tài liệu lớp 14ddc02

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.35 MB, 46 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

1. KHÁI NIỆM CHUNG

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc dựa vào nguyên
lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rôto n khác với tốc độ từ trường n1.

- Phân loại theo kết cấu vo: kiểu hở, kiểu kín, kiểu bảo vệ.
Máy điện có tính thuận nghịch: động cơ hoặc máy phát.

Động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, giá thành rẽ, vận hành tin cậy, nên
được dùng rộng rãi.

Phân loại: gồm các kiểu sau đây

- Phân loại theo kết cấu rôto: rôto lồng sóc và rôto dây quấn.
- Phân loại theo số pha: một pha, hai pha, ba pha.

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Hình 3.1 Động cơ không đồng bộ

Các thông số định mức:

- Công suất cơ định mức Pđm(kW)
- Điện áp định m c Uư đm(V)

- Dòng điện dây định mức I1đm(A)
- Tốc độ định mức nđm(vg/ph)

- Hệ số công suất định mức Cosđm
- Tần số định mức fđm(hz)

- Hiệu suất định mức đm

- Cách đấu dây (Y hay )…

- Công suất định mức động cơ điện
tiêu thụ là:

- Mô men cơ định mức đưa ra đầu trục là:
v i ơ

ñm
ñm

1 3U I cos

P  




)
m
.
kg

(
81
,
9

1
P

)
m
.
N
(
P

M ñm ñm

ñm





 (rad/s)

60
n
2 ñm


</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

2. CẤU TẠO MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Gồm có: stato (phần tĩnh), rôto (phần
quay), và khe hở không khí

Stato:

Hình 2.4

Lõi thép: dẫn từ
Dây quấn: dẫn điện
Vỏ máy

Rôto:

Lõi thép: dẫn từ

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

- Rôto lồng sóc

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

3. TỪ TRƯỜNG QUAY CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ 
1. Sự tạo thành từ trường quay

- Dòng điện xoay chiều ba pha

Thời điểm pha t=900:

Thời điểm pha t=900+1200:

Thời điểm pha t=900+2400:

Trục của tường trường tổng trùng với trục dây quấn pha A có dịng điện cực đại.

Từ trường tổng lệch đi 1200 so với thời điểm trước và trùng với trục dây quấn pha B
có dịng điện cực đại.

Từ trường tổng lệch đi 2400 so với thời điểm ban đầu và trùng với trục dây quấn pha C
có dịng điện cực đại.

Vậy từ trường tổng của dòng điện 3 pha là từ trường quay.

t

sin

I

i

A



max



)
120
t

sin(
I

i 0

max

B   

)

240
t

sin(
I

i 0

max

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

2. Đặc điểm từ trường quay
 Tốc độ từ trường quay

(vòng/phút).
 Chiều quay của từ trường
Chiều quay của từ trường phụ
thuộc vào thứ tự các pha của
dòng điện  muốn đổi chiều
quay từ trường ta thay đổi thứ
tự hai pha với nhau

 Biên độ của từ trường

Vậy từ thông tổng của từ trường quay xuyên qua dây quấn biến thiên hình sin và có biên
độ bằng 3/2 từ thông cực đại của một pha

p
f
60
n1 

t

sin

I

i

A



m



t
sin

A  



t
sin
2

m 

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

4. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Khi đưa dòng điện ba pha vào động cơ, sẽ tạo ra từ trường quay, làm cảm ứng trên
dây quấn rôto sức điện động, vì dây quấn rôto nối ngắn mạch sẽ sinh ra dòng điện

trong các thanh dẫn. Lực tương tác của từ trường lên các thanh dẫn sẽ sinh ra lực điện

từ làm quay rôto.

1. Động cơ điện

Tốc độ trượt: n2 = n1 – n
Hệ số trượt:

Khi rôto đứng yên n=0  s=1, khi rôto quay định mức s=0,020,06
Tốc độ động cơ là:

1
1
1

n
n
n

n
n

s   

)
s
1
(
p

f
60
)

s
1
(
n

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

2. Máy phát điện

Stato vẫn được nối với lưới điện, cịn trục rơto khơng nối với tải mà nối với động cơ
sơ cấp. Động cơ sơ cấp kéo rôto quay cùng chiều với n1 và n > n1. Lúc này chiều dòng
điện ngược chiều với chế độ động cơ và lực điện từ đổi chiều  sinh ra mômen hãm
cân bằng với mômen quay của động cơ sơ cấp  máy phát điện.

