Bài giảng Máy điện I (cơ sở) - Chương 3: Máy điện không đồng bộ
Động cơ điện dung
* Đặc điểm:
• Đây là động cơ hai pha có tụ làm việc liên tục.
• Tụ C được chọn sao cho có từ trường tròn lúc làm việc nên lúc mở máy thì mômen nhỏ. Vì thế động cơ này được sử dụng cho các loại tải không yêu cầu mômen mở máy lớn. Đây là sơ đồ điện cho tất cả các mômen mở máy lớn. Đây là sơ đồ điện cho tất cả các loại quạt.
• Đổi chiều quay động cơ: bằng cách đổi chiều đấu dây của cuộn mở máy
66 trang |
Chia sẻ: Tiểu Khải Minh | Ngày: 23/02/2024 | Lượt xem: 25 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Máy điện I (cơ sở) - Chương 3: Máy điện không đồng bộ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Máy điện Không Đồng Bộ
Chương 3
Học phần EE3140 – MÁY ĐIỆN I
12/2015 1ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
TS. Trần Tuấn Vũ
BM Thiết Bị Điện - Điện Tử
Viện Điện / C3-106
vu.trantuan@hust.edu.vn / 0906 298 290
Tổng kết
Các mục chính đã
học
Chương 2 – Lý thuyết cơ bản máy điện quay
1. NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI CƠ ĐIỆN
2. DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
3. SĐĐ CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
3. STĐ CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
2ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Buổi học tới Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
Các mục sẽ học
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB
2. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KĐB
3. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐB
4. ĐỘNG CƠ KĐB 1 PHA
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (1/11)
1.1. Định nghĩa
• Máy điện xoay chiều
• Tốc độ quay rotor # tốc độ quay từ trường stator
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Pđiện
Pcơ
Pđm
3ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (2/11)
Mã động cơ Chế độhoạt động
Cấp cách nhiệt
dây quấn
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
4ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Công suất cơ định
mức
Mức bảo vệ bụi,
nước, sốc
Điện áp đ. mức
Vận tốc định mức
Tần số nguồn
2.π.f = p.Ωđiện
Dòng điện đ. mức
Hệ số công suất
Khối lượng
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (3/11)
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Phân loại
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Theo kết cấu của vỏ máy
Có chỉ số bảo vệ IP44, IP23
(IP – index protection)
Theo số pha 1 pha (điện dân dụng)
2 pha (điện dân dụng)
3 pha (điện công nghiệp)
Theo kết cấu của rôto Lồng sóc
5ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Dây quấn
Các đại lượng định mức
- Công suất định mức trên đầu trục động cơ Pđm (W, kW)
- Dòng điện dây định mức Iđm (A)
- Điện áp dây định mức Uđm (V)
- Tốc độ quay định mức của rotor nđm (vòng/phút)
- Hiệu suất định mức ηđm
- Hệ số công suất định mức cosφđm
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (4/11)
Hộp nối 3 pha
Dây quấn
stator
Ổ bi
Nắp vỏ
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
6ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Rotor
lồng sóc
Stator
Quạt làm
mát
Nắp quạt
Ổ bi
Nắp vỏ
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (5/11)
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
7ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (6/11)
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
8ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (7/11)u tạo
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
9ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (8/11)
Sơ đồ triển khải dây quấn máy điện KĐB 3 pha:
Z = 24; 2.p = 4 (24 rãnh stator; 4 cực)
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
10ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Pha A Pha B Pha C
Dây trung tính
nối Y
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (9/11)
* Rotor lồng sóc
Thanh dẫn nhôm
hoặc đồng 3 vành trượt đồng
* Rotor dây quấn
Dây quấn 3
pha nối Y
Lá thép stator & rotor
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
11ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Vành
ngắn
mạch
- Kết cấu đơn giản
- Không thay đổi được điện trở Rrotor
Rf
- Cấu tạo phức tạp, giá thành cao
- Có thể thay đổi điện trở Rrotor
Chổi than
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (10/11)
Rotor lồng sóc
(squirel cage rotor)
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
12ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (11/11)
Rotor dây quấn
Wound-rotor Motor
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
13ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (11/11)
1.2. Phân loại và cấu tạo
1.2.1. Cấu tạo
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
14ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (1/5)
1.3. Nguyên lý làm việc
1.3.1. ĐC KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
I rotor
(A)
I stator
(A)
B
Từ trường quay
(T)
SĐĐ rotor
(V)
15ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Stator Rotor
Mômen quay
(Nm)
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (2/5)
Chương 7 – Máy điện Không đồng bộ
Ω F
F
B
từ trường quay:
1.3. Nguyên lý làm việc
1.3.1. ĐC KĐB
16ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
FF
B
B
B
1
1
60f
n
p
=
M kéo rotor quay cùng chiều n1 với n < n1
1
1
n n
s
n
−
=Đặt hệ số trượt
so = 0 không tải lý tưởng / sbl = 1 khóa rotor
sđm = 0,02 ÷ 0,06
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (3/5)
1.3. Nguyên lý làm việc
1.3.3. MFĐ KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• Dùng động cơ sơ cấp quay rotor cùng chiều
với từ trường quay với n > n1 .
• Chiều của từ trường quay quét qua dây quấn
rotor sẽ ngược lại, e2 và i2 đổi chiều. Lực Fđt
43
17ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
đổi chiều và ngược với lực làm quay rotor Fcơ.
Máy điện KĐB làm việc ở chế độ máy phát
điện (MFĐ)
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (4/5)
1.3. Nguyên lý làm việc
1.3.2. Hãm điện từ
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• Dùng ngoại lực Fcơ kéo rotor quay ngược
chiều với từ trường quay.
• Chiều của sđđ, dòng điện giống như chế độ
ĐCĐ.
43
18ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Fđt >< Fcơ mômen điện từ sinh ra ngược
chiều với chiều quay của rotor làm cho rotor bị
giảm tốc độ
Máy điện KĐB làm việc ở chế độ hãm điện từ
Tốc độ
đồng bộ
Tốc độ
Mômen
Mômen
khởi động
Vùng chế độ hoạt động ĐC
Vùng chế độ hoạt động
Phanh hãm từ
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB (5/5)
1.3. Nguyên lý làm việc
Các chế độ làm việc
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
19ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Vùng chế độ hoạt động
Máy phát điện
ĐCĐ MFĐ Hãm điện từ
Hệ số trượt 0 1
Tốc độ n n1 n < 0
Chiều quay của
stator, rotor
cùng
chiều
cùng
chiều
ngược
chiều
Tổng kết
Các mục chính đã
học
Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB
4. Động cơ KĐB 1 pha
Chương 2 – LÝ THUYẾT CỞ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN QUAY
20ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Buổi học tới Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
Các mục sẽ học
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB
2. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KĐB
3. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐB
4. ĐỘNG CƠ KĐB 1 PHA
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (1/18)
2.1. Khái niệm chung
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Dây quấn stator ~ Sơ cấp MBA
Dây quấn rotor ~ Thứ cấp MBA
Không tải lý tưởng của MĐ KĐB MBA không tải
21ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Thời điểm mở máy của MĐ KĐB MBA ngắn mạch
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (2/18)
2.1. Khái niệm chung
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Trục 3 d/q song song Trục 3 d/q lệch nhau 120o
MBA 3 pha MĐ KĐB 3 pha
Từ trường đập mạch Từ trường quay
D/q TC cố định so với SC D/q rotor chuyển động tương đối so
với stator với n ≠ n1f = f = f f ≠ f
22ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
2 1 2 1
D/q tập trung D/q rải
kdq= 1 kdq< 1
2 đầu d/q TC nối với tải điện 2 đầu d/q rotor nối ngắn mạch
U2 = 0U2 ≠ 0
Từ trường chính khép kín trong
lõi thép
Từ trường chính khép kín 2 lần
qua khe hở kk δIo nhỏ Io lớn
E1 = 4,44f1 w1 φm E1 = 4,44f1 w1 kdq1 φm
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (3/18)
2.2. Mô hình toán học MĐ KĐB
2.2.1. PT điện áp dây quấn stator
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
11111 I)jXR(EU &&& ++−=
E = 4,44.f.w .k .Φ
23ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1 1 dq1 max
R1 - điện trở dây quấn stato.
X1 - điện kháng dây quấn stato.
E1 - sđđ cảm ứng do từ thông chính sinh ra.
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (4/18)
2.2. Mô hình toán học MĐ KĐB
2.2.1. PT điện áp dây quấn rotor
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
n
n1
i2, f2 i1, f1f2 = 1112 s.f60
.sp.n
60
n)p(n
60
p.n
==
−
=
n2 = n1 - n: tốc độ tương đối giữa dq rotor và từ trường quay stator
X2 = 2pif2L2 = 2pifL2 (roto đứng yên, s =1).
pi pi ≠
24ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
X2s = 2 f2L2 = 2 fsL2 (rotor quay, s 1).
X2s = sX2
E2S = 4,44f2w2kdq2Φmax
→ E2S = sE2
E2 = 4,44fw2kdq2Φmax
Mạch thứ cấp MBA có tải, trong khi đó mạch dây
quấn rotor MĐ KĐB được nối ngắn mạch
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (5/18)
2.2. Mô hình toán học MĐ KĐB
2.2.2. PT điện áp dây quấn rotor
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Mạch thứ cấp MBA có tải, trong khi đó mạch dây
quấn roto MĐKĐB được nối ngắn mạch
( ) 2
2
22
2
2
2
2
2
2
2
X)
s
s)(1R(R
E
sXR
sE
+
−
+
=
+
I2 =
25ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (6/18)
2.2. Mô hình toán học MĐ KĐB
2.2.3. PT sức từ động
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
26ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Dòng điện rôto i2 tạo ra stđ F2, từ trường
quay rôto so với rôto tốc độ
n2 = 60f2/p = 60sf/p = sn1
Stato (đứng yên)
Rôto quay so với stato tốc độ n
Dòng điện stato i1 tạo ra stđ F1, từ
trường quay stato so với stato tốc độ n1
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (7/18)
2.3. Sơ đồ mạch thay thế MĐ KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
27ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (8/18)
2.2. Sơ đồ mạch thay thế MĐ KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
28ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Không tải lý t-ưởng: s = 0
Xth
U1®m
Io
X1R1
Rth
Khi mở máy: s = 1
Im
X2’
U1
X1R1 R2’
Tốc độ
đồng bộ
Tốc độ
Mômen
Mômen
khởi động
Vùng chế độ hoạt động ĐC
Vùng chế độ hoạt động
Phanh hãm từ
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (9/18)
2.4. Các chế độ làm việc, giản đồ năng lượng
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
29ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Vùng chế độ hoạt động
Máy phát điện
ĐCĐ MFĐ Hãm điện từ
Hệ số trượt 0 1
Tốc độ n n1 n < 0
Chiều quay của
stator, rotor
cùng
chiều
cùng
chiều
ngược
chiều
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (10/18)
2.4. Các chế độ làm việc, giản đồ năng lượng
2.4.1. Động cơ
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• Cân bằng công suất tác dụng :
30ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (11/18)
2.4. Các chế độ làm việc, giản đồ năng lượng
2.4.1. Động cơ
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• Cân bằng công suất phản kháng (CSPK):
31ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (12/18)
2.4. Các chế độ làm việc, giản đồ năng lượng
2.4.2. Máy phát
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
32ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Pcơ < 0, máy nhận công suất cơ
• P1 < 0, máy phát ra công suất điện tác dụng vào lưới.
• Q1 > 0, máy nhận công suất phản kháng Q1 từ lưới để sinh ra từ trường.
• Đây chính là nhược điểm của MFĐKĐB nên ít được dùng
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (13/18)
2.4. Các chế độ làm việc, giản đồ năng lượng
2.4.3. Hãm điện từ
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
33ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Lấy điện từ stato (đang ở chế độ động cơ): Pđt > 0.
• Lấy công suất cơ từ rôto (dùng ngoại lực quay rôto theo chiều ngược lại với từ trường
quay): Pcơ < 0
• Công suất tổng Pđt + (- Pcơ) = pCu2
• Công suất điện và cơ đưa vào từ hai phía stato, rôto đều biến thành tổn hao đồng bên
dây quấn rôto, làm cho máy bị nóng quá mức.Vì vậy chỉ cho phép động cơ làm việc ở
chế độ hãm điện từ trong khoảng thời gian ngắn
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (14/18)
2.5. Mômen quay MĐ KĐB 3 pha
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
1' UI =
34ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
2'
21
2
'
2
1
2
)X(X)
s
R(R +++
( )
++
+
====
2
'
21
2
'
2
11
'
2
2
1
1
2
'
2
'
2
1
dt
dt
XX
s
RR.sf 2.π.
.R3.p.U
p
f 2π
I
s
R3
ω
PMM
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (15/18)
2.5. Mômen quay MĐ KĐB 3 pha
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
( )
++
+
====
2
'
21
2
'
2
11
'
2
2
1
1
2
'
2
'
2
1
dt
dt
XX
s
RR.sf 2.π.
.R3.p.U
p
f 2π
I
s
R3
ω
PMM
• Đặc điểm mômen quay:
- M tỉ lệ thuận với U12
- M phụ thuộc vào hệ số trượt s.
35ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Khi Mquay = Mcản , rôto quay đều (điểm làm việc của máy)
• Đoạn OA: máy làm việc ổn định
• Đoạn AB: máy làm việc không ổn định
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (16/18)
2.5. Mômen quay MĐ KĐB 3 pha
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Mômen cực đại:
36ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Nhận xét:
- sth tỉ lệ thuận với R2’.
- Mmax không phụ thuộc vào R2’.
- Mmax = const khi thêm Rp vào
mạch rotor (dùng cho động cơ rotor dây quấn).
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (17/18)
2.5. Mômen quay MĐ KĐB 3 pha
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Nhận xét:
37ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Mk (Rp = 0) < Mk (Rp ≠ 0)
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB (18/18)
2.6. Các đường đặc tính ĐC KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
38ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Xây dựng mô hình và vẽ đường các đường đặc tính ĐC KĐB @Matlab:
• ĐC KĐB 3 pha 380 V, 3 kW Pđm, 50 Hz nối Y:
• p = 2; Rth = 834 (Ohm), Lth = 226.8 (mH)
• Rs = 1.22 (Ohm), LIs = 4.61 (mH) / Rr = 0.581 (Ohm), LIr = 4.08 (mH)
Tổng kết
Các mục chính đã
học
Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB
4. Động cơ KĐB 1 pha
Chương 2 – LÝ THUYẾT CỞ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN QUAY
39ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Buổi học tới Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
Các mục sẽ học
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB
2. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KĐB
3. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐB
4. ĐỘNG CƠ KĐB 1 PHA
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• PT cân bằng động, trong quá trình tăng tốc của ĐC:
Mđt – Mômen điện từ ĐC
Mc – Mômen cản của tải
J – Hằng số quán tính trục động cơ:
J = m.r2/g (m, r - khối lượng, bán kính rotor;
40ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
g - gia tốc trọng trường 9.81m/s2)
• Dòng điện mở máy (n = 0 vg/ph & s = 1)
đm2'
21
2'
21
1f
fk 7)I(5)X(X)R(R
UI ÷=
+++
=
−
Nóng máy,
Sụt áp lưới (n-ĐC mở máy cùng lúc)!
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
* Phân loại tải
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
• Nh1 - Máy cuộn vật liệu, máy công cụ,
• Nh2 - Máy nén, băng tải, bơm, cần cẩu,
• Nh3 - Máy cán, bơm thủy lực, máy lăn,
• Nh4 - Máy bơm ly tâm, quạt,
41ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
* Yêu cầu mở máy:
1. Mômen mở máy đủ lớn: Mk > Mcản
2. Dòng điện mở máy Ik càng nhỏ càng tốt
3. Phương pháp mở máy, thiết bị đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn
4. Tổn hao công suất trong quá trình mở máy thấp.
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.1. Mở máy ĐC KĐB rotor lồng sóc
3.1.1.1. PP mở máy trực tiếp
*Đặc điểm:
• Dùng khi Pđc << Plưới
VD : theo tiêu chuẩn lắp đặt NFC 15100 cho phép
động cơ công suất < 5,5 kW.
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
42ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
*Ưu điểm:
• Không thêm thiết bị, rẻ, đơn giản
• Mômen mở máy không bị giảm
*Nhược điểm:
• Ik lớn U ↘
• Nếu thời gian mở máy lâu (quán tính, Mk)
cháy cầu chì bảo vệ
Dòng điện
Mômen
ĐC
Mômen
cản tải
Tốc độ
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.1. Mở máy ĐC KĐB rotor lồng sóc
3.1.1.2. PP giảm điện áp mở máy
* Ưu điểm:
• Giảm dòng điện mở máy
* Nhược điểm:
• Mômen mở máy ↘ Chỉ dùng với loại tải thích hợp
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
đm2'
21
2'
21
1f
fk 7)I(5)X(X)R(R
UI ÷=
+++
=
−
43ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
a. Đổi nối dây Y - ∆
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.1. Mở máy ĐC KĐB rotor lồng sóc
3.1.1.2. PP giảm điện áp mở máy
a. Đổi nối dây Y - ∆
*Đặc điểm:
• Chỉ dùng cho ĐC hoạt động với dây quấn ∆
• Thao tác : Đóng D1 / Đóng D2 phía Y / Khi ĐC chạy đã khởi
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
44ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
động, chuyển D2 về phía ∆
*Ưu điểm:
• Rẻ, đơn giản, tin cậy
• Ik_Y giảm 3 lần
*Nhược điểm:
• Mk_Y giảm 3 lần so với Mk_∆
*Quiz: lưới 3 pha 380/220V, chọn ĐC KĐB nào?
380/220V - Y/∆ vs 660/380V - Y/∆
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.1. Mở máy ĐC KĐB rotor lồng sóc
3.1.1.2. PP giảm điện áp mở máy
a. Đổi nối dây Y - ∆
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
80
90
Moteur Asychrone - Cem en fonction de la vitesse
Mđt Istator
30
Moteur Asychrone - Courant absorbé en fonction de la vitesse
45ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
10
20
30
40
50
60
70
C
e
m
(
N
m
)
Omega (rd/s)
ΩΩ
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
5
10
15
20
25
Omega (/)
I
1
(
A
)
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.1. Mở máy ĐC KĐB rotor lồng sóc
3.1.1.2. PP giảm điện áp mở máy
b. Dùng điện kháng (ĐK)
*Đặc điểm:
• Giảm U1 k lần (k>1) so với Uđm lưới bằng thay đổi giá trị
ĐK để đạt Ik cần thiết
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
46ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Thao tác : Mở D2 / Đóng D1 / Khi ĐC chạy ổn định, đóng D2
*Ưu điểm:
• Rẻ, đơn giản, tin cậy
• Ik_ĐK giảm k lần
*Nhược điểm:
• Mk_ĐK giảm k2 lần (M ~ U2)
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
AT
Ik_AT
)
47ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
I1
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.1. Mở máy ĐC KĐB rotor lồng sóc
* Dùng biến tần (Inverter)
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Lưới
48ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
* Ảnh hưởng của dạng rãnh rotor
và vật liệu lồng sóc
s nhỏ
s lớn
#
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.1. Mở máy động cơ KĐB
3.1.2. Mở máy ĐC KĐB rotor dây quấn
*Đặc điểm:
• Thêm biến trở Rk vào dây quấn rotor
• Có thể điều chỉnh M = M
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
2'
21
2
k
'
21
1f
fk )X(X)RR(R
UI
++++
=
−
49ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
k max
*Ưu điểm:
• Ik ↓, Mk ↑
*Nhược điểm:
• Cấu tạo phức tạp, giá thành đắt
• Bảo quản vận hành phức tạp
• Hiệu suất thấp hơn
Mục tiêu: Điều chỉnh trơn, phạm vi điều chỉnh rộng
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
n = (1-s).n1 160fn (1 s) p=> = −
3.2.1. Thay đổi số cặp cực
p = 1 => n = 3000 vg/ph
- Khi p thay đổi thì n sẽ thay đổi
1
2
3 4
5
6 1
2
3 4
5
6
50ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
1
p = 2 => n1 = 1500 vg/ph
p = 3 => n1 = 1000 vg/ph
Điều chỉnh
nhảy cấp
- Để thay đổi p Thay đổi cách nối dq stator:
p = 2 p = 1
S/2N S NS/2 N S
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
78 78
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2.1. Thay đổi số cặp cực
*Đặc điểm:
• Điều chỉnh nhảy cấp
• Chỉ sử dụng cho động cơ rotor lồng sóc
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
3000
n (rpm) p=1
51ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0
500
1000
1500
2000
2500
M (N.m)
p=2
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2.2. Điều chỉnh hệ số trượt
3.2.2.1. Thay đổi điện áp stator
*Đặc điểm:
• Thay đổi đặc tính Mômen khi thay đổi điện áp
• Cách thức :
• Đổi nối Y/∆
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
52ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Điện kháng nối tiếp dây quấn stator
• MBA tự ngẫu
*Ưu điểm:
• Đơn giản
• Điều chỉnh tốc độ trơn
*Nhược điểm:
• Phạm vi điều chỉnh tốc độ hẹp
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2.2. Điều chỉnh hệ số trượt
3.2.2.2. Thêm biến trở vào ĐC KĐB dây quấn rotor
*Đặc điểm:
• Thay đổi đặc tính Mômen khi thay đổi biến trở
• Mômen cực đại const vì U/f const
• Kích thước Rđc > Rk
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
53ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
*Ưu điểm:
• Đơn giản
• Điều chỉnh tốc độ trơn
• Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng
*Nhược điểm:
• Hiệu suất ĐC thấp vì thêm tổn hao Rđc
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2.3. Điều chỉnh tần số với biến tần
*Đặc điểm:
• Sử dụng biến tần ĐTCS cho phép thay đổi/giới hạn f / I / U
*Ưu điểm:
• Điều chỉnh tốc độ trơn, điều chỉnh mômen cực đại tại tốc độ thấp
• Phạm vi điều chỉnh tốc độ rất rộng
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
54ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
*Nhược điểm:
• Giá thành [Biến tần + ĐC] đắt
Lưới
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2.3. Điều chỉnh tần số với biến tần
*Đặc điểm:
• Giữ Mmax = const
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
2
1
2
1
U
f
Vì Mmax ∼
55ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• thay đổi f1 phải kết hợp với điều chỉnh
(giảm) U1
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2. Điều chỉnh tốc độ ĐC KĐB
3.2.3. Điều chỉnh tần số với biến tần
*Đặc điểm:
• Hoạt động ở chế độ « field weakning », tốc độ cao: V = const, f tăng
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
35
f tăng & V=Const=VmaxV/f=Const
56ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
0 50 100 150 200 250 300 350
0
5
10
15
20
25
30
Om ega (rd/s )
C
e
m
(
N
m
)
Tổng kết
Các mục chính đã
học
Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB
4. Động cơ KĐB 1 pha
Chương 2 – LÝ THUYẾT CỞ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN QUAY
57ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Buổi học tới Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
Các mục sẽ học
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KĐB
2. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KĐB
3. MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KĐB
4. ĐỘNG CƠ KĐB 1 PHA
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.1. Nguyên lý làm việc
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
58ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.1. Nguyên lý làm việc
• Stator : 1 dây quấn / Rotor : kiểu lồng sóc
• Từ trường dây quấn stator 1 pha là đập mạch:
Φđm = Σ(Φ1 + Φ2)
• Từ thông thứ tự thuận Ф1 cảm ứng ra các SĐĐ thứ tự
thuận ở rotor E21 tạo nên dòng điện thứ tự thuận I21
rotor
---
Tương tác giữa I và E tạo nên mômen quay thuận
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
59ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
21 21
M1: Ф1 E21 I21 M1
• Tương tự Ф2 E22 I22 M2 (Mômen quay nghịch)
• Mômen tổng: M1fa = M1 + M2
• Tại s = 1 (n = 0) thì M1fa = 0 tức là ĐC 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
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.2. Các phương pháp mở máy
• Muốn mở máy phải có mômen quay Mq
cần có Фq (từ trường quay) phải có hai dây quấn và
dòng điện phải lệch pha nhau:
M2fa = IAIB sinβ sinθ
• Một pha có hai dây quấn đặt lệch nhau một góc θ = 900
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
60ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• dây quấn làm việc A
• dây quấn mở máy B.
• Phần tử dịch pha có thể làm bằng điện trở, điện cảm hoặc
điện dung
• Dùng R thì có tổn hao lớn
• Dùng L làm cosφ thấp đi Mômen sinh ra là nhỏ Thực tế
không dùng L.
• Dùng C thì cosφ của máy tốt hơn, Mômen mở máy là cực đại.
Do đó trong thực tế đa số phần tử dịch pha là tụ.
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.3. Các loại động cơ KĐB 1 pha
4.3.1. Động cơ mở máy bằng điện trở
* Đặc điểm:
• 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
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
61ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
tiếp tục làm việc
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.3. Các loại động cơ KĐB 1 pha
4.3.2. Động cơ mở máy bằng tụ điện
* Đặc điểm:
• Quá trình làm mở máy lâu giống như động cơ ở trên
nhưng khác là động cơ này cho momen mở máy lớn.
* Ưu điểm : mômen mở máy lớn
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
62ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
* Nhược điểm : tụ dễ cháy
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.3. Các loại động cơ KĐB 1 pha
4.3.3. Động cơ có tụ mở máy và tụ làm việc
* Đặc điểm:
• Khi khởi động ta đóng khoá K.
• Khi khởi động giá trị của tụ là:
CKĐ = C1 + C2
• Khi tốc độ ổn định mở K, động cơ tiếp tục làm việc
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
63ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
với hai dây quấn (động cơ hai pha) với tụ C2 là tụ làm
việc.
• Trị số C2 ứng với từ trường tròn khi tốc độ bằng tốc
độ định mức, mômen là mômen định mức.
* Ưu điểm:
• Mômen mở máy lớn,
• Mômen định mức lớn, cos φ cao.
• Đây là động cơ của hầu hết các loại tủ lạnh
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.3. Các loại động cơ KĐB 1 pha
4.3.4. Động cơ điện dung
* Đặc điểm:
• Đây là động cơ hai pha có tụ làm việc liên tục.
• Tụ C được chọn sao cho có từ trường tròn lúc làm
việc nên lúc mở máy thì mômen nhỏ. Vì thế động cơ
này được sử dụng cho các loại tải không yêu cầu
mômen mở máy lớn. Đây là sơ đồ điện cho tất cả các
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
64ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
loại quạt.
• Đổi chiều quay động cơ: bằng cách đổi chiều đấu dây
của cuộn mở máy
4. Động cơ KĐB 1 pha
4.3. Các loại động cơ KĐB 1 pha
4.3.5. Động cơ vòng ngắn mạch
* Đặc điểm:
• Lõi thép stator có dạng cực từ. Bối dây quấn tập trung
ở 1/3 cực từ ta sẻ rãnh và đặt vào đó một vòng đồng
có tiết diện lớn. Nối giữa các mỏm cực là tôn liên cực
• U
~
I Ф trên stator chia thành hai phần là Ф’ và
Ф’’ : Ф = Ф’ + Ф’’
Chương 3 – MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
65ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
• Từ thông Ф’’xuyên qua vòng ngắn mạch sinh ra SĐĐ
vì điện trở của vòng đồng cũng rất nhỏ nên ta có dòng
điện vành là khá lớn. Iv tạo nên từ thông ngắn mạch
ngược chiều với Ф
• Đây là động cơ hai pha có M khởi động là nhỏ, động
cơ tự quay được.
* Ưu điểm: Động cơ cấu tạo đơn giản, giá thành hạ.
* Nhược điểm: Do Iv=Inm lớn tổn hao lớn hiệu
suất rất thấp
Tổng kết
Các mục chính đã
học
Chương 3 – Máy điện Không Đồng Bộ (KĐB)
1. Khái niệm chung về máy điện KĐB
2. Quan hệ điện từ trong máy điện KĐB
3. Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB
4. Động cơ KĐB 1 pha
Chương 2 – LÝ THUYẾT CỞ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN QUAY
66ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV
Buổi học tới Chương 4 – Máy điện Đồng Bộ
Các mục sẽ học
1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐB
2. TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN ĐB
3. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN ĐB
4. MÁY PHÁT ĐIỆN ĐB LÀM VIỆC VỚI TẢI
5. ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐB
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_may_dien_i_co_so_chuong_3_may_dien_khong_dong_bo.pdf