Chương 7 Máy điện không đồng bộ

1MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 7 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN
Đại cương Là loại máy điện quay xoay chiều có tốc độ quay ở phần quay khác với tốc độ của từ trường quay Phân loại: Theo kiểu dây quấn rôto Theo kết cấu của vỏ máy Kiểu hở Kiểu bảo vệ Kiểu kín Theo số pha trên dây quấn phần tĩnh Máy điện 1 pha Máy điện không đồng bộ rôto lồng sóc Máy điện không đồng bộ rôto dây quấn Máy điện 2 pha Máy điện 3 pha TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN
Cấu tạo 2.1 Phần tĩnh (Stato) 2.1.1 Vỏ máy Dùng để cố định lõi thép và dây quấn Vỏ máy bằng gang hoặc thép tấm uốn cong TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN Kiểu 1 lớp hoặc 2 lớp 2.1.3 Dây quấn stato 2.1.2 Lõi thép stato Có dạng hình trụ, được ghép từ nhiều lá thép kỹ thuật điện Trong lõi thép có rãnh để đặt dây quấn 2TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 2.2 Phần quay (Rôto) 2.2.1 Lõi thép rôto 2.2.2 Dây quấn Rôto Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện Có dạng hình trụ và có rãnh để đặt dây quấn Có 2 kiểu: Kiểu lồng sóc Kiểu dây quấn (cấu tạo giống dây quấn stato) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 2.2.3 Trục Làm bằng thép và gắn cố định vào lõi thép rôto TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN  Quan hệ điện từ trong máy điện khôngđồng bộ 3.1 Phương trình cân bằng điện áp dây quấn stato 1111 ZIEU +−= 3.2 Phương trình cân bằng điện áp dây quấn rôto 1 1 14,44 dq mE N f k= Φ Tốc độ tương đối của từ trường quay đối với roto là n2 2 1 1.n n n s n= − = 3TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN Tần số s.đ.đ trong dây quấn rôto khi rôto quay fsspnpnf . 6060 12 2 === S.đ.đ pha dây quấn rôto khi quay 2 2 2 2 2 2 4, 44 4, 44 . . . s dq m dq m E N f k N s f k = Φ = Φ S.đ.đ pha dây quấn rôto khi rôto đứng yên 2 2 24,44 dq mE N f k= Φ Đặt kE là hệ số s.đ.đ rôto qui đổi 1 11 2 2 2 dq e dq N kEk E N k = = Dây quấn rôto ngắn mạch nên: ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 . . s s E I R jX s E I R js X = − + = − + TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 3.3 Phương trình cân bằng sức từ động Trị số hiệu dụng dòng điện trong dây quấn rôto ( )2222 2 2 . . XsR Es I + = 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 0dq dq dqm N k I m N k I m N k I+ = 222 111 dq dq i kwm kwm k = 201 III ′−= 2 1 0 1 1 1 2 2 2 dq dq II I m N k m N k = − Hệ số qui đổi dòng điện rôto TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN
Mạch điện tương đương máy điện không đồng bộ 1r 2r′ 2 1 s r s −′ 1x 2x′ mx mr 2I ′− 0I 1I 1U 1r 2r s ′ 1x 2x′ mx mr 2I ′− 0I 1I 1U 2 2 2 1r s r r s s ′ −′ ′= + TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN
Quá trình năng lượng trong máy điện không đồng bộ Xét máy điện làm việc ở chế độ động cơ Công suất vào động cơ 1 1 1 1 1cosP mU I ϕ= 2 1 1 1 1cup m r I= 2 1 0fe mp m r I= Tổn hao trong động cơ: Tổn hao đồng trong dây quấn stato Tổn hao sắt từ trong lõi thép Tổn hao đồng trong dây quấn rôto Công suất điện từ truyền sang rôto Công suất cơ của động cơ ( ) 221 1 1 2dt cu fe rP P p p m I s ′ ′= − + = 2 2 1 2 2 1 co dt cu s P P p m r I s −′ ′= − = Công suất trên trục động cơ ( )2 co co fP P p p= − + 2 2 1 2 2cup m r I′ ′= 4TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN Tổng tổn hao trong động cơ 1 2cu fe cu co fp p p p p pΣ = + + + + Hiệu suất của động cơ không đồng bộ 2 1 1 % 100 1 .100P p P P η  Σ= = −   Giản đồ năng lượng của động cơ không đồng bộ Pđt P1 P2 pcu1 pfe pcu2 pco pf TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN
Momen điện từ 1ωω dtco PPM == ( ) dtdtdtco PsP n nPP −=== 1 11ω ω ( ) 1 2 2 22 1 1 2 UI r r x x s ′ = ′  ′+ + +   ( ) 2 1 1 2 2 21 2 1 1 2 2 . dtP mU rM rf s r x x p s ω ω ′= =  ′  ′+ + +      Từ mạch điện tương đương ta có: TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN Quan hệ giữa M và s (Đặc tính cơ của máy điện không đồng bộ) Hệ số trượt sm ứng với momen cực đại ( )22121 2 xxr r s m ′++ ′ ±= ( )  ′+++ ±= 2 21 2 11 2 11 max 2 xxrr pUm M ω Momen cực đại TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN Thực tế r1 << (x1 + x’2) do đó có thể xem 21 2 xx r sm ′+ ′ ±= ( )211 2 11 max 2 xxr pUm M ′++ ±= ω s s s sM M m m + = 2 max Mối quan hệ giữa M, Mmax, s và sm được biểu thị bởi công thức Klôx 5TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN
Mở máy động cơ điện không đồng bộ Dòng điện mở máy Momen mở máy 7.1 Yêu cầu khi mở máy động cơ Momen mở máy lớn Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt Thời gian mở máy nhỏ Thiết bị mở máy đơn giản, ít tổn hao năng lượng ( ) ( ) 1 2 2 1 2 1 2 mm UI r r x x = ′ ′+ + + Thường Imm = (4÷7)Iđm ( ) ( ) 2 1 1 2 2 2 1 2 1 2.2 mm m pU rM s f r r x xω ′=  ′ ′+ + +  TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 7.2 Các phương pháp mở máy 7.2.1 Phương pháp mở máy trực tiếp 7.2.2 Phương pháp mở máy gián tiếp Mục đích: giảm điện áp khi mở máy để giảm dòng điện mở máy ĐC CD Ưu điểm: * Thiết bị mở máy đơn giản * Momen mở máy lớn * Thời gian mở máy nhỏ Nhược điểm: * Dòng điện mở máy lớn gây ảnh hưởng đến các phụ tải khác TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN CK ĐC CD1 CD2 1. Nối cuộn kháng vào mạch stato Giả thiết điện áp khi mở máy giảm k lần Dòng điện mở máy giảm k lần Momen mở máy giảm k2 lần CD1 CD2 CD3 ĐC BATN 2. Dùng Máy biến áp tự ngẫu TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN Giả thiết điện áp khi mở máy giảm k lần Dòng điện mở máy giảm k2 lần Momen mở máy giảm k2 lần 6TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 3. Đổi nối sao – tam giác Khi mở máy nối sao, điện áp giảm lần3 ĐCĐC CD1 CD2 1 2 Dòng điện mở máy giảm 3 lần Momen mở máy giảm 3 lần TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 7.2.2 Phương pháp thêm điện trở Rp vào mạch rôto dây quấn Chỉ dùng phương pháp này với động cơ rôto dây quấn Khi mở máy điện trở tăng do đó dòng điện mở máy nhỏ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN  Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 8.1 Thay đổi số đôi cực 8.2 Thay đổi tần số Được thực hiện bằng cách thay đổi cách nối dây Đặc điểm: Tốc độ thay đổi nhảy cấp, chỉ thay đổi vài cấp tốc độ Dùng 1 nguồn có tấn số thay đổi để điều chỉnh tốc độ Phương pháp này điều chỉnh tốc độ liên tục Chú ý điều chỉnh điện áp để đáp ứng yêu cầu phụ tải TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 8.1 Thay đổi điện áp 8.1 Thay đổi điện trở nối với dây quấn rôto Khi thay đổi điện áp thì momen thay đổi Nếu momen tải không đổi thì tốc độ sẽ thay đổi Khi thay đổi điện trở nối với dây quấn rôto thì đặc tính cơ sẽ nghiêng Nếu momen tải không đổi thì tốc độ sẽ thay đổi 7TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN  Đặc tính động cơ không đồng bộ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ MÁY ĐIỆN 9.3 Đặc tính hiệu suất η = f(P2) 9.4 Đặc tính hệ số công suất cosϕ = f(P2) 9.2 Đặc tính Momen M = f(P2) 9.1 Đặc tính tốc độ n = f(P2)