BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 2: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ  Khởi động động cơ không đồng bộ  Điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ  Động cơ không đồng bộ dùng hiệu ứng mặt ngoài  Máy phát điện

CHƯƠNG 2: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN

KHÔNG ĐỒNG BỘ

 Khởi động động cơ không đồng bộ

 Điều chỉnh tốc độ của động cơ không

đồng bộ

 Động cơ không đồng bộ dùng hiệu ứng mặt ngoài

 Máy phát điện không đồng bộ

 Các chế độ hãm

 Động cơ không đồng bộ một pha

1 Khởi động động cơ không đồng bộ

• Phương trình mô men:

Ik = (4 - 7)Iđm khi Uk = Uđm

c

d

dt



• Dòng điện khởi động:

1

U I

(R R ) (X X )



• Mô men khởi động:

§1 KHÁI NIỆM CHUNG

1 1 2

1

m pU R M

2 f (R R ) (X X )

�



2 Các yêu cầu khi khởi động

 Mk càng lớn càng tốt

 Ik càng nhỏ càng tốt

 tk nhỏ

 Thiết bị khởi động đơn giản, làm việc tin cậy, tiêu thụ ít năng lượng

1 Khởi động trực tiếp

CD

U1

ĐC

• Ưu điểm

- Thiết bị khởi động đơn giản

- Mô men khởi động Mk lớn

- Thời gian khởi động tk nhỏ

• Nhược điểm:

- Dòng điện khởi động Ik lớn

• Ứng dụng:

- Dùng để khởi động các động cơ có công suất nhỏ

§2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG

2 Khởi động bằng cách giảm điện áp

a Dùng cuộn kháng

• Ik giảm k lần

• Mk giảm k2 lần

• Đóng CD1, mở CD2

• Khi tốc độ động cơ ổn

định, đóng CD2

IM

CD1

U1

CD2

Ví dụ: Một động cơ điện không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có: Pđm= 55kW, f = 50Hz, Uđm = 2300V nối Y, Iđm = 20A, 2p = 2, n = 2880 vg/ph Giả thiết góc pha của tổng trở vào một pha khi roto đứng yên là 75o Động cơ có mI =

7 và mK = 1.25 Tính điện kháng của cuộn dây mắc nối tiếp vào mạch stato để dòng điện khởi động bằng 3.5 lần dòng điện định mức biết Rcd

= 0; tính điện áp đặt vào động cơ và mô men khởi động khi cuộn dây được nối nối tiếp với động cơ

Dòng điện khởi động

k I dm

I  m I�  7 20 140A� 

o

1 v

k

� Khi nối thêm cuộn dây, tổng trở toàn mạch là:

k

I� 20 3.5 70A� 

Tổng trở của động cơ khi roto đứng yên:

z  [2.45 j(X  9.16)]

Dòng điện khởi động khi dùng cuộn kháng:

Như vậy:

Điện kháng của cuộn dây là:

cd

X  23.6

fdm

z 2.45 (X 9.16)

Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động là:

k k v

U  I �z  70 9.485 663.9V� 

Mô men khởi động của động cơ:

12

dm

1.5M

12

b Khởi động nhờ MBA tự ngẫu

• Ik giảm k2 lần

• Mk giảm k2 lần

• Đóng CD1 và CD3,

mở CD2

• Khi tốc độ động cơ ổn

định, đóng CD2 và mở

CD3

CD3 TN

CD1 CD2

U1

IM

• Uk = kUđm

Ví dụ: Một động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có Pdm = 40kW, 50Hz, 440V, 2p = 6, n

= 940 vg/ph cos = 0.89,  = 0.91, mI = 5, mk

= 1.7 Tính hệ số trượt định mức; Mđm; Mk; điện

áp thứ cấp của MBA tự ngẫu dùng để khởi động sao cho dòng điện khởi động bằng 200% dòng điện định mức; dòng điện sơ cấp của MBATốc độ đồng bộ:

1

60f 60 50

�

Hệ số trượt định mức:

1 dm

1

n n 1000 980

Mô men định mức:

3 dm

dm

P 40 10 60

980 2

Mô men khởi động:

k k dm

M  m M  1.7 389.7 662.6Nm� 

Dòng điện định mức:

3 dm

dm

dm

3U cos 3 440 0.91 0.89

�

Dòng điện khởi động khi dùng MBA tự ngẫu:

k dm

I� 2I  2 64.8 129.6A� 

Dòng điện khởi động khi khởi động trực tiếp:

k I dm

I  m I�  5 64.8 324A� 

Điện áp thứ cấp của MBA:

k

k

�

Dòng điện sơ cấp của MBA:

2

dm

c Đổi nối tam giác

- sao

• Ik giảm 3 lần

• Mk giảm 3 lần

• Đóng CD1, CD2 đóng

sang vị trí Y

• Khi tốc độ động cơ ổn

định, đóng CD2 sang

phía 

CD1

U1

Y

CD 2

• Uk = 3Uđm

Ví dụ: Một động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có Pdm = 18kW, 50Hz, 440V, 2p = 6, n

= 940 vg/ph, mk = 1.5 được thiết kế để khởi động bằng cách đổi nối -Y Tổng trở khi roto đứng yên là 3.578o/pha Tính dòng điện dây

và pha khi khởi động bằng các nối Y; dòng điện dây và pha khi khởi động bằng cách nối ;

mô men khởi động khi nối  và nối Y Khi nối Y, dòng điện dây bằng dòng điện pha nên:

fdm kY

v

�

Dòng điện pha khởi động nối bằng cách :

fdm kf

v

Dòng điện dây khi khởi động bằng cách nối :

kd kf

I   3I   3 125.7 217.74A� 

Mô men định mức của động cơ:

3 dm

dm

P 18 10 60

940 2

Mô men khởi động:

M   m �M  1.5 182.86 274.3Nm� 

M  (1/ 3) M�   (1/ 3) 274.3 91.43Nm� 

3 Đưa điện trở vào mạch roto

• Ưu điểm : Mk lớn Ik nhỏ

• Nhược điểm: động cơ có cấu tạo phức tạp, khó bảo dưỡng

r2+ rp2+

rp1

r2+ rp2

r2 M

s 1

O

CD

U1

rp1

K2

K1

rp2 ĐC

1 Các phương pháp điều chỉnh n

1

n (1 s)n  60f1

(1 s)

p

  Như vậy để điều chỉnh n ta có thể điều chỉnh:

• số đôi cực p

• tần số f1

• hệ số trượt s

 thay đổi điện áp U1

 thay đổi điện trở của mạch roto

 nối cấp các động cơ

§3 ĐIỀU CHỈNH n CỦA Đ.C.K.Đ.B

2 Thay đổi số đôi cực p

 Nối nối tiếp hay song song các phần dây quấn cho phép ta thay đổi p:

n thấp

2

n cao

A1 X1

A2 X2

n thấp

A1 X1

A2 X2

n cao

 Số đôi cực có thể thay đổi theo tỉ số 2:1 Roto của động cơ phải có cấu tạo lồng sóc

 Thay đổi từ nối tam giác nối tiếp tốc độ thấp sang nối Y song song tốc độ cao được thực hiện

như sau:

A2

X1

n thấp

C

A2

A1

n cao

A

B C

t 1 1 t t

P  3U I  cos Pc  3U (2I ) cos1 1 c c