Bài giảng Kỹ thuật Điện đại cương-Chương 5 pdf

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

Chương 5: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
V.1. Tổng quan
V.1.1. Khái niệm:
Động cơ KĐB:

Tốc độ rotor # tốc độ từ trường quay
Dễ sản xuất, giá thành rẻ, dễ vận hành, không bảo trì.
> 2HP (1500W hay 3500W): 3 pha

Động cơ không đồng bộ có các số liệu định mức như sau:

Công suất cơ hữu ích trên trục Pđm (W, kW, HP ≈ 745.7W)
Điện áp dây stato U1đm (V, kV)
Dòng điện dây stato I1đm (A)
Tần số dòng điện stato f (Hz)
Tốc độ quay rôto nđm (vòng/phút)
Hệ số công suất cosϕđm
Hiệu suất ηđm

V.1.2. Cấu tạo:
Stator: ba cuộn dây nối Y hay Δ, lá thép kỹ thuật điện
Rotor: rãnh nghiêng (tránh dao động, khóa răng stator)
Lồng sóc (đơn giản, dễ chế tạo, bền, không bảo trì, ...)
Dây quấn (luôn đấu Y, có vành trượt, chổi than để mở máy)
V.1.3. Từ trường quay:

Tại

Phụ thuộc số cặp cực của stator (p = 1 hay p = 2), cách đấu dây.
ia = Im. cos(ωt)
ib = Im. cos(ωt – 120o)
ic = Im. cos(ωt – 240o)
ωt = 0, ωt = 120o, ωt = 240o
B=

3
Bm
2

quay

Xét khi p = 2, mỗi chu kỳ (3600) thì từ trường quay ½ vòng.
n1 =

60f
(vòng/phút)
p

ω1 =

2πf
(rad/sec)
p

V.1.4. Nguyên lý làm việc:
Khi từ trường quay sinh dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn (cuộn dây)
rotor. Dòng điện trong từ trường sinh ra lực từ kéo rotor quay theo quy tắc bàn tay

trái. Tốc độ rotor n < n1 để còn tồn tại dòng điện cảm ứng: không đồng bộ.
n1 − n
n
= 1−
n1
n1

Độ trượt:

s=

Hay

(< 5%)

n = (1 − s )n 1

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

1


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

(vòng /sec)
Với p =1: n1 = f1
Tốc độ trượt
n2 = n1 – n = sn1

f2 = sf (Hz)
(đây chính là tần số dòng điện bên trong rotor)
V.2. Mạch tương đương
V.2.1&2. Mạch tương đương (đã quy về stator):
Mạch tương đương:
Tần số dòng điện bên trong stator: f
Tần số dòng điện bên trong rotor: f2 = sf
&
& I
&
U 1 = (R 1 + jX 1 )&1 + E 1 = Z1&1 + E 1
I &
&
E 1 = (R m + jX m )& 0
I
&
& I
E = (R + jX )& = Z &
I
2

&
I1

2

R1

2

2

2 2

&'
I2

jX1

Rm

&
U1

&
I2

jX2

R2

&
I0
&
E1

jXm

&
E2

Stator

Rotor

Để thiết lập mạch tương đương cần các điều kiện: điện áp, dòng điện, tần số,
năng lượng.
Điện áp:
U1 = const
≈⇒
vì
E 1 = 2π .k dq .N 1f .Φ m

E1 = const

⇒

1

Coù

E 2 = 2π .k dq 2 .N 2 f .Φ m

⇒

E 1 k dq1 N 1
=
=k
E 2 k dq 2 N 2

Φm = const
kdq: hệ số dây quấn phân bố
rotor đứng yên (f = f2)

Đặt: E '2 = E 1 = kE 2

điện áp rotor qui đổi

Tần số: (qui đổi từ rotor quay về rotor đứng yên)
Khi rotor quay có tần số sf:
E 2s = 2π .k dq 2 .N 2 f 2 .Φ m = 2π .k dq 2 .N 2 (sf ).Φ m = sE 2

Điện áp: E 2s = sE 2
Tổng trở rotor:

&
Rotor đứng yên: Z 2 = R 2 + j(2πf )L 2 = R 2 + jX 2
&
Rotor quay:
Z 2s = R 2 + j(2πsf )L 2 = R 2 + jsX 2

X 2 = 2πfL 2

&
&
E 2s = (R 2 + jsX 2 )& 2s = sE 2
I

⎛R
⎞

⎛R
⎞
&
E 2 = ⎜ 2 + jX 2 ⎟& 2s = ⎜ 2 + jX 2 ⎟& 2
I
I
⎝ s
⎠
⎝ s
⎠

Điện trở rotor là R2, vì công suất tổn hao khi quy đổi không thay đổi nên I2 = I2s.

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

2


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương
&
I 2s

T©B

jsX2

R2

R2
s

&
I2

&
E 2s

jX2

&
E2

Rotor chuyển động

Qui về Rotor đứng yên

Dòng điện: (qui đổi từ rotor quay về satator đứng yên)
Trường hợp không tải I2 = 0 (s ≈ 0), I1 = I0.
Trường hợp có tải: I2 # 0, I0 = const.
Dòng điện không tải I0 gồm hai thành phần: &0 = & c + & m
I I I
&
I1

R1

&'
I2

jX1

&
I0
&
Ic

&
U1

&
Im

&
E1

-jBm

Gc

Ic cùng pha với E1, thành phần tác dụng (tổn hao mạch từ).
Im cùng pha với Φ, thành phần từ hóa.
Do từ thông Φm = const nên sức từ động không đổi (F = NI = Φ m R m )
⇒
k dq .N 1 .&1 − k dq .N 2 .& 2 = k dq .N 1 .& 0 = const
I
I
I
1

2

1

&
I
Đặt dòng điện rotor qui đổi: & '2 = 2
I
k
'
& =& +&
I1 I 0 I 2
⇒

Qui đổi từ rotor quay về satator đứng yên:
&
I
Trong đó, E '2 = E1 = kE 2 và & '2 = 2
I
k

⇒
Vậy:

⎛R
⎞
k⎜ 2 + jX 2 ⎟& 2
I
'
&'
⎠ = k 2 ⎛ R 2 + jX ⎞ = R 2 + jX '

& ' = E2 = ⎝ s
Z2
⎜
2⎟
2
&'
&
s
I2
I2
⎝ s
⎠
k
&
&
U1 = E 1 + (R 1 + jX 1 )&1
I
R'
&
E '2 = 2 + jX '2 & '2
I
s
& = & + &'
I1 I 0 I 2
& =& +&
I I I
0

c

m

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

3


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương
&
I1

R1

R '2
s

&'
I2

jX1

&
E '2

jXm
Stator

Rotor qui ñoåi

R '2

⎛1− s ⎞ '
= R '2 + ⎜
⎟R 2
s
⎝ s ⎠
&'
R '2
I

với
&
I1

R1

jX1

2

&
I0

Rm

&
U1

jX’2

&

I0

Rm

&
U1

T©B

&
E '2

Xm

jX’2

1− s '
R2
s

Mạch tương đương của động cơ KĐB

Mạch hình T (d), mạch hình π (b), chuyển nhánh từ hóa về trước (c).
V.2.3. Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch:

Thí nghiệm không tải:

s ≈0 ⇒ Z’2 = ∞
U1đm ⇒ I0
Mục đích xác định tổn hao công suất sắc từ PFe (đã trừ tổn hao cơ Pth.cơ):

P0 = PFe + P th.cơ
(xem tổn hao đồng 3R1Io2 không đáng kể)
TN quay không tải:Pcơ (ma sát, thông gió, tổn hao phụ) = P cơ kéo động cơ quay.
jX1

R1

I2 = 0

I1

I0
Rm

&
U1

Xm

Tính R0 = Rm + R1≈ Rm:
từ P0 và I0.
Tính được Ls = Lm + Lσs
từ I0, U1đm và R0.

