Môn kỹ thuật điện 2 - Phần 2: máy điện xoay chiều potx

Stato là phần tĩnh gồm có 2 bộ phận chính là lõi thép và dâyquấn, ngoài ra có vỏ máy và nắp máy... a Lõi thépMột số hình ảnh lõi thép thực tế... vỏ máy làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để g

CH ƯƠ NG 7

7.1 Khái Ni ệ m Chung

Các s ố li ệ u đị nh m ứ c c ủ a độ ng c ơ không đồ ng b ộ là :

•Công suất cơ có ích trên trục Pđm

•Điện áp dây stato U1đm

•Dòng điện dây stato I1đm

•Tần số dòng điện stato f

•Tốc độ quay rôto nđm

•Hệ số công suất cosϕđm

7.2 C Ấ U T Ạ O C Ủ A MÁY Đ I Ệ N KHÔNG ĐỒ NG

B Ộ BA PHA.

Chi ti ế t các b ộ ph ậ n c ủ a độ ng c ơ KĐB 3 pha

Stato là phần tĩnh gồm có 2 bộ phận chính là lõi thép và dây

quấn, ngoài ra có vỏ máy và nắp máy

a) Lõi thép

Một số hình ảnh lõi thép thực tế

b) Dây qu ấ n

Dây quấn

Stator đượ c qu ấ n dây hoàn thi ệ n

M ộ t s ố hình ả nh dây qu ấ n bên trong lõi thép

stator.

vỏ máy làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để giữ chặt

lõi thép và cố định máy trên bệ Hai đầu vỏ máy có nắp máy,

ổ đỡ trục Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.

c) V ỏ máy:

7.2.2 Rôto.

Rôto là ph ầ n quay g ồ m lõi thép, dây qu ấ n và tr ụ c máy

tr ụ c máy

dây qu ấ n

lõi thép

T ừ tr ườ ng này xu ấ t hi ệ n trong các máy đ i ệ n xoay chi ề u 2 pha

và 3 pha ( độ ng c ơ không đồ ng b ộ 2 pha, độ ng c ơ máy phát không đồ ng b ộ 3 pha và độ ng c ơ máy phát đồ ng b ộ 3 pha)

Là từ trường có phương không đổi, song trị

số và chiều biến đổi theo thời gian

2 T ừ tr ườ ng đậ p m ạ ch

3 T ừ tr ườ ng quay c ủ a dây qu ấ n ba pha.

Ba dây qu ấ n l ệ ch nhau trong không gian m ộ t góc 120 độ bên trong stato.

a) S ự t ạ o thành t ừ tr ườ ng quay

Xét cách tạo ra từ trường quay bên

trong stato ba pha.

Hình ảnh mô phỏng từ trường quay

bên trong stator

Đặ c tính c ủ a t ừ tr ườ ng quay

1 Tốc độ từ trường quay

p

f60

n1 = (vòng/phút)

2 Chiều quay của từ trường

Chi ề u quay c ủ a t ừ tr ườ ng ph ụ

thu ộ c vào th ứ t ự pha c ủ a dòng

đ i ệ n

3 Biên Độ của Từ Trường Quay.

Bmax = 3/2 Bpmax

Mô phỏng hoạt động trong động cơ

2

n

n n

− vòng/phút.

V ậ n t ố c tr ượ t và h ệ s ố tr ượ t

7.4.2 Nguyên lý làm việc của máy

phát điện không đồng bộ.

7.5 MÔ HÌNH TOÁN CỦA ĐỘNG CƠ

ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

7.5.1 Ph ươ ng trình đ i ệ n áp dây qu ấ n stato.

Chú ý: Do 3 pha giốngnhau trong máy điện nêncác phương trình đượcđưa về một pha để giải

11

7.5.1 Ph ươ ng trình đ i ệ n áp

phương trình mạch stator

1 1

1 1

7.5.2 Ph ươ ng trình dây qu ấ n rôto

1 2

* Khi rôto đứ ng yên s = 1, t ầ n s ố f2 = f.

1 dq 1

2

1 e

k w

k w E

E

k = = ke gọi là hệ số qui đổi sức điện động rôto.

S ứ c đ i ệ n độ ng quây qu ấ n rôto lúc đứ ng yên là:

* Khi rotor quay

7.5.2 Phương trình dây quấn rôto.

X2s = sX2

s 2

E

•

s 2

2 2

sX R

sE I

7.5.3 Phương trình sức từ động của

động cơ không đồng bộ.

2 2 dq 2

2 1

1 dq 1

1w k I m w k I m

•

•

−

Trong động cơ, từ trường ở chế độ có tải và không tải là

tương đương nhau

0 1 dq 1

1 2

2 dq 2

2 1

1 dq 1

0 i

2 1

0

2 dq 2

2

1 dq 1

I k

w m

k w m

I I

Tóm l ạ i, mô hình toán c ủ a độ ng c ơ không đồ ng

b ộ d ự a trên 3 ph ươ ng trình:

11

•

s 2

2

2 ( R / s jX ) I E

2

2 ( R jsX ) I sE

' 2

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

s /

2

s

R ( E

i e

2 i

e 2

e

k

I ) X k

jk s

R k

k ( E

' 2 '

s

R E

' 2

E

•

' 2jX

' 2I

•

s /

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

s /

e

E

' 2

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

s /

' 2

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

' 2

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

' 2

I

•

Mạch tương đương chính xác

Mạch tương đương gần đúng

' 2

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

' 2

I

•

' 2 1

' 2 1

n X X

Đ i ệ n tr ở ng ắ n m ạ ch

Đ i ệ n kháng t ả n ng ắ n m ạ ch

BI Ể U ĐỒ NĂNG LƯỢ NG VÀ HI Ệ U SU Ấ T C Ủ A

ĐỘ NG C Ơ Đ I Ệ N KHÔNG ĐỒ NG B Ộ .

' 2

E

•

' 2

jX

' 2

I

•

' 2

3I s

s

1 R 3I

Hiệu suất của động cơ điện:

P P

P P

P

∆ +

=

=

2

2 1

7.8 MOMENT QUAY C Ủ A ĐỘ NG C Ơ KHÔNG

( ' )2

2 1

2 ' 2 1

1 '

2

X

Xs

RR

UI

++

P M

3 P

' 2

2 2

=

2 ' 2 1

2 ' 2 1

' 2

2 1

X

X s

R R

s

R pU

3 M

Moment t ỷ l ệ v ớ i bình ph ươ ng đ i ệ n áp

Moment cực đại và hệ số trượt tới

hạn

Moment có trị số cực đại Mmax ứng với giá trị tới hạn sth làm cho

đạo hàm

0 s

' 2 th

X X

R S

+

≈

) X X

R ( 2

pU

3

2 1

1

2 1 max

+ +

ω

≈

Hệ số trượt tới hạn s th tỷ lệ thuận với điện trở rotor

còn M max không phụ thuộc vào điện trở rotor.

M

2 M

th th

max

+

=

b) Thay đổ i đ i ệ n tr ở rotor để thay đổ i h ệ s ố tr ượ t t ớ i h ạ n

a) Thay đổ i đ i ệ n áp để thay đổ i giá tr ị moment c ự c đạ i

Moment cực đại và hệ số trượt tới

hạn

2 ' 2 1

' 2

2 1 mo

X X

R R

R pU

3 M

+ +

+ ω

=

Đối với động cơ lồng sóc thường cho các tỷ số sau:

7 , 1 1 ,

1 M

M

dm

mo = ÷

5 , 2 6

,

1 M

M

dm

1 2

' 2 1

2 ' 2 1

1 mop

X R

U X

X R

R

U I

+

= +

+ +

=

Mở máy động cơ rotor dây quấn.

( ) ( ' )2

2 1

2 ' mo

' 2 1

1 mop

XX

RR

R

UI

++

++

=

M ở máy độ ng c ơ rotor dây qu ấ n.

Hình 7.18

n

1 X

' mo

' 2

2 ' mo

' 2 1

1 mop

X X

R R

R

U I

+ +

+ +

=

a) M ở máy tr ự c ti ế p.

b) Gi ả m đ i ệ n áp stator khi m ở máy.

- Phương pháp nối sao tam giác

Ph ươ ng pháp này ch ỉ dùng đượ c v ớ i nh ữ ng độ ng c ơ khi

làm vi ệ c bình th ườ ng dây qu ấ n stator n ố i hình tam giác

b) Gi ả m đ i ệ n áp stator khi m ở máy.

- Phương pháp nối sao tam giác

Dùng cầu dao đảo chiều

b) Gi ả m đ i ệ n áp stator khi m ở máy.

M ở máy ki ể u đổ i n ố i sao – tam giác.

- Dòng đ i ệ n dây m ạ ng đ i ệ n gi ả m đ i 3 l ầ n

- Moment gi ả m đ i 3 l ầ n

- Đ i ệ n áp đặ t vào cu ộ n dây stator gi ả m đ i 3 l ầ n

- Phương pháp nối sao tam giác

b) Gi ả m đ i ệ n áp stator khi m ở máy.

7.10 Đ I Ề U CH Ỉ NH T Ố C ĐỘ ĐỘ NG C Ơ KHÔNG

ĐỒ NG B Ộ .

Tốc độ của động cơ điện không đồng bộ:

) s 1

( p

f

60 )

s 1 ( n

Việc thay đổi tần số f của dòng điện stator thực hiện bằng bộ biến đổi tần số

Hình 7.26

Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần

số cho phép điều chỉnh tốc độ mộtcách bằng phẳng trong phạm vi

rộng, song giá thành còn khá lớn

7.10 Đ I Ề U CH Ỉ NH T Ố C ĐỘ ĐỘ NG C Ơ

- Đ i ề u ch ỉ nh t ố c độ b ằ ng thay đổ i t ầ n s ố

Thay đổi số cực được thực hiện với động cơ có 9 hoặc 12 đầu dây ra

Ph ươ ng pháp này ch ỉ s ử d ụ ng cho lo ạ i rotor l ồ ng sóc.

Hình 7.27

- Đ i ề u ch ỉ nh t ố c độ b ằ ng cách thay đổ i s ố đ ôi c ự c

7.10 Đ I Ề U CH Ỉ NH T Ố C ĐỘ ĐỘ NG C Ơ

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stator

Hình 7.28

7.10 Đ I Ề U CH Ỉ NH T Ố C ĐỘ ĐỘ NG C Ơ

7.11.1 Tốc độ quay n = f(P 2 )

Khi tải tăng, công suất P2 trên trục động cơ tăng, moment

cản tăng lên, từ đường đặc tính moment ta thấy hệ số trượt s tănglên, và tốc độ động cơ giảm xuống

7.11.2 Hiệu suất ηηηη = f(P2)

P P

P P

P

2

2 1

2

∆ +

=

= η

Hiệu suất động cơ công nghiệp vào khoảng 0,75 – 0,95

7.11.3 Hệ số công suất cosϕϕϕϕ = f(P2)

2 1

2 1

1 1

cos

Q P

P S

Khi t ă ng t ả i, công su ấ t P1 t ă ng và cos ϕ đượ c t ă ng lên đạ t đế n giá tr ị

đị nh m ứ c b ằ ng 0,8 đế n 0,9; khi quá t ả i dòng đ i ệ n v ượ t đị nh m ứ c, t ừ thông t ả i

t ă ng, Q1 t ă ng; do đ ó cos ϕ l ạ i gi ả m xu ố ng

7.11 CÁC ĐẶ C TÍNH LÀM VI Ệ C C Ủ A ĐỘ NG

Hình 7.29

Cách đấ u dây độ ng c ơ 3 pha trong th ự c t ế

Động cơ đấu Y

Động cơ đấu ∆∆∆∆

Bù Công suất phản kháng cho động

P = 6kW

Q = 1kvar Cosϕϕϕϕ = 0,98

Động cơ 3 pha vận hành ở chế độ 1

pha