Bài giảng Máy điện I - Chương 3: Máy điện không đồng bộ

Bộ Môn Thiết Bị Điện – Điện Tử Viện Điện – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Giảng viên: Tiến sĩ Đặng Quốc Vương Email: vuong.dangquoc@hust.edu.vn Phone: +84-963286734 1 2 MÁY ĐIỆN I Nội dung Chương 1. Máy biến áp Chương 3. Máy điện không đồng bộ Chương 4. Máy điện đồng bộ Chương 5. Máy điện một chiều Chương 2. Những vấn đề chung về MĐ quay 3 I. Khái niệm chung về MĐKDB Nội dung II. Quan hệ điện từ trong MĐKĐB III. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐCĐKDB IV. Động cơ KĐB một pha CHƯƠNG 3. MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB N¾p giã Qu¹t giã Hép ®Êu d©y R« to Vßng bi Lâi thÐp STATO Vá Ch©n ®Õ N¾p Trôc a. Cấu tạo Stato quÊn d©y R« to lång sãc ®óc nh«m D©y quÊn Stato Lâi thÐp Stato Vµnh ng¾n m¹ch Lâi thÐp R«to Thanh dÉn nh«m 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo ®éng c¬ r« to lång sãc 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo ®éng c¬ r« to d©y quÊn! 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo !  Stato: Mạch từ được chế tạo bằng thép kỹ thuật điện, gồm nhiều lá mỏng ghép lại với nhau. Trên các lá thép có xẻ rãnh đặt dây quấn. 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo Dây quấn: Được chế tạo bằng dây điện từ ( làm từ đồng hoặc nhôm, sau đó bọc lớp cách điện mỏng bên ngoài) Dây được quấn thành các bối dây và được đặt vào các rãnh của mạch từ. Dây mềm, dây dẫn tròn Dây phần tử cứng, dây dẫn chữ nhật 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo Dây quấn được đặt vào rãnh mạch từ 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo Vỏ máy: Được chế tạo bằng gang đúc, bằng thép, nhôm hoặc các vật liệu kết cấu khác. Vỏ có chức năng đỡ và bảo vệ mạch từ và dây quấn stato. Vỏ Gang đúc Vỏ thép hàn 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo Phôi đúc gang vỏ máy điện không đồng bộ 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB a. Cấu tạo !  Rôto: Mạch từ được chế tạo bằng thép kỹ thuật điện, gồm nhiều lá mỏng ghép lại với nhau. Trên các lá thép có xẻ rãnh đặt dây quấn giống như stato. 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB Dây quấn: Thường được chế tạo dưới dạng lồng sóc: Các thanh dẫ bằng nhôm được đúc vào các rãnh và nối với nhau ở 2 đầu bằng 2 vòng ngắn mạch. Lõi thép roto Đúc nhôm tạo lồng sóc ! Rotor I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB Roto sau khi ép vào trục và gia công tạo khe hở 1. Cấu tạo và phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB !  Theo chức năng "  Máy phát điện "  Động cơ điện !  Theo cấu tạo rô to "  Rô to lồng sóc "  Rô to dây quấn !  Theo kiểu bảo vệ "  Kiểu kín "  Kiểu hở "  Kiểu bảo vệ "  Kiểu phòng nổ !  Theo chế độ làm việc: Dài hạn, ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại. b. Phân loại I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB #  Công suất P (W, kW, MW) : Là Công suất cơ ra đầu trục đối với động cơ Là Công suất điện đầu ra ứng với máy phát #  Tốc độ n (vg/ph): là tốc độ quay của rô to #  Điện áp U (V), và tần số f (Hz) : Là điện áp đặt vào cực động cơ hoặc điện áp đầu ra ứng với máy phát ở tải định mức và thường đi kèm với tần số. #  Đối với máy 3 pha thường ghi kèm cách nối dây. Trị số điện áp ghi trên nhãn máy là điện áp dây. VD 220/380V ∆/Y #  Dòng điện: Là dòng điện vào đối với động cơ và dòng ra đối với máy phát ở tải định mức. Đối với máy 3 pha cũng được ghi kèm cách nối dây. 2. Các đại lượng định mức I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB + Hiệu suất η: là tỷ số công suất ra trên công suất vào tính theo % + cos ϕ: là hệ số công suất ở tải định mức + Cấp bảo vệ: IP + Cấp cách điện: B, F, H + Ký hiệu : VD 3k112 M4 3 là seri hay lần cải tiến k là động cơ KĐB roto lồng sóc 112 là Chiều cao tâm trục M Cỡ lõi thép : trung bình ( L – Dài, S – Ngắn) 4 là số cực của máy. 2. Các đại lượng định mức I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB !  Chủ yếu được sử dụng làm động cơ do cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, dễ sử dụng, vận hành, giá thành rẻ. !  Cũng được sử dụng làm máy phát . Gần đây người ta ứng dụng nhiều làm máy phát điện sức gió công suất đến vài Mêgaoat. 3. Ứng dụng của MĐKDB I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB !  Coi máy điện KĐB như một máy biến áp mà dây quấn sơ cấp và thứ cấp chính là dây quấn Stato và Roto, hai dây quấn này liên hệ với nhau qua từ trường quay. 1. Khái niệm chung II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB !  Chỉ xét đến sóng cơ bản ( bậc 1) 2. Khi Roto đứng yên ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ = = 2 222 2 1 111 1 2 2 I p kwmF I p kwmF dq dq π π )F(FF FFF 201 021 !!! !!! −+= =+ II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB !  Đây là trường hợp lúc mở máy. Lúc này n = 0, f1 = f 2 !  Dòng điện I1 và I2 trong dây quấn stato và roto sinh ra các sức từ động F1 và F2: Hai sức từ động này tác dụng với nhau tạo ra sức từ động tổng ở khe hở F0: Giống như ở MBA, coi I1 gồm 2 thành phần: "  Thành phần I0 tạo nên stđ F0 "  Thành phần (-I2) tạo nên stđ –F2’ bù lại stđ F2 như vậy ta có: Như đối với MBA 2 221' 2 0 111 0 '2 2 I p kwmF I p kwmF dq dq π π −=− = )( '201 III −+= 2. Khi Roto đứng yên (tiếp) II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 2 221 2 222 '22 I p kwmI p kwm dqdq ππ = !  Từ đó có tỷ số biến đổi dòng điện: 222 111 ' 2 2 dq dq i kwm kwm I Ik == 22 11 2 1 dq dq e kw kw E Ek == 2. Khi Roto đứng yên (tiếp) Và tỷ số biến đổi điện áp II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB !  So sánh std F2 do dòng điện I2 cuả rotor và I’2 của dòng điện stator sinh ra, ta có: !  Quy đổi về Stato: 21 ' 2 kEEE == ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ =− =+ = −= +−= mZIE III EE ZIE ZIEU 01 0 , 21 1 , 2 , 2 ' 2 , 2 1111 0 !! !!! !! !! !!! 2. Khi Roto đứng yên (tiếp) !  Tương tự MBA ta có Hệ phương trình khi roto đứng yên: II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 2. Khi Roto đứng yên (tiếp) Đồ thị véc tơ Mạch điện thay thế II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB !  Mạch Stato vẫn như cũ !  Tần số dòng điện roto thay đổi theo hệ số trượt f2 = sf1 !  Trị số sđđ trên dây quấn roto lúc này: E2s = sE2 !  Trị số điện kháng x2s = sx2 Do đó phương trình rotor sau khi đã quy đổi: Do quy đổi nên điện trở và điện kháng đều phải tăng 1/s lần. Điện trở rotor lúc này là và điện kháng Và phương trình rotor được viết lại: )1()(0 ,2 , 2 , 2 ' 2 ' 2 , 2 , 2' 2 ' 2 rs sjxrIEjx s rIE ss −++−=+−= s rr s , 2, 2 = , 2 , 2, 2 xs sxx s == )(0 ,2 , 2 ' 2 ' 2 sss jxrIE +−= 3. Khi Rotor quay II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB Hệ phương trình khi rotor quay: gọi là điện trở giả tưởng. Công suất cơ là công suất tiêu tán trên điện trở giả tưởng này ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ =− =+ = −++−= ++−= mZIE III EE r s sjxrIE jxrIEU 01 0 , 21 1 , 2 , 2 , 2 , 2 ' 2 , 2 11111 )1(0 )( !! !!! !! !! !!! , 2 1 r s s− II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 3. Khi Roto quay (tiếp) Mạch điện thay thế của MĐKĐB hình T II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 3. Khi Roto quay (tiếp) Mạch điện thay thế hình Γ (G) Quy đổi từ sơ đồ T-Γ bằng một hệ số C1 có giá trị (phức số) Dòng điện không tải lý tưởng I00 được xác đinh 11 11 ≈+= mZ ZC mZZ UI + = 1 1 00 II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 3. Khi Roto quay (tiếp) Mạch điện thay thế hình Γ đơn giản II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 3. Khi Roto quay (tiếp) 4.1 Chế độ động cơ điện 0< s <1 1 2 12 21 2 , 2 2, 212 , 22, 2111 11111 )( )1( cos P PpPP pppppp ppPP r s sImpPP s rImppPP IUmP fcoCuFeCu fcoco Cuđtco FeCuđt =−= ++++= +−= −=−= =−−= = ∑ ∑ η ϕ II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 211 2 01011 , 2 2, 212 1 2 111 11111 sin qqQQ xImIEmQ xImq xImq IUmQ m mm ++= == = = = ϕ II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 4.1 Chế độ động cơ điện 0< s <1 (tiếp) II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 4.1 Chế độ động cơ điện 0< s <1 (tiếp) - Máy nhận công suất cơ 0sin 0cos 90 0)1( 11111 11111 0 1 , 2 2, 21 >= <= > <−= ϕ ϕ ϕ IUmQ IUmP r s sImPco II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 4.2 Chế độ máy phát điện s <0 - Máy nhận công suất tác dụng - Máy nhận công suất phản kháng để từ hoá lõi thép, nếu không thi không thể làm việc được II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 4.2 Chế độ máy phát điện s <0 (tiếp) 2 , 2 2, 21 , 22, 21 , 22, 21 , 2 2, 21 )]1([)()( 0)( 0)1( Cucođt đt co pr s sIm s rImPP s rImP r s sImP =−−+=−+ >= <−= II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 4.3 Chế độ hãm s >1 - Máy nhận công suất cơ từ ngoài vào Ở chế độ này Rotor quay ngược với chiều quay của từ trường - Máy nhận công suất điện từ lưới Tất cả công suất cơ và điện lấy từ ngoài vào đều biến thành tổn hao đồng trên mạch rotor II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 4. Các chế độ làm việc của MĐKĐB 4.3 Chế độ hãm s >1 60 2 2 2 0 20 n PM pp M MMM fco πω ω ω = = + = += II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 5. Biểu thức mômen điện từ của MĐKĐB - Phương trình cân bằng mômen - Là mômen không tải để thắng toàn bộ Sau khi biến đổi ta được mômen tải: M2 = 9550 P2 n (Nm) Ví dụ: 7,5kw, n = 1450vòng/phút => M2 = 48Nm 2222 2222 11 1 2 cos)1( cos )1(.. ψ ψ ω ω ω ωω IEsmPnên IEmPDo Ps n PnPP PM PPppM co đt đt đtđt co đt đt cofco −= = −=== = = ++ = II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 5. Biểu thức mômen điện từ của MĐKĐB (tiếp) Theo mạch thay thế hình Γ 22222 11 12212 cos 2 1 60 2)1(; 60 ;2 ψ ω πωπ IkpwmPMnên nspnfkwfEDo dq co dq Φ== −==Φ= 2, 21 2, 2111 , 2 2 11 1 2, 21 2, 211 , 2 2 11 , 22, 21 2, 21 2, 211 1,, 21 , 2 )()/(2 / )()/( / )()/( xxsrCrf sprUmPMđóDo xxsrCr srUm s rImPvà xxsrCr UICI đt đt đt +++ == +++ == +++ == πω II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 5. Biểu thức mômen điện từ của MĐKĐB (tiếp) II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 5. Biểu thức mômen điện từ của MĐKĐB (tiếp) ])()[(2 )]([22 1 2, 211 2, 2111 , 2 2 11 , 2111 2 11 1 max xCxrCrf prUmM xxrf pUm C M k +++ = ++ ±= π π ∓ Mô men cực đại Và Mô men khởi động Mô men khởi động tỷ lệ với điện trở rô to. Khi khởi động thì điện trở lớn và khi làm việc thi điện trở bình thường II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 5. Biểu thức mômen điện từ của MĐKĐB (tiếp) P20,5 1 0,2 0,6 0,8 1 0,4 0 n s η Cos ϕ M M2 II. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MĐKĐB 6. Các đường đặc tính của MĐKĐB III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB 1. Mở máy (khởi động) mđ 2' 21 2' 21 f1 fk 7)I(5 )X(X)R(R UI ÷= +++ = −− R1 X1 R2’ X2 ’ U1-f I1 = I2’ Ik-f s s)(1R'2 − = 0 !  Khi mở máy, tốc độ n = 0 và hệ số trượt s = 1 III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB 1. Mở máy (khởi động) !  §éng c¬ K§B cã nh­îc ®iÓm lµ dßng ®iÖn khëi ®éng rÊt lín th­ êng tõ 4 - 7 lÇn dßng ®Þnh møc cña ®éng c¬. !  Dßng ®iÖn khëi ®éng lín lµm ¶nh h­ëng ®Õn l­íi ®iÖn (g©y sôt ¸p lưíi), lµm nãng d©y quÊn ®éng c¬ vµ g©y tæn hao trªn d©y dÉn lín, g©y momen xung kÝch ¶nh h­ëng ®Õn c¸c mèi ghÐp c¬ khÝ gi÷a c¸c phÇn quay cña ®éng c¬ vµ m¸y c«ng t¸c !  §Ó h¹n chÕ hiÖn t­îng trªn ng­êi ta chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ khëi ®éng cho lo¹i ®éng c¬ nµy Mét sè biÖn ph¸p MỞ MAY hay ®­îc sö dông:! ! a. Më m¸y b»ng ph­¬ng ph¸p gi¶m ¸p! "  Më m¸y b»ng ph­¬ng ph¸p ®æi nèi Y/∆ "  Më m¸y b»ng biÕn ¸p tù ngÉu "  Më m¸y b»ng cuén kh¸ng l¾p vµo m¹ch Stato "  Më m¸y b»ng thiÕt bÞ b¸n dÉn (Khëi ®éng mÒm ) b. Më m¸y b»ng ®iÖn trë phô m¾c vµo m¹ch r«to (chØ víi ®éng c¬ r«to quÊn d©y) III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB 1. Mở máy (khởi động) (tiếp) III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB 1. Mở máy (khởi động) (tiếp) !  Yêu cầu mở máy: "  Mk > Mcản. "  Thời gian mở máy nhanh . "  Dòng điện mở máy Ik nhỏ, được thực hiện bằng cách: "  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 SEAQIP 2004: Training Course on Energy Audit - Part 4.1 48 !  Më m¸y b»ng ph­¬ng ph¸p ®æi nèi Y/ ∆" "  Ph­¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho c¸c ®éng c¬ khi vËn hµnh b×nh th­êng, cuén d©y nèi tam gi¸c ∆ K3 Motor K1 AT K2 YA B C Z X Tñ ®iÖn A B C Z X Y A B C Z X Y A B C Z X Y S¾p xÕp ®Çu d©y c¸c pha trªn hép ®Êu d©y Nèi ∆ Nèi Y + §iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ gi¶m lÇn + Dßng ®iÖn khëi ®éng gi¶m lÇn + M«men khëi ®éng gi¶m 3 lÇn + ThÝch hîp cho khëi ®éng kh«ng t¶i hoÆc c¸c phô t¶i nhÑ 3 3 III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB Më m¸y b»ng biÕn ¸p tù ngÉu " + §iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ gi¶m tïy ý theo t¶I + ThÝch hîp cho khëi ®éng kh«ng t¶i hoÆc c¸c phô t¶i nhÑ AT 1 Quy tr×nh! 1.  §ãng AT1, ®ãng AT cÊp ®iÖn cho MBA tù ngÉu 2.  §ãng K1, ®éng c¬ b¾t ®Çu khëi ®éng 3.  Khi tèc ®é ®¹t 70-80% ®Þnh møc, ng¾t K1, ®ãng K2 4.  Ng¾t MBA ra b»ng ng¾t AT III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB Më m¸y b»ng biÕn ¸p tù ngÉu " III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB "  Ứng dụng: động cơ có công suất và quán tính lớn: máy bơm, máy nén khí.... "  Thao tác: thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó tăng dần lên bằng điện áp định mức. "  Ưu điểm: Nếu đặt tỷ số Uđm/U1 = k (lần) > 1 thì dòng điện khởi động Ik giảm k2 lần (tức là còn nhỏ hơn so với dùng điện kháng). "  Nhược điểm: mômen khởi động giảm k2 lần (vì M ∼ U2 ). "  Đặc điểm: Giá thành thiết bị mở máy đắt hơn so với dùng điện kháng Më m¸y b»ng Cuén kh¸ng m¾c vµo Stato" •  §©y lµ ph­¬ng ph¸p kh¸ phæ biÕn vµ hiÖu qu¶ cao ! Motor K1 A B C AT K2 §o¹n c¸p dµi ®·∙ ® îc rót ng¾n l¹i Kh¸ng Tñ ®iÖn so víi ph­¬ng ph¸p ®æi nèi Y∆ + Cho phÐp khëi ®éng víi c¸c lo¹i phô t¶i nhÑ hoÆc kh«ng t¶i + Cã thÓ thiÕt kÕ víi bÊt kú cÊp ®iÖn ¸p nµo ®Æt vµo ®éng c¬ khi khëi ®éng + Kh¸ nhá gän vµ ®¬n gi¶n + Kh«ng bÞ xung khi ng¾n m¹ch kh¸ng Quy tr×nh! 1.  §ãng AT cÊp ®iÖn cho m¹ch ®iÒu khiÓn 2.  §ãng K1, ®éng c¬ b¾t ®Çu khëi ®éng 3.  Khi tèc ®é ®¹t 70-80% ®Þnh møc, ®ãng K2 ng¾n m¹ch kh¸ng III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB Më m¸y b»ng Cuén kh¸ng m¾c vµo Stato" III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB "  Mục đích: thay đổi trị số điện kháng ĐK thì có thể đạt được dòng điện mở máy cần thiết. Do có điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mở máy trên đầu cực động cơ U1 sẽ nhỏ hơn điện áp lưới Uđm "  Đặc điểm: rẻ tiền, tin cậy, đơn giản. "  Ưu điểm: Nếu đặt tỷ số Uđm/U1 = k (lần) > 1 thì dòng điện khởi động Ik giảm k lần. "  Nhược điểm: mômen khởi động giảm k2 lần (vì M ∼ U2 ) 53 cuén kh¸ng kh« më m¸y" ®éng c¬ kh«ng ®ång bé" III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB KÝch th­íc l¾p ®Æt kh¸ng khëi ®éng" III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB KÝch th­íc l¾p ®Æt kh¸ng më m¸y" (tiÕp)" KÝch th íc l¾p ®Æt Ký hiÖu C«ng suÊt (kW) L (mm) A (mm) H (mm) L1 (mm) L2 (mm) Kh.l­îng (kg) RS-250 250 420 280 430 390 110 175 RS-200 200 400 260 420 370 110 150 RS-150 150 360 220 320 330 110 116 RS-130 130 320 220 300 290 100 85 RS-75 75 270 150 250 240 70 55 RS-55 55 245 120 230 225 60 46 III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB 56 khëi ®éng b»ng " thiÕt bÞ b¸n dÉn (soft starter)" •  Mçi pha cã 2 Thyristor m¾c song song ng­îc! •  §iÒu khiÓn ®iÖn ¸p hiÖu dông ®Æt vµo ®éng c¬ theo quy luËt ®Þnh tr­íc ! •  §iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ lµ mét phÇn cña ®iÖn ¸p h×nh sin – Kh«ng sin! •  Gi¸ thµnh cao! §éng c¬ A B C    U     t α III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB 57 !  Ứng dụng: dùng cho động cơ có thời gian khởi động lâu và quán tính khởi động lớn như quạt, máy bơm, máy quấn dây.... !  Đặc điểm: điều chỉnh được dòng khởi động và làm cho mômen trơn. Các phương pháp mở máy động cơ không bộ bằng cách giảm điện áp nêu trên đều dẫn đến giảm mômen mở máy. !  Phương pháp khởi động mềm bằng bộ khởi động mềm sử dụng bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện ở máy, đồng thời có thể điều chỉnh tăng mômen mở máy một cách hợp lý. Điện áp trên đầu cực động cơ được hạn chế khi mở máy, sau đó được tăng dần một cách tuyến tính từ giá trị xác định đến định mức theo một chương trình thích hợp. III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB khëi ®éng b»ng " thiÕt bÞ b¸n dÉn (soft starter)" 2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB ! NhËn thÊy cã c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬ K§B nh­ sau: "  §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi sè ®«i cùc "  §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi tÇn sè "  §iÒu chØnh tèc ®é b»ng hÖ sè tr­ît (®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, ®iÒu chØnh ®iÖn trë r« to ë ®éng c¬ roto d©y quÊn) 1 1 60 (1 )fn n n s p = = − n1 – Tèc ®é ®ång bé f – TÇn sè nguån p – Sè ®«i cùc ! !  Từ công thức Riªng ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi sè ®«i cùc cña m¸y ph¶i can thiÖp ®Õn cÊu t¹o vµ d©y quÊn cña ®éng c¬. Do ®ã chØ cã thÓ chÕ t¹o mét ®éng c¬ cã 2, 3 hoÆc 4 tèc ®é v.v mµ kh«ng thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é mÒm v× p lµ sè nguyªn a. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi sè ®«i cùc 2p =4 1500vg/ph 2p =2 3000vg/ph 2p =2 3000vg/ph a =2 III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB a. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi sè ®«i cùc §æi nèi tam gi¸c ∆ sao sao Y Y III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB a. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi sè ®«i cùc §æi nèi sao Y sao sao Y Y III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB HiÖn nay ®· ®­îc sö dông kh¸ phæ biÕn nh­ng chñ yÕu cho c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt nhá vµ trung b×nh do gi¸ thµnh cßn rÊt cao H×nh d¹ng cña mét bé biÕn tÇn cña h·ng SIEMEN b. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi tÇn sè III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB §éng c¬ vËn hµnh víi tÇn sè l­íi tèc ®é kh«ng ®æi Aptomat hoÆc contactor 3-pha AC 400V, 50 Hz §éng c¬ K§B U t U t b. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi tÇn sè III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB •  Lµm viÖc víi bé biÕn tÇn (Inverter)! •  tèc ®é thay ®æi theo tÇn sè! Inverter U U U t t t 3-pha AC 400V, 50 Hz Aptomat hoÆc contactor §éng c¬ K§B b. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi tÇn sè III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB Nguyªn lý lµm viÖc cña biÕn tÇn " M BiÕn ®æi thµnh xoay chiÒu §éng c¬ §iÖn ¸p sau chØnh l­u vµ läc ph¼ng §iÖn ¸p l­íi 3 pha Thay ®æi tÇn sè vµ ®iÖn ¸p ChØnh l­u Läc ph¼ng III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB biÕn tÇn g¾n cïng ®éng c¬" III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB øng dông cña bé biÕn tÇn " B¨ng chuyÒn M¸y bäc parllet HÖ thèng b¬m n­íc nãng D©y chuyÒn ®ãng chai B¬m ho¸ chÊt III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB b. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi tÇn sè ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐiỀU CHỈNH TẦN SỐ III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB c. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi ®iÖn ¸p SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐiỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB d. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi ®iÖn trë phô roto SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐiỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG ĐiỆN TRỞ PHỤ MẮC VÀO MẠCH ROTO III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB d. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi ®iÖn trë phô roto ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐiỀU CHỈNH ĐiỆN TRỞ PHỤ MẠCH RÔ TO III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB d. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi ®iÖn trë phô roto ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐiỀU CHỈNH ĐiỆN TRỞ PHỤ MẠCH RÔ TO (CÁCH VẼ KHÁC) III. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐKĐKĐB !  Là loại động cơ roto lồng sóc !  Stato đặt 2 dây quấn lệch nhau trong không gian góc 900 "  Một cuộn chính gọi là cuộn làm việc "  Một cuộn phụ gọi là cuộn khởi động "  Cuộn khởi động thường được nối với 1 phần tử lệch pha là tụ điện hoặc điện trở. IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA 1. Đặc điểm và cấu tạo Gồm 5 loại: 2. Phân loại a. Khởi động bằng vòng ngắn mạch b. Khởi động bằng điện trở c. Khởi động bằng tụ điện d. Có tụ làm việc e. Có tụ làm việc và tụ khởi động 3. Nguyên lý làm việc Khi điện áp xoay chiều đặt vào dây quấn stato sẽ xuất hiện dòng điện Istato và sinh ra từ thông Ф trong dây quấn stato. Từ thông biến thiên với tần số f xuyên qua các thanh dây dẫn roto cứng sẽ tạo ra dòng điện Iroto nếu mạch khép kín. Khi rôto đứng yên s = 1, lực điện từ sinh ra bởi dòng điện Iroto và từ thông stato Ф tác động lên rôto và cân bằng lẫn nhau, nên không tạo nên mômen. chiều e, i U~ Ф, f Fđt Fđt + + IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA !  Tương tự có Ф2 $ E22 $ I22$ M2 (Mômen quay nghịch ) !  Biểu diễn M1 và M2 theo hệ số trượt s !  Cộng M1fa = M1 + M2 !  Tại s =1 (n = 0) thì M1fa = 0 tức là động cơ không thể tự mở máy được. Cần dùng lực cơ bên ngoài tác động theo chiều thuận n > 0 $ s 0 $ quay trở lại theo chiều nghịch n < 0 $ s<1 $ M < 0 $ động cơ lại tiếp tục quay theo chiều nghịch s !  Từ trường dây quấn stato 1 pha là đập mạch Φđm = Σ(Φ1 + Φ2) !  Từ thông thứ tự thuận Ф1 cảm ứng ra các sức điện động thứ tự thuận ở rôto E21 tạo nên dòng điện thứ tự thuận I21 ở rôto , tương tác giữa I21 và E21 tạo nên mômen quay thuận M1: Ф1$ E21 $ I21 $ M1 M1fa M2 M1 0 1 2 M M1k M2k IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA a. ĐCĐKĐB một pha khởi động bằng vòng ngắn mạch + Mô men khởi động thấp ( < 0,3Mđm) + Hiệu suất và cosϕ thấp. + Thường dùng cho quạt công suất nhỏ. IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA "  Mô men khởi động thấp ( < 0,5Mđm) "  Hiệu suất và cosϕ thấp. "  Được sử dụng cho các loại tải yêu cầu mô men khởi động thấp như bơm nước, quạt gió "  Kích thước khá lớn, giá thành cao "  Hiện nay ít được sử dụng. IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA b. Động cơ điện KĐB một pha khởi động bằng biến trở Muốn mở máy động cơ ta đóng khoá K. MK≠ 0. Động cơ khởi động, tốc độ tăng lên khi tốc độ gần tốc độ định mức thì mở khoá K bằng công tắc ly tâm. Động cơ từ hai pha trở thành một pha đã khởi động và tiếp tục làm việc "  Mô men khởi động lớn nên phù hợp với các loại tải yêu cầu moomen khởi động lớn. "  Hiệu suất và cosϕ thấp. "  Kích thước lớn, giá thành cao. IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA c. Động cơ điện KĐB một pha khởi động bằng tụ điện Quá trình làm vịêc (mở máy) lâu dài giống như động cơ ở trên nhưng khác là động cơ này cho mômen mở máy lớn. Tụ C thường được tính toán sao cho có từ trường tròn lúc mở máy. Ưu điểm : Mômen mở máy lớn Nhược điểm : Tụ dễ cháy "  Mô men khởi động thấp ( < 0,5Mđm) "  Hiệu suất và cosϕ cao hơn so với động khởi động bằng điện trở "  Được sử dụng cho các loại tải yêu cầu mô men khởi động thấp như bơm nước, quạt gió "  Giá thành thấp, kích thước nhỏ. IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA d. Động cơ điện KĐB một pha có tụ làm việc !  Mô men khởi động khá lớn song thấp hơn loại khởi động bằng tụ. !  Hiệu suất và cosϕ cao hơn so với động cơ có tụ khởi động !  Được sử dụng rộng rãi và phù hợp với nhiều loại tải IV. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT PHA e. Động cơ điện KĐB một pha có tụ làm việc và tụ khởi động C¢U HáI ¤N TËP " " 1.  Nguyªn lý lµm viÖc cña MBA, vai trß cña MBA trong hÖ thèng ®iÖn lùc 2.  C¸c ®¹i l­îng ®Þnh møc cña MBA, ý nghÜa 3.  Tæ nèi d©y cña MBA 4.  S¬ ®å thay thÕ vµ ®å thÞ vÐc t¬ cña MBA 5.  Gi¶n ®å n¨ng l­îng trong MBA 6.  §iÒu kiÖn ®Ó c¸c MBA lµm viÖc song song 7.  CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña M¸y ®iÖn Kh«ng ®ång bé ( K§B) 8.  Ký hiÖu cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 9.  M¸y ®iÖn K§B ®­îc chia thµnh nh÷ng lo¹i nµo