Im cùng pha với Φ, thành phần từ hóa... – Dùng dạng rãnh rôto đặc biệt để cải thiện đặc tính mở máy.. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 1.. Thay đổi điện áp nguồn điện: sth = cons
Trang 1Tóm tắt: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 1
Tóm tắc
Tổng quan
Khái niệm:
Tốc độ rotor # tốc độ từ trường quay
Từ trường quay:
m
B 2
3
B=
p
f 60
n1 = (vòng/phút)
p
f 2
1
π
=
Nguyên lý làm việc:
Độ trượt:
1 1
1
n
n 1 n
n n
Tốc độ trượt n2 = n1 – n = sn1 (vòng /sec) ⇒ f2 = sf (Hz)
Mạch tương đương
Mạch tương đương (đã quy về stator):
Tần số dòng điện bên trong stator: f
Tần số dòng điện bên trong rotor: f2 = sf
1 1 1 1 1 1 1
U& = + & + & = & & + &
0 m m
E& = + &
2 2 2 2 2
E& = + & = & &
Để thiết lập mạch tương đương cần các điều kiện: điện áp, dòng điện, tần số, năng lượng
Điện áp:
U1 = const ≈⇒ E1 = const ⇒ Φm = const
Có E2 2 kdq N2f m
π
N k
N k E
E
2 dq
1 dq 2
1
2
Tần số: (qui đổi từ rotor quay về rotor đứng yên)
Khi rotor quay có tần số sf:
2 m 2
dq m
2 2 dq s
E
2
π
=
Điện áp: E2s =sE2
Tổng trở rotor:
Rotor đứng yên: Z&2 =R2 + j(2π )L2 =R2 +jX2 X2 = 2 π fL2
R 1 1
I& jX1
R m 0
I&
1
E&
1
U&
jXm
R 2 jX 2
2
E&
2
I&
' 2
I&
Trang 2Tóm tắt: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 2
Rotor quay: Z&2s =R2 + j(2πsf)L2 =R2 + jsX2
s
E& = + & = &
2 2
2 s
2 2
2
s
R I
jX s
R
⎠
⎞
⎜
⎝
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
= Điện trở rotor là R2, vì công suất tổn hao khi quy đổi không thay đổi nên I2 = I2s
Dòng điện: (qui đổi từ rotor quay về satator đứng yên)
Trường hợp không tải I2 = 0 (s ≈ 0), I1 = I0
Trường hợp có tải: I2 # 0, I0 = const
Dòng điện không tải I0 gồm hai thành phần: I&0 =I&c +I&m
Ic cùng pha với E1, thành phần tác dụng (tổn hao mạch từ)
Im cùng pha với Φ, thành phần từ hóa
Do từ thông Φm = const nên sức từ động không đổi (F = NI = ΦmRm)
⇒ kdq1 N1I &1− kdq2 N2 I &2 = kdq1 N1I &0 = const
Đặt dòng điện rotor qui đổi:
k
I
I' 2 2
&
& =
2 0
I & &
& = +
Qui đổi từ rotor quay về satator đứng yên:
k
I
I' 2 2
&
& =
2
' 2 2
2 2 2
2 2 2
' 2
' 2 '
s
R jX
s
R k k
I
I jX s
R k I
E
⎠
⎞
⎜
⎝
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
=
=
&
&
&
&
&
Vậy: U&1 =E&1 +(R1+ jX1 I&1
' 2
' 2
' 2 '
s
R
E& = + &
R 1 1
I& jX1
G c
0
I&
1
E&
1
U&
-jBm
' 2
I&
m
I&
c
I&
s
R2
jX2
2
E&
2
I&
Qui về Rotor đứng yên
2
s 2
E&
s 2
I&
Rotor chuyển động
Trang 3Tóm tắt: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 3
' 2 0
I & &
& = +
m c
I & &
& = +
2
' 2
'
s
s 1 R s
R
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ − +
=
Mạch hình T (d), mạch hình π (b), chuyển nhánh từ hóa về trước (c)
Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch
Thí nghiệm không tải:
s ≈0 ⇒ Z’2 = ∞ U1đm ⇒ I0
Mục đích xác định tổn hao công suất sắc từ PFe (đã trừ tổn hao cơ Pcơ):
