Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Chương 7 - Trịnh Hoàng Hơn

CHƯƠNG 7

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Presenter: Trịnh Hoàng Hơn
Industrial and Civil Automation Lab
Tel: 0903767041

www.icalabhcmut.edu.vn

28/06/2015 9:06 CH


Khái niệm
* Thường:
 Phổ biến trong công nghiệp
2 phần chính
• Stator
• Rotor
• Đều mang dòng điện
xoay chiều

 Bền
• Ít bảo trì, bảo dưỡng
28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

2

Stator
* Hình trụ rỗng
Nhiều lá thép
mỏng ghép lại
Mặt trong
•Răng
•Rãnh
–Bộ dây quấn
»3 pha
»2 pha

28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

3


Rotor
* Hình trụ đặc
 nhiều lá thép
mỏng ghép lại
Mặt ngoài
•Răng
•Rãnh
–Lồng sóc
–Dây quấn
»Số cực phải phù hợp

»Vành trượt
28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

4


Nguyên lý hoạt động
* Cấp dòng điện vào stator
 2 pha đối xứng
 Hoặc 3 pha đối xứng
 Tạo ra từ trường quay

60 f
Tốc độ từ trường
n
quay stator
p

* Rotor ngắn mạch
 Tạo ra dòng điện rotor (thứ cấp)
• Sinh ra cực từ ngược (Nam – Bắc)
• Rotor quay theo từ trường quay stator

 Giống máy biến áp ( cảm ứng điện từ)
28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn

ICA Lab

5


Nguyên lý hoạt động
Giả sử
•Rotor quay bằng tốc độ từ trường stator
– Dòng cảm ứng trong rotor bằng không
– Cực từ trong rotor biến mất
– Không còn lực từ
» Không còn lực tác dụng lên rotor
» Rotor quay chậm lại
» xuất hiện dòng điện cảm ứng trong rotor
»…..
•  nrotor  nstotor Gọi là không đồng bộ
28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

6


Phân tích định lượng – máy 2 cực

Giải bài toán
mạch từ

Tốc độ quay

của rotor

28/06/2015 9:06 CH

Từ thông

Moment
điện từ

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

Từ thông liên kết
của các cuộn dây


Đồng năng lượng

7


Phân tích định lượng – máy 2 cực
* Giả sử dòng điện và điện áp đối xứng
ias  I ms cos s t 


cos  t  120 

iar  I mr cos r t   

ibs  I ms cos s t  120

0

ibr  I mr cos r t    120

0

ics  I ms

0

icr  I mr

0

* Moment 

s


cos  t    120 

9
T e   I ms I mr M sin    
4

* Phương pháp tính dài

r

 hằng số tùy ý
(góc lệch pha ban
đầu giữa rotor
và stator)

 sử dụng mạch tương đương
28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

8


Phân tích định lượng
* Từ phương trình điện của Rotor
d ar
R
Var  iar Rr 
0
3
dt
L'rr
aM  I
sin  t   
2
d

Nguồn

 iar' Rr'  a ar  0
dt
d '
3
' '
'
 iar Rr  Lrr
I mr cos r t     aM r I ms sin r t   
dt
2
'
r

r ms



r



Phần tử L

Phần tử R

28/06/2015 9:06 CH

3 aM r I ms cos r t   
i 
2

2
'
Rr  r L'rr
'
ar

  

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab



9


Phân tích định lượng
* Từ phương trình điện của stator
d as
Va  ias Rs 
dt


 Rr'
' 
 s aMias   js Llr  
s
3



 Va  ias Rs  js Lls ias  j
2  Rr'
 ' 3

  js  Llr  aM  
2


 s

28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

10


Phân tích định lượng
* Mạch tương đương khi bỏ qua điện trở stator

28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

11


Phân tích định lượng

* Mạch tương đương khi kể đến điện trở stator
và tổn hao sắt từ

28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

12


Phân tích định lượng
* Mạch tương đương gần đúng
khi bỏ qua điện trở stator

28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

13


Phân tích định lượng
* Kể đến tổn hao sắt từ và điện trở stator

Va

Im

Ia

Ra

I r'

jxls

R

'
r

jxlr'
Rr'

Rc

28/06/2015 9:06 CH

jX m

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

1 s
s

14

Quan hệ công suất

 

2
'
2
V
R
PT  3Va I a cos   3I r'2 r  3 I r' Ra  3 a  Pag  Pscl  Pc
s
Rc

Trong đó Pag, Pscl, và Pc là công suất truyền qua khe hở
(công suất điện từ), tổn hao đồng stator, tổn hao sắt

28/06/2015 9:06 CH

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

15


Quan hệ công suất
Pag  Pm  Pr
1 s
Pm  3I R
 Pag 1  s 

s
where,
Pr  3I r'2 Rr'  sPag
'2
r

28/06/2015 9:06 CH

'
r

Pr: Tổn hao đồng rotor
Pm: công suất cơ lý tưởng

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

16


Hiệu suất
Pm PT  Pscl  Pc  Pr 


PT
PT

* Nếu kể đến tổn hao quay


28/06/2015 9:06 CH

Pshaft
PT



PT  Pscl  Pc  Pr  Prot 
PT

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

17


Moment
* Dùng mạch gần đúng
Va
I 
Ra  Rr' s  j xls  xlr'
'
r

 Pm  3  I r' 

T 
e

28/06/2015 9:06 CH

1



2

 



2 '
3
V
1

s
a Rr 1  s  s
'
Rr

2
'
' 2
s
 Ra  Rr s    xls  xlr 

3Va2 Rr' s

s  Ra  Rr' s 2   xls  xlr' 2

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

18


Moment
* Khi s nhỏ
2
3
V
s
e
a
T 
 s Rr'

T s
e

hay

* Khi s lớn
Te 

3Va2

 s xls  x



' 2
lr

Rr'
s

hay

1
T 
s
e

* Moment cực đại
s mT 

28/06/2015 9:06 CH

Rr'



R  xls  x
2
a



' 2
lr

e
 Tmax

3Va2

2s  xls  xlr' 

Trịnh Hoàng Hơn
ICA Lab

Ra  0

19