Slide bài giảng môn Máy Điện HAUI

Slide 1 Máy điện không đồng bộ GIỚI THIỆU CHUNG Máy điện không đồng bộ Chế độ làm việc làm việc cả chế độ động cơ và máy phát Động cơ 3 pha sử dụng nhiều trong công nghiệp và thương mại Ưu điểm của độ.

Máy điện không đồng bộ

GIỚI THIỆU CHUNG

Máy điện không đồng bộ

•Chế độ làm việc: làm việc cả chế độ động cơ và máy phát

•Động cơ 3 pha sử dụng nhiều trong công nghiệp và thương

mại

•Ưu điểm của động cơ ba pha:

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, dễ vận hành, an toàn, tin cậy giảm chi phí vận hành và dễ sửa chữa.

- Sử dụng trực tiếp với lưới điện xoay chiều , không cần tốn kém các thiết bị biến đổi

•Sử dụng động cơ 3 pha sẽ hiệu quả hơn động cơ 1 pha:

- Cùng công suất ĐC cơ 3 pha dùng ít dây hơn.

- Cùng công suất ĐC cơ 3 pha có dòng thấp hơn.

- Điều khiển dễ dàng thông qua biến tần

- Hiệu suất cao : 96%

ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ BA PHA

•Dây quấn Rotor không được nối với nguồn điện

•Động cơ KĐB có thể làm việc ở chế độ máy phát.

•Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ 1 pha.

PHÂN LOẠI

•Theo kết cấu vỏ máy

+ Kiểu kín + kiểu bảo vệ + Kiểu hở

•Theo số pha

+ Một pha + Hai pha + Ba pha

•Kiểu dây quấn Rotor

+ Máy điện không đồng bộ Rotor dây quấn + Máy điện không đồng bộ Rotor lồng sóc

Các loại động cơ

Loại động cơ thông gió hở được thiết

kế các cửa thông gió, làm mát có thể

ngăn ngừa nước tạt vào tại tất cả các

hướng với góc 15 độ.

Loại này thường sử dụng cho những

nơi làm việc sạch sẽ, không nguy hiểm.

Loại hộp

Các loại động cơ

Loại tự làm mát

Loại động cơ này có gắn cánh quạt

trên trục, trên thân có các cánh dẫn

hướng gió làm mát.

Loại động cơ này thiết kế sử

dụng ở những vùng ẩm ướt,

nhiều bụi bẩn.

Các loại động cơ

Loại chống cháy nổ

Loại này thiết kế có vỏ bên ngoài

chống cháy nổ.

Cáp cho động cơ phải là cáp

chống cháy(MINS) hoặc được

luồn trong ống sắt kín

b) Dây quấn: là phần dẫn điện, được làm bằng dây đồngcó bọc cách điện

Dây quấn stato của máy điện không đồng bộ 3 pha gồm ba dây quấn pha đặt lệch nhau trong không gian 120 0 điện, mỗi pha gồm nhiều bối dây, mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây (hình a) Các bối dây được đặt vào rãnh của lõi thép stato (hình b) và được nối với nhau theo một quy luật nhất định.

Sơ đồ trải cuộn dây

Nèi sao Nèi tam gi¸c

Dây quấn Stator

c) Vỏmáy: gồm thân máy, nắp máy và chân đế.

Vỏ dùng để cố định lõi thép và dây quấn, đồng thời bảo vệ an toàn cho người khỏi chạm vào dây quấn (hình 8-4).

Vỏ không làm nhiệm vụ dẫn từ, thường đúc bằng gang Vơi các máy công suất tương đối lớn (1000 kw) thường dùng thép tấm cuốn lại và hàn thành vỏ.

1 2

- Loại rôto lồng sóc (còn gọi là rôto ngắn mạch)

• Trong mỗi rãnh của lõi thép rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm, hai đầu dài ra khỏi lõi thép Các thanh dẫn được nối tắt lại với nhau ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch cũng bằng đồng hoặc nhôm tạo thành một cái lồng (quen gọi là lồng sóc)

Dây quấn rôto lồng sóc (a) và rôto lồng sóc rãnh chéo (b)

Loại rôto kiểu dây quấn: Dây quấn được đặt trong rãnh của lõi thép rôto

Dây quấn 3 pha của rôto thường đấu hình sao (Y), ba đầu còn lại được nối với ba vòng trượt làm bằng đồng cố định ở đầu trục (hình a), tì lên ba vòng trượt là ba chổi than (hình b) Thông qua chổi than có thể ghép thêm điện trở phụ hay đưa sức điện động phụ vào mạch rôto để cải thiện đặc tính mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện cos Khi làm việc bình thường dây quấn rôto được nối ngắn mạch.

