Hình vẽ động cơ không đồng bộ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ - Giới thiệu - Cấu tạo Rotor dây quấn
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Chương 2: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I. Giới thiệu
I.1. Cấu tạo
Rotor dây quấn Rotor lồng sóc
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 1
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
A
N
B
A
N
C
Stator cực từ ẩn Stator cực từ lồi
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 2
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Rotor bar
ω Brotating
Force
Ir
Ring
Rotor dây quấn Rotor lồng sóc
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 3
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
I.2. Từ trường quay
B
A
N
C
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 4
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
I.3. Nguyên lý làm việc
Rotor bar
ω Brotating
Force
Ir
Ring
B
A
N
C
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 5
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
II. Mạch tương đương
&
Is Rs jXs &
Ir Rr jXr
&
Us &
Es &
Er
jXm
Stator Rotor đứng yên
&
Is Rs jXs &
Ir Rr jsXr
&
Im
&
Us &
Es &
s Er
jXm
Stator với dòng từ hoá Rotor quay
Rr
&
Is Rs jXs &
Ir s jXr
&
Im
&
Us &
Es &
Er
jXm
Stator với dòng từ hoá Rotor quay quy về đứng yên
R 'r
&
Is Rs jXs &'
Ir s jX’r
&
Im
&
Us &
Es &
E 'r
jXm
Stator với dòng từ hoá Rotor quy về stator
R 'r
&
Is Rs jXs &'
Ir s jX’r
&
Im
&
Us & &
E s E 'r
jXm
Stator với dòng từ hoá Rotor quy về stator
R 'r ⎛1− s ⎞ '
= R 'r + ⎜ ⎟R r
s ⎝ s ⎠
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 6
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
Im
&
Us 1− s '
Rr
jXm s
Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm
Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
Im
& Rm 1− s '
Us Rr
jXm s
Mạch tương đương của động cơ KĐB
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm
Maïch töông ñöông dạng hình Γ
&
Is Rs jXs &'
Ir jX’r
&
Im R 'r
& Rm
Us s
jXm
Mạch tương đương của động cơ KĐB
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 7
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Rs jXs &
Is jX’r
R 'r
&
Us s
Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB
III. Phân bố công suất và hiệu suất
&
Is PCus/3 &'
Ir PCur/3
Psr/3 Pthcơ + Pout
Pin/3 &
I Fe &
Im Pc/3
PFe/3
Phân bố công suất trong ĐC KĐB 3 pha
Pin Psr=Pđt Pc= Pcơ Pout
PCus PFe PCur Pthcơ
IV. Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch
IV.1. Thí nghiệm ngắn mạch
&
Is Rs jXs & ' >> &
Ir Im R 'r jX’r
&
Im
& Rm 1− s '
Us Rr
jXm s
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
Rs jXs &
In R 'r jX’r
&
Un
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 8
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
&
In Rn jXn
&
Un Pn/3
Pn/3
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
IV.2. Thí nghiệm không tải
&
Is Rs jXs &' → 0
Ir jX’r
&
Im Rr'
& Rm →∞
Us s
jXm
Không tải: n→ns: s→0
&
I0 Rs jXs &' → 0
Ir
&
I0
PCus/3
Rm
&
U0 PFe/3 Pthcơ ≠0
jXm
P0/3
Không tải: n→ns: s→0, Pthcơ ≠ 0
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm
Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
I Fe &
Im 1− s '
& Rr
Us s
RFe jXm
Maïch töông ñöông dạng hình Γ
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 9
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
&
I0
&
I Fe &
Im
&
U0 Pthcơ ≠0
RFe PFe/3 jXm
P0/3
Không tải: n→ns: s→0, Pthcơ ≠ 0
