intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Chương 19 Các chế độ làm việc và các dạng khác của máy điện không đồng bộ

Chia sẻ: Nguyenvan Do | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST
Báo xấu
219
lượt xem 43
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy điện không đồng bộ ngoài chế độ làm việc chủ yếu là động cơ điện còn có thể làm việc ở chế độ máy phát điện và chế độ hãm. Những chế độ làm việc này tuy không thông dụng như động cơ điện nhưng cũng có vị trí nhất định của nó trong thực tiễn. Máy điện không đồng bộ rôto dây quấn khi đứng yên còn dùng làm máy điều chỉnh cảm ứng, máy dịch pha, v.v… ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 19 Các chế độ làm việc và các dạng khác của máy điện không đồng bộ

  1. Ch­¬ng 19 C¸c chÕ ®é lµm viÖc vµ c¸c d¹ng kh¸c Cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ngoµi chÕ ®é lµm viÖc chñ yÕu lµ ®éng c¬ ®iÖn cßn cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn vµ chÕ ®é h·m. Nh÷ng chÕ ®é lµm viÖc nµy tuy kh«ng th«ng dông nh­ ®éng c¬ ®iÖn nh­ng còng cã vÞ trÝ nhÊt ®Þnh cña nã trong thùc tiÔn. M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn khi ®øng yªn cßn dïng lµm m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng, m¸y dÞch pha, v.v… Ngµy nay ng­êi ta dïng nhiÒu m¸y ®iÖn cùc nhá theo nguyªn lý cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé trong c¸c ngµnh tù ®éng. Nh÷ng m¸y nµy mu«n h×nh mu«n vÎ vµ c«ng dông cña nã còng rÊt ®a d¹ng. V× vËy trong ch­¬ng nµy còng chØ nãi s¬ qua nguyªn lý lµm viÖc cña mét vµi lo¹i th«ng dông. 19-1. C¸c chÕ ®é lµm viÖc ®Æc biÖt cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 19.1.1. M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc song song víi l­íi ®iÖn Khi m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc víi l­íi ®iÖn mµ ta dïng ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo nã quay nhanh h¬n tèc ®é ®ång bé th× m¸y ph¸t ra c«ng suÊt t¸c dông vµo l­íi, nh­ng vÉn nhËn c«ng suÊt ph¶n kh¸ng tõ l­íi vµo, mét mÆt ®Ó kÝch tõ, mÆt kh¸c ®Ó cung cÊp cho c«ng suÊt ph¶n kh¸ng do tõ t¶n trªn stato vµ r«to g©y nªn. CÇn chó ý r»ng dßng ®iÖn kh«ng t¶i I0 trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lín ®Õn 20 ÷ 25%I®m (trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé nhá I0 cßn cã thÓ lín h¬n). Nh­ vËy, c«ng suÊt ph¶n kh¸ng kÝch tõ ®· chiÕm tíi 20 ÷ 25% c«ng suÊt cña m¸y ph¸t. ViÖc tiªu thô nhiÒu c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña l­íi lµm cho hÖ sè c«ng suÊt cña l­íi kÐm ®i. §©y chÝnh lµ nh­îc ®iÓm cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. Tuy nhiªn, m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc víi l­íi còng cã nh÷ng ­u ®iÓm nh­: më m¸y vµ hoµ vµo l­íi rÊt dÔ dµng, hiÖu suÊt vËn hµnh cao v× vËy cã thÓ dïng lµm c¸c nguån hç trî nhá. U1 U1 U1 = f(Ic) U1®m Ic Uc Uc = xcIc αgh Eodu α FK§ Ic 0 b) a) H×nh 19-1. M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé tù kÝch 89 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  2. 19.1.2. M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc ®éc lËp víi l­íi ®iÖn M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé cã thÓ lµm viÖc ®éc lËp víi l­íi ®iÖn. ViÖc x¸c lËp ®iÖn ¸p khi m¸y lµm viÖc ®éc lËp cÇn cã mét qu¸ tr×nh tù kÝch thÝch nh­ trong m¸y ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch song song. C¨n cø vµo ®å thÞ vÐct¬ cña m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé (h×nh 16-7b), I0 v­ît tr­íc E1 mét gãc 900, nghÜa lµ m¸y ph¸t ph¶i ph¸t ra mét dßng ®iÖn ®iÖn dung míi cã thÓ tù kÝch thÝch ®­îc. V× vËy khi lµm viÖc ®éc lËp víi l­íi ta ph¶i nèi ë ®Çu cùc m¸y mét l­îng ®iÖn dung C. Ngoµi ra còng gièng nh­ m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, ®iÖn ¸p ban ®Çu vÉn dùa vµo sù tån t¹i cña tõ d­ (m¸y ph¶i cã tõ d­). Nhê s.®.®. do tõ d­ sinh ra E0d­ mµ trong ®iÖn dung C cã dßng ®iÖn ®iÖn dung lµm cho tõ th«ng ®­îc t¨ng c­êng. §iÒu kiÖn cuèi cïng ®Ó x¸c lËp ®iÖn ¸p lµ ph¶i cã ®ñ ®iÖn dung ®Ó cho ®­êng ®Æc tÝnh ®iÖn dung vµ ®­êng tõ ho¸ cña m¸y ph¸t giao nhau ë ®iÓm lµm viÖc ®Þnh møc nh­ ë h×nh 19-1b. §­êng th¼ng tiÕp tuyÕn víi ®o¹n kh«ng b·o hoµ cña ®­êng tõ ho¸ gäi lµ ®­êng ®Æc tÝnh ®iÖn dung giíi h¹n. HÖ sè gãc cña ®­êng th¼ng ®ã lóc ®ã b»ng: U1 1 (19-1) tg α gh = = ω C gh I0 Do ®ã khi kh«ng t¶i muèn x¸c lËp ®iÖn ¸p th× ph¶i cã: α < αgh hay C > Cgh (19-2) nghÜa lµ ®iÖn dung m¾c vµo ph¶i lín h¬n mét trÞ sè giíi h¹n. Tõ h×nh 19-1 cho thÊy nÕu t¨ng C th× gãc α gi¶m vµ ®iÖn ¸p ®Çu cùc U1 t¨ng lªn. TrÞ sè ®iÖn dung ba pha cÇn thiÕt ®Ó kÝch tõ cho m¸y ®¹t ®Õn ®iÖn ¸p ®Þnh møc lóc kh«ng t¶i cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc: 3Iµ (19-3) C0 = .10 6 µ F 2π f1U 1 trong ®ã: Iµ - dßng ®iÖn tõ ho¸, cã thÓ coi gÇn b»ng dßng ®iÖn kh«ng t¶i I0; U1 - ®iÖn ¸p d©y cña m¸y; f1 - tÇn sè cña dßng ®iÖn ph¸t ra, f1 = pn1 ≈ p n 60 60 §Ó tiÕt kiÖm ®iÖn dung ng­êi ta th­êng ®Êu chóng thµnh ∆ (h×nh 19-1a). Khi cã t¶i ph¶i lu«n gi÷ tèc ®é b»ng tèc ®é ®Þnh møc. NÕu kh«ng gi÷ ®­îc tèc ®é kh«ng ®æi th× f1 gi¶m xuèng, ®­êng ®Æc tÝnh tõ ho¸ thÊp xuèng, mÆt kh¸c tgα cña ®­êng ®Æc tÝnh ®iÖn dung t¨ng lªn lµm cho ®iÖn ¸p gi¶m hoÆc mÊt æn ®Þnh. Khi cã t¶i th× do cã ®iÖn kh¸ng cña t¶i vµ ®iÖn kh¸ng t¶n tõ cña stato nªn ph¶i t¨ng thªm ®iÖn dung ®Ó ®¶m b¶o gi÷ cho ®iÖn ¸p kh«ng ®æi. §iÖn dung cÇn thiÕt ®Ó bï vµo ®iÖn kh¸ng t¶n tõ cña d©y quÊn stato vµo kho¶ng 25%C0. §iÖn dung bï vµo ®iÖn kh¸ng cña t¶i cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc sau: Q C1 = .10 6 µF (19-4) 2πf1U1 2 trong ®ã Q lµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña t¶i. 90 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  3. Tõ trªn ta thÊy, trõ khi cã thiÕt bÞ ®iÒu chØnh tù ®éng, nÕu kh«ng th× khi t¶i thay ®æi rÊt khã gi÷ ®iÖn ¸p vµ tÇn sè kh«ng ®æi. ë t¶i thuÇn trë th× ¶nh h­ëng ®èi víi tÇn sè vµ ®iÖn ¸p cßn Ýt, cßn nÕu t¶i cã tÝnh c¶m, nhÊt lµ dïng nã ®Ó cung cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé th× t×nh tr¹ng trªn cµng xÊu h¬n. Do ®iÖn dung t­¬ng ®èi ®¾t nªn th­êng h¹n chÕ c«ng suÊt cña m¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé d­íi 20KW. M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé tù kÝch th­êng lµ lo¹i r«to lång sãc v× cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, lµm viÖc ch¾c ch¾n. M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc ®éc lËp cã thÓ sö dông ë nh÷ng n¬i yªu cÇu chÊt l­îng ®iÖn kh«ng cao l¾m nh­ trong qu¸ tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n hoÆc dïng lµm nguån t¹m thêi víi c«ng suÊt nhá. 19.1.3. C¸c tr¹ng th¸i h·m cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé Trong thùc tÕ cã tr­êng hîp cÇn ®éng c¬ ®iÖn ngõng quay nhanh chãng vµ b»ng ph¼ng khi c¾t ®iÖn ®­a vµo ®éng c¬ ®iÖn, hoÆc gi¶m bít tèc ®é nh­ ë cÇu trôc lóc ®­a hµng xuèng hay trong c¸c m¸y ë tµu ®iÖn. §Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò trªn ng­êi ta dïng c¸c ph­¬ng ph¸p h·m c¬ hay ®iÖn. D­íi ®©y sÏ giíi thiÖu c¸c ph­¬ng ph¸p h·m b»ng ®iÖn. 1. Ph­¬ng ph¸p h·m ®æi thø tù pha Nh­ ®· tr×nh bµy ë ch­¬ng 15, khi s > 1, nghÜa lµ r«to quay ng­îc chiÒu víi tõ tr­êng quay th× ®éng c¬ ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é h·m. Ta øng dông nguyªn lý ®ã nh­ sau: Khi ®éng c¬ ®iÖn ®ang lµm viÖc r«to quay A B C cïng chiÒu tõ tr­êng quay. Sau khi ng¾t ®iÖn, muèn ®éng c¬ ngõng quay nhanh chãng, ta ®ãng cÇu dao vÒ phÝa kh¸c ®Ó ®æi thø tù pha ®Æt vµo stato (h×nh 19-2). Do qu¸n tÝnh cña phÇn quay, r«to vÉn quay theo chiÒu cò trong khi tõ tr­êng quay do ®æi thø tù pha - ®· quay ng­îc l¹i nªn ®éng c¬ chuyÓn sang chÕ ®é h·m, A C B m«men ®iÖn tõ sinh ra cã chiÒu ng­îc víi chiÒu quay cña r«to vµ cã t¸c dông h·m nhanh chãng vµ b»ng ph¼ng tèc ®é quay cña m¸y. § Trong qu¸ tr×nh h·m nh­ vËy, dßng ®iÖn trong m¸y sÏ rÊt lín. §Ó gi¶m dßng ®iÖn, cã thÓ H×nh 19-2. H·m ®æi thø tù pha ®æi nèi d©y quÊn stato tõ ∆ (lóc lµm viÖc) sang ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé Y, hay ë ®éng c¬ ®iÖn r«to d©y quÊn cã thÓ nèi thªm ®iÖn trë vµo m¹ch d©y quÊn r«to, nh­ vËy gi¶m ®­îc dßng ®iÖn vµ t¨ng m«men h·m. Khi r«to ngõng quay ph¶i c¾t ngay ®iÖn nÕu kh«ng ®éng c¬ sÏ quay theo chiÒu ng­îc l¹i. 2. Ph­¬ng ph¸p h·m ®æi thµnh m¸y ph¸t ®iÖn Muèn thùc hiÖn ph­¬ng ph¸p h·m nµy, cÇn ®æi ®éng c¬ ®iÖn sang chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn, tøc lµ tèc ®é tõ tr­êng quay bÐ h¬n tèc ®é r«to nh­ng vÉn cïng chiÒu. Khi lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn, tèc ®é r«to gÇn b»ng tèc ®é ®ång bé (s = 3 ÷ 8%) cho nªn khi h·m cÇn ®æi nèi lµm t¨ng sè ®«i cùc cña d©y quÊn phÇn øng lªn, lóc ®ã tèc ®é cña r«to sÏ cao h¬n tèc ®é tõ tr­êng quay sau khi ®æi nèi, ®éng c¬ sÏ 91 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  4. trë thµnh m¸y ph¸t ®iÖn tr¶ n¨ng l­îng vÒ nguån, ®ång thêi sinh ra m«men h·m ®éng c¬ l¹i. Nh­ vËy theo ph­¬ng ph¸p nµy ®éng c¬ ph¶i cã d©y quÊn ®æi ®­îc sè ®«i cùc vµ lµm viÖc b×nh th­êng víi sè ®«i cùc bÐ nhÊt. VÝ dô, khi lµm viÖc nh­ ®éng c¬, r«to quay 2890 vg/ph øng víi sè ®«i cùc cña stato lµ p = 1. Khi h·m, ®æi sè ®«i cùc cña stato thµnh p = 2, tèc ®é tõ tr­êng quay cßn 1500 vg/ph, lóc ®ã tèc ®é r«to lín h¬n tèc ®é tõ tr­êng quay (2980 > 1500 vg/ph) nªn ®éng c¬ trë thµnh m¸y ph¸t ®iÖn. §Ó t¨ng m«men lóc h·m, nhiÒu khi cho phÐp t¨ng ®iÖn ¸p h·m vµo d©y quÊn stato b»ng c¸ch ®æi tõ c¸ch nèi Y sang nèi ∆. 3 Ph­¬ng ph¸p h·m ®éng n¨ng ë ph­¬ng ph¸p nµy, sau khi c¾t nguån ®iÖn vµo ®éng c¬ ®iÖn b»ng cÇu dao D (h×nh 19-3). LËp tøc ®ãng cÇu dao D1 ®­a ®iÖn mét chiÒu vµo d©y quÊn stato. Dßng ®iÖn mét chiÒu lÊy tõ bé chØnh l­u CL ®i qua d©y D1 quÊn stato t¹o thµnh tõ tr­êng mét chiÒu trong ®éng c¬. R«to do cã qu¸n tÝnh nªn nã vÉn quay trong tõ tr­êng ®ã vµ trong d©y quÊn r«to c¶m øng nªn s.®.®. vµ dßng D ®iÖn c¶m øng t¸c dông víi tõ tr­êng nãi I trªn t¹o thµnh m«men ®iÖn tõ chèng l¹i chiÒu quay cña ®éng c¬. I CL I ë lo¹i ®éng c¬ ®iÖn r«to d©y quÊn, th­êng cho thªm ®iÖn trë vµo r«to ®Ó t¨ng I § m«men h·m. §iÒu chØnh m«men h·m b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Æt vµo d©y quÊn stato. Trªn thùc tÕ qu¸ H×nh 19-3. H·m ®éng n¨ng tr×nh h·m theo ph­¬ng ph¸p nµy th­êng ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ®­îc tiÕn hµnh tù ®éng. 19-2. C¸c d¹ng kh¸c cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé 19.2.1. M¸y dÞch pha May dÞch pha lµ lo¹i m¸y ®iÖn cã thÓ t¹o nªn mét s.®.®. E2 ë phÝa thø cÊp víi mét gãc lÖch pha tuú ý so víi ®iÖn ¸p s¬ cÊp U1. VÒ kÕt cÊu gièng nh­ m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn nh­ng r«to bÞ gi÷ chÆt bëi mét hÖ thèng vÝt v« tËn lµm cho r«to kh«ng thÓ quay tù do ®­îc mµ chØ cã thÓ quay mét gãc nhÊt ®Þnh theo sù ®iÒu khiÓn tõ ngoµi. M¸y th­êng lµ lo¹i ba pha. Theo h×nh vÏ 19-4a ta cã d©y quÊn stato nèi víi nguån ®iÖn lµm thµnh s¬ cÊp cña m¸y vµ sinh ra tõ tr­êng quay. D©y quÊn r«to lµm thµnh d©y quÊn thø cÊp, th«ng qua vµnh tr­ît nèi víi t¶i. M¸y lµm viÖc theo nguyªn lý cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lóc r«to ®øng yªn. Khi d©y quÊn stato nèi víi nguån ®iÖn th× cã dßng ®iÖn ch¹y trong ®ã vµ sinh ra tõ tr­êng 92 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  5. quay trong khe hë. Tõ tr­êng nµy sinh ra trong d©y quÊn stato vµ r«to s.®.®. E1 vµ E2 cã trÞ sè tû lÖ víi sè vßng d©y t¸c dông cña c¸c d©y quÊn, cßn gãc pha phô thuéc vµo vÞ trÝ t­¬ng ®èi gi÷a chóng. U1 & & − E1 V× ba pha ®èi xøng nªn cã thÓ lÊy mét pha U1 ra nghiªn cøu. Gi¶ sö lóc ®Çu gãc gi÷a pha A E1 Stato cña d©y quÊn stato vµ pha a cña d©y quÊn r«to b»ng kh«ng, sau ®ã quay pha a ®i mét gãc β theo chiÒu cña tõ tr­êng quay Φ th× E2 sÏ chËm β sau E1 mét gãc β . C¨n cø vµo m¹ch ®iÖn thay thÕ (t­¬ng tù nh­ m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé) vµ E2 β & bá qua ®iÖn ¸p r¬i trªn tæng trë, ta cã: E1 R«to & & E2 = U 2 & & U 1 = − E1 (19-5) & E & & U 2 = E 2 = 1 .e − jβ k12 trong ®ã k12 lµ tû sè biÕn ®æi ®iÖn ¸p. U2 §å thÞ vect¬ cña m¸y dÞch pha nh­ ë h×nh a) b) 19-4b. H×nh 19-4. S¬ ®å nguyªn lý vµ C¨n cø vµo ph©n tÝch trªn ta thÊy, ®iÖn ¸p ë ®å thÞ vect¬ cña m¸y dÞch pha m¹ch thø cÊp m¸y dÞch pha vÒ trÞ sè kh«ng ®æi, chØ thay ®æi vÒ gãc pha. M¸y dÞch pha ®­îc dïng trong c¸c thiÕt bÞ thÝ nghiÖm. 19.2.2. M¸y ®iÒu chØnh c¶m øng M¸y ®iÒu chØnh c¶m øng lµ lo¹i m¸y biÕn ®iÖn ¸p dùa trªn nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha r«to d©y quÊn víi r«to ®øng yªn. KÕt cÊu cña m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng gièng nh­ m¸y dÞch pha, chØ kh¸c lµ d©y quÊn stato vµ r«to ngoµi sù liªn hÖ vÒ tõ cßn cã sù liªn hÖ vÒ ®iÖn nh­ trong m¸y biÕn ¸p tù ngÉu hai d©y quÊn. M¸y ®iÒu chØnh c¶m øng cã hai lo¹i: lo¹i ®¬n vµ lo¹i kÐp. 1. M¸y ®iÒu chØnh c¶m øng ®¬n S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng ®¬n nh­ h×nh 19-5a. Stato w2 E2 U1 E2 U2 U2 α U2max β R«to W U1 1 E1 U2min 0 a) b) H×nh 19-5: S¬ ®å nguyªn lý vµ ®å thÞ vÐct¬ cña m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng ®¬n 93 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  6. Theo c¸ch ®Êu cña d©y quÊn, xÐt riªng tõng pha ta cã: & &  U 1 − jα (19-6) U 2 = U 1 + E 2 = U 1 − 1 e − jα = U 1  1 −  & & & & e   k 12 k 12   §å thÞ vÐct¬ t­¬ng øng ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 19-5b. & Trong ®ã: U 1 - ®iÖn ¸p nguån; k12 - tû sè biÕn ®æi ®iÖn ¸p; α - gãc gi÷a trôc cña d©y quÊn stato vµ d©y quÊn r«to còng lµ gãc lÖch pha gi÷a s.®.®. E1 vµ E2. Víi gãc α bÊt kú, nÕu chØ xÐt ®Õn trÞ sè ta cã: 1 2 U 2 = U1 1 + − cos α 2 k k12 12  1 Khi α = 0 th× U 2 min = U 1  1 −   k 12     1 vµ khi α = 1800 ta cã (19-7) U 2 max =  1 +   k 12    Chó ý khi ®iÒu chØnh trÞ sè cña U2, gãc pha β cña nã ®èi víi U1 còng thay ®æi mét Ýt (h×nh 19-5b). C«ng suÊt chuyÓn ®æi trong m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng gièng nh­ ë m¸y biÕn ¸p tù ngÉu. M¸y ®iÒu chØnh c¶m øng kh«ng cã chæi than, nªn c«ng suÊt m¸y cã thÓ lín, lµm viÖc ch¾c ch¾n, ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®­îc b»ng ph¼ng vµ cã thÓ ®iÒu chØnh lóc cã t¶i. Nh­îc ®iÓm cña lo¹i nµy lµ gi÷a U1 vµ U2 cã gãc lÖch pha vµ khi m¸y lµm viÖc, trªn r«to cã m«men ®iÖn tõ lín kÐo vÒ vÞ trÝ hai d©y quÊn stato vµ r«to trïng trôc nhau nªn ph¶i cã bé phËn h·m gi÷ kh«ng cho r«to quay. §Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm cña lo¹i m¸y nµy dïng m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng kÐp. 2. M¸y ®iÒu chØnh c¶m øng kÐp M¸y nµy gåm hai m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng ®¬n ghÐp l¹i vµ r«to cña hai m¸y ®­îc nèi chÆt víi nhau vÒ c¬ khÝ. D©y quÊn ®­îc nèi theo s¬ ®å nguyªn lý nh­ h×nh 19-6a. Theo s¬ ®å ta thÊy thø tù pha cña m¸y 2 ng­îc víi thø tù pha cña m¸y 1 nªn gi÷a hai & & m¸y tõ tr­êng quay ng­îc chiÒu nhau, do ®ã gãc pha gi÷a E2 víi E1 trong hai m¸y bao giê còng ng­îc nhau bÊt kÓ r«to quay theo chiÒu nµo. Theo ®å thÞ vÐct¬ h×nh 19-6b ta cã ®iÖn ¸p ®Çu ra b»ng: &' &" &   1 jα U 2 = U1 + E2 + E2 = U1  1 − & & ( e + e − jα )  (19-8)   k12   Khi α = 0 ta cã:  2 (19-9) U 2 min = U 1 1 −   k12    Khi α = 1800 ta cã: 94 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  7.  2 U 2 max = U1  1 +  (19-10)  k12    & & Gãc pha U 2 lu«n trïng pha víi U1 , cßn m«men ®iÖn tõ sinh ra ë hai m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng ®¬n b»ng nhau vµ ng­îc chiÒu nªn trªn trôc m¸y kh«ng cã m«men t¸c dông. U2 w2 w2 E,2 U2 E,,2 Stato Stato E 2′ ′ ′ E2 w1 w1 α α , E,,1 E 1 R«to R«to U1 U1 b) a) H×nh 19-6: S¬ ®å nguyªn lý vµ ®å thÞ vÐct¬ cña m¸y ®iÒu chØnh c¶m øng kÐp 19.2.3. M¸y biÕn ®æi tÇn sè M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn cã thÓ dïng lµm m¸y biÕn ®æi tÇn sè tõ tÇn sè f1 sang tÇn sè f2. ThÝ dô ta nghiªn cøu tr­êng hîp f2 > f1, s¬ ®å nguyªn lý nh­ ë h×nh 19-7. D©y quÊn stato ®­îc nèi vµo l­íi ®iÖn víi tÇn sè f1. R«to ®­îc mét ®éng c¬ ®iÖn s¬ cÊp § kÐo vµ quay víi tèc ®é ng­îc chiÒu víi tõ tr­êng quay do ®ã tÇn sè cña søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong d©y quÊn r«to b»ng: f2 = s f1 f1 trong ®ã: s = n1 + n > 1 ; n1 P1 60 f1 - tèc ®é ®ång bé; n1 = Pc¬ p § BT p - sè ®«i cùc cña m¸y. n ë m¸y biÕn ®æi tÇn sè, d©y quÊn r«to nhËn P2 n¨ng l­îng tõ hai phÝa. Mét phÇn tõ phÝa stato chuyÓn qua nhê tõ tr­êng quay vµ mét phÇn tõ f2 ®éng c¬ s¬ cÊp § truyÒn theo trôc cña r«to. C«ng suÊt cña d©y quÊn r«to lµ: H×nh 19-7:S¬ ®å m¸y biÕn tÇn sè P2 = m2sE2I2cosψ2 (19-11) trong ®ã m2 vµ E2 lµ sè pha vµ s.®.®. cña r«to khi ®øng yªn. C«ng suÊt ®iÖn tõ chuyÓn tõ stato sang r«to b»ng: P®t = m2E2I2cosψ2 (19-12) 95 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  8. Khi s > 1 th× P2 > P®t nªn m¸y lÊy c«ng suÊt tõ trôc ®éng c¬ s¬ cÊp § vµo vµ c«ng suÊt c¬ ®ã b»ng: Pc¬ = P2 – P®t = m2(s-1)E2I2 cosψ2 (19-13) M¸y biÕn ®æi tÇn sè th­êng dïng ®Ó cung cÊp dßng ®iÖn tÇn sè f2 tõ 100 ®Õn 200 Hz dïng trong c«ng nghiÖp. 19.2.4. M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc trong hÖ tù ®ång bé (xen xin) M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµm viÖc trong hÖ tù ®ång bé gåm nhiÒu m¸y ®Æt c¸ch nhau (cã thÓ xa) vµ chØ nèi víi nhau b»ng ®iÖn. Khi mét trong nh÷ng m¸y ®ã (gäi lµ m¸y ph¸t) quay bÊt kú mét gãc nµo ®ã th× nh÷ng m¸y kh¸c (m¸y thu) còng xoay mét gãc nh­ vËy. HÖ thèng nµy th­êng dïng trong kü thuËt khèng chÕ vµ ®o l­êng. Nh÷ng m¸y ®iÖn nµy th­êng thuéc lo¹i ba pha vµ mét pha. 1. HÖ tù ®ång bé ba pha (xenxin ba pha) HÖ tù ®ång bé ba pha ®¬n gi¶n nhÊt gåm hai m¸y kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn. D©y quÊn stato cña chóng ®­îc nèi víi l­íi ®iÖn cßn d©y quÊn r«to ®­îc nèi víi nhau theo ®óng thø tù pha (h×nh 19-8). Nh­ vËy, nÕu ë hai m¸y, vÞ trÝ cña r«to ®èi víi stato gièng nhau th× trong m¹ch r«to søc ®iÖn ®éng E2 cña chóng ng­îc nhau vµ dßng ®iÖn I2 trong m¹ch sÏ b»ng kh«ng. H×nh 19-9. §å thÞ vÐct¬ cña xenxin ba H×nh 19-8. S¬ ®å nguyªn lý pha khi quay r«to m¸y ph¸t ®i mét gãc cña xenxin ba pha Gäi F lµ m¸y ph¸t tÝn hiÖu, T lµ m¸y thu tÝn hiÖu th× khi cã tÝn hiÖu t¸c ®éng vµo m¸y ph¸t F lµm quay r«to cña nã ®i mét gãc θ (h×nh 19-8) th× c¸c s.®.®. E2 F vµ E2 T sÏ & & cã gãc lÖch θ vµ do ®ã trong m¹ch r«to sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn I2 b»ng: & & E2 F + E2 T I2 = (19-14) Z2 F + Z2T trong ®ã Z2F vµ Z2T lµ tæng trë r«to cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu. Qua ®å thÞ vÐct¬ ë h×nh 19-9 ta thÊy thµnh phÇn t¸c dông cña I2 cïng chiÒu víi E2T do ®ã lùc FT vµ m«men MT sinh ra sÏ lµm quay r«to cña m¸y thu T ®i mét gãc θ. Tr¸i 96 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  9. l¹i thµnh phÇn t¸c dông cña dßng ®iÖn I2 ng­îc chiÒu víi E2F nªn sÏ cã m«men MF kÐo r«to cña m¸y ph¸t F trë vÒ vÞ trÝ θ = 0. HÖ thèng hai m¸y ®iÖn sÏ lµm viÖc c©n b»ng khi gãc lÖch pha θ ë hai m¸y ph¸t vµ m¸y thu b»ng nhau. V× vËy khi gi÷ r«to cña m¸y ph¸t F ë gãc θ th× r«to cña m¸y thu T còng sÏ quay mét gãc ®óng b»ng θ. Sù liªn l¹c nh­ trªn nhiÒu khi cßn gäi lµ sù liªn l¹c kiÓu trôc ®iÖn. 2. HÖ tù ®ång bé mét pha (xenxin mét pha) ë hÖ tù ®ång bé mét pha, stato cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu chØ cã mét pha nèi víi l­íi ®iÖn chung nh­ng d©y quÊn r«to cña hai m¸y vÉn lµ d©y quÊn ba pha ®Êu víi nhau theo ®óng thø tù pha (h×nh 19-10). Khi cho dßng ®iÖn mét pha vµo d©y quÊn stato th× trong khe hë sinh ra tõ tr­êng ®Ëp m¹ch. Ta cã thÓ ph©n tÝch tõ tr­êng ®ã thµnh hai tõ tr­êng quay ng­îc chiÒu nhau Φ A vµ ΦB vµ ta coi nh­ cã hai hÖ thèng ®ång bé ba pha hîp l¹i. Nh­ vËy cã thÓ dïng nguyªn lý H×nh 19-10. S¬ ®å nguyªn lµm viÖc cña hÖ ba pha t×m ra m«men tõng lý cña xenxin mét pha phÇn vµ m«men tæng. Quay r«to m¸y ph¸t F theo chiÒu cña Φ AF mét gãc θ nh­ ë h×nh 19-10. §èi víi ph©n l­îng tõ tr­êng Φ AF vµ Φ AT th× còng gièng nh­ ë hÖ tù ®ång bé ba pha, m«men MAF vµ MAT cã khuynh h­íng kÐo hai r«to trë vÒ cïng mét vÞ trÝ. §èi víi ph©n l­îng tõ tr­êng quay ng­îc Φ BF vµ ΦBT còng nh­ vËy. V× vËy m«men do hai ph©n l­îng tõ tr­êng sinh ra trªn mçi m¸y cïng chiÒu nªn trÞ sè tuyÖt ®èi cña chóng lµ tæng cña hai m«men cña tõng ph©n l­îng vµ lµm trôc quay. Nh­ vËy, nÕu quay r«to m¸y ph¸t mét gãc θ th× r«to m¸y thu còng quay ®i mét gãc θ. Th­êng ng­êi ta ®Æt d©y quÊn s¬ cÊp mét pha trªn r«to cßn d©y quÊn thø cÊp ba pha l¾p trªn stato nh­ vËy gi¶m ®­îc mét vµnh tr­ît. §Ó cã ®Æc tÝnh m«men tèt, d©y quÊn mét pha th­êng l¾p trªn cùc tõ låi. Ngµy nay ng­êi ta ®· chÕ t¹o nh÷ng xenxin mét pha kh«ng vµnh tr­ît. HÖ tù ®ång bé ®­îc ¸p dông réng r·i trong ngµnh tù ®éng ho¸ vµ ®iÒu khiÓn. 19.2.5. §éng c¬ thõa hµnh kh«ng ®ång bé §éng c¬ thõa hµnh kh«ng ®ång bé ®­îc dïng réng t·i trong c¸c hÖ thèng tù ®éng khèng chÕ. §©y lµ mét lo¹i ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha cã c«ng suÊt tõ 0,1 ÷ 300W. KÕt cÊu cña m¸y vÒ ®¹i thÓ nh­ sau: stato ghÐp b»ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn cã hai cuén d©y ®Æt lÖch nhau 900, trong ®ã mét cuén Wk lµm nhiÖm vô kÝch thÝch, mét cuén W§k lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn. R«to gåm nhiÒu lo¹i tuú theo yªu cÇu cô thÓ. Cã thÓ lµ H×nh 19-11: S¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ thõa hµnh kh«ng ®ång bé r«to lång sãc th­êng hoÆc r«to rçng lµm b»ng 97 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  10. vËt liÖu dÉn tõ hoÆc r«to rçng b»ng vËt liÖu dÉn tõ cã d¸t ®ång thau ngoµi bÒ mÆt v.v… (h×nh 19-11). §Ó t¹o nªn tõ tr­êng quay trong m¸y, ngoµi viÖc ®Æt hai d©y quÊn trong kh«ng gian cßn cÇn cã sù lÖch pha nhau vÒ thêi gian gi÷a hai dßng ®iÖn trong cuén Wk vµ W§K. Yªu cÇu nµy ®­îc thùc hiÖn nhê ®Æt mét tô ®iÖn nèi tiÕp trªn cuén kÝch thÝch Wk. D©y quÊn kÝch thÝch Wk ®­îc ®Æt th­êng trùc d­íi ®iÖn ¸p Uk, d©y quÊn ®iÒu khiÓn W§K th× chê nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ë ngoµi ®­a vµo. Khi cã tÝn hiÖu, nghÜa lµ cã ®iÖn ¸p U§K ®Æt lªn cuén d©y W§K, trong m¸y sÏ cã tõ tr­êng quay do hai dßng ®iÖn lÖch pha nhau trong hai d©y quÊn Wk vµ W§K sinh ra lµm cho r«to quay. §éng c¬ thõa hµnh kh«ng ®ång bé còng nh­ c¸c lo¹i ®éng c¬ thõa hµnh kh¸c th­êng ®ßi hái c¸c yªu cÇu sau: - Kh«ng cã qu¸n tÝnh, nghÜa lµ ph¶i quay vµ dõng tøc kh¾c khi cã hoÆc mÊt tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn mµ kh«ng cÇn nhê mét c¬ cÊu h·m. - M«men më m¸y lín; - §Æc tÝnh c¬ tuyÕn tÝnh; - Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é réng; - C«ng suÊt ®iÒu khiÓn nhá. Yªu cÇu kh«ng quay theo ®· lµ yªu cÇu c¬ b¶n nhÊt cña ®éng c¬ thõa hµnh. §Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu nµy, ng­êi ta cã thÓ thiÕt kÕ ®éng c¬ cã kh¶ n¨ng tù h·m vÒ ph­¬ng diÖn ®iÖn tõ hoÆc chÕ t¹o lo¹i ®éng c¬ thõa hµnh cã m«men qu¸n tÝnh phÇn quay nhá, nh­ lo¹i ®éng c¬ thõa hµnh kh«ng ®ång bé r«to rçng. 19.2.6. M¸y ph¸t tèc ®é M¸y ph¸t tèc ®é kh«ng ®ång bé còng nh­ c¸c U wk lo¹i m¸y ph¸t tèc ®é kh¸c lµm nhiÖm vô biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu c¬ (th­êng lµ tèc ®é quay cña trôc) thµnh tÝn hiÖu ®iÖn (th­êng lµ ®iÖn ¸p) ®Ó ®o tèc ®é quay cña wF mét ®éng c¬ hoÆc biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu (gia tèc, æn ®Þnh) trong c¸c c¬ cÊu tù ®éng. Trong c¸c lo¹i m¸y ph¸t tèc ®é xoay chiÒu, m¸y Φ k Φ1 UF ph¸t tèc ®é kh«ng ®ång bé cã ­u ®iÓm lµ tÇn sè cña a) ®iÖn ¸p ®­a ra kh«ng phô thuéc vµo tèc ®é, ®iÒu nµy U rÊt thuËn tiÖn cho viÖc sö dông c¸c dông cô ®o ®iÖn wk ¸p ë ®Çu ra. M¸y ph¸t tèc ®é kh«ng ®ång bé cã cÊu t¹o gièng wF nh­ ®éng c¬ thõa hµnh kh«ng ®ång bé r«to rçng. Φq Trªn h×nh 19-12, wk lµ cuén d©y kÝch thÝch, wF l µ cuén d©y ph¸t. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t tèc UF ®é lý t­ëng nh­ sau: khi cho dßng ®iÖn kÝch thÝch b) xoay chiÒu mét pha cã tÇn sè f1 vµo cuén d©y kÝch H×nh 19-12. Nguyªn lý lµm thÝch wk, trong m¸y xuÊt hiÖn mét tõ tr­êng ®Ëp viÖc cña m¸y ph¸t tèc ®é m¹ch Φk víi tÇn sè f1 cã ph­¬ng trïng víi trôc cña d©y quÊn wk. Trong h×nh trô cña r«to rçng ®ang ®øng yªn xuÊt hiÖn s.®.®. vµ dßng ®iÖn xoay chiÒu víi tÇn 98 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  11. sè f1 gièng nh­ m.b.a. ChiÒu cña tõ tr­êng ®Ëp m¹ch Φ 1 do dßng ®iÖn ®ã sinh ra ®­îc vÏ nh­ ë h×nh 19-12. Khi r«to ®øng yªn, do trôc cña cuén d©y wF vu«ng gãc víi trôc cña cuén d©y wk, nghÜa lµ vu«ng gãc víi ph­¬ng cña Φk vµ Φ1, nªn trong cuén wF kh«ng xuÊt hiÖn s.®.®. Khi r«to quay, trong r«to sÏ c¶m øng thªm mét s.®.®. quay eq do tõ tr­êng Φ k quÐt qua r«to. S.®.®. eq nµy tû lÖ víi tèc ®é cña r«to vµ sinh ra dßng ®iÖn Iq mµ chiÒu ®­îc x¸c ®Þnh nh­ trong h×nh 19-12b. V× Φk vµ Φ1 ®Ëp m¹ch víi tÇn sè f1 nªn s.®.®. eq vµ dßng ®iÖn Iq còng biÕn ®æi víi tÇn sè f1. Dßng ®iÖn Iq t¹o ra tõ tr­êng Φq ®Ëp m¹ch qua cuén d©y wF vµ c¶m øng trong ®ã mét s.®.®. xoay chiÒu eF cã tÇn sè f1 vµ cã ®é lín tû lÖ víi tèc ®é quay n. Nh­ vËy ë ®Çu ra cña d©y quÊn wF sÏ nhËn ®­îc ®iÖn ¸p UF tÇn sè f1 tû lÖ víi tèc ®é quay n. Quan hÖ UF = f(n) ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 19-13. UF (V) Trªn thùc tÕ, khi m¸y ph¸t tèc ®é cã t¶i, ph¶n øng cña dßng ®iÖn trong r«to g©y nªn sù biÕn d¹ng cña tõ tr­êng vµ sù thay ®æi c¸c th«ng sè cña m¸y. HiÖn t­îng nµy g©y nªn sai sè vÒ trÞ sè vµ lµm mÊt tÝnh chÊt tuyÕn tÝnh cña hµm UF = f(n), nhÊt lµ khi tèc ∆ UF ®é cao. V× vËy m¸y ph¸t tèc ®é kh«ng ®ång bé hiÖn ®¹i th­êng dïng ®Ó ®o tèc ®é trong n (vg/ph) 10000 ph¹m vi 8000 ÷ 10.000 vg/ph víi ∆UF = 5 ÷ H×nh 19-13. Quan hÖ UF = f(n) 10 V. 19.2.7. M¸y biÕn ¸p xoay M¸y biÕn ¸p xoay lµ mét thiÕt bÞ ®iÖn lµm viÖc theo nguyªn lý vÒ c¶m øng ®iÖn tõ. M¸y biÕn ¸p xoay cã thÓ cho ra mét ®iÖn ¸p thay ®æi theo gãc xoay α cña r«to. VÒ cÊu t¹o, m¸y gièng nh­ mét ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn c«ng suÊt nhá. Trªn stato vµ r«to cã ®Æt d©y quÊn hai pha ®èi xøng lÖch nhau trong kh«ng gian 900 ®é ®iÖn. §iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y biÕn ¸p xoay cã thÓ tû lÖ víi sinα, cosα hoÆc víi b¶n th©n gãc xoay α cña r«to, do ®ã ng­êi ta ph©n ra lµm m¸y biÕn ¸p xoay sin - cosin vµ m¸y biÕn ¸p xoay tuyÕn tÝnh. S¬ ®å nguyªn lý cña m¸y biÕn ¸p xoay sin - cosin nh­ ë h×nh 19-14. §Æt vµo d©y quÊn s¬ cÊp w1 trªn stato mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu u1 = 2U 1 sin ωt th× khi xoay r«to ®i mét gãc α ta sÏ nhËn ®­îc ë ®Çu ra d©y quÊn thø cÊp w,2 vµ w,,2 n»m trªn r«to mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu u2 b»ng: u 2 = 2 k1U 1 sin α sin ωt = 2U 2 sin ωt , , u 2, = 2 k1U 1 cos α . sin ωt = 2U 2, sin ωt (19-15) , , k dq 2 w2 k1 = trong ®ã: k dq1 w1 U = k1U 1 sin α , 2 U = k1U 1 cos α ,, 2 Nh­ vËy ta thÊy trÞ sè hiÖu dông cña ®iÖn ¸p ®­a ra U,2 tû lÖ víi sinα vµ U,,2 tû lÖ víi cosα. 99 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  12. Khi m¸y biÕn ¸p xoay cã t¶i, α dßng ®iÖn i,2 vµ i,,2 trong c¸c d©y quÊn w,2, w,,2 t¹o nªn tõ tr­êng Φ,2 vµ Φ,,2. w1 Ta cã thÓ chia c¸c tõ th«ng ®ã thµnh U, 2 wn hai thµnh phÇn däc vµ ngang trôc víi U1 , w2 tõ tr­êng cña d©y quÊn s¬ cÊp Φ 1. Tõ w,,2 tr­êng ngang trôc Φ,2cosα vµ Φ,,2sinα U,,2 lµm cho tõ tr­êng tæng bÞ mÐo ®i, nªn quan hÖ h×nh sin cña s.®.®. víi gãc α 19-14. M¸y biÕn ¸p xoay sin – cosin bÞ ph¸ huû. §Ó triÖt tiªu thµnh phÇn nµy, trªn stato ta ®Æt d©y quÊn ng¾n m¹ch wn vu«ng gãc víi d©y quÊn w1. Dßng ®iÖn trong d©y quÊn ng¾n m¹ch nµy sÏ sinh ra tõ tr­êng bï thµnh phÇn tõ tr­êng ngang trôc, do ®ã cã thÓ gi¶m sai sè ®Õn møc tèi thiÓu. NÕu ®em c¸c d©y quÊn cña m¸y biÕn ¸p xoay ë h×nh 19-14 ®Êu theo h×nh 19-15, ta cã m¸y biÕn ¸p xoay tuyÕn tÝnh. α Khi gãc xoay α trong kho¶ng 0 < α < 650, ®iÖn ¸p ë ®Çu cuèi hai w1 ZT d©y quÊn nèi tiÕp w,2 vµ wn tû lÖ thuËn víi gãc xoay α, cßn d©y , w2 U1 w ,,2 quÊn w,,2 ë r«to nèi kÝn m¹ch víi Zf tæng trë zt dïng ®Ó bï tõ tr­êng ngang trôc. M¸y biÕn ¸p xoay ngµy nay cã 19-15. M¸y biÕn ¸p xoay tuyÕn tÝnh sai sè ®iÖn ¸p kh«ng qu¸ 5%. Trong tr­êng hîp ®Æc biÖt, cã thÓ lµm cho sai sè bÐ h¬n 0,05 ÷ 0,07%. C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p xoay th«ng th­êng trong kho¶ng vµi VA, víi U = 115 V vµ f = 50 Hz ®Õn 400 ÷ 2500 Hz. M¸y biÕn ¸p xoay ®­îc dïng trong c¸c m¸y tÝnh, c¸c hÖ tù ®éng vµ c¸c s¬ ®å hÖ thèng quay trong tr¹m ra®a, v.v… 19-3. M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha 19.3.1. §¹i c­¬ng §éng c¬ kh«ng ®ång bé mét pha th­êng ®­îc dïng trong c¸c dông cô, thiÕt bÞ sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp, c«ng suÊt tõ vµi o¸t ®Õn vµi tr¨m o¸t vµ nèi vµo l­íi xoay chiÒu mét pha. Do nguyªn lý më m¸y kh¸c nhau vµ yªu cÇu tÝnh n¨ng kh¸c nhau mµ cã nh÷ng kÕt cÊu kh¸c nhau, nh­ng nãi cho cïng vÉn cã thÓ quy vÒ mét kÕt cÊu c¬ b¶n gièng nh­ mét ®éng c¬ ®iÖn ba pha, chØ kh¸c lµ trªn stato cã hai d©y quÊn: d©y quÊn chÝnh (hay d©y quÊn lµm viÖc) vµ d©y quÊn phô (hay d©y quÊn më m¸y). R«to th­êng lµ lång sãc. D©y quÊn chÝnh ®­îc nèi víi l­íi ®iÖn trong suèt qu¸ tr×nh lµm viÖc, cßn d©y quÊn phô th­êng chØ nèi vµo khi më m¸y, khi tèc ®é ®¹t ®Õn 75 ÷ 80% tèc ®é ®ång bé th× 100 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  13. dïng bé ng¾t ®iÖn kiÓu ly t©m c¾t d©y quÊn phô ra khái l­íi ®iÖn. Cã lo¹i ®éng c¬ sau khi më m¸y d©y quÊn phô vÉn nèi vµo l­íi, ®ã lµ lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét pha kiÓu ®iÖn dung. So víi ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha cïng kÝch th­íc, c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét pha chØ b»ng 70% c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn ba pha, nh­ng do ®éng c¬ ®iÖn mét pha cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i thÊp nªn trªn thùc tÕ, trõ ®éng c¬ ®iÖn kiÓu ®iÖn dung ra, c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét pha chØ b»ng 40 ÷ 50% c«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn ba pha. 19.3.2. Nguyªn lý lµm viÖc §Æt d©y quÊn lµm viÖc vµo ®iÖn ¸p mét pha th× dßng ®iÖn trong d©y quÊn sÏ sinh ra tõ tr­êng ®Ëp m¹ch Φ . Tõ tr­êng nµy cã thÓ ph©n tÝch thµnh hai tõ tr­êng quay ng­îc chiÒu nhau Φ A vµ ΦB cã tèc ®é b»ng nhau vµ biªn ®é b»ng mét nöa biªn ®é cña tõ tr­êng ®Ëp m¹ch (h×nh 19-16a). Nh­ vËy, cã thÓ xem ®éng c¬ ®iÖn mét pha t­¬ng ®­¬ng nh­ mét ®éng c¬ ®iÖn ba pha mµ d©y quÊn stato gåm hai phÇn gièng nhau m¾c nèi tiÕp vµ t¹o thµnh c¸c tõ tr­êng quay theo hai chiÒu ng­îc nhau (h×nh 19-16b). T¸c dông cña c¸c tõ tr­êng quay thuËn, quay nghÞch ®ã víi dßng ®iÖn ë r«to do chóng sinh ra t¹o thµnh hai m«men MA vµ MB quay ng­îc chiÒu nhau. Do ®ã khi r«to ®øng yªn (s = 1) th× hai m«men ®ã b»ng nhau vµ ng­îc chiÒu nhau cho nªn m«men quay tæng b»ng kh«ng. NÕu ta quay r«to cña ®éng c¬ ®iÖn theo mét chiÒu nµo ®ã (vÝ dô theo chiÒu quay cña tõ tr­êng d©y quÊn A ë h×nh 19-16a) víi tèc ®é H×nh 19-16: Nguyªn lý lµm viÖc cña n th× tÇn sè cña søc ®iÖn ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha ®éng, dßng ®iÖn c¶m øng ë r«to do tõ tr­êng quay thuËn Φ A sinh ra sÏ lµ: p(n1 − n) pn1  n1 − n    = sf1 f2A = = (19-16) 60  n1  60   Cßn ®èi víi tõ tr­êng quay ng­îc Φ B th× tÇn sè sinh ra sÏ lµ: p (n1 + n) pn1  2n1 − (n1 − n)    = (2 − s ) f 1 (19-17) f2B = = 60     60 n1 ë d©y (2-s) chÝnh lµ hÖ sè tr­ît cña r«to ®èi víi tõ tr­êng Φ B. Nh­ vËy, khi 0 < s < 1 ®èi víi tõ tr­êng Φ A m¸y lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn, cßn ®èi víi tõ tr­êng Φ B, do hÖ sè tr­ît cña r«to ®èi víi tõ tr­êng ®ã b»ng (2-s) > 1 nªn m¸y sÏ lµm viÖc trong chÕ ®é h·m. Ng­îc l¹i, khi 1 < s < 2, tøc lµ khi r«to quay theo chiÒu cña tõ tr­êng d©y quÊn B th× hÖ sè tr­ît ®èi víi tõ tr­êng nµy sÏ lµ 0 < (2-s) < 1, lóc ®ã ®èi víi tõ tr­êng Φ B m¸y lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ cßn ®èi víi tõ tr­êng ΦA th× sÏ ë chÕ ®é h·m. 101 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  14. Cho r»ng c¸c m«men cã trÞ sè d­¬ng khi chóng t¸c dông theo chiÒu cña tõ tr­êng Φ A, ta sÏ ®­îc c¸c ®­êng cong MA vµ MB cña d©y quÊn A, B vµ m«men tæng nh­ h×nh 19-17. Tõ ý nghÜa vËt lý vµ h×nh 19-17 ta thÊy: ®­êng ®Æc tÝnh m«men cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha cã tÝnh chÊt ®èi xøng, cho nªn nã cã thÓ quay bÊt cø chiÒu nµo. ChiÒu quay thùc tÕ H×nh 19-17: §Æ c tÝnh M = f(s) cña cña ®éng c¬ ®iÖn mét pha chñ yÕu ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha phô thuéc vµo chiÒu quay cña bé phËn më m¸y. Còng tõ h×nh 19-17 thÊy n¨ng lùc qu¸ t¶i cña ®éng c¬ ®iÖn mét pha nhá h¬n ®éng c¬ ®iÖn ba pha, ®ång thêi kh¸c víi ®éng c¬ ®iÖn ba pha, m«men cùc ®¹i Mmax cña ®éng c¬ ®iÖn mét pha phô thuéc vµo ®iÖn trë r2’. §ã lµ v× khi r2’ t¨ng, mÆc dï Mmax do tõ tr­êng thuËn sinh ra kh«ng ®æi nh­ng hÖ sè tr­ît sAm øng víi MAmax t¨ng lªn, ®ång thêi ë chÕ ®é tr­ît ®ã, MB do tõ tr­êng nghÞch sinh ra còng t¨ng lªn nªn m«men cùc ®¹i cña ®éng c¬ gi¶m ®i. M«men cùc ®¹i thay ®æi theo r2’ ®­îc biÓu thÞ trªn h×nh 19-18. M¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha cã thÓ x©y dùng theo nguyªn lý vÒ m¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha. Nh­ ®· nªu ë trªn, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha cã thÓ coi nh­ gåm hai d©y quÊn ba pha nèi tiÕp víi nhau vµ sinh ra tõ tr­êng quay ng­îc chiÒu nhau nªn ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vÒ søc ®iÖn ®éng ë d©y quÊn stato lµ: & & & & U1 = − E1 A − E1 B + I1 (r1 + jx 1 ) (19-18) H×nh 19-18: ¶nh h­ëng cña ®iÖn trong ®ã: trë m¹ch r«to ®èi víi m«men cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé mét pha & E1 A - s.®.®. sinh ra bëi tæng hîp tõ tr­êng thuËn phÇn tÜnh víi tõ tr­êng phÇn quay; & E1 B - s.®.®. sinh ra bëi tæng hîp tõ tr­êng ng­îc phÇn tÜnh víi tõ tr­êng phÇn quay; r1, x1 - ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn phÇn tÜnh. Gièng nh­ m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ba pha, ta cã: E1 A = − I OA Z m  & &  (19-19) & = −I Z  & OB m  E1 B  trong ®ã: Zm = rm + jxm - tæng trë m¹ch kÝch tõ ; IOA, IOB - dßng tõ ho¸ sinh ra tõ tr­êng thuËn ΦA vµ nghÞch Φ B. 102 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  15. ë m¹ch r«to ta cã ph­¬ng tr×nh r2' r2' x’2 x’2 2 − s s c©n b»ng vÒ s.®.®: x1 r1 &' &' −I2A −I2B  &'  r ' ' xm rm xm rm = I 2 A  2 + jx 2  = E1 A &' & E2 A  s  & I1    & & & U1 I0A1 I0B  &' & &' & − E2 A = −E1 A − E2 B = − E1B '  r2 ' & ' & = I 2B  &  2 − s + jx 2  = E1 B  E '  2B    H×nh 19-19. M¹ch ®iÖn thay thÕ ®éng (19-20) c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha trong ®ã r2’ vµ x2’ lµ ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng t¶n ®· quy ®æi cña d©y quÊn r«to vµ kh«ng xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña tÇn sè. VÒ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng s.t.®, ta cã: I 1 = I OA + ( − I 2 A )  & & &'  (19-21) &'  & & I1 = I OB + (− I 2 B )  Dùa vµo c¸c ph­¬ng tr×nh trªn cã thÓ x©y dùng m¹ch ®iÖn thay thÕ nh­ ë h×nh 19- 19. Theo m¹ch ®iÖn thay thÕ cã thÓ viÕt:  1 &' & & E2 A = E1 A = I1 1 1 +' Z m Z2 A  (19-22)  1  &' & E2 B = E1 B =  1 1 +' Zm Z2B   r2' r2' = + jx 2 ; Z 2 B = + jx 2 . trong ®ã: Z ' ' ' ' 2A 2−s s r2' r' & & = 2 nªn Z,2A = Z,2B. V× vËy ta cã E1A = E1 B nªn Khi r«to ®øng yªn, s = 1 th× s 2−s tõ th«ng sinh ra c¸c s.®.®. ®ã còng b»ng nhau Φ A = ΦB, do ®ã tõ tr­êng tæng lµ tõ tr­êng ®Ëp m¹ch, ®éng c¬ ®iÖn kh«ng quay ®­îc. r2' r' < 2 nªn Z,2B < Z,2A. V× vËy E1 A > E1 B nªn ta cã φA > φB, do ®ã & & Khi s < 1 th× s 2−s tõ tr­êng tæng kh«ng ph¶i lµ tõ tr­êng ®Ëp m¹ch n÷a mµ lµ tõ tr­êng quay h×nh elÝp vµ quay víi tèc ®é ®ång bé, do ®ã ®éng c¬ ®iÖn quay ®­îc. M«men cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha b»ng tæng hai m«men do tõ tr­êng thuËn MA vµ nghÞch (-MB) sinh ra: M = MA + (-MB) (19-23) 1 ' r' 1 '2 r2' MA = I 2 A ; M B = I 22B 2 trong ®ã: ω ω 2−s s 1  '2 r2' r'   I 2 A − I 22B 2  M= vµ ' ω 2−s   s 103 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  16. 19.3.3. Ph­¬ng ph¸p më m¸y vµ c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét pha Nh­ trªn ®· ph©n tÝch, ta thÊy nÕu chØ cã mét d©y quÊn chÝnh th× ®éng c¬ mét pha kh«ng thÓ tù më m¸y ®­îc v× m«men më m¸y b»ng kh«ng. Muèn ®éng c¬ tù më m¸y cÇn thªm d©y quÊn më m¸y. Tõ tr­êng cña d©y quÊn më m¸y sÏ cïng víi tõ tr­êng d©y quÊn chÝnh hîp thµnh mét tõ tr­êng quay t¹o nªn m«men më m¸y ban ®Çu. Muèn vËy, tèt nhÊt d©y quÊn më m¸y cÇn lÖch víi d©y quÊn chÝnh mét gãc 900 trong kh«ng gian vµ dßng ®iÖn trong hai d©y quÊn ®ã ph¶i lÖch pha nhau mét gãc 900 vÒ thêi gian. Cã thÓ t¹o nªn sù lÖch pha gi÷a dßng ®iÖn trong d©y quÊn chÝnh vµ dßng ®iÖn trong d©y quÊn më m¸y b»ng c¸ch nèi m¹ch ®iÖn d©y quÊn më m¸y víi mét ®iÖn c¶m hay th­êng lµ ®iÖn dung (h×nh 19-20b). Lóc ®ã dßng ®iÖn trong d©y quÊn më m¸y If v­ît tr­íc ®iÖn ¸p l­íi, lµm cho gãc pha gi÷a dßng ®iÖn trong d©y chÝnh Ic vµ If lÖch nhau mét gãc gÇn b»ng 900 (h×nh 19-21). Nhê vËy trong khe hë cña m¸y sinh ra mét tõ tr­êng quay ®¶m b¶o cã m«men më m¸y t­¬ng ®èi lín. 01 0,5 0 1 0,5 0 1 0,5 0 1 0,5 a) b) c) d) H×nh 19-20: C¸c ph­¬ng ph¸p më m¸y vµ c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha Khi m¸y ®· quay, ta dïng bé ng¾t ®iÖn kiÓu ly t©m c¾t d©y quÊn më m¸y ra khái nguån ®iÖn. §éng c¬ ®iÖn më m¸y kiÓu nµy gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn má m¸y b»ng ®iÖn dung. Trªn d©y quÊn phô cã thÓ ®Êu ®iÖn trë ®Ó t¹o m«men më m¸y (h×nh 19-20a). Lóc ®ã dßng Ic vµ If còng cã mét gãc lÖch pha nhÊt ®Þnh, nh­ng m«men më m¸y cña lo¹i ®éng c¬ nµy t­¬ng ®èi nhá. Dïng ph­¬ng ph¸p nµy thùc tÕ chØ cÇn tÝnh to¸n sao cho b¶n th©n d©y quÊn phô cã ®iÖn trë t­¬ng ®èi lín lµ ®­îc, kh«ng cÇn thªm ®iÖn trë ngoµi nªn kÕt cÊu cña ®éng c¬ ®¬n gi¶n. §éng c¬ ®iÖn kiÓu nµy gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn më m¸y b»ng ®iÖn trë. D©y quÊn phô ®Êu nèi tiÕp víi ®iÖn dung cã thÓ thiÕt kÕ ®Ó lµm viÖc l©u dµi trªn l­íi ®iÖn sau khi më m¸y mµ kh«ng cÇn ng¾t ra. H×nh 19-21 Nhê vËy b¶n th©n ®éng c¬ ®iÖn ®­îc coi nh­ §å thÞ vÐct¬ ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång ®éng c¬ ®iÖn hai pha. Lo¹i nµy cã ®Æc tÝnh bé mét pha më m¸y b»ng ®iÖn dung 104 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  17. lµm viÖc tèt, n¨ng lùc qu¸ t¶i lín, hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y ®­îc c¶i thiÖn (h×nh 19- 20c). Do khi më m¸y d©y quÊn më m¸y cÇn nhiÒu ®iÖn dung h¬n khi lµm viÖc, nªn th­êng dïng bé ng¾t ®iÖn kiÓu ly t©m c¾t bít ®iÖn dung sau khi më m¸y ra (h×nh 19- 20d). §éng c¬ ®iÖn lóc më m¸y vµ lµm viÖc ®Òu cÇn ®iÖn dung gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn kiÓu ®iÖn dung. Nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn mét pha c«ng suÊt nhá më m¸y kh«ng t¶i hay t¶i nhÑ th­êng dïng kiÓu vßng ng¾n m¹ch ®Ó më m¸y. Vßng ng¾n m¹ch F ®Æt trªn cùc tõ vµ ®ãng vai trß cuén d©y phô (h×nh 19-22a). Vßng ng¾n m¹ch «m lÊy kho¶ng 1/3 cùc tõ. Khi ®Æt ®iÖn ¸p vµo cuén d©y chÝnh ®Ó më m¸y, d©y quÊn nµy sÏ sinh ra mét tõ tr­êng ®Ëp m¹ch Φ c. Mét phÇn cña tõ tr­êng nµy Φc’ ®i qua vßng ng¾n m¹ch. Trong vßng ng¾n m¹ch sÏ sinh ra dßng ®iÖn ng¾n m¹ch In, dßng ®iÖn In sinh ra tõ th«ng Φn. Tõ th«ng Φn t¸c dông víi Φ c’ ®Ó sinh ra tõ th«ng phô Φ f ®i qua vßng ng¾n m¹ch (h×nh 19-22b). KÕt qu¶ lµ d­íi phÇn cùc tõ kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch cã tõ th«ng Φ c - Φc’ ®i qua, cßn trong vßng ng¾n m¹ch cã Φf ®i qua. Gi÷a chóng cã mét gãc pha nhÊt ®Þnh vÒ thêi gian vµ gãc lÖch vÒ kh«ng gian t¹o nªn mét tõ tr­êng quay vµ m¸y cã m«men ban ®Çu lµm a) b) ®éng c¬ quay. §éng c¬ nµy ®­îc dïng réng r·i v× kÕt cÊu H×nh 19-22 ®¬n gi¶n vËn hµnh ch¾c ch¾n. S¬ ®å ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé mét pha cã vßng ng¾n m¹ch (a) vµ ®å thÞ vÐc t¬ vÒ tõ th«ng (b) Cã nhiÒu tr­êng hîp dïng ®éng c¬ ®iÖn ba pha ë l­íi ®iÖn mét pha. Lóc ®ã chØ cÇn ®Æt ®iÖn ¸p mét pha vµo hai d©y quÊn pha nèi tiÕp, d©y quÊn pha cßn l¹i ®­îc nèi thªm ®iÖn dung lµm thµnh d©y quÊn më m¸y (h×nh 19- 23) ®Ó më m¸y vµ t¨ng c­êng m«men lóc lµm viÖc. Kinh nghiÖm tÝnh to¸n cho thÊy, ®æi ®éng c¬ ®iÖn ba pha thµnh ®éng c¬ ®iÖn mét pha kiÓu ®iÖn dung th× ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn mét pha cã kÐm ®i, gi¸ tiÒn ®iÖn dung ®¾t, do ®ã th­êng ®æi ®éng c¬ ®iÖn ba pha c«ng suÊt kh«ng qu¸ H×nh 19-23: Mét vµi ph­¬ng ph¸p më m¸y 1,7KW thµnh ®éng c¬ ®iÖn ®éng c¬ ®iÖn ba pha trªn l­íi ®iÖn mét pha mét pha kiÓu ®iÖn dung. 105 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  18. 19-4. §éng c¬ ®iÖn K§B øng dông hiÖu øng mÆt ngoµi ë d©y quÊn r«to lång sãc KÕt cÊu ®éng c¬ ®iÖn lång sãc ®¬n gi¶n, lµm viÖc ch¾c ch¾n, cã ®Æc tÝnh lµm viÖc tèt nh­ng ®Æc tÝnh më m¸y cña nã kh«ng ®­îc nh­ cña ®éng c¬ ®iÖn r«to d©y quÊn. Dßng ®iÖn më m¸y th­êng lín mµ m«men më m¸y l¹i kh«ng lín l¾m. §Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn r«to lång sãc, ng­êi ta ®· chÕ t¹o ra nhiÒu kiÓu ®Æc biÖt trong ®ã hiÖn nay dïng nhiÒu nhÊt lµ ®éng c¬ ®iÖn r«to r·nh s©u vµ r«to hai lång sãc (hay lång sãc kÐp). Nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn lo¹i nµy ngoµi h×nh d¹ng ®Æc biÖt cña r·nh r«to ra, nh÷ng kÕt cÊu kh¸c hoµn toµn gièng nh­ ®éng c¬ ®iÖn r«to lång sãc th­êng. MÆc dï lo¹i ®éng c¬ ®iÖn nµy cã vµi ®Æc tÝnh lµm viÖc h¬i sÊu h¬n so víi ®éng c¬ ®iÖn th­êng, nh­ng v× c¶i thiÖn ®­îc ®Æc tÝnh më m¸y nªn vÉn ®­îc dïng réng r·i. 19.4.1. §éng c¬ ®iÖn r«to r·nh s©u §éng c¬ ®iÖn r«to r·nh s©u lîi dông hiÖn t­îng tõ th«ng t¶n trong r·nh r«to g©y nªn hiÖn t­îng hiÖu øng mÆt ngoµi cña dßng ®iÖn ®Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh më m¸y. §Ó t¨ng hiÖu øng mÆt ngoµi, r·nh r«to cã h×nh d¸ng võa hÑp, võa s©u, th­êng tû lÖ gi÷a chiÒu cao vµ chiÒu réng r·nh vµo kho¶ng 10 ÷ 12. Thanh dÉn ®Æt trong r·nh cã thÓ coi nh­ gåm nhiÒu thanh dÉn nhá ®Æt xÕp lªn nhau theo chiÒu cao vµ hai ®Çu ®­îc nèi ng¾n m¹ch l¹i bëi hai vµnh ng¾n m¹ch, v× vËy ®iÖn ¸p hai ®Çu c¸c m¹ch song song ®ã b»ng nhau, do ®ã sù ph©n phèi dßng ®iÖn trong c¸c m¹ch phô thuéc vµo ®iÖn kh¸ng t¶n cña chóng. Khi më m¸y, lóc ®Çu dßng ®iÖn d©y quÊn r«to cã tÇn sè lín nhÊt x (b»ng tÇn sè l­íi f1), tõ th«ng t¶n còng biÕn thiªn theo tÇn sè ®ã vµ ph©n bè nh­ h×nh 19-24a. ë ®¸y r·nh tõ th«ng mãc h vßng t¶n nhiÒu nhÊt, cµng lªn phÝa miÖng r·nh tõ th«ng t¶n cµng Ýt ®i, do ®ã ®iÖn kh¸ng t¶n ë ®¸y r·nh lín vµ ë miÖng r·nh I th× nhá, v× vËy dßng ®iÖn sÏ tËp trung lªn phÝa miÖng r·nh. Sù ph©n bè dßng ®iÖn theo chiÒu cao cña r·nh nh­ ë h×nh 19- a) b) 24b. KÕt qu¶ cña viÖc dßng ®iÖn tËp trung lªn trªn coi nh­ tiÕt diÖn t¸c dông cña d©y H×nh 19-24. Sù ph©n bè tõ tr­êng dÉn bÞ nhá ®i, ®iÖn trë r«to t¨ng lªn vµ t¶n vµ dßng ®iÖn trong r·nh s©u nh­ vËy lµm cho m«men më m¸y t¨ng cña ®éng c¬ lång sãc lóc më m¸y. lªn. MÆt kh¸c dßng ®iÖn tËp trung lªn trªn còng lµm gi¶m tæng tõ th«ng mãc vßng ®i mét Ýt, nghÜa lµ x2 sÏ nhá ®i. HiÖu øng mÆt ngoµi cña dßng ®iÖn m¹nh hay yÕu phô thuéc vµo tÇn sè vµ h×nh d¸ng cña r·nh, v× vËy khi më m¸y, tÇn sè cao, hiÖu øng mÆt ngoµi m¹nh. Khi tèc ®é m¸y t¨ng lªn, tÇn sè dßng ®iÖn r«to gi¶m xuèng nªn hiÖu øng mÆt ngoµi gi¶m ®i, dßng ®iÖn dÇn dÇn ph©n bè l¹i ®Òu ®Æn, v× vËy ®iÖn trë r«to r2 coi nh­ nhá trë l¹i, ®iÖn kh¸ng t¶n cña r«to x2 t¨ng lªn, ®Õn khi m¸y lµm viÖc b×nh th­êng th× do tÇn sè dßng ®iÖn r«to thÊp (kho¶ng 2 ÷ 3 Hz), hiÖn t­îng hiÖu øng mÆt ngoµi hÇu nh­ kh«ng cã, do ®ã ®éng c¬ ®iÖn r·nh s©u trªn thùc tÕ cã ®Æc tÝnh lµm viÖc nh­ c¸c m¸y lo¹i th«ng th­êng. 106 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  19. CÇn chØ râ r»ng hiÖu øng mÆt ngoµi cña dßng ®iÖn r«to còng tån t¹i trong m¸y ®iÖn r«to lång sãc lo¹i th­êng, nh­ng v× r·nh kh«ng s©u nªn ¶nh h­ëng kh«ng râ rÖt. §éng c¬ ®iÖn r«to r·nh s©u ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc th­êng cã dßng ®iÖn më m¸y vµ m«men më m¸y n»m trong ph¹m vi sau: I mm M = 4,5 ÷ 6,0 vµ mm = 1,0 ÷ 1,4 I dm M dm HiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn r«to r·nh s©u kh«ng kh¸c ®éng c¬ ®iÖn th­êng lµ bao, chØ cã cosφ h¬i thÊp v× ®iÖn kh¸ng t¶n r«to lín h¬n lo¹i r·nh th­êng. Còng v× lý do ®ã nªn Mmax còng nhá h¬n. Ph¹m vi c«ng suÊt cña lo¹i ®éng c¬ ®iÖn nµy vµo kho¶ng 50 ®Õn 200 kW. 19.4.2. §éng c¬ ®iÖn hai lång sãc 1. Nguyªn lý lµm viÖc §éng c¬ ®iÖn lo¹i nµy cã hai lång sãc ë r«to. C¸c thanh dÉn cña lång sãc phÝa ngoµi cã tiÕt diÖn nhá vµ th­êng lµm b»ng ®ång thau cã ®iÖn trë lín. C¸c thanh dÉn ë lång sãc phÝa trong cã tiÕt diÖn lín, lµm b»ng ®ång ®á ®Ó cã ®iÖn trë nhá, nh­ng do r·nh t­¬ng ®èi s©u, tõ th«ng t¶n nhiÒu nªn ®iÖn kh¸ng t¶n lín. NÕu hai lång sãc ®Òu ®óc b»ng nh«m th× míi cã vßng ng¾n m¹ch chung. Gi÷a hai lång sãc cã mét khe hë nhá nèi liÒn r·nh cña lång sãc ngoµi víi r·nh cña lång sãc trong ®Ó cho tõ th«ng t¶n ph©n bè nh­ ë h×nh 19-25, nh­ vËy cã thÓ lµm cho tham sè cña r«to tho¶ m·n ®­îc yªu cÇu cÇn thiÕt nhÊt ®Þnh vÒ tÝnh n¨ng më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn. Khi ®éng c¬ ®iÖn më m¸y tÇn sè r«to b»ng tÇn sè l­íi ®iÖn, do ®iÖn kh¸ng cña lång sãc trong lín nªn dßng ®iÖn chñ yÕu tËp trung ë lång sãc ngoµi. Ta cã I2mm >> I2lv (trong ®ã ký hiÖu ”mm“ chØ lång sãc ngoµi; ”lv“ chØ lång sãc trong). Gãc pha cña hai dßng ®iÖn ®ã víi s.®.®. E2 phô thuéc vµo xmm/rmm vµ xlv/rlv. Do rmm lín, xmm nhá cßn rlv nhá, xlv lín x nªn Imm gÇn cïng pha víi E2, cßn Ilv I2mm≠ 0 chËm sau E2 nhiÒu. V× vËy khi më m¸y lång sãc ngoµi sinh ra m«men lín, cã t¸c dông chñ yÕu nªn gäi lµ lång sãc më m¸y. Khi lµm viÖc b×nh th­êng th× hiÖu øng mÆt ngoµi cña dßng ®iÖn yÕu h¼n ®i, ®iÖn kh¸ng cña I2lv≠ 0 lång sãc trong nhá l¹i, dßng ®iÖn lín lªn. Do I2mm vµ I2lv gÇn cïng pha víi E2 mµ dßng ®iÖn l¹i tû lÖ nghÞch víi I ®iÖn trë nªn Ilv >> Imm, nªn lång sãc a) b) trong chñ yÕu sinh ra m«men, ta gäi ®ã lµ lång sãc lµm viÖc. Nh­ vËy thùc H×nh 19-25 tÕ cã thÓ coi ®éng c¬ ®iÖn cã hai lång Sù ph©n phèi cña tõ tr­êng t¶n (a) sãc lµm viÖc song song vµ ®Æc tÝnh vµ cña dßng ®iÖn (b) trong ®éng c¬ M = f(s) cña lo¹i ®éng c¬ ®iÖn nµy cã ® iÖn hai lång sãc khi më m¸y . thÓ coi nh­ lµ tæng hîp c¸c ®Æc tÝnh M1 = f(s) cña hai lång sãc. Thay ®æi 107 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
  20. kÝch th­íc, d¹ng r·nh cña hai lång sãc vµ khe hë gi÷a hai lång sãc, dïng vËt liÖu kh¸c nhau ®Ó lµm thanh dÉn cã thÓ thay ®æi tham sè cña hai lång sãc ®Ó ®­îc ®Æc tÝnh M = f(s) theo ý muèn. 2. M¹ch ®iÖn thay thÕ XÐt sù ph©n bè tõ th«ng t¶n nh­ trªn h×nh 19-25 th× dßng ®iÖn ë lång sãc trong I2lv phÇn lín sinh ra tõ th«ng t¶n mãc vßng lÊy nã, ký hiÖu lµ Φ σlv, cßn dßng ®iÖn trong r«to I2 (bao gåm c¶ dßng ®iÖn ë lång sãc ngoµi I2mm vµ dßng ®iÖn ë lång sãc trong I2lv) sinh ra tõ th«ng mãc vßng cho c¶ hai lång sãc, ký hiÖu lµ Φ σ. Gäi ®iÖn kh¸ng t¶n ®· quy ®æi øng víi hai lo¹i tõ th«ng t¶n trªn lµ x,2lv vµ x,2 th× m¹ch ®iÖn thay thÕ sÏ nh­ ë h×nh 19-26, trong ®ã r,2lv vµ r,2mm lµ ®iÖn trë lång sãc lµm viÖc vµ ®iÖn trë lång sãc më m¸y ®· quy ®æi. Trong m¹ch ®iÖn thay thÕ phÇn r,2mm/s m¹ch s¬ cÊp vµ phÇn m¹ch tõ hãa , r1 x2 x1 gièng nh­ ë m¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y ®iÖn lo¹i th«ng th­êng, ®iÖn &, − I2 & I1 kh¸ng x,2 t­¬ng øng víi tõ th«ng Φ σ; & x,2lv r,2lv/s & xm I0 U1 r2,lv + jx,2lv lµ tæng trë ®· quy ®æi cña rm s , lång sãc trong khi cã dßng ®iÖn I 2lv ®i r2,mm H×nh 19-26. M¹ch ®iÖn thay thÕ cña m¸y qua; lµ ®iÖn trë ®· quy ®æi cña ®iÖn kh«ng ®ång bé r«to hai lång sãc s lång sãc ngoµi khi cã dßng ®iÖn I,2mm ®i qua. Dßng ®iÖn më m¸y vµ m«men më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn hai lång sãc ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµo kho¶ng: I mm 2,0 M = 4,0 ÷ 6,0 I dm 1,8 Mdm 1 ,6 M mm = 1,2 ÷ 2,0 vµ 3 M dm 1, 4 Do ®iÖn kh¸ng t¶n cña r«to lín 1,2 2 nªn cosφ thÊp. So víi lo¹i r«to r·nh 1,0 s©u th× ®éng c¬ ®iÖn lo¹i nµy dïng 0,8 nhiÒu kim lo¹i mµu h¬n, nh­ng cã 1 thÓ thiÕt kÕ ®Æc tÝnh më m¸y mét 0 ,6 c¸ch linh ho¹t h¬n. Ph¹m vi c«ng 0 ,4 suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn r«to hai lång sãc tõ vµi chôc ®Õn 1250 kW. 0,2 s §Æc tÝnh M = f(s) cña c¸c lo¹i 0,8 1,0 0 ,6 0 ,4 0,2 0 ®éng c¬ ®iÖn th­êng, ®éng c¬ ®iÖn r·nh s©u vµ ®éng c¬ ®iÖn lång sãc H×nh 19-27. §Æc tÝnh M = f(s) cña ®éng c¬ kÐp ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 19-27. ®iÖn kh«ng ®ång bé th­êng (1), r«to lång sãc r·nh s©u (2) vµ r«to hai l«ng sãc (3) 108 Nguyễ n Văn Đô - ĐHĐL
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2418 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2