Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm : MÁY ĐIỆN part 5

Chia sẻ: Ajfak Ajlfhal | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

144
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thật vậy, giả sử ta xét một điểm bất kỳ của sóng stđ có trị số không đổi: sin( ωt m α ) = const hay (ωt m α ) = const Lấy vi phân theo thời gian: dα (10.3) = ±ω dt Ta thấy, đạo hàm α theo t chính là tốc độ góc quay: dα • 0 ứng vói sóng quay thuận, tức là dấu (-) trong (10.2). dt dα •

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm : MÁY ĐIỆN part 5

2 (+α) (-α) F F t=T/4 t= 0 t=T/4 Fm α α t= 0 2π 0 0 π π π π 3π 3π 2π 2 2 2 2 (a) (b) Hçnh 10.2 Vë trê soïng quay ngæåüc (a) vaì quay thuáûn Tháût váûy, giaí sæí ta xeït mäüt âiãøm báút kyì cuía soïng stâ coï trë säú khäng âäøi: sin( ωt m α ) = const hay (ωt m α ) = const Láúy vi phán theo thåìi gian: dα = ±ω (10.3) dt Ta tháúy, âaûo haìm α theo t chênh laì täúc âäü goïc quay: dα • > 0 æïng voïi soïng quay thuáûn, tæïc laì dáúu (-) trong (10.2). dt dα • < 0 æïng voïi soïng quay ngæåüc, tæïc laì dáúu (+) trong (10.2). dt Hçnh 10.2a vaì b cho ta tháúy vë trê cuía caïc soïng quay thuáûn vaì quay ngæåüc åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau. 11.1.3. Quan hãû giæîa stâ âáûp maûch vaì stâ quay: Âãø tháúy roî quan hãû giæîa stâ âáûp maûch vaì stâ quay, træåïc hãút ta chuï yï ràòng : 1 1 Fm sin ωt. cos α = Fm sin(ωt − α ) + Fm sin(ωt + α ) = F1 + F2 (10.4) 2 2 nghéa laì stâ âáûp maûch laì täøng cuía hai stâ quay : F1 quay thuáûn våïi täúc âäü goïc+ ω vaì F2 quay ngæåüc cuìng täúc âäü goïc -ω vaì coï biãn âäü cuía caïc stâ quay âoï bàòng mäüt næía biãn âäü stâ dáûp maûch. Màût khaïc, ta coï biãøu thæïc læåüng giaïc: Fm sin(ωt ± α ) = Fm sin ωt. cos α ± Fm cos ωt. sin α = π π = Fm sin ωt. cos α ± Fm sin(ωt − ). cos(α − ) (10.4a) 2 2 ta tháúy ràòng stâ quay laì täøng håüp cuía hai stâ âáûp maûch lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc π/2 vaì khaïc pha nhau vãö thåìi gian mäüt goïc laì π/2.
3 11.2. STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN MÄÜT PHA 11.2.2. Stâ cuía mäüt pháön tæí. Giaí thiãút: τ τ/2 τ/2 δ c b Fpt Fpt1 a d Hçnh 10.3. a. Âæåìng sæïc tæì do doìng âiãûn i; g e b. Âæåìng biãøu thë stâ doüc khe håí cuía maïy - Dáy quáún âàût åí stato - Pháön tæí coï Wpt voìng dáy - Dáy quáún bæåïc âuí (y = τ ). - Cho qua pháön tæí dáy quáún doìng âiãûn i = 2I sin ωt . - Ta coï âæåìng sæïc tæì sinh ra nhæ hçnh 10.3a. Theo âl toaìn doìng âiãûn, doüc theo âæåìng sæïc tæì kheïp kên ta viãút : rr ∫ Hd l = iWpt trong âoï H - cæåìng âäü tæì træåìng doüc theo âæåìng sæïc tæì. Nãúu giaí thiãút Rμ ráút nhoí (μFe = ∞) nãn HFe = 0, ta coï: H2δ = iWpt. Nhæ váy stâ æïng våïi mäüt khe håí khäng khê bàòng: 1 Fpt = iWpt (10.6) 2 Ta tháúy: 1) Âæåìng biãøu diãùn stâ khe håí dæåïi mäüt bæåïc cæûc coï thãø biãøu thë bàòng hçnh chæî 1 nháût abcd coï âäü cao bàòng iWpt vaì åí bæåïc cæûc tiãúp theo bàòng hçnh chæî nháût 2 dega våïi qui æåïc nãúu âæåìng sæïc tæì hæåïng lãn Fpt âæåüc biãøu thë bàòng tung âäü dæång (hçnh10.3b). 2) Vç i = 2I sin ωt nãn stâ phán bäú doüc khe håí daûng hçnh chæî nháût, coï âäü cao thay âäøi vãö trë säú vaì dáúu theo doìng âiãûn xoay chiãöu i. Stâ phán bäú hçnh chæî nháût trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian âoï coï thãø phán têch thaình daîy Fourier coï caïc soïng âiãöu hoìa 1, 3, 5, 7... , ta coï:
