Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 ppsx

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 1
Chương 2: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Giới thiệu
I.1. Cấu tạo








Rotor dây quấn Rotor lồng sóc
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 2




Stator cực từ ẩn Stator cực từ lồi

A
B
C
N
A
N
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 3

Rotor dây quấn Rotor lồng sóc





Force
B
rotatin
g
I
r
Rin
g
Rotor bar
ω
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 4
I.2. Từ trường quay

A
B
C
N
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 5

I.3. Nguyên lý làm việc








A
B
C
N
Force
B
rotatin
g
I
r
Rin
g

Rotor bar
ω
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 6
II. Mạch tương đương

'
r
'
r
'
r
R
s
s1
R
s
R
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
+=

R
s

s
I
&
jX

s

s
E
&
s
U
&
Stator với dòng từ hoá
m
I
&
j
X
m

s
R
'
r

jX’
r

'
r
E
&

'

r
I
&
Rotor quy về stator
R
s

s
I
&
jX
s

s
E
&
s
U
&
Stator với dòng từ hoá
m
I
&
jX
m

s
R
'
r

jX’
r

'
r
E
&

'
r
I
&
Rotor quy về stator
R
s

s
I
&
jX
s

s
E
&
s
U
&
Stator với dòng từ hoá

m
I
&
jX
m

s
R
r

jX
r

r
E
&

r
I
&
Rotor quay quy về đứng yên
R
s

s
I
&
jX
s

s
E
&
s
U
&
Stator với dòng từ hoá
m
I
&
jX
m

R
r

jsX
r

r
I
&
Rotor quay
s
r
E
&

R
r

jX
r

r
E
&

r
I
&
Rotor đứng yên
R
s

s
I
&
jX
s

s
E
&
s
U
&
Stator
jX
m

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 7






R
s

s
I
&
jX
s

s
U
&

'
r
I
&
'
r
R
jX’

r

Maïch töông ñöông dạng hình Γ

'
r
R
s
s1−

R
Fe
jX
m

m
I
&
Fe
I
&
R
s

s
I
&
jX
s

s
U
&
Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá
m
I
&
jX
m

jX’
r

'
r
I
&
'
r
R
'
r
R
s
s1−

R
s

s

I
&

j
X
s

R
m
m
I
&
s
U
&
jX
m

'
r
I
&
s
R
'
r

jX’
r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

R
s

s
I
&

jX
s

s
U
&

'
r
I
&
'
r
R
jX’
r

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ
'
r
R

s
s1
−

R
Fe
jX
m

m
I
&
Fe
I
&
R
s

s
I
&

jX
s

R
m
m
I
&

s
U
&

jX
m

'
r
I
&
'
r
R
jX’
r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

'
r
R
s
s1
−

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 8

III. Phân bố công suất và hiệu suất

IV. Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch
IV.1. Thí nghiệm ngắn mạch


P
Cus
/
3
s
I
&

'
r
I
&
P
Cur
/
3
Phân bố công suất trong ĐC KĐB 3 pha
P
c
/3

P
Fe
/3

m
I
&
Fe
I
&
P
in
/3
P
sr
/
3
P
thcơ
+ P
out
P
in
P
sr
=P
đt
P
out
P
Cur
P
Cus
P

Fe
P
thcơ
P
c
= P
cơ
R
s

s
I
&

jX
s

R
m
m
I
&
s
U
&

jX
m

m

'
r
II
&&
>>
'
r
R
jX’
r

Ngắn mạch: n=0: s=1, P
cơ
= 0
'
r
R
s
s1−

R
s

jX
s

n
U
&
n

I
&
'
r
R
jX’
r

Ngắn mạch: n=0: s=1, P
cơ
= 0
R
s

jX
s

s
U
&
s
I
&
s
R
'
r
jX’
r

Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 9






IV.2. Thí nghiệm không tải





R
s

s
I
&

jX
s

s
U
&

'
r
I
&
'
r
R
jX’
r

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ
'
r
R
s
s1−

R
Fe
jX
m

m
I
&
Fe
I
&
R
s

s
I
&

jX
s

s
U
&

'
r
I
&
'
r
R
jX’
r

Maïch töông ñöông dạng hình Γ

'
r
R
s
s1−

R
Fe

jX
m

m
I
&
Fe
I
&
n
U
&
n
I
&
n
R
jX
n

Ngắn mạch: n=0: s=1, P
cơ
= 0
P
n
/
3

P
n
/3
R
s

0
I
&

j
X
s

R
m
0
I
&
0
U
&
jX
m

0I
'
r
→
&

P
thcơ
≠0
Không tải: n→n
s
: s→0, P
thcơ
≠ 0
P
Cus
/
3
P
Fe
/3
P
0
/3
R
s

s
I
&

jX
s

R
m

m
I
&
s
U
&
jX
m

0I
'
r
→
&
∞→
s
R
r
'

jX’
r

Không tải: n→n
s
: s→0
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 10

V. Khởi động động cơ không đồng bộ


VI. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ


R
s

s
I
&
jX
s

s
U
&
m
I
&
jX
m

jX’
r

'
r
I

&
'
r
R
'
r
R
s
s1
−

R
s

s
I
&

jX
s

s
U
&

'
r
I
&
s

R
'
r

j
X’
r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

R
Fe
jX
m

m
I
&
Fe
I
&
0
I
&
0
U
&

Không tải: n→n
s

: s→0, P
thcơ
≠ 0
R
Fe

j
X
m

m
I
&
Fe
I
&
P
thcơ
≠0
P
Fe
/3
P
0
/3
R
s

s
I

&

jX
s

R
m
m
I
&
s
U
&

jX
m

'
r
R
jX’
r

Khởi động: n = 0: s = 1: I
s
= I
st

'
r

I
&
R
s

s
I
&

jX
s

R
m
m
I
&
s
U
&

jX
m

s
R
'
r

jX’

r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

'
r
I
&
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 11


R
t

jX
t

t
U
&

t
I
&
s
R
'
r
jX’

r

Sử dụng biến đổi Thevenin cho mạch stator

R
s

jX
s

s
U
&

'
r
I
&
s
R
'
r
jX’
r

Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 12
Giả sử R

m
<< X
m
(hay R
FE
>> X
m
):
()
mss
m
st
XXjR
X.j
UU
++
=
&&
và
()
()
mss
mss
ttt
XXjR
X.jX.jR
X.jRZ
++
+
=+=

Tính được:
()
'
rs
'
r
s
s
'
r
XXj
s
R
R
U
I
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
=

Momen quay

()
()
()
2
'
rs
2
'
r
s
'
r
2
s
s
đt
s
dt
s
dtc
XX
s
R
R
s
R
U3
1
T
P

s1
Ps1P
T
++
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
===
−
−
==
ωωωω


Độ trượt tới hạn: s
p

ứng với T
max
0
ds
dT
=
, hay 0
dn
dT
=


()
2
'
ts
2
s
'
r
p
XXR
R
s
++
=


()
2

'
rs
2
ss
2
s
s
max
XXRR
U
2
3
1
T
+++
=
ω


()()
2
'
rs
2
'
rs
'
r
2
s

s
st
XXRR
RU3
1
T
+++
=
ω


s
s
s
s
2
T
T
p
p
max
+
=

0
s
1s
p

T

st

T
max

T
0
n
n
r

T
st
T
max
T
n
s
n
p

T
rate
T
L
A
T
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 13

Đặc tính momen của động cơ không đồng bộ


Đặc tính momen – độ trượt của máy điện không đồng bộ
ở chế độ động cơ (0<s<1) và máy phát (s<0)




Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 14
Phân bố điện kháng tản trong các loại động cơ không đồng bộ:
Tỷ lệ giữa
X
s
và X
r
’

Loại
Động cơ
Mô tả
X
s
X
’
r

A
Momen khởi động bình thường

Dòng điện khởi động bình
thường
0,5 0,5
B
Momen khởi động bình thường
Dòng điện khởi động thấp
0,4 0,6
C
Momen khởi động cao
Dòng điện khởi động thấp
0,3 0,7
D
Momen khởi động cao
Độ trượt cao
0,5 0,5
Rotor dây
quấn
Tùy thuộc vào sự thay đổi của
điện trở rotor
0,5 0,5
Theo tiêu chuẩn IEEE 112

VII. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ




VIII. Các đặc tính vận hành

0

n
T
n
s
n
p

A
1
A
2
A
3
U
s
giaûm
0
n
T
n
s
A
1
A
2

A
3

T

max
'
r
R giaûm
P
out

I
0

P
out.r
cosϕ
0

cosϕ
I
s
η
n
T
n
s

0
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 15
IX. Tính toán thí nghiệm ngắn mạch (Blocked-rotor) ở tần số thấp f
bl
hơn tần

số định mức f
n
(normal) (không bỏ qua điện kháng nhánh từ hóa X
m
).
Nếu trong thí nghiệm ngắn mạch không bỏ qua X
m
thì phải giữ cho X
m
= const, hay
n
n
bl
bl
f
U
f
U
const
f
U
X ===Φ ~~


2
bls
bl
bln
I3
P

RR ==

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
2
3

bls
bl
bl
n
bl
bl
n
n
I
Q
f
f
X
f
f
X

2
bl
2
blbl
PSQ −=
Với
(
)
(
)
nnm
'
r

'
rssn
jXRjX//jXRjXRZ +=+++=


()
(
)
()
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
++
++
⎥
⎥

⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
+=
2
'
rm
2'
r
'
rm
'
r
2'
r
ms
2
'

rm
2'
r
2
m
'
rsn
XXR
XXXR
XXj
XXR
X
RRZ
γ

(xem R’
r
<< X
m
)

()
(
)
()
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢

⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
++
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

+
+=
2
'
rm
'
rm
'
r
ms
2
'
rm
2
m
'
rsn
XX
XXX
XXj
XX
X
RRZ


⎥
⎥
⎦
⎤
⎢

⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
++
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+

+=
'
rm
m
'
rs
2
'
rm
m
'
rsn
XX
X
XXj
XX
X
RRZ


2
'
rm
m
'
rsn
XX
X
RRR
⎟

⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+=

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+=
'
rm
m
'
rsn
XX
X
XXX

suy ra

()
2
m
'
rm
sn
'
r
X
XX
RRR
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−=

()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜

⎝
⎛
−+
−=
nsm
m
sn
'
r
XXX
X
XXX

Vậy:
€với
()
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
−=
n0
s0
sn

'
r
XX
XX
XXX
tính
s
X và
'
r
X (
s
X
≈

'
r
X )
với
()
s0m
XXX −= tính
()
2
m
'
rm
sn
'
r

X
XX
RRR
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−=


R
s

s
I
&
jX
s

s
U
&
Ngắn mạch: n=0: s=1, P
cơ
= 0

m
I
&
jX
m

jX’
r

r
I
&
'
r
R
'
r
R
s
s1−

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 16



R
s

s

I
&

jX
s

R
m
m
I
&
s
U
&

jX
m

m
'
r
II
&&
>>
'
r
R
jX’
r

Ngắn mạch: n=0: s=1, P
cơ
= 0
'
r
R
s
s1−

R
s

jX
s

n
U
&
n
I
&
'
r
R
jX’
r

Ngắn mạch: n=0: s=1, P
cơ
= 0