Bài giảng môn kỹ thuật điện – chương 7 máy điện không đồng bộ

Chng 7 : MY IN KHễNG NG B
Pđiện
7.1 Khái niệm chung

.c
om

co

ng

Pcơ
Z X Y

th

Y/-380/220
A, kA V

A B C

du
o

ng

Iđm

hp u dõy ra

an

1. Định nghĩa:
2. Các số liệu định mức
Pđm
W, kW
Uđm
V, kV

Pđm

Chỳ ý:
nđm

cu

u

Um , Im: /l dõy

(W)

M đm

Pđm
Pđm
60 Pđm
=
9,55
=
=

n đm
2 n đm
đm

vg/ph

Mđm
Nm
và cosϕ
CuuDuongThanCong.com

M ®m = 9550

P®m (kW)
n ®m(vg/ph)

/>
(vg/ph)


Hình vẽ lá thép stato và roto

7.2 Cấu tạo :
1. stato
a. Lâi thÐp
b. D©y quÊn

stato

.c

om

roto

th

an

co

ng

SƠ ĐỒ DÂY QUẤN CỦA ĐC KĐB 3 PHA

5

7

9

11

13

15

17

ng

3

19

21

23

25

27

29

31

33

35

u

du
o

1

1

cu

1
2
a

b

2
c

x

Chú ý: 3 dq AX, BY, CZ đối xứng
(lệch trong không gian 1200)
z = 36 p = 2 a = 2 q = 3 y = 7

CuuDuongThanCong.com

/>
y


cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Một số hình ảnh về chế tạo lõi thép Stato

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Một số hình ảnh về dây quấn Stato

CuuDuongThanCong.com

/>

2. Roto
a. Lõi thép
b. Dây quấn: có 2 loại
* Roto lồng sóc

Hình vẽ lá thép stato và roto

3 vnh trt = đồng

an

co

ng

Thanh dẫn =

đồng or nhơm

* Roto d©y qn

.c
om

Dây quấn 3
pha = ng
ni Y

du
o

ng

th

Vnh
ngn
mch

cu

u

Đặc điểm:

Rf

Chi than
c im :

- Kt cu đơn giản

- Cấu tạo phức tạp, giá thành cao

- Không thay đổi được R2

- Có thể thay đổi R2 nhờ Rf

3. Khe hở không khí :
CuuDuongThanCong.com

= (0,25 ữ1) mm
/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Một số hình ảnh về lõi thép roto

CuuDuongThanCong.com

/>

Động cơ nhìn từ ngồi

ng

th

an

co

ng

.c
om

Nhãn máy

cu

u

du
o

Hộp
đầu
dây ra

CuuDuongThanCong.com

Hộp cực

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Động cơ KĐB tổng thể có cắt 1 phần 4

CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Động cơ KĐB dây quấn

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

7.3 T trng quay:
1. Định nghĩa
- t nht cú 2 dq lệch trong khơng gian
Điều kiện: - Dịng trong 2 dq lệch về thời gian
2. TTQ của ĐC KĐB 3 pha:

co

ng

th

an

- Có 3 dq lệch trong khơng gian 1200
- Dịng trong 3 dq lệch về thời gian 1200
iC

du
o
u

0.5

cu

2π/3

0

2 điều kiện thỏa mãn:

iB

iA

1

ng

iA = Imsinωt
iB = Imsin(ωt-2π/3)
iC = Imsin(ωt+2π/3)

4π/3

2π
ωt

-0.5

-1

0

1

2

ωt1

3

4

ωt2

CuuDuongThanCong.com

5

6

ωt3
/>

T¹i ωt1

φ tong

ng
du
o

Y

Y

B

co
+

C

X

+

A
+

Y

Theo thời gian Φtong có phương và chiều
thay đổi TTQ (theo định nghĩa)

CuuDuongThanCong.com

B

Z

u

C

φ tong

cu

+

A

+

th

X

A+

Z+

an

φ tong

T¹i ωt3

ng

T¹i ωt2
B

Z+

.c
om

*) Từ trường tổng trong ĐC tại các thời điểm:

/>
+

C

X


- Biên độ của TTQ tròn:

φtong =

3φ1f
2

3
φtong = φm
2

co

TT 1 pha là TT đập mạch ?

φA =φm

ng

Với Φ1f: Biên độ TT 1 pha.

1
φB = φm
2

1
φC = φm
2

.c
om

*) Tính chất TTQ của ĐC 3 pha:
- φ tong có biên độ khơng đổi TTQ trịn

th

an

- Tốc độ quay của TTQ:
Theo hình mơ tả TT tổng: TT có 2 cực N-S (số đơi cực p = 1)

cu

u

du
o

ng

Khi iS biến thiên 1 CK, φ tong quay được 1 vịng
Số đơi cực = p, iS b.thiên 1 CK, φ tong quay được 1/p vịng
Vì vậy:

CuuDuongThanCong.com

60f1
n1 =
p

[vg/ph]

/>

- Chiều quay TTQ:

C

n1

B

A

C

cu

u

A

B

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Theo hình vẽ mơ tả, thứ tự dòng 3 pha A B C
Từ trường Φtong sẽ lần lượt theo trục pha A B C: n1
theo chiều quay của kim đồng hồ
Nếu đổi thứ tự pha của dòng điện trong 2 dq cho nhau
=> TT quay ngược lại

Áp dụng để đổi chiều quay của ĐCKĐB

CuuDuongThanCong.com

/>

7.4 Nguyên lý làm việc :

ng

co

- Đặt U~3p vào dq 3 pha cña S
60f1
=> cã TT quay n1 =
p
=> e2 => i2 (dq rotor luụn ni kớn)

.c
om

e2

an

Tác dụng giữa tong và i2

ã
Mt

n1

+
tong

=> h s trt

u

n1 n
=s
n1

cu

Đặt

du
o

ng

th

=> Ft => Mt => kéo Rotor quay với tốc độ
n cùng chiều với n1. Độ lớn n < n1

=> i2

Khi n = nđm:

CuuDuongThanCong.com

Khi biết nđm
sđm= 0,02 ÷ 0,06

/>
n1, p


7.5 Các phương trình mơ tả ĐC KĐB:

.c
om

So sánh giữa MBA và ĐC KĐB
ĐCKĐB 3 pha

MBA 3 pha

Từ trường quay

Rotor quay, Stator đứng yên
Tần số dòng rotor ≠ Tần số dòng stator

u

ng

U2 ≠ 0

du
o

2 đầu dq TC nối với tải điện

th

an

DQ TC cấp cố định so với SC
Tần số dòng điện SC và TC như nhau

co

ng

Từ trường đập mạch

cu

Từ trường chính khép kín trong lõi thép
Dịng từ hóa Io nhỏ (từ
trở nhỏ)

2 đầu dq rotor nối ngắn mạch
U2 = 0
Từ trường đi qua khe hở khơng khí
Dịng từ hóa Io lớn do có từ trở
khơng khí lớn

Sử dụng các pt mô tả MBA cho ĐC KĐB
CuuDuongThanCong.com

/>

1. Phương trình cân bằng điện:
(Viết cho 1 pha; các đại lượng pha)
a. PhÝa Stato:

.c
om

R1

Tương tự dq sơ cấp MBA:
•

•

I1

E1

•

ng

•

U1

X1

co

U 1 = − E 1 + jX 1 I1 + R 1 I1
E1 = 4,44f1 W1 kdq1 φ

th

an

kdq1 < 1 : hệ số quấn rải dq stator

b. PhÝa Roto:

ng

Khi rotor quay với tốc độ n < n1

du
o

s.đ.đ e2 và i2 cã tÇn sè f2 = pn 2
60

víi n2 = n1 - n

u

p(n1 − n)
pn1 (n1 − n)
f2 =
=
= sf1
60
60
n1

cu

n
n2

f2 = sf1

CuuDuongThanCong.com

/>

n1


s.®.® e2 cã :

E2s = 4,44f2 W2 kdq2 φ

= s.4,44f1 W2 kdq2

E2 :

.c
om

E2s = sE2
s.đ.đ khi roto đứng yên

co

E2S

ã

f2

I2

th

ã

X2S

an

PTCB ĐA của dq R:
•

ng

E2 = 4,44f1 W2 kdq2 φ

R2

du
o

ng

0 = − E 2S − jX 2S I 2 − R 2 I 2

u

Trong ®ã : X2S = ω2L2 = 2 π f2 L2 = s. 2 π f1 L2

cu

X2S = sX2

X2 : điện kháng tản khi roto đứng yên

X2

H s biến đổi
s.đ.đ:
E1 w1k dq1
=
ke =
E 2 w 2 k dq2

X2S : điện kháng tản khi roto quay

CuuDuongThanCong.com

/>

2. Phương trình cân bằng từ:

•

•

•

•

.c
om

- Khi roto hở mạch, n = 0 φ do s.t.đ :

Fo = m1w1k dq1 Io
- Khi roto nm, ghìm trục để n = 0 φ do s.t.đ :
•

•

ng

F1 + F2 = m1w1k dq1 I1 − m 2 w 2 k dq 2 I 2

th

an

Khi bỏ qua ∆U1

co

m1, m2 : sè pha dq cña S và R

ng

U1 E1 = 4,44f1 W1 kdq1

ã

du
o

const

.

.

cu

u

m1w1k dq1 I1 − m 2 w 2 k dq 2 I 2 = m1w1k dq1 Io
•

•

=> φ = const => F1 + F2 = Fo

.

•

•

•
I2
I1 −
= Io
m1w1k dq1

m 2 w 2 k dq 2
CuuDuongThanCong.com

•

•

I2 •
I1 − = Io
ki

Với hệ số biến
đổi dịng:
ki =

m1w1k dq1
m 2 w 2 k dq 2

/>

7.6 Qui đổi và sơ đồ thay thế:
- Mc ớch: Có sơ đồ mạch điện chung giữa R và S (giống MBA)

.c
om

việc nghiên cứu được dễ dàng
- Điều kiện: Năng lượng trước và sau khi quy đổi không đổi
.

.

.

0 = − E 2S − jX 2S I 2 − R 2 I 2 (roto quay: E2S, X2S)

ng

Tõ PTCB§A phÝa R:
Chia 2 vế cho s:

cu

Trong đó:

u

du
o

ng

th

an

co

(roto ko quay: E2,
 R2

ɺ

ɺ
0 = E2 + I 2  + jX 2 
X2) tần số R,S
s


bằng nhau: f1
Nhân 2 vế cho ke.ki/ki:
ɺ R
I

0 = ke Eɺ 2 + 2  2 ke ki + jX 2 ke ki 
ki  s

Ta có:

0=

− Eɺ '2

 R '2
'
− ɺI 2 
 s

E '2 = k e E 2 = E1

R = ke ki R2

I2

I =
ki

X 2' = ke ki X 2

'
2

CuuDuongThanCong.com

'
2

+

' 
jX 2 



Với:
R2'
'
' 1− s
= R2 + R2
s
s
/>

R1

Rth >> R1, R’2

R2 ’ X 2 ’ I 2 ’

X1
Io

I1

U1

th
ng

'

'

Io
X1

R2

Rth
Xth

R2 2
'
(R1 +

) + (X1 + X 2 ) 2
s

CuuDuongThanCong.com

1− s
s


X2 I2

cu

U1

R1

R2

u

du
o

U1

Khi ú:

X1

an

SĐTT gần đúng:

ng

I1

R1

co

Xth >> Rth

'

R2

Xth

Xth >> X1, X’2

I2 =

Rth

.c
om

Sơ đồ thay thế 1

pha của ĐC KĐB:

/>
'

1− s
s


T.hao đồng trên S
Pđ1 =3 R1I12

Pđ1

Pst

co

an

Pđ1 + Pst =
P1

Pđ2

Pđt

=>Tổn hao trên stato
'

R 2 '2
P1 - P1 = Pđt = 3
I2
s
Tổn hao đồng trên R: Pđ2 =3 R2I22 = 3R 2, I 2,2

th

Công suất điện từ

Pcơ

du
o

ng

Pđ2 = sPđt

1 s '2
Công suất cơ
Pcơ = 3R 2
I2
s
Công suất cơ hữu ích đầu trục:
P2 = Pcơ - Pcơ+fụ

cu

u

'

P2
=
P1

hiệu suất

CuuDuongThanCong.com

1s
R
s
'
2

ng

P1

Tổn hao sắt từ
Pst =3 RthIo2

Io

I1

.c
om

7.7 Q trình năng lượng
§C nhËn tõ líi P1

I2’

R2 ’

R1

≈ 0,7÷ 0,9

/>

1. Mơ men quay (điện từ):

'

co

I2 =

ng

R 2 '2
P®t = 3
I2
s

U1

'

an

Trong ú :

Pđt
M=
1

.c
om

7.8 Mô men quay và đặc tính cơ

'

th

R
'
(R1 + 2 ) 2 + (X1 + X 2 ) 2
s

2

'

u

3pU1 R 2 /s
M=
'
R2 2
'
2πf1[(R1 +
) + (X1 + X 2 ) 2 ]
s

cu

Ta có :

du
o

ng

ωluoi 2πf1
ω1 =
=
p
p

CuuDuongThanCong.com

/>

Đặc tính M = f(s):

M=0

+ Khi s = 0

2

Mm

.c
om

+ Khi s = 1

'

3pU 1 R 2
=
'
'
2 π f 1 [(R 1 + R 2 ) 2 + (X 1 + X 2 ) 2 ]

R 2'
sk =
≈
’
' V× R1 << X1 + X 2
2
' 2
X1 + X 2
R 1 + (X1 + X 2 )

co

dM
+
=0
ds

ng

R 2'

an

4 π f1 [R 1 +

2

(R 1 + (X 1 + X 2 ) 2 ]
2

'

th

M max =

3pU 1

du

o

Duong cong mo men

50

40

M

cu

M

60

u

M max

ng

2

3pU 1
≈
'
4 π f 1 [R 1 + X 1 + X 2 ]

Mmax

30

20

Mm

10

0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

s

CuuDuongThanCong.com

/>

0.7

0.8

0.9

1

s


Nhận xét:
- M ∼ U12
- Mm
R2’

∈

.c
om

Với loại roto dq, có Rf để tăng Mm

ng

khi cã Rf nèi tiÕp R2
R2 + Rf
sk ≈
'
X1 + X 2

co

'

an

'

'

Mm’
Mm

=1

cu

'

Mmax

u

R2 + Rf
sk ≈
'
X1 + X 2

du

o

Để Mm = Mmax thì :

ng

th

M max = const

sk sk ’

CuuDuongThanCong.com

/>

2. Đặc tính cơ :

A

n = f(M)

n

k1

1500

Suy ra t M = f(s)

sk

nk

1

0

AB : vùng ổn định
BC : vùng không ổn định

Khi M C

0

10

20

30

40

50

60

C

du

o

tại k1 có M = Mc
=> n

=> M

C được duy trì n

u

>M

* Vïng BC :

0

MC’

t¹i k2 cã M = Mc

cu

Khi M C

MC
k2

500

ng

* Vïng AB:

.c
om

n1

ng

0

B

1000

co

n

an

s

th

n1 − n
s=
n1

MC’

MC

>M

CuuDuongThanCong.com

=> n

=> M

n giảm về 0

/>
M