4 Fpt = Fpt1 cos α + Fpt 3 cos 3α + ... + Fptν cos να + ... ∑ = cos να Fptν ν =1,3,5,.. trong âoï: π π 2 2 4 ∫ Fpt cos να.dα = νπ Fpt sin ν 2 . Fptν = ππ − 2 1 2 Fpt = iWpt = IWpt sin ωt Vaì 2 2 Thay vaì ta âæåüc: ∑ Fpt = cos να. sin ωt Fpt .mν ν =1,3,5,.. trong âoï: π IWpt 22 22 Fpt .mν = IWpt sin ν = ± IWpt = ±0,9 νπ νπ ν 2 Stâ cuía mäüt pháön tæí coï doìng âiãûn xoay chiãöu laì täøng cuía ν soïng âáûp maûch phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian. 11.2.3. Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí. Xeït stâ: (hçnh.10.4) τ τ δ 1 23 τ 1 F 2 α 4 2 3 α 1’ 2’ 3’ Fq1 Fq1 Fpt1 γ=qα 3 -π α Cäüng stâ cuía 3 pháön tæí 0 Hçnh 10.4 Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí coï q=3
5 1) Dáy quáún mäüt låïp. 2) Coï q = 3 pháön tæí. 3) Pháön tæí coï Wpt voìng dáy. 2πp 4) Goïc lãûch pha cuía hai pháön tæí caûnh nhau: α = Z Tçm Stâ täøng ? = Täøng 3 stâ cuía 3 pháön tæí. Stâ báûc mäüt cuía mäüt nhoïm coï q pháön tæí : (giäúng biãøu thæïc sââ) Fq1 = qk r1Fpt1 våïi kr1 : hãû säú quáún raíi Soïng báûc ν cuía mäüt nhoïm coï q pháön tæí : Fqν = qk rν Fptν våïi krν : hãû säú quáún raíi báûc ν. Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí : Fq = ∑ qFptmν k rν cos να sin ωt ν =1,3,5.. 11.2.4. Stâ cuía dáy quáún mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn. Stâ cuía dáy quáún mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn coï thãø dæåüc xem nhæ täøng stâ cuía hai dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí, mäüt âàût åí låïp trãn vaì mäüt âàût åí låïp dæåïi nhæng lãûch pha nhau mäüt goïc γ âäü âiãûn (hçnh 10.5). τ τ τ τ δ Ff1 y=βτ Fq2 (1-β)π F 0 Fq1 γ=(1-β)π Ff1 Cäüng stâ cå baín cuía hai låïp dáy quáún mäüt pha Fq1 α π -π 0 Hçnh 10.5 Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí coï q=3 Âäúi våïi soïng cå baín ν = 1, goïc lãûch : γ = (1 − β )π våïi β = y / τ .
6 Ta coï, âäúi våïi soïng báûc 1 : π Ff = 2Fq1 cos(1 − β ) = 2Fq1k n1 2 π π våïi k n1 = cos(1 − β ) = sin β 2 2 Tæång tæû âäúi våïi soïng báûc ν : π Ffν = 2Fqν cos ν (1 − β ) = 2Fqν k nν 2 π π k nν = cos ν (1 − β )= sin νβ våïi 2 2 váûy, stâ cuía dq mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn : ∑ 2qk rν k nν Fptmν cos να sin ωt Ff = ν =1,3,5.. Viãút laûi stâ Ff : ∑ Ff = cos να sin ωt Ffν ν =1,3,5.. 