P0 = PFe + Pcơ (xem tổn hao đồng không đáng kể)
TN quay không tải:Pcơ (ma sát, thông gió, tổn hao phụ) = P cơ kéo động cơ quay
Tính R0 = Rm + R1:
từ P0 và I0
Tính được Ls = Lm + Lσs
từ I0, U1đm và R0
Thí nghiệm ngắn mạch:
s = 1 I1đm ⇒ U1n
⇒ Z2’ << Zm ⇒ Zn
Đo được công suất tổn hao trên stator và rotor: Pn
Tính được Rs, Rr, Xσ = 2πf(Lσs + Lσr) với Rs = R1, R’r = R’
2,
Ls =L1 = Lσs/2, Lr = L’
2 = Lσs/2
Phân bố công suất và hiệu suất
Phân bố công suất:
Công suất nguồn:
Tổn hao đồng stator Pđ1 = 3.R1.I2
1
0 = 3.Gm.E2
1
R 1 1
I& jX1
R m 0
I&
1
U&
X m
' 2
I& R'2 jX’ 2
' 2
E&
Mạch tương đương của động cơ KĐB
' 2
R s
s
1−
1
U&
I1
R m
I 0
I2= 0
Xm
n
U& İn=İ1đm
Trang 4Tóm tắt: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 4
Công suất điện từ:
2
' 2
s
R 3
P =
2
' 2
2
' 2
s
s 1 R 3
Công suất cơ hữu ích:
Công suất cơ hữu ích: P2 = Pcơ - Pqp
Công suất tổn hao:
Công suất tổn hao: Pth = Pđ1 + Ps + Pđ2 + Pqp
Hiệu suất:
1
th 1 th 2
2 1
2
P
P P P P
P P
= +
=
=
Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
Giả sử Rm << Xm:
1
1 1
a
X X j R
X j U
U
+ +
= &
1
m 1 1 a a
a
X X j R
X j X j R X
.j R Z
+ +
+
= +
=
Tính được:
2 a
' 2 a
a '
2
X X j s
R R
U I
+ +
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
=
2 a
2 ' 2 a
' 2 2 a
1 1
dt 1
dt co
X X s
R R
s
R U 3 1
P s
1
P s 1 P M
+ +
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ ω
= ω
= ω
−
−
= ω
=
ds
dn
dM =
2 a
2 a
' 2 th
X X R
R s
+ +
=
2 a
2 a a
2 a 1
max
X X R R
U 2
3 1
M
+ + +
ω
=
2 a 2 ' 2 a
' 2
2 a 1
mm
X X R
R
R U 3 1
M
+ + +
ω
=
s
s s s
2 M
M
th th max
mm
+
=
Trang 5Tóm tắt: Chương 2: Động cơ không đồng bộ 5
Mở máy động cơ không đồng bộ
¾ Mở máy động cơ rotor dây quấn:
2 a
2 a
' mm
'
¾ Mở máy động cơ rotor lồng sóc:
– Dùng điện kháng nối tiếp: nếu U1/k thì Imm giảm k nhưng Mmm giảm đi k2 – Dùng máy biến áp tự ngẫu: nếu U1/k thì Imm và Mmm đều sẽ giảm đi k2 – Đổi Y – Δ: biến áp tự ngẫu, với k = 3Imm và Mmm đều giảm đi 3 lần – Dùng dạng rãnh rôto đặc biệt để cải thiện đặc tính mở máy
Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
1 Thay đổi số cực:
p
f 60
n1 = (vòng/phút)
2 Thay đổi tần số nguồn điện:
p
f 60
n1 = (vòng/phút)
3 Thay đổi điện áp nguồn điện: sth = const, Mmax thay đổi
4 Thay đổi điện trở mạch rôto (dây quấn): sth thay đổi, Mmax = const
Phương pháp này đơn giản, nhưng tổn hao nhiệt lớn (động cơ trung bình)
Các đặc tính vận hành
1 Đặc tính dòng điện stato I1 = f(P2)
2 Đặc tính vận tốc n = f(P2)
3 Đặc tính mômen điện từ M = f(P2)
4 Đặc tính hệ số công suất cosϕ = f(P2)
n
2 0 2
2
P P P
P β + +
= η
ηmax ⇔ Pqp + Ps = Pđ1 + Pđ2
Bài tập:
_Tất cả các ví dụ
_ Bài tập: (.), (-) 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.21, 5.24, 5.25, 5.35, 5.41, 5.48, (*), (**)
P2
I0
P2đm cosϕ0
cosϕ
I1
η n
M
n1
0