Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm : MÁY ĐIỆN part 7

Chia sẻ: Ajfak Ajlfhal | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

105
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

quấn stato vào lưới điện thông qua MBA TN, động cơ quay ổn định, cắt CD3, đoúng CD2 để ngắn mạch MBA TN, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới. Khi khởi động, động cơ được cấp điện: U1 (k

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm : MÁY ĐIỆN part 7

3 quáún stato vaìo læåïi âiãûn thäng qua MBA TN, âäüng cå quay äøn âënh, càõt CD3, âoúng CD2 âãø ngàõn maûch MBA TN, näúi træûc tiãúp dáy quáún stato vaìo læåïi. Khi khåíi âäüng, âäüng cå âæåüc cáúp âiãûn: U1 Uk= kT U1 (k < 1) Luïc âoï doìng âiãûn khåíi âäüng: CD1 I’k= kT Ik våïi Ik: doìng khåíi âäüng træûc tiãúp. Doìng âiãûn MBATN nháûn tæì læåïi âiãûn: CD2 I1 = kTI’k = k2TIk TN Mämen khåíi âäüng: M’k= k2T Mk. ÂC Hçnh 14.3 Khåíi âäüng duìng MBA TN CD3 3. Khåíi âäüng bàòng caïch âäøi näúi Y→ Δ: Trãn hçnh 14.4 laì så âäö näúi dáy khåíi âäüng bàòng caïch âäøi näúi sao Y sang Δ âäüng cå khäng âäöng bäü. Phæång phaïp naìy chè duìng cho âäüng cå luïc maïy laìm viãûc bçnh thæåìng näúi Δ, khi khåíi âäüng näúi Y, sau khi täúc âäü quay gáön äøn âënh chuyãøn vãö näúi Δ âãø laìm viãûc. Âiãûn aïp pha khi khåíi âäüng: 1 U1 U 'kf = Uk 3 CD1 Doìng âiãûn khi khåíi âäüng näúi Y: 1 I kY = I 'kf = I kf 3 CD2 Doìng âiãûn khi khåíi âäüng træûc tiãúp: I kΔ = 3I kf Δ ÂC I kΔ 3I kf = =3 Ta coï: I kf I kY Y 3 Mämen khåíi âäüng Mk giaím âi 3 láön. Hçnh 14. 4 Khåíi âäüng âäøi näúi Y→ Δ 14.1.3. Khåíi âäüng bàòng caïch thãm Rp vaìo maûch räto dáy quáún: Phæång phaïp náöy chè duìng cho nhæîng âäüng cå räto dáy quáún vç âàûc âiãøm cuía loaûi âäüng cå naìy laì coï thãø thãm âiãûn tråí phuû vaìo maûch räto. Khi âiãûn tråí räto thay
4 âäøi thç âàûc tênh M = f(s) cuîng thay âäøi theo. Khi âiãöu chènh âiãûn tråí maûch räto thêch âaïng thç Mk = Mmax (âæåìng 3). Sau khi räto quay âãø giæî mäüt mämen âiãûn tæì nháút âënh trong quaï trçnh khåíi âäüng ta càõt dáön âiãûn tråí näúi thãm vaìo maûch räto laìm cho quaï trçnh tàng täúc âäüng cå tæì âàûc tênh náöy sang âàûc tênh khaïc vaì sau khi càõt toaìn bäü âiãûn tråí thç seî tàng täúc âãún âiãøm laìm viãûc cuía âàûc tênh cå tæû nhiãn. M U1 r2 r2+ rp2+rp1 r2+ rp2 CD1 3 ÂC K2 s 0 rp2 1 (b) K1 rp1 Hçnh 14. 5 Khåíi âäüng âäüng cå räto dáy quáún. (a) a) Så âäökhåíi âäüng; b) Âàûc tênh khåíi âäüng Æu âiãøm cuía phæång phaïp náöy laì Mk låïn coìn doìng âiãûn khåíi âäüng IK nhoí. Nhæåüc âiãøm cuía phæång phaïp náöy laì âäüng cå räto dáy quáún chãú taûo phæïc taûp hån räto läöng soïc nãn giaï thaình âàõt hån, baío quaín khoï khàn hån vaì hiãûu suáút cuîng tháúp hån. 14.2. ÂIÃÖU CHÈNH TÄÚC ÂÄÜ ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Træåïc âáy, nãúu coï yãu cáöu âiãöu chènh täúc âäü cao thæåìng duìng âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu. Nhæng ngaìy nay nhåì kyî thuáût âiãûn tæí phaït triãùn nãn viãûc âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå khäng âäöng bäü khäng gàûp khoï khàn máúy våïi yãu cáöu phaûm vi âiãöu chènh, âäü bàòng phàóng khi âiãöu chènh vaì nàng læåüng tiãu thuû. Ta tháúy caïc phæång phaïp âiãöu chènh chuí yãúu coï thãø thæûc hiãûn : + Trãn stato : Thay âäøi âiãûn aïp U âæa vaìo dáy quáún stato, thay âäøi säú âäi cæûc tæì p dáy quáún stato vaì thay âäøi táön säú f nguäön âiãûn. + Trãn räto : Thay âäøi âiãûn tråí räto, näúi cáúp hoàûc âæa sââ phuû vaìo räto. 14.2.1. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi âiãûn aïp Ta âaî biãút, hãû säú træåüt tåïi haûn sm khäng phuû thuäüc vaìo âiãûn aïp. Theo (14.40) vaì (14.43), nãúu r’2 khäng âäøi thç khi giaím âiãûn aïp nguäön U1, hãû säú træåüt tåïi haûn sm seî 2 khäng âäøi coìn Mmax giaím tè lãû våïi U1 . Váûy hoü âàûc tênh thay âäøi nhæ hçnh (14.7) laìm cho täúc âäü thay âäøi theo. Phæång phaïp náöy chè thæûc hiãûn khi maïy mang taíi, coìn khi maïy khäng taíi giaím âiãûn aïp nguäön, täúc âäü gáön nhæ khäng âäøi.
