Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Động cơ không đồng bộ 3 pha

1 7.1.1. QUI TẮC PHÂN BỐ ĐƯỜNG SỨC TỪ TRƯỜNG TRONG MẠCH TỪ MÁY ĐIỆN QUAY : 2 Đường sức từ luôn luôn có hướng. Đường sức từ đi theo đường ngắn nhất, qua tiết diện lớn nhất , đi trong vật liệu dẫn từ mạnh nhất . Đường sức từ trường đi theo đường có từ trở nhỏ nhất. Đường sức từ luôn khép kín mạch. (Một hệ thống đường sức từ khép kín mạch được gọi là 1 múi đường sức). Tổng số múi đường sức trong mạch từ luôn luôn bằng số cực từ 2p của máy điện 3 4MÁY ĐIỆN CÓ 4 CỰC 2p = 4 5TÖØ THOÂNG ROTOR BAÉC BAÉC NAM NAM TRUNG TÍNH HÌNH HỌC TRỤC CỰC TỪ 67.1.2. TỪ TRƯỜNG PHÂN BỐ SIN THEO VỊ TRÍ: 7 8    m .xB B .cos Từ trường phân bố tại khe hở không khí dưới một cặp cực từ có dạng sin theo vị trí không gian. m xB B .cos       97.1.3. TỪ TRƯỜNG ĐẬP MẠCH: Từ trường phân bố tại khe hở không khí có biên độ phụ thuộc vào loại dòng điện cấp vào dây quấn stator. Khi cấp dòng DC vào dây quấn, biên độ không thay đổi theo thời gian t . Từ trường phân bố sin trong không gian, không biến thiên theo thời gian. Nếu cấp dòng sin vào dây quấn, biên độ của từ trường biến thiên theo qui luật sin của dòng điện đồng thời phân bố sin trong không gian. Trong trường hợp này từ trường tạo thành tại khe hở không khí là từ trường đập mạch.    mi t I .sin t   m xB B .sin t .cos        10 0 0.52 1.04 1.56 2.08 2.6 3.12 3.64 4.16 4.68 5.2 5.72 6.24 6.76 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 VI TRI X T U C A M B 0 t   00 0    m .B B .sin .cos 6  t 6 2                          m m B.x .xB B .sin .cos .cos 11 7.1.4. TỪ TRƯỜNG QUAY TRÒN: B  Khi quay tròn đều thanh nam châm chữ U quanh trục thẳng đứng; vector từ cảm sẽ quay theo chuyển động của thanh nam châm. Hình ảnh vector từ cảm quay tròn tượng trưng cho từ trường quay. ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH TỪ TRƯỜNG QUAY TRÒN TRONG STATOR ĐỘNG CƠ CẢM ỨNG 3 PHA: 12 Trên stator lắp đặt 3 bộ dây quấn lệch không gian . Cấp dòng sin lệch pha thời gian từng đôi vào các bộ dây quấn. Từ trường tạo bởi mỗi bộ dây là từ trường đập mạch. Từ trường tổng hợp của 3 từ trường đập mạch là từ trường quay tròn. o120 o120 13    A mi t I .sin t     oB mi t I .sin t 120      oC mi t I .sin t 240    A m xB B .sin t .cos         o oB m xB B .sin t 120 .cos 120        o oC m xB B .sin t 240 .cos 240       14  o oB m xB B .sin t 120 .cos 120        A m xB B .sin t .cos        Áp dụng công thức biến đổi lượng giác, ta có: m A B x xB . sin t sin t 2                       om B B x xB . sin t 240 sin t 2                         o oC m xB B .sin t 240 .cos 240       om C B x xB . sin t 120 sin t 2                        15 m A B x xB . sin t sin t 2                       om B B x xB . sin t 240 sin t 2                        om C B x xB . sin t 120 sin t 2                        Từ trường tổng hợp từ 3 từ trường đập mạch m T A B C 3B xB B B B .sin t 2            Từ trường tổng hợp được biểu diễn dưới dạng hàm điều hòa nên từ trường tổng hợp là từ trường quay tròn. 16 QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐỘ TỪ TRƯỜNG QUAY VỚI TẦN SỐ NGUỒN ĐIỆN Với mô hình nguyên lý nêu trên, mỗi bộ dây tạo ra số cực 2p = 2 . Ta có: DÒNG SIN TỪ TRƯỜNG QUAY    A mi t I .sin t  mT 3B xB .sin t2         Tần số góc  Vận tốc góc 2 f   1n2   f : tần số dòng sin : tốc độ từ trường quay1n    f Hz  1n s     voøng  rad s       17 KẾT LUẬN: Với stator động cơ có 2p = 2 cực; tần số nguồn điện bằng tốc độ của từ trường quay. 12p 2 f n  Ý NGHĨA: Với động cơ có 2p = 2 cực; khi dòng sin hoàn tất 1 chu kỳ thì từ trường đã quay đúng 1 vòng (quét hoàn tất qua 2 cực từ ) MỞ RỘNG QUAN HỆ DÒNG  SIN  TỪ TRƯỜNG QUAY 1 CHU KỲ QUÉT QUA 1 CẶP CỰC TỪ (2 CỰC) p CHU KỲ QUÉT QUA  p CẶP CỰC TỪ (2p CỰC) 18 Với động cơ có 2p cực; tần số f nguồn điện và tốc độ của từ trường quay thỏa quan hệ sau. 1f pn    f Hz  1n s     voøng ĐỔI ĐƠN VỊ: 1pnf 60     f Hz  1n      voøng phuùt 2p n1 2 3000 4 1500 6 1000 8 750 Với f = 50 Hz 19 STATOR ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT NHỎ HAY TRUNG BÌNH 20ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT LỚN 21 ROTOR LỒNG SÓC 22 ROTOR LỒNG SÓC BẰNG ĐỒNG ROTOR LỒNG SÓC BẰNG NHÔM 23 ROTOR QUẤN DÂY 24 DÂY QUẤN ROTOR ĐƯỢC NỐI TẮT BẰNG HỆ THỐNG BIẾN TRỞ NGOÀI ĐẤU Y THÔNG QUA CÁC VÀNH TRƯỢT VÀ CHỔI THAN 25 HỆ THỐNG VÀNH TRƯỢT VÀ CHỔI THAN 26 SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TẠO BỞI THANH DẪN TRƯỢT CẮT ĐƯỜNG SỨC TỪ A B  v   dxt 0 dt 27 Tại lúc t = 0 1 1B.A  Tại lúc dt 2 2B.A  Độ biến thiên từ thông trong khoảng thời gian dt  2 1d B. A A   d B.dx.   d B. .v.dt   28 Sức điện động cảm ứng sinh ra trong thanh dẫn di động là: de B. dt .v   CHÚ Ý Theo lý thuyết điện từ biểu thức xác định sức điện động sinh ra trong thanh dẫn di động là: .e v B    Sức điện động e có hướng. Hướng của sức điện động e được xác định theo qui tắc bàn tay trái. B  v  e  xy z 29 Ý NGHĨA CỦA HƯỚNG SỨC ĐIỆN ĐỘNG Hướng của sức điện đô ̣ng e là hướng của dòng cảm ứng đi qua thanh dẫn. A B  v   dxt 0 dt e i e  +- i e  MÔ HÌNH TƯƠNG ĐƯƠNG 30 ĐỊNH LUẬT VỀ LỰC ĐIỆN TỪ : xy z B  i  F  Thanh dẫn mang dòng đặt trong từ trường sẽ chịu tác động của lực điện từ. B  F  i   .F i B   