Thí nghiệm ngắn mạch:

s=1
I1đm ⇒ U1n
Z2’ << Zm
⇒ Zn

Đo được công suất tổn hao trên stator và rotor: Pn

⇒

jXn

Rn

&
Un

İn=İ1đm

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

Tính được Rs, Rr, Xσ = 2πf(Lσs + Lσr).
với Rs = R1, R’r = R’2,
Ls =L1 = Lσs/2, Lr = L’2 = Lσs/2.

4


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

V.3. Phân bố công suất và hiệu suất

Phân bố công suất:

Công suất nguồn:
Công suất nguồn
P1 = 3.U1.I1.cosϕ
2
Tổn hao đồng stator Pđ1 = 3.R1.I 1
Tổn hao sắt
Ps = 3.Rm.I20 = 3.Gm.E21
Công suất điện từ:
Công suất điện từ:

Pdt = 3

Tổn hao đồng rotor:
Công suất cơ:

R '2 ' 2
I2
s
2

Pd 2 = 3R '2 I '2 = s.Pdt
1− s ' 2
Pco = 3R '2
I 2 = (1 − s)Pdt
s

Công suất cơ hữu ích:
Công suất cơ hữu ích:
P2 = Pcơ - Pqp
Công suất tổn hao:

Công suất tổn hao:
Pth = Pđ1 + Ps + Pđ2 + Pqp

Hiệu suất:
η=

P − Pth
P2
P2
=
= 1
P1 P2 + Pth
P1

P1

(0.75 ÷ 0.9)

Pđt

Pđ1

Ps

P2

Pđ2

Pqp

V.4. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
Mạch tương đương Thevenin:
R1a

jX1a

&'
I2

R '2
s

jX’2

&
U 1a

Giả sử Rm << Xm:
&
&
U 1a = U 1

j.X 1
R 1 + j(X 1 + X m )

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

và

Z1a = R 1a + j.X 1a =

(R 1 + j.X1 ) j.X m
R 1 + j(X 1 + X m )

5


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương
Tính được:

I '2 =

Momen quay

T©B

U 1a
⎛
R' ⎞
⎜ R 1a + 2 ⎟ + j X 1a + X '2
⎜
s ⎟
⎝
⎠

(

)
⎛ R '2
3U ⎜

⎜ s
⎝
2
1a

M=

⎞
⎟
⎟
⎠

Pco (1 − s )Pdt Pdt
1
=
=
=
2
(1 − s )ω1 ω1 ω1 ⎛
ω
R '2 ⎞
2
⎜ R 1a +
⎟ + (X 1a + X '2 )
⎜
⎟
s ⎠
⎝

M

M

Mmax

Mmax

Mmm

Mđm
Mmm

0

sth

1

s

M

Mc
0

nth nđm n1

n

dM

dM
= 0 , hay
=0
ds
dn

Độ trượt tới hạn: sth ứng với Mmax
R '2

s th =

M max

A

2
R 1a + (X 1a + X '2 )

2

3 U2
1
2 1a
=
ω1 R + R 2 + X + X '
1a
1a
1a
2

M mm =

(

)

2

2
3U 1a R '2
1
ω1 (R 1a + R '2 )2 + (X 1a + X '2 )2

M mm
2
=
s s th
M max
+
s th
s
2
1. Mômen M ⇔ U1 , nếu điện áp giảm thì mômen tạo ra sẽ giảm nhiều.
2. Độ trượt tới hạn sth ⇔ R '2 , sth ∉ U1.
2
3. Mômen cực đại Mmax ⇔ U1 , Mmax ∉ R '2 . Do đó, có thể điều chỉnh điện trở rôto
(nếu có thể) để thay đổi giá trị độ trượt tới hạn của động cơ.
2
4. Mômen mở máy Mmm ⇔ R '2 , Mmm ⇔ U1 . Do đó, khi mở máy với giá trị điện
trở rôto lớn thì chẳng những Mmm lớn mà Imm còn giảm đi.

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

6


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

V.5. Mở máy động cơ không đồng bộ
Khi mở máy (s=1), động cơ cần thoả mãn một số yêu cầu:
– Mômen mở máy phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy.
– Mômen động cơ phải đủ lớn để thời gian mở máy không quá lâu.
– Dòng điện mở máy phải đủ nhỏ để tránh ảnh hưởng đến sự vận hành của
lưới điện và thiết bị đóng cắt.
Mở máy động cơ rotor dây quaán:

(

2
R '2 + R 'mm = R 1a + X 1a + X '2

–
–
–

–

)

2

Mở máy động cơ rotor lồng sóc:
Dùng điện kháng nối tiếp: nếu U1/k thì Imm giảm k nhưng Mmm giảm đi k2.
Dùng máy biến áp tự ngẫu: nếu U1/k thì Imm và Mmm đều sẽ giảm đi k2.
Đổi nối sao - tam giác (Y – Δ): (động cơ dây quấn stato nối Δ.) Đây là
trường hợp đặc biệt của việc dùng máy biến áp tự ngẫu, với k = 3 , do đó
dòng điện mở máy Imm và mômen mở máy Mmm đều giảm đi 3 lần.
Dùng dạng rãnh rôto đặc biệt để cải thiện đặc tính mở máy: rãnh rôto có
thể được chế tạo dạng rãnh sâu hay lồng sóc kép, cho phép rôto có điện
trở lớn khi mở máy (tần số dòng điện rôto cao) và điện trở đủ nhỏ khi vận
hành bình thường (tần số dòng điện rôto rất thấp).

V.6. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
1. Thay đổi số cực:

60f
(vòng/phút)
p
60f
n1 =
(vòng/phút).
p
n1 =

2. Thay đổi tần số nguồn điện:
U1/f = const
3. Thay đổi điện áp nguồn điện:
M

(tránh hiện tượng bão hòa mạch từ)

sth = const, Mmax thay đổi
M

U1 giảm

A2
A3

0

nth

A2

A1

n1

R '2 giảm

Mmax

A3
n

0

A1

n1

n

4. Thay đổi điện trở mạch rôto (dây quấn): sth thay đổi, Mmax = const
Phương pháp này đơn giản, nhưng tổn hao nhiệt lớn (động cơ trung bình).

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

7


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

V.7. Các đặc tính vận hành
Động cơ không đồng bộ trong trạng thái xác lập được đánh giá tính năng thông
qua các đặc tính vận hành, chủ yếu là sự thay đổi của dòng điện, tổn hao, tốc độ
khi mômen tải thay đổi, cũng như các giá trị mômen cực đại, mômen khởi động
(mở máy) theo các quan hệ sau:
1. Đặc tính dòng điện stato I1 = f(P2):
U1 = const thì I0 cũng gần như không đổi và bằng khoảng (30 ÷ 50)%I1đm.
Khi P2 tăng thì I’2 tăng và I1 cũng tăng theo.
n1

n
η

cosϕ0

cosϕ

I1
M

I0
0
2.
3.

4.

5.

P2đm

P2

Đặc tính vận tốc n = f(P2):
P2 tăng, mômen cản cũng tăng theo, do đó vận tốc giảm xuống.
Đặc tính mômen điện từ M = f(P2):
Mômen điện từ M tỷ lệ với công suất cơ, nếu tốc độ không đổi (s không
đổi) thì đặc tính sẽ là đường thẳng. Nhưng khi P2 tăng thì tốc độ giảm nên s
tăng lên, do đó mômen M tăng hơi nhanh hơn P2.
Đặc tính hệ số công suất cosϕ = f(P2):
Khi động cơ quay không tải, nhưng công suất kháng trong Xm vẫn như cũ
nên hệ số công suất không tải cosϕ0 thấp (từ 0,15 đến 0,3). Khi tải tăng, P1

tăng, cosϕ tăng lên đến cosϕđm (từ 0,8 đến 0,9), sau đó giảm xuống.
Đặc tính hiệu suaát η = f(P2):
η=

P2
P2 + P0 + β 2 .Pn

Khi P2 = 0, η = 0. P2 tăng thì Pđ1 và Pđ2 tăng theo, trong khi Ps và Pqp gần
như không đổi; hiệu suất tăng lên đến giá trị hiệu suất định mức ηđm = 0.75
÷ 0.9, sau đó giảm xuống.
Hiệu suất đạt cực đại tổn hao quay không tải (Pqp cộng với tổn hao sắt từ
Ps) bằng tổng tổn hao phụ thuộc tải (tổn hao đồng stato Pđ1 và Pđ2).

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

8


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

Tóm tắc
Tổng quan

Khái niệm:

Tốc độ rotor # tốc độ từ trường quay

Từ trường quay:

B=

3
Bm
2

n1 =

60f
(vòng/phút)
p

ω1 =

2πf
(rad/sec)
p

Nguyên lý làm việc:
Độ trượt: s =

n1 − n
n
= 1−
n1
n1

(< 5%)

n = (1 − s )n 1

Hay

n2 = n1 – n = sn1 (vòng /sec)

Tốc độ trượt

⇒ f2 = sf

(Hz)

Mạch tương đương

Mạch tương đương (đã quy về stator):

Tần số dòng điện bên trong stator: f
Tần số dòng điện bên trong rotor: f2 = sf
&
& I &
U 1 = (R 1 + jX 1 )&1 + E 1 = Z1&1 + E 1
I &
&
E = (R + jX )&
I
1

m

m

0

&
& I
E 2 = (R 2 + jX 2 )& 2 = Z 2 & 2
I
&
I1

R1

&'
I2

jX1

Rm

&
U1

&
I2

jX2

R2

&
I0

&
E1

jXm

&
E2

Stator

Rotor

Để thiết lập mạch tương đương cần các điều kiện: điện áp, dòng điện, tần số,
năng lượng.
Điện aùp:
E 1 = 2π .k dq1 .N 1f .Φ m

Φm = const
kdq: hệ số dây quấn phân bố

Có

E 2 = 2π .k dq 2 .N 2 f .Φ m

rotor đứng yeân (f = f2)

⇒

E 1 k dq1 N 1
=

=k
E 2 k dq 2 N 2

vì

U1 = const

E1 = const

≈⇒

⇒

Đặt: E '2 = E1 = kE 2

điện áp rotor qui đổi

Tần số: (qui đổi từ rotor quay về rotor đứng yên)
Khi rotor quay có tần số sf:

E 2s = 2π .k dq 2 .N 2 f 2 .Φ m = 2π .k dq 2 .N 2 (sf ).Φ m = sE 2

Điện áp: E 2s = sE 2
Tổng trở rotor:

Rotor đứng yeân:

&
Z 2 = R 2 + j(2πf )L 2 = R 2 + jX 2

Chương 5: Động cơ không đồng boä

X 2 = 2πfL 2

9


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương
Rotor quay:

T©B

&
Z 2s = R 2 + j(2πsf )L 2 = R 2 + jsX 2
&
&
E = (R + jsX )& = sE
I
2s

2

2

2s

2

⎛R
⎞

⎛R
⎞
&
E 2 = ⎜ 2 + jX 2 ⎟& 2s = ⎜ 2 + jX 2 ⎟& 2
I
I
⎝ s
⎠
⎝ s
⎠

Điện trở rotor là R2, vì công suất tổn hao khi quy đổi không thay đổi nên I2 = I2s.
&
I 2s

R2

jsX2

R2
s

&
I2

&
E 2s

jX2

&
E2

Rotor chuyển động

Qui về Rotor đứng yên

Dòng điện: (qui đổi từ rotor quay về satator đứng yên)

Trường hợp không tải I2 = 0 (s ≈ 0), I1 = I0.
Trường hợp có tải: I2 # 0, I0 = const.
Dòng điện không tải I0 gồm hai thành phần: &0 = & c + & m
I I I
&
I1

R1

&'
I2

jX1

&
I0
&
Ic

&
U1

&
Im

&
E1

-jBm

Gc

Ic cùng pha với E1, thành phần tác dụng (tổn hao mạch từ).
Im cùng pha với Φ, thành phần từ hóa.
Do từ thông Φm = const nên sức từ động không đổi (F = NI = Φ m R m )
k dq .N 1 .&1 − k dq .N 2 .& 2 = k dq .N 1 .& 0 = const
I
I
I
⇒
1

2

1

&
I
I
Đặt dòng điện rotor qui đổi: & '2 = 2
k

& = & + &'
⇒
I1 I 0 I 2

Qui đổi từ rotor quay về satator đứng yên:
&
I
I
Trong đó, E '2 = E1 = kE 2 vaø & '2 = 2
k

⎞
⎛R
k⎜ 2 + jX 2 ⎟& 2
I
'
&
⎠ = k 2 ⎛ R 2 + jX ⎞ = R 2 + jX '
&' = E = ⎝ s
⇒
Z2
⎟
⎜
2
2
&'
&
s
I2
I2

⎠
⎝ s
k
& = E + (R + jX )&
&
Vaäy:
U1
1
1
1 I1
'
2

'
& ' = R 2 + jX ' & '
E2
2I2
s

Chương 5: Động cơ không đồng boä

10


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

& = & + &'
I1 I 0 I 2

& =& +&
I0 I c I m
R '2
⎛1− s ⎞ '
= R '2 + ⎜
⎟R 2
s
⎝ s ⎠
&'
R '2
I

với
&
I1

R1

jX1

2

&
I0

Rm

&
U1

1− s '
R2
s

&
E '2

Xm

jX’2

Mạch tương đương của động cơ KĐB

Mạch hình T (d), mạch hình π (b), chuyển nhánh từ hóa về trước (c).
Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch

Thí nghiệm không tải:

s ≈0 ⇒ Z’2 = ∞
U1đm ⇒ I0
Mục đích xác định tổn hao công suất sắc từ PFe (đã trừ tổn hao cơ Pcơ):
P0 = PFe + Pcơ
(xem tổn hao đồng không đáng kể)
TN quay không tải:Pcơ (ma sát, thông gió, tổn hao phụ) = P cơ kéo động cơ quay.
jX1

R1

I2 = 0

I1

Tính R0 = Rm + R1:

I0
Rm

&
U1

Xm

từ P0 và I0.

Tính được Ls = Lm + Lσs
từ I0, U1đm và R0.

Thí nghiệm ngắn mạch:

s=1
I1đm ⇒ U1n
Z2’ << Zm
⇒ Zn
Đo được công suất tổn hao trên stator và rotor: Pn

⇒

jXn

Rn

&
Un

İn=İ1đm

Tính được Rs, Rr, Xσ = 2πf(Lσs + Lσr).
với Rs = R1, R’r = R’2,
Ls =L1 = Lσs/2, Lr = L’2 = Lσs/2.

Phân bố công suất và hiệu suất

Phân bố công suất:

Công suất nguồn:
Công suất nguồn
P1 = 3.U1.I1.cosϕ
2
Tổn hao đồng stator Pđ1 = 3.R1.I 1
Tổn hao sắt
Ps = 3.Rm.I20 = 3.Gm.E21
Chương 5: Động cơ không đồng bộ

11


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

Công suất điện từ:
Công suất điện từ:

Pdt = 3

Tổn hao đồng rotor:

R '2 ' 2
I2
s
2

Pd 2 = 3R '2 I '2 = s.Pdt
1− s ' 2
Pco = 3R '2
I 2 = (1 − s)Pdt
s

Coâng suất cơ:

Công suất cơ hữu ích:
Công suất cơ hữu ích:
P2 = Pcơ - Pqp
Công suất tổn hao:
Công suất tổn hao:
Pth = Pđ1 + Ps + Pđ2 + Pqp

Hiệu suất:

η=

P − Pth
P2
P2
=
= 1
P1 P2 + Pth
P1

(0.75 ÷ 0.9)

Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
Giả sử Rm << Xm:
&
&
U 1a = U 1

j.X 1
R 1 + j(X 1 + X m )

Tính được:

Momen quay

I '2 =

và

Z1a = R 1a + j.X 1a =

U 1a
⎛
R' ⎞
⎜ R 1a + 2 ⎟ + j X 1a + X '2
⎜
s ⎟
⎝
⎠

(

)
⎛ R '2
3U ⎜
⎜ s
⎝
2
1a

M=

⎞
⎟
⎟
⎠

Pco (1 − s )Pdt Pdt
1
=
=

=
2
(1 − s )ω1 ω1 ω1 ⎛
ω
R '2 ⎞
⎜ R 1a +
⎟ + X 1a + X '2
⎜
s ⎟
⎝
⎠

(

R '2

s th =

(

2
R 1a + X 1a + X '2

2

)

2

3 U2

1
2 1a
=
ω1 R + R 2 + X + X '
1a
1a
1a
2

M mm =

)

dM
dM
= 0 , hay
=0
ds
dn

Độ trượt tới hạn: sth ứng với Mmax

M max

(R 1 + j.X1 ) j.X m
R 1 + j(X 1 + X m )

(

)

2

2
3U 1a R '2
1
ω1 (R 1a + R '2 )2 + (X 1a + X '2 )2

M mm
2
=
s s th
M max
+
s th
s

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

12


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

T©B

Mở máy động cơ không đồng bộ
Mở máy động cơ rotor dây quấn:

2

R '2 + R 'mm = R 1a + (X 1a + X '2 )

2

–
–
–
–

Mở máy động cơ rotor lồng sóc:
Dùng điện kháng nối tiếp: nếu U1/k thì Imm giảm k nhưng Mmm giảm đi k2.
Dùng máy biến áp tự ngẫu: nếu U1/k thì Imm và Mmm đều sẽ giảm đi k2.
Đổi Y – Δ: biến áp tự ngẫu, với k = 3 Imm và Mmm đều giảm đi 3 lần.
Dùng dạng rãnh rôto đặc biệt để cải thiện đặc tính mở máy.

Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
60f
(vòng/phút)
p
60f
n1 =
(vòng/phút).
p

1. Thay đổi số cực:

n1 =

2. Thay đổi tần số nguồn điện:

(tránh hiện tượng bão hòa mạch từ)
U1/f = const
3. Thay đổi điện áp nguồn điện:
sth = const, Mmax thay đổi
4. Thay đổi điện trở mạch rôto (dây quấn): sth thay đổi, Mmax = const
Phương pháp này đơn giản, nhưng tổn hao nhiệt lớn (động cơ trung bình).
Các đặc tính vận hành
1. Đặc tính dòng điện stato I1 = f(P2)
2. Đặc tính vận tốc n = f(P2)
3. Đặc tính mômen điện từ M = f(P2)
4. Đặc tính hệ số công suất cosϕ = f(P2)
5.

Đặc tính hiệu suất η = f(P2)
ηmax ⇔ Pqp + Ps = Pñ1 + Pñ2.

η=

n1

n
η

cosϕ0
I0
0

P2
P2 + P0 + β 2 .Pn

cosϕ

I1
M
P2đm

P2

Bài tập:
_Tất cả các ví dụ.
_ Bài tập: (.), (-) 5.3, 5.4, 5.6, 5.14, 5.15, 5.16, 5.18, 5.21, 5.24, 5.25, 5.35, 5.41,
5.48, (*), (**).

Chương 5: Động cơ không đồng bộ

13