2 2 Wk dqν Wk dqν Ffν = × I = 0,9 I Trong âoï : π νp νp våïi : W = 2pqWpt laì säú voìng dáy cuía mäüt pha. Váûy, stâ cuía mäüt pha laì täøng håüp cuía mäüt daîy stâ âáûp maûch phán bäú hçnh sin trong khäng gian biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian. 10.3. STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN BA PHA Giaí thiãút dáy quáún ba pha âàût lãûch nhau mäüt goïc 120o âiãûn hay 2π/3 vaì coï doìng âiãûn chaûy qua: i A = 2I sin ωt i B = 2I sin(ωt − 2π / 3) i C = 2I sin(ωt − 4π / 3) Tæìng pha sinh ra stâ : ∑ Ffν sin ωt cos να FA = ν =1,3,5.. ∑ FB = sin(ωt − 2π / 3) cos ν(α − 2π / 3) Ffν ν =1,3,5.. ∑ Ffν sin(ωt − 4π / 3) cos ν(α − 4π / 3) FB = ν =1,3,5.. Âãø coï stâ cuía dáy quáún ba pha ta láúy täøng ba stâ âáûp maûch âoï. Muäún cho sæû phán têch âæåüc dãù daìng, ta phán stâ báûc ν cuía mäùi pha thaình hai stâ quay thuáûn vaì
7 quay ngæåüc nhæ váûy stâ täøng cuía dáy quáún ba pha seî laì täøng cuía táút caí stâ quay thuáûn vaì quay ngæåüc âoï. Ta coï : FAν = Ffν sin ωt cos να F F = fν sin(ωt − να ) + fν sin(ωt + να ) 2 2 FBν = Ffν sin(ωt − 2π / 3) cos ν(α − 2π / 3) 2π 2π 2π 2π F F = fν sin[(ωt − ) − ν(α − )] + fν sin[(ωt − ) + ν(α − )] 2 3 3 2 3 3 FCν = Ffν sin(ωt − 4π / 3) cos ν(α − 4π / 3) 4π 4π 4π 4π F F = fν sin[(ωt − ) − ν(α − )] + fν sin[(ωt − ) + ν(α − )] 2 3 3 2 3 3 Trong âoï : ν = 1, 3, 5, . . coï thãø chia thaình ba nhoïm: 1) ν = mk = 3k (våïi k = 1, 3, 5.. thç ν = 3, 9, 15, .. ) 3) ν = 2mk + 1 = 6k + 1 (våïi k = 0, 1, 2, 3.. thç ν = 1, 7, 13, .. ) 4) ν = 2mk - 1 = 6k - 1 (våïi k = 1, 2, 3.. thç ν = 5, 11, 17 , .. ) Ta xeït stâ quay thuáûn: F FAνt = fν sin(ωt − να ) 2 2π F = fν sin[(ωt − να ) + 0(ν − 1) ] 2 3 2π 2π F FBνt = fν sin[(ωt − ) − ν (α − )] 2 3 3 2π F = fν sin[(ωt − να ) + 1(ν − 1) ] 2 3 4π 4π F FCνt = fν sin[(ωt − ) − ν (α − )] 2 3 3 2π F = fν sin[(ωt − να ) + 2(ν − 1) ] 2 3 Täøng cuía chuïng laì täøng caïc soïng quay hçnh sin lãûch pha nhau mäüt goïc (ν - 1)2π/3. • Xeït våïi nhoïm ν = 3k, ta coï : 2π 2π 2π (ν − 1) = (3k − 1) = 2πk − 3 3 3 Thay vaìo trãn ta coï 3 stâ âoï lãûch pha nhau 1 goïc 2π/3 vaì quay cuìng täúc âäü nãn täøng cuía chuïng bàòng khäng. • Xeït våïi nhoïm 6k + 1, ta coï : 2π 2π (ν − 1) = [(6k + 1) − 1] = 4πk 3 3 Váûy, chuïng truìng pha nhau nãn täøng cuía chuïng bàòng:
8 3 ∑ Fth = Ffν sin(ωt − να ) 2 ν =6 k +1 • Xeït våïi nhoïm 6k - 1, ta coï : 2π 2π 4π (ν − 1) = [(6k − 1) − 1] = 4πk − 3 3 3 Ta cuîng coï 3 stâ trãn lãûch pha nhau mäüt goïc 4π/3 vaì stâ täøng cuía chuïng bàòng khäng. Tæång tæû, ta xeït stâ quay ngæåüc, våïi nhoïm ν = 3k vaì ν = 6k+ 1 coï stâ täøng bàòng khäng. Riãng nhoïm ν = 6k - 1 chuïng truìng pha nhau nãn täøng laì: 3 Fng = ∑ Ffν sin(ωt + να ) 2 ν =6 k −1 Váûy stâ cuía dáy quáún ba pha viãút gäüp laûi : 3 F(3) = ∑ Ffν sin( ωt m να ) ν =6 k ±1 2 Trong âoï : 3 2 Wk qdν Wk dqν 3 Ffν = × I = 1,35 I π νp νp 2 Fbνt Faνt Faνt Faνt Fcνt 2400 1200 Fbνt Fcνt Fcνt Fbνt (b ) (c) (a) Hçnh 10.6 Cäüng caïc stâ quay thuáûn báûc ν cuía caïc pha Stâ cuía dáy quáún ba pha laì täøng caïc stâ báûc ν = 6k+ 1 quay thuáûn vaì caïc stâ báûc ν = 6k - 1 quay ngæåüc, coï : 3 Biãûn âäü : Ffν 2 ω 60f n våïi n = Täúc âäü : ων = hay n ν = . ν ν p 10.4 STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN HAI PHA Nãúu dáy quáún 2 pha âàût lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc 90o âiãûn vaì doìng âiãûn hai pha lãûch pha nhau mäüt goïc 90o .