V. Khởi động động cơ không đồng bộ
&
Is Rs jXs &'
Ir jX’r
&
Im R 'r
& Rm
Us
jXm
Khởi động: n = 0: s = 1: Is = Ist
&
Is Rs jXs &'
Ir R 'r jX’r
&
Im
&
Us 1− s '
Rr
jXm s
VI. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
&
Is Rs jXs &'
Ir jX’r
R 'r
&
I Fe &
Im s
&
Us
RFe jXm
Mạch tương đương của động cơ KĐB
&
Is Rs jXs &'
Ir jX’r
&
Im R 'r
& Rm
Us s
jXm
Mạch tương đương của động cơ KĐB
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 10
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Rt jXt &
It jX’r
R 'r
&
Ut s
Sử dụng biến đổi Thevenin cho mạch stator
Rs jXs &'
Ir jX’r
R 'r
&
Us s
Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 11
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Giả sử Rm > Xm):
& &
U t = Us
j.X m (R s + j.X s ) j.X m
và Z t = R t + j.X t =
R s + j(X s + X m ) R s + j(X s + X m )
Us
Tính được: I 'r =
⎛ R ⎞ '
⎜Rs +
⎜ ⎟ + j X s + X 'r
s ⎟
r
( )
⎝ ⎠
2⎛ R ⎞
'
3U s ⎜ r
⎜ s ⎟
⎟
Pc (1 − s )Pdt Pdt 1 ⎝ ⎠
Momen quay T= = = = Tđt =
ω (1 − s )ωs ωs ωs ⎛ R' ⎞
2
⎜Rs + r
⎜ s
(
⎟ + X s + X 'r
⎟ )
2
⎝ ⎠
T T
Tmax Tmax
T
Trate
Tst A
Tst TL
0 sp 1 s 0 np nr ns n
dT dT
Độ trượt tới hạn: sp ứng với Tmax = 0 , hay =0
ds dn
R 'r
sp =
(
R s + X s + X 't
2
) 2
3 U2
1 2 s
Tmax =
ω s R + R 2 + (X + X ' )2
s s s r
1 3U s R 'r
2
Tst =
ω s (R s + R 'r )2 + (X s + X 'r )2
T 2
=
Tmax s sp
+
sp s
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 12
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Đặc tính momen của động cơ không đồng bộ
Đặc tính momen – độ trượt của máy điện không đồng bộ
ở chế độ động cơ (0Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
Phân bố điện kháng tản trong các loại động cơ không đồng bộ:
Tỷ lệ giữa
Loại
Mô tả Xs và Xr’
Động cơ
Xs X’ r
Momen khởi động bình thường
A Dòng điện khởi động bình 0,5 0,5
thường
Momen khởi động bình thường
B 0,4 0,6
Dòng điện khởi động thấp
Momen khởi động cao
C 0,3 0,7
Dòng điện khởi động thấp
Momen khởi động cao
D 0,5 0,5
Độ trượt cao
Rotor dây Tùy thuộc vào sự thay đổi của
0,5 0,5
quấn điện trở rotor
Theo tiêu chuẩn IEEE 112
VII. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
T T
Us giaûm R 'r giaûm
Tmax
A2 A2
A1 A1
A3 A3
0 np ns n 0 ns n
VIII. Các đặc tính vận hành
ns
n
η
cosϕ
Is
cosϕ0
T
I0
0 Pout
Pout.r
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 14
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
IX. Tính toán thí nghiệm ngắn mạch (Blocked-rotor) ở tần số thấp fbl hơn tần
số định mức fn (normal) (không bỏ qua điện kháng nhánh từ hóa Xm).
Nếu trong thí nghiệm ngắn mạch không bỏ qua Xm thì phải giữ cho Xm = const, hay
U U U
X ~Φ~ = const = bl = n
f f bl fn
&
Is Rs jXs &
Ir R 'r jX’r
&
Im
&
Us 1− s '
Rr
jXm s
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
Pbl ⎛ f ⎞ ⎛ f ⎞⎛ Q ⎞
R n = R bl = 2
X n = ⎜ n ⎟ X bl = ⎜ n ⎟⎜ bl ⎟
⎜f ⎟ ⎜ f ⎟⎜ 3I 2 ⎟ Q bl = S 2 − Pbl
bl
2
3I s bl ⎝ bl ⎠ ⎝ bl ⎠⎝ s bl ⎠
Với '
( '
)
Z n = R s + jX s + R r + jX r // ( jX m ) = R n + jX n
⎡ ⎛
Z n = ⎢R s + R 'r ⎜
X2
m
⎞⎤
⎟⎥ +
⎡ ⎛ R '2 + X' X + X'
j⎢X γs + X m ⎜ r r m r ( ) ⎞⎤
⎟⎥
⎢
⎣ ⎝ r m (
⎜ R '2 + X + X'
r )2 ⎟⎥
⎠⎦ ⎢
⎣
⎜ R '2 + X + X' 2
⎝ r m r( ) ⎟⎥
⎠⎦
(xem R’r Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B
&
Is Rs jXs & ' >> &
Ir Im R 'r jX’r
&
Im
& Rm 1− s '
Us Rr
jXm s
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
Rs jXs &
In R 'r jX’r
&
Un
Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0
Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 16
