GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN - PHẦN IV - MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ - CHƯƠNG 4 docx

145
Chương 4. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA

Mục tiêu : Sau khi học xong chương này SV phải :
 Chứng minh được trong từ trường 1 pha động cơ không thể tự khởi động.
 Trình bày được nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha vòng
ngắn mạch và động cơ không đồng bộ 1 pha mở máy bằng điện dung.
 Vẽ và giải thích được mạch ĐC 3 pha sử dụng trong lưới điện 1 pha.
Nội dung:

I. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Cấu tạo: động cơ thường có rotor lồng sóc. Lõi thép stato giống động cơ 3 pha,
dây quấn là cuộn dây một pha nối với nguồn điện xoay chiều một pha.
Dòng điện xoay chiều chạy vào dây quấn stato không tạo ra từ trường quay. Do
sự biến thiên của dòng điện, chiều và trò số từ trường thay đổi nhưng phương của từ
trường cố đònh trong không gian. Đó là từ trường đập mạch. Phân tích từ trường đập
mạch thành 2 từ trường quay có cùng tốc độ quay nhưng ngược chiều nhau và biên
độ bằng một nửa từ trường đập mạch.

P
f
.
60
n
1
 và
2
B
BB
max

max.IImax.I
 với
III
BBB





Hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận:
s
n
n
n
s
1
1
I




Và với từ trường quay ngược:
s2s2
n
n
)
s
1
(

n
n
n
n
s
I
1
1I1
1
1
II






Tác dụng của từ trường quay thuận nghòch đó với dòng điện ở rotro do chúng sinh
ra tạo thành hai moment ngược nhau M
A
và M
B
. Khi động cơ đứng yên (s=1), hai
moment đó bằng nhau và ngược chiều nhau nên moment tổn bằng không nên động
cơ không thể khởi động được.
-Nếu dùng lực bên ngoài quay rotor theo một chiều nào đó (giả sử chiều thuận),
do tốc độ quay thuận n
thuận



0 nên hệ số trượt ứng với từ trường quay thuận là
1s
n
n
n
s
1
1
I



. Moment điện từ khác 0 nên rotor tiếp tục quay thuận và
động cơ làm việc ở tốc độ ứng với moment cản bằng moment động.
-Nếu quay động cơ theo chiều ngược, do tốc độ quay ngược n
ngược


0 nên hệ số
trượt ứng với từ trường quay ngược là
1
s
2
s
II

. Moment điện từ khác 0
(theo chiều ngược) nên rotor tiếp tục quay ngược và tăng tốc đến tốc độ ổn đònh.
Vậy: nếu ĐCKĐB một pha mà mở máy được thì động cơ có thể làm việc được
và muốn tạo moment mở máy thì lúc mở máy phải biến động cơ một pha thành hai

pha để tạo từ trường quay.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

146
II. PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY VÀ CÁC LOẠI ĐCKĐB MỘT PHA
1. PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY
Về lý thuyết để tạo từ trường ta cần có hai dây quấn đặt lệch nhau trong không
gian góc

và dòng hay áp đặt vào hai dây quấn phải lệch nhau góc

.
Cấu tạo thực tế của động cơ một pha
thường có hai dây quấn nên

sin
.
sin
.
I
.
I
M
BA
. Để có moment lớn thì
0
90
và

0
90

. Nghóa là, hai dây quấn
lệch nhau góc 90
0
(
0
90

) và để
0


phải
có thiết bò dòch pha đặt trong dây quấn thứ hai
Hình 4.1. vò trí không gian dây quấn một pha

Dây quấn thứ nhất: dây quấn làm việc (dây quấn chính, dây quấn chạy)
Dây quấn thứ hai: dây quấn khởi động (dây quấn phụ, dây quấn đề)
Muốn tạo ra I
A
lệch pha với I
B
thì
LVmm
Z
Z

và bộ dòch pha sẽ làm thay đổi tổng

trở để
LVmm
Z
Z


-Mắc điện trở vào cuộn mở máy: khi đó cuộn mở máy có tổng trở lớn hơn cuộn
làm việc
LVmm
Z
Z

. Phương pháp này chỉ tạo góc lệch

nhỏ và có tổn hao trên
điện trở nên thực tế không mắc điện trở mà tính toán sao cho dây quấn phụ có điện
trở tương đối lớn (giảm nhỏ tiết diện dây quấn phụ)
-Mắc cuộn kháng: tổng trở mở máy có tính chất cảm lớn hơn tổng trở làm việc
LVmm
Z
Z

. Phương pháp này góc

nhỏ nên moment mở máy nhỏ, đồng thời
cos


thấp nên thực tế không dùng.
-Mắc tụ điện: Tổng trở mở máy có tính chất dung. Có thể tạo góc lệch pha