9 Phán têch nhæ træåìng håüp dáy quáún 3 pha, ta coï: ∑ F( 2 ) = sin(ωt m να ) Ffν ν = 4 k ±1 Trong âoï : Wk dqν Ffν = 0,9 I νp Stâ cuía dq hai pha laì täøng cuía caïc stâ báûc ν =2mk+1= 4k+ 1 quay thuáûn vaì caïc stâ báûc ν = 2mk-1= 4k - 1 quay ngæåüc. Biãn âäü thç bàòng biãn âäü cuía stâ mäüt pha báûc ν, vaì täúc âäü quay cuía stâ báûc ν laì nν = n/ν. 10.5 PHÁN TÊCH STÂ DÁY QUÁÚN BÀÒNG PHÆÅNG PHAÏP ÂÄÖ THË Xeït stâ sinh ra båíi doìng âiãûn ba pha iA, iB, iC chaûy trong dáy quáún ba pha AX, BY, CZ âàût lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc laì 120o; maïy âiãûn coï q = 1 vaì p = 1 (hçnh 10.7). &A I t= 0 &C I &B I &B I t= T/3 &A I &C I Hçnh 10.7 Stâ cuía dáy quáún ba pha q=1, 2p=2 åí t=0 vaì t=T/3 • ÅÍ thåìi âiãøm t = 0, cho doìng âiãûn pha A âaût cæûc âaûi. iA = Im ; iB = iC = -Im/2 Gèa thiãút chiãöu doìng âiãûn pha A chaûy tæì X → A ta suy ra chiãöu doìng trong pha B, C nhæ hçnh veî (hçnh 10.7b). Vaì ta veî âæåüc stâ FA, FB, FC tçm âæåüc stâ F täøng (â4). • ÅÍ thåìi âiãøm t = T/3, doìng âiãûn pha B âaût cæûc âaûi.
10 IB = Im ; iA = iC = -Im/2 Chiãöu doìng âiãûn pha B chaûy tæì Y → B ta suy ra chiãöu doìng trong pha A, C nhæ hçnh veî (hçnh 10.7b). Vaì ta veî âæåüc stâ FA, FB, FC tçm âæåüc stâ F täøng (â4). Váûy stâ do doìng âiãûn ba pha chaûy trong dáy quáún ba pha laì stâ quay coï chiãöu quay trong khäng gian vaì coï täúc âäü : f 60f n1 = (voìng/phuït) hay n 1 = (voìng/gy) p p Truûc stâ täøng truìng våïi truûc pha coï doìng âiãûn cæûc âaûi.
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Pháön III Chæång 12 ÂAÛI CÆÅNG VÃÖ MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 12.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laì maïy âiãûn xoay chiãöu, laìm viãûc theo nguyãn lyï caím æïng âiãûn tæì, coï täúc âäü cuía rotor n khaïc våïi täúc âäü tæì træåìng quay trong maïy n1. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø laìm viãûc åí hai chãú âäü : Âäüng cå vaì maïy phaït. Maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü êt duìng vç coï âàûc tênh laìm viãûc khäng täút, nãn trong chæång náöy ta chuí yãúu laì xeït âäüng cå khäng âäöng bäü. Âäüng cå khäng âäöng bäü âæåüc sæí duûng nhiãöu trong saín xuáút vaì trong sinh hoaût vç chãú taûo âån giaín, giaï thaình reî, âäü tin cáûy cao, váûn haình âån giaín, hiãûu suáút cao vaì gáön nhæ khäng baío trç. Gáön âáy do kyî thuáût âiãûn tæí phaït triãùn, nãn âäüng cå khäng âäöng bäü âaî âaïp æïng âæåüc yãu cáöu âiãöu chènh täúc âäü vç váûy âäüng cå caìng sæí duûng räüng raîi hån. Daîy cäng suáút cuía noï ráút räüng tæì vaìi watt âãún haìng ngaìn kilowatt. Háöu hãút laì âäüng cå ba pha, coï mäüt säú âäüng cå cäng suáút nhoí laì mäüt pha. 12.2. CÁÚU TAÛO MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Cáúu taûo cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 7.1, gäöm hai bäü pháûn chuí yãúu laì stator vaì rotor, ngoaìi ra coìn coï voí maïy, nàõp maïy vaì truûc maïy. Truûc laìm bàòng theïp, trãn âoï gàõn rotor, äø bi vaì phêa cuäúi truûc coï gàõn mäüt quaût gioï âãø laìm maït maïy doüc truûc.
2 12.2.1. Stator (pháön tÉnh) Stator gäöm hai bäü pháûn chênh laì loîi theïp vaì dáy quáún, ngoaìi ra coìn coï voí maïy vaì nàõp maïy. 10 1 9 2 8 3 7 4 5 6 Hçnh 13.1 Cáúu taûo cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü 1. Loîi theïp stato;2. Dáy quáún stato; 7. Nàõp maïy; ; 4. ÄØ bi; 5. Truûc maïy; 6.Häüp dáöu cæûc; 7. Loîi theïp räto; 8. Thán maïy; 9. Quaût gioï laìm maït; 10. Häüp quaût 1. Loîi theïp Loîi theïp stator coï daûng hçnh truû (hçnh 13.2b), laìm bàòng caïc laï theïp kyî thuáût âiãûn, âæåüc dáûp raînh bãn trong (hçnh 13.2a) räöi gheïp laûi våïi nhau taûo thaình caïc raînh theo hæåïng truûc. Loîi theïp âæåüc eïp vaìo trong voí maïy. 2. Dáy quáún stator Dáy quáún stator thæåìng âæåüc laìm bàòng dáy âäöng coï boüc caïch âiãûn vaì âàût trong caïc raînh cuía loîi theïp (xem laûi chæång 9). Doìng âiãûn xoay chiãöu ba pha chaûy trong dáy quáún ba pha stator seî taûo nãn tæì træåìng quay (xem laûi chæång 12).
