Tài liệu Máy kéo sợi P2 doc

Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với tốc độ quay của từ trường quay vì vậy được gọi là động cơ không đồng bộ.. - Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế

CHƯƠNG 2

2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ

2.1.1- Ưu điểm

Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với tốc độ quay của từ trường quay (vì vậy được gọi là động cơ không đồng bộ) Loại máy này được dùng chủ yếu làm động cơ điện

Ưu điểm của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ

- Có kết cấu đơn giản

- Dễ chế tạo

- Vận hành an toàn

- Sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha

- Dải công suất rộng từ 0,1 kw đến hàng trăm kw

- Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và

kỹ thuật điện tử tin học, động cơ không đồng bộ ngày càng được khai thác các ưu điểm của mình

Từ những ưu điểm trên đây ta chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ để truyền động cho dây chuyển sản xuất sợi nhựa

2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cấu tạo: Hình 2.1

Hình 2.1- Cấu tạo động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ

Cấu tạo: Gồm 2 phần chính

+ Stato:Phần cảm

Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại trên có phay rãnh để đặt các cuộn dây 3 pha của động cơ lệch nhau 120 0 trong không gian

A

X

ω

B

Y

C

Z

Là các tấm thép kỹ thuật điện ghép lại có phay rãnh để đặt các thanh dẫn, ở hai đầu thành dẫn được hàn với hai vách ngăn mạch Loại rôto này gọi là loại rôto lồng sóc

Nếu thay các thanh dẫn bằng các cuộn dây quấn, các đầu dây được đưa ra ngoài bằng vòng trượt và chổi than thì loại rôto này được gọi là rôto dây quấn

Nguyên lý làm việc

Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây của Stato thì từ trường tổng hợp do ba cuộn dây tạo ra là một từ trường quay với tốc độ của

từ trường quay(tốc độ đồng bộ)

N0 =

P

f1

60

(V/P) p- là số đối cực của động cơ

f1 là tần số của lưới điện

Từ trường quay này sẽ quét lên thanh dẫn (hay cuộn dây) làm xuất hiện một suất điện động cảm ứng trên thanh dẫn hay cuộn dây

Bởi vì các thanh dẫn được nối kín mạch(cuộn dây được khép kín ở mạch ngoài) cho nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn (hay cuộn dây rôto) có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải Từ trường quay lại tác dụng vào chính cuộn dây cảm ứng này một lực có chiều xác định theo

Tốc độ quay của rôto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay Nếu rôto quay tốc độ bằng tốc độ của từ trường quay thì từ trường sẽ không quét qua các thanh dẫn(hay cuộn dây) nữa nên không có dòng điện cảm ứng nên momen quay cũng không còn Khi đó do mômen cản lồng trục sẽ quay chậm lại hơn từ trường quay và các thanh dẫn (hay cuộn dây) lại bị từ trường quét qua dây điện cảm ứng lại xuất hiện và do đó có mômen quay làm cho rôto tiếp tục quay nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay

Tốc độ không đồng bộ n1 của rôto nhỏ hơn tốc độ đồng bộ n0 chút ít

và sự sai lệch này được đánh giá qua một đại lượng gọi là độ trượt S

0

1 0

n

n

n −

Ở chế độ động cơ độ trượt S có giá trị 0≤ S≤1

2.1.3_ Mô tả toán học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ

Đối với động cơ xoay chiều ba pha ta coi ba pha của động cơ là đối xứng, được cấp bởi nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế (hình2.2) Đó là sơ đồ điện 1 pha phía Stato với đại lượng điện ở mạch rôto

đã quy đổi về Stato

Hình 2.2- Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ

Khi cuộn dây Stato được cấp điện với điện áp định mức U1phđm trên một pha mà giữ yên rôto (không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽ xuất hiện một suất điện động E2phđm theo nguyên lý của máy biến áp

Hệ số quy đổi suất điện động là:

KE =

phdm

phdm

E

U

1 1

Từ đó có hệ số quy đổi dòng điện:

KI =

E

K

1

Hệ số quy đổi trở kháng:

KR = KX =

I

E

K

K

= K2E

X1 R1

I ’

2

I1

I0

~U1ph

R ’

2

S

Rm

2

Với các hệ số quy đổi này, các đại lượng ở mạch rôto có thể quy đổi

về mạch Stato theo cách sau :

Dòng điện : I’2 = KI I2

Điện kháng : X’ 2 = KX .X2

Điện trở : R ‘

2 = KR R2 Các ký hiệu khác trên hình 2.2

I0 __Dòng điện từ hoá của động cơ

Rm , Xm _ Điện trở điện kháng của mạch hoá

I1 _ Dòng điện cuộn dây stato

R1 , X1 Điện trở kháng của cuộn dây stato Dòng điên quy đổi về stato có thể quy đổi từ sơ đồ:

I’2 =

2 2 1

2 1

1

) ' (

)

'

S

R R

U ph

+ + +

Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P12 từ stato chuyển sang

rô to thành công suất cơ Pcơ đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt ∆

P2 đốt nóng cuôn dây

P12 = Pcơ +ΔP2

Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ Mđt của động

cơ bằng mômen cơ Mcơ ta có

M =

0

2

ω

S P

Δ

ω0 là tốc độ không tải của động cơ

Công suất nhiệt trong cuộn dây ba pha

ΔP2 = 3 R’2 I2’2

Mômen động cơ sinh ra được tính

M =

] )

' [(

' 3

2 2

2 1 0

2

mn

ph

X S

R R S

R U

+ +

Điện kháng ngắn mạch Xnm = X1 + X2’

Từ phương trình trên ta biểu diễn bằng đồ thị

ω0

M

ωth

Mmm

ωth

Sth

ω=f(M)

K

(M đm ) (Mmax)

0 1

0

Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K tại điểm đó có :

Mth =

) (

2

3

2 2

1 1

0

1 2

nm

ph

X R

R

U

+ +

ω

• Ảnh hưởng của các tham số điện đối với đặc tính cơ của động cơ: + Thay đổi điện áp U1ph

Điện áp U1ph đặt vào Stato động cơ chỉ có thể thay đổi về phía giảm khi

U1ph giảm thì mômen tới hạn sẽ giảm rất nhanh theo bình phương của

U1ph , còn tốc độ đồng bộ ω0 và độ trượt tới hạn Sth không thay đổi Do đó đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi

+ Tần số của nguồn điện cấp ( f1 )

Khi thay đổi tần số f1 thì tốc độ đồng bộ ω0 sẽ thay đổi, đồng thời X1,X2 cũng thay đổi (X=2πfL) kéo theo cả sự thay đổi độ trượt tới hạn Sth và mômen tới hạn Mth

Khi tần số nguồn (f1) giảm độ trượt và mômen tới hạn đều tăng nhưng mômen tới hạn tăng nhanh hơn Do vậy độ cứng của đặc tính cơ tăng lên + Thay đổi điện trở Rôto (R2’)

Trường hợp này chỉ có đối với động cơ Rôto dây quấn Việc thay đổi điện trở Rôto chỉ có thể thay đổi về phía tăng Khi tăng R2’ thì độ trượt tới hạn tăng lên còn tốc độ không tải ω0 và mômen tới hạn giữ nguyên Điện trở Rôto càng tăng thì đặc tính càng dốc