Xem mẫu
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Bªn c¹nh nh÷ng −u ®iÓm ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha cßn cã nh÷ng
nh−îc ®iÓm sau:
DÔ ph¸t nãng víi Stato, nhÊt lµ khi ®iÖn ¸p l−íi t¨ng vµ ®èi víi r«to khi ®iÖn
¸p l−íi gi¶m.
Lµm gi¶m bít ®é tin cËy v× khe hë kh«ng khÝ nhá.
Khi ®iÖn ¸p sôt xuèng th× m«men khëi ®éng vµ m«men cùc ®¹i gi¶m rÊt
nhiÒu v× m«men tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p.
2.2.2 Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ ®ång bé
+ §Þnh nghÜa vµ c«ng dông
Nh÷ng m¸y ®iÖn xoay chiÒu cã tèc ®é quay r«to n b»ng tèc ®é quay cña
tõ tr−êng n1 gäi lµ m¸y ®iÖn ®ång bé. M¸y ®iÖn ®ång bé cã 2 d©y quÊn: d©y
quÊn stato nèi víi l−íi ®iÖn cã tÇn sè f kh«ng ®æi, d©y quÊn r«to ®−îc kÝch
thÝch b»ng dßng ®iÖn mét chiÒu. ë chÕ ®é x¸c lËp m¸y ®iÖn ®ång bé cã tèc ®é
quay r«to lu«n kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi.
§éng c¬ ®ång bé ®−îc sö dông réng r·i trong nh÷ng truyÒn ®éng c«ng
suÊt trung b×nh vµ lín, cã yªu cÇu æn ®Þnh tèc ®é cao. §éng c¬ ®ång bé
th−êng dïng cho m¸y b¬m, qu¹t giã, c¸c hÖ truyÒn ®éng cña nhµ m¸y luyÖn
kim vµ còng th−êng ®−îc sö dông lµm ®éng c¬ s¬ cÊp trong c¸c tæ m¸y ph¸t -
®éng c¬ c«ng suÊt lín.
−u ®iÓm cña ®éng c¬ ®ång bé lµ cã ®é æn ®Þnh tèc ®é cao, hÖ sè cosφ vµ
hiÖu suÊt lín.
M¹ch stato cña nã t−¬ng tù ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, m¹ch r«to cã cuén
kÝch tõ vµ cuén d©y khëi ®éng.
+ C¸c ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®ång bé
Khi ®ãng stato ®éng c¬ ®ång bé vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu cã tÊn sè f1
kh«ng ®æi, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc víi tèc ®é kh«ng ®æi lµ tèc ®é ®ång bé:
ω= 2πf1p-1 (2- 25)
51
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Trong ph¹m vi m«men cho phÐp M≤ Mmax , ®Æc tÝnh c¬ lµ tuyÖt ®èi
cøng, nghÜa lµ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ β= ∞. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®ång bé
ω
®−îc tr×nh bµy trªn h×nh: 2.5
ω1
0 Mmax M
H×nh 2.5: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®ång bé
Khi m«men v−ît qu¸ trÞ sè Mmax th× tèc ®é ®éng c¬ sÏ mÊt ®ång bé .
Trong hÖ truyÒn ®éng dïng ®éng c¬ ®ång bé ng−êi ta cßng sö dông ®Æc
tÝnh gãc:
M= f(θ)
§Æc tÝnh gãc biÓu diÔn quan hÖ gi÷a m«men cña ®éng c¬ víi gãc lÖnh
cña vÐc t¬ ®iÖn ¸p pha l−íi ®iÖn vµ vect¬ søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong d©y
quÊn stato do tõ tr−êng mét chiÒu r«to sinh ra.
§Æc tÝnh M= f(θ) ®−îc x©y dùng b»ng c¸ch sö dông ®å thÞ vÐct¬ cña
m¹ch stato víi gi¶ thiÕt bá qua ®iÖn trë R cña m¹ch stato.
H×nh 2.6: §å thÞ vÐc t¬ cña m¹ch stato ®éng c¬ ®ång bé.
Trªn ®å thÞ vÐct¬ H×nh 2.6:
U1- ®iÖn ¸p pha l−íi (V)
52
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
E - søc ®iÖn ®éng pha stato (V)
I1- dßng ®iÖn stato (A)
XS- ®iÖn kh¸ng pha stato b»ng tæng ®iÖn kh¸ng cuén d©y mét pha cña
cuén stato: Xs = Xμ + X1,
θ gãc lÖch pha gi÷a U vµ E
φ - gãc lÖch pha gi÷a vÐct¬ ®iÖn ¸p U1 vµ dßng ®iÖn I1.
Tõ ®å thÞ vÐct¬ ta cã:
U1cosφ = Ecos(φ - θ)
U sin θ
cos(φ - θ)=
Theo tam gi¸c ABC: Thay vµo ph−¬ng tr×nh trªn ta
I1 X s
U sin θ EU1
sin θ
U1cosφ = E U1I1 cosφ =
®−îc: hay
I1 X s Xs
U1I1 cosφ lµ c«ng suÊt mét pha cña ®éng c¬.
VËy c«ng suÊt ba pha cña ®éng c¬ lµ:
EU1
sin θ
P=3 (2- 26)
Xs
Momen ®éng c¬:
3EU1
P
sin θ
M= = (2- 27)
ω1 ω1 X s
§©y lµ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh gãc cña ®éng c¬ ®ång bé.
Mét c¸ch gÇn ®óng ta thÊy ®Æc tÝnh gãc cã d¹ng h×nh sin biÓu diÔn trªn h×nh 2.7
H×nh 2.7: §Æc tÝnh gãc cña ®éng c¬ ®ång bé.
53
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Khi θ= π/2 ta cã biÓu ®å cùc ®¹i:
3EU1
Mmax= (2- 28)
ω1 X s
Lóc nµy: M= Mmsinθ, Mm ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬,
khi t¶i t¨ng gãc lÖch θ, nÕu θ > π/2 th× m«men gi¶m.
§éng c¬ ®ång bé th−êng lµm viÖc ®Þnh møc víi θ®m = 450.
HÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men:
Mm
= 2÷ 2.5
λM =
M ñt
Nh÷ng ®iÒu ph©n tÝch ë trªn chØ ®óng víi ®éng c¬ ®ång bé cùc Èn vµ
m«men chØ xuÊt hiÖn khi cã kÝch tõ voµ r«to. Cßn víi ®éng c¬ ®ång béc cùc
låi do sù ph©n bè khe hë kh«ng khÝ gi÷a r«to vµ stato kh«ng ®Òu nªn trong
m¸y xuÊt hiÖn m«men ph¶n kh¸ng phô vµ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh gãc cã
d¹ng sau:
3 ⎡ U1 E ⎤
U2⎛ 1 1⎞
sin θ + 1 ⎜ ⎟ sin 2θ ⎥
−
⎢
M= (2- 29)
2 ⎜ Xq Xd ⎟
ω1 ⎢ X d ⎥
⎝ ⎠
⎣ ⎦
Xq, Xd lµ ®iÖn kh¸ng däc trôc vµ ngang trôc.
§−êng cong biÓu diÔn momen sÏ lµ tæng cña hai thµnh phÇn:
3EU1
sin θ ,
M1 = vµ
Xd
3U12 ⎛ 1 1⎞
⎟ sin 2θ
−
⎜
M2 = (2- 30)
2ω1 ⎜ X q X d ⎟
⎝ ⎠
Trªn ®å thÞ ®Æc tÝnh gãc biÓu diÔn M1, M2 b»ng c¸c ®−êng nÐt ®øt. §èi
víi m¸y cùc Èn Xq= Xd nªn M2= 0 vµ M= M1. Nh−ng th−êng M2 rÊt nhá nªn
cã thÓ bá qua. Khi ®ã ®Æc tÝnh gãc cña ®éng c¬ cùc Èn vµ cùc låi nh− nhau.
