GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN - PHẦN IV - MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ - CHƯƠNG 1 pptx

Mặt trong của lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn.. -Dây quấn: được đặt trong các rãnh của lõi thép và cách điện với lõi thép.. Dây quấn thường là dây tiết diện tròn hoặc tiết diện chữ

Hình 1.1.Kết cấu stato

PHẦN IV MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

(MĐKĐB)

Mục tiêu: Sau khi học xong chương này sinh viên phải :

 Mô tả được kết cấu các bộ phận của MĐKĐB

 Nêu được nhiệm vụ từng bộ phận của máy

 Nêu được tên và lý do chọn loại vật liệu chế tạo các bộ phận máy

 Trình bày được nguyên lý làm việc của MĐKĐB

 Giải thích được cơ sở tạo mômen quay của động cơ

 Phân tích được các chế độ làm việc khác nhau của MĐKĐB

 Giải thích được ý nghĩa các đại lượng định mức ghi trên nhãn máy

Nội dung:

I CẤU TẠO

Máy điện không đồng bộ là máy điện quay, cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

1.PHẦN TĨNH (STATO)

-Lõi sắt: là phần dẫn từ Được ghép bằng các lá thép

kỹ thuật điện, hai mặt có sơn cách điện dày 0,35; 0,5

mm ghép lại Nếu lõi thép ngắn, các lá thép được ghép lại thành một khối Với lõi thép dài, các lá thép được ghép lại thành từng xếp dài 6 đến 8 cm, đặt cách nhau 1

cm để thông gió ngang trục Mặt trong của lõi thép có xẻ

rãnh để đặt dây quấn Hình dạng rãnh có thể là kiểu hở,

nửa kín, nửa hở

-Dây quấn: được đặt trong các rãnh của lõi thép và cách

điện với lõi thép Dây quấn thường là dây tiết diện tròn

hoặc tiết diện chữ nhật có bọc cách điện được quấn thành

từng bối và đặt vào các rãnh theo sơ đồ đã xét trong phần

2

-Vỏ máy: dùng cố định lõi thép và dây quấn Thường

làm bằng gang hoặc nhôm Với máy công suất lớn làm

bằng thép tấm uốn và hàn lại

Tùy theo cách làm nguội mà dạng vỏ máy khác nhau

2.PHẦN QUAY ( ROTOR)

-Lõi sắt: được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện Lõi sắt được ép lên trục

máy Phía ngoài có xẻ rãnh để đặt dây quấn

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Hình 1.2.rô to lồng sóc

Dây quấn: có hai loại rotor dây quấn và rotor lồng sóc

+Rotor lồng sóc: Trong mỗi rãnh của lõi sắt đặt thanh dẫn bằng đồng hay

nhôm Các thanh dẫn được nối tắt ở hai đầu bằng các thanh đồng hoặc nhôm

+Rotor dây quấn: Trong các rãnh đặt dây quấn

rải như dây quấn stato Đối với máy cỡ nhỏ dùng dây

quấn đồng tâm hai lớp Máy cỡ lớn dùng dây quấn

sóng Dây quấn ba pha của rotor, một đầu được đấu

sao, ba đầu kia nối với ba vành trượt, thông qua ba

chổi than nối với ba điện trở bên ngoài và sau đó nối

chụm lại

3.KHE HỞ KHÔNG KHÍ GIỮA STATO VÀ ROTOR

Để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới, nghĩa là nâng cao hệ số công suất thì khe hở của máy phải nhỏ Thường trong máy cỡ nhỏ và vừa khe hở rộng 0,2 đến 1mm

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Đặt điện áp xoay chiều ba pha vào dây quấn stato,trong dây quấn có dòng điện xoay chiều ba pha, sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ

P

f 60 n

1  trong đó P: số đôi cực; f: tần số dòng điện lưới Từ trường này quét lên dây quấn rotor làm cảm ứng trong dây quấn rotor sđđ e2 Do dây quấn rotor được nối ngắn mạch nên trong dây quấn có dòng điện i2 Từ thông do dòng điện rotor sinh ra hợp với từ thông của stato, tạo thành từ thông tổng ở khe hở Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ trường khe hở sinh ra moment và làm cho rotor quay với tốc độ n

Tốc độ quay rotor luôn khác tốc độ quay từ trường (

1

n

n  ) Vì vậy được gọi là động cơ không đồng bộ

Giả sử n = n1, nghĩa là tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường quay, sẽ không có chuyển động tương đối giữa dây quấn rotor và từ trường quay nên sđđ e2 = 0 và dòng điện trong dây quấn rotor i2 = 0 Lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn bằng 0 nên rotor quay chậm lại Khi n < n1 lại có chuyển động tương đối giữa stato và rotor nên hiện tượng lặp lại như trên Như vậy tốc độc quay của rotor luôn luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường

Sự sai khác giữa tốc độ quay của rotor và stato gọi là hệ số trượt Thường được tính theo phần trăm

n

n n

% S

1

1



Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

Chế độ làm việc của MĐKĐB tùy theo giá trị của hệ số trượt MĐKĐB có thể làm việc ở ba chế độ:

-Chế độ động cơ: là chủ yếu Khi đó rotor quay cùng chiều với từ trường và

1

n n

0   hay 1 s  0

Hình1.4.tương quan tốc độ từ trường và tốc độ rô to

-Chế độ máy phát: rotor quay thuận chiều từ trường nhưng với tốc độ lớn hơn tốc độ đồng bộ và

1

n

n  hay s  0 -Chế độ hãm điện từ: rotor quay ngược chiều từ trường và n  0hay s  1

III CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC

Máy điện không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ điện Trên nhãn động cơ ghi các trị số định mức của động cơ khi tải là định mức

-Công suất định mức: Pđm (w; kw) là công suất cơ ở đầu trục động cơ Có thể ghi theo đơn vị HP (ngựa), 1HP = 0,736 kw Pđm = 3 Uđm Iđmcos dm

dm



-Dòng điện định mức: Iđm (A; kA) là dòng điện dây định mức

-Điện áp định mức: Uđm (V;kV) là điện áp dây định mức

-Cách đấu dây: sao hoặc tam giác

-Tốc độ quay định mức: ( vòng/ phút) -Hiệu suất định mức: dm

-Hệ số công suất định mức:

dm

cos 

-Tần số định mức: fđm -Số pha

-Cấp cách điện

*****

CHỦ ĐỀ GỢI Ý THẢO LUẬN

1 Lõi thép roto làm bằng vật liệu gì, có thể chế tạo bằng thép khối không

2 cấu tạo stato của động cơ roto dây quấn và động cơ roto lồng sóc có giống nhau không

3 Các phương pháp làm mát máy điện xoay chiều

4 Tại sao lõi thép stato của MĐXC phải chế tạo bằng thép lá kỹ thuật điện

5 Ảnh hưởng của độ rộng khe hở không khí giữa stato và roto (tăng hoặc giảm) đối với các thông số của máy

6 Vì sao không cần cách điện giữa thanh dẫn roto lồng sóc và lõi thép

7 Các kiểu vỏ động cơ

8 Yêu cầu về quan hệ giữ số rãnh của stato Z 1 và số rãnh roto Z 2

9 MĐKĐB làm việc dựa trên nguyên lý nào

10 Nếu vành ngắn mạch bị hở, động cơ có khởi động được không

11 Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

12 Giải thích vì sao tốc độ quay của roto luôn luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường

13 MĐKĐB có thể làm việc ở những trạng thái nào

14 Hệ số trượt, chiều quay của roto và mômen khi máy làm việc ở trạng thái máy phát

15 Khi nào thì máy làm việc ở trạng thái hãm Hệ số trượt, chiều quay của roto và mômen ở trạng thái hãm

16 Cũng câu hỏi như vậy đối với chế độ động cơ

17 Ý nghĩa của công suất ghi trên nhãn động cơ

18 Nhãn động cơ ghi 380 V/ 220 V - Y /  Nếu điện áp dây của lưới là 220 V , phải đấu động cơ theo kiểu nào

19 Đọc các trị số từ nhãn động cơ đã sưu tầm

IV HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP ỨNG DỤNG:

BÀI TẬP 1:

Cho một động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lòng sóc có Pđm = 10 kW, Uđm = 220/380 V, dây quấn đấu  /Y, tốc độ quay nđm = 960 vg/ph, số cực 2p = 6, tần số f = 50

Hz, hệ số công suất cos  = 0,8; hiệu suất  = 0,85

1 Tính dòng điện định mức của động cơ

2 Tính tổng tổn hao công suất trong động cơ

Gợi ý:

Pđm: công suất cơ ở đầu trục của động cơ

Pđm = 3 Uđm.Iđm cosđm.đm (W)

Dây quấn đấu  /Y: chọn cách đấu dây phù hợp với điện áp dây của nguồn điện

Công suất điện động cơ tiêu thụ:

P1 = 3 Uđm.Iđm cosđm (W)

Tổng tổn hao trong động cơ: P = Pvào - Pra (W)

BÀI GIẢI

1/ Dòng điện định mức thay đổi theo điện áp làm việc:

Với Uđm = 220 V

Iđm =

đm đm

đm

cos U 3

P



8 , 0 220 3 85 , 0

10

= 38,59 (A)

Với Uđm = 380 V

Iđm =

đm đm

đm

cos U 3

P



8 , 0 380 3 85 , 0

10

= 22,34 (A)

2/ Tổng tổn hao công suất trong động cơ:

đm đm

P







85 , 0

10

- 10.103 = 1764,7 (W)

BÀI TẬP 2:

Cho một động cơ điện không đồng bộ 3 pha dây quấn stato nối hình tam giác, điện áp lưới 220 V, f = 50 Hz Số liệu động cơ: p = 2 đôi cực, I1 = 21 A, cos1= 0,82;  =

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM

0,837; s = 0,053 Tính tốc độ động cơ, công suất điện động cơ tiệu thụ P1, tổng các tổn hao, công suất điện hữu ích P2,

Gợi ý

Điện áp lưới 220 V là điện áp dây Động cơ có dây quấn nối hình tam giác tương ứng mỗi cuộn dây chịu điện áp dây 220 V từ nguồn

I1 là dòng điện đo được trên 1 pha dây quấn stato khi động cơ đang làm việc

Hệ số trượt s = 0,053 là độ lệch giữa tốc độ quay của từ trường và rotor:

s =

1

1

n

n

n 

(với n1 tốc độ đồng bộ và n tốc độ quay rotor)

Hiệu suất  đặc trưng cho hiệu quả làm việc của động cơ:

=

1

đm

P P

Công suất điện động cơ tiêu thụ:

P1 = 3 U1.I1 cos  (W)

BÀI GIẢI

Tốc độ góc của động cơ:

 = 1.(1 – s) =

p

f 2

.(1 – s)

2

50 2

.(1 – 0,053) = 148,68 (rad/s)

Tốc độ quay của động cơ:

p

f 60 (1 – s) =

2

50 60 (1 – 0,053) = 1420 (vg/ph)

Công suất điện động cơ tiệu thụ:

P1 = 3 U1.I1 cos  = 3 220.21 0,82 = 6561 (W)

Công suất điện hữu ích:

P2 = P1 1 = 6561.0,837 = 5491 (W)

Tổng các tổn hao công suất:

P = P1 - P2 = 6561 – 5491 = 1070 (W)

BÀI TẬP TỰ GIẢI

Bài 1

Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotor lòng sóc có các thông số ghi trên nhãn máy: công suất định mức Pđm = 75 kW, tốc độ định mức nđm = 2930 vg/ph, hệ số công suất định mức cosđm= 0,91; hiệu suất định mức đm= 91 %, động cơ đấu Y/  _380 V/220 V; điện áp lưới Ud = 380 V

1 Tính công suất tác dụng và phản kháng động cơ tiêu thụ

2 Tính dòng điện, hệ số trượt, cho p = 1

ĐS: 1/ P1 = 82,42 kW; Q1 = 37,56 kVAr

2/ Iđm = 138 A; sđm = 0,023

***

Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM