Chương 3 máy điện không đồng bộ

Máy điện là thiết bị điện từ, làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. Cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện, tần số, pha

3.1: khái niệm chung

3.1.1 Định nghĩa

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng

điện từ, có tốc độ quay của rôto (n) khác với tốc độ từ tr ờng quay (n 1 ) Máy điện không

đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ động cơ và máy phát

- Theo kết cấu của rôto

- Theo số pha trên dây quấn stato

3.2: cÊu t¹o VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA m¸y ®iÖn

K§B ba pha

3.2.1: CÊu t¹o m¸y ®iÖn K§B ba pha

- R« to lång sãc

3.2.1: CÊu t¹o m¸y ®iÖn K§B ba pha

- R« to d©y quÊn

3.2.1: CÊu t¹o m¸y ®iÖn K§B ba pha

Vµnh tr ît

Chæi than Cuén d©y r«to

3.2.1: CÊu t¹o m¸y ®iÖn K§B ba pha

Stato

R«to

Xét động cơ điện xoay chiều ba pha 2 cực đơn giản

Xét động cơ điện xoay chiều ba pha 2 cực đơn giản

i

t 0

i A i B i C

Khảo sát tại các thời điểm đặc tr ng t = 0; t = 1/3T, t = 2/3T và t = T (hoặc có thể chọn khảo sát tại các thời điểm bất kỳ của chu kỳ)

S A

c y

c y

a x

b z

c y

iy

im

-iy

C Z

N

t = 1/3T

§éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu ba pha 4 cùc

S

N S

1/3 T

T 2/3 T

S N

S A

S N

S A

a Sơ đồ nguyên lý

3.2.2.1 Khi roto quay cựng chiều và nhỏ hơn tốc độ tt quay (chế

độ động cơ)

Z

XB

e2

Z

XB

Z

XB

A

B C

Tõ tr êng quay cña stato

A

X

B C

Z Y

R«to

Stato

F

F B

A B C

CD

§

A B C

CD

§

A B C

CD

§

(chế độ máy phát)

3.2.2.2 Khi roto quay ngược chiều tt quay (chế độ hãm)

3.2.3 Các đại lượng định mức

- Công suất cơ có ích trên trục: P đm

- Điện áp dây stato: U đm

- Dòng điện dây stato: I đm

- Tốc độ quay rôto: n đm

- Hệ số công suất: cos đm

- Hiệu suất đm

3.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

3.3: DÂY QUẤN m¸y ®iÖn K§B

3.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

- Bền về cơ, điện, nhiệt

- Tiết kiệm được kim loại màu

- Chế tạo, lắp ráp, sửa chữa dễ dàng

3.3: DÂY QUẤN m¸y ®iÖn K§B

3.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

3.3.1.3 Phân loại

Theo chức năng gồm: Dây quấn làm việc, dây quấn mở máy, dây quấn cản, dây quấn bù

Với dây quấn phần ứng, có thể phân loại như sau:

- Theo số pha: dây quấn ba pha, dây quấn hai pha, dây quấn một pha

- Theo số rãnh của một pha dưới một cực: dây quấn có q nguyên, dây quấn có q phân số

- Theo cách thực hiện dây quấn: Dây quấn một lớp, dây quấn hai lớp

3.3: DÂY QUẤN m¸y ®iÖn K§B

3.3.2 Một số khái niệm và các thông số cơ bản của dây quấn phần ứng MĐXC

- Vùng pha của dây quấn γ = q.

- Lệch pha tính bằng số rãnh (thứ tự pha ABC)

Dây quấn 3 pha ABC = 1200/αDây quấn 1 pha ABC = 900/α

3.3: DÂY QUẤN m¸y ®iÖn K§B

3.3.3 dây quấn 3 pha có q là số nguyên

3.2.3 Bộ dây quấn Stato máy điện XC KĐB ba pha.

c Trình tự tính toán

d.Trải dây

Ví dụ: Tính toán và trải bộ dây quấn MĐXCKĐB 3 pha có số liệu: Z =36, 2p = 4, m = 3 theo kiểu đồng tâm

◙1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 1 2 3 4 5 6

A1

X1

Dây quấn stato đấu sao

C B

A

Dây quấn stato đấu tam giác

C B

A

3.4.3: Quan hệ điện từ khi roto quay

* Phương trỡnh điện ỏp dõy quấn stato

1 1

1 1

1 1

* Ph ơng trình sức từ động

) '

0

I      

qu¸ tr×nh n¨ng l îng vµ hiÖu suÊt §éng c¬ K§B 3 pha

3.5: CÁC đặc tính CỦA MĐ KĐB 3.5.1 Mômen điện từ

ở chế độ động cơ điện, mômen điện từ đóng vai trò là mômen quay:

1



dt dt

q

P M

s

r I

'22

'2

( )

[(

3

2 2

1

2

2 1

2

2 1

x

x s

r r

] )

( )

[(

3

2 2

1

2 2

1

2

2 1

x x

r r

Thay s =1 ta có mômen mở máy của động cơ

Với động cơ rôto lồng sóc th ờng có các tỉ số sau:

7 , 1 1

bộ

3.5.3: các đặc tính làm việc của động cơ kđb 3.5.3.1 Tốc độ quay n = f(P 2 )

) 1

(

60

s p

P P

2



3.5.3.3.Tổn hao và hiệu suất

3.5.3.4 Hệ số công suất cos

2 1

2 1

1 1

Q P

P s

P n







-Khi máy không tải P1 nhỏ, cos thấp (cos 0 = 0.2 ữ 0.3).