Rôto (a) và sơ đồ mạch điện (b) của rôto dây quấn

a)

R

b)

Vòng trượt Chổi than Dây quấn

rôto

Rotor dây quấn

Ở phần quay còn có các bộ phận khác như trục máy, cánh quạt làm mát (với máy cỡ nhỏ).

Khe hở : khe hở giữa roto và stato

trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (khoảng 0,2 ÷ 1,0 mm) để hạn chế dòng từ hoá lấy từ lưới vào, làm cho cos của máy cao hơn.

Các đại lượng định mức của máy điện KĐB

1 Công suất định mức ở đầu trục: Pđm (W, kW) Đây là công suất cơ, nói lên khả năng sinh công của động cơ Ngoài đơn vị W,

kW còn có đơn vị là sức ngựa HP 1 HP = 0,736 kW

2 Điện áp định mức Uđm (V) Trên nhãn máy thường ghi hai trị

số điện áp ứng với cách đấu dây của stato Ví dụ Y/-380/220 V, nghia là khi nguồn có điện áp dây Ud = 380 V thì dây quấn 3 pha stato đấu hình Y, còn khi nguồn có Ud = 220V thì dây quấn stato đấu 

3 Dòng điện dây định mức: Iđm (A) Đây là dòng điện của cuộn dây stato lấy từ nguồn khi điện áp đặt vào động cơ là định mức và trục động cơ kéo phụ tải định mức Trên nhãn động cơ thường ghi hai trị số dòng điện ứng với hai cách đấu dây

Các đại lượng định mức của máy điện KĐB

4 Tốc độ quay định mức nđm (vòng/phút) Đây là tốc độ quay của động cơ khi điện áp đặt vào động cơ là định mức và mômen cản trên trục động cơ là định mức

5 Tần số nguồn định mức fđm (Hz)

6 Hiệu suất định mức ηđm là tỉ số giữa công suất cơ tỷên trục và công suất điện mà động cơ tiêu thụ khi tải định mức

7 Hệ số công suất định mức cosđm

Từ các số liệu định mức trên nhãn máy, có thể tìm được các trị

số quan trọng khác như công suất điện định mức mà động cơ tiêu thụ từ lưới P1đm, mômen quay định mức ở đầu trục động cơ Mđm

Các đại lượng định mức của máy điện KĐB

Sử dụng và bảo d ưỡng động cơ :

•Kiểm tra tr ớc khi vận hành

-Kiểm tra hệ thống cơ, máy công tác,đ ờng

dây điện, độ cách điện, cách đấu

dây ,cầu dao, thiết bị bảo vệ, nguồn

điện.

•Vận hành không tải :

Đối với động cơ mới lắp hoặc mới sửa

chữa kiểm tra ổ trục, chiều quay.

* Vận hành có tải :Theo dõi Ikđ ; Ilv ; to ;

tiếng máy; độ rung; th ờng xuyên theo dõi

điện áp.

•Dừng máy : Cắt cầu dao vào từng máy,

sau cắt cầu dao tổng, hặc áptômát tổng

để tránh các động cơ khởi động hàng loạt (để tránh khi mất điện lại có điện ngay.

* Sau khi vận hành : Lau chùi sạch sẽ, kiểm tra bảo d ỡng định kỳ (sau 2000 giờ / 1lần)

Nhìn chung, khi mở máy một động cơ điện cần xét đến những yêu cầu cơ bản sau:

1 Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải,

 Ưu điểm:

– Giảm dòng khởi động

– Tăng tốc êm

 Khuyết điểm

 Mô men khởi động thấp

Tổn thất công suất trên điện trở

Đắt tiền

 Ứng dụng : quạt bơm.v v

NUE046 - Alternating Current

Machines

• Ưu điểm

– Cung cấp lựa chọn các giá trị mô

men quay khởi động

– Có thể khởi động động cơ chạy

với tải trọng tương đối nặng

– Có một dải lựa chọn các điện áp

• Nhược điểm:

– Các chi phí lúc đầu cho các

thiết bị bên ngoài rất đắt

• Ứng dụng:

– Bơm thủy lực, Băng tải,

NUE046 - Alternating Current

Machines

– Giảm dòng khởi động xuống còn 1/3

dòng khởi động trực tiếp

– Tương đối rẻ tiền

 Khuyết điểm:

 Chỉ khởi động mang tải trực tiếp cho tải

nhẹ

 Ứng dụng: dùng cho các động cơ khởi

động không tải hoặc tải nhỏ ( quạt gió,

máy cưa v.v)

NUE046 - Alternating Current

NUE046 - Alternating Current

NUE046 - Alternating Current

NUE046 - Alternating Current

Machines

•Ưu điểm

Đặc tính kĩ thuật mô men khởi động hoàn hảo

Tăng tốc trơn trong suốt quá trình khởi động

Khả năng khởi động động cơ với tải trong ban đầu lớn

•Khuyết điểm

Yêu cầu thêm các công tác bảo trì bảo dưỡng

Đầu tư ban đầu lớn

•Ứng dụng

-Dùng cho các tải có quán tính lớn như là máy nén, máy cắt

đột,…

A Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

Động cơ điện KĐB khi làm việc bình thường có hệ số trượt s nhỏ nên

Có nhiều cách thay đổi số đôi cực của dây quấn stato:

1 Đổi cách nối để có số đôi cực khác nhau Cách này dùng trong động cơ điện 2 cấp tốc độ.

2 Trong rãnh stato đặt hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, thường để đạt hai cấp tốc độ theo tỷ lệ 4 : 3 hay 6 : 5.

3 Trên rãnh stato có hai dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, mỗi dây quấn lại có thể đổi nối để có số đôi cực khác nhau (dùng trong động cơ có 3 , 4 cấp tốc độ).

Với động cơ rôto dây quấn, dây quấn rôto có số đôi cực bằng số đôi cực của dây quấn stato, vì vậy khi đấu lại dây quấn stato để có số đôi cực khác thì dây quấn rôto cũng phải đấu lại Điều này không tiện lợi,

do đó động cơ điện loại này không dùng phương pháp thay đổi số đôi cực để điều chỉnh tốc độ

Với động cơ rôto lồng sóc, rôto có thể thích ứng với mọi số đôi cực của stato, do đó thích hợp với điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực.

Sơ đồ thay đổi số đôi cực như sau :

Thay đổi từ nối thuận (hình a) sang

nối ngược (hình b) ta được số đôi

cực khác nhau theo tỷ lệ 2 : 1.

Cũng có thể đổi từ đấu nối tiếp (hình

a) sang đấu song (hình b) hai cuộn

dây tuỳ theo yêu cầu của điện áp và

dòng điện để có số đôi cực khác

nhau.

B Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số

Tốc độ của động cơ điện không đồng bộ:

n = (1-s)n 1 = (1-s).60f 1 /p

Khi hệ số trượt thay đổi ít thì n tỷ lệ với f 1

Theo phương pháp này:

- Động cơ có thể quay với bất kỳ tốc độ nào, phạm vi điều chỉnh rộng, điều chỉnh bằng phẳng.

- Phải có nguồn điện có tần số thay đổi được, giá thành cao Phương pháp này chỉ có ý nghĩa thực tế khi dùng một nguồn điện biến tần chung điều chỉnh nhiều động cơ điện có cùng quy luật thay đổi tốc độ.

Sơ đồ khối biến tần và đặc tính cơ của ĐC KĐB

C Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp

Thay đổi điện áp đặt vào stator ( chỉ giảm áp, moment giảm, hệ số trượt thay đổi, giảm khả năng tải của máy, tốc

độ điều chỉnh hẹp, tăng tổn hao đồng trên rotor)

D.Điều chỉnh tốc độ bằng cỏch ghộp thờm điện trở phụ vào

mạch rụto

Phương phỏp này chỉ dựng đối với động cơ rụto dõy quấn.

Khi thờm điện trở phụ vào mạch rụto thỡ đường đặc tớnh M = f(s) nghiờng về phớa trỏi.

Với mụmen tải khụng đổi, điện trở phụ càng lớn thỡ hệ số trượt ở điểm làm việc càng lớn, nghĩa là tốc độ càng giảm.

Điều chỉnh tốc độ bằng cách ghép thêm điệm trở phụ

vào rôto

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

1 2

M/M đm

1 2

3 4

a

M C /M đm

trong đó r p là điện trở phụ ghép vào.

Do P đt không đổi, I 2 cũng không đổi nên một bộ phận công suất cơ trước kia đã biến thành tổn hao đồng m 2 I 2

2 r p Nhược điểm của phương pháp điều chỉnh này là: tổn hao công suất lớn, hiệu suất của máy giảm, phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào phụ tải Khi không tải không thể dùng phương pháp này.

Vì mômen tỷ lệ với công suất điện từ nên ta có:

07/03/23 Máy Điện KĐB - Thanh Quý 73

1.Tìm điện trở nối vào mạch của roto ĐC KĐB roto dây quấn sao

cho khi động cơ làm việc với tải định mức có tốc độ n=0,4

4 Động cơ KĐB ba pha rotor dây quấn có các thông

•Hệ số trượt, tốc độ, moment, và công suất điện từ của động cơ ở chế độ định mức.

tổn hao rotor khi moment cản không đổi.

Alternating Current Machines

Phần tĩnh gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau 90 độ.

Alternating Current Machines

Stator động cơ 1 pha

Khi có hai cuộn dây đặt lệch nhau

90 độ sẽ tạo ra từ trường quay giống

nhau.

Alternating Current Machines

Capacitor Start Motor/ Tụ khởi động ĐC

Để tăng mô men khởi động người ta sử dụng 1 tụ điện mắc

nối tiếp với cuộn dây khởi động.

Nhằm tăng góc pha giữa các cuộn dây gần tới 90 độ.

Hai cuộn dây được gọi là cuộn “CHẠY”- nối liên tục với nguồn, cuộn “Khởi Động”-

được ngắt ra khi động cơ đạt khoảng 75% tốc độ định mức.

Alternating Current Machines

Alternating Current Machines

Alternating Current Machines

Shaded Pole Motor/ Động cơ có vòng lệch pha.

Sử dụng cho các ứng dụng cần lực xoắn nhỏ.

Trong lõi sắt thường có một cuộn dây để sản sinh ra từ thông.

Alternating Current Machines

Động cơ có vòng lệch pha.

Phần tĩnh có xẻ rãnh để đặt các vòng ngắn mạch.

Trong cuộn dây(vòng ngắn mạch ) có dòng cảm ứng từ cuộn dây

động cơ.

Alternating Current Machines

Giữa các cực từ stator có 1 rotor lồng sóc nhỏ

Alternating Current Machines

Động cơ có vòng ngắn mạch

Góc muộn nhỏ giữa dòng cuộn dây và dòng vòng ngắn mạch sản

sinh một hiệu ứng trường quay yếu.

Rotor quay về hướng vòng ngắn mạch

Alternating Current Machines

Động Cơ Vạn Năng

Một động cơ vạn năng có thể hoạt động ở nguồn DC hoặc AC

Alternating Current Machines

Alternating Current Machines

Động Cơ Vạn Năng

Dòng được chuyển cho khung qua những chổi than tiếp xúc với

bộ chỉnh lưu

Chổi than

Alternating Current Machines

Động Cơ Vạn Năng

Mắc nối tiếp cuộn dây kích từ và khung

Cuộn dây kích từ và khung mang cung dòng

Alternating Current Machines

Động Cơ Vạn Năng

Đặc tính của Động Cơ Vạn Năng

Moment khởi động cao Tốc độ không tải cao Moment giảm khi tốc độ tăng Tốc độ giảm khi tải tăng

Điều này làm cho động cơ vạn năng thích hợp cho các loại máy hút bụi, dụng cụ điện cầm tay (máy mài, khoan điện, v.v )

Alternating Current Machines

Đảo chiều quay động cơ 1 pha

Động cơ chia pha

Đảo chiều cuộn chạy

Đảo chiều cuộn đề

Đảo chiều công tắc và cuộn đề

Alternating Current Machines

Đảo chiều động cơ 1 pha

Đảo chiều khung thì đơn giản hơn

đảo 2 cuộn kích từ

Alternating Current Machines

Đảo chiều động cơ 1 pha

Động cơ vòng ngắn mạch

Đảo chiều động cơ dùng vòng ngắn mạch yêu cầu

đảo cả Stator và vòng ngắn mạch