Hệ số trượt là:

Máy phát điện nhận công suất phản kháng Q từ lưới điện  tạo ra từ trường quay. Nhờ
từ trường quay cơ năng đưa vào rôto máy phát được biến thành điện năng ở stato. Máy
phát nhận Q  cos của lươi thấp và khi làm việc riêng lẻ thì phải dùng tụ điện nối ở
đầu cực để kích thích cho máy  ít được sử dụng.

0
n

n
n

1
1




</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

5. MƠ HÌNH TOÁN CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ
a) Phương trình sức điện động dây quấn stato:

(5.1)
trong đoù: là tổng trở dây quấn stato

là điện trở dây quấn stato

điện kháng tản dây quấn stato đặc trưng cho từ thông tản stato
là sức điện động pha stato do từ trường quay sinh ra

(5.2)

w1 là số vòng dây của moät pha stato

Kdq1 là hệ số dây quấn của một pha stato.
là biên độ của từ trường một pha

b. Phương trình sức điện động dây quấn rơto

Tần số của sức điện động và dịng điện trong dây quấn rơto là:

(5.3)

1
1

1 I Z E

U   

1
1

1 R jX

Z  

1
1 2 fL

X  

1
E

m
1
dq
1
1 4,44fw k

E  

m


sf
60

spn
60

f 2 1

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Sức điện động pha dây quấn rôto lúc quay là:

(5.4)

với w2 và kdq2 lần lượt là số vịng dây và hệ số dây quấn rơto.

Khi rơto đứng n s =1  f2 = f thì sức điện động pha dây quấn rôto lúc đứng yên là:

(5.5)

So sánh (5.4) và (5.5)  (5.6)

nghĩa là sức điện động pha rôto lúc quay E2s bằng sức điện động pha rôto lúc đứng yên
nhân với hệ số trượt s.

Điện kháng tản của dây quấn rôto lúc quay là:

(5.7)

nghĩa là điện kháng tản rơto lúc quay bằng điện kháng tản rôto lúc không quay nhân với
hệ số trượt s.

Từ (5.2) và (5.5) suy ra tỉ số sức điện động pha stato và rôto là:

: hệ số qui đổi sđđ rôto (5.8)

m
dq
m

dq

s f w k sfw k

E2 4,44 2 2 2 4,44 2 2

m
dq

k

fw

E

2



4 ,

44

2 2



2
s

sE

E



2
2

2 2 f L s2 fL sX
X s 









2
dq
2

1
dq
1
2

e w k

k
w
E

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Phương trình sức điện động dây quấn rơto là:

hay (5.9)

Dòng điện rôto có tần số f2 =sf và có trị hiệu dụng là:

(5.10)

c) Phương trình sức điện đợng dây q́n stato:

Vì điện áp đưa vào động cơ U1 không đổi  sức động động E1 không đổi  từ thông
m gần như không đổi trong chế khơng tải và có tải  phương trình cân bằng sức từ
động của động cơ là:

(5.11)

với: m1, m2 là số pha dây quấn stato và rơto
là dịng điện stato lúc khơng tải

là dòng điện stato và rôto lúc có tải
)

jX
R

(
I

E2s  2 2  2s
  

)
jsX
R

(
I
E
s

0   2 2 2  2

2
2
2

)

sX
(
R

sE
I




0
1
dq
1
1
2

2
dq
2
2
1

1
dq
1

1w k I m w k I m w k I

m     

0
I



I


2
I

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Chia hai vế (5.9) cho m1w1kdq1 ta được:

hay (5.12)

dịng điện rơto qui đổi về stato

ki = : hệ số qui đổi dịng điện rơto về stato

Ví dụ 1: Một động cơ điện khơng đồng bộ ba pha rơto dây quấn, số vịng dây pha stato
W1 = 100, rôto W2 = 80. Hệ số dây quấn stato kdq1=0,95, rơto kdq2=0,96.Tần số dịng điện
bên stato f=50Hz, từ thông dưới mỗi cực từ max=0,02Wb, tốc độ từ trường quay n1=
1000vòng/phút. Tính,

•a) Sức điện động pha cảm ứng trong dây quấn stato và rôto lúc quay với tốc độ
950vịng/phút và lúc bị ghìm đứng n.

•b) Tần số dịng điện bên rơto trong hai trường hợp trên.

•c) Biết điện trở dây quấn rơto R2=0,05 và điện kháng dây quấn rơto X2=0,1. Tính
dịng điện bên rôto trong hai trường hợp trên.

0
2

dq
2
2

1
dq
1
1

1 I

k
w
m

I  

  

2
0

1 I I

I  


i
2
2 k

I 

 

2
dq
2
2

1
dq

1
1

k
w
m

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Giải:

a) Lúc rơto đứng n, sức điện động cảm ứng:

E1 = 4,44fW1kdq1max = 4,44.50.100.0,95.0,02= 422V
E2 = 4,44fW2kdq2max = 4,44.50.80.0,96.0,02= 341V
Lúc rơto quay với tốc độ n=950vịng/phút, hệ số trượt:

Sức điện động cảm ứng stato E1 = 422V

Sức điện động rôto lúc quay: E2s = sE2 = 0,05.341 =17V
b) Tần số dịng điện bên rơto lúc đứng n: f2 = f1 = 50Hz
Tần số dịng điện bên rơto lúc quay: f2 = s.f1 = 0,05.50=2,5Hz
c) Dịng điện rơto lúc khơng quay:

Dòng điện rôto lúc quay:

So sánh I2 trong hai trường hợp ta thấy, lúc rôto bị giữ chặt khơng quay dịng điện rơto
tăng lên rất nhiều.

05

0 1000

950 1000

,







s

A
X
R
E
I 3410
1
0
05
0
341
2
2
2
2
2
2
2
2 




,
,

A
X
s
R
E

I s 340

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

6. SƠ ĐỒ THAY THẾ ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Ta có mô hình toán học: (6.1)

(6.2)
(6.3)

Chia (6.2) cho s ta được: (6.4)

Nhân (6.4) với ke, nhân và chia với ki ta được:

(6.5)
với ke, ki lần lượt là hệ số qui đổi sđđ và dòng điện rôto về stato.

là sđđ động pha rôto qui đổi về stato
là dòng điện rôto qui đổi về stato

là điện trở dây quấn rôto qui đổi về stato
là điện kháng dây quấn rôto qui đổi về stato
là hệ số qui đổi tổng trở

1
1

1 I (R jX ) E

U    

)
jsX
R
(
I
E
s

0   2 2 2  2

2
0

1 I I

I  

)
jX
s
R

(
I
E

0 2 2

2  

 

2 2

2 2 e

0 e ( e i k )i

i
I R

k E k k jX k
k s
  


1
2
e

2 k E E

E  

i
2
2 k
I
I 
 
i
e
2
2 R k k

R 

i
e
2
2 X k k
X 

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Sơ đồ thay thế động cơ điện không đồng bộ

Viết lại (6.5) là: (6.6)

Giống như mba –E1 và là điện áp rơi trên tổng trở nhánh từ hóa

(6.7)

Vậy hệ phương trình của động cơ điện lúc quay:

(6.8)
(6.9)
(6.10)
Sơ đồ gần đúng

)
X
j
s
R
(
I
E

0 2 2

2  






  
2

E



)
jX
R
(
I
)
jX
R
(
I

U 1 1 1  1  0 m  m
)
X
j
s
R
(
I
)
jX
R
(
I

0 2 2

2
m

0  





 
2
0

1 I I
I  


m

R

m

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

trong đó: là điện trở ngắn mạch
là điện kháng ngắn mạch
Sơ đồ thay thế mới

với

Đặc trưng cho công suất cơ Pcơ của động cơ

m
1

0 R R

R  

m
1

0 X X

X  

2 2

(1 )

R R s

R

s s

  



 

2
1

n R R

R   

2
1

n X X

X   
s

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

7. GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN

Điện năng

- Công suất động cơ điện tiêu thụ từ lưới:

Cơ năng

Từ trường quay

PCu1

PFe

PCu2

PCf

P2
P1

PCơ
Pđt

Stato Khe hở khơng Rơto
khí

(7.1)

- Công suất điện từ của động cơ: (7.2)

trong đó:



 U I Cos

P1 3. 1. 1.

Fe
Cu

ñt

P



1





1





s
R
I
s

R
I

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

- Công suất cơ trên trục là:

với

- Công suất cơ hữu ích trên trục động cơ là:

(7.3)

(7.4)

trong đó: = tổn hao cơ do ma sát ổ trục, quạt gió
= tổn hao phụ

= tổn hao đồng dây quấn stato

= tổn hao lõi thép stato do dòng điện xoáy và từ trễ

= tổn hao đồng dây quấn rôto

- Hiệu suất động cơ điện là: (7.5)

với

2
1
1
1 3.R .I

PCu 

Fe
P

s
s
R
I
s
s
R
I
m
P
P

PCơ  đt   Cu2  2 2' 2 2' 1 3 22 2 1
2
2
2

2
'
2
'
2

2 3.R .I 3.R .I
PCu  



f
Cô

Cô P P

P

P2     

Cô

P



f

P



%
100
.
%

100
.
2
2
1
2








P
P
P
P
P

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

= tổn hao không tải
= tổn hao đồng

= hệ số tải

trong đó:

Vậy hiệu suất động cơ điện là:

thường thì

(7.6)

%
100
.
2
0

n
t P

k
P
P

P






đm
t II

k

1


f
Cơ

Fe P P

P

P0   

2
1 Cu
Cu

n P P

P  

%
95
75


</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Ví dụ 2: Một động cơ điện không đồng bộ ba pha Pđm = 7,5kW; Y/-380/220V; 50Hz; p=2,
hệ số công suất 85%, hiệu suất 90%. Tổn hao thép 180W, tổn hao cơ và phụ 125W điện trở
mỗi pha dây quấn stato là 0,5. Tính dịng điện định mức, cơng suất tác dụng, công suất
phản kháng, tốc độ quay, mô men điện từ. Biết động cơ nối vào lưới điện Uđm = 380V.

Giải:

Cơng suất tác dụng động cơ tiêu thụ:
Dịng điện định mức của động cơ:

Cơng suất phản kháng động cơ tiêu thụ:
Tổn hao đồng dây quấn stato:

Công suất điện từ:

Tổn hao đồng dây quấn rôto:
Hệ số trượt định mức:

W
P
P 8333
9
0
7500

1   , 

ñm
ñm

A
U
I 15
85
0

380
8333



,
.
.
3
cos
3
P
1ñm
1
1ñm

Var
tg
P

Q1  1.  8333.0,62 5164

W
I

R

PCu 3 2 3 05 152 337 5

1  .  . , .  ,



W
P

P
P

Pñt  1   Fe   Cu1 8333 180 337,5 7815,5

W
P

P
P

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

Tốc độ từ trường quay:
Tốc độ góc từ trường quay:
Tốc độ động cơ:

Mơmen điện từ:

phút
vòng

p

f

n . 1500 /

2
50
60
60

1   

s
rad
p

f

p  /






 50

2
50
2
2

1    

1(1 ) 1500(1 0, 024) 1464 /

n n  s    vo ng phut

m
N
P

M ñt

ñt , .

78
49
50

5
7815






</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

8. MÔ MEN QUAY CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỜNG BƠ

Ở chế đợ đợng cơ điện, mô men điện từ là mô men quay

là công suất điện từ được tính là

Từ sơ đồ gần đúng ta được:

(8.1)

(8.2)

(8.3)

Thay , vào (8.1) ta được:

(8.4)

là tần số góc của từ trường quay
là tần sớ góc của dòng điện stato
với



Mđt Pđt

M

s
R
I

Pđt 3. 2'2. 2'

ñt
P
2
'
2
1
2
'
2
1
1
'
2
)
X
(X
)
s
R
(R
U
I





ñt

I

2'

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

là đặc tính cơ

điểm làm việc

* Các đặc điểm của mômen quay:

- Mơmen tỉ lệ với bình phương điện áp

s
Điện áp

tăng

)

(

M

f

n



( )

M f s

n

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

- Mômen có giá trị cực đại Max ứng với giá trị tới hạn Sth →

Nhận xét:

càng lớn thì Sth càng lớn

Không phụ thuộc vào điện trở rôto và tỉ lệ ngược với

(8.5)

(8.6)

Khi thêm điện trở phụ
vào thì đường đặc tính
M=f(s) như sau:

Dùng để mở máy và
điều chỉnh tốc độ cho
động cơ rôto dây quấn

0



s
M
'
2
1

'
2
2
'
2
1
2
1
'
2
)

( X X

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

- Quan hệ giữa M, Max và Sth như sau:

(8.7)
: Biểu thức Klôx

- Thay s=1 vào (8.4) ta được mô men mở máy:

(8.8)

Nhận xét:

- Với f và tham số cho trước, Mmm 
- M  nghịch

- Với động cơ lồng sóc thường:

;
s
s
s
s
M
M
th
th

 2
max
]
)
(
)
[(
.
.
.
3
2
'
2
1
2
'
2
1
'

2
2
1
X
X
R
R
R
U
p
Mmm





2
1
U
1 2

(

X



X

)

7 .

1 .

1 



ñm
mm

M

5
.
2
6
.
1

max  

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Ví dụ 3: Cho động cơ khơng đồng bộ ba pha, Pđm=20kW, nđm= 1450 vòng/phút, cos =0,85,
hiệu suất định mức  = 90%, Y/-380/220V, fđm=50Hz. Cho biết các tỉ số Imm/Iđm=6,
Mmm/Mđm=1.4, Mmax/Mđm= 2, xác định:

a) Công suất tác dụng và công suất phản kháng động cơ tiêu thụ trong chế độ định mức.
b) Dòng điện định mức, hệ số trượt, và mômen định mức.

c) Dịng điện mở máy, mơmen mở máy và mơmen cực đại.
Giải:

Công suất tác dụng động cơ tiêu thụ:
Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ:
Dòng điện định mức:

Hệ số trượt :
Mômen định mức:

1 0,920 22,2

P
P kW



  

kVar

tag

P

Q

1



1

.





22 ,

2 .

0 ,

62 

13 ,

75 A

U

P

I

dm

39 ,

72

85 ,

0 .

380 .

3

10 .

2 ,

22 cos

.

3

3
1





%
3
,
3
1500
1450
1500
1

1    


n
n

n
s

M

N

n

P

M

dm dm

dm

131 ,

78 .

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

Dòng điện mở máy: Imm =6.Iđm = 6.39,72 = 238,2A

Mômen mở máy: Mmm = 1,4.Mđm = 1,4.131,78= 184,5N.m
Mômen cực đại: Mmax = 2.Mđm = 2.131,78 = 263,56 N.m
9. MỞ MÁY ĐƠNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỜNG BƠ

* Các yêu cầu khi mở máy:

- Mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.
- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.

- Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn.
- Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt.

1. Mở máy động cơ lồng sóc

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

* Ưu điểm: Mở máy nhanh, đơn giản

* Khuyết điểm: dòng điện mở máy lớn, làm giảm điện áp lưới, nếu quán tính máy lớn
thì thời gian mở máy lâu → cháy cầu chì bảo vệ.

b) Hạ điện áp mở máy: giảm áp vào động cơ để giảm dòng mở máy → mômen mở
máy giảm đi nhiều → các biện pháp sau:

* Dùng điện kháng nối tiếp vào stato

Lúc mở máy thì D2 mở, D1 đóng. Khi động cơ quay
ổn định thì đóng D2 ngắn mạch cuộn kháng.

Có cuộn kháng, điện áp vào động cơ giảm đi K lần,
dòng điện giảm đi K lần, mômen giảm đi K2 lần.

* Dùng máy biến áp tự ngẫu

Gọi K là tỉ số biến áp tự ngẫu.
U1 là điện áp pha lưới.

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Điện áp đặt vào động cơ là: (9.1)
(9.2)
Dòng điện chạy vào động cơ là:

Dòng điện I1 từ lưới điện: (9.3)

Khi mở máy trực tiếp: (9.4)

So sánh (9.3) và (9.4) khi có biến áp tự ngẫu, dòng điện của lưới giảm đi K2 lần

nhưng áp giảm đi k lần, M giảm đi k2 lần.

* Phương pháp đổi nối Y-∆

Dùng cho những động cơ bình thường dây quấn stato nối tam giác.

Khi mở máy nối hình sao: (9.5)

Khi ởn định chủn sang tam giác: (9.6)

k
U
Uđc  1

n
n

ñc

ñc UZ kUZ

I

. 1



n
ñc

Z
k

U
k

I
I

.
2 1
1  

n

Z
U
I1  1

n
dY

Z

U

I

.

3 

n

d

Z

U

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

So sánh (9.5) và (9.6) ta thấy:

dòng điện dây của lưới giảm đi 3 lần, M giảm đi 3 lần.

(9.7)

2. Mở máy động cơ rôto dây quấn

Khi mở máy dây quấn rôto nối với biến trở mở máy. Lúc đầu biến trở để lớn nhất,
sau đó giảm dần về không.



 d

dY I

I

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

Dòng điện pha mở máy là:

(9.8)

(9.9)
Mômen mở máy cực đại khi:

* Ưu điểm: dòng điện mở máy giảm, mơmen mở máy tăng.

Ví dụ 4: Một động cơ điện không đồng bộ ba pha, rôto dây quấn, R1=0,45; X1=2,25;
kdq1=0,92; W1=190 vòng, R2=0,02; X2=0,08; kdq2=0,95; W2= 36 vòng. Dây quấn stato đấu
tam giác, mạng điện U=220V, f=50Hz, số pha m1=m2=3.

Tính hệ số qui đổi sức điện động ke, hệ số qui đổi dòng điện ki, điện trở mở máy mắc vào
mạch rôto để mơmen mở máy cực đại. Tính dịng điện stato và rơto khi có biến trở mở máy
và khi mở máy trực tiếp.

Giải

Hệ sớ qui đởi sức điện đợng:
Hệ số qui đổi dòng điện:

' ' 2 ' 2

1 2 1 2

( ) ( )

Pmm

f
U
I

R R R X X


   
1
'
2
1
'
'
2



X
X
R
R f

1 

th

s

1
5
95
0
36
92
0
190

2
2
1
1 ,
,
.
,
.



dq
dq
e W k

k
W
k
1
5
95
0
36
3
92
0
190
3
2
2

2
1
1
1 ,
,
.
.
,
.
.



dq
dq
i m W k

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

Hệ số qui đổi tổng trở:

Điện trở rôto qui đổi về stato:
Điện kháng rôto qui đổi về stato:
Để mômen mở máy cực đại:

Điện trở phụ chưa qui đổi:

Dòng điện mở máy khi có điện trở phụ ở rôto:

Dòng điện dây lúc mở máy (stato nối tam giác)

I2=ki.I1 = ki.Immp= 5,1.34,72= 177A

Dòng điện rôto lúc mở máy (rôto nối sao)

(1’)

26

1

5

1

5 

k

e

.

k

i

,

.

,

k






 2 26 0 02 054

2 . . . , ,

' k k R

R e i






 2 26 0 08 2

2 . . . ,

' k k X

X e i

' '
2
'
1 2
1
f
th
R R
s
X X

 


3,71
'
f
R





 014

26
71
3
,
,
.
'
i
e
f
f k k

R
R
A
X
X
R
R
R
U
I
f
P

mmp 34 72

2
25
2
71
3
54
0
45
0
220
2
2
2
2
1
2
2
1
,
)
,
(
)
,
,
,
(
)
(

)
( ' ' ' 











A

I

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

Nếu không dùng điện trở phụ mà mở máy trực tiếp thì dòng điện mở máy:

So sánh (1’) và (2’) khi có điện trở phụ mắc vào rôto thì dòng điện mở máy giảm
1.45 lần.

(2’)

Ví dụ 5

:

Một động cơ điện không đồng bộ ba pha có số liệu như ví dụ 3 điện

áp lưới điện U=380V. tính tóan các phương pháp mở máy sau:

• a) Dùng biến áp tự ngẫu để giảm dòng điện mở máy 2,25 lần thì hệ số biến áp

là bao nhiêu? Tính mơmen cản tối đa để động cơ có thể mở máy được trong

trường hợp này.

• b) Nếu dùng cuộn cảm nối vào phía stato để điện áp vào dây quấn giảm đo

10%. Tính dịng điện mở máy và mômen mở máy. Xác định mômen cản M

C

lúc mở máy để động cơ có thể mở máy được bằng phương pháp này.

A
X

X
R

R

U

I P

mmp 5041

2
25
2
54

0
45
0

220

2
2

2
2
1

,
)

,
(
)
,
,

(
)

( ' ' 













A
I

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

Giaûi:

Gọi kba là hệ số biến áp tự ngẫu kba=U1/U2. để dòng điện mở máy giảm đi 2,25 lần thì
hệ số biến áp sẽ là

Dịng điện mở máy khi dùng biến áp tự ngẫu là:

Trong đó Immtt làdịng điện mở máy trực tiep đã tính ở bài 9.6.
Mômen mở máy khi dùng biến áp tự ngẫu

Mmmtt là mơmen mở máy trực tiếp

Để động cơ có thể mở máy khi kba=1,5 thì mơmen cản phải nhỏ hơn 53,24N.m

b) Khi dùng cuộn cảm, điện áp đặt vào dây quấn động cơ sẽ bằng 0,9Uđm do đó dịng điện
mở máy sẽ là:

Imm = 0,9Immtt = 0,9.150,2=135,18A
Mômen mở máy sẽ là:

Để động cơ có thể mở máy được trong trường hợp này thì mơmen cản lúc mở máy phải
nhỏ hơn 97N.m

5
1
25
2,  ,


ba

k

A
K

I
I

ba
mmtt

mmba 66 75

25
2

2
150

2 , ,

,





2 119,8 53,24 .2,25

mmtt
mmtt

ba

M

M N m

K

  

m
N
M

Mmm 0,92. mmtt 0,81.119,8 97 .




