Mục tiêu:
- Biết được các phương pháp mở máy của máy điện không đồng bộ 3 pha - Phân biệt được các phương pháp mở máy
- Áp dụng vào thực tế
- Có ý thức tự giác trong học tập
Quá trình mở máy của động cơ là quá trình đưa tốc độ động cơ từ khi n tăng thì phương trình cân bằng động về moment như sau:
dt J d M M
Md − c = j = ω (3.40) Trong đó:
MĐ, Mc, Mj: moment điện từ của động cơ, moment cản, moment quán tính.
49 .D2
J =G : hằng số quán tính
g = 9,81m/s2: gia tốc trọng trường G: trọng trường phần quay
D: đường kính phần quay ω: tốc độ góc của rotor
Để tốc độ của động cơ tăng thuận lợi thì > → dt >0 M d
M c ω
Khi bắt đầu mở máy s = 1:
( ) n dm
pha
mm I
x R R
I U (4 7)
2 2 2 1
1 = ÷
+
= + (3.41)
Trên thực tế, mạch từ tản của máy bão hòa nhanh X giảm →Imm còn lớn hơn nhiều so với trị số tính theo công thức trên.
* Các yêu cầu khi mở máy
- Mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.
- Imm càng nhỏ càng tốt
- Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn.
- Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt.
3.9.1. Mở máy động cơ lồng sóc
a) Mở máy trực tiếp: là đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện.
Dòng điện mở máy lớn, chỉ dùng cho các máy có công suất nhỏ. Nếu máy có công suất lớn thì dùng trong lưới điện có công suất lớn. Phương pháp này mở máy nhanh, đơn giản.
Hình 3.13 Mở máy trực tiếp
Ưu điểm: Mở máy nhanh và đơn giản
Khuyết điểm: Dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện áp lưới rất nhiều, nếu quán tính máy lớn thời gian mở máy lâu sẽ cháy cầu chì bảo vệ.
b) Hạ điện áp mở máy
Khi mở máy giảm điện áp đặt vào động cơ, để giảm dòng điện mở máy.
Khuyết điểm là mômen mở máy giảm đi rất nhiều nên dùng cho các trường hợp không yêu cầu mômen mở máy lớn, Chỉ dùng với các thiết bị yêu cầu moment mở máy nhỏ.
Dùng cuộn kháng bão hòa trong mạch stator Khi mở máy đóng D1, D2 mở:
Mở máy xong đóng D2 -Lúc mở máy trực tiếp:
n dm n
n mm dm
Z U x R
I U =
= +
2
2 (3.42)
1 / 2 2 1ω
r I
Mmm = m mm (3.43)
- Lúc mở máy có cuộn kháng (điện kháng xk):
( )2
2
k n n
dm
mmk R x x
I U
+
= + (3.44)
1 / 2 2 1
ω r l
Mmmk =m mmk (3.45) Từ đó, ta có:
( )2 1
2
2 2
<
+ = +
= + k
x x R
x R I
I
k n n
n n mm
mmk 2 ( )2 2
2 2
x k x R
x R M
M
k n n
n n mm
mmk =
+ +
= +
⇒ (3.46)
Theo phương pháp này Imm giảm k lần thì Mmm giảm k2 lần. Phương pháp chỉ được dùng trong các trường hợp mà vấn đề trị số Mmm không có ý nghĩa quan trọng.
Dùng biến áp tự ngẫu hạ U mở máy
Khi mở máy đóng D1 và D3, khi n = nđm đóng D2, ngắt D3.
Gọi:
- U1, I1: là điện áp và dòng điện của lưới.
- Umm/ , Imm/ : điện áp trên cực động cơ và dòng điện stator động cơ.
- KT: là tỉ số biến áp (KT < 1) - Zn: là tổng trở một pha.
1
/ K .U
Umm = T (3.47)
T n n mm
mm k
Z U Z
I U 1
/
/ = = (3.48)
Hình 3.14. Hạ áp mở máy bằng điện kháng
2
D 1
D
mm T T n T
mm k k I
Z k U I
I1 = / = 1 2 = 2 (3.49)
vì /
1 /
mm mm
T I
I U
k =U ⇒Umm/ =U1kT (3.50)
T
mm k
I/ = l1 ; Mmm/ =kT2Mmm (3.51)
Hình 3.15. Mở máy bằng phương pháp sao tam giác
Như vậy, khi mở máy bằng biến áp tự ngẫu dòng điện trong lưới giảm đi k2 lần so với Imm khi nối trực tiếp.
Phương pháp: Y – Δ
Chỉ sử dụng với động cơ có 2 cấp điện áp 220/380 và làm việc thường trực ở cấp 220V.
Cách mở máy: Đóng dao đổi nối D2 về vị trí mở máy (Y). Đóng D1. Khi n = nđm đổi D2 sang vị trí làm việc.
Hình 3.16 Hạ điện áp mở máy bằng biến áp tự ngẫu
2 Y
D 1
D
M ở m á y
Gọi: UL: là điện áp của lưới.
UY: điện áp pha khi dây quấn nối Y, Δ.
ImmLY, ImmL∆: dòng điện mở máy trong lưới khi đấu Y, Δ.
mmfDY
I , ImmfD∆: dòng điện mở máy pha trong dây quấn stator khi nối Y, Δ.
Zn: tổng trở ngắn mạch một pha.
* Khi đấu Y:
n L n
mmfDY Y
mmLY Z
U Z
I U
I = = = 3. (3.52)
* Nếu đóng động cơ vào lưới khi đấu Δ:
n L n
mmfD Z
U Z
I ∆ =U∆ = (3.53) Và
n mmfD L
mmL Z
I U
I 3.
.
3 =
= ∆
∆ (3.54)
Lập: 31
. . 3 .
3 =
=
∆ L
n n L mmL
mmLY
U Z Z U I
I (3.55)
Dòng điện mở máy trong lưới khi nối Y nhỏ hơn nhiều khi nối Δ 3 lần. Mmm cũng giảm đi 3 lần:
3
2
2 L
Y mmY
U U
M ≡ = . (3.56)
Trong khi Mmm∆ ≡U∆2 =UL2. Coi phương pháp này là trường hợp đặc biệt mở máy bằng biến áp tự ngẫu có kT = 3.
3.9.2. Mở máy động cơ rôto dây quấn
Khi mở máy dây quấn rôto nối với biến trở mở máy. Lúc đầu biến trở lớn nhất, sau đó giảm dần về không.
(3.57) Mômen mở máy cực đại khi
(3.58)
Ưu điểm: Dòng điện mở máy giảm, nhưng Mmm tăng.