Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha

Ch−¬ng I
TæNG QUAN VÒ §éNG C¥
KH¤NG §åNG Bé BA PHA

Trang
3



I.GIớI THIệU Về ĐộNG CƠ KHÔNG ĐộNG Bộ
BA PHA .
So với tất cả các động cơ điện dùng trong công nghiệp thì động cơ không
đồng bộ đợc dùng nhiều hơn cả v chúng đang thay thế ngy một nhiều cho
các động cơ điện một chiều. Đến nay phần lớn các cần trục đợc trang bị động
cơ không đồng bộ, nhiều cơ cấu của máy cắt kim loại, truyền động phụ của
máy cán v nhiều cơ cấu khác trong các lĩnh vực công nghiệp cũng đang sử
dụng động cơ không đồng bộ. Tuy nhiên khi điều chỉnh tốc độ v khống chế
các quá trình quá độ của động cơ rất khó khăn, riêng đối với động cơ Rôto lồng
sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn so với động cơ điện một chiều nhng
động cơ điện một chiều thì lại sử dụng phức tạp đòi hỏi phải có hệ thống cung
cấp điện riêng, khi hoạt động sẽ gây ra tia lửa điện... Chính vì những điểm yếu
đê của động cơ điện một chiều m hiện nay xu hớng nghiên cứu dùng động cơ
không đồng bộ để thay thế động cơ điện một chiều ngy cng đợc quan tâm
hơn.

Ngy nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trong đê có sự phát
triển của ngnh công nghệ chế tạo bán dẫn công suất v công nghệ điện tử đã
lm cho các hệ truyền động của động cơ không đồng bộ có thể khai thác hết các
u điểm để cạnh tranh với động cơ điện mĩt chiều.
Phơng trình đặt tính cơ:
Dòng điện stato:












++
+
+
=
nm
f
JX
S
'R
R
JXR
UI

2
1
11


Trong đó:
U
f
: Trị hiệu dụng của điện áp pha stato.
X: Điện kháng mạch từ hóa.
R,R
1
,R
2
: Điện trị tác dụng của mạch từ hóa, của cuộn stato,
của rôto quy
đổi về stato.
X
nm
= X
1

+ X'
2

: Điện kháng ngắn mạch.
X
1

: Điện kháng tản stato.

X'
2

: Điện kháng tản rôto đã quy đổi về stato.
S: Hệ số trợt của động cơ.
( )
1
1



=S

Trang
4


: Tốc độ gốc của động cơ.

1
: Tốc độ đồng bộ.



Phơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ:

+








+
=
2
2
2
11
2
2
1
3
nm
'
'
,
f
X

S
R
R
S
R
.U
M


Từ các phơng trình trên ta vẽ đợc đờng đặc tính của động cơ không
đồng bộ với các giá trị tới hạn:
)XRR(.
U.
M
nm
f
th
22
111
2
2
3
+
=





22

1
2
nm
th
XR
'R
s
+
=

,S


1

s
t
M
th
TN(R
f
=
0)
NT(R
f

0)
M
õm
M

Hỗnh 1.1. ỷc tờnh cồ cuớa õọỹng
cồ khọng õọửng bọỹ

= f(M) trong

Trang
5








II. KhởI Động Động cơ

Vấn đề cơ bản khi mở máy động cơ không đồng bộ l độ lớn của dòng
điện mở máy. Đối với động cơ mômen mở máy phải lớn hơn mômen cản trên
trục động cơ, mômen mở máy cng lớn thì thời gian mở máy cng ngắn. Ngoi
ra đối với lới điện thì dòng mở máy cng nhỏ cng tốt. Khi mở máy tốc độ của
động cơ tăng dần nên phơng trình chuyển động của động cơ l:
Từ đê ta thấy để mở máy nhanh thì J phải nhỏ v M-Mc phải lớn, dòng
mở máy đợc xác định nh sau:
dt
d
JMM
c

=
()( )
2
21
2
21
1
xxrr
U
I
m
+++
=
1. Mở máy trực tiếp:
Phơng pháp ny đợc thực hiện bằng cách nối động cơ trực tiếp vo lới
điện, nó có u điểm l đơn giản, mômen mở máy lớn, thời gian mở máy nhỏ
nhng dòng mở máy lớn, nếu tải tăng thì thời gian mở máy kéo di v động cơ
bị nóng lên. Phơng pháp ny chỉ áp dụng cho các động cơ có công suất nhỏ.
2. Mở máy bằng cách giảm điện áp đa vo động cơ:
a. Dùng cuộn kháng:(Sơ đơ mở máy nh hình vẽ 1.2a)
Để mở máy trớc hết ta đóng cầu dao D
1
. Lúc ny động cơ đợc nối nối
tiếp với cuộn kháng v điện áp trên stato giảm đi, trên dây quấn stato có điện
áp:
U
min
=K.U
đm
<U

đm
(K<1)
Do vậy dòng mở máy giảm đi, khi tốc độ tăng lên đến một giá trị no đó
ta đóng cầu dao D2 động cơ đợc nối trực tiếp vo lới điện với U = U
đm
.
Ta gọi dòng điện v mômen mở máy khi mở máy trực tiếp l I
mm
, M
mm
v
khi mở máy qua cuộn kháng l: I
mm
v M
mm
Nh vậy: I
mm
= K.I
mm
; M
mm
= K
2
.M
mm
Phơng pháp ny có nhợc điểm l mômen mở máy giảm đi nhiều,
thừơng mở máy cho động cơ có M
c
< M
đm.

b. Dùng biến áp tự ngẫu: (Sơ đồ mở máy nh hình vẽ 1.2b)
Khi mở máy trớc hết ta đóng cầu dao D1 v D3 lúc ny động cơ đợc
cung cấp điện áp U
mm
=K
t
.U
đm
<U
đm
do đó dòng mở máy giảm đi, khi tốc độ
quay đạt đến giá trị no đó ta cắt cầu dao D3 v đóng cầu dao D2 khi ny động

Trang
6


cơ đợc nối trực tiếp vo lới điện v lm việc với U=U
đm
Ta có: M
mm
=K
t2
.M
mm
; I
mm
= K
t
.I

mm
Dòng điện mở máy m máy biến áp lấy từ lới điện l:
I
1
= K
t
.I
mm
= K
t
2
. I
mm
Nh vậy dòng mở máy qua máy biến áp tự ngẫu giảm đi K
t2
lần so với khi
mở máy trực tiếp. Ta thấy dòng điện khi mở máy dùng biến áp tự ngẫu nhỏ
hơn dùng cuộn kháng.


3.Đổi nối sang Y:
(Sơ đồ mở máy nh hình vẽ 1.2c)

K
D
1
D
2
K
D

1
D
2
D
3
(a
)
(b
)
D
1
K
D
2

Y
(c
)
Hỗnh 1.2. Caùc sồ õọử mồớ maùy õọỹng
cồ khọng õọửng bọỹ
Phơng pháp ny dùng cho động cơ khi bình thờng nối . Khi mở máy ta

Trang
7
3
dm
mmf
U'U
3
1

=


đóng cầu dao D2 phía Y. Khi mở máy xong cầu dao D2 đợc đóng sang phía .
Đổi nối sang Y nên điện áp trên mỗi pha của động cơ giảm đi lần, do đó
dòng điện mở máy giảm, điện áp pha khi mở máy l:



3
3
2
mmmm
mm
M
)(
M
'M ==
Mômen mị máy:
Dòng mở máy khi nối Y
l:
3
mmf
mmfmm
I
.'I'I =
Nếu mở máy trực tiếp nối thì:
Do đó:

mmfmm

I.I3=
3
3
mm
mmf
mmfmm
I
I
.'I'I ==
3
1
=
t
K
Nghĩa l khi đổi nối sang thì dòng mở máy giảm đi 3 lần v mômen mở
máy cũng giảm đi 3 lần giống nh ta dùng máy biến áp tự ngẫu với
4. Mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vo mạch Rôtor:
Phơng pháp ny dùng cho các động cơ rôtor dây quấn vì ta có thể đa
thêm điện trở phụ rf vo mạch rôtor thông qua hệ thống chổi than v vnh
trợt.
Khi ta thêm điện trở phụ vo mạch rôtor đặc tínhcơ dịch dần qua phải.
Mômen mở máy (tơng ứng với hệ số trợt S = 1) tăng lên. Với giá trị xác định
của r
f
ta có đợc M
mm
= M
max
. Tốc độ của động cơ tăng dần theo đờng 3. Khi
S = S

a
ta chuyển vị trí con trợt sang vị trí 2. Động cơ chuyển lm việc đến
điểm D v tốc độ động cơ tăng theo đờng 2. Khi S = S
b
ta dịch con trợt đến vị
trí 1 tốc độ tăng theo đờng 1. Cuối cùng động cơ lm việc tại điểm C với r
f
= 0.
Phơng pháp ny có u điểm l dòng mở máy nhỏ, mômen mở máy lớn.










1
2
3
D
M
D
C B
1
23
A

Trang
8

S
S
B
B
B
S
B
A
B

Hỗnh 1 3 Sồ õọử vaỡ õỷc tờnh mồớ maùy