5 n B C A MC nm U1 < U2 < U3 M ÂC 0 (a) (b) Hçnh 14.6 Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi âiãûn aïp nguäön âiãûn a) Så âäö maûch âäüng læûc; b) Âàûc tênh cå våïi caïc U khaïc nhau 14.2.2. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi táön säú Våïi âiãöu kiãûn nàng læûc quaï taíi khäng âäøi, coï thãø tçm ra âæåüc quan hãû giæîa âiãûn aïp U1, táön säú f1 vaì mämen M. Trong cäng thæïc vãö mämen cæûc âaûi, khi boí qua âiãûn tråí r1 thç mämen cæûc âaûi coï thãø viãút thaình : 2 U1 =C 2 ; M max f1 Trong âoï C laì mäüt hãû säú. n MC Rectifier Invertor IM (ac- dc) (dc - ac) f giaím → 3φ V control f control M 0 ( a) (b) Hçnh 14.7. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch thay âäøi táön säú nguäön âiãûn a) Så âäö khäúi; b) Âàûc tênh cå U1/f khäng âäøi Giaí thiãút U’1 vaì M’ laì âiãûn aïp vaì mämen luïc táön säú f1’, càn cæï vaìo âiãöu kiãûn nàng læûc quaï taíi khäng âäøi, ta coï :
6 M'max M max = M' M ' M ' M ' max U12 f12 = =2 hay M M max U1 f1'2 ' U1 f1 ' M ' = Do âoï ta coï: U1 f1 M Trong thæûc tãú æïng duûng, thæåìng yãu cáöu mämen khäng âäøi, nãn ta coï : ' U1 f1 ' = U1 f1 U1 = const hay f1 Træåìng håüp yãu cáöu cäng suáút Pcå khäng âäøi, nghéa laì mämen tè lãû nghëch våïi táön säú, ta coï : ' M1 f1 =; M1 f1' Thãú vaìo trãn ta âæåüc : ' U1 f' =1 f1 U1 Toïm laûi, khi thay âäøi táön säú f1, ta phaíi âäöng thåìi thay âäøi U1 âæa vaìo âäüng cå. Træåìng håüp U1/f = Cte vaì táön säú giaím coï âàûc tênh cå nhæ hçnh 14.7b, caïch âiãöu chènh naìy coï caïc âàûc tênh thêch håüp våïi loaûi taíi cáön MC = Cte khi váûn täúc thay âäøi. 14.2.3. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch âiãöu chènh âiãûn tråí räto Thay âäøi âiãûn tråí dáy quáún räto, bàòng caïch màõc thãm biãún tråí ba pha vaìo maûch räto cuía âäüng cå räto dáy quáún nhæ hçnh 14.15a. Do biãún tråí âiãöu chènh phaíi laìm viãûc láu daìi nãn coï kêch thæåïc låïn hån biãún tråí khåíi âäüng. Hoü âàûc tênh cå cuía ÂK räto dáy quáún khi duìng biãún tråí âiãöu chènh täúc âäü trãn hçnh 14.15b. Khi tàng âiãûn tråí, täúc âäü quay cuía âäüng cå giaím. Táön säú âoïng càõt vaì âiãûn tråí tæång âæång cuía maûch BÂX : t1 t 1 1 f= =; R C = R1 = R 1 1 = R 1ρ t1 + t 2 T t1 + t 2 T Phæång phaïp náöy gáy täøn hao trong biãún tråí nãn laìm hiãûu suáút âäüng cå giaím. Tuy váûy, âáy laì phæång phaïp khaï âån giaín, täúc âäü âæåüc âiãöu chènh liãn tuûc trong phaûm vi tæång âäúi räüng nãn âæåüc duìng nhiãöu trong caïc âäüng cå cäng suáút cåí trung bçnh.
7 M U1 r2 r2+ rp1 r2+ rp2+rp1 CD1 IM s rp 0 s1 s2 s3 s4 s5 (a) 1 (b) 3φ Id Rcå + UC R IM − (c) 3φ Id Rcå + IM Tach UC R − (d) n α − Id n* Σ Σ + + Hçnh 14.8 Âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå räto dáy quáún duìng âiãûn tråí a) Så âäö âiãöu chènh; b) Âàûc tênh; c. Så âäö maûch håí; d. Så âäö maûch kên 14.2.4. Âiãöu chènh täúc âäü bàòng caïch näúi cáúp traí nàng læåüng vãö nguäön Nàng læåüng træåüt táön säú f2 = sf1 leî ra tiãu hao trãn âiãûn tråí phuû âæåüc chènh læu thaình nàng læåüng mäüt chiãöu (hçnh 15.9), sau âoï qua bäü nghëch læu âæåüc biãún âäøi thaình nàng læåüng xoay chiãöu táön säú f traí vãö nguäön. Quan hãû giæîa hãû säú træåüt s vaì goïc måí α cuía thyristor : • Âiãûn aïp ra cuía chènh læu cáöu ba pha : U C = 1,35 s K D U • Âiãûn aïp ra cuía nghëch cáöu : U N = 1,35 K B U cos α W2 k dq 2 Våïi K D = ; sKDU: âiãûn aïp ra cuía räto; KB : tè säú biãún aïp W1k dq1
8 U CD1 BA ÂC Bäü CL Bäü NL UCL UNL (a) 3φ Id + + IM Tach UCL UNL (b) − − −n α − Id n* Σ Σ + + Hçnh 14.9 Âiãöu chènh täúc âäü ÂC bàòng caïch traí nàng læåüng vãö nguäön a. Så âäö maûch håí; b. Så âäö maûch kên Váûy, tæì caïc cäng thæïc trãn ta coï: KB s=− cos α KD våïi 900 < α < 1800 nãn cosα < 0
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 15 ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ ÆÏNG DUÛNG HIÃÛU ÆÏNG MÀÛT NGOAÌI 15.1. ÂAÛI CÆÅNG Ta mong muäún âäüng cå khäng âäöng bäü (ÂK) coï : - Khi khåíi âäüng thç mämen khåíi âäüng MK låïn vaì doìng khåíi âäüng IK nhoí. - Luïc laìm viãûc bçnh thæåìng thç hiãûu suáút cuía âäüng cå η cao. Våïi caïc yãu cáöu trãn thç âäüng cå khäng âäöng räto dáy quáún vaì räto läöng soïc, loaûi naìo âaïp æïng âæåüc ?. • ÂK räto dáy quáún : Thæûc hiãûn âæåüc caïc yãu cáöu trãn dãù daìng. • ÂK räto läöng soïc : phaíi nháûn xeït thãm. Nháûn xeït æu khuyãút âiãøm cuía âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh thæåìng : + Æu âiãøm : - Chãú taûo âån giaín - Laìm viãûc chàõc chàõn - Âàûc tênh laìm viãûc täút + Khuyãút âiãøm : - Doìng khåíi âäüng IK låïn - Mämen khåíi âäüng MK nhoí Nãúu duìng váût liãûu âãø chãú taûo R2 låïn thç MK låïn vaì η giaím. Âãø khàõc phuûc : • Chãú taûo âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh sáu vaì • Chãú taûo âäüng cå khäng âäöng bäü räto 2 läöng soïc.
2 15.2. ÂÄÜNG CÅ RÄTO RAÎNH SÁU Âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh sáu låüi duûng hiãûn tæåüng tæì thäng taín trong raînh räto gáy nãn hiãûn tæåüng hiãûu æïng màût ngoaìi khi khåíi âäüng laìm âiãûn tråí räto R2 tàng lãn âãø caíi thiãûn âàûc tênh khåíi âäüng. 15.2.1. Cáúu taûo raînh räto 2 3 1 M b x s =1 h sâm J s 0 sâm 1 Hçnh 15.1 Sæû phán bäú tæì thäng taín vaì Hçnh 15.2 Âàûc tênh cå khi khåíi âäüng máût âäü doìng âiãûn åí räto khi khåíi âäüng Thæåìng chiãöu cao cuía raînh räto (hçnh 15.1) h = 40÷60 mm vaì tè säú h/b =10 ÷ 12 láön thç âiãûn tråí räto tàng 3÷4 láön khi khåíi âäüng. Våïi R2(1) laì âiãûn tråí khi s = sâm, doìng âiãûn phán bäú âãöu (âæåìng 1); R2(2) laì âiãûn tråí khi s = 1, doìng táûp trung trãn miãûng raînh (âæåìng 2). Coìn âæåìng 3 laì âæåìng biãøu diãùn âàûc tênh cå thæûc tãú cuía âäüng cå räto raînh sáu khi hãû säú træåüc s thay âäøi tæì 1÷ sâm, khi âoï âiãûn tråí R2(2) giaím âáön vãö R2(1) . 15.2.2. Nguyãn lyï laìm viãûc + Khi khåíi âäüng : täúc âäü räto n = 0, hãû säú træåüt s = 1 vaì f2 = sf1 = f1, tæì thäng taín taûi thåìi âiãøm náöy táûp trung åí âaïy raînh (hçnh 15.1), caìng lãn trãn miãûng raînh tæì thäng caìng êt âi do âoï âiãûn khaïng taín åí âaïy raînh låïn, vaì phêa miãûng raînh nhoí vç váûy doìng âiãûn táûp trung lãn phêa trãn miãûng raînh. Kãút quaí cuía viãûc táûp trung doìng âiãûn lãn phêa trãn miãûng raînh âæåüc coi nhæ tiãút diãûn cuía dáy dáùn bë nhoí âi âiãûn tråí räto tàng lãn laìm MK tàng lãn. + Khi täúc âäü tàng lãn : luïc náöy f2 giaím, hiãûu æïng màût ngoaìi giaím âi vaì doìng âiãûn dáön dáön phán bäú âãöu laûi vaì R2 âæåüc coi nhæ nhoí laûi vaì khi maïy laìm viãûc bçnh thæåìng f2 = (2 ÷ 3) Hz , hiãûu æïng màût ngoaìi luïc náöy háöu nhæ khäng coï, âàûc tênh laìm viãûc giäúng nhæ âäüng cå bçnh thæåìng.
3 15.2.3. Maûch âiãûn thay thãú + Âiãûn tråí cuía räto : Âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng cuía räto khi xeït hiãûu æïng màût ngoaìi : r2 = k r r2 r + r2 v ' ' ' x '2 = k x x '2 r + x '2 v trong âoï : r : kyï hiãûu nhoí chè raînh räto. v : kyï hiãûu nhoí chè vaình ngàõn maûch. k r : hãû säú tàng âiãûn tråí do hiãûu æïng màût ngoaìi. k x : hãû säú giaím âiãûn khaïng taín do hiãûu æïng màût ngoaìi. Hãû säú kr vaì kx phuû thuäüc chiãöu cao qui âäøi ξ : ρ ξ = hr s ρ Cu trong âoï : + s : hãû säú træåüt.; + hr : chiãöu cao raînh. + ρ, ρCu : âiãûn tråí suáút váût liãûu laìm thanh dáùn vaì âäöng. +Maûch âiãûn thay thãú : (hçnh 15.3) k x x '2 r + x '2 v k r r2 r + r2 v ' ' x1 r1 1− s &1 & xm − I 2 ' ' (k r r2 r + r2 v ' ) I &0 I s & U1 rm Hçnh 15.3 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå räto raînh sáu Bäüi säú doìng vaì bäüi säú mämen åí âiãûn aïp âënh mæïc : M max Ik = 4,5 ÷ 6 vaì = 1 ÷ 1,4 I âm M âm Hiãûu suáút cuía âäüng cå raînh sáu khäng khaïc raînh thæåìng laì bao, chè coï cosϕ håi tháúp vç âiãûn khaïng taín räto raînh sáu låïn hån loaûi raînh thæåìng. Cuîng vç lyï do âoï nãn Mmax cuîng nhoí hån. Phaûm vi cäng suáút loaûi âäüng cå naìy vaìo khoaíng 50÷200kW.
4 15.3. ÂÄÜNG CÅ RÄTO HAI LÄÖNG SOÏC 15.3.1. Cáúu taûo raînh räto Raînh räto chãú taûo gäöm hai läöng soïc : + Läöng soïc ngoaìi : duìng âãø måí maïy, chãú taûo våïi tiãút diãûn S nhoí, váût liãûu coï âiãûn tråí suáút ρ låïn, âãø coï âiãûn tråí khåíi âäüng R2kâ låïn. + Läöng soïc trong : goüi laì läöng soïc laìm viãûc, chãú taûo våïi tiãút diãûn S låïn, váût liãûu coï âiãûn tråí suáút ρ nhoí, âãø coï âiãûn tråí laìm viãûc R2lv nhoí . x s =1 J 0 Hçnh 15.4 Âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc a) Sæû phán bäú tæì thäng taín; b) Phán bäú máût âäü doìng khi khåíi âäüng 15.3.2. Nguyãn lyï laìm viãûc Khi måí maïy thç f2 = f1, do hiãûu æïng màût ngoaìi nãn doìng âiãûn táûp trung åí läöng soïc ngoaìi, maì R2 ngoaìi laûi låïn næîa nãn Mm låïn. Khi laìm viãûc bçnh thæåìng, táún säú f2 nhoí maì R2 trong cuîng nhoí næîa nãn doìng âiãûn låïn vaì mämen chuí yãúu do läöng soïc náöy taûo ra. 15.3.3. Maûch âiãûn thay thãú (hçnh 15.5) x’2kv x1 r1 & '2lv &' &1 − & '2 I I 2kâ I I &0 xm I x’2lv x’2kâ & U1 r’2kâ/s r’2lv/s rm Hçnh 15.5 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc
5 Doìng âiãûn : & '2 = & '2 kâ + & '2lv I I I Âiãûn khaïng taín: x’2kâ do tæì thäng taín Φtkâ æïng våïi doìng & '2 kâ I x’2lv do tæì thäng taín Φtlv æïng våïi doìng & '2lv I x’2kv do tæì thäng taín Φtkv æïng våïi doìng & '2 kv I Bäüi säú doìng âiãûn vaì mämen åí âäüng cå räto hai läöng soïc nàòm trong khoaíng: M max Ik = 4÷6; = 1,2 ÷ 2 I âm M âm Âiãûn khaïng taín räto låïn nãn cosϕ tháúp. So våïi loaûi 2.0 M 1.8 räto raînh sáu thç âäüng cå M âm 1.6 âiãûn loaûi naìy duìng nhiãöu 1.4 kim loaûi maìu hån, nhæng coï 3 1.2 thãø thiãút kãú âàûc tênh måí 2 1.0 maïy linh hoaût hån. Phaûm vi 0.8 cäng suáút loaûi âäüng cå naìy 1 vaìo khoaíng 30÷1250kW 0.6 0.4. Hçnh 15.6 trçnh baìy âàûc 0.2 tênh M = f(s) cuía caïc loaûi s 0 âäüng cå âiãûn thæåìng 1.0 0.8 0.6 0.4. 0.2 (âæåìng 1), âäüng cå âiãûn raînh sáu (âæåìng 2) vaì âäüng Hçnh 15.6 Âàûc tênh M= f(s) cuía âäüng cå cå âiãûn räto läöng soïc keïp khäng âäöng bäü räto läöng (âæåìng 3).
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 16 ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ MÄÜT PHA 16.1 PHAÛM VI AÏP DUÛNG, CÁÚU TAÛO & NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC 16.1.1. Phaûm vê ap duûng Âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü mäüt pha âæåüc sæí duûng ráút räüng raîi trong dán duûng vaì cäng nghiãûp nhæ maïy giàût, tuí laûnh, maïy lau nhaì, maïy båm næåïc, quaût, caïc duûng cuû cáöm tay,... Noïi chung laì caïc âäüng cå cäng suáút nhoí. Cuûm tæì “âäüng cå cäng suáút nhoí” chè caïc âäüng cå coï cäng suáút nhoí hån 750W. Pháön låïn âäüng cå mäüt pha thuäüc loaûi náöy, màût duì chuïng coìn âæåüc chãú taûo våïi cäng suáút âãún 7,5kW vaì åí hai cáúp diãûn aïp 110V vaì 220V. 16.1.2. Cáúu taûo + Stato : giäúng âäüng cå ba pha, nhæng âàût trãn âoï dáy quáún mäüt pha. + Räto : räto läöng soïc giäúng âäüng cå ba pha 16.1.3. Nguyãn lyï laìm viãûc Chiãöu læûc âiãûn tæì &1 Tæì thäng Tæì thäng I & F12 m räto stato & F11m ω1 ω1 p p U∼ Ω (b) ( a) Hçnh 16.1 Âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha mäüt dáy quáún a) Tæì træåìng âáûp maûch phán thaình hai tæì træåìng quay thuáûn vaì quay ngæåüc b) Tæì thäng vaì læûc âiãûn tæì taïc duûng lãn räto.
2 Khi näúi dáy quáún mäüt pha stato vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp u1 thç trong dáy quáún coï doìng âiãûn xoay chiãöu hçnh sin chaûy qua : i1 = 2 I1 sin ωt Doìng âiãûn naìy sinh ra tæì træåìng stato coï phæång khäng âäøi nhæng coï âäü låïn thay âäøi hçnh sin theo thåìi gian, goüi laì tæì træång âáûp maûch: F = Fm sin ωt cos α (16.1) Ta phán stâ âáûp maûch naìy thaình hai stâ quay : jω t & • Stâ quay thuáûn : F11m e 1 − jω t & • Stâ quay ngæåüc : F12m e 1 Hai stâ quay naìy coï : 2 W1k dq1 F1m = F11m = F12 m = • Biãn âäü tæì træåìng âáûp quay: I π p 2 • Täúc âäü quay : ω1 + Soïng quay thuáûn : Ω1 = cuìng chiãöu quay räto. p + Soïng quay ngæåüc : Ω 2 = −Ω1 ngæåüc chiãöu quay räto. So våïi räto coï hãû säú træåüt : Ω −Ω + Thuáûn : s1 = 1 =s Ω1 (−Ω1 ) − Ω + Ngæåüc : s 2 = = (2 − s ) ( −Ω1 ) Phæång trçnh cán bàòng stâ täøng : + Thuáûn : F 01m = F 11m + F 21m sinh ra tæì caím B1m e j(ω t +α ) & & & 1 1 + Ngæåüc : F 02m = F 12m + F 22m sinh ra tæì caím B 2 m e − j( ω t +α & & & ) 1 2 Tæì caím täøng : M ~ B = B1m e j( ω t +α ) + B 2 m e − j( ω t +α ) M1 1 1 1 2 hçnh thaình tæì træåìng quay Ellip M r Tæì træåìng quay thuáûn B1 taïc duûng våïi s doìng âiãûn räto seî taûo ra mämen quay 0 2 1 thuáûn M1 (hçnh 16.2); Coìn tæì træåìng r quay ngæåüc B2 taïc duûng våïi doìng âiãûn M2 räto seî taûo ra mämen quay ngæåüc M2 Hçnh 16.2 Mämen cuía âäüng cå khäng (hçnh16.2). Täøng âaûi säú hai mämen âäöng bäü mäüt pha
3 náöy cho ta âàûc tuyãún M=f(s) : M = M1 + M2 = f(s) Tæì âàûc tênh ta tháúy ràòng luïc måí maïy (n = 0, s = 1), M1 = M2 vaì ngæåüc chiãöu nhau nãn M = 0, vç váûy âäüng cå khäng thãø tæû quay âæåüc. Nãúu ta quay âäüng cå theo mäüt chiãöu naìo âo,ï s ≠ 1 tæïc M ≠ 0 âäüng cå seî tiãúp tuûc quay theo chiãöu âoï. Vç váûy âãø âäüng cå mäüt pha laìm viãûc âæåüc, ta phaíi coï biãûn phaïp måí maïy, nghéa laì tçm caïch taûo ra cho âäüng cå mäüt mämen luïc räto âæïng yãn (M = Mk khi s =1). 16.2 PHÆÅNG TRÇNH CÅ BAÍN & SÅ ÂÄÖ THAY THÃÚ 16.2.1. Caïc phæång trçnh cå baín U1 &1 = & B II &1 I B & B1 = &11 & B2 = &12 I I I I & A1 & A2 A I I &A I Hçnh 16.2 Så âäö âäüng cå mäüt pha taûo nãn bàòng caïch taïch ra mäüt trong hai pha Xeït âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha nhæ chãú âäü khäng âäúi xæïng cuía âäüng cå hai pha m =2, coï hai cuäün dáy âàût lãûch nhau mäüt goïc 900 âiãûn, trong âoï pha A taïch ra nãn doìng IA= 0 vaì pha B coìn laûi coï &1 = & B , maïy näúi vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp II & U1 . Ta coï : & A = & A1 + & A 2 I I I (16.2a) & B = & B1 + & B2 I I I (16.2b) Våïi & A1 ; & B1 vaì & A 2 ; & B2 laì doìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc, coìn : II II & A1 = j& B1 vaì & A1 = − j& B1 I I I I Giaíi hãû phæång trçnh (16.2a,b) ta tçm âæåüc : & B1 = &11 (& B − j& A ) / 2 = & B / 2 vç & A = 0 I II I I I & B2 = & 21 (& B + j& A ) / 2 = & B / 2 vç & A = 0 I II I I I Âiãûn aïp cuía mäüt pha : & & & & & & U1 = U B = U B1 + U B2 = U11 + U12 Biãøu diãùn âiãûn aïp thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc theo doìng I vaì Z tæång æïng :
4 U B1 = U11 = &11Z11 = &1Z11 / 2 & & I I (16.3a) U B2 = U12 = &12 Z12 = &1Z12 / 2 & & I I (16.3b) Trong âoï : &11 ; &12 laì doìng âiãûn thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. Coìn Z11; Z12 laì täøng tråí thæï II tæû thuáûn vaì ngæåüc. ' r2 Z11 = Z1 + (Z −1 + Z' −1 ) −1 våïi Z' 21 = + jx ' 2 Vaì (16.4a) m 21 s r' Z12 = Z1 + (Z −1 + Z' −1 ) −1 våïi Z' 22 = 2 + jx ' 2 (16.4b) m 22 2−s 16.2.2. Maûch âiãûn thay thãú Tæì caïc phæång trçnh cán bàòng ta veî maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü nhæ hçnh 16.4a. Âáy laì maûch âiãûn thay thãú chênh xaïc cuía âäüng cå mäüt pha. &1 r1/2 & '21 I jx1/2 I Chuï yï : r’2 = kr2 jx’2/2 & rm/2 I 01 & U11 ' x’2 = kx2 r2 jxm/2 k = kekI 2.s & U1 ' r2 m 1= 2 & jxm/2 I 02 & 2(2 − s ) U12 rm/2 jx’2/2 & '22 I r1/2 jx1/2 (a) &r & r1 x1 I1 1 I1 x1 0,5x’2 ' RT 0,5r2 xm ZT s 2 XT & & U1 U1 0,5X’2 RN ZN ' 0,5r2 xm XN 2−s 2 (b) (c) Hçnh 16.4 Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng cuía âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha Trong âoï :
5 r1 = âiãûn tråí cuía dáy quáún stator. x1 = âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún stator. xm = âiãûn khaïng tæì hoïa. r’2 = âiãûn tråí cuía dáy quáún rotor qui vãö dáy quáún stator. x’2 = âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún rotor qui vãö dáy quáún stator. U1 = âiãûn aïp cuía nguäön. Giaí thiãút ràòng rotor quay våïi täúc âäü naìo âoï trong tæì træåìng quay thuáûn, æïng hãû säú træåüt s. Luïc naìy doìng âiãûn caím æïng trong dáy quáún rotor coï táön säú sf, f táön säú læåïi âiãûn näúi vaìo dáy quáún stator. Cho ràòng täøn hao sàõt khäng âaïng kãø hoàûc gäüp vaìo täøn hao quay. Nhæ váûy giäúng maïy âiãûn khäng âäöng bäü ba pha, täøng tråí cuía dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay thuáûn qui vãö dáy quáún stator laì 0,5r’2/s + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Cuîng tæång tæû nhæ váûy âäúi våïi tæì træåìng quay ngæåüc, ta coï täøng tråí cuía dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay ngæåüc qui vãö dáy quáún stator laì 0,5r’2/(2-s) + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Maûch âiãûn tæång âæång trçnh baìy trãn hçnh 16.4c, coï täøng tråí thæï tæû thuáûn ZT vaì thæï tæû ngæåüc ZT nhæ sau : j0,5X m ( j0,5X '2 + 0,5R '2 / s ) Z T = R T + jX T = (16.5) 0,5R '2 / s + j0,5(X m + X '2 ) j0,5X m [ j0,5X '2 + 0,5R '2 /( 2 − s )] Z N = R N + jX N = (16.6) 0,5R '2 /(2 − s ) + j0,5(X m + X '2 ) Cäng suáút âiãûn tæì (khe håí khäng khê) cuía tæì træåìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc : PâtT = R T I1 2 (16.7) PâtN = R N I1 2 (16.8) Moment tæång æïng : PâtT MT = (16.9) Ω1 PâtN MN = (16.10) Ω1 Moment täøng laì : 2 I1 M = MT − M N = (R T − R N ) (16.11) Ω1 Cäng suáút cå : PCå = MΩ (16.12) PCå = MΩ1 (1 − s ) (16.13)
6 PCå = I1 (R T − R N )(1 − s ) 2 (16.14) PCå = (PâtT − PâtN )(1 − s ) (16.15) Cäng suáút trãn âáöu truûc : P2 = PCå - pq (16.16) pq laì täøn hao quay, gäöm täøn hao cå vaì täøn hao phuû, cuîng coï khi gäüp caí täøn hao sàõt vaìo täøn hao quay. Täøn hao âäöng trong dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay thuáûn vaì ngæåüc : pCu2T = sPâtT (16.17) pCu2N = (2-s)PâtN (16.18) Täøn hao âäöng trong dáy quáún rotor : pCu2 = sPâtT + (2-s)PâtN (16.19) VÊ DUÛ 16.1 Mäüt âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha cäng suáút 1/4 maî læûc, 230V, 60Hz vaì 4 cæûc tæì coï tham säú vaì täøn tháút nhæ sau : R1 = 10Ω; X1 = X’2 = 12,5Ω; R’2 = 11,5Ω; Xm = 250Ω; Täøn hao sàõt åí 230V laì 35W; Täøn hao ma saït vaì quaût gioï laì 10W; Våïi hãû säú træåüt laì 0,05, xaïc âënh doìng âiãûn stato, cäng suáút cå, cäng suáút ra trãn truûc, täúc âäü vaì hiãûu suáút khi âäüng cå laìm viãûc nhæ âäüng cå mäüt pha åí âiãûn aïp vaì táön säú âënh mæïc våïi dáy quáún khåíi âäüng càõt ra. Giaíi Tæì caïc thäng säú âaî cho, ta tênh âæåüc täøng tråí thæï tæû thuáûn ZT vaì thæï tæû ngæåüc ZT cuía âäüng cå mäüt pha nhæ sau : j0,5X m ( j0,5X '2 + 0,5R '2 / s ) Z T = R T + jX T = 0,5R '2 / s + j0,5(X m + X '2 ) j0,5 × 250( j0,5 × 12,5 + 0,5 × 11,5 / 0,05) Z T = R T + jX T = = 59 + 57,65 j 0,5 × 11,5 / 0,05 + j0,5(250 + 12,5) j0,5X m [ j0,5X '2 + 0,5R '2 /( 2 − s )] Z N = R N + jX N = 0,5R '2 /(2 − s ) + j0,5(X m + X '2 ) j0,5 × 250[ j0,5 × 12,5 + 0,5 × 11,5 /( 2 − 0,05)] Z N = R N + jX N = = 2,67 + 6,01 j 0,5 × 11,5 /( 2 − 0,05) + j0,5(250 + 12,5) Täøng tråí vaìo tæång âæång : Ztâ = Z1 + ZT + ZN = 10 + 12,5j +59 + 57,65j +2,67 + 6,01j
7 = 71,67 + 76,16j = 104,6 ∠46,74o Ω. Doìng âiãûn vaìo stato : & 230∠0 o &1 = U = = 2,2∠ − 46,74 o A I Z tâ 104,6∠46,74 o Hãû säú cäng suáút : cosϕ = cos 46,74o = 0,685 60 × 60 Täúc âäü âäüng cå : n = (1 − s )n 1 = (1 − 0,05) = 1.710 vg/ph. 2 Cäng suáút cå : PCå = I1 (R T − R N )(1 − s ) = 2,22.(59-2,67).(1-0,05) = 259 W 2 Cäng suáút trãn âáöu truûc : P2 = PCå -pFe- pq = 259 -35- 10 = 214 W. Cäng suáút âäüng cå tiãu thuû tæì læåïi âiãûn : P = U.Icosϕ = 230.2,2 cos 46,74o = 346,77 W P2 214 Hiãûu suát cuía âäüng cå : η = = = 0,617 = 61,7% P1 347.22 16.3. MÅÍ MAÏY ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ MÄÜT PHA 16.3.1. Âäüng cå khäng âäöng bäü duìng cuäün dáy phuû Loaûi âäüng cå naìy âæåüc duìng khaï phäø biãún nhæ maïy âiãöu hoìa, maïy giàût, duûng cuû cáöm tay, quaût , båm ly tám ... CD K M I Cuäün chênh Cuäün chênh & U Vaì cuäün phuû 0 NC IP & Ip IC Mk & I Np & Mâm Ic s 0 (c) (b) (a) 1 Hçnh 16.5 Âäüng cå duìng dáy quáún phuû . a) Så âäö kãút cáúu. b) Âäö thë vectå luïc måí maïy. c) Âàûc tênh M = f(s) Caïc pháön chênh cuía loaûi âäüng cå náöy cho trãn hçnh 16.5a, gäöm dáy quáún chênh N c (dáy quáún laìm viãûc), dáy quáún phuû (dáy quáún måí maïy N k ). Hai cuäün dáy náöy âàût lãûch nhau mäüt goïc 90o âiãûn trong khäng gian. Vaì räto läöng soïc.
8 Âãø coï âæåüc mämen måí maïy, ngæåìi ta taûo ra goïc lãûch pha giæîa doìng âiãûn qua cuäün chênh Ic vaì doìng qua cuäün dáy phuû Ip bàòng caïch màõc thãm mäüt âiãûn tråí näúi tiãúp våïi cuäün phuû hoàûc duìng dáy quáún cåí nhoí hån cho cuäün phuû, goïc lãûch náöy thæåìng nhoí hån 300. Doìng trong dáy quáún chênh vaì trong dáy quáún phuû sinh ra tæì træåìng quay âãø taûo ra momen måí maïy. Âäö thë vectå luïc måí maïy âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 16.5b. Khi täúc âäü âaût âæåüc 70÷75 % täúc âäü âäöng bäü, cuäüng dáy phuû âæåüc càõt ra nhåì cäng tàõt ly tám K vaì âäüng cå tiãúp tuûc laìm viãûc våïi cuäün dáy chênh. Âàûc tênh momen âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 16.4c. 16.3.2. Âäüng cå duìng tuû âiãûn (hçnh 16.6) Caïc âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha coï cuäün dáy phuû âæåüc màõt näúi tiãûp våïi mäüt tuû âiãûn âæåüc goüi laì âäüng cå tuû âiãûn. Loaûi âäüng cå náöy coï cuäün dáy phuû bäú trê lãûch so våïi cuäün dáy chênh mäüt goïc 900 âiãûn trong khäng gian, âãø taûo goïc lãûch vãö thåìi gian ta màõt näúi tiãúp våïi cuäün dáy phuû mäüt tuû âiãûn. Nãúu tuû âiãûn màõt näúi tiãúp våïi cuäün phuû choün giaï trë thêch håüp thç goïc lãûch pha giæîa IC vaì Ip laì gáön 900 (hçnh 16.6b). Tuìy theo yãu cáöu vãö momen måí maïy vaì momen luïc laìm viãûc, ta coï caïc loaûi âäüng cå tuû âiãûn nhæ sau: 1. Âäüng cå duìng tuû âiãûn måí maïy (hçnh 16.6a). Khi måí maïy täúc âäü âäüng cå âaût âãún 75÷85% täúc âäü âäüng bäü, cäng tàõt K måí ra vaì âäüng cå seî âaût âãún täúc âäü äøn âënh. 2. Âäüng cå duìng tuû âiãûn thæåìng træûc (hçnh 16.6b). Cuäün dáy phuû vaì tuû âiãûn måí maïy âæåüc màõt luän khi âäüng cå laìm viãûc bçnh thæåìng. Loaûi náöy coï cäng suáút thæåìng nhoí hån 500W vaì coï âàûc tênh cå täút. CD CD K & I I Ip IP IP & U WC WC 0 C C IC IC & I Wp Wp & Ic (c) (a) (b) Hçnh 16.6 Âäüng cå mäüt pha duìng tuû âiãûn. a) Tuû âiãûn måí maïy. b) Tuû âiãûn thæåìng træûc. c) Âäö thë vectå.
9 Ngoaìi ra, âãø caíi thiãûn âàûc tênh laìm viãûc vaì momen måí maïy ta duìng âäüng cå hai tuû âiãûn. Mäüt tuû âiãûn måí maïy khaï låïn (khoaíng 10 ÷15 láön tuû âiãûn thæåìng træûc) âæåüc gheïp song song våïi tuû âiãûn thæåìng træûc. Khi måí maïy täúc âäü âäüng cå âaût âãún 75÷85% täúc âäü âäüng bäü, tuû âiãûn måí maïy âæåüc càõt ra khoíi cuäün phuû, chè coìn tuû âiãûn thæåìng træûc näúi våïi cuäün dáy phuû khi laìm viãûc bçnh thæåìng. 16.3.3. Âäüng cå duìng voìng ngàõn maûch (hçnh 16.7) Hçnh 16.7a cho tháúy cáúu taûo loaûi âäüng cå náöy. Trãn stato ta âàût dáy quáún mäüt pha vaì cæûc tæì âæåüc chia laìm hai pháön, pháön coï voìng ngàõn maûch K äm 1/3 cæûc tæì vaì & räto läöng soïc. Doìng âiãûn chaûy trong dáy quáún stato &1 taûo nãn tæì thäng φ ' qua pháön I & cæûc tæì khäng voìng ngàõn maûch vaì tæì thäng φ '' qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch. & & & Tæì thäng φ '' caím æïng trong voìng ngàõn maûch sââ E n , cháûm pha so våïi φ '' mäüt goïc 900 (hçnh 16.7b) . Voìng ngàõn maûch coï âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng nãn taûo ra doìng âiãûn & cháûm pha so våïi E mäüt goïc ϕn < 900. Doìng âiãûn & taûo ra tæì thäng φ vaì ta coï & & In In n n tæì thäng täøng qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch : & & & φ ∑ = φ '' + φ n & φ' M & φΣ I1 & φ '' Mmax φΣ ϕ & En 0 K ϕn s 0 sth φn φ” φ’ 1 φ & φn & In (b) ( c) (a) Hçnh 16.7 Âäüng cå KÂ mäüt pha coï voìng ngàõn maûch åí cæûc tæì a) Cáúu taûo; b) Âäö thë vectå; c) Âàûc tênh mämen Tæì thäng náöy lãûch pha so våïi tæì thäng qua pháön cæûc tæì khäng coï voìng ngàõn & maûch mäüt goïc laì ϕ . Do tæì thäng φ ' vaì φΣ lãûch nhau trong khäng gian nãn chuïng taûo ra tæì træåìng quay vaì laìm quay räto. Loaûi âäüng cå náöy coï momen måí maïy khaï nhoí Mk= (0,2-0,5)Mâm, hiãûu suáút tháúp (tæì 25 - 40%), thæåìng chãú taûo våïi cäng suáút 20 - 30W, âäi khi cuîng coï chãú taûo cäng suáút âãún 300W vaì hay sæí duûng laìm quaût baìn, quaût tráön, maïy quay âéa ...