dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc kín trong máy có công
suất nhỏ , rãnh rôto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục.
2.3. Khe hở.
Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đầu . Khe hở trong động cơ không
đồngbộ rất nhỏ ( từ 0,2 ÷ 1 mm ) . để hạn chế dòng điện từ hoá lấy từ lưới
lên và như vậy mới có thể làmcho hệ số công suất của máy cao hơn.
II- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA.
Sau khi nối thông cuộn dây stato với nguồn điện 3 pha , thì sẽ sản
sinh ra từ trường quay.
Nếu từ trường quay theo chiều kim đồng hồ thì theo quya tắc bàn
tay phải dây dẫn của roto ở phía cực N cắt từ trường , dòng điện cảm ứng
đi theo chiều xuyên từ mặt giấy ra. Dây dẫn này chịu tác dụng của lực đó
sẽ làm cho roto quay theo chiều kim đồng hồ . Tương tự như vậy ở phía
cực S , roto chịu tác dụng của lực cũng quay theo chiều kim đồng hồ . Các
lực điện từ đó tạo thành một mômen điện từ đối với trục quay, do đó làm
cho rôt quay theo chiều quay cảu từ trường quay.
Tốc độ quay của N
2
của roto luôn luôn nhỏ hơn tốc độ quay của n
1
của từ trường quay ( tốc độ quay đồng bộ ). Nếu tốc độ quay của roto đạt
đến tốc độ quay đồng bộ thì không còn có sự chuyển động tương đối giữa
nó và từ trường nữa. Dây điện của rôto sẽ không cắt đường sức do đó sức
điện động cảm ứng , dòng điện và momen điện từ của nó đều bằng 0 . Do
đó ta thấy roto luôn quay theo từ trường quay với tốc độ n
2
< n
1
.
5
N
S
n
1
F
n
Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ.
Ta gọi động cơ không đồng bộ vì tốc độ quay n
2
của roto không
bằng tốc độ quay đồng bộ của trường quay của roto .
Trong đó: n
1
- n
2
: Là hiệu số tốc độ quay của động cơ KĐB.
Tỷ số giữa hiệu số tốc độ quay với tốc độ quay đồng bộ gọi là độ
trượt . Ký hiệu là S :
1
21
n
nn
S
−
=
Khi động cơ KĐB 3 pha ở trạng thái phụ tải định mức thì độ trượt
của nó rất bé ( 0,02 ÷ 0,06).
Sau khi nối thông cuộn dây stato của động cơ KĐB với nguồn điện
xoay chiều 3 pha , qua tác dụng của từ trường quay sẽ truyền điện năng
cho rôto . Hiện tượng này giống như từ trường biến đổi xoay chiều ở
trong lõi sắt của MBA truyền điện năng từ cuộn sơ cấp cho sơ cấp cho
cuộn thứ cấp. Do đó khi dòng điện trong roto tăng lên thì dòng điện trong
stato cũng tăng lên.
Momen điện từ (M) của động cơ KĐB tỷ lệ thuận với tích của từ
thông quay (φ) và thành phần tác dụng của dòng điện roto (I
2
cosϕ
2
)
M = C
M
. I
2
cosϕ
2
C
M
: Là hằng số momen của động cơ KĐB
Đối với một động cơ đã chế tạo hoàn chỉnh thì nó là một trị số xác
định không đổi, thì trị số φ ở công thức trên về cơ bản không thay đổi nên
momen điện tử của động cơ KĐB tuỳ thuộc vào dòng điện I
2
của roto và
hệ số công suất cosϕ
2
của mạch điện roto.
- Khi n
1
- n
2
giảm thì I
2
giảm.
6
Khi bắt đầu khởi động động cơ , roto chưa quay , do đó hiệu số tốc
độ quay n
1
- n
2
= n
1
, lúc này dây dẫn của roto cắt từ trường quay với tốc
độ lớn nhất . Khi roto bắt đầu quay thì tốc độ tương đối của dây dẫn roto
cắt từ trường quay giảm xuống, n
1
- n
2
giảm xuống do đó I
2
giảm .
- Khi n
1
- n
2
giảm thì cosϕ
2
tăng lên .
Mạch điện rôto tương đương với một cuộn dây quấn trên lõi sắt nó
cũng có cảm kháng, độ lớn của cảm kháng tỷ lệ thuận với tần số của dòng
điện trong roto . Cảm kháng càng nhỏ thì cosϕ càng lớn . Tần số của dòng
điện trong roto giảm khi n
1
- n
2
giảm -> cosϕ tăng.
Ta thấy quan hệ giữa momen điện từ và độ trượt khá phức tạp , đó
là một đường cong quan trọng biểu thị đặc tính vận hành của động cơ
KĐB cho ta thấy độ trượt khi momen điện từ thay đổi.
- M
max
: Momen cực đại
- M
xđ
: Momen khởi động
- M
đm
: Momen định mức
- S
th
: Độ trượt tới hạn.
Đường cong momen của động cơ KĐB
7
M
S
th
S = 1
M
đm
M
max
M
kdd
S
Sau khi đấu động cơ với nguồn điện ở thời điểm bắt đầu khởi động
S = 1 , lúc này I
2
lớn nhất, cosϕ nhỏ nhất gọi là momen khởi động. Nếu
M
kđ
lớn hơn momen cản ở trên trục của động cơ thì roto sẽ quay và tăng
dần tốc độ , momen điện từ của động cơ cũng tăng dần theo đoạn đường
cong BA lên tới điểm A, sau khi đạt đến momen cực đại M
max
lại giảm dần
theo đoạn đường cong AO .
Khi M = M
cản
thì động cơ sẽ quay theo một tốc độ không đổi và vận
hành ổn định theo đoạn đường cong OA.
Khi động cơ làm việc ổn định ở OA , nếu tăng momen cản ( tăng
phụ tải) thì tốc độ quay của động cơ giảm xuống ( S tăng lên ) làm cho
momen điện từ tăng lên . Do đó tạo nên sự cân bằng mới với momen cản,
nếu phụ tải tăng lên đến mức làm cho momen cản vượt quá momen cực
đại.
Nếu phụ tải tăng lên đến mức làm cho momen cản vượt qua momen
cực đại , thì tốc độ quay của động cơ sẽ giảm xuống nhanh chóng cho đến
khi dừng lại. Do đó phạm vi làm việc ổn định của động cơ chỉ hạn chế ở
trong đoạn đường cong OA.
Khi động cơ làm việc liên tục và lâu dài, trên trục động cơ truyền ra
một momen định mức. Momen định mức của động cơ phải nhỏ hơn
momen cực đại. Nếu khi thiết kế cho momen định mức gần bằng momen
cực đại , thì khi hơi quá tải một ít động cơ sẽ dừng lại ngay. Do đó động
cơ phải có một khả năng quá tải nhất định , khả năng quá tải là tỷ số giữa
momen cực đại và momen định mức kí hiệu
λ
38,1
max
−==
dm
M
M
λ
Trên đây ta xét khi điện áp của nguồn điện không thayđổi, nếu điện
áp thay đổi thì từ công thức :
8
M= C
M
. φ.I
2
.cosϕ
2
Ta thấy: Vì φ và I
2
đều thay đổi theo điện áp U nên M biến đổi theo
U
2
. Như vậy điện áp có ảnh hưởng khá lớn đối với momen điện từ của
động cơ KĐB.
Điện áp thấp thì dòng điện trong stato tăng lên có thể làm cháy động
cơ , do đó các động cơ cỡ lớn đều có thiết bị bảo vệ điện áp thấp ( hoặc
kém điện áp ).
III- ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.
* Phương trình đặc tính cơ .
Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
ta dựa vào đồ thay thế với các giả thiết sau:
- 3 pha của động cơ là đối xứng.
- Các thông số của động cơ không đồng bộ không đổi.
- Tổng dẫn mạch từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá không
phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato động cơ.
- Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép.
- Điện áp lưới hoàn toàn sin đối sứng ba pha
Ta có sơ đồ thay thế.
U
1f
1
I
X
1
T
1
I'
X
R
µ
1
R
X'
2
R'
2
S
µ
Trong đó :
U
1f
: Điện áp pha đặt vào stato
9
I
µ
, I
1
,I'
2
: Các dòng điện từ hoá, stato và dòng điện roto đã qui đổi về
stato
X
µ
,X
1
,X
2
: Điện kháng mạch từ hoá , điện kháng tản stato và điện
kháng tản roto đã qui đổi về stato.
R
µ
,R
1
,R
2
: Các điện trở tác dụng của mạch từ hoá của cuộn dây stato
và roto đã qui đổi về stato.
S: Độ trượt của động cơ, đặc trưng cho tốc độ quay động cơ KĐB
với từ trường quay.
p
f
W
p
f
n
n
nn
W
WW
S
π
2
;
60
00
0
0
0
0
==
−
=
−
=
W
0
: Tốc độ từ trường quay.
ω
: Tốc độ góc của độngcơ
f: Tần số điện áp nguồn đặt vào stato
p: Số đôi cực từ động cơ.
Dựa vào sơ đồ thay thế ta tính được dòng điện stato
( )
( )
++
+
+
+
=
++
+
+
+
=
2
21
2
2
1
22
1
2
21
2
2
1
22
11
'
'
11
'
'
11
XX
S
R
R
XR
U
XX
S
R
R
XR
UI
f
f
µµ
µµ
(1-11) phương trình đặc tính dòng điện stato
- Khi
ω
=
ω
0
-> S = 0
Dòng không tải
I
1
=
10
22
1
I
XR
U
f
=
+
µµ
- Khi
ω
= 0 -> S = 1
10
-> I
1
=
( )
2
2
21
22
1
'
1
nm
f
XRR
XR
U
++
+
+
µµ
Gọi là I
1
ngắn mạch.
-> I'
2
=
( )
nm
nm
f
I
XRR
U
2
2
2
21
1
'
'
1
.
=
++
S
ω
ω
0
I'
2nm 1nm
I'
1'
I I'
1
(Hình 1.5)
Công suất điện từ chuyển từ stato sang roto
P
12
= M
đt
.
ω
0
M
đt
: Momen điện từ của động cơ
Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì M
đt
= M
ω
= M
Công suất được chia thành 2 phần
P
cơ
: Công suất đưa ra trên trục động cơ
∇P
2
: Công suất tổn hao động trong roto
P
12
= P
cơ
+∇P
2
-> M
ω
0
= M
ω
+∇P
2
-> ∇P
2
= M.(
ω
0
-
ω
) = M
ω
0
.S
Mặt khác : ∇P
2
=
2
2
2
'.'.3 RI
Nên: M =
SW
RI
.
'.'.3
0
2
2
2
Thay I'
2
đã tính được ở trên vào ta được:
11
SX
S
R
RW
RU
M
nmo
f
.
'
'.3
2
2
2
1
2
2
1
+
+
=
Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ của động cơ KĐB
Khảo sát : bằng cách giải
0
=
s
M
d
d
ta xác định được các điểm cực trị.
Trị số của M và S tại điểm cực trị ký hiệu là M
th
và S
th
22
1
2
'
.
nm
th
XR
R
IS
+
=
Thay vào phương trình đặc tính ta được.
(
)
22
11
2
1
.2
.3
nmo
f
th
XRRW
U
M
+±
±=
Dấu (+) ứng với chế độ động cơ
Dấu (-) ứng với chế độ máy phát
thF
M
0
S
thF
M
th§
thF
S
S
M
ω
Hình 1.6: Đồ thị đặc tính cơ của động cơ KĐB
Khi nghiên cứu hệ truyền động với động cơ KĐB. Người ta quan
tâm đến trạng thái làm việc của động cơ nên đường đặc tính cơ thường
biểu diễn khoảng tốc độ 0 ≤ S ≤ S
th
12
ω
S
M
ω
0
S
th
0
M
TN (R = 0)
f
f
R = 0
®m
M M
th
Hình 1.7
Đặc tính cơ bản của động cơ KĐB
ω
= f (M) trong chế độ động cơ
Đơn giản phương trình đặc tính cơ:
th
th
th
tht
Sa
S
S
S
S
SaM
M
.
.1(.2
++
+
=
Trong đó :
2
1
'R
R
a
=
Đối với các động cơ công suất lớn thường R
1
rất nhỏ so với X
nm
lúc
này có thể bỏ qua R
1
, coi R
1
= 0 ; a.S
th
= 0 ta có.
S
S
S
S
M
M
th
th
th
+
=
.2
Trong đó:
nm
f
th
nm
th
XW
U
M
X
R
S
2
.3
'
1
2
1
2
±=
±=
IV - CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY CỦA ĐỘNG CƠ KĐB
Điều kiện mở máy là: M
m
>M
co
( momen cán ban đầu trên trục máy)
13
Khi mở máy thường I
m
( 5 - 7 ) I
đm
. Vì vậy nếu cùng một lúc có
nhiều động cơ mở máy thì dòng điện tổng từ lưới điện quốc gia vào xí
nghiệp sẽ lớn -> M
đmc
giảm. Thời gian mở máy t
m
lớn -> aptomat tổng bị
tác động -> mất điện toàn xí nghiệp -> ta phải tìm cách giảm dòng mở
máy.
Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình của lưới điện yêu cầu về mở
máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Nói chung khi mở máy động
cơ cần xét đến yêu cầu cơ bản sau:
- Phải có momen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ
của tải
- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.
- Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền,
chắc chắn.
- Tổn hao công suất quá trình mở máy càng thấp càng tốt.
1. Mở máy động cơ KĐB roto lồng sóc.
1.1. Mở máy trực tiếp.
Đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện nhờ cầu dao. Đây là phương
pháp mở máy đơn giản nhất nhưng lúc mở máy trực tiếp, dòng điện mở
máy lớn, thời gian mở máy quá tải thì có thể làm cho máy nóng và ảnh
hưởng đến điện áp lưới.
Nếu nguồn điện tương đối lớn thì nên dùng phương pháp mở máy
này vì mở máy nhanh, đơn giản. Phương pháp này chỉ dùng trong những
động cơ có công suất nhỏ hoặc công suất động cơ vô cùng nhỏ so với
công suất lưới điện.
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét