Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Động cơ điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ: máy điện xoay chiều làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto (n) khác với
tốc độ của từ trường quay n1.
Máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể
làm việc ở chế độ động cơ điện, cũng như chế độ máy phát điện.
Động cơ điện không đồng bộ, so với các loại động cơ khác có
cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy
nên được sử dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt
Máy phát điện đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt và tiêu tốn
công suất phản kháng của lưới nên ít được dùng.
Động cơ điện không đồng bộ có các loại: ba pha, hai pha và một
pha. Công suất > 600 W → ba pha, công suất < 600="" w="" →="" một="">
(hai pha)
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Động cơ điện không đồng bộ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Động cơ điện không đồng bộ
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ CHƯƠNG VII CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Máy điện không đồng bộ: máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto (n) khác với tốc độ của từ trường quay n1. Máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện, cũng như chế độ máy phát điện. Động cơ điện không đồng bộ, so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt Máy phát điện đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt và tiêu tốn công suất phản kháng của lưới nên ít được dùng. Động cơ điện không đồng bộ có các loại: ba pha, hai pha và một pha. Công suất > 600 W → ba pha, công suất < 600 W → một pha (hai pha) CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Cấu tạo máy điện không đồng bộ ba pha 1.1. Stato (phần tĩnh) Bộ phận dẫn từ của máy, có dạng hình trụ. Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên để giảm tổn hao, lõi thép được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35mm 0,5mm phủ sơn cách điện. - Phía trong có xẻ rãnh để đặt dây quấn a) Lõi thép: CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Dây quấn stato làm bằng dây đồng, bọc cách điện, đặt trong các rãnh của lõi thép. Sơ đồ khai triển dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh: Dây quấn pha A trong các rãnh 1,4,7,10 Dây quấn pha B trong các rãnh 3, 6, 9, 12 Dây quấn pha C trong các rãnh 5,8,11,2 Dòng xoay chiều ba pha chạy trong ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay b) Dây quấn: CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ - Giữ chặt lõi thép và cố định máy trên bệ. - Được làm bằng nhôm hoặc gang. - Hai đầu có nắp máy, trong nắp có ổ đỡ trục. - Vỏ và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy c) Vỏ máy: CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.2. Rôto (phần quay) Gồm các lá thép kỹ thuật điện giống stato, các lá thép này lấy từ phần ruột bên trong khi dập lá thép stato. Mặt ngoài có xẻ rãnh đặt dây quấn rôto, ở giữa có lỗ để gắn với trục máy. Trục máy được gắn với lõi thép rôto và làm bằng thép tốt a) Lõi thép: CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Dây quấn được đặt trong lõi thép rôto, và phân làm 2 loại chính: loại rôto kiểu lồng sóc và loại rôto kiểu dây quấn. - Rôto dây quấn: Giống dây quấn stato. Dây quấn ba pha của rôto đấu sao, ba đầu còn lại được nối với ba vành trượt làm bằng đồng gắn ở một đầu trục, cách điện với nhau và với trục. Thông qua chổi than và vành trượt, có thể nối dây quấn rôto với điện trở phụ bên ngoài. Khi làm việc bình thường, dây quấn rôto được nối ngắn mạch b) Dây quấn: CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Điều chỉnh điện trở phụ mạch điện rôto có thể cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy Máy điện công suất trung bình trở lên, dây quấn rôto thường là kiểu dây quấn sóng hai lớp. Máy điện cỡ nhỏ, thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Rôto lồng sóc: Rôto lồng sóc của các máy công suất lớn hơn 100kW là các thanh đồng đặt trong rãnh của lõi thép, hai đầu nối ngắn mạch bằng hai vòng đồng tạo thành lồng sóc. Đối với động cơ công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép rôto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh làm mát. Động cơ điện rôto lồng sóc gọi là động có không đồng bộ rôto lồng sóc và có ký hiệu như hình bên CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Các lượng định mức: - Pđm (W, kW) : công suất định mức là công suất cơ định mức máy đưa ra ở đầu trục máy - Iđm (A) : dòng điện dây định mức - Uđm (V, kV) : điện áp dây định mức - nđm (vg/ph) : tốc độ định mức của rôto - đm : hiệu suất định mức động cơ - cos đm : hệ số công suất định mức - fđm (Hz) : tần số định mức - Cách đấu dây động cơ Y hay CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ II. Từ trường của máy điện không đồng bộ 2.1. Từ trường của dây quấn một pha Từ trường của dây quấn một pha là từ trường có phương không đổi, song trị số và chiều biến đổi theo thời gian được gọi là từ trường đập mạch. Khi cho dòng điện i = Imaxsint vào cuộn dây, Ký hiệu chiều dòng điện trong các cạnh cuộn dây đặt trong rãnh Căn cứ vào chiều dòng điện, ta vẽ được chiều từ trường theo quy tắc vặn nút chai. Đó là chiều ứng với một nửa chu kỳ của dòng i, ở nửa chu kỳ sau, chiều dòng điện và từ trường sẽ ngược lại CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Xét dây quấn một pha đặt trong bốn rãnh của stato: Số cực từ: 2 Phương của từ trường CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Xét dây quấn một pha đặt trong bốn rãnh của stato: Số cực từ: 4 (2 cặp cực: 1 và 2, 3 và 4) Phương của từ trường CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.2. Từ trường dây quấn ba pha Xét máy điện ba pha đơn giản có 6 rãnh, trong đó đặt ba dây quấn ba pha AX, BY, CZ và lệch nhau 120o điện trong không gian. Cấp nguồn điện ba pha cho các dây quấn, trong dây quấn có dòng điện ba pha lệch pha nhau 120o. Các dây quấn pha tạo ra các từ trường pha ΦA,ΦB, ΦC, tổng hợp lại tạo nên từ trường tổng của máy điện Φ. Xét ba thời điểm: o90t oo 12090t oo 24090t CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ t = 900 t = 900+1200 t = 900+2400 0i 0i Ii C B mA 0i Ii 0i C mB A mC B A Ii 0i 0i CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ o90t oo 12090t oo 24090t ΦA ΦB ΦC Φ ΦA ΦB ΦC Φ ΦA ΦB ΦC Φ Φ Φ Φ o90t oo 12090t oo 24090t CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Đặc điểm của từ trường quay Tốc độ của từ trường quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato f(Hz) và số đôi cực của máy p. Khi có một đôi cực, tốc độ quay của từ trường là n1 = f vòng/giây. Khi từ trường có 2 đôi cực, dòng điện biến thiên một chu kỳ, từ trường quay được 1/2 vòng (từ cực N S N), do đó tốc độ từ trường quay là f / 2 vòng/giây. - Tốc độ từ trường quay: Tổng quát, khi từ trường quay có p đôi cực, tốc độ từ trường quay: p f n1 p f60 n1 (vòng/giây) (vòng/phút) CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ - Chiều quay của từ trường: Chiều quay của từ trường phụ thộc vào thứ tự pha của dòng điện. Muốn đổi chiều quay của từ trường, ta thay đổi thứ tự hai pha cho nhau Nếu thứ tự pha lần lượt là A B C một cách chu kỳ thì từ trường quay quay như đã xét ở trên. Khi đổi pha A và B cho nhau, tức cho dòng iB vào dây quấn AX, dòng iA vào dây quấn BY, từ trường sẽ quay theo chiều từ B A C tức ngược với chiều như đã xét CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ + Biên độ của từ trường quay Từ trường quay sinh ra từ thông xuyên qua mỗi dây quấn. Xét từ thông của từ trường xuyên qua dây quấn AX; ta thấy dây quấn pha B và C lệch với pha A một góc 1200 và 2400. Từ thông tổng xuyên qua dây quấn AX do dây quấn ba pha tạo ra: )120cos()120cos( oC o BA )( 2 1 CBA Hệ thống dòng điện ba pha đối xứng )(0 CBACBA ACBA 2 3 )( 2 1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Dòng iA = Imaxsint, nên từ thông của dòng điện pha A: tsin 2 3 Am tsinAmA Từ thông của từ trường quay xuyên qua các dây quấn biến thiên hình sin và có biên độ bằng 3/2 từ thông cực đại một pha p.mm 2 3 Tổng quát, nếu máy có m pha: p.mm 2 m Kết luận: Khi dây quấn đối xứng và dòng điện các pha đối xứng → từ trường quay tròn có biên độ không đổi và tốc độ không đổi. Từ trường quay tròn sẽ cho đặc tính của máy tốt. Khi không đối xứng, từ trường quay elíp có biên độ và tốc độ quay biến đổi CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ III. Nguyên lý làm việc của máy điện KĐB ba pha 3.1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện KĐB ba pha Cho dòng điện ba pha tần số f đi vào ba dây quấn stato của động cơ không đồng bộ, trong máy sẽ có từ trường quay p đôi cực quay với tốc độ n1 = 60.f / p Từ trường quay quét qua các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng trong dây quấn sđđ. Dây quấn rôto khép kín mạch (ngắn mạch) nên sđđ cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện chạy trong các thanh dẫn rôto. Lực điện từ do trường quay của máy tác động vào dòng điện chạy trong thanh dẫn rôto, kéo rôto quay với tốc độ n cùng chiều với từ trường quay và n<n1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Từ trường quay tốc độ n1 có chiều thuận kim đồng hồ. Thanh dẫn chuyển động tương đối với từ trường tốc độ n1 ngược chiều kim đồng hồ. Theo qui tắc bàn tay phải, xác định chiều của sđđ trong các thanh dẫn (như biểu diễn trên hình). Mạch rôto nối tắt, trong thanh dẫn có dòng điện trùng chiều với sđđ. Theo qui tắc bàn tay trái, xác định chiều của lực điện từ, tác động vào thanh dẫn (như biểu diễn trên hình). Lực điện từ cùng chiều với chiều quay của từ trường, rôto quay theo từ trường với tốc độ n CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Tốc độ của rôto (n) luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay (n1). Nếu tốc độ n = n1 thì giữa các thanh dẫn rôto và từ trường quay n1 không có sự chuyển động tương đối, do đó trong dây quấn rôto không có sđđ và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng không Độ lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n2 nnn 12 Hệ số trượt tốc độ ký hiệu s: 1 1 1 2 n nn n n s Tốc độ của rôto tính theo n1 và s: 1n)s1(n 1s0 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 3.2. Nguyên lý làm việc của máy phát điện KĐB ba pha Nối dây quấn stato với lưới điện, dùng động cơ sơ cấp kéo rôto quay với tốc độ n > n1 và cùng chiều n1, lúc này chiều của từ trường quay quét qua các thanh dẫn rôto sẽ ngược lại, sđđ và dòng điện rôto ngược chiều so với chế độ động cơ. Chiều của lực điện từ tác dụng lên rôto sẽ ngược so với chiều quay của rôto, tạo ra mômen hãm cân bằng với mômen quay động cơ sơ cấp. Máy làm việc ổn định ở chế độ máy phát CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Hệ số trượt chế độ máy phát: 1 n nn s 1 1 Nhờ từ trường quay do nguồn điện của lưới tạo ra, cơ năng động cơ sơ cấp đưa vào rôto được biến thành điện năng ở stato. Để tạo ra từ trường quay, lưới điện phải cung cấp cho máy phát điện không đồng bộ công suất phản kháng Q, do đó làm cho hệ số công suất cos của lưới điện thấp đi. Khi máy phát làm việc riêng lẻ (không có điện vào dây quấn stato lúc ban đầu) người ta phải dùng tụ nối ở đầu cực của máy để kích từ cho máy. Đây chính là nhược điểm của máy phát điện KĐB, vì thế nó ít được dùng làm máy phát điện trong hệ thống cung cấp điện. CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ IV. Phương trình điện từ trong động cơ điện KĐB 4.1. Phương trình cân bằng điện trong dây quấn stato Dây quấn stato của động cơ điện không đồng bộ tương tự như dây quấn sơ cấp của máy biến áp. Lý luận tương tự như với máy biến áp, ta có phương trình cân bằng điện áp trong dây quấn stato 1111 ZIEU U1 – điện áp đặt lên một pha dây quấn stato Z1 – tổng trở (phức) 1 pha dây quấn stato R1 – điện trở 1 pha dây quấn stato X1 – điện kháng tản 1 pha dây quấn stato CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 11 L.f.2X f - tần số dòng điện stato, L1 - điện cảm một pha dây quấn stato, E1 – sức điện động pha dây quấn stato m1dq11 .k.f.w.44,4E w1 - số vòng dây quấn pha stato kdq1 - hệ số dây quấn một pha stato. Hệ số kdq1<1 nói lên sự giảm sức điện động của dây quấn stato do quấn rải trên các rãnh và bước quấn rút ngắn so với quấn tập trung như ở máy biến áp. m - biên độ từ thông của từ trường quay CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 4.2. Phương trình cân bằng điện ở dây quấn rôto Dây quấn rôto được coi như dây quấn thứ cấp máy biến áp, song ở động cơ, dây quấn rôto nối ngắn mạch và chuyển động đối với từ trường quay tốc độ trượt: n2 = n1- n = sn1 Sức điện động và dòng điện trong dây quấn rôto có tần số f2: f.s 60 spn 60 n.p f 122 Tần số sđđ rôto khi quay và khi đứng yên lệch nhau hệ số s. Khi rôto đứng yên, tần số sđđ dây quấn rôto bằng tần số sđđ dây quấn stato, trường hợp này giống như máy biến áp. CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ + Khi rôto quay s < 1, tần số sđđ và dòng điện rôto f2 = sf. Sức điện động dây quấn rôto lúc quay: m2dq2m2dq22s2 k.f.sw.44,4kfw.44,4E + Khi rôto đứng yên s = 1, tần số sđđ và dòng điện rôto f2 = f. Sức điện động dây quấn rôto lúc đứng yên: m2dq22 k.fw.44,4E w1 - số vòng dây quấn pha stato kdq2 - hệ số dây quấn một pha stato. Hệ số kdq1<1. m - biên độ từ thông của từ trường quay + So sánh sđđ rôto khi quay và đứng yên: 2s2 E.sE CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ + Điện kháng tản dây quấn rôto khi quay và đứng yên: 2222s2 X.sL.sf.2L.f.2X Tỉ số sđđ pha stato và rôto → hệ số qui đổi sđđ 2dq2 1dq1 2 1 e kw kw E E k Phương trình cân bằng điện lúc rôto quay (rôto coi như dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch) )jXR(IE s222s2 )jsXR(IEs0 2222 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 4.3.Phương trình cân bằng từ của động cơ KĐB Khi động cơ làm việc, từ trường quay trong máy do cả hai dòng điện ở hai dây quấn stato và rôto sinh ra. - Dòng điện trong dây quấn stato sinh ra từ trường quay với tốc độ n1 đối với stato. - Dòng điện trong dây quấn rôto sinh ra từ trường quay rôto, quay với tốc độ n2 so với một điểm trên rôto. Rôto quay so với stato tốc độ n - Tốc độ của từ trường dây quấn rôto so với stato: 1112 nn)s1(n.snn o Từ trường quay của stato và rôto có tốc độ bằng nhau → không có sự chuyển động tương đối với nhau. o Từ trường tổng hợp của máy sẽ là từ trường quay với tốc độ n1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Từ thông m lúc không tải và có tải là không đổi → phương trình cân bằng từ của động cơ KĐB: Nếu dùng động cơ sơ cấp kéo rôto quay với tốc độ n1, bằng tốc độ từ trường quay → không có sự chuyển động tương đối giữa rôto và từ trường → sđđ và dòng điện rôto I2 = 0. Dòng điện stato I0. Động cơ ở chế độ không tải. Stđ của mạch từ động cơ không tải: 01dq11 Ikwm Khi động cơ quay với tốc độ n < n1 → có sự chuyển động tương đối giữa rôto và từ trường → sđđ và dòng điện rôto I2 ≠ 0. Dòng điện stato I1. Stđ của mạch từ động cơ: 22dq2211dq11 IkwmIkwm 22dq2211dq1101dq11 IkwmIkwmIkwm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 2 1dq11 2dq22 10 I kwm kwm II Chia hai vế của phương trình cho m1w1kdq1 2dq22 1dq11 i kwm kwm k Hệ số qui đổi dòng điện ' 212 i 10 III k 1 II Phương trình cân bằng từ của động cơ điện: 2 i ' 2 I k 1 I → Dòng điện rôto qui đổi về stato CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ V. Sơ đồ thay thế của động cơ điện KĐB Từ phương trình điện lúc rôto quay với tần số dòng điện rôto f2 = sf; chia 2 vế cho s: )jX s R (IE0 2 2 22 Trong phương trình: các sđđ E2 và điện kháng X2 – các đại lượng rôto đứng yên với tần số dòng điện f, bằng tần số dòng điện stato → qui đổi tần số về stato Nhân cả hai vế với ke.ki / ki : )Xkjk s R kk(I k 1 Ek0 2ie 2 ie2 i 2e CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 2e ' 2 EkE Sức điện động rôto qui đổi về stato: Dòng điện rôto qui đổi về stato: 2 i ' 2 I k 1 I Điện trở rôto qui đổi về stato: 2ie ' 2 RkkR Điện kháng rôto qui đổi về stato ... g cơ điện không đồng bộ ba pha dây quấn stato nối hình tam giác; điện áp lưới 220V ; 50Hz. Số liệu động cơ : p = 2 ; I1 = 21 A ; cos 1 = 0,82 ; = 0,837 ; s = 0,053 . Tính tốc độ động cơ, công suất điện động cơ tiêu thụ P1 , tổng các tổn hao, công suất cơ hữu ích P2, mômen quay M động cơ Bài giải Tốc độ của động cơ: )s/rad( 68,148s1 p f.2 s11 )phút/vòng( 1420s1 p f.60 s1nn 1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Công suất điện động cơ tiêu thụ 656182,0.21.220.3cosIU.3P 1111 Công suất cơ hữu ích 54916561.837,0P.P 12 Tổng tổn hao công suất 107054916561PPP 21 Mô men quay động cơ )m.N( 9,36 68,148 5491P M 2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Ví dụ 3 Động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc : Pđm = 14 kW, tốc độ định mức nđm = 1450 vg/ph, hiệu suất định mức đm = 0,885, hệ số công suất định mức cos đm = 0,88 ; Y/ - 380/220 V ; tỷ số dòng điện mở máy Imm/Iđm = 5,5; mômen mở máy Mmm/Mđm = 1,3 ; mômen cực đại Mmax/Mđm = 2 . Điện áp mạng điện Ud =380 V. Tính : a) Công suất tác dụng và phản kháng động cơ tiêu thụ ở chế độ định mức. b) Dòng điện, hệ số trượt và mômen định mức c) Dòng điện mở máy, mômen mở máy, mômen cực đại CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài giải a) Công suất động cơ tiêu thụ: (kW) 82,15 885,0 14P P đm1 (kVAr) 54,854,0.82,15tgPQ 11 a) Dòng điện, hệ số trượt định mức: A3,27 88,0.885,0.380.3 7500 cosU.3 P I đmđm1 đm đm1 033,0 1500 14501500 n nn s 1 1 đm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mômen định mức )m.N( 2,92 1450 14 9550 n P 9550M đm đm đm Mômen mở máy )m.N( 8,1192,92.3,1M.3,1M đmmm Mômen cực đại )m.N( 4,1842,92.2M.2M đmmax Dòng điện mở máy )m.N( 15,1503,27.5,5I.5,5I đmmm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Ví dụ 4 Động cơ điện không đồng bộ ba pha, rôto dây quấn, R1 = 0,46 ; X1 = 2,24; kdq1 = 0,932; w1 = 192 vòng, R2 = 0,02; X2 = 0,08; kdq2 0,955; w2 = 36 vòng. Dây quấn stato đấu tam giác, mạng điện có Ud = 220 V , f = 50 Hz, số pha của động cơ m1 = m2 = 3. Tính hệ số quy đổi sức điện động ke , hệ số quy đổi dòng điện ki điện trở mở máy mắc vào mạch rôto để mômen mở máy cực đại. Tính dòng điện stato và rôto khi có biến trở mở máy và khi mở máy trực tiếp. Bài giải Hệ số quy đổi sức điện động 2,5 955,0.36 932,0.192 kw kw k 2dq2 1dq1 e CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Hệ số quy đổi dòng điện 2,5 955,0.36.3 932,0.192.3 kwm kwm k 2dq22 1dq11 i Điện trở, điện kháng rôto quy đổi về stato 54,002,0.2,5.2,5RkkR 2ei ' 2 16,208,0.2,5.2,5XkkX 2ei ' 2 Để mômen mở máy cực đại 88,3RXXsR XX RR s '21 ' 2th ' f 1 ' 2 ' f ' 2 th CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Điện trở phụ chưa quy đổi 1436,088,3 2,5 1 R kk 1 R 2 ' f ie f Dòng điện pha Stato khi mở máy bằng điện trở phụ ở mạch Rôto 2'21 2' f ' 21 p1 p.mm XXRRR U I A75,33 16,224,288,354,046,0 220 I 22 p.mm Dòng điện dây Stato khi mở máy: A5875,33.3I.3I p.mmmm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Dòng điện rôto khi mở máy (rôto đấu sao) A17475,33.2,5IkIkI p.mmi1i2 Nếu mở máy trực tiếp thì dòng điện mở máy: 2'21 2' 21 p1 mm XXRR U 3I A84 16,224,254,046,0 220 3I 22 mm Dùng điện trở mắc vào mạch rôto, dòng điện mở máy giảm đi: 46,1 58 84 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ điện không đồng bộ ba pha có số liệu như ở ví dụ 3 . Điện áp mạng điện U = 380 V. Tính toán các phương pháp mở máy sau : a) Dùng biến áp tự ngẫu để giảm dòng điện mở máy 2,25 lần thì hệ số biến áp phải là bao nhiêu? Tính mômen cản tối đa để động cơ có thể mở máy dược trong trường hợp này. b) Nếu dùng cuộn điện cảm nối vào phía stato để điện áp vào dây quấn giảm đi 10%. Tính dòng điện mở máy và mômen mở máy. Xác định mômen cản Mc lúc mở máy để động cơ có thể mở máy được bằng phương pháp này Ví dụ 5: CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Số liệu tính toán được từ ví dụ 3: Iđm = 27,3A; Imm = 150A; Mđm = 92,2Nm; Mmm = 119,8Nm; Mmax = 184,4Nm Bài giải: Để dòng điện mở máy giảm đi 2,25 lần thì hệ số biến áp kba 5,125,2kba Dòng điện mở máy dùng biến áp tự ngẫu: A75,66 25,2 150 k I I 2 ba mm ba.mm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mômen mở máy khi dùng biến áp tự ngẫu Nm24,53 25,2 8,119 k M M 2 ba mm ba.mm Để động cơ có thể mở máy khi kba =1,5 thì mômen cản lực mở máy Mc < 53,24 Nm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Để động cơ có thể mở máy được, trong trường hợp này thì mômen cản lúc mở máy Mc < 97,03 Nm b) Khi dùng cuộn điện cảm, điện áp đặt vào dây quấn động cơ sẽ bằng 0,9Uđm do đó dòng điện mở máy: A135150.9,0I9,0I mmđk.mm Mômen mở máy khi dùng điện kháng Nm03,978,119.9,0M9,0M 2mm 2 đk.mm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn R2 = 0,0278 , tốc độ định mức nđm = 970 vg/ph, hiệu suất định mức đm = 0,885. Tính điện trở phụ mắc vào mạch rôto để tốc độ động cơ là 700 vg/ph. Cho biết mômen cản của tải không phụ thuộc tốc độ. Ví dụ 6: Bài giải: Mômen cản không đổi → mômen điện từ không đổi const s R 2 Hệ số trượt với tốc độ định mức 03,0 1000 9701000 n nn s 1 1 đm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Hệ số trượt với tốc độ n = 700 vg/ph 3,0 1000 7001000 n nn s 1 1 Do đó: s RR s R f2 đm 2 25,01 03,0 3,0 0278,01 s s RR đm 2f CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Điện áp đặt vào mỗi pha động cơ không đồng bộ ba pha U = 380 V, tần số f = 50Hz, số đôi cực p = 3. Bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn stato, hệ số biến đổi sđđ ke = 0,8, tốc độ quay của rôto n = 960vg/ph. Xác định : hệ số trượt s; tần số và sức điện động cảm ứng trong một pha rôto Bài số 7.1 Bài tập Bài giải: Tốc độ từ trường quay )ph/vg(1000 3 50.60 p f.60 n1 Hệ số trượt: 04,0 1000 9601000 n nn s 1 1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Tần số sđđ Rôto: )Hz(250.04,0f.sf2 Phương trình cân bằng điện Stato khi bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn Giá trị hiệu dụng 11 EU 1111 EZIU V380EU 11 Giá trị sđđ Rôto khi đứng yên: V475 8,0 380 k E E e 1 2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Giá trị sđđ Rôto khi quay: V19475.04,0sEE 2s2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Điện áp dây trên các cực động cơ điện không đồng bộ là 2000(V), Dây quấn stato và rôto nối Y, biết W2 = 30 vòng, kdq2 = 0,957; kdq1 = 0,92; từ thông =3,51.10 -2Wb, f = 50Hz. Bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn stato. Xác định: a) Sđđ E2 khi rôto đứng yên? b) Số vòng dây một pha dây quấn stato W1 Bài số 7.2. CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài giải: Sđđ Rôto khi đứng yên: m2dq22 .k.w.f.44,4E V22410.51,3.957,0.30.50.44,4E 22 Phương trình cân bằng điện Stato khi bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn Giá trị hiệu dụng sđđ pha Stato: 11 EU 1111 EZIU V1155 3 2000 UE p11 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Số vòng dây của pha Stato: m1dq11 .k.w.f.44,4E 2 m1dq 1 1 10.51,3.92,0.50.44,4 1155 .k.f.44,4 E w )vg(161w1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một máy điện không đồng bộ ba pha 6 cực, f = 50Hz, sđđ cảm ứng trên mỗi pha rôto là 110V. Giả thiết tốc độ làm việc định mức nđm = 980 vg/ph. Rôto quay cùng chiều với từ trường quay. Hỏi: a) Máy làm việc ở trạng thái nào? b) Lúc đó sđđ E2s là bao nhiêu? c) Nếu giữ chặt rôto lại và đo được R2 = 0,1; X2 = 0,5. Hỏi, chế độ làm việc định mức, dòng điện rôto I2 bằng bao nhiêu? Bài số 7.3. Bài số 7.3. Tốc độ từ trường quay )ph/vg(1000 p f.60 n1 Máy điện làm việc với tốc độ n < n1 → Chế độ động cơ CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Hệ số trượt 02,0 1000 9801000 n nn s 1 1 Sđđ Rôto khi quay V2,2110.02,0E.sE 2s2 Phương trình cân bằng điện khi Rôto quay 222s2 jsXRIE0 A20 02,0.5,01,0 2,2 jsXR E I 22 s2 2 Dòng điện Rôto khi quay CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto dây quấn 4 cực. Trên nhãn ghi: Pđm = 22kW, Uđm = 220/380V, nđm = 1460vg/ph, cos đm = 0,88; đm =0,889%. a) Tính dòng điện dây khi dây quấn stato nối sao và nối . b) Hệ số trượt định mức sđm Bài số 7.4. Bài giải a) Tính dòng điện dây khi dây quấn stato nối sao và nối . - Dây quấn stato nối Y → Uđm = 380V A43 88,0.889,0.380.3 10.22 cosU.3 P I 3 đmđmđm đm Y.đm1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ - Dây quấn stato nối Δ → Uđm = 220V A5,74 88,0.889,0.220.3 10.22 cosU.3 P I 3 đmđmđm đm .đm1 b) Hệ số trượt định mức sđm 0267,0 1500 14601500 n nn s 1 đm1 đm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ điện không đồng bộ ba pha, rôto dây quấn, số đôi cực p =2, hệ số quy đổi sđđ ke =2, hệ số quy đổi dòng điện ki =2. Điện trở và điện kháng pha rôto lúc đứng yên R2 = 0,2; X2 = 3,6; f = 50Hz; Y/ - 380/220V. a) Động cơ nối vào lưới điện có Uđ = 380V, xác định cách đấu dây động cơ. b) Nếu coi sđđ pha stato bằng điện áp đặt vào, tổn hao đồng trong dây quấn stato bằng tổn hao đồng trong dây quấn rôto, tổn hao sắt từ Pst = 145W, tổn hao ma sát và phụ Pmsf= 145W, hệ số trượt s=0,05. Tính dòng điện rôto, công suất cơ hữu ích P2, hiệu suất của động cơ Bài số 7.5. CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài giải: a) Động cơ nối vào lưới điện có Uđ = 380V và dây quấn của động cơ Y/Δ – 380/220V → Dây quấn động cơ nối Y b) Tính dòng điện rôto, công suất cơ hữu ích P2, hiệu suất Sđđ pha Stato, E1 (sđđ pha bằng điện áp đặt vào Stato) V220 3 U UE 1p.11 Sđđ pha Rôto, E2 khi đứng yên: V110 2 220 k E E e p.1 p.2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Tổn hao đồng trong dây quấn stato ΔPđ1 bằng tổn hao đồng trong dây quấn rôto ΔPđ2 : W2502,0.44,20.3RI.3PP 22 2 22đ1đ Sđđ pha Rôto, E2s khi quay với hệ số trượt s = 0,05: V5,5110.05,0E.sE p.2p.s2 Dòng điện pha Rôto, I2 khi quay với hệ số trượt s = 0,05: A44,20 6,3.05,02,0 5,5 X.sR E I 222 2 2 2 p.s2 2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Công suất điện từ Pđt : W5000 05,0 250 s P P 2đđt Công suất cơ hữu ích P2 : W46551452505000PPPP cf2đđt2 Công suất đầu vào P1 : W53451452505000PPPP st1đđt1 Hiệu suất của động cơ : 87,0 5345 4655 P P 1 2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ không đồng bộ ba pha f = 60Hz, tần số dòngđiện rôto f2 = 3Hz, số cực từ bằng 4. Công suất điện từ Pđt = 120kW; tổn hao đồng ở stato Pđ1 = 3kW; tổn hao cơ và phụ Pcơf = 2kW; tổn hao sắt từ Pst = 1,7kW. a) tính hệ số trượt s, tốc độ động cơ n. b) Tính công suất điện động cơ tiêu thụ P1. c) Tính hiệu suất động cơ. Bài số 7.6. Bài giải: a) Hệ số trượt s, tốc độ động cơ n: 05,0 60 3 f f s 2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Tốc độ động cơ n: 114005,01 3 60.60 s1 p f60 s1nn 1 Công suất điện động cơ tiêu thụ P1: kW7,1247,13120PPPP st1đđt1 Tổn hao đồng sơ Rôto ΔPđ2: kW6120.05,0P.sP đt2đ Công suất cơ đầu ra P2: kW11226120PPPP cf2đđt2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Hiệu suất động cơ : 898,0 7,124 112 P P 1 2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ điện không đồng bộ ba pha Pđm = 45kW; f = 50Hz; Y/ - 380/220V; Imm / Iđm = 6; Mmm / Mđm = 2,7 ; cos đm = 0,86; đm = 0,91; nđm = 1460vg/ph. Động cơ làm việc với lưới điện Uđ = 380V. a) Tính Iđm’ , Mđm’ Imở’ Mmở . b) Để mở máy với tải có mômen cản ban đầu Mc = 0,45Mđm’ Người ta dùng biến áp tự ngẫu, có dòng Imm.ba = 100A. Xác định hệ số biến áp k, và động cơ có thể mở máy được không? c) Cũng với tải trên, dùng điện kháng mở máy với Imm.ĐK = 200A. Xác định điện áp đặt lên động cơ lúc mở máy và động cơ có thể mở máy được không ? Bài số 7.7 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài giải: a) Tính Iđm ; Mđm ; Imở ; Mmở . Dòng điện định mức động cơ: A36,87 91,0.86,0.380.3 10.45 cosU.3 P I 3 đmđmđm đm đm Mô men định mực động cơ: m.N35,294 1460 45 n P 9550M đm đm đm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Dòng điện và mômen mở máy động cơ: A52436,87.6I.kI đmI.mmmm m.N75,79435,294.7,2M.kM đmM.mmmm b) Hệ số biến áp kba: 29,2 100 524 I I k ba.mm mm ba Momen khi mở máy bằng biến áp: đm2 đm 2 ba mm ba.mm M515,0 29,2 M.7,2 k M M CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Momen mở máy Mmm = 0,515Mđm > 0,45Mđm = Mc momen cản → Động cơ mở máy được Hệ số giảm dòng khi mở máy bằng điện kháng: 62,2 200 524 I I k dk.mm mm đk Điện áp đặt vào dây quấn Stato khi mở máy: V145 62,2 380 k U U đk đm mm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Momen mở máy khi dùng điện kháng: đm2 đm 2 đk mm đk.mm M393,0 62,2 U7,2 k U M Momen mở máy Mmm.đk = 0,393Mđm < 0,45Mđm = Mc momen cản → Động cơ không mở máy được CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ không đồng bộ ba pha đấu sao nối vào lưới Ud= 380V. Biết Rn = 0,122; Xn = 0,4; f = 50Hz. a) Tính dòng điện mở máy Imơ b) Dùng điện kháng mở máy ImoĐK = 300A. Tính điện cảm L của cuộn điện kháng mở máy. Bài số 7.8 Bài giải: a) Dòng điện mở máy Imơ A526 4,0122,0 220 XR U I 222 n 2 n p mm CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ b) Điện cảm L của cuộn điện kháng mở máy Hệ số giảm dòng khi dùng điện kháng mở máy 753,1 300 526 I I k dk.mm mm đk Điện áp pha dây quấn Stato khi mở máy: V5,125 753,1 220 k U U đk p.đm p.mm Điện áp pha điện kháng: V95125220UUU p.mmp.đmđk CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Điện kháng một pha: 316,0 300 95 I U X đk.mm đk đk Điện cảm một pha (tàn số dòng điện 50Hz): )H(001,0 314 316,0 f.2 X L đkđk CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ không đồng bộ ba pha dây quấn E2 = 157V; p = 4; f = 50Hz; nđm = 728 vg/ph R2 = 0,105; X2 = 0,525 Tính mômen điện từ của động cơ Bài số 7.9 Bài giải Hệ số trượt định mức: 0293,0 750 728750 n nn s 1 1 đm Tốc độ từ trường quay: 750 4 50.60 p f.60 n1 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Tổn hao đồng dây quấn Rôto: W5,592105,0.37,43.3RI.3P 22 2 22đ Dòng điện Rôto: A37,43 015,0105,0 6,4 XR E I 222 s2 2 2 s2 2 Sđđ Rôto khi quay: V6,4157.0293,0EsE 2đms2 Điện kháng Rôto khi quay: 015,0525,0.0293,0XsX 2đms2 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Công suất điện từ Pđt: W20198 0293,0 5,592 s P P đm 2đ đt Momen điện từ Mđt: m.N3,257 50.14,3.2 20198.4 f.2 P.p p P M đt 1 đt đt CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc dây quấn stato đấu tam giác, được cung cấp bởi nguồn điện ba pha có Uđm = 220V. Biết bội số mở máy Mmm / Mđm = 1,2 Có thể dùng phương pháp mở máy Y - để mở máy động cơ khi tải bằng 25% và bằng 50% tải định mức Bài số 7.10 CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài giải: Khi dùng phương pháp mở máy Y - : Dòng điện giảm đi 3 lần và Mômen giảm đi 3 lần đmđmmmY.mm M.4,0M.2,1. 3 1 M 3 1 M Khi tải bằng 50% định mức (Mc = 0,5Mđm) Khi tải bằng 25% định mức (Mc = 0,25Mđm) → Không mở máy được Y.mmC MM → Mở máy được Y.mmC MM CHƯƠNG VII : ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
File đính kèm:
- bai_giang_ky_thuat_dien_chuong_7_dong_co_dien_khong_dong_bo.pdf