Bài giảng Máy điện - Chương 3: Các vấn đề lý luận chung về máy điện quay

Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY nhontd@hcmute.edu.vn 1 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY 1.1. Đại cương về máy điện quay 1.2. Dây quấn của máy điện quay 1.3. Sức điện động của dây quấn máy điện quay xoay chiều 1.4. Sức từ động của dây quấn máy điện quay xoay chiều. nhontd@hcmute.edu.vn 2 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay T ừ trường chính và từ trường tản. Trong máy điện, các cực từ có cực tính khác nhau được bố trí xen kẻ nhau. Từ thông đi từ cực bắc N qua khe hở và vào phần ứng rồi trở về hai cực nam S nằm kề bên. Phần từ thông đi vào phần ứng gọi là từ thông chính hay từ thông khe hở Φ0. Từ thông này cảm ứng sđđ trong dây quấn khi phần ứng quay và tác dụng với dòng điện trong dây quấn để sinh ra momen. Đây là phần chủ yếu của từ thông cực từ ΦC. Phần từ thông không đi qua phần ứng gọi là từ thông tản Φσ. nhontd@hcmute.edu.vn 3 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay Từ trường chính và từ trường tản. Từ thông cực từ nhontd@hcmute.edu.vn 4 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay Stđ cần thiết để sinh ra từ thông. Cần phải có stđ F0 để sinh ra từ thông chính Φ0. Stđ này do số ampe vòng trên đôi cực từ của máy điện sinh ra. Theo định luật toàn dòng điện, ta có: Áp dụng cho đôi cực của máy phát: nhontd@hcmute.edu.vn 5 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay Áp dụng cho đôi cực của máy phát: Trong đó: δ, r, ư, c, g chỉ khe hở, răng, phần ứng, cực từ và gông từ; h chỉ chiều cao và l chỉ chiều dài. nhontd@hcmute.edu.vn 6 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay Cường độ từ trường: với từ cảm trên các đoạn mạch từ Φ, S và µ lần lượt là từ thông, tiết diện và hệ số từ thẩm của các đoạn mạch từ. Trong không khí µ = 4π.10-7H/m, còn trong lõi thép thì µ không phải là hằng số, vì vậy tìm trực tiếp H theo đường cong từ hóa của vật liệu B = f(H). nhontd@hcmute.edu.vn 7 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay Cường độ từ trường: với từ cảm trên các đoạn mạch từ Φ, S và µ lần lượt là từ thông, tiết diện và hệ số từ thẩm của các đoạn mạch từ. Trong không khí µ = 4π.10-7H/m, còn trong lõi thép thì µ không phải là hằng số, vì vậy tìm trực tiếp H theo đường cong từ hóa của vật liệu B = f(H). nhontd@hcmute.edu.vn 8 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ KHE HỞ Fδ Stđ ở khe hở bằng: trong đó: -7 µo = 4π.10 H/m hệ số từ thẩm của không khí; Bδ từ cảm khe hở không khí ứng với từ thông chính Φ0 : αδ là hệ số tính toán của cụm cực từ là bước cực từ. lδ là chiều dài tính toán của phần ứng • lt - chiều dài cực từ theo trục. • l - chiều dài lõi sắt phần ứng không tính rãnh thông gió nhontd@hcmute.edu.vn 9 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ KHE HỞ Fδ Stđ ở khe hở bằng: trong đó: l1 chiều dài thực lõi sắt; ng,bg số rãnh và bề rộng rãnh thông gió kδ hệ số khe hở liên quan đến răng rãnh, có thể tính theo công thức sau với t1 và br1 là bước răng và bề rộng của đỉnh răng nhontd@hcmute.edu.vn 10 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ RĂNG FZ Từ cảm tính toán của răng Brx ở độ cao x của răng có thể tính như sau: nhontd@hcmute.edu.vn 11 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ RĂNG FZ Trong thực tế tính toán stđ răng, chỉ cần tính H ở ba điểm trên chiều cao của răng ở tiết diện trên, giữa và dưới của nó là Hr1, Hr.tb, Hr2. Trị số tính toán của cường độ từ trường trung bình: Stđ răng đối với một đôi cực từ bằng: nhontd@hcmute.edu.vn 12 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ RĂNG FZ Để đơn giản hơn, ta chỉ xác định từ cảm B và cường độ từ trường H ở tiết diện cách chân răng là hz/3 làm trị số trung bình để tính toán, ta có: nhontd@hcmute.edu.vn 13 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ Ở LƯNG PHẦN ỨNG Từ cảm ở lưng phần ứng trong đó: Φư = Φ0/2 từ thông phần ứng. Sư = hưl1kc tiết diện lưng phần ứng. hư là chiều cao phần ứng. Từ B ta tìm được H theo đường cong từ hóa B = f(H). Stđ trên lưng phần ứng: Fư = Hưlư nhontd@hcmute.edu.vn 14 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ TRÊN CỰC TỪ VÀ GÔNG TỪ Từ thông dưới cực từ: Từ thông trong gông từ: Từ cảm cực từ và gông từ: Với Sc và Sg là tiết diện cực từ và gông từ. Từ đường cong từ hóa của vật liệu chế tạo cực từ và gông từ, ta tìm được cường độ từ trường cực từ Hc và gông từ Hg. nhontd@hcmute.edu.vn 15 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay TÍNH STĐ TRÊN CỰC TỪ VÀ GÔNG TỪ Stđ trên cực từ và gông từ: Fc = 2Hchc và Fg = Hglg Trong đó: hc chiều cao cực từ lg chiều dài trung bình của gông từ nhontd@hcmute.edu.vn 16 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay ĐƯỜ NG CONG TỪ HÓA Muốn có từ thông Φ0 cần có stđ kích từ F0. Quan hệ Φ0 = f(F0) là quan hệ của đường cong từ hóa của máy điện. Do sđđ lúc không tải E0 tỉ lệ thuận với từ thông Φ0 và dòng điện kích từ It tỉ lệ thuận với stđ F0, nên dạng của đường cong từ hóa Φ0 = f(F0) cũng chính là dạng của đặc tính không tải. kµ - hệ số bão hòa của mạch từ (1,1÷1,35) nhontd@hcmute.edu.vn 17 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY Đại cương về máy điện quay ĐƯỜ NG CONG TỪ HÓA Muốn có từ thông Φ0 cần có stđ kích từ F0. Quan hệ Φ0 = f(F0) là quan hệ của đường cong từ hóa của máy điện. Do sđđ lúc không tải E0 tỉ lệ thuận vớ i từ thông Φ0 và dòng điện kích từ It tỉ lệ thuận với stđ F0, nên dạng của đường cong từ hóa Φ0 = f(F0) cũng chính là dạng của đặc tính không tải. nhontd@hcmute.edu.vn 18 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Dây quấn của máy điện quay được bố trí ở hai bên khe hở trên lõi thép của phần tĩnh hoặc của phần quay. Là bộ phận chính để thực hiện sự biến đổi năng lượng cơ điện trong máy. Dây quấn máy điện quay ra làm hai loại: dây quấn phần cảm (dây quấn kích từ) và dây quấn phần ứng. nhontd@hcmute.edu.vn 19 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Dây quấn phần cảm có nhiệm vụ sinh ra từ trường ở khe hở lúc không tải. Từ trường này trong các máy điện quay thường có cực tính thay đổi, nghĩa là bố trí cực N và S xen kẻ nhau. Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng được một sđđ nhất định khi có chuyển động tương đối trong từ trường khe hở và tạo ra stđ cần thiết cho sự biến đổi năng lượng cơ điện. Nếu từ trường khe hở có cực tính thay đổi thì sđđ cảm ứng là sđđ xoay chiều. nhontd@hcmute.edu.vn 20 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Nếu các cực từ N và S xen kẻ nhau quanh khe hở, dây quấn phần ứng được hình thành từ tổ hợp các bối dây (phần tử) với nhau. Các phần ab, cd được đặt trong rãnh của lõi thép gọi là các cạnh tác dụng, còn ad, bc nằm ngoài rãnh gọi là phần đầu nối nhontd@hcmute.edu.vn 21 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Yêu cầu của dây quấn: §  Đối với dây kích từ thì tạo ra từ trường hình sin ở khe hở, còn dây quấn phần ứng đảm bảo có sđđ và dòng điện tương ứng với công suất điện từ của máy. §  Kết cấu dây quấn phải đơn giản. §  Ít tốn nguyên vật liệu. §  Bền về cơ, điện, nhiệt, hóa. §  Lắp ráp và sửa chữa dễ dàng. nhontd@hcmute.edu.vn 22 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều 1. Bước cực: Bước cực là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiết nhau. trong đó, Z là số rãnh, 2p số cực từ. nhontd@hcmute.edu.vn 23 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều 2. Bước dây quấn (y) là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử. nhontd@hcmute.edu.vn 24 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều 2. Bước dây quấn (y) là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử. y phải là số nguyên Sđđ cảm ứng lớn nhất khi dây quấn bước đủ nhontd@hcmute.edu.vn 25 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều 3. Bước tương đối (β): β = 1 dây quấn bước đủ. β > 1 dây quấn bước dài. β < 1 dây quấn bước ngắn. nhontd@hcmute.edu.vn 26 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều 4. Số rãnh của một pha dưới một cực từ: Trong đó, m là số pha; còn q có thể là số nguyên hoặc phân số nhontd@hcmute.edu.vn 27 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều 5. Góc đối điện giữa hai rãnh cạnh nhau: 6. Vùng pha của dây quấn: nhontd@hcmute.edu.vn 28 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 1.  Phân theo số lớp trong rãnh: Dây quấn một lớp: trong một rãnh chỉ đặ t một cạnh tác dụng. Số phần tử của dây quấn: S = Z/2 nhontd@hcmute.edu.vn 29 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 1.  Phân theo số lớp trong rãnh: Dây quấn hai lớp: trong một rãnh đặt hai cạnh tác dụng của 2 phần tử khác nhau. Số phần tử của dây quấn: S = Z nhontd@hcmute.edu.vn 30 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 2. Phân theo số pha. • Dây quấn một pha. • Dây quấn hai pha. • Dây quấn ba pha. 3. Phân theo bước dây quấn. • Dây quấn bước đủ (y = τ) • Dây quấn bước dài (y > τ) • Dây quấn bước ngắn (y < τ) nhontd@hcmute.edu.vn 31 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 4. Phân theo cách nối các phần tử: • Dây quấn xếp. • Dây quấn sóng. nhontd@hcmute.edu.vn 32 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 5. Phân theo hình dạng phần tử dây quấn: • Dây quấn đồng khuôn. • Dây quấn đồng tâm. • Dây quấn phân tán. nhontd@hcmute.edu.vn 33 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Sơ đồ khai triển là sơ đồ cắt phần ứng bằng một đường thẳng song song với trục máy rồi trải nó ra trên một mặt phẳng. nhontd@hcmute.edu.vn 34 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 6. Đấu dây quấn: • Đấu cực thật: Dòng điện qua các nhóm tạo thành các cực từ N và S xen kẽ nhau nhontd@hcmute.edu.vn 35 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: 6. Đấu dây quấn: • Đấu cực giả: Các bối dây cách nhau ít nhất 1 khoảng trống nhontd@hcmute.edu.vn 36 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: Dây quấn đồng khuôn nhontd@hcmute.edu.vn 37 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều: Dây quấn đồng tâm nhontd@hcmute.edu.vn 38 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Xét sơ đồ khai triển dây quấn một lớp của máy điện xoay chiều có số liệu sau: Z = 24; 2p = 4; m =3. Hãy vẽ hình sao sđđ của các rãnh và phần tử: nhontd@hcmute.edu.vn 39 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: + Tính các đại lượng đặc trưng của dây quấn nhontd@hcmute.edu.vn 40 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Cạnh tác dụng thứ 1÷12 hình thành hình sao sđđ, các tia lệch pha nhau 300, ở đôi cực từ thứ nhất. Cạnh tác dụng thứ 13÷24 hình thành hình sao sđđ, ở đôi cực từ thứ hai, do có vị trí giống nhau trong từ trường, nên hoàn toàn trùng với hình sao của đôi cực từ thứ nhất. nhontd@hcmute.edu.vn 41 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Đặt một cung γ = 600 xác định được vùng pha, từ đó ta biết được cạnh tác dụng của từng pha. Cách nối dây quấn: y = 6, và nối như sau: Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20). Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24). Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4). nhontd@hcmute.edu.vn 42 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: nhontd@hcmute.edu.vn 43 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Sơ đồ triển khai nhontd@hcmute.edu.vn 44 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Từ sơ đồ khai triển ta thấy: + Mỗi pha có hai nhóm phần tử dây quấn. + Mỗi nhóm có q phần tử dây quấn. + Các phần tử của một nhóm phải mắc nối tiếp nhau. + Các nhóm có thể mắc nối tiếp hoặc mắc song song phụ thuộc vào điện áp. + Dây quấn gồm các phần tử có kích thước giống nhau gọi là dây quấn đồng khuôn nhontd@hcmute.edu.vn 45 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Xác định sđđ của một pha: Cộng các vectơ thuộc pha đó lại. Ta nhận thấy rằng trị số sđđ của một pha không phụ thuộc thứ tự nối các cạnh tác dụng thuộc pha đó. Ví dụ pha A có thể nối các cạnh tác dụng theo thứ tự (1-8), (2-7) ở dướ i đôi cực từ thứ nhất và (13-20), (14-19) ở dưới đôi cực từ thứ hai. nhontd@hcmute.edu.vn 46 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Như vậy ta có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử ở các pha theo thứ tự sau: Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19). Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23). Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3). nhontd@hcmute.edu.vn 47 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Sơ đồ triển khai nhontd@hcmute.edu.vn 48 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Các bối dây giống như những vòng tròn đồng tâm gọi là dây quấn đồng tâm. • Đây là dây quấn dễ tự động hóa trong quá trình đặt dây quấn vào rãnh. • Khi thực hiện dây quấn đồng tâm phải bẻ phần đầu nối mỗi nhóm lên để chúng không chồng chéo nhau. Các kiểu dây quấn đồng tâm, đồng khuôn gọi là dây quấn tập trung vì các nhóm phần tử tập trung dưới các cực từ nhất định. nhontd@hcmute.edu.vn 49 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Dây quấn phân tán. Có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử theo thứ tự khác là (2-7), (8-13) và (14-19), (20-1). Như vậy ta có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử ở các pha theo thứ tự sau: Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1). Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5). Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9). nhontd@hcmute.edu.vn 50 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn một lớp: Dây quấn phân tán. nhontd@hcmute.edu.vn 51 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Bao gồm dây quấn xếp và dây quấn sóng. Ưu điểm: Làm bước ngắn để cải thiện dạng sóng sđđ. Nhược điểm: Lồng dây và sửa chữa khó khăn. nhontd@hcmute.edu.vn 52 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Dây quấn xếp: Xét dây quấn xếp hai lớp có: Z=24; 2p=4; m=3. + Tính các đại lượng đặc trưng nhontd@hcmute.edu.vn 53 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Các phần tử lệch pha nhau một góc 300. + Pha A có các phần tử: 1,2,7,8; 13,14,19,20. + Pha B có các phần tử: 5,6,11,12; 17,18,23,24. + Pha C có các phần tử: 9,10,15,16; 21,22,3,4. nhontd@hcmute.edu.vn 54 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Cách nối các pha y = 5. nhontd@hcmute.edu.vn 55 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Vẽ sơ đồ khai triển cho pha a: + Do q = 2 nên mỗi cực từ có hai phần tử. + Các phần tử trong mỗi nhóm phải mắc nối tiếp nhau. + Các nhóm có thể mắc song song hoặc nối tiếp phụ thuộc điện áp. + Số nhánh song song nhiều nhất bằng số cực từ (n ≤ 2p). nhontd@hcmute.edu.vn 56 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Vẽ sơ đồ khai triển cho pha a: nhontd@hcmute.edu.vn 57 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN. Dây quấn hai lớp: Dây quấn sóng: với Z = 18, 2p = 4, m = 3. nhontd@hcmute.edu.vn 58 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ Số phần tử của một pha dưới một cực từ: Ta thấy: + Số phần tử của một pha dưới các cực từ không đều nhau. + Nhóm có nhiều phần tử gọi là nhóm lớn, có (b+1) phần tử. + Nhóm có ít phần tử gọi là nhóm nhỏ, có b phần tử. + Dưới d cực từ có c nhóm lớn và (d-c) nhóm nhỏ. nhontd@hcmute.edu.vn 59 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ Ví dụ: Vẽ giản đồ khai triển dây quấn có Z = 18; 2p = 4 ; m = 3. Các thông số đặc trưng của dây quấn: nhontd@hcmute.edu.vn 60 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ Ví dụ: Vẽ giản đồ khai triển dây quấn có Z = 18; 2p = 4 ; m = 3. Vậy a = 3; d = 2; b = c = 1. - Nhóm lớn có b+1 = 2 phần tử. - Nhóm nhỏ có b = 1 phần tử. Phân vùng pha: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12. nhontd@hcmute.edu.vn 61 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ Ví dụ: Vẽ giản đồ khai triển dây quấn có Z = 18; 2p = 4 ; m = 3. Sơ đồ nối dây các pha: y = 4. nhontd@hcmute.edu.vn 62 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ Sơ đồ triển khai dây quấn nhontd@hcmute.edu.vn 63 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁCH THỰC HIỆN DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU: Dây quấn máy điện xoay chiều được đặt trong các rãnh trên stato hay roto. Các rãnh nầy có các dạng như sau: nhontd@hcmute.edu.vn 64 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁCH THỰC HIỆN DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU: -  Rãnh nữa kín dùng cho dây quấn stato máy điện công suất P< 100 kW, điện áp U<1000 V. Loại rãnh này ch ỉ dùng dây dẫn tiết diện tròn dường kính < 2,5mm. -  Rãnh nữa hở dùng cho dây quấn stato của các máy điện có công suất lớn P = 300-400 kW, điện áp U<1000 V. nhontd@hcmute.edu.vn 65 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁCH THỰC HIỆN DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU: -  Rãnh hở dùng cho dây quấn stato máy điện công suất lớn, điện áp cao. Dây quấn loại này thường dùng tiết diện chữ nhật, làm thành những bối dây trước rồi sau đó đặt vào rãnh. nhontd@hcmute.edu.vn 66 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một thanh dẫn: Xét thanh dẫn có chiều dài l chuyển đổng vớ i vận tốc v trong từ trường cơ bản phân bố hình sin dọc khe hở: Thanh dẫn sẻ cảm ứng nên 1 sđđ: nhontd@hcmute.edu.vn 67 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một thanh dẫn: Với Từ thông ứng với một bước cực từ Nên sđđ: Giá trị hiệu dụng sđđ: nhontd@hcmute.edu.vn 68 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một vòng dây: gồm hai thanh dẫn đặt trong hai rãnh cách nhau một khoảng y là hiệu số hình học các sđđ lệch nhau một góc ( y / τ)π của hai thanh dẫn đó. nhontd@hcmute.edu.vn 69 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một vòng dây: (y / τ)π Hệ số bước ngắn Do β = (y / τ) <1 nhontd@hcmute.edu.vn 70 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một vòng dây: Nếu trong hai rãnh nói trên có đặt một bối dây gồm Npt vòng dây thì sđđ của bối dây đó bằng: nhontd@hcmute.edu.vn 71 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một nhóm bối dây: Giả thiết ta có q bối dây mắc nối tiếp và được đặt rả i trong các rãnh liên tiếp nhau. Góc lệch pha trong từ trường giữa hai rãnh cạnh nhau: Trong đó: nhontd@hcmute.edu.vn 72 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN Sđđ của một nhóm bối dây: nhontd@hcmute.edu.vn 73 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN S đđ của một nhóm bối dây: Sđđ tổng của một nhóm bối dây Eq là tổng hình học của q vectơ nhontd@hcmute.edu.vn 74 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN S đđ của một nhóm bối dây: Sđđ tổng của một nhóm bối dây Eq là tổng hình học của q vectơ Với kdq = knkr là hệ số dây quấn nhontd@hcmute.edu.vn 75 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN S đđ của dây quấn 1 pha: Dây quấn một pha gồm một hoặc nhiều nhánh đồng nhất ghép song song do đó sđđ của một pha là sđđ của một nhánh song song. Mỗi nhánh gồm n nhóm bối dây có vị trí giống nhau trong từ trường của các cực từ nên sđđ của chúng cộng số học với nhau: trong đó: là vòng dây của một nhánh song song hay của một pha. nhontd@hcmute.edu.vn 76 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Stđ đập mạch: Biểu thức toán học của stđ đập mạch: trong đó α là góc không gian. Nếu t = const thì: trong đó là biên độ tức thời stđ đập mạch và lúc đó sự phân bố của F là hình sin trong không gian. Nếu α = const ở vị trí cố định bất kỳ: trong đó và F ở vị trí đó biến đổi tuần hoàn theo thời gian. nhontd@hcmute.edu.vn 77 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Stđ đập mạch: Stđ đập mạch là một sóng đứng, nó phân bố hình sin trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian. nhontd@hcmute.edu.vn 78 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Stđ quay tròn: Biểu thức toán học: Xét một điểm bất kỳ của sóng stđ có trị số không đổi: hay Lấy vi phân theo thời gian: Ta thấy, đạo hàm α theo t chính là tốc độ góc quay: nhontd@hcmute.edu.vn 79 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Stđ quay tròn: Biểu thức toán học: ứng với sóng quay thuận, tức là dấu (-) ứng với sóng quay ngược, tức là dấu (+) nhontd@hcmute.edu.vn 80 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Stđ quay tròn: Biểu thức toán học: Quay ngược Quay thuận nhontd@hcmute.edu.vn 81 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Quan hệ giữa stđ đập mạch và stđ quay: Ta có: nghĩa là stđ đập mạch là tổng của hai stđ quay: F1 quay thuận với tốc độ góc +ω F2 quay ngược cùng tốc độ góc -ω và có biên độ của các stđ quay đó bằng một nửa biên độ stđ dập mạch. nhontd@hcmute.edu.vn 82 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Quan hệ giữa stđ đập mạch và stđ quay: Mặt khác, ta có biểu thức luợng giác: stđ quay là tổng hợp của hai stđ đập mạch lệch pha nhau trong không gian một góc π/2 và khác pha nhau về thời gian một góc là π/2. nhontd@hcmute.edu.vn 83 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của một phần tử Đường sức từ do dòng điện i Đường biểu thị stđ dọc khe hở của máy nhontd@hcmute.edu.vn 84 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của một phần tử Stđ của một phần tử có dòng điện xoay chiều là tổng của ν sóng đập mạch phân bố hình sin trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian. Wpt là số vòng dây của bối dây là dòng điện chạy qua dây quấn nhontd@hcmute.edu.vn 85 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của dây quấn một lớp bước đủ có q = 3 nhontd@hcmute.edu.vn 86 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của dây quấn một lớp bước đủ có q = 3 nhontd@hcmute.edu.vn 87 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của dây quấn một pha hai lớp bước ngắn. Stđ của dây quấn một pha hai lớp bước ngắn có thể được xem như tổng stđ của hai dây quấn một lớp bước đủ, một đặt ở lớp trên và một đặt ở lớp dưới nhưng lệch pha nhau một góc γ độ điện. nhontd@hcmute.edu.vn 88 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của dây quấn một pha hai lớp bước ngắn. nhontd@hcmute.edu.vn 89 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA Stđ của dây quấn một pha hai lớp bước ngắn. nhontd@hcmute.edu.vn 90 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Giả thiết dây quấn ba pha đặt lệch nhau một góc 1200 điện hay 2π/3 và có dòng điện chạy qua: Stđ từng pha nhontd@hcmute.edu.vn 91 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Để có stđ của dây quấn ba pha ta lấy tổng ba stđ đập mạch đó. Muốn cho sự phân tích được dễ dàng, ta phân stđ bậc ν của mỗi pha thành hai stđ quay thuận và quay ngược như vậy stđ tổng của dây quấn ba pha sẽ là tổng của tất cả stđ quay thuận và quay ngược đó. nhontd@hcmute.edu.vn 92 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA nhontd@hcmute.edu.vn 93 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Với và đuôc chia làm 3 nhóm nhontd@hcmute.edu.vn 94 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Ta có stđ quay thuận FAvt, FBvt, FCvt. Tổng của chúng là tổng các sóng quay hình sin lệch pha nhau một góc (ν - 1)2π/3 nhontd@hcmute.edu.vn 95 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Xét với nhóm ν = 3k, ta có : Thay vào trên ta có 3 stđ đó lệch pha nhau 1 góc 2π/3 và quay cùng tốc độ nên tổng của chúng bằng không. nhontd@hcmute.edu.vn 96 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Xét với nhóm 6k + 1, ta có : Vậy, chúng trùng pha nhau nên tổng của chúng bằng: nhontd@hcmute.edu.vn 97 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Xét với nhóm 6k - 1, ta có : Ta cũng có 3 stđ trên lệch pha nhau một góc 4π/3 và stđ tổng của chúng bằng không. Tương tự, ta xét stđ quay ngược, với nhóm ν = 3k và ν = 6k+ 1 có stđ tổng bằng không. Riêng nhóm ν = 6k - 1 chúng trùng pha nhau nên tổng là: nhontd@hcmute.edu.vn 98 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Vậy stđ của dây quấn ba pha viết gộp lại Trong đó: Stđ của dây quấn ba pha là tổng các stđ bậc ν = 6k+ 1 quay thuận và các stđ bậc ν = 6k - 1 quay ngược nên ta có: nhontd@hcmute.edu.vn 99 Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU STĐ CỦA DÂY QUẤN BA PHA Vậy stđ của dây quấn ba pha viết gộp lại nhontd@hcmute.edu.vn 100 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ nhontd@hcmute.edu.vn 101 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Khái niệm chung Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor n khác với tốc độ từ trường quay trong máy n1. Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ: Động cơ và máy phát nhontd@hcmute.edu.vn 102 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Gồm hai bộ phận chủ yếu là stator và rotor, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy. Trục làm bằng thép, trên đó gắn rotor, ổ bi và phía cuối trục có gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục. nhontd@hcmute.edu.vn 103 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy. 1.  Lõi thép: có dạng hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, được dập rãnh bên trong rồi ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép được ép vào trong vỏ máy. nhontd@hcmute.edu.vn 104 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy. 2. Dây quấn stator: thường được làm bằng dây đồng có bọc cách điện và đặt trong các rãnh của lõi thép. Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong dây quấn ba pha stator sẽ tạo nên từ trường. 3. Võ máy: bao gồm thân và nắp, thường làm bằng gang nhontd@hcmute.edu.vn 105 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Rotor gồm lõi thép và dây quấn và trục máy. 1.  Lõi thép: gồm các lá thép kỹ thuật điện được lấy từ phần bên trong của lõi thép stator ghép lại, mặt ngoài dập rãnh để đặt dây quấn, ở giữa có dập lỗ để lắp trục. 2.  Trục: làm bằng thép, trên đó gắn lõi thép rotor 3.  Dây quấn rotor: có hai kiểu rotor ngắn mạch còn gọi là rotor lồng sóc và rotor dây quấn nhontd@hcmute.edu.vn 106 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ [XEM VIDEO] Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rotor, làm cảm ứng trong dây quấn rôto các sđđ E2. Do rotor kín mạch nên trong dây quấn rôto có dòng điện I2 chạy qua. Từ thông do dòng điện sinh ra hợp với từ thông của stato tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn rôto tác dụng với từ thông khe hở sinh ra mômen. Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rôto. nhontd@hcmute.edu.vn 107 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Hệ số trượt s của máy: Như vậy khi n = n1 thì s = 0, còn n = 0 thì s = 1; khi n > n1, s < 0 và khi rotor quay ngược chiều từ trường quay n 1. nhontd@hcmute.edu.vn 108 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Rotor quay cùng chiều từ trường quay nhưng có tốc độ n < n1 (0 < s < 1) Xét chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor n như hình bên. Theo qui tắc bàn tay phải, có được chiều sđđ E2 và I2 Theo qui tắc bàn tay trái, xác định lực F và mômen M. Ta thấy F cùng chiều quay của rôto, nghĩa là điện năng đưa tới stato, thông qua từ trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục làm quay rôto theo chiều từ trường quay n1, như vậy máy làm việc ở chế độ động cơ điện. nhontd@hcmute.edu.vn 109 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Rotor quay cùng chiều từ trường quay nhưng có tốc độ n > n1 (s < 0) Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng tới n > n1. Lúc đó chiều của từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại, sđđ và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều của mômen M cũng ngược chiều của n1, nghĩa là ngược chiều của rotor, nên tạo ra mômen hãm. Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện thành điện năng cung cấp cho lưới điện, nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện. nhontd@hcmute.edu.vn 110 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Rotor quay ngược chiều từ trường quay n 1) Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy đ iện quay ngược chiều từ trường quay, lúc này chiều sđđ, dòng điện và mômen giống như ở chế độ động cơ điện. Vì mômen sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại. Trong trường hợp này, máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc như vậy gọi là chế độ hãm điện từ. nhontd@hcmute.edu.vn 111 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Phân theo kết cấu võ máy. + Kiểu kín + Kiểu bảo vệ + kiểu hở 2. Phân theo số pha. + Một pha + Hai pha + Ba pha 3. Phân theo kiểu dây quấn rotor. + Máy điện không đồng bộ rotor lồng sóc. + Máy điện không đồng bộ rotor dây quấn. nhontd@hcmute.edu.vn 112 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ -  Công suất định mức Pđm (kW,W) -  Điện áp định mức Uđm (V) -  Dòng điện định mức Iđm (A) -  Tốc độ quay định mức nđm (vòng/phút) -  Hiệu suất định mức ηđm % -  Hệ số công suất định mức cosφđm nhontd@hcmute.edu.vn 113 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Từ các trị số định mức ghi trên nhãn, ta có thể tính được: -  Công suất định mức mà động cơ tiêu thụ từ lưới điện : -  Mômen quay định mức ở đầu trục : -  với là tốc độ góc của rotor. nhontd@hcmute.edu.vn 114 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Các phương trình cơ bản. 1. Phương trình cân bằng sđđ ở dây quấn stato: Máy điện không đồng bộ khi làm việc thì dây quấn rôto nhất định phải kín mạch và thường là ngắn mạch. Khi nối dây quấn stato với nguồn ba pha, ta có phương trình cân bằng sđđ ở dây quấn stato nhontd@hcmute.edu.vn 115 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Các phương trình cơ bản. 2. Phương trình cân bằng sđđ ở dây quấn rôto: Từ trường khe hở do stđ F0 sinh ra quay với tốc độ n1. Nếu rôto quay vớ i tốc độ n theo chiều từ trường quay thì giữa dây quấn rôto và từ trường quay có tốc độ trượt n2 = n1 - n, vậy tần số sđđ và dòng điện trong dây quấn rôto sẽ là: trong đó, s - là hệ số trượt của máy điện không đồng bộ, lúc máy làm việc ở chế độ tải định mức, thường sđm = 0,02 ÷ 0,08. nhontd@hcmute.edu.vn 116 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 2. Phương trình cân bằng sđđ ở dây quấn rôto: Sđđ cảm ứng trong dây rôto lúc quay: Điện kháng của dây quấn rôto lúc quay: Phương trình cân bằng sđđ của mạch điện rôto: nhontd@hcmute.edu.vn 117 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 2. Phương trình cân bằng sđđ ở dây quấn rôto: Với sđđ và dòng điện có tần số f2, còn bên stato sđđ và dòng điện có tần số f1 vì vậy ta phải qui đổi tần số thì việc thiết lập phương trình mới có ý nghĩa. Phương trình sau khi qui đổi là: nhontd@hcmute.edu.vn 118 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 2. Phương trình cân bằng sđđ ở dây quấn rôto: Phương trình cân bằng stđ: (vì stđ stato F1 và rôto F2 quay cùng ω1). hay Vậy phương trình cơ bản của máy điện không đồng bộ là: nhontd@hcmute.edu.vn 119 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ: Dựa vào các phương trình cơ bản, ta thành lập sơ đồ thay thế hình T cho máy điện KĐB tương đương với mô hình MBA như sau: Điện trở giả tưởng: r’2(1-s)/s tương đương với phụ tải MBA. nhontd@hcmute.edu.vn 120 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ: Trong máy điện KĐB, do có khe hở không khí lớn nên tồn tại dòng điện từ hóa lớn, khoảng (20-50)%Iđm, điện kháng tản x1 lớn. Nên mạch điện thay thế được sử dụng nhiều trong tính toán và khảo sát máy điện KĐB. nhontd@hcmute.edu.vn 121 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mạch điện thay thế của máy điện không đồng bộ: Sơ đồ thay thế hình Γ. nhontd@hcmute.edu.vn 122 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Chế độ động cơ điện (0 < s < 1) Công suất tác dụng động cơ điện nhận từ lưới điện: Công suất điện từ Công suất trên động cơ nhontd@hcmute.edu.vn 123 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Chế độ động cơ điện (0 < s < 1) Công suất trên trục động cơ Với pcơ tổn hao cơ (tổn hao ma sát và quạt gió) và pf tổn hao phụ nhontd@hcmute.edu.vn 124 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC nhontd@hcmute.edu.vn 125 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Hiệu suất của động cơ điện không đồng bộ Công suất phản kháng động cơ điện nhận từ lưới điện: Một phần công suất phản kháng này được dùng để sinh ra từ trường tản trong mạch stato và từ trường tản rotor nhontd@hcmute.edu.vn 126 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Phần lớn công suất phản kháng còn lại dùng để sinh ra từ trường khe hở Do đó: Thông thường Không tải nhontd@hcmute.edu.vn 127 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Chế độ máy phát (s < 0) Khi máy điện làm việc ở chế độ máy phát thì công suất cơ của máy là nghĩa là máy nhận công suất vào. Vậy: nhontd@hcmute.edu.vn 128 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Chế độ máy phát (s < 0) + Công suất điện tác dụng là: (máy phát công suất tác dụng vào lưới). + Công suất phản kháng: (máy nhận công suất phản kháng từ lưới). nhontd@hcmute.edu.vn 129 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Chế độ hãm (s > 1) Công suất cơ Máy nhận công suất cơ từ ngoài vào. Công suất điện từ Máy nhận công suất điện từ lưới. Tất cả công suất cơ và điện lấy ở ngoài vào đều biến thành tổn hao đồng trên mạch rotor nhontd@hcmute.edu.vn 130 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Phương trình cân bằng mômen trong quá trình khởi động nhontd@hcmute.edu.vn 131 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ •  Tăng tốc độ thuận lợi khi dΩ/dt > 0 → M > MC •  (M - MC) càng lớn thì tốc đôü tăng càng nhanh. •  Máy có quán tính lớn thì thời gian khởi động lâu. Khi khởi động Ω = 0 , s = 1 nên dòng điện khởi động: Thông thường Ik = (4÷7)Iđm ứng với Uđm. nhontd@hcmute.edu.vn 132 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Mômen khởi động: Yêu cầu khi khởi động động cơ: • Mômen Mk phải lớn để thích ứng với đặc tính tải. • Dòng Ik càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng đến các phụ tải khác. • Thời gian khởi động cần nhanh để máy có thể làm việc được ngay. • Thiết bị khởi động đơn giản, rẻ tiền, tin cậy và ít tốn năng lượng. nhontd@hcmute.edu.vn 133 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khởi động trực tiếp Ưu điểm: + Thiết bị khởi động đơn giản. + Mômen khởi động lớn. + Thời gian khởi động nhỏ. Nhược điểm: Dòng điện khởi động lớn làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác. Dùng cho những động cơ công suất nhỏ và công suất của nguồn lớn hơn nhiều lần công suất động cơ. nhontd@hcmute.edu.vn 134 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khởi động dùng cuộn kháng: Điện áp đặt vào dây quấn stato: U’k= kU1 (k < 1) Đòng điện khởi động: I’k= kIk Với Ik: dòng khởi động trực tiếp với U1. 2 Mômen khởi động: Mk= k Mk. nhontd@hcmute.edu.vn 135 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khởi động dùng biến áp tự nẫu: Điện áp đặt vào động cơ khoảng (0.6÷0,8)Uđm Động cơ được cấp điện: Uk= kTU1 (k < 1) Dòng điện khởi động: I’k= kTIk với Ik: dòng khởi động trực tiếp. 2 Mômen khởi động: M’k = kT Mk. nhontd@hcmute.edu.vn 136 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khởi động bằng cách đổi nối Y→ Δ: Điện áp pha khi khởi động: Dòng điện khi khởi động nối Y: Dòng điện khi khởi động trực tiếp: nhontd@hcmute.edu.vn 137 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khởi động bằng cách đổi nối Y→ Δ: Ta có: Mômen khởi động Mk giảm đi 3 lần. nhontd@hcmute.edu.vn 138 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khởi động bằng cách thêm điện trở vào mạch rotor dây quấn: Khi thêm điện trở vào rotor thì đặc tính M = f(s) cũng thay đổi theo. nhontd@hcmute.edu.vn 139 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Trên stato: Thay đổi điện áp U đưa vào dây quấn stato, thay đổi số đôi cực từ p dây quấn stato và thay đổi tần số f nguồn điện. Trên rôto: Thay đổi điện trở rôto, nối cấp hoặc đưa sđđ phụ vào rôto. nhontd@hcmute.edu.vn 140 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp Hệ số trượt tới hạn sm không phụ thuộc vào điện áp. nếu r’2 không đổi thì khi giảm điện áp nguồn U1, hệ số trượt tới hạn sm 2 sẽ không đổi còn Mmax giảm tỉ lệ với U1 . nhontd@hcmute.edu.vn 141 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nhontd@hcmute.edu.vn 142 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số Quan hệ giữa điện áp U1, tần số f1 và mômen M. Trong công thức về mômen cực đại, khi bỏ qua điện trở r1 thì mômen cực đại có thể viết thành: Trong đó C là hằng số. nhontd@hcmute.edu.vn 143 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số Để điều khiển mômen không đổi ta có nhontd@hcmute.edu.vn 144 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở rotor Thêm biến trở ba pha vào mạch rôto của động cơ rôto dây quấn nhontd@hcmute.edu.vn 145 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở rotor Khi tăng điện trở, tốc độ quay của động cơ giảm. nhontd@hcmute.edu.vn 146 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở rotor Điện trở tương đương nhontd@hcmute.edu.vn 147 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách nối trả năng lượng về nguồn nhontd@hcmute.edu.vn 148 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh tốc độ bằng cách nối trả năng lượng về nguồn Quan hệ giữa hệ số trượt s và góc mở α của thyristor: • Điện áp ra của chỉnh lưu cầu ba pha: • Điện áp ra của nghịch cầu: nhontd@hcmute.edu.vn 149 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Cấu tạo & nguyên lý làm việc + Stato : giống động cơ ba pha, nhưng đặt trên đó dây quấn một pha. + Rôto : rôto lồng sóc giống động cơ ba pha nhontd@hcmute.edu.vn 150 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Cấu tạo & nguyên lý làm việc Khi nối dây quấn một pha stato vào lưới điện có điện áp u1 thì trong dây quấn có dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua: Dòng điện này sinh ra từ trường stato có phương không đổi nhưng có độ lớn thay đổi hình sin theo thời gian, gọi là từ trương đập mạch: nhontd@hcmute.edu.vn 151 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Cấu tạo & nguyên lý làm việc Ta phân stđ đập mạch này thành hai stđ quay: Biên độ từ thông đập mạch nhontd@hcmute.edu.vn 152 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Cấu tạo & nguyên lý làm việc Từ thông và lực điện từ trên rotor nhontd@hcmute.edu.vn 153 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Cấu tạo & nguyên lý làm việc Lúc mở máy (n = 0, s = 1), M1 = M2 và ngược chiều nhau nên M = 0, vì vậy độ ng cơ không thể tự quay được. Nếu quay động cơ theo chiều nào thì sẽ tiếp tục quay theo chiều đó. Vì vậy để động cơ một pha làm việc đượcc, ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa là tìm cách tạo ra cho động cơ một mômen lúc rôto đứng yên (M = Mk khi s =1). nhontd@hcmute.edu.vn 154 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Các phương trình cơ bản Xét động cơ KĐB một pha như chế độ không đối xứng của động cơ hai pha có hai cuộn dây đặ t lệch nhau một góc 900 điện, Ta có : nhontd@hcmute.edu.vn 155 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Các phương trình cơ bản Với và là dòng thứ tự thuận và ngược Ta được: nhontd@hcmute.edu.vn 156 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Các phương trình cơ bản Điện áp của một pha : Biểu diễn điện áp thứ tự thuận và ngược theo dòng I và Z tương ứng nhontd@hcmute.edu.vn 157 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Các phương trình cơ bản Với: là dòng điện thứ tự thuận và ngược. là tổng trở thứ tự thuận và ngược. nhontd@hcmute.edu.vn 158 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mạch điện thay thế Mạch thay thế chính xác nhontd@hcmute.edu.vn 159 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mạch điện thay thế nhontd@hcmute.edu.vn 160 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mạch điện thay thế Cho rằng tổn hao sắt không đáng kể hoặc gộp vào tổn hao quay. Như vậy tổng trở của dây quấn rotor ứng với từ trường quay thuận qui về dây quấn stator là 0,5r’2/s + j0,5x’2. Tương tự đối với từ trường quay ngược, ta có tổng trở của dây quấn rotor ứng với từ trường quay ngược qui về dây quấn stator là 5r’2/(2-s) + j0,5x’2. nhontd@hcmute.edu.vn 161 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mạch điện thay thế Mạch đ iện tương đương có tổng trở thứ tự thuận ZT và thứ tự ngược ZN như sau: nhontd@hcmute.edu.vn 162 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mạch điện thay thế Công suất điện từ (khe hở không khí) của từ trường thứ tự thuận và ngược Moment nhontd@hcmute.edu.vn 163 Chương 4: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Mạch điện thay thế Moment tổng Công suất cơ nhontd@hcmute.edu.vn 164