Bài giảng Vật lý công nghệ 1 (Phần 2: Máy điện): Chương 8 - PGS.TS. Dương Hồng Quảng

Bài giảng Vật lý công nghệ 1

Phần II. MÁY ĐIỆN
PGS. TS Nguyễn Hồng Quảng

Trung tâm Thực hành thí nghiệm

28/04/2016

1


Chương 8 Máy điện không đồng bộ
1. Khái niệm
2. Nguyên tắc cấu tạo
3. Nguyên lý hoạt động của động cơ KĐB
4. Chế độ hoạt động của động cơ KĐB

5. Sơ đồ thay thế động cơ KĐB


1. Khái niệm
Máy điện KHÔNG ĐỒNG BỘ (KĐB) là máy
điện có tốc độ quay của rotor khác tốc độ quay
của từ trường (chậm hơn);

Đối với máy điện KĐB, động cơ không đồng bộ
được sử dụng rất rộng rãi do nhiều đặc tính ưu
việt của nó, ngược lại máy phát điện KĐB ít
được sử dụng hơn.

1. Khái niệm


Đây là loại động cơ
1 pha sử dụng phổ
biến nhất hiện nay



Được sử dụng trong
hầu hết ứng dụng
như máy giặt, tủ
lạnh, điều hoà, quạt
điện,…



Có độ tin cậy và
hiệu quả kinh tế cao

Động cơ không đồng bộ 1 pha


1. Khái niệm


Đặc biệt, động cơ không
đồng bộ 3 pha được sử
dụng rộng rãi trong sản

Housing

xuất công nghiệp, dịch
vụ

Motor


2. Nguyên tắc cấu tạo

Rotor

Stator


2. Nguyên tắc cấu tạo
Stator (phần tĩnh) Gồm lõi thép và các cuộn
dây

Rotor (phần quay) Có hai loại
- Rotor dây quấn: gồm cuộn dây quấn quanh lõi
thép
- Rotor lồng sóc: gồm các thanh kim loại hàn ngắn
mạch, tạo thành hình lồng sóc


2. Nguyên tắc cấu tạo
Stator:
Được làm từ các lá thép KTĐ, ghép sát nhau,

trong đó đặt các cuộn dây (gọi là các cuộn stator)


2. Nguyên tắc cấu tạo
Rotor : có 2 loại (lồng sóc/dây quấn)


Rotor lồng sóc:


Gồm các thanh kim loại (hợp kim nhôm) gắn ngắn mạch
với nhau, tạo thành hình lồng sóc



Các thanh thường được đặt nghiêng với rotor để hạn chế
tiếng ồn



Có các cánh nhỏ đặt ở vòng ngoài, có tác dụng như các

cánh quạt làm mát động cơ khi vận hành


2. Nguyên tắc cấu tạo
Squirrel cage rotor

Wound rotor

Notice
the slip
rings


2. Nguyên tắc cấu tạo

Rotor lồng sóc trong động cơ KĐB


2. Nguyên tắc cấu tạo
Rotor dây quấn
Gồm các cuộn dây đặt trong lõi thép, nối với bộ
điều khiển ở mạch ngoài bằng các chổi than (dùng
để thay đổi tốc độ động cơ, đổi chiều quay và các
tính năng khác)

Rotor dây quấn của động cơ KĐB 3 pha


3. Nguyên lý hoạt động
Dòng điện 3 pha đi vào
cuộn dây stator

Động
cơ
không
đồng
bộ

Từ thông biến thiên qua
các cuộn dây rotor
Dòng điện cảm ứng
được tao ra trong rotor
Từ trường quay stator tác
dụng lực lên dòng điện rotor

Rotor QUAY

Máy
phát
điện
không
đồng
bộ


3. Nguyên lý hoạt động
Sự tạo thành từ trường quay:

Giả sử dòng điện 3 pha có phương trình là

Khi cho dòng điện 3 pha đi vào các cuộn dây của stator, từ
trường của các dòng điện 3 pha sẽ biến thiên, và từ trường
tổng hợp của 3 cuộn dây sẽ quay trong không gian.


3. Nguyên lý hoạt động
Sự tạo thành từ trường quay

3. Nguyên lý hoạt động
Sự tạo thành từ trường quay


3. Nguyên lý hoạt động
Sự tạo thành từ trường quay


3. Nguyên lý hoạt động
Bnet (t )  Ba (t )  Bb (t )  Bc (t )
 BM sin(t )0  BM sin(t  120)120  BM sin(t  240)240
 BM sin(t )xˆ
3
BM sin(t  120)]yˆ
2
3
[0.5BM sin(t  240)]xˆ  [
BM sin(t  240)]yˆ
2
1
3
1
3
Bnet (t )  [ BM sin(t )  BM sin(t ) 
BM cos(t )  BM sin(t ) 
BM cos(t )]xˆ
4
4
4

4
3
3
3
3
[
BM sin(t )  BM cos(t ) 
BM sin(t )  BM cos(t )]yˆ
4
4
4
4
[0.5BM sin(t  120)]xˆ  [

 [1.5BM sin(t )]xˆ  [1.5BM cos(t )]yˆ


3. Nguyên lý hoạt động


3. Nguyên lý hoạt động
Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào số cặp cực từ

trong stator và tần số của dòng điện:

Trong đó:

n1 là tốc độ quay của từ trường

f là tần số của dòng điện

p là số cặp cực


3. Nguyên lý hoạt động
Tốc độ quay cùa từ trường với các tần số và số cặp cực
Số cặp cực (p)

Tần số f=50 Hz

Tần số f=60 Hz

1

3000

3600

2

1500

1800

3

1000

1200

4

750

900

5

600

720

6

500

600


3. Nguyên lý hoạt động
Dòng điện cảm ứng tạo trong rotor chỉ tồn tại khi có

sự biến thiên từ thông, tức là phải có chuyển động
tương đối rotor đối với từ trường quay: n2 < > n1

 Sự quay không đồng bộ
Tốc độ trượt :

Độ trượt (hệ số trượt)

3. Nguyên lý hoạt động
Khi rotor bị khóa (s =1), điện áp và tần số dòng
điện tạo ra trong rotor sẽ lớn nhất.
Vì sao?
Mặt khác nếu rotor quay đồng bộ (bằng tốc độ
từ trường, s = 0), điện áp và tần số dòng cảm
ứng sẽ bằng không.
Vì sao?


4. Chế độ hoạt động
Chiều quay của từ trường: phụ thuộc vào thứ tự các
pha dòng điện đưa vào 3 cuộn dây

Nếu đổi thứ tự của 2 pha cho
nhau thì sẽ tạo ra từ trường

ngược chiều ban đầu


5. Sơ đồ thay thế
Sơ đồ tương đương (sơ đồ thay thế) tương tự
của MBA, ngoại trừ, cuộn sơ cấp MBA =
cuộn dây stator còn thứ cấp MBA = rotor