</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

10. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐƠ ĐƠNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỜNG BƠ

Tớc đợ động cơ điện không đồng bộ:

Vậy có thể điều chỉnh tớc đợ bằng cách:

+ Thay đổi tần số dịng điện stato

+ Thay đổi số đôi cực p của từ trường bằng cách đổi nối dây quấn stato
+ Thay đổi điện áp đặt vào stato để thay đổi hệ số trượt s

+ Thay đổi điện trở rôto

a) Điều chỉnh tớc đợ bằng cách thay đởi tần sớ
- Thay đổi f bằng cách dùng bộ biến tần.

khi f thay đổi mà yêu cầu M=const
  =const  phải thay đổi cả f lẩn u để cho

(10.1)
)

1
(
.

60
)

1
(

1 s pf s

n

n    

max
1

1 4,44.f.W .kdq .

E

1
1
max Uf


const
f

U


1

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

M
f1

f2

f3 f giaûm

Ưu điểm: Điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng
bằng phẳng.

Khuyết điểm: Cần có nguồn điện đặt biệt, chỉ
thích hợp khi điều chỉnh nhóm động cơ cùng
thay đổi tốc độ theo qui luật chung vì lúc này
có thể dùng một nguồn biến tần chung.

b) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

- Thay đổi số đôi cực p bằng cách thay đổi cấu tạo dây quấn stato.

- Có bao nhiêu số đơi cực thì có bấy nhiêu cấp tốc độ, tốc độ chỉ có thể thay đổi từng
cấp, không bằng phẳng (thường dùng 2 cấp tốc độ).

Ưu điểm: Giữ nguyên độ cứng của đặt tính cơ,
động cơ có nhiều cấp tốc độ được dùng rộng rải
trong các máy luyện kim, máy tàu thủy.

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

c) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato

- Chỉ có thể giảm U

đm

, khi U giảm



M=f(s) giảm



S tăng



n giảm.

- Nhược điểm

: Giảm khả năng quá tải

của động cơ, miền điều chỉnh tốc độ hẹp,

tăng tổn hao đồng rơto vì



động cơ công suất nhỏ

d) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rôto

Khi điện trở phụ R

f

tăng thì hệ số trượt s t ng, nên tốc độ quay của động cơ

ă

giảm xuống.

nếu và

(10.2)

đt

Cu s P

P 2  .


const

MC  I2 const const

s
R
I

Pñt 3. 22. 2 

'
2
2

s
R
R

s

R  f

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

Ưu điểm

: Phương pháp đơn giản, điều chỉnh liên tục và tương đối rộng



động

cơ công suất trung bình.

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

11. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ

Là quan hệ giữa n, M, I1 , cosφ với công suất cơ P2 trên trục khi U, f không đổi.
a) Đặc tính tốc độ

Ta có với

Khi không tải << . Khi tải tăng tăng

s tăng n giảm ít.

Khi tải tăng công suất P2 trên trục động

cơ tăng, mô men cản tăng lên, từ đường
đặc tính mô men thì s tăng lên, tốc độ
động cơ giảm.

P2
I1

 cos

0,5

(11.1)

)

(

P

2

f

n



)

1 (

s

n





ñt
Cu
P
P
s  2



Cu
P



P

ñt

s



0

n

n  PCu2

%
5
5
.

1 



</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

b) Đặc tính mô men

Đường thay đổi rất nhiều theo hệ số trượt, nhưng trong phạm vi
thì gần giống đường thẳng, mà sth tương đối nhỏ nên

gần giống đường thẳng.

c) Đặc tính hiệu suất

Hiệu suất động cơ được tính như sau:

trong đó là tổng tổn hao trong máy bao gồm
tổn hao đồng rôto và stato, tổn hao thép, tổn hao cơ, tổn hao phụ.

Hiệu suất của động cơ vào khoảng 75-95% và đạt cực đại khi tải

(11.2)

)
(P2
f
M 
)

(s
f

M 

0 

s



s

th

)
(s
f

M 

M



f

(

P

2

)

%
100
.

2
2
1











P
P

P

f
Cô

Cu
Fe

Cu P P P P

P

P     





1 2

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

d) Đặc tính hệ số công suất

Hệ số công suất của động cơ là tỉ số giữa công suất tác dụng P và công suất biểu kiến S

P1 là công suất tác dụng động cơ tiêu thụ sinh ra P2

Q1 là công suất phản kháng động cơ tiêu thụ để tạo ra từ trường quay.
trong đó:

Khi không tải P1 nhỏ thấp.

Khi tải tăng thì P1 tăng, cosφ tăng đến định mức

Khi quá tải, từ thông tản tăng nên Q1 tăng, → cosφ giảm.

Ngoài ra khi tải tăng thì M, I1 tăng như hình vẽ.

(10.3)

2
1

1
1
1

Q
P

P
S

P
Cos







3
.
0
2
.

0 





Cos

9 .

0

8 .

0 





đm

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

11. ĐƠNG CƠ ĐIỆN KHƠNG ĐỜNG BƠ 2 PHA

Đợng cơ điện khơng đồng bộ 2 pha, rôto lồng sóc, stato có hai dây quấn, lệch pha
nhau về không gian 90o điện. Khi dòng điện trong hai dây quấn có biên độ bằng nhau

và lệch nhau 90o, sẽ tạo ra từ trường quay tròn với tốc độ:
trong đó: f là tần số dòng điện bên stato

p là số đôi cực

Nguyên lý làm việc giống động cơ điện 3 pha.

1. Động cơ tụ điện

Để tạo ra sự lệch về thời gian giữa

dòng điện trong hai dây quấn, người ta

nối tiếp với một dây quấn một tụ điện

dung C và hai dây quấn được nối song

song với nhau và nối vào lưới điện 1

pha. Kết quả sẽ tạo ra từ trường quay

tròn hoặc gần trịn.

Ứng dụng: Quạt điện,…

(11.1)
p

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

2. Đợng cơ điều khiển hai pha

Stato có dây quấn hai pha, dây quấn nối

với tụ điện C gọi là dây quấn kích thích,

dây quấn nối với bộ điều chỉnh pha hoặc

biên độ gọi là dây quấn điều khiển.

Điều chỉnh dòng điện trong dây quấn điều

khiển (biên độ hoặc pha) ta sẽ có đường

đặc tính cơ theo u cầu.

Hai cuộn dây stato đặt lệch nhau trong

khơng gian góc và dịng điện trong 2 dây

quấn lệch pha về thời gian góc

thì

momen quay la:

với k là hệ số tỉ lệ

(11.2)




K I I Sin Sin

M . A. B. .



</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

12. ĐÔNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ MÔT PHA

Động cơ điện 1 pha có một cuộn dây ở stato, từ trường tạo ra là từ trường đập mạch có
phương khơng đổi, có chiều và trị số thay đổi. Vì khơng là từ trường quay nên động cơ
không tự quay được.

Muốn động cơ tự mở máy cần phải thêm một số dây quấn mở máy. Từ trường dây
quấn này cùng với từ trường dây quấn chính tạo thành từ trường quay. Muốn vậy cuộn
dây phụ cần lệch với dây quấn chính góc 90o điện trong khơng gian và dịng điện trong
hai dây quấn lệch nhau góc 90o về thời gian. Để tạo sự lệch pha bằng cách nối tiếp với
dây quấn phụ một điện cảm hay điện dung.

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

 Dùng vòng ngắn mạch ở cực từ:

Người ta chẻ cực từ ra, cho vào đó vòng ngắn mạch. Vòng ngắn mạch đóng vai trò
như dây quấn phụ. Tổng từ trường dây quấn chính và phụ sẽ sinh ra từ trường quay
để tao ra mô men mở máy.

Ưu điểm: cấu tạo gọn, dùng lưới điện một pha nên được sử dụng rộng rải (quạt điện,
máy giặt, máy bơm nước,…).

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

Khi không có nguồn điện 3 pha, động cơ điện ba pha có thể đấu vào nguồn điện 1
pha.

</div>

tài liệu lớp 14ddc02

<b>BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BÔ</b>

t

sin

I

i





t

sin

I

i





<i>k</i>

<i>fw</i>

<i>E</i>



4

,

44



sE

E







05

0

1000

950

1000

<sub>,</sub>







<i>s</i>

E



<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>











<i>P</i>



<i>P</i>





<i>I</i>

)

(

<i>M</i>

<i>f</i>

<i>n</i>





( )

<i>M f s</i>

(

<i>X</i>



<i>X</i>

)

7

.

1

1

.

1





<i>M</i>

<i>M</i>



<i>kVar</i>