-Khi tải định mức cos đm = 0.8 0.9

-Khi quá tải, It > Iđm, từ thông tản tăng, Q1 tăng, cos giảm

- Mômen mở máy M mm phải lớn để thích ứng với đặc tính tải.

- Dòng mở máy phải nhỏ để khỏi ảnh h ởng đến các phụ tải khác.

- Thời gian mở máy ngắn để máy có thể làm việc đ ợc ngay

- Thiết bị mở máy đơn giản, rẻ tiền, tin cậy và ít tốn năng l ợng.

* Yêu cầu kỹ thuật

3.6: mở MáY Động cơ KĐB

đóng K1 và K2 giảm dần địên trở phụ

về không.

Ưu điểm : Thiết bị mở máy đơn giản, mômen

mở máy lớn, thời gian mở máy nhỏ

Nh ợc điểm: Dòng điện mở máy lớn

Ph ơng pháp này đ ợc dùng cho những ĐC có công suất nhỏ và công suất của nguồn điện lớn hơn công suất của ĐC rất nhiều

¦u ®iÓm : Dßng më m¸y gi¶m K lÇn.

Nh îc ®iÓm: M«men më m¸y gi¶m K 2

lÇn, thêi gian më m¸y dµi.

Ph ¬ng ph¸p nµy ® îc dïng cho nh÷ng

§C cã c«ng suÊt võa vµ nhá, m«men t¶i nhá

¦u ®iÓm : Dßng më m¸y gi¶m K 2 lÇn.

Nh îc ®iÓm: M«men më m¸y gi¶m K 2

lÇn, thêi gian më m¸y dµi ThiÕt bÞ më m¸y cång kÒnh

Ph ¬ng ph¸p nµy ® îc dïng cho nh÷ng

§C cã c«ng suÊt võa vµ lín, m«men t¶i nhá

Nh ợc điểm: Mômen mở máy giảm

3 lần, thời gian mở máy dài.

Ph ơng pháp này đ ợc dùng cho

những ĐC khi làm việc bình th ờng

dây quấn stato đấu , mômen tải

nhỏ.

3.9: điều chỉnh tốc độ Động cơ KĐB

f giảm

M n

3.7: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐB

3.7.3: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch roto

3.10: HÃM ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐB

- Hãm ngược

- Hãm động năng

- Hãm tái sinh

3.11: ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB MỘT PHA

3.11.1 Khái niệm, cấu tạo

Máy điện không đồng bộ 1 pha là loại máy điện mà trong quá trình làm việc chỉ có dây quấn làm việc được nối vào lưới điện xoay chiều 1 pha.

Về cấu tạo động cơ KĐB 1 pha cơ bản giống động cơ điện 3 pha chỉ khác là trên stato có 2 dây quấn: dây quấn chính (dây quấn làm việc) và dây quấn phụ (dây quấn mở máy) Rôto thường là lồng sóc.

Dây quấn chính nối vào lưới điện trong suốt quá trình làm việc còn dây quấn phụ chỉ nối vào khi mở máy Trong quá trình mở máy khi tốc

độ đạt (75 ÷ 80)% tốc độ đồng bộ thì cắt dây quấn phụ khỏi lưới điện

Có loại động cơ sau khi mở máy dây quấn phụ vẫn nối vào lưới (động

cơ 1 pha kiểu điện dung).

Khả năng quá tải thấp.

3.11: ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB MỘT PHA

3.11.2 Nguyên lý làm việc

WB

C K

CD

b Dùng tụ điện

BA

Y

Uk W

k

W®k

U®kR«to

Máy điện XCKĐB là máy điện quay có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ từ tr ờng quay

n 1 Đ ợc dùng chủ yếu làm động cơ trong những truyền động không có yêu cầu cao về

Câu 1: Vẽ hình, trình bày cấu tạo động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha?

Câu 2: Trình bày nguyên lý làm việc động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha?

Câu 3: Vẽ hình, trình bày ph ơng pháp mở máy động cơ không

đồng bộ 3 pha bằng cuộn kháng

Câu 4: Vẽ hình, trình bày ph ơng pháp mở máy động cơ không

Câu 5: trình bày định nghĩa, công dụng, cách phân loại máy điện xoay chiều không đồng bộ?

Câu 6: trình bày đặc điểm và cách tính toán bộ dây quấn đồng tâm MĐXCKĐB

Câu 7: trình bày đặc điểm và cách tính toán bộ dây quấn đồng khuôn MĐXCKĐB

Câu 8: Nêu các yêu cầu kỹ thuật khi mở máy động cơ không đồng

bộ và trình bày ph ơng pháp mở máy trực tiếp động cơ