s- s

®Æc trng cho c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé. gi¶ tëng

1 nªn ph¬ng

& F 1

& F 2

& F 0

Do s.t.®. cña stato vµ cña r«to quay ®ång bé víi nhau víi tèc ®é gãc w tr×nh c©n b»ng vÒ s.t.®. vÉn ®îc viÕt:

& I 1

& I 2

& I 0

hay

Tãm l¹i, c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n lóc r«to quay nh sau:

& U

)

& E 1

jx 1

+ '

& & IEO 2

& & IE ' 2 2

r 2

& rI ( 1 1 ' r 2 s

' 2 +

& E 1 =

& E & I 1

& ' I 2 =

& I 0 & mzI 0

& E 1

(cid:252) (cid:239) - (cid:239) - - (cid:239) (cid:239) (cid:253) (16-21) (cid:239) (cid:239) (cid:239) - (cid:239) (cid:254)

16.3.2. M¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

' r 2

s- s

Dùa vµo c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n (16-21), t¬ng tù nh m.b.a. ta cã thÓ thµnh lËp ®îc m¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh T cho m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to quay nh h×nh 16-4. Nhng cÇn chó ý r»ng ®èi víi m.b.a t æng trë Zt m¾c ë m¹ch thø cÊp lµ ®Æc trng cho t¶i ®iÖn ë m¹ch ngoµi, cßn ë m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ®iÖn trë gi¶ tëng

®Æc trng cho sù thÓ hiÖn c«ng suÊt c¬ trªn trôc cña m¸y. §iÖn trë gi¶ tëng biÕn ®èi, biÓu thÞ cho sù thay ®æi cña t¶i c¬ trªn trôc m¸y.

Dïng m¹ch ®iÖn thay thÕ cã thÓ tÝnh ra c¸c dßng ®iÖn stato, r«to, m«m en, c«ng suÊt c¬ v.v… vµ nh÷ng tham sè kh¸c thuéc vÒ ®Æc tÝnh lµm viÖc. Nh vËy ta ® · chuyÓn

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

2x¢

2r¢

2I ¢ &

1I&

0I& mx

1E&

1U&

' r 2

s- s

viÖc tÝnh to¸n mét hÖ thèng ®iÖn c¬ (hoÆc c¬ ®iÖn) cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé thµnh viÖc tÝnh to¸n mét m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n. ChÝnh v× vËy mµ m¹ch ®iÖn thay thÕ ®îc dïng réng r·i. -

Thêng ®Ó thuËn tiÖn cho tÝnh to¸n, ngêi ta biÕn ® æi m¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh T thµnh m¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh ®¬n gi¶n h¬n. C¸c biÕn ®æi nh sau:

H×nh 16-4: M¹ch ®iÖn thay thÕ h×n T cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to quay

Tõ h×nh 16-4 ta cã:

& = , I 2

Z s

' 2

' r 2 s

& E 1 , sZ 2

víi

& I 1

& I 0

& ' I 2

& I 0

& E Z

& E ' 2

& E 1 mZ

- - vµ

& E

(

)

& E

& U

& E

& I 1

& ZI 1

Z Z

1 ' 2

1 Z

1 ' Z 2

& U

- - - V× vµ

1 +=& C 1

& E 1

Z mZ

& C 1

& U Z Z

Z 1 ' Z 2

- trong ®ã nªn

Tõ ®ã ®îc:

& I

' 2

1 +

& E ' 2

& U ' 2

& ZC 1

- -

& U

& ZI 1

& I

& I 1

' 2

1 +

& U ' 2

& ZC 1

- -

& U

Gi¶i 1I& ta ®îc:

& I

& I 1

,, 2

1 +

& U 1 & ZC 1

& 2 ZC 1

' 2

& ZC 1

& U

- (16-22)

& I 00

& U +

1 Z

& U 1 & ZC 1

Z Z

trong ®ã: (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł

' r 2

s- s

= ¥ ) vµ gäi lµ dßng ®iÖn kh«ng t¶i lý tëng (dßng ®iÖn øng víi lóc s = 0, tøc lµ

& ,, I 2

1 +

& U ' 2

& 2 ZC 1

& ZC 1

& ' I 2 & C 1

- lµ dßng ®iÖn thø cÊp cña m¹ch ®iÖn h×nh G .

Tõ c«ng thøc (16-22) cã thÓ vÏ m¹ch ®iÖn h×nh G nh h×nh 16-5, trong ®ã nh¸nh gi÷a cña T ®· ®îc dÞch ra phÝa tríc.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

, 2

1I&

2x¢

r /2

11xC&

11rC&

1I&

& 2 rC /2 1

¢ ¢

1 xC& 2I&

2I ¢ &

1U&

00I&

1U&

00I&

H×nh 16-6. M¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh Γ ®¬n gi¶n ho¸ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

H×nh 16-5. M¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh G cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

- -

á nªn cã thÓ coi

+= 1

1C& chØ h¬i lín h¬n 1 mét Ýt, gãc phøc l¹i rÊt nh & = " , I 2

& ' I 2

» vµ m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n ho¸ h¬n n÷a nh h×nh 16-6. Thùc tÕ x 1 mx

16.3.3. §å thÞ vÐct¬ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

11xIj &

1U&

j 11rI&

11xI&

1U&

§å thÞ vÐct¬ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã thÓ vÏ dùa vµo c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n (16-21), nh ë h×nh 16-7.

11rI&

1E&

11rI& 1E& 1I& Y1

- - -

1I&

2I ¢ &

2I ¢&

0I&

& 2I ¢

0I&

90o

0I&

f& 2I ¢ &

90o

2I ¢&

& E

¢= & 1 E 2

& E

1I& ¢= & 1 E 2

H×nh 16-7. §å thÞ vect¬ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé a) chÕ ®é ®éng c¬; b) chÕ ®é m¸y ph¸t; c) chÕ ®é h·m

2E& vµ

§èi víi chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn, ®å thÞ vÐct¬ gièng nh cña m.b.a trong trêng hîp t¶i 2I& n»m trong

cã tÝnh chÊt c¶m (h×nh 16- 7a). ë chÕ ®é nµy gãc lÖch pha ψ2 gi÷a ph¹m vi 0 < ψ2 < 900.

' x 2 /, 2

§èi víi chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn, do s < 0 nªn < 0, do ®ã gãc lÖch pha ψ2

n»m trong ph¹m vi 900 < ψ2 < 1800. §å thÞ vÐct¬ nh ë h×nh 16- 7b.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

ë chÕ ®é h ·m gãc ψ2 vÉn n»m trong ph¹m vi 0 < ψ2 < 900 nh ë chÕ ®é ®éng c¬ nhng cã trÞ sè lín h¬n do hÖ sè trît s lín h¬n. §å thÞ vÐct¬ nh ë h×nh 16- 7c.

16.3.4. HÖ sè qui ®æi cña d©y quÊn r«to lång sãc

dq 1

k =

Khi vÏ m¹ch ®iÖn thay thÕ hay ®å thÞ vÐct¬, c¸c tham sè bªn r«to ®Òu ®îc qui ® æi sang bªn stato. C¸c hÖ sè qui ®æi ®ã lµ:

kWm 1 1 kWm 2 2

kW 1 kW 2

; vµ k = ki.ke

1 2

§èi víi d©y quÊn r«to lång sãc, v× nã thuéc lo¹i d©y quÊn ®èi xøng nhiÒu pha ®Æc biÖt mµ sè pha b»ng sè thanh dÉn cña lång sãc, nªn nÕu g äi Z2 lµ sè thanh dÉn th× ta cã (nghÜa lµ nöa vßng), do ®ã hÖ sè sè pha m 2 = Z2 vµ sè vßng d©y cña mét pha

d©y quÊn cña lång sãc lµ k dq2 = 1.

kW 2 1

dq 1

kW 1 kW 2

kW 1 1 2

dq 1

k i

kWm 1 1 Z

kWm 1 1 kWm 2 2

)

kk . i

kW ( . 1

m 4 1 Z

Tõ ®ã suy ra hÖ sè qui ®æi cña d©y quÊn r«to lång sãc lµ:

16-4. c¸c ChÕ ®é lµm viÖc vµ gi¶n ®å n¨ng lîng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã thÓ lµm viÖc ë ba chÕ ®é: ®éng c¬, m¸y ph¸t vµ tr¹ng th¸i h·m, tuú theo hÖ sè trît s vµ cã thÓ dïng m¹ch ®iÖn thay thÕ ®Ó nghiªn cøu c¸c ®Æc tÝnh lµm viÖc cña m¸y ë ba chÕ ®é ®ã.

1. Mét phÇn nh á 2r1 vµ tæn hao trong lâi

2rm, cßn l¹i phÇn lín c«ng suÊt ®a vµo chuyÓn thµnh c«ng suÊt

16.4.1. M¸y lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn ( 0 < s < 1) §éng c¬ ®iÖn lÊy ®iÖn n ¨ng tõ líi ®iÖn vµo víi P1 = m 1U1I1cosj

c«ng suÊt biÕn thµnh tæn hao ®ång cña d©y quÊn stato p Cu1 = m1I1 s¾t cña stato p Fe = m1I0 ®iÖn tõ P®t truyÒn qua r«to. Nh vËy:

P 1

2' Im 21

Cu 1

' r 2 s

- - (16-23) P®t

V× trong r«to cã dßng ®iÖn nªn cã t æn hao ®ång trong r«to p Cu2 = m 1I2’2r2’. Do ®ã c«ng suÊt c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn b»ng:

2' Im 21

' r 2

pCu

- - (16-2 4) Pc¬ = P®t

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Khi m¸y quay cã t æn hao c¬ p c¬ vµ tæn hao phô p f, do ®ã c«ng suÊt ®a ra ®Çu trôc ®éng c¬ ®iÖn P2 b»ng:

(16-2 5)

vµ c«ng suÊt ®a ra ®Çu trôc b»ng: P2 = P1 - (cid:229) p HiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn:

P2 = Pc¬ - pc¬ - pf Nh vËy tæng tæn hao trong ®éng c¬ ®iÖn b»ng: (cid:229) p = pCu1 + pFe + pCu2 + pc¬ + pf

100

P 1

P 2 P 1

(cid:246) (cid:230) (cid:229) (cid:247) (cid:231) - (16-26) (cid:247) (cid:231) ł Ł

Gi¶n ®å n¨ng lîng cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé nh ë h×nh 16- 8a.

P2 P1 P/ 1

pCu1 pFe pCu2 pc¬ pf

pCu1 pFe pCu2 pC¬ pf

pCu1 pFe pCu2 pc¬ pf

P®t Pc¬ P®t Pc¬

H×nh 16-8: Gi¶n ®å n¨ng lîng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé a) chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn; b) chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn; c) tr¹ng th¸i h·m

P2 P1 P// 1

Theo m¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh T ë h×nh 16- 4, cã thÓ thÊy râ sù ph©n phèi c«ng suÊt

ph¶n kh¸ng trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. §éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé lÊy tõ líi vµo c«ng suÊt ph¶n kh¸ng b»ng:

(16-27)

Q1 = m1U1I1sinj Mét phÇn nhá c«ng suÊt ph¶n kh¸ng nµy ®îc dïng ®Ó sinh ra tõ trêng t¶n trong

2 xImq 1 1 11 2' q xIm 11

' 2

(cid:252) (cid:239) (cid:253) m¹ch ®iÖn s¬ cÊp q 1 vµ thø cÊp q2: (16-28) (cid:239) (cid:254)

2xm (16-29)

H×nh 16-9. Gi¶n ®å c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé

PhÇn lín c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cßn l¹i dïng ®Ó sinh ra tõ trêng khe hë:

Qm = m1 E1 I0 = m1I0 Do ®ã ta cã: Q1 = Qm + q1 + q2 = m1U1I1sinj 1 (16-30) Gi¶n ®å c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña ®éng

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ®îc thÓ hiÖn ë h×nh 16- 9.

j cña m¸y thÊp. Thêng trong ®éng c¬ ®iÖn

®m = 0,7 ‚

0 = 0,1 ‚

0,95. Khi kh«ng t¶i thêng cosj 0,15. Do trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé kh e hë lín h¬n trong m.b.a, nªn dßng ®iÖn tõ ho¸ I0 trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lín h¬n dßng ®iÖn tõ ho¸ trong m.b.a. Do Qm vµ I0 t¬ng ®èi lín nªn hÖ sè c«ng suÊt cos kh«ng ®ång bé cosj

2' Im 21

' r 2

16.4.2. M¸y lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn (- ¥ < s < 0) - cã trÞ sè ©m, ngh Üa Khi hÖ sè trît s cã gi¸ trÞ ©m th× c«ng suÊt c¬ Pc¬=

lµ m¸y lÊy c«ng suÊt c¬ vµo.

2E& vµ dßng ®iÖn

2I& n»m

' 2 /

x , r 2

' sx 2 ' r 2

1 > 900, do ®ã c«ng suÊt ®iÖn P1 = m1 U1I1cosj

1 < 0 nªn m¸y ph¸t

Y Ngoµi ra ta cã , nªn gãc ψ2 gi÷a s.®.®.

trong kho¶ng ( 900 < ψ2 < 1800). Tõ ®å thÞ vÐct¬ cña m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé (h×nh 16-7b) ta thÊy j c«ng suÊt ®iÖn t¸c dông vµo líi.

1 > 0, do ®ã m¸y vÉn nhËn c«ng

Tuy vËy c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q1 = m 1U1I1sinj

suÊt ph¶n kh¸ng tõ líi vµo nh trêng hîp ®éng c¬ ®iÖn. §ã chÝnh lµ ®Æc ®iÓm cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé.

Gi¶n ®å n¨ng lîng cña m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé nh ë h×nh 16- 8b. 16.4.3. M¸y lµm viÖc ë chÕ ®é h·m (1 < s < +¥ )

2' Im 21

' r 2

- < 0 nªn m¸y lÊy c«ng suÊt c¬ tõ ngoµi Khi s > 1 th× c«ng suÊt c¬ Pc¬ =

vµo.

2' Im 21

, r 2 s

> 0 nªn m¸y còng lÊy c«ng suÊt ®iÖn tõ líi vµo. C«ng suÊt ®iÖn tõ P®t =

æn hao ®ång trªn m¹ch TÊt c¶ c«ng suÊt c¬ vµ ®iÖn lÊy ë ngoµi vµo ®Òu biÕn thµnh t r«to:

=(cid:247)

Im 21

2' Im 21

' r 2

' 2' rIm 2 21

Cup

' r 22' s

- (cid:246) (cid:230) (cid:231) P®t + (-Pc¬) = ł Ł

V× tÊt c¶ n ¨ng lîng lÊy vµo ®Òu tiªu thô trªn m¸y nªn th eo quan ®iÓm ph¸t nhiÖt th× khi U 1 = U ®m chØ cho phÐp m¸y lµm viÖc trong kho¶ng thêi gian t¬ng ®èi ng¾n ®Ó tr¸nh ph¸t nhiÖt qu¸ møc ®é cho phÐp.

Gi¶n ®å n¨ng lîng cña m¸y h·m nh ë h×nh 16-8c.

16-5. BiÓu thøc m«men ®iÖn tõ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

V× m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé thêng ®îc dïng lµm ®éng c¬ ®iÖn, nªn khi ph©n tÝch sÏ lÊy ®éng c¬ ®iÖn lµm thÝ dô vµ xuÊt ph¸t tõ qu¸ tr×nh vËt lý vÒ trao ® æi n¨ng lîng t×m ra c«ng thøc vÒ m«men ®Ó t×m ra quan hÖ gi÷a n¨ng lîng trao ®æi víi m«men ®iÖn tõ.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Khi lµm viÖc ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ph¶i kh¾c phôc m«m

en t¶i bao gåm m«men kh«ng t¶i M0 vµ m«men c¶n cña t¶i M2. V× vËy ph¬ng tr×nh c©n b»ng m«m en lóc lµm viÖc æn ®Þnh lµ:

M = M0 + M2 (16-31)

P co

M =

trong ®ã M lµ m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ ®iÖn.

p 0 w

P 2 w

w =

; V×

2 np 60

trong ®ã lµ tèc ®é gãc cña r«to, n tèc ®é quay cña r«to . BiÓu thøc (16-31) cã

P 2

thÓ viÕt díi d¹ng:

P co w

(16-32)

F MÆt kh¸c m«m en ®iÖn tõ do tõ trêng quay

vµ dßng ®iÖn r«to I 2 t¸c dông lÉn nhau mµ sinh ra vµ tõ trêng ®ã quay víi tèc ®é ®ång bé n 1, do ®ã quan hÖ gi÷a c«ng suÊt ®iÖn tõ vµ m«men ®iÖn tõ nh sau:

M =

dtP 1w

w =

(16-33)

np 2 1 60

trong ®ã lµ tèc ®é gãc cña tõ trêng quay.

Tõ (16-32) vµ (16-33) ta rót ra ®îc:

P dt

) Ps dt

P co

w w 1

n n 1

- (16-3 4)

vµ tæn hao ®ång trªn r«to b»ng:

PCu2 = P®t - Pc¬ = sP®t (16-3 V×

(16-36)

E =

nªn ta cã: P®t = m2E2I2cosψ2 Pc¬ = (1-s)m2E2I2cosψ2

dqkWf 2 p 2 1

f 2

f =

)

pn 1 60

2 1n p 60

- trong ®ã tÇn sè líi . §em thay vµo biÓu vµ tèc ®é gãc cña r«to

cos

thøc (16-36) råi thay vµo (16-32) ta ®îc m«m en ®iÖn tõ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé:

kWmp . 2 2

I f 2

P co = w

1 2

(16-37)

BiÓu thøc (16-37) viÕt theo hÖ ®¬n vÞ SI, do ®ã ®¬n vÞ lµ N.m, muèn ®æi thµnh KGm ph¶i chia cho 9,81.

Tõ quan hÖ trªn ta thÊy r â vÊn ®Ò trao ® æi n¨ng lîng tõ ®iÖn sang c¬ (hay ngîc l¹i) trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. C¸ch chuyÓn ho¸ n ¨ng lîng nµy vÒ mÆt ®iÖn phô thuéc gãc lÖch pha gi÷a s.®.®. vµ dßng ®iÖn, vÒ mÆt c¬ th× phô thuéc vµo m«m en ®iÖn tõ vµ tèc ®é quay cña m¸y.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

, 2

,, IC 21

1 +

U )

()( + , rCr 21 1

+ xCx 21 1

Thêng chóng ta lîi dông m¹ch ®iÖn thay thÕ ®Ó tÝnh ra m«m en ®iÖn tõ theo hÖ sè cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé (h×nh 16-6), ta trît s. Theo m¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh G cã:

Pdt

2, Im 21

, r 2

2 , rUm 2 1 1 ) 2 + s

()( + , rCr . 1 2

+ xCx 1 21

vµ

Tõ ®ã ta ®îc quan hÖ gi÷a m«m en ®iÖn tõ víi hÖ sè trît s nh sau:

(16-38)

]2,

P dt w 1

2 , / rpUm . 2 1 ) 2 + s

2 f p

[ ()( + , rCr . 2 1

+ xCx 1 21

w =

2p f1 p

trong ®ã: .

C«ng thøc trªn cã ®¬n vÞ lµ N.m, muèn ®æi thµnh kG.m th× ph¶i chia cho 9,81.

Tõ c«ng thøc (16-3 8), ta rót ra

®îc nh÷ng nhËn xÐt chung vÒ m«m en ®iÖn tõ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé nh sau:

- Víi tÇn sè vµ tham sè cho tríc, m«men ®iÖn tõ t û lÖ víi b×nh ph¬ng cña ®iÖn ¸p.

2).

- Khi tÇn sè cho tríc, m«m en tû lÖ nghÞch víi ®iÖn kh¸ng (x 1 + C1x,

H×nh16-10. §êng biÓu diÔn m«men ®iÖn tõ vµ dßng ®iÖn theo hÖ sè trît

Dßng ®iÖn vµ m«men cña m¸y ®iÖn

kh«ng ®ång bé lµ hai tham sè rÊt quan träng ®Ó chØ tÝnh n ¨ng cña m¸y. Trong nh÷ng c«ng thøc trªn, dßng ®iÖn vµ m«men ®Òu lµ hµm cña s, do ®ã cã thÓ vÏ ®îc ®Æc tÝnh I = f(s) vµ M = f(s) nh trªn h×nh 16-10. Trªn h×nh vÏ ®ã cã thÓ thÊy ®îc trÞ sè m«m en cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn ( 0 < s < 1 ), ë chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn ( s < 0 ) vµ ë tr¹ng th¸i h·m (s > 1).

Muèn t×m m«m en cùc ®¹i ta lÊy ®¹o hµm d M/ds vµ cho d M/ds = 0, ta t×m ®îc hÖ sè trît sm øng víi m«men cùc ®¹i Mmax:

)

(

, rC 21 + , xCx 1 21

2 r 1

– (16-39)

2 1

–=

vµ m«men cùc ®¹i b»ng:

max

(16-40)

[

]2

1 2 f p

pUm 1 +

1 C 2 1

(

)

2 r 1

+ , xCx 1 21

r 1

–

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

2 1

–=

Trong c«ng thøc (16- 40), dÊu † +” dïng cho ®éng c¬ ®iÖn, dÊu 2 kh«ng vît qu¸ 5%(x1 + C1x, † -” dïng cho m¸y 2)2 nªn cã thÓ bá qua. Nh vËy ta cã: ph¸t ®iÖn. Thêng r1

max

(16-41)

[

–

])

f 2 p

1 C 2 1

pUm 1 + r ( 1

+ , xCx 21 1

2 cµng lín th× sm cµng lín;

2).

Ta rót ra nh÷ng nhËn xÐt vÒ m«men cùc ®¹i:

- Víi tÇn sè vµ tham sè cho tríc, Mmax tû lÖ víi U1 - Mmax kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn trë cña r«to; - §iÖn trë r«to r, - Víi tÇn sè cho tríc, Mmax tû lÖ nghÞch víi ®iÖn kh¸ng (x 1 + C1x, Dßng ®iÖn më m¸y vµ m«m en më m¸y cã thÓ t×m ra ®îc khi ® em s = 1 thÕ vµo c«ng thøc (16-38). Ta cã m«men më m¸y b»ng:

M mm

(16-42)

]2

[ (

)

2 f p

2 pUm 1 1 + + 2, rCr ) 1 21

, r 2 + , xCx ( 21 1

Ta cã nhËn xÐt vÒ m«men më m¸y nh sau:

2 lªn. Theo biÓu

s m

, rC 21 + , xCx 21 1

2 = x1 + C1x,

- Víi tÇn sè vµ tham sè cho tríc, Mmm tû lÖ víi U1 - Muèn cho m«m en më m¸y Mmm = Mmax th× ph¶i t ¨ng ®iÖn trë r , thøc (16-42), ®iÒu ®ã ®îc thùc hiÖn khi:

en Mmm tû lÖ Nh vËy ®iÖn trë r«to lóc ®ã b»ng: C 1r, - Víi tÇn sè cho tríc th× m«m 2). nghÞch víi ®iÖn kh¸ng (x 1 + C1x,

C¸c ®êng biÓu diÔn 1, 2, 3, 4 trªn h×nh 16-11 chØ ®Æc tÝnh M = f(s) khi ®iÖn trë r«to t¨ng dÇn.

Trong thùc tÕ thêng kh«ng biÕt c¸c tham sè cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé nªn cã thÓ dïng c«ng thøc thùc dông (g äi lµ biÓu thøc Kl«x) ®Ó tÝnh m«men. BiÓu thøc Kl«x cã thÓ t×m ra nh sau: Tõ c«ng thøc (16-38) vµ (16-40) ta cã: [ (16-43)

] ]2

( +

H×nh 16-11: §Æc tÝnh M = f(s) víi c¸c ®iÖn trë r«to kh¸c nhau

2 r 1 s )/

(

)

max

, rrC 2 21 1 [ + , rCrs ( 21

+ , xCx ) 21 1 + , xCx 21 1

(

)

2 r 1

+ , xCx 1 21

, rC 21 ms

MÆt kh¸c theo (16-39), ta cã:

§em thÕ vµo (16-43) ta ®îc:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

1(2

)

max

s s

s m s

r 1 , rC 21 2 r 1 , rC 21

(16-44)

2 vµ sm = 0,1 ‚

r 1 , rC 21

0,2 nªn rÊt nhá Trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé thêng r 1 = r,

so víi sè h¹ng ®øng tríc, nªn ta cã thÓ viÕt c«ng thøc (16 - 44) nh sau:

max

s m s

s s

(16-45)

§ã lµ biÓu thøc Kl«x.

Thêng trong lý lÞch m¸y cho biÕt t û sè km = Mmax/M®m vµ hÖ sè trît øng víi c«ng suÊt ®Þnh møc s ®m. Lîi dông nh÷ng trÞ sè ®ã tÝnh ra ®îc s m. ThÕ vµo biÓu thøc Kl«x cã thÓ tÝnh ®îc m«m en theo hÖ sè trît s. T û sè km gäi lµ n¨ng lùc qu¸ t¶i cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé, nã ph¶n ¸nh kh¶ n ¨ng qu¸ t¶i mµ ®éng c¬ ®iÖn cã thÓ chÞu ®îc.

Nh ®· nãi ë trªn, m«m en ®Çu trôc M2 cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé nh á h¬n m«men ®iÖn tõ mét Ýt vµ b»ng:

M2 = M - M0

trong ®ã M0 lµ m«men kh«ng t¶i.

Do M0 rÊt nh á so víi m«m en ®Çu trôc M2 nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn M2 =

f(n) cã thÓ coi b»ng M = f(n), do ®ã ®êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé cã d¹ng nh ®êng ®Æc tÝnh M = f(s) vÏ ë h×nh 16-10.

dM c > dn

dM ds

trong ®iÒu kiÖn: hay Cuèi cïng ta ph©n tÝch qua sù æn ®Þnh cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé lóc lµm viÖc. Gi¶ sö ®éng c¬ ®iÖn lµm viÖc víi mét m«m en t¶i Mc nµo ®ã, th eo ph¬ng tr×nh c©n b»ng m«m en th× ®éng c¬ ®iÖn cã thÓ lµm viÖc ë hai ®iÓm a vµ b (h×nh 16-10). XÐt trêng hîp m¸y lµm viÖc ë ®iÓm a, v× lý do nµo ®Êy ®ét nhiªn Mc t¨ng lªn, lóc ®ã Mc > M, tèc ®é cña m¸y chËm l¹i. Ta thÊy lóc ®ã M l¹i t¨ng lªn c©n b»ng víi Mc vµ ®éng c¬ ®iÖn sÏ lµm viÖc æn ®Þnh ë thÕ c©n b»ng míi. Khi m¸y lµm viÖc ë ®iÓm b, nÕu Mc t¨ng th× do Mc > M nªn tèc ®é ®éng c¬ chËm l¹i. Nhng lóc ®ã M l¹i gi¶m vµ Mc cµng lín h¬n M nªn kh«ng thÓ ë thÕ c©n b»ng vÒ m«m en ®îc n÷a, tèc ®é tiÕp tôc gi¶m ®Õn kh«ng. Ta nãi m¸y lµm viÖc ë ®iÓm b kh«ng æn ®Þnh. Tõ ®ã ta thÊy ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé chØ lµm viÖc æn ®Þnh ë ®o¹n OC trªn ®êng biÓu diÔn M = f(s), nghÜa lµ dM dn

16-6. M«men phô cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

tõ trêng sãng c¬ b¶n. Nhng s.t.®. vµ tõ c¶m trong m¸y ®iÖn kh«ng ph¶i hoµn toµn ph©n bè th eo h×nh sin, ngh Üa lµ s.t.®. cña d©y quÊn stato vµ r«to ngoµi sãng c¬ b¶n ra cßn cã sãng bËc cao trong ®ã bao gåm sãng ®iÒu hoµ r ¨ng. MÆt kh¸c khe hë kh«ng khÝ kh«ng ®Òu do stato vµ r«to ®Òu cã r ·nh vµ r ¨ng nªn víi s.t.®. ph©n bè h×nh sin còng

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

kh«ng thÓ cã ®îc tõ c¶m kh e hë ph©n bè h×nh sin mµ s.t.®. kh e hë ®ã cã sãng ®iÒu hoµ bËc cao. Nh÷ng tõ trêng sãng bËc cao ®ã quay víi tèc ®é kh¸c nhau vµ còng sinh ra m«men. Nh÷ng m«men ®ã gäi lµ m«men phô cña m¸y ®iÖn. Nh÷ng m«m en phô ®Òu lµ hµm cña tèc ®é quay cña m¸y ®iÖn. MÆc dÇu nh÷ng m«m en nµy rÊt yÕu so víi m«men do sãng c¬ b¶n cña tõ trêng sinh ra nhng trong nh÷ng trêng hîp nhÊt ®Þnh nh tèc ®é thÊp nã cã thÓ sinh ra m«m en h·m t¬ng ®èi lín lµm cho m«m en cña m¸y ®iÖn gi¶m xuèng r â rÖt, ¶nh hëng ®Õn sù lµm viÖc cña m¸y ®iÖn, nhÊt lµ trong qu¸ tr×nh më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé.

16.6.1. C¸c lo¹i m«men phô

M«men phô do tõ trêng sãng bËc cao sinh ra chia lµm ba lo¹i chÝnh sau:

1. M«men phô kh«ng ®ång bé

Nh ta ®· biÕt, s.t.®. sãng c¬ b¶n cña stato vµ r«to ®Òu quay trong kh«ng gian víi tèc ®é ®ång bé n 1, do ®ã sinh ra m«m en ®iÖn tõ vµ cã ®Æc tÝnh M = f(s) nh ® · ph©n tÝch ë trªn. Kh¸i niÖm nµy còng thÝch øng cho tÊt c¶ c¸c sãng ®iÒu hoµ.

C¸c sãng ®iÒu hoµ cña s.t.®. stato cã tèc ®é quay kh¸c nhau vµ c¶m øng trªn r«to

–=

1n n Trong c¸c sãng bËc cao ®ã th× sãng bËc 5 vµ 7 lµ quan tr äng h¬n c¶ v× biªn ®é t¬ng ®èi lín vµ m«m en phô sinh ra ¶nh hëng nhiÒu ®Õn m«m en cña m¸y ®iÖn.

Mmin

nh÷ng s.t.®. quay cã cïng tèc ®é vµ sè ®«i cùc, do ®ã còng sinh ra m«m en. Trong ch¬ng 14 ®· ph©n tÝch, nh÷ng sãng bËc n = 6k +1 quay thuËn vµ sãng bËc n = 6k-1 quay nghÞch (k lµ sè nguyªn bÊt k ú k = 1, 2, 3, …) vµ tèc ®é quay cña tõ trêng sãng bËc n lµ:

Sãng bËc 7 quay thuËn víi tèc ®é

n =

n 1 7

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

cho nªn khi tèc ®é cña ®ång bé

n th× víi

1 17

m¸y trong kho¶ng 0 < n <

H×nh 16-12 : §Æc tÝnh M = f(s) khi cã c¶ sãng ®iÒu hoµ bËc 5 vµ bËc 7 cña tõ trêng

tõ trêng sãng bËc 7 m¸y ë chÕ ®é ®éng

n m¸y sÏ lµm viÖc ë

1 17

c¬ ®iÖn, khi n >

chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn. Trªn h×nh 16-12 ®êng 2 lµ ®êng M = f(s) do tõ trêng bËc 7 sinh ra.

-= Sãng bËc 5 quay nghÞch víi tèc ®é ®ång bé cho nªn tèc ®é ®ång bé cña n 5 n 1 1 5 nã ë khu vùc s > 1 (tr¹ng th¸i h ·m cña m¸y ®iÖn). V× tõ trêng sãng bËc 5 quay nghÞch

1 n 15

- th× m«m en míi cã trÞ sè d¬ng. §êng 3 h×nh 16-12 biÓu thÞ m«m en do tõ

trêng sãng bËc 5 sinh ra.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

§êng 4 trong h×nh 16-12 lµ m«m en tæng khi xÐt ®Õn ¶nh hëng cña m«m en phô

n cã m«m en cùc tiÓu

1 17

cña sãng bËc 5 vµ bËc 7. Ta thÊy r»ng ë qu ·ng tèc ®é b»ng

Mmin, ®éng c¬ ®iÖn sÏ dõng ë tèc ®é t¬ng øng víi ®iÓm a.

Ngoµi sãng bËc 5 vµ bËc 7 ra th× c¸c sãng bËc cao kh¸c chØ cã sãng ®iÒu hoµ r ¨ng lµ cã ¶nh hëng râ rµng.

2. M«men phô ®ång bé

H×nh 16- 13. §êng ®Æc tÝnh M = f(s) víi Z1 = 24, Z2 = 28 vµ Z1 = 24, Z2 = 20

M«men phô ®ång bé sinh ra do mét sãng ®iÒu hoµ bËc cao nµo ®ã cña tõ trêng stato t¸c dông víi mét sãng ®iÒu hoµ bËc cao cã cïng sè ®«i cùc cña tõ trêng r«to. T¸c dông nµy gièng nh trong m¸y ®iÖn ®ång bé, chØ khi nµo hai sãng ®iÒu hoµ cïng sè ®«i cùc ®ã cã tèc ®é trong kh«ng gian nh nhau míi sinh ra ®îc m«men. V× sãng ®iÒu hoµ cña r«to cã tèc ®é nhÊt ®Þnh nªn r«to ph¶i cã mét tèc ®é nhÊt ®Þnh nµo ®ã míi cã thÓ sinh ra m«men ®îc.

M«men phô ®ång bé chñ yÕu do s.t.®. sãng ®iÒu hoµ r¨ng cña stato vµ r«to sinh ra, do ®ã sù phèi hîp r ·nh gi÷a stato vµ r«to cã quan hÖ nhiÒu ®Õn viÖc sinh ra m«m en nµy. KÕt qu¶ ph©n tÝch chøng minh r»ng khi Z1 = Z2 hoÆc Z1 - Z2 = – 2p th× sÏ cã m«men phô ®ång bé.

H×nh 16-13 vÏ ®êng M = f(s) víi kiÓu phèi hîp r·nh ®ã.

H×nh 16- 14. §Æc tÝnh M = f(s) cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé cã r·nh chÐo ë r«to.

§éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc thêng kªu vµ rung. Nh÷ng t¹p ©m vµ chÊn ®éng ®ã ngoµi nguyªn nh©n c¬ khÝ ra, trong nhiÒu trêng hîp lµ do lùc tõ kÐo lÖch trong kh e hë sinh ra. Khi trôc r¨ng cña stato vµ r ¨ng r«to trïng nhau th× lùc kÐo ®ã cµng lín. NÕu trªn chu vi kh e hë kh«ng cã chç ®èi xøng nµo gièng nh vËy th× sÏ sinh ra lùc tõ kÐo lÖch mét chiÒu theo híng kÝnh. Khi r«to quay, lùc tõ lÖch ®ã còng quay lµm m¸y rung vµ tÇn sè

äng. KÕt qu¶ 2p th× sÏ rung. 1– rung trïng víi tÇn sè rung tù nhiªn th× sÏ sinh ra céng hëng nghiªm tr ph©n tÝch cho thÊy Z1 = Z2 –

16.6.2. Ph¬ng ph¸p trõ khö m«men phô

Nguyªn nh©n sinh ra m«m en phô lµ s.t.®. sãng ®iÒu hoµ trong ®ã cã s.t.®. sãng ®iÒu hoµ r¨ng. V× vËy muèn trõ khö m«men phô th× ph¶i lµm yÕu s.t.®. sãng ®iÒu hoµ ®i.

yÕu sãng ®iÒu hoµ r ¨ng th× ch än phèi hîp r ·nh thÝch ®¸ng. Trong c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ thêng giíi thiÖu nh÷ng c¸ch phèi hîp r ·nh. Mét ph¬ng ph¸p cã hiÖu qu¶ n÷a lµ dïng r·nh chÐo ë r«to, thêng lµ r·nh chÐo mét bíc r¨ng.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

T¸c dông cña r ·nh chÐo lµm cho s.t.®. cña r ·nh ph©n phèi ®Òu trªn qu ·ng chÐo mµ kh«ng tËp trung t¹i mét ®iÓm nªn cã thÓ lµm yÕu sãng ®iÒu hoµ r ¨ng cña ®êng ph©n bè s.t.®. t æng ë kh e hë. H×nh 16-1 4 chØ r â t¸c dông cña r ·nh chÐo trong viÖc trõ khö m«men phô. Trong h×nh ®êng 1 lµ ®êng M = f(s) øng víi r ·nh kh«ng chÐo, ®êng 2 lµ ®êng øng víi r ·nh chÐo. R·nh chÐo thêng dïng trong ®éng c¬ ®iÖn r«to lång sãc cì nhá.

16-7. C¸c ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

16.7.1. §Æc tÝnh tèc ®é n = f(P 2) Theo c«ng thøc vÒ hÖ sè trît ta cã:

n = n 1(1-s) trong ®ã s = p cu2/P®t.

Khi kh«ng t¶i, t æn hao ®ång trªn r«to p Cu2 rÊt nh á so víi c«ng suÊt ®iÖn tõ nªn hÖ sè trît s » 0, ®éng c¬ ®iÖn quay gÇn tèc ®é ®ång bé n » n1.

Khi t¶i t ¨ng lªn th× t æn hao p Cu2 còng t ¨ng lªn nªn tèc ®é gi¶m xuèng mét Ýt. 5)%. §Æc tÝnh n = f(P2) h¬i dèc Thêng khi t¶i ®Þnh møc, hÖ sè trît vµo kho¶ng (1, 5 ‚ xuèng (h×nh 16-15).

16.7.2. §Æc tÝnh m«men M = f(P 2) Theo ®Æc tÝnh M = f(s) th× m«men thay ®æi rÊt nhiÒu theo hÖ sè trît s, nhng trong ph¹m vi 0 < s < sm th× ®êng M = f(s) rÊt gÇn gièng ®êng th ¼ng mµ s m l¹i t¬ng ®èi nhá v× vËy ®Æc tÝnh m«men M = f (P2) còng gÇn gièng ®êng th¼ng. Trong ph¹m vi lµm viÖc b×nh thêng, do tèc ®é thay ® æi Ýt nªn m«m en kh«ng t¶i M0 hÇu nh kh«ng ® æi vµ quan hÖ gi÷a m«m en ®a ra M2 = M - M0 víi c«ng suÊt ®a ra P2 còng gÇn gièng ®êng th¼ng (h×nh 16-15).

16.7.3. Tæn hao vµ ®Æc tÝnh hiÖu suÊt h = f (P2) Tæn hao trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé gåm t æn hao ®ång trong d©y quÊn stato vµ r«to, tæn hao s¾t trong stato, t æn hao c¬ vµ t æn hao phô. T æn hao s¾t trong r«to kh«ng ®¸ng kÓ do tÇn sè thÊp (v× r«to quay víi tèc ®é n » n1) nªn cã thÓ bá qua.

Tæn hao phô gåm t æn hao phô trong ®ång vµ s¾t. T æn hao phô trong ®ång gåm cã

·nh chÐo ë r«to, ch än phèi

tæn hao do hiÖu øng mÆt ngoµi g©y nªn vµ do sãng bËc cao cña tõ th«ng sinh ra dßng ®iÖn trong r«to. Thêng dïng d©y quÊn stato bíc ng¾n, r hîp r¨ng r·nh thÝch hîp nh Z2 £ 1,25 Z1 ®Ó gi¶m bít tæn hao phô.

Tæn hao phô trong s¾t còng do sãng bËc cao cña tõ th«ng g©y nªn. Trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé, tæn hao sinh ra trªn bÒ mÆt cña r«to do ¶nh hëng cña miÖng r ·nh stato vµ tæn hao ®Ëp m¹ch trªn r ¨ng r«to t¬ng ®èi lín. Hai lo¹i tæn hao nµy trªn stato còng cã nhng v× miÖng r·nh r«to rÊt nhá nªn bá qua.

ViÖc tÝnh tæn hao phô rÊt phøc t¹p nªn thêng lÊy b»ng 0, 5% c«ng suÊt ®a vµo.

Trong c¸c tæn hao th× t æn hao ®ång thay ® æi theo b×nh ph¬ng cña dßng ®iÖn, cßn c¸c tæn hao kh¸c kh«ng ®æi theo t¶i.

HiÖu suÊt cña m¸y b»ng:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

P 1

P 2

100

100.

100. P 1

P 1

p P 1

- (cid:246) (cid:230) S (cid:229) (cid:247) (cid:231) - (cid:247) (cid:231) ł Ł

trong ®ã (cid:229) p lµ tæng tæn hao cña m¸y.

§êng biÓu diÔn h h = f(P2) nh trªn max vµo h×nh 16-1 5. Thêng thiÕt kÕ kho¶ng (0,5‚ 0,75)P2®m.

cosj

16.7.4. HÖ sè c«ng suÊt cos j = f(P2)

V× m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ph¶i

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

lu«n lu«n nhá h¬n 1 vµ chËm j rÊt thÊp,

0,5

2 t¨ng lªn nªn cos

H×nh 16-15: §Æc tÝnh lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé

max

lÊy c«ng suÊt kÝch thÝch tõ líi vµo nªn cosj sau. Lóc kh«ng t¶i cos thêng kh«ng vît qu¸ 0,2. Khi cã t¶i, do dßng ®iÖn I còng t¨ng lªn vµ ®¹t trÞ sè lín nhÊt khi t¶i gÇn b»ng ®Þnh møc.

M = m M

16.7.5. N¨ng lùc qu¸ t¶i

Khi m¸y lµm viÖc b×nh thêng th× M £

M®m. Nhng trong mét thêi gian ng¾n m¸y áng g×. Trong ®éng c¬ ®iÖn 1,8) ®èi víi m¸y nhá vµ b»ng (1,8 ‚ cã thÓ chÞu t¶i lín h¬n (qu¸ t¶i) mµ kh«ng x¶y ra h h kh«ng ®ång bé n¨ng lùc qu¸ t¶i k m ®ã b»ng (1,6 ‚ 2,5) ®èi víi m¸y võa vµ lín.

Trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé dßng ®iÖn më m¸y, m«m en më m¸y, m«m en cùc ®¹i, hiÖu suÊt vµ hÖ sè c«ng suÊt ®Òu ®îc tiªu chu Èn ho¸.

C¸c ®Æc tÝnh lµm viÖc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ®îc biÓu thÞ trªn h×nh 16-1 5.

16-8. C¸c ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

trong ®iÒu kiÖn kh«ng ®Þnh møc

16.8.1. §iÖn ¸p kh«ng ®Þnh møc

F U2 nªn m«m en sÏ gi¶m b×nh ph¬ng lÇn so víi ®iÖn , do ®ã khi U gi¶m th× còng gi¶m th eo víi møc ®é nh vËy. NÕu m«m en t¶i kh«ng ® æi 2 nªn I2 ph¶i t¨ng lªn vµ tû lÖ nghÞch víi sù biÕn thiªn cña F lµm ®êng d©y. Gi¶ thiÕt ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé thÊp h¬n ®iÖn ¸p ®Þnh møc, v× nh ta ® · biÕt M ” ¸p. NÕu bá qua ®iÖn ¸p r¬i trong d©y quÊn stato th× U 1 = E1 ” s.®.®. E vµ tõ th«ng F I2cosj th× v× M = Cm cho m¸y nãng lªn.

Khi ®iÖn ¸p gi¶m, hÖ sè c«ng suÊt cã xu híng t ¨ng lªn, ®iÒu ®ã ®Æc biÖt r â rÖt khi t¶i nhá v× dßng ®iÖn tõ ho¸ cña ®éng c¬ gi¶m xuèng.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

VÒ mÆt t æn hao, ®iÖn ¸p gi¶m th× t æn hao trong thÐp gi¶m ®i gÇn t û lÖ víi b×nh ph¬ng cña ®iÖn ¸p, t æn hao ®ång trong r«to t ¨ng tû lÖ víi b×nh ph¬ng dßng ®iÖn, t æn hao ®ång trong stato phô thuéc vµo quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn tõ ho¸ I 0 vµ I2, trong ®ã I 0 gi¶m cßn I2 t¨ng. Rót côc ë nh÷ng t¶i nh á (díi 40%) tæn hao cã gi¶m ®i nªn hiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn h¬i t¨ng lªn so víi lóc m¸y ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc, nhng khi t¶i lín h¬n th× hiÖu suÊt b¾t ®Çu gi¶m nhanh. Qua ®©y ta thÊy khi m¸y lµm viÖc t¶i nh Ñ (< 50% P®m) th× nªn gi¶m ®iÖn ¸p m¸y xuèng (nÕu b×nh thêng ®Êu th× chuyÓn thµnh ®Êu Y) ®Ó cã tÝnh n¨ng vÒ cosj vµ hiÖu suÊt tèt h¬n.

16.8.2. TÇn sè kh«ng ®Þnh møc

Nãi chung tÇn sè cña líi ®iÖn gi÷ rÊt ®óng tiªu chu

Èn nhng ë nh÷ng tr¹m ph¸t ®iÖn nhá, khi t¶i thay ®æi th× tèc ®é quay cña ®éng c¬ s¬ cÊp cã thÓ thay ® æi lµm tÇn sè líi thay ®æi. Theo ®iÒu kiÖn kü thuËt, khi tÇn sè thay ® æi trong kho¶ng – 5%f®m th× coi nh ®Þnh møc.

F kh«ng ®æi th× , v× vËy khi f „ f®m, vÝ dô f < f®m th× F t¨ng lªn, do ®ã I 0 t¨ng rÊt

)

1” f nhiÒu vµ tæn hao s¾t p Fe còng t¨ng, cosj gi¶m [

1 gi¶m xuèng. TÇn sè gi¶m cßn lµm cho tèc ®é ] nªn ®iÒu kiÖn lµm nguéi cña m¸y còng gi¶m ®i. MÆt kh¸c v× M

f 60 1 p

,2r2

t¨ng, nªn I2 gi¶m vµ do sP®t = pcu2 = m1I2

gi÷ kh«ng ®æi nªn khi f gi¶m lµm F , nªn hÖ sè trît s còng gi¶m. Ngoµi ra m«m en cùc ®¹i cña ®éng c¬ biÕn thiªn t û lÖ nghÞch víi b×nh ph¬ng cña tÇn sè.

16.8.3. §iÖn ¸p ®Æt vµo kh«ng ®èi xøng

Khi ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng ta cã thÓ ph©n tÝch thµnh c¸c hÖ thèng thø tù thuËn, hay Y vµ ®iÓm trung tÝnh kh«ng nèi ®Êt nh

nghÞch vµ kh«ng. Khi c¸c d©y quÊn nèi D thêng gÆp trong c¸c ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé th× hÖ thèng ®iÖn ¸p thø tù kh«ng kh«ng ¶nh hëng ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ vµ ta cã thÓ kh«ng chó ý tíi.

HÖ thèng ®iÖn ¸p thø tù nghÞch t¹o nªn tõ trêng quay ngîc nªn hÖ sè trît cña r«to ®èi víi tõ trêng nghÞch nµy 2 - s > 1 vµ m«m en do tõ trêng nghÞch sinh ra ®ãng vai trß m«m en h·m. V× vËy hÖ thèng thø tù nghÞch lµm gi¶m m«m en quay cã Ých vµ g©y nªn tæn hao phô, do ®ã ph¶i h¹n chÕ c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn.

ThÝ dô 1. Mét ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn khi ®Ó hë m¹ch vµ cho ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµo stato th× ®iÖn ¸p trªn vµnh trît lµ 2 50V. Khi ®éng c¬ lµm viÖc ®Þnh møc th× tèc ®é n = 1420 vßng/ phót. TÝnh:

a. Tèc ®é ®ång bé.

b. Tèc ®é tõ trêng quay do dßng ®iÖn r«to sinh ra so víi tèc ®é r«to ?

c. TÇn sè dßng ®iÖn ë r«to.

d. Søc ®iÖn ®éng cña r«to khi t¶i ®Þnh møc.

Gi¶i

a. V× hÖ sè trît ®Þnh møc cña ®éng c¬ rÊt bÐ, kho¶ng s = 3 % ‚

6% nªn tèc ®é ®ång bé cña tõ trêng quay n 1 = 1500 vg/ph, tøc lµ m¸y cã hai ®«i cùc 2p = 4 (khi tÇn sè f = 50Hz).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

b. Tèc ®é tõ trêng r«to so víi r«to lµ:

n2 = n1 – n = 1500 –1420 = 80 vg/ph

66,2

pn 2 60

80.2 60

vµ n2 quay cïng chiÒu víi r«to. c. TÇn sè dßng ®iÖn r«to:

1500

1420

n 1

053

1500

n 1

- - hay f2 = sf1 = 0,053.50 = 2,66 Hz n trong ®ã

d. Søc ®iÖn ®éng cña r«to khi quay ë tèc ®é ®Þnh møc:

E2s = sE2 = 0,053.250 = 13,4V

ThÝ dô 2. Mét ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc cã c¸c sè liÖu sau: P®m = 11, 9 kW; Uf®m = 220 V; I f®m = 2 5 A; f = 50 Hz; 2p = 6; PCu1 = 746W; PCu2 = 480W; PFe = 23 5W; pc¬ = 180W; pf = 60 W. TÝnh c«ng suÊt ®iÖn tõ, m«m en ®iÖn tõ vµ tèc ®é quay cña ®éng c¬.

Gi¶i

a. C«ng suÊt ®iÖn tõ cña ®éng c¬:

P®t = P2 + pc¬ + pf + pCu2 = 11.900 + 180 + 60 + 480 = 12620W

120

. mN

P dt w 1

P dt 2 1 n p 60

12620 .2 1000 p 60

1000

b. M«men ®iÖn tõ:

n 1

60 p

50.60 3

vg/ph trong ®ã

038

c. Tèc ®é quay cña ®éng c¬:

480 12620

P Cu P dt

V×

Nªn n = n1(1-s) = 1000(1-0,038) = 962 vg/ph. ThÝ dô 3 . Mét ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha r«to lång sãc cã c¸c sè liÖu sau:

2 = 20,25 A; xn = x1 + x,

2 = 2,18 W

. TÝnh m«m en ®iÖn tõ P®m = 11, 9 kW; Uf®m = 220 V; I f®m = 2 5 A; f = 50 Hz; 2p = 6; n ®m = 960 vg /ph; pcu1 = 745 W; pcu2 = 480 W; I, cña ®éng c¬.

Gi¶i

398,0

r 1

745 25

p cu 1 2 Im 11

W §iÖn trë ·

39,0

, r 2

480 25,20

p cu 2 2, Im 21

W ·

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

1000

n 1

60 1 f p

· Tèc ®é ®ång bé:

1000

960

04,0

1000

n 1 n 1

- - HÖ sè trît:

M«men ®iÖn tõ:

]2

[ (

)

2 f p

2 , pUm r 2 1 1 + + , 2 rCr )/ s 1 21

s / + , xCx ( 21 1

120

mN.

04,0/39,0 2

· · ·

]

220 +

33 [ 398,0(

)04,0/39,0

18,2

2 p

· ·

n = 0,336. TÝnh:

(ë ®©y coi C1 = 1) ThÝ dô 4. Mét ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã sè liÖu sau ®©y: d©y quÊn stato vµ r«to ®Òu ®Êy Y; sè r·nh stato Z1 = 72; sè r·nh r«to Z2 = 120; sè thanh dÉn ë mét r ·nh stato lµ Sr1 = 9 vµ sè thanh dÉn ë mét r ·nh r«to lµ Sr2 = 2; d©y quÊn bíc ®ñ cã 4 ®«i cùc. Khi lµm thÝ nghiÖm ng¾n m¹ch ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato lµ U n = 110 V; dßng ®iÖn I n = 61 A; cosj

; ; x1 = 0,46 W

a) §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch r n vµ xn; b) §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng d©y quÊn r«to r 2, x2. Cho biÕt r1 = 0,159 W c) C«ng suÊt ®éng c¬ tiªu thô vµ c«ng suÊt tiªu hao trªn d©y quÊn khi ng¾n m¹ch.

Gi¶i

Theo m¹ch thay thÕ khi ng¾n m¹ch m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ta cã:

2 = rn; x1 + x,

2 = xn;

2 r n

2 n

r 1 + r,

110

Do ®ã:

044

U I

W a) ·

rn = zn.cosj xn = zn.sinj b) r,

61 3 n = 1,044 · 0,336 = 0,351 W 0,94 = 0,98 W n = 1,044 · 2 = rn - r1 = 0,351 - 0,159 = 0,152 W 2 = xn - x1 = 0,98 - 0,46 = 0,52 W

§Ó x¸c ®Þnh r2, x2 cÇn t×m c¸c hÖ sè quy ®æi ke, ki.

108

W 1

9 72 32

ZS r 1 1 2 1 m

· Ta cã: ·

2 120 32

ZS r 2 2 2 m

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

sin

q 1

k r

sin

q 1

a 1 2 a 1 2

q 1

72 342

2 p p Z

Z 1 pm 1

p mq 1 1

sin

trong ®ã: vµ · ·

963,0

k r

sin

sin3

q 1

· Tõ ®ã:

180 32 180 332

p m 2 1 p mq 1 1

· ·

vµ k dq1 = kn1.kr1 = kr1 = 0,963

sin

955,0

k r

sin

sin5

sin

180 32 180 352

a 2 2 a 2 2

p 2 m 2 p mq 2

· ·

2 p p Z

Z 2 pm

120 342

p mq 2

vµ trong ®ã: · ·

k dq2 = kn2.kr2 = 0,955

dq 1

71,2

108 40

963,0 955,0

kW 1 kW 2

152,0

· V× m1 = m2 nªn ki = ke = ·

0207

r 2

71,2

, r 2 i kk

52,0

W ·

0708

71,2

, x 2 i kk

W ·

C©u hái

0% lín dßng ®iÖn kh«ng t¶i phÇn tr ¨m cña m.b.a, cßn dßng ®iÖn ng¾n m¹ch phÇn tr ¨m In% th× l¹i nhá h¬n. Dßng ®iÖn kh«ng t¶i lín ¶nh hëng nh thÕ nµo ®Õn tÝnh n ¨ng cña m¸y.

2. T¹i sao dßng ®iÖn kh«ng t¶i phÇn tr ¨m cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé i

3. Thµnh lËp c¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n, vÏ ®å thÞ vÐct¬ vµ thµnh lËp m¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé khi r«to ®øng yªn, khi r«to quay.

4. Tr×nh bµy c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. VÏ gi¶n ®å n ¨ng lîng cña m¸y trong tõng chÕ ®é ®ã.

5. T×m sù liªn hÖ gi÷a c¸c c«ng suÊt ë gi¶n ®å n ¨ng lîng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé víi c¸c c«ng suÊt, c¸c t æn hao trªn m¹ch ®iÖn thay thÕ.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

6. Thµnh lËp biÓu thøc m«men ®iÖn tõ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé.

7. NÕu ®iÖn ¸p nguån gi¶m ®i 5% th× ¶nh hëng ®Õn Mmax, Mmm nh thÕ nµo ? NÕu , cosj nh thÕ nµo? m«men t¶i kh«ng ®æi th× ¶nh hëng ®Õn n, I 1, F

8. Mét ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®îc thiÕt kÕ víi tÇn sè f = 60 Hz. NÕu ®em dïng ë , Mmax, Mmm vµ tæn hao tÇn sè 50 Hz vµ gi÷ ®iÖn ¸p kh«ng ® æi th× ®iÖn kh¸ng t¶n, cos j kh«ng t¶i sÏ thay ®æi nh thÕ nµo? Cã ¶nh hëng ®Õn c«ng suÊt cña m¸y kh«ng ?

9. M«men phô cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ nh÷ng m«m en g×? ¶nh hëng cña c¸c lo¹i m«men ®ã?

10. Cho biÕt nh÷ng ¶nh hëng chÝnh khi ®éng c¬ lµm viÖc trong nhòng ®iÒu kiÖn kh«ng ®Þnh møc vµ ®iÖn ¸p kh«ng ®èi xøng ?

Bµi tËp

1. Mét m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha 6 cùc, 50 Hz. Khi ®Æt ®iÖn ¸p ®Þnh møc lªn

stato cßn d©y quÊn r«to hë m¹ch th× s.®.®. c¶m øng trªn mçi pha cña d©y quÊn r«to lµ 110V. Gi¶ thiÕt tèc ®é lóc lµm viÖc ®Þnh møc lµ 980 vg/ph; r«to quay cïng chiÒu víi tõ trêng quay. Hái:

a) M¸y lµm viÖc ë chÕ ®é nµo?

b) Lóc ®ã s.®.®. r«to E2s b»ng bao nhiªu? c) NÕu gi÷ chÆt r«to l¹i vµ ®o ®îc r 2 = 0,1 Ω ; x2 = 0, 5Ω. Hái ë chÕ ®é lµm viÖc

®Þnh møc I2 b»ng bao nhiªu? §¸p sè: a) ChÕ ®é ®éng c¬;

b) E2s = 2,2V; c) I 2 = 21,89 A

2. Mét ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha ®Êu Y, 380 V, 50 Hz; n®m = 1440vg/ph. 2 = 0,95Ω, xm = 40Ω, bá qua rm. TÝnh

2 = 31,92A.

Tham sè nh sau: r 1 = 0,2Ω, r, 2= 0,25Ω, x1 = 1 Ω, x, sè ®«i cùc, tèc ®é ®ång bé, hÖ sè trît ®Þnh møc, tÇn sè dßng ®iÖn r«to lóc t¶i ®Þnh møc. VÏ m¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh T vµ c ¨n cø vµo ®ã tÝnh ra c¸c trÞ sè thùc vµ t¬ng ®èi cña c¸c dßng ®iÖn I1, I0 vµ I,

§¸p sè: p = 2; n ®b = 1500vg/ph; s ®m = 0,04; f2 = 2 Hz; I1 = 33 A; I 0 = 5A; I, 3. Mét ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé 3 pha 6 cùc, ®iÖn ¸p ®Þnh møc 3 80 V, ®Êu Y, tÇn sè 50 Hz; P®m = 28 kW; n®m = 980 vg/ph; cosj ®m = 0,88; tæn hao ®ång vµ s¾t ë stato lµ 2,2 k W; tæn hao c¬ vµ phô lµ 1,1 k W. TÝnh hÖ sè trît, t æn hao ®ång ë r«to, hiÖu suÊt, dßng ®iÖn stato vµ tÇn sè dßng ®iÖn r«to khi t¶i ®Þnh møc.

= 0,878; I1 = 55 A; f2 = 1 Hz.

§¸p sè: s = 0,02; pcu2 = 0,594 kW; h

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com