3 3. Voî maïy Voí maïy gäöm coï thán vaì nàõp, thæåìng laìm bàòng gang (hçnh 13.1). iA iA (a) Hçnh 13.2 Kãút cáúu stator maïy âiãûn khäng âäöng bäü (b ) a) Laï theïp stator; b) Loîi theïp stator 12.2.2. Rotor (pháön quay) Rotor laì pháön quay gäöm loîi theïp, dáy quáún vaì truûc maïy. ÂC (a) (b) (d) Hçnh 13.3 Cáúu taûo rotor âäüng cå khäng âäöng bäü. a) Dáy quáún rotor läöng soïc c) Loîi theïp rotor d) Kyï hiãûu âäüng cå trãn så âäö 1. Loîi theïp Loîi theïp rotor gäöm caïc laï theïp kyî thuáût âiãûn âæåüc láúy tæì pháön bãn trong cuía loîi theïp stator gheïp laûi, màût ngoaìi dáûp raînh (hçnh 13.2a) âãø âàût dáy quáún, åí giæîa coï dáûp läù âãø làõp truûc. 2. Truûc Truûc cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm bàòng theïp, trãn âoï gàõn loîi theïp räto.
4 3. Dáy quáún rotor Dáy quáún rotor cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï hai kiãøu : rotor ngàõn maûch coìn goüi laì rotor läöng soïc vaì rotor dáy quáún. Rotor läöng soïc (hçnh 13.3a) gäöm caïc thanh âäöng hoàûc thanh nhäm âàût trong raînh vaì bë ngàõn maûch båíi hai vaình ngàõn maûch åí hai âáöu. Våïi âäöng cå nhoí, dáy quáún rotor âæåüc âuïc nguyãn khäúi gäöm thanh dáùn, vaình ngàõn maûch, caïnh taín nhiãût vaì caïnh quaût laìm maït (hçnh 3.3b). Caïc âäüng cå cäng suáút trãn 100kW thanh dáùn laìm bàòng âäöng âæåüc âàût vaìo caïc raînh rotor vaì gàõn chàût vaìo vaình ngàõn maûch. Rotor dáy quáún (hçnh 13.4) cuîng quáún giäúng nhæ dáy quáún ba pha stator vaì coï cuìng säú cæûc tæì nhæ dáy quáún stator. Dáy quáún kiãøu náöy luän luän âáúu sao (Y) vaì coï ba âáöu ra âáúu vaìo ba vaình træåüt, gàõn vaìo truûc quay cuía rotor vaì caïch âiãûn våïi truûc. Ba chäøi than cäú âënh vaì luän tyì trãn vaình træåüt náöy âãø dáùn âiãûn vaìo mäüt biãún tråí cuîng näúi sao nàòm ngoaìi âäüng cå âãø khåíi âäüng hoàûc âiãöu chènh täúc âäü. Giaï Vaình træåüt Häüp Dáy quáún räto Loîi theïp stato Dáy quáún stato Läù måî Âãún nguäön cung cáúp Hçnh 13.4 Cáúu taûo maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto dáy quáún
5 12.3. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Khi coï doìng âiãûn ba pha chaûy trong dáy quáún stato thç trong khe håí khäng khê xuáút hiãûn tæì træåìng quay våïi täúc âäü n1 = 60f1/p (f1 laì táön säú læåïi âiãûn; p laì säú âäi cæûc tæì cuía maïy; n1 laì täúc âäü tæì træåìng quay báûc mäüt) Tæì træåìng náöy queït qua dáy quáún nhiãöu pha tæû ngàõn maûch âàût trãn loîi sàõt räto, laìm caím æïng trong dáy quáún räto caïc sââ E2. Do räto kên maûch nãn trong dáy quáún räto coï doìng âiãûn I2 chaûy qua. Tæì thäng do doìng âiãûn náöy sinh ra håüp våïi tæì thäng cuía stato taûo thaình tæì thäng täøng åí khe håí. Doìng âiãûn trong dáy quáún räto taïc duûng våïi tæì thäng khe håí sinh ra mämen. Taïc duûng âoï coï quan hãû máût thiãút våïi täúc âäü quay n cuía räto. Trong nhæîng phaûm vi täúc âäü khaïc nhau thç chãú âäü laìm viãûc cuía maïy cuîng khaïc nhau. Sau âáy ta seî nghiãn cæïu taïc duûng cuía chuïng trong ba phaûm vi täúc âäü. Hãû säú træåüt s cuía maïy : n 1 − n Ω1 − Ω s= = Ω1 n1 Nhæ váûy khi n = n1 thç s = 0, coìn n = 0 thç s = 1; khi n > n1, s < 0 vaì khi räto quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay n < 0 thç s > 1. 1. Roto quay cuìng chiãöu tæì træåìng quay nhæng coï täúc âäü n < n1 (0 < s < 1) S n1 S S n1 n1 Fât Fât Fât → → → B B B Bn Bn F B Fât n Fât ât N N N (a) (b) (c) Hçnh 13.5 Quaï trçnh taûo moment cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü Gèa thiãút vãö chiãöu quay n1 cuía tæì træåìng khe håí Φ vaì cuía räto n nhæ hçnh 13. 5a. Theo qui tàõc baìn tay phaíi, xaïc âënh âæåüc chiãöu sââ E2 vaì I2; theo qui tàõc baìn tay traïi, xaïc âënh âæåüc læûc F vaì mämen M. Ta tháúy F cuìng chiãöu quay cuía räto,
6 nghéa laì âiãûn nàng âæa tåïi stato, thäng qua tæì træåìng âaî biãún âäøi thaình cå nàng trãn truûc laìm quay räto theo chiãöu tæì træåìng quay n1, nhæ váûy maïy laìm viãûc åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. 2. Roto quay cuìng chiãöu tæì træåìng quay nhæng coï täúc âäü n > n1 (s < 0) Duìng âäüng cå så cáúp quay räto cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü væåüt täúc âäü âäöng bäü n > n1. Luïc âoï chiãöu cuía tæì træåìng quay queït qua dáy quáún räto seî ngæåüc laûi, sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún räto cuîng âäøi chiãöu nãn chiãöu cuía mämen M cuîng ngæåüc chiãöu cuía n1, nghéa laì ngæåüc chiãöu cuía räto, nãn âoï laì mämen haîm (hçnh 13.5b). Nhæ váûy maïy âaî biãún cå nàng taïc duûng lãn truûc âäüng cå âiãûn, do âäüng cå så cáúp keïo thaình âiãûn nàng cung cáúp cho læåïi âiãûn, nghéa laì maïy âiãûn laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït âiãûn. 3. Roto quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay tæïc täúc âäü n < 0 (s > 1) Vç nguyãn nhán naìo âoï maì räto cuía maïy âiãûn quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay (hçnh 13. 5c), luïc náöy chiãöu sââ, doìng âiãûn vaì mämen giäúng nhæ åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. Vç mämen sinh ra ngæåüc chiãöu quay våïi räto nãn coï taïc duûng haîm räto laûi. Trong træåìng håüp náöy, maïy væìa láúy âiãûn nàng åí læåïi âiãûn vaìo, væìa láúy cå nàng tæì âäüng cå så cáúp. Chãú âäü laìm viãûc nhæ váûy goüi laì chãú âäü haîm âiãûn tæì. 12.4. PHÁN LOAÛI MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 1. Phán theo kãút cáúu voî maïy. + Kiãøu kên + Kiãøu baío vãû + kiãøu håí 2. Phán theo säú pha. Ta coï maïy âiãûn khäng âäöng bäü + Mäüt pha + Hai pha + Ba pha 3. Phán theo kiãøu dáy quáún räto. + Maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto läöng soïc. + Maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto dáy quáún.
7 12.5. CAÏC ÂAÛI LÆÅÜNG ÂËNH MÆÏC MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Cuîng nhæ táút caí caïc loaûi maïy âiãûn khaïc, maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï caïc trë säú âënh mæïc âàûc træng cho âiãöu kiãûn kyî thuáût cuía maïy. Caïc trë säú náöy do nhaì maïy thiãút kãú, chãú taûo qui âënh vaì âæåüc ghi trãn nhaîn maïy. Vç maïy âiãûn khäng âäöng bäü chuí yãúu duìng laìm âäüng cå âiãûn nãn trãn nhaîn maïy ghi caïc trë säú âënh mæïc cuía âäüng cå nhæ sau : 1. Cäng suáút âënh mæïc Pâm(kW,W) 2. Âiãûn aïp âënh mæïc Uâm (V). 3. Doìng âiãûn âënh mæïc Iâm (A). 4. Täúc âäü quay âënh mæïc nâm (voìng/phuït). Hiãûu suáút âënh mæïc ηâm %. 5. 6. Hãû säú cäng suáút âënh mæïc cosâm . Âäúi våïi âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü, cäng suáút âënh mæïc laì cäng suáút trãn âáöu truûc âäüng cå. Coìn âäüng cå ba pha, âiãûn aïp vaì doìng âiãûn ghi trãn nhaîn maïy laì âiãûn aïp vaì doìng âiãûn dáy tæång æïng våïi caïch âáúu hçnh sao (Y) hay âáúu hçnh tam giaïc (Δ). Tæì caïc trë säú âënh mæïc ghi trãn nhaîn, ta coï thãø tênh âæåüc: Cäng suáút âënh mæïc maì âäüng cå tiãu thuû tæì læåïi âiãûn : P P1âm = âm = 3.U âm I âm cos ϕ âm η âm Mämen quay âënh mæïc åí âáöu truûc : P (W ) P (kW ) M âm = âm = 9550 âm N.m Ω âm n âm våïi Ω âm = 2πn âm / 60 (rad/s) laì täúc âäü goïc cuía räto.
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi QUAN HÃÛ ÂIÃÛN TÆÌ TRONG Chæång 13 MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 13.1. ÂAÛI CÆÅNG Trãn stato cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü (MK) coï dáy quáún m1 pha, coìn trãn dáy quáún roto coï dáy quáún m2 pha. Nhæ váûy trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï hai maûch âiãûn khäng näúi våïi nhau vaì giæîa chuïng coï liãn hãû våïi nhau vãö tæì. Khi maïy âiãûn laìm viãûc bçnh thæåìng trãn dáy quáún stato vaì räto coï tæì thäng taín vaì tæång æïng coï âiãûn khaïng taín vaì giæîa hai dáy quáún coï sæû häù caím. Vç váûy ta coï thãø coi maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhæ mäüt mba maì dáy quáún stato laì dáy quáún så cáúp, dáy quáún räto laì dáy quáún thæï cáúp vaì sæû liãn hãû giæîa hai maûch så cáúp vaì thæï cáúp thäng qua tæì træåìng quay. Do âoï ta coï thãø duìng caïch phán têch mba âãø nghiãn cæïu nguyãn lyï laìm viãûc cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Khi nghiãn cæïu nguyãn lyï laìm viãûc cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü ta chè xeït taïc duûng cuía soïng cå baín maì khäng xeït soïng báûc cao. 13.2. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC KHI RÄTO ÂÆÏNG YÃN Âàût mäüt âiãûn aïp U1 coï táön säú f1 vaìo dáy quáún stato, trong dáy quáún stato seî coï doìng âiãûn I1, táön säú f1; trong dáy quáún räto seî coï doìng âiãûn I2, táön säú f1; doìng I1 vaì I2 sinh ra stâ quay F1 vaì F2 coï trë säú laì: Nk & m 2 × 1 dq1 &1 F1 = 1 (13.1a) I π p m 2 N 2 k dq 2 & & F2 = 2 × (13.1b) I2 π p trong âoï : m1,m2 laì säú pha cuía dáy quáún stato vaì räto; p laì säú âäi cæûc tæì; N1,N2 laì säú voìng dáy mäüt pha cuía dáy quáún stato vaì räto; kdq1,kqd2 laì hãû säú dáy quáún cuía dáy quáún stato vaì räto. Hai stâ náöy quay cuìng täúc âäü n1 = 60f1/p vaì taïc duûng våïi nhau âãø sinh ra stâ täøng trong khe håí F0. Vç váûy phæång trçnh cán bàòng stâ âæåüc viãút laì:
2 && & F1 + F 2 = F0 (13.2a) & & & F1 = F0 + (−F2 ) (13.2b) ÅÍ âáy ta xem doìng âiãûn I1 gäöm hai thaình pháön: m 2 N1k dq1 & & • Mäüt thaình pháön laì doìng âiãûn & 0 taûo nãn stâ F0 = 1 × I I0 . π p m 2 N1k dq1 & ' &' • Vaì mäüt thaình pháön laì (−& '2 ) taûo nãn stâ (−F2 ) = − 1 × I 2 buì laûi I π p stâ F2 cuía doìng âiãûn thæï cáúp & 2 . I Nhæ váûy ta coï: &1 = & 0 + (−& '2 ) (13.3a) II I & + &' = & I1 I 2 I 0 hay (13.3b) So saïnh stâ F2 do doìng âiãûn I2 cuía räto taûo ra vaì stâ F’2 do thaình pháön & '2 cuía I doìng âiãûn stato sinh ra, ta coï: m 2 2 N 2 k dq 2 & m 2 N1k dq1 & ' × I2 = 1 × I2 π π p p Tæì âoï ta coï âæåüc hãû säú qui âäøi doìng âiãûn: m 1 N1k dq1 ki = (13.4) m 2 N 2 k dq 2 Stâ F0 sinh ra tæì thäng chênh Φ trong khe håí, tæì thäng Φ náöy caím æïng trong dáy quáún stato vaì räto caïc sââ: & Ψ 2π & & E1 = − j f1 N1k dq1Φ m = − jω1 1m (13.5a) 2 2 & Ψ 2π & & E2 = − j f 2 N 2 k dq 2 Φ m = − jω 2 2 m (13.5b) 2 2 Khi räto âæïng yãn f2 = f1 nãn tè säú biãún âäøi âiãûn aïp cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü bàòng: N1k dq1 E ke = 1 = (13.6) E 2 N 2 k dq 2 Tæång tæû nhæ mba ta coï phæång trçnh cán bàòng sââ trong maûch âiãûn stato: U1 = −E1 − E t1 + &1r1 = −E1 + &1 ( r1 + jx 1 ) = −E1 + &1Z1 (13.7) & & & &I &I I trong âoï: + Z1 = r1 + jx1: täøng tråí cuía dáy quáún stator. * r1 laì âiãûn tråí cuía dáy quáún stato. * x1 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún stator. + E t1 = − j&1x1 sââ taín do tæì thäng taín stato Φt1 sinh ra. & I
3 Phæång trçnh cán bàòng sââ trong maûch âiãûn räto: 0 = E 2 − & 2 (r2 + jx 2 ) = E 2 − & 2 Z 2 & & I I (13.8) trong âoï: Z2 = r2 + jx2: täøng tråí cuía dáy quáún räto. * r2 laì âiãûn tråí cuía dáy quáún räto. * x2 = 2πf1Lt2 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún rätoluïc âæïng yãn. Cuîng giäúng nhæ åí mba, ta coï thãø viãút: − E1 = & 0 Z m = & 0 ( rm + jx m ) & I I (13.9) trong âoï: I0 - doìng âiãûn tæì hoïa sinh ra stâ F0. Zm = rm + jxm: täøng tråí cuía nhaïnh tæì hoïa. * rm laì âiãûn tråí tæì hoïa âàût træng cho sæû täøn hao sàõt tæì. * xm laì âiãûn khaïng tæì hoïa biãøu thë sæû häù caím giæîa stato vaì räto. Qui âäøi phêa räto vãö phêa stato theo nguyãn tàõc täøn hao khäng âäøi: • Qui âäøi sââ räto E2 sang bãn stato ta âæåüc laì: E’2 = E1 = keE2. • Qui âäøi âiãûn tråí räto r2 vãö stato : m1I '2 r2 = m 2 I 2 r2 2' 2 2 2 m ⎛mk W ⎞ m 2 ⎛ I '2 ⎞ ⎜ ⎟ r2 = 2 ⎜ 1 dq1 1 ⎟ r2 = ' r2 m 1 ⎜ I '2 ⎟ m 1 ⎜ m 2 k dq 2 W2 ⎟ 2 Váûy : (13.10) ⎝⎠ ⎝ ⎠ r2 = k e k i r2 = k.r2 ' trong âoï, k = keki laì hãû säú qui âäøi täøng tråí. • Tæång tæû qui âäøi âiãûn khaïng räto x2 vãö stato : x '2 = kx 2 (13.11) Toïm laûi, caïc phæång trçnh âàûc træng cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü qui âäøi vãö stato laì: U1 = −E1 + &1Z1 & &I 0 = E '2 − & '2 Z '2 & I & & E '2 = E1 (13.12) &1 = & 0 + (−& '2 ) II I − E1 = & 0 Z m & I Khi räto âæïng yãn maì dáy quáún räto ngàõn maûch, thç doìng âiãûn trong 2 dáy quáún ráút låïn. Âãø haûn chãú doìng âiãûn I1 vaì I2 trong 2 dáy quáún åí trë säï âënh mæïc cuía chuïng thç cáön phaíi giaím tháúp âiãûn aïp xuäúng coìn khoaíng (15-25)%Uâm. Luïc náöy sââ E1 trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhoí âi ráút nhiãöu vaì tæång æïng tæì thäng Φm cuîng nhoí, nghéa laì stâ tæì hoïa F0 ráút nhoí so våïi F1 vaì F2, do âoï ta coi F0 = 0 vaì ta coï:
4 && & F1 + F 2 = F0 = 0 (13.13) &1 + & '2 = & 0 = 0 vaì II I jx1&1 I x’2 r’2 r1 x1 & U1 & − & '2 I1 I & = −& ' I1 I2 r1&1 I & U1 & − E1 − r2 & '2 ' I jx '2 & '2 − I & I0 Φ Hçnh 13.2 Maûch âiãûn thay thãú cuía Hçnh 13.1 Âäö thë vectå cuía MK khi räto âæïng yãn MK khi ngàõn maûch Ta coï thãø tênh doìng âiãûn stato I1: & & &1 = U 1 = U 1 I Z1 + Z '2 Z n trong âoï: Zn = Z1 + Z’2 = rn +jxn :täøng tråí ngàõn maûch cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Våïi rn = r1 + r’2 vaì xn = x1 + x’2 Khi U1 = Uâm thç I1 = Ik âáy laì doìng âiãûn khåíi âäüng cuía maïy. 13.3. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC KHI ROTOR QUAY Khi räto quay thç táön säú cuía trë säú sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún roto thay âäøi. Âiãöu âoï aính hæåíng ráút låïn âãún sæû laìm viãûc cuía maïy âiãûn, nhæng noï khäng laìm thay âäøi nhæîng qui luáût vaì quan hãû âiãûn tæì khi räto âæïng yãn. 13.3.1. Caïc phæång trçnh cå baín. 1. Phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún stato: Maïy âiãûn khäng âäöng bäü khi laìm viãûc thç dáy quáún räto nháút âënh phaíi kên maûch vaì thæåìng laì nhàõn maûch. Khi näúi dáy quáún stato våïi nguäön ba pha, ta coï phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún stato khi räto quay giäúng nhæ khi âæïng yãn : U1 = −E1 + &1Z1 & &I (13.14) 2. Phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún räto: Tæì træåìng khe håí do stâ F0 sinh ra quay våïi täúc âäü n1. Nãúu räto quay våïi täúc âäü n theo chiãöu tæì træåìng quay thç giæîa dáy quáún räto vaì tæì træåìng quay coï täúc âäü træåüt n2 = n1 - n, váûy táön säú sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún räto seî laì : n p n − n n1 × p f2 = 2 = 1 × = sf1 (13.15) 60 n1 60