=90
0
. Phương pháp này có moment mở máy lớn đồng thời cos

cao. Thực tế
thường dùng phương pháp này.
2. CÁC LOẠI ĐCKĐB MỘT PHA
1.Động cơ mở máy bằng điện trở: (động cơ điện trở hay dây quấn mở máy)
R: Điện trở tượng trưng trên sơ đồ, nhưng trong thực tế là dây quấn có tiết
diện nhỏ hơn để tăng điện trở.
K: Công tắc ly tâm hoặc rơ le dòng điện. Dùng cắt cuộn dây phụ ra khỏi
mạch khi tốc độ động cơ gần đạt đònh mức
Khi động cơ đứng yên, công tắc K đóng nên động cơ làm việc ở chế độ hai pha
cho đến khi tốc độ đạt khoảng 80 đến 90% tốc độ đònh mức thì công tắc mở, động
cơ làm việc ở chế độ một pha với cuộn dây làm việc
Ưu điểm : động cơ loại này cấu tạo đơn giản, nhưng moment mở máy nhỏ và hệ số
công suất thấp.
2.Động cơ mở máy bằng tụ điện: Làm việc như động cơ dây quấn mở máy
Ưiểm: Moment mở máy lớn
3.Động cơ dùng tụ thường trực: Thực chất đây là động cơ hai pha, làm việc ở
nguồn điện một pha. Tụ C được tính sao cho từ trường tròn ở chế độ đònh mức.
I
A

I
B


A

B


Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

147
Ưu điểm: Moment mở máy lớn, moment đònh mức lớn, hệ số công suất cao.
4.Động cơ có tụ mở máy và tụ thường trực: ở thời điểm mở máy cả hai tụ tham
gia vào mạch:
1
LVmm
C
C
C

. Kết thúc khởi động, cắt tụ C
1
và động cơ làm việc
ở chế độ hai pha.
Ưu điểm: Moment mở máy lớn, moment đònh mức lớn, khả năng quá tải lớn và hệ
số công suất cao.
5.Động cơ có vòng ngắn mạch: (vòng chập) Vòng ngắn mạch là vòng đồng được
nối ngắn mạch và ôm lấy 1/3 cực từ.
Đặt điện áp xoay chiều một pha vào dây quấn stato sẽ sinh ra từ trường đập
mạch
chinh

gồm hai thành phần:

-Phần qua cực từ lớn (không có vòng ngắn mạch):



-Phần qua cực từ có vòng ngắn mạch:



. Trong vòng ngắn mạch sẽ sinh ra
dòng điện ngắn mạch I
n
. Dòng điện này lại sinh ra từ thông
n

. Từ thông
n

cùng
với từ thông



tạo ra từ thông tổng đi trong vùng cực từ nhỏ
f

.
Như vậy, ở dưới phần cực từ không có vòng ngắn mạch có từ thông






ch
đi qua, còn ở phần có vòng ngắn mạch có
f

đi qua giữa chúng có
góc lệch pha nhau về thời gian và không gian tạo nên từ trường quay và máy có
moment ban đầu làm động cơ quay.
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ nhưng hiệu suất động cơ thấp.

3.ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA DÙNG TRONG LƯỚI ĐIỆN 1 PHA




a b c
Hình 4.2a,b,c. sơ đồ động cơ 3pha dùng trong lưới 1 pha
*****

CHỦ ĐỀ GI Ý THẢO LUẬN

1.
Từ trường của dộng cơ điện xoay chiều 1 pha?.
2. Đặc điểm của từ trường dòng điện 1 pha. So sánh với từ trường của dòng điện
xoay chiều 3 pha.
3. Phân tích từ trường dòng điện xoay chiều 1 pha thành từ trường quay.
4. Tác động của từ trường quay thuận lên động cơ
5. Tác động của từ trường quay ngược lên động cơ
6.

Biểu diễn momen tổng
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM

148
7. Nhận xét momen tổng tại điểm khởi động (S = 1)
8.
Kết luận về khả năng tự khởi động của động cơ.
9.
Động cơ không đồng bộ 1 pha có thể tự khởi động với điều kiện nào
10. Tạo góc lệch pha giữa dòng điện pha chính và pha phụ bằng cách nào.
11. Trong các loại động cơ điện 1pha, loại nào có momen khởi động lớn nhất.
12.
Độ lớn của momen khởi động phụ thuộc vào yếu tố nào
13. Nhiệm vụ của dây quấn pha phụ.
14. So sánh công suất, momen, hệ số quá tải của động cơ 1 pha với động cơ 3 pha
15.
Đổi chiều quay của động cơ 1 pha vòng ngắn mạch và động cơ điện dung.
16. So sánh momen khởi động của động cơ vòng ngắn mạch vớiø động cơ dùng tụ.
17. Nguyên lý làm việc của động cơ vòng ngắn mạch. Nếu vòng ngắn mạch bò hở
thì động cơ có khởi động được không.
18. Có bao nhiêu khả năng đấu 6 đầu của 3 cuộn dây thành 3 đầu dây. Từ các
khả năng đó nhận xét về trò số điện áp đặt lên cuộn dây.
19.
So sánh giữa điện áp thực tế và điện áp cho phép đặt lên cuộn dây. Trên cơ
sở đó phân loại thành các nhóm có đặc điểm về điện áp giống nhau.
20.
Đổi chiều quay của động cơ được tiến hành bằng cách nào.
21.

Khi dùng động cơ 3 pha trong lưới điện 1 pha, công suất và momen động cơ
thay đổi thế nào.

*****


Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM