zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Chia sẻ: Vương Mai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Báo xấu

318
lượt xem 97
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiểu cấu tạo; Nguyên lý làm việc; Sơ đồ thay thế; Đặc tính cơ; Một số thông số kỹ thuật của động cơ điện không đồng bộ 3pha. Hiểu phương pháp khởi động, đảo chiều quay và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 3pha. Hiểu đạc điểm cấu tạo, nguyên lỳ hoạt động của động cơ không đồng bộ 2 pha, 1pha. Mở đầu. Máy điện không đòng bộ là máy điện có tốc độ quay của rotor khác với tốc độ quay của từ trường quay. Máy điện đồng bộ có thể...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

ThS Chiêm Trọng Hiển CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Mở đầu:  Hiểu cấu tạo; Nguyên lý làm việc; Sơ đồ thay thế; Đặc tính cơ; Một số thông số kỹ thuật của động cơ điện không đồng bộ 3pha.  Hiểu phương pháp khởi động, đảo chiều quay và điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 3pha.  Hiểu đạc điểm cấu tạo, nguyên lỳ hoạt động của động cơ không đồng bộ 2 pha, 1pha. Mở đầu.  Máy điện không đòng bộ là máy điện có tốc độ quay của rotor khác với tốc độ quay của từ trường quay. Máy điện đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc chế động cơ. Máy phát điện đồng bộ có đặc tính kỹ thật không tốt bằng máy phàt điện đồng bộ nên ít được dùng. Động cơ điện không đồng bộ có cấu tạo không phức tạp, vận hành đơn giản, làm việc tin cậy nên được sử dụng rộng rãi. Máy điện không đồng bộ có các loại: 3 pha, 2 pha và 1 pha.  Các lượng định mức của máy điện không đồng bộ: cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật của máy. Các trị số này do nhà sản xuất qui định và được ghi trên nhãn máy. Vì máy điện không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ điện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức của động cơ điện khi máy mang tải định mức. Các lượng định mức đó thường gồm: công suất định mức ở đầu trục Pđm(W, kW); Điện áp dây định mức Uđm; Dòng điện dây định mức Iđm(A); Tốc độ quay định mức nđm- (vg/ph); Hệ số công suất định mức cosdm; Hiệu suất định mức đm=Pđm/31/2UđmIđm cosdm… 3.1. Cấu tạo máy điện không đồng bộ 3 pha. Các máy điện quay có cấu tạo gồm 2 phần: phần tĩnh (stator) và phần quay (Rotor). 3.1.1. Stator của máy điện không đồng bộ 3 pha. Stator gồm các bộ phận sâu: Lõi thép, dây quân và vỏ máy.  Lõi thép stator có dạng hình vành khăn, được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện có hình dạng như hình 3.1. Mặt trong của lõi thép có các rãnh để đặt dây quấn.  Rãnh có các dạng: Rãnh kín, là rãnh không có miệng; Rãnh hở, là rãnh có miệng và đáy bằng nhau; Rãnh nửa hở, là rãnh có miệng bằng ½ đáy; Rảnh nửa kín, là rãnh có miệng nhỏ hơn đáy. Có 2 dạng rãnh nửa kín phổ biến là rãnh hình thang và rãnh quả lê.  Dây quấn stator thường là dây đồng có tiết diện tròn hoặc chữ nhật và được bọc cách điện. Dây quấn được đặt trong các rãnh củalõi thép stator. Tập hợp các vòng dây nối tiếp nhau cùng nằm trong 2 rãnh dưới 2 cực từ khác tên kề nhau gọi là 1 phần tử dây quấn hay bối dây. Một pha dây quấn là 1 cuộn dây gồm 1 số phần tử 25
ThS Chiêm Trọng Hiển dây quấn nối với nhau. Dây quấn stator gồm 3 cuộn dây giống nhau, có vị trí lệch nhau góc không gian 1200 điện (120/p độ, trong đó p là số đôi cực từ của động cơ). Rãnh nửa hở Rãnh hở Rãnh kín Rãnh hình thang Rãnh quả lê Hình 3.1 Rãnh đặt dây quấn Lá thép ghép thành lõi thép stator  Vỏ máy: Vỏ máy có chức năng bảo vệ máy và làm giá rắp các bộ phận khác của máy. Vỏ máy có thể làm bẳng thép đúc, hoặc nhôm. Vỏ gồm thân và 2 nắp. Thân vỏ để chứa lõi thép. Mặt ngoài thân có các gờ tản nhiệt, có các lỗ để lắp vòng treo, bảng đấu dây và đế máy 2 nắp của thân dùng để che phần đầu nối của dây quấn và là giá chứa 2 ổ trục của rotor. 26
ThS Chiêm Trọng Hiển 3.1.2. Cấu tạo rotor của máy điện Rãnh đặt dây không đồng bộ 3 pha. quấn Rtor gồm có các bộ phận: Lõi thép, trục và dây quấn.  Lõi thép được ghép bằng các Lỗ lá thép kỹ thuật điện có hình dạng lắp như hình 3.2. Mặt ngoài có các trục rãnh để đặt dây quấn rotor; Ở giữa có lỗ để lắp trục rotor. Trục rotor làm bằng thép. Cố định trục với lõi thép thép ghép thành lõi then hoa. Lá thường theo kiểu thép rotor  Hình 3.2  Dây quấn: Máy điện không đồng bộ có 2 kiểu dây quấn rotor: Kiểu rotor lồng sóc và kiểu rotor quấn dây. Rotor lồng sóc (rotor ngắn mạch): Trong mỗi rãnh của lõi thép rotor đặt 1 thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm, đầu các thanh dẫn nối vào 2 vành bằng đồng hoặc nhôm gọi là 2 vành ngắn mạch. Hệ thống các thanh dẫn và 2 vành ngắn mạch tạo thành cái lồng như hình 3.3 Rotor lồng sóc Hệ thống thanh dẫn-vành ngắn mạch Hình 3.3 Rotor quấn dây: Trong các rãnh của lõi thép rotor đặt dây quấn 3 pha giống như dây quuấn stator. Dây quấn này thường nối sao, 3 đấu dây ra của dây quấn nối với 3 vành bằng đồng (gọi là vành trượt) gắn cố định trên trục rotor. Các vành trượt được cách điện với trục rotor. Tỳ nên 3 vành trượt là 3 chổi than gắn cố định trên giá. 3 chổi than nối với 3 biến trở dùng để mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ (hình 3.4). Rotor 3 Vành trượt Trục Chổi than 3 cuộn dây rotor Biến trở Hình 3.4 27
ThS Chiêm Trọng Hiển Động cơ rotor lồng sóc có cấu tạo bền chắc, nên rất phổ biến. Động cơ rotor quấn dây có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ nhưng cấu tạo phức tạp, dễ có sự cố, nên chỉ được dùng trong những ứng dụng mà rotor lồng sóc không đáp ứng được. 3.1.3. Sơ đồ dây quấn máy điện xoay chiều 3 pha. Để biểu diễn câu trúc của dây quấn máy điện, người ta dùng một loại hình vẽ gọi là sơ đồ dây quấn của máy điện. Thường sử dụng sơ đồ khai triển phẳng. Sơ đồ khai triển phẳng của dây quấn máy điện là hình vẽ của dây quấn máy điện (với qui ước mỗi bối dây được biểu diễn bằng 1 hình đa giác) sau khi cắt mặt trụ stator (hoặc rotor) của máy điện theo đường sinh của nó rồi trải măt trụ đó ra trên mặt phẳng. Để khảo sát sơ đồ dây quấn máy điện, trước tiên cần qui ước 1 số ký hiệu và định nghĩa 1 số khái niệm. 3.1.3.1. Một số khái niệm, ký hiệu.  Số rãnh đặt dây quấn (trên lõi thép), ký hiệu là Z.  Số đôi cực từ, ký hiệu là p; Số cực từ, ký hiệu là 2p.  Bước cực từ, ký hiệu là , là độ rộng của 1 cực từ tính bằng số rãnh.  Số rãnh của 1 pha dưới 1 cực từ, ký hiệu là q.  Khoảng cách giữa 2 rãnh kề nhau (tính bằng độ điện), ký hiệu là đ.  Khoảng cách giữa 2 rãnh đầu của 2 pha, ký hiệu là KAB (KAC). Ta có các quan hệ sau: Z  rãnh 2p  q   rãnh m3 p * 360 180   độ/rãnh  Z  240  120 rãnh  K AC   rãnh  K AB  d  d    Bối dây (hay phần tử dây quấn) là tập hợp Cạnh tác dụng các vòng dây quấn nối tiếp nhau, cùng nằm trong 2 rãnh dưới 2 cực từ khác tên. Phần bối dây nằm trong rãnh gọi là cạnh tác dụng của y Dầu bối dây, phần nối 2 cạnh tác dụng với nhau gọi nối là đầu nối của bối dây. Bối dây có 2 đầu ra: một là đầu và một là cuối của bối.  Nhóm bối dây là tập hợp các bối dây của cuối đầu cùng 1 pha, nằm kề nhau và được nối tếp với bối bối nhau. Nhóm bối dây cũng có 1 đấu đầu và 1 Hình 3.5: Bối dây đấu cuối.  Bước dây quấn, ký hiệu y, là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của bối dây. 28
ThS Chiêm Trọng Hiển 3.1.3.2. Phân loại dây quấn.  Phân loại theo q, chia làm 2 loại: Dây quấn có q nguyên và dây quấn có q phân số.  Phân loại theo kích thước các bối dây trong nhóm bối dây, chia làm 2 loại: Dây quấn đồng khuôn: là dây quấn mà các bối dây trong nhóm bối dây có hình dáng, kích thước giống hệt nhau. Dây quấn đồng tâm: là dây quấn Nhóm bối dây Nhóm bối dây mà bối dây lớn hơn trong nhóm đồng tâm đồng khuôn bối dây bao lấy bối dây nhỏ hơn của nhóm. Hình 3.6  Phân loại theo y, chia làm 2 loại: Dây quấn bước đủ: là dây quấn có y= Dây quấn bước ngắn: là dây quấn có y
ThS Chiêm Trọng Hiển  Vẽ cuộn dây pha B và pha C tương tự như cuộn dây pha A với chú ý là: rãnh đầu của pha B cách rãnh đầu của pha A một khoảng bằng KAB; Rãnh đầu của pha C cách rãnh đầu của pha B cũng bằng khoảng đó. Vẽ dây quấn kiểu phân tán.  Lấy số rãnh của 1 pha dưới 1 cực từ chia làm 2 phần. Phần bên phải kết hợp với phần tương ứng ở cực từ kế cận bên phải để tạo thành 1 nhóm bối dây của pha đó; Phần bên trái kết hợp với phần tương ứng ở cực từ kế cận bên trái để tạo thành 1 nhóm bối dây khác của pha đó.  Nối các nhóm bối dây của 1 pha với nhau theo cách cuối với cuối, đầu với đầu để tạo thành cuộn dây pha đó.  Ví dụ: vẽ sơ đồ dây quấn stator của động cơ 3 pha có z=24; 2p=4, dây quấn 1 lớp.  Z 24   6 q 2  Tính: 2p 4 3 120 120 180 180 d  K AB   4   30 d  30 6  Vẽ dây quấn tập trung: hình 3.7 1 2 34 56 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 A ZB C X Y Hình 3.7a. Dây quấn 1 lớp đồng khuôn tập trung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 A Z B C X Y Hình 3.7b. Dây quấn 1 lớp đồng tâm tập trung 2 mặt phẳng 30
ThS Chiêm Trọng Hiển  Vẽ dây quấn phân tán: hình 3.8 1 2 34 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 A Z B C X Y Hình 3.8. Dây quấn 1 lớp đồng khuôn phân tán . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 A Z B X C Y Hình 3.9. Dây quấn 1 lớp phân tán kiểu móc xích Dây quấn mòc xích là dây quấn mà cạnh dài và cạnh ngăn của các bối dây xen kẽ nhau. Như vậy, nếu cạnh dàì ở rãnh lẻ thì cạnh ngắn sẽ ở rãnh chẵn, bước bối dây y sẽ là 1 số lẻ. Do đó nếu  lẻ thì y=; nếu  chẵn: y=-1. Hình 3.9 là sơ đồ dây quấn 1 lớp kiểu móc xích của động cơ có Z=18, 2p=2.  Nhận xét về đặc điểm của các kiểu dây quấn 1 lớp.  Tổng số bối dây của 1 pha là Z/6, tổng số bối dây của toàn máy là Z/2.  Dây quấn tập trung có số nhóm bối dây của 1 pha là p;  Dây quấn phân tán có số nhóm bối dây của 1 pha là 2p  Nối các bối dây trong 1 nhóm bôí dây với nhau theo cách cuối với đầu.  Cách nối các nhóm bối dây trong 1 cuộn dây:  Dây quấn tập trung: cuối với đầu.  Dây quấn phân tán: cuối với cuối, đầu với đầu.  Dây quấn kiểu móc xích có y= nếu  lẻ; y=-1 nếu  chẵn.các bối dây trong 1 nhóm bối dây không nằm kề nhau mà cách nhau 1 rãnh. 31
ThS Chiêm Trọng Hiển 3.1.3.3.2. Dây quấn bước ngắn.  Các bước vẽ sơ đồ. Bước 1: Tính các thông số của sơ đồ  Z 180 120 d   ; q  ; K AB  ; d  2p m 3 Bước dây quấn y phải thoả điều kiện: 2/3y 0, 8.6y0, 86.6 => y=5  Sơ đồ dây quấn như hình 3.10. 32
ThS Chiêm Trọng Hiển  Nhận 1 2 về đặc điểm của 10 1 quấn 4bước ngắn. 9 xét 3 4 5 6 7 8 9 dây 2 3 5 6 7 8 20 1 2 3 4 A Z B C X Y Hình 3.10. Dây quấn bước ngắn  Tổng số bối dây của 1 pha là Z/3, tổng số bối dây của toàn máy là Z.  Số nhóm bối dây của 1 pha là 2p; Số nhóm bối dây của cả máy là 6p  Nối các bối dây trong 1 nhóm bôí dây với nhau theo cách cuối với đầu.  Nối các nhóm bối dây trong 1 cuộn dây theo cách cuối với cuối, đầu với đầu. 3.1.3.4. Dây quấn có q phân số. 3.1.3.4.1. Phương pháp xây dựng sơ đồ theo clément.  Các bước vẽ sơ đồ. Bước 1: Tính các thông số của sơ đồ.  Tính:  Z 180 120  d  q  ; K AB  ; ;  d m 3 2p c  Viết q dưới dạng: q  b  d c Trong đó: b, c, d là các số nguyên; là phân số tối giản. d Bước 2: Lập bảng phân bố rãnh cho các pha dưới mỗi cực từ.  Bảng gồm 3 cột: A, C, B (tương ứng với 3 pha) và 2p hàng (tương ứng với 2p cực từ).  Xác định các ô đánh dấu của bảng theo qui tắc sau: đánh dấu * vào ô ở góc trái trên của bảng. Bắt đầu từ ô được đánh dấu này, đếm theo chiều từ trái sang phải, từ trên xuống dưới được 2p ô thì đánh dấu * vào ô tiếp theo. Làm như vậy cho đến khi trở lại ô đầu. Sau đó đánh dấu * vào các ô nằm cùng cột và ngay dưới các ô đã đánh dấu.  Ghi giá trị vào các ô c ủa bảng: c  0, 5 thì ghi giá trị b vào các ô không được đánh dấu và ghi giá trị Nếu d (b+1) vào các ô được đánh dấu. 33
ThS Chiêm Trọng Hiển c  0, 5 thì ghi giá trị (b+1) vào các ô không được đánh dấu và ghi giá trị Nếu d b vào các ô được đánh dấu. Nếu tổng giá trị các số ghi trong các ô của bảng bằng Z thì các số này cho biết phân bố rãnh của các pha dưới mỗi cực từ (trường hợp tổng đề cập đến khác Z thì phương pháp không áp dụng được). Bướ 3: Thực hiện các sơ đồ dây quấn với phân bố rãnh vừa tìm được tương tự như với dây quấn có q nguyên.  Ví dụ: vẽ sơ đồ dây quấn stator của máy điện 3 pha có z=30; 2p=4.  Bước 1: Tính:  7,5 Z 30 1    7,5 rãnh q   2,5  2  rãnh 3 3 2 2p 4  b=2, c=1, d=2 240 240 180 180  24 o d  K AC    10 rãnh  ranh  d 7,5 24  Bước 2: Bảng phân bố rãnh. A B C Cực từ 1 Cực từ 2 Cực từ 3 Cực từ 4 3 2 2 Pha A 1, 2, 3 8, 9, 10 16, 17 24, 25 3 3 2 3 Pha C 4, 5 11, 2,13 18,19,20 25, 27 2 3 2 2 3 Pha B 6, 7 14, 15 21,22,23 28,29,30  Bước 3: Vẽ sơ đồ dây quấn. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 A Z B Y CX Hình 3.11: Dây quấn 1 lớp đồng tâm tập trung của máy điện 3 pha có Z=30, 2p=4 34
ThS Chiêm Trọng Hiển 3.1.3.4.2. Phương pháp xây dựng sơ đồ theo Pyo.  Phương pháp pyo chỉ thích hợp cho dây quấn bước ngắn.  Các bước vẽ sơ đồ. Bước 1: Tính các thông số của sơ đồ. Tính  Z 180 120  d  q  ; ; K AB  ;  d m3 2p 0, 8y0, 86 (hoặc 2/3y
ThS Chiêm Trọng Hiển 3.2 p 3.4 M  3 d 4 Lập chuỗi số tuần hoàn: 322232223222 Chia nhóm chuỗi số tuần hoàn: 3 2 2, 2 3 2, 2 2 3, 2 2 2 A C B, A C B, A C B, A C B Phân bố rãnh cho các pha Rãnh số Cực từ 1 Cực từ 2 Cực từ 3 Cực từ 4 Pha A 1, 2, 3 8, 9 15, 16 22, 23 Pha C 4, 5 10, 11, 12 17, 18 24, 25 Pha B 6, 7 13, 14 19, 20, 21 26, 27  Bước 3: Vẽ Sơ đồ dây quấn. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 1 2 3 4 5 6 7 A Z C Y B X Hình 3.12: Sơ đồ dây quấn máy điện 3 pha 3.2.Từ trường của máy điện quayZ=27, 2p=4, y=5 có (xoay chiều). 3.2.1.Từ trường của dây quấn 1 pha. Từ trường của dây quấn 1 pha là từ trường có phương không đổi, có trị số và chiều biến đổi theo thời gian, được gọi là từ trường đập mạch. Có thể cấu tạo dây quấn để tạo ra từ trường có 1 hoặc p đôi cực từ (p=1, 2, 3, …). Ví dụ: xét dây quấn 1 pha đặt trong stator có 4 rãnh như hình 3.13. 36
ThS Chiêm Trọng Hiển 1 A 4/ 3/ 1/ 2/ 1 == 2 4 1 3 4 2 X A X 3 Hỉnh 3.13a Trên hình 3.13, chiều dòng điện đi từ 1 đến 1/ được ký hiệu () ở đầu 1, () ở đầu 1/; Đi từ 2/ đến 2 được ký hiệu () ở đầu 2, () ở đầu 2/. Theo qui ước đó đặt ký hiệu ở các rãnh còn lại. Căn cứ chiều dòng điện trong dây dẫn xác định chiều từ trường, theo đó dây quấn hình 3.13a tạo ra từ trường có 1 đôi cực từ (p=1); dây quấn hình 3.13b tạo ra từ trường có 2 đôi cực từ (p=2). A 1 4/ 3/ 1/ 2/ 1 == 2 4 1 3 X 2 4 X A 3 Hỉnh 3.13b 3.2.2. Từ trường của dây quấn 3 pha. A  Để đơn giản, xét 1 stator có 6 rãnh trong đó đặt 3 vòng dây: AX, BY, CZ. Trục của các vòng dây hợp với nhau góc 2/3, như hình 3.14. Giả sử Y Z dòng điện chạy trong các vòng dây đó thứ tự là: IA=Imsint IB=Imsin(t-2/3) C B IC=Imsin(t+2/3) X Hình 3.14 37
ThS Chiêm Trọng Hiển  Dùng phương pháp véc tơ để khảo sát từ trường. Để tiện trình bày, qui ước cách biểu diễn như sau: Tại 1 thời điểm dòng điện pha nào dương (đồ thị nằm trên trực hoành) thì chiều dòng điện đi từ đầu pha đến cuối pha, dòng điện pha nào âm (đồ thị nằm dưới trực hoành) thì chiều dòng điện đi từ cuối pha pha đến đầu pha. Để chỉ dòng điện chảy từ A đến X, dùng ký hiệu () ở đầu A và ký hiệu () ở đầu X.  Tại thời điểm t=/2, dòng điện pha A dương cực đại: iA=Im; Dòng điện pha B và pha C âm: iB=iC=- Im/2. Chiều dòng điện trong dây quấn các pha như hình 3.15. Trên hình cũng vẽ véc tơ từ cảm(B) của các pha dây quấn được xác định theo qui tắc vặn nút chai. Về độ lớm ta có: BA=Bm, BB=BC=Bm/2, với Bm là biến độ từ cảm của 1 pha. Véc tơ từ cảm của máy(B) là tổng véc tơ từ cảm của các pha:    B  B A  BB  BC   Ta thấy B có phương trùng với B A (là từ cảm của pha có dòng điện cực đại) và có độ lớn bằng: B=3Bm/2. i IB IC t 0 t=/2+2/3 t= /2+4/3 t= /2 A A A Y Y Y Z Z Z C C C B B B X X X B BC BA BC Bb BA B BA BC 600 BB BA B Hình 3.15 38
ThS Chiêm Trọng Hiển   Bằng phương pháp tương tự, ta xác định được véc tơ từ cảm B tại các thời điểm: t=/2+2/3 và t=/2+4/3 có phương chiều như hình vẽ và có độ lớn không đổi bằng B=3Bm/2. (3.1)  Nhận xét: Với từ trường vừa khảo sát, phương của véc tơ cảm ưng từ biến thiên đồng bộ với sự biến thiên góc pha của dòng điện, còn độ lớn của véc tơ cảm ưng từ không đổi. Từ trường như vậy gọi là từ trường quay.  Có thể khảo sát từ trường của dây quấn máy điện xoay chiều bắng phương pháp giải tích như sau:  Từ trường của dây quấn 1 pha: Do dòng điện trong dây quấn là hình sin theo thời gian nên từ trường cũng biến thiên hình sin theo thời gian; Mặt khác các cực của cuộn dây trải ra theo chu vi stator, nên từ trường còn biến thiên tuần hoàn theo chu vi stator. Dạng sóng của từ truờng dọc theo chu vi stator như hình 3.16a. Nếu chọn gốc toạ độ rơi vào trục cuộn dây thì sóng từ trường là một hàm chẵn. Nó là tổng của các hàm cos bậc 1, 3, 5, 7…. Ta khảo sát thành phần cơ bản (thành phần bậc 1) của sóng từ trường, dạng sóng của nó như hình 3.16b. B B B0 B  0  Trục cuộn dây (a) (b) Hình 3.16 Từ trường tại trục cuộn dây (gốc toa độ) phụ thuộc thời gian theo hàm: B0=Bmsint (3.2) từ trường tại điểm cách trục cuộn dây cung  là: B=B0cosp=Bmsintcosp (3.3) Từ trường của dây quấn 3 pha tại 1 điểm trên satator là tổng các từ trường do 3 cuộn dây tạo ra tạo ra tại điểm đó: B=BA+BB+BC (3.4) Trong đó: BA, BB, BC thứ tự là từ trường do cuộn dây pha A, pha B, pha C tạo ra tại điểm . iA=sint Nếu: IB=sin(t-2/3) IC=sin(t-4/3) BA=Bmsintcosp Thì: BB=Bmsin(t-2 /2)cos(p-2/3) BC=Bmsin(t-4 /2)cos(p-4/3) Viết dưới dạng tổng: 39
ThS Chiêm Trọng Hiển BA=(Bm/2)sin(t+p)+(Bm/2)sin(t-p) BB=(Bm/2)sin(t+p-4/3)+(Bm/2)sin(t-p) BB=(Bm/2)sin(t+p-8/3)+(Bm/2)sin(t-p) Số hạng thứ nhất của 3 từ trường trên là 3 hàm sin cung biến độ tần số lệch pha nhau góc 4/3 nên tổng của chúng bằng 0. Do đó: B=BA+BB+BC=(3/2)Bmsin(t-p) (3.5) Xét điểm có từ trường không đổi theo thời gian: B=const  t-p=const  =(t-const)/p. Như vậy điểm này chạy trên chu vi stator, nghĩa là từ trường là từ trường quay.  Tốc độ quay của từ trường: n1=d/dt=/p=(2f/p) rad/s=(60f/p) vòng/phút (3.6)  Chiều quay của từ trường: Nếu trật tự pha của dòng điện là A  B  C thì chiều quay của từ trường theo chiều: Trục dây quấn pha A  Trục dây quấn pha B Trục dây quấn pha C  Nếu đổi trật tự pha thì chiều quay của từ trường sẽ thay đổi. 3.3. Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ. 3.3.1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ. Khi nối dây quấn stator vào nguồn điện 3 pha tần số f, trong dây quấn stator sẽ có hệ thông dòng điện 3 pha (i1), dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ: n1=(60f/p) vòng/phút. Từ trường quay quét qua dây quấn rotor cảm ứng trong dây quấn rotor sức điện động cảm ứng e2. Do dây quấn rotor nối ngắn mạch, nên n1 e2 tạo ra dòng điện i2 chảy trong các F thanh dẫn rotor (chiều của i2 xác định I2 theo qui tắc bàn tay phải như hình 3.17). Dòng điện i2 cũng tạo ra từ trường quay N2 với tốc độ n1 cùng chiều với từ trường stator. Từ trường trong khe hở không khí F của máy là tổng từ trường do dòng điện stator và dòng điện rotor tạo ra và cũng là từ trường quay với tốc độ n1. Từ trường stator khe hở không khí sẽ tác dụng nên dòng rotor điện i2 lực F (chiều của F xác định theo Hỉnh.3.17 qui tắc bàn tay trái như hình 3.17). Do tác dụng của F rotor sẽ quay cùng chiều từ trường với tốc độ n nhỏ hơn tốc độ n1. hiệu số giữa tốc độ từ trường và tốc độ rotor gọi là tốc độ trượt (n2): n2=n1-n (3.7) Tỷ số`: s=n2/n1=(n1-n)/n1 (3.8) Gọi là hệ số trượt của động cơ. 3.3.2. Nguyên lý làm việc của máy phát điện không đồng bộ. 40
ThS Chiêm Trọng Hiển Khi nối dây quấn stator vào lưới điện 3 pha và dùng ngoại lực quay rotor của máy cùng chiều từ trường quay với tốc độ n lớn hơn n1 thì chiều dòng điện rotor i2 và chiều lực điện từ F sẽ ngược lại với chế độ động cơ. Mô men quay của lực F sẽ ngược chiều mô men ngoại lực và là mô men cản đối với chuyển đông của rotor. Để cân bằng mômen cản này, ngoại lực phải tốn 1 công suất. Lượng công suất này biến thành công suất điện năng phát vào lưới điện 3 pha. Máy làm việc ở chế độ máy phát điện. Hệ số trượt trong chế độ máy phát điện: s=(n1-n)/n1
ThS Chiêm Trọng Hiển f  2,22 f Etd  (3.13) 2 3.4.1.2. Sức điện động của 1 vòng dây và của 1 bối dây.  Sức điện động của vòng dây (ev) đặt trong 2 rãnh cách nhau khoảng y là hiệu sức điện động của 2 thanh dẫn đặt trong 2 rãnh đó, tức là hiệu 2 sức điện động lệch pha nhau góc y/. Đồ thị véc tơ của các sức điện động trên như hình 3.19. Theo đó ta có: y . .  4,44 K n f Ev  / E td 1  E td 2 /  2 Etd sin (3.14) 2 Trong đó: y   sin  K n  sin (3.15) 2 2 gọi là hệ số bước ngắn.  Nếu trong 2 rãnh có đặt bối dây W vòng thì sức điện động của bối dây là: Ws=4, 44KnWsf (3.16)   td2 y/ td1 y Ev -Etd2 + + Etd1 etd1 etd2 - - Etd2 ev Hinh 3.19 3.4.1.3. Sức điện động của nhóm bối dây. Xét nhóm bối dây có q bối dây nối tiếp đặt trong các rãnh kề nhau. Góc lệch trong từ trường giữa 2 rãnh kề nhau là: d=/=2p/Z Do đó sức điện động trong các bối dây trong nhóm lệch pha nhau góc d. Đồ thị của chúng như hình 3.20. Sức điện động của nhóm bối dây (eq) là tổng véc tơ sức 42
ThS Chiêm Trọng Hiển điện động của q bối dây trong nhóm, được xác định như hình 3.20. Trong đó Es1=Es2=. . . =Esq=Es Là hiệu dụng của sức điện động trong mỗi bối dây. Có thể viết: Eq Eq E  ES 2  ...  ESq   Eq  qES  K r qES S1 ES1  ES 2  ...  ESq qES Tổng hình học các sức điện động Eq Tổng số học các sức điện động Kr   qES Với: Gọi là hệ số quấn rải của dây quấn. Theo đồ thị véc tơ trong hình 3.20, ta có: d sin q (3.17) 2 Kr  d q sin 2 Eq=4, 44KnKrWSqf=4, 44KdqWSqf Vậy: (3.18) Với: Kdq=KnKr (3.19) Gọi là hệ số dây quấn.  . E S1  đ . ES 2 đ . đ ES3 . . E S1 đ ES 2 y . . ES3 Eq đ Hinh 3.20 3.4.1.4.Sức điên động của dây quấn 1 pha. Dây quân 1 pha gồm 1 số nhánh giống nhau ghép song song. Mỗi nhánh gồm n nhóm bối dây có vị trí giông nhau trong từ trường nối tiếp nhau nên sức điện động của chúng có thể cộng số học với nhau. Do đó sức điện động của cuộn dây là: Ef=4, 44KdqWf (3.20) 43
ThS Chiêm Trọng Hiển Với: W=n.q.Ws là số vòng dây của 1 nhánh song song. 3.4.2. Phương trình cân bằng áp mạch star tor.  Vì máy điện 3 pha là 1 tải đối xứng, nên ta chỉ càn khảo sát 1 pha.  Khi đặt vào dây quấn stator động cơ điện áp xoay chiều u1, tần số f, trong dây quấn stator có dòng điện i1 và trong máy có từ trường quay với tốc độ n1=60f/p. Từ trường quay tạo ra trong dây quấn stator sức điện động e1 có trị hiệu dụng là: E1=4, 44Kdq1W1f (3.21) Trong đó: Kdq1: Hệ số dây quấn stator. W1: Số vòng dây 1 pha của dây quấn stator. E1: Sức điện động pha của dây quấn stator. : từ thông dưới 1 cực từ. Ngoài ra dòng i1 cũng tạo ra từ thông tản: t1=W1t1 chỉ móc vòng riêng các bối dây của dây quấn stator. t1 cảm ứng trong cuộn dây stator sức điện động et1: d t 1 di et 1     L1 dt dt Trong đó: L1 là điện cảm tản của dây quấn stator, L1=t1/i1. Tương tự như ở mạch sơ cấp máy biến áp, ta có phương trình cân bằng áp cho mạch stator động cơ là: di u1  r1i1  et1  e1  r1i1  L1  e1 dt Viết dưới dạng số phức: . . . . . U 1  r1 I 1  jX 1 I 1  E 1  Z1 I 1  E 1 (3.22) Trong đó: r1: Điện trở 1 pha dây quấn stator. X1=2fL1: Điện kháng tản của dây quấn stator. Z1=r1+jX1: Trở kháng 1 pha mạch stator. 3.4.3. Phương trình cân bằng áp mạch rotor. Từ trường quay trong máy quay với tốc độ n1, rotor quay cùng chiều từ trường với tốc độ n, do đó từ trường chỉ quay so với rotor tốc độ: n2=n1-n=sn1 và sức điện động cảm ứng trong dây quấn rotor (e2s) có tần số là: pn 2 psn1 f2    sf (3.23) 60 60 và trị hiệu dụng của sức điện động này trong 1 pha dây quấn là: E2s=4, 44Kdq2W2f2=4, 44Kdq2W2sf (3.24) Trong đó Kdq2và W2 thú tự là hệ số dây quấn và số vòng dây của 1 pha dây quấn rotor. Khi rotor đừng yên, s=1, tần số f2=sf=f và sức điện động rotor khi đó là: E2=4, 44Kdq2W2f (3.25) Vậy có: E2s=sE2 (3.26) E1 W1 K dq1   Ke gọi là hệ số qui đổi sức điện động, ta có: Đặt tỷ số: E 2 W2 K dq 2 44

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.