Ch−¬ng 3
54
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
¶nh h−ëng cña nguån ®iÖn ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ ba pha
3.1 ¶nh h−ëng cña nguån ®Õn qu¸ tr×nh khëi ®éng cña ®éng c¬ ba pha
ChÕ ®é ®éng c¬ lµ chÕ ®é ®−îc sö dông chñ yÕu cña c¸c m¸y ®iÖn
kh«ng ®ång bé. C¸c chÕ ®é kh¸c ®−îc dïng rÊt h¹n chÕ. Tªn gäi ®éng c¬
kh«ng ®ång bé lµ ®Ó nhÊn m¹nh r»ng c¸c m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ®−îc t¹o ra
cã c¸c chØ tiªu, kÜ thuËt chØ ®¶m b¶o ë chÕ ®é ®éng c¬ tuy vÒ nguyªn t¾c nã cã
thÓ lµm viÖc ë c¸c chÕ ®é kh¸c.
TÊt c¶ c¸c ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ph¶i tù më m¸y ®−îc nghÜa lµ tù lÊy
®µ ®−îc tõ tr¹ng th¸i ®øng yªn lªn tíi tèc ®é gãc gÇn tèc ®é ®ång bé sau khi
th¾ng ®−îc m«men c¶n cña t¶i. Yªu cÇu ®ã ®èi víi ®Æc tÝnh më m¸y trong c¸c
kiÓu ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kh¸c nhau ®−îc ®Æt ra lµ kh¸c nhau.
3.1.1 ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p
Ta cã ph−¬ng tr×nh m«men ®éng c¬:
3U12 R2 ' S
M= (3- 1)
ω1 ⎡( R1S + R2 ' ) + S 2 X 2 nm ⎤
2
⎢ ⎥
⎣ ⎦
Víi Xnm: §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch
M: M«men c¶n cña ®éng c¬, M tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p nguån U12
vµ Mnm còng tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p nguån U12
Trong ®ã: Snm lµ ®é tr−ît ng¾n m¹ch
R2 '
Snm= (3- 2)
R12 + X 2 nm
Ta thÊy Snm kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån U1 nªn khi ®iÖn ¸p
nguån thay ®æi th× m«men M thay ®æi nh−ng ®é tr−ît S kh«ng thay ®æi.
Do ®ã muèn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån U1 ®Ó khëi ®éng ®éng c¬ th× chØ
®−îc ®iÒu chØnh trong ph¹m vi hÑp.
3.1.2 ¶nh h−ëng cña tÇn sè
Khi më m¸y ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha lång sãc th× hiÖu øng bÒ mÆt
trong c¸c thanh dÉn sinh ra lóc b¾t ®Çu më m¸y lµ lóc tÇn sè dßng ®iÖn trong
r«to: f2= sf1.
55
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Ta thÊy khi thay ®æi tÇn sè ®iÖn ¸p l−íi f1 th× tÇn sè dßng ®iÖn trong
r«to f2 còng thay ®æi theo tõ ®ã lµm thay ®æi ®Æc tÝnh më m¸y cña ®éng c¬
kh«ng ®ång bé 3 pha r«to lång sãc.
3.1.3 ¶nh h−ëng cña mÊt pha.
HiÖn t−îng mÊt pha lµ hiÖn t−îng nguån xoay chiÒu ba pha cÊp cho
®éng c¬ ba pha xoay chiÒu ba pha bÞ mÊt mét hoÆc hai pha trong ba pha.
Khi mÊt pha th× søc ®iÖn ®éng sinh ra trong d©y quÊn cña ®éng c¬ lµ hÖ
thèng søc ®iÖn ®éng kh«ng ®èi xøng, tõ tr−êng quay còng lµ tõ tr−êng kh«ng
®èi xøng. §©y lµ nguyªn nh©n dÉn ®Õn ®éng c¬ khëi ®éng rÊt nÆng nÒ, th−êng
g©y ra nh÷ng tiÕng ån l¹ trong qu¸ tr×nh khëi ®éng cña ®éng c¬, khi khëi ®éng
vµ khi qu¸ t¶i ®Òu g©y nãng ®éng c¬, nÕu thêi gian diÔn ra dµi cã thÓ g©y háng
c¸ch ®iÖn vµ d©y quÊn ®éng c¬, ®éng c¬ sÏ bÞ háng nÆng nÒ. Trong tr−êng hîp
kh¸c cã thÓ kh«ng khëi ®éng ®−îc ®éng c¬ do tõ tr−êng quay qu¸ yÕu kh«ng
®ñ ®Ó th¾ng momen c¶n cña ®éng c¬.
3.1.4 ¶nh h−ëng cña mÊt thø tù pha
HiÖn t−îng mÊt thø tù pha lµ hiÖn t−îng hai trong ba pha cña nguån
cung cÊp cho ®éng c¬ bÞ thay ®æi. Khi ®ã sÏ cã hiÖn t−îng lµ tõ th«ng trong
®éng c¬ ®æi chiÒu dÉn ®Õn ®éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i.
Ta thÊy ®éng c¬ khëi ®éng ®−îc nh−ng chiÒu quay bÞ ®æi ng−îc l¹i do
hÖ thèng søc ®iÖn ®éng sinh ra hÖ thèng tõ tr−êng quay bÞ ®æi ng−îc l¹i.
Tr−êng hîp nµy xÈy ra sÏ rÊt nguy hiÓm nÕu ®éng c¬ lµm viÖc ë c¸c hÖ thèng
truyÒn ®éng nh−: b¨ng t¶i, thang m¸y.... nã g©y ra nh÷ng t¸c h¹i c¶ vÒ con
ng−êi lÉn tµi s¶n. Nh− vËy víi nh÷ng d©y truyÒn quan trong nh− vËy th× b¾t buéc
khi mÊt thø tù pha th× ph¶i cã m¹ch b¶o vÖ c¾t ngay ®éng c¬ ra khái nguån.
3.1.5 ¶nh h−ëng cña nguån kh«ng ®èi xøng
Khi nguån ba pha lµ kh«ng ®èi xøng th× khi cÊp nguån ®ã cho ®éng c¬
ba pha c¸c søc ®iÖn ®éng sinh ra trong d©y quÊn stato sÏ lµ hÖ thèng søc ®iÖn
®éng kh«ng ®èi xøng. Khi ®ã lùc t¸c dông t−¬ng hç tõ tr−êng quay vµ thanh
dÉn mang dßng ®iÖn r«to sÏ ¶nh h−ëng ®Õn sù më m¸y cña ®éng c¬.
56
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Nh− vËy khi nguån ba pha kh«ng ®èi xøng cÊp cho ®éng c¬ th× c«ng
suÊt nguån cÊp cho ®éng c¬ ®Ó më m¸y ph¶i lín h¬n nguån ®èi xøng mét
l−îng nhÊt ®Þnh. L−îng nµy tuú thuéc vµo c«ng suÊt m¸y vµ chÕ ®é më m¸y
cña ®éng c¬ (mang t¶i hoÆc kh«ng mang t¶i).
3.2 ¶nh h−ëng cña nguån ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ ba pha
3.2.1 ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p
M«men cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn
¸p nguån. Do ®ã khi ®iÖn ¸p nguån thay ®æi th× dÉn ®Õn m«men cña ®éng c¬
còng thay ®æi theo.
H×nh 3.1: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi gi¶m ®iÖn ¸p.
Khi ®iÖn ¸p l−íi suy gi¶m th× m«men tíi h¹n Mth sÏ gi¶m tØ lÖ víi b×nh
ph−¬ng lÇn ®é suy gi¶m cña ®iÖn ¸p. Trong khi ®ã tèc ®é ®ång bé ω1 vµ ®é
tr−ît tíi h¹n sth lµ kh«ng thay ®æi. Ta cã ®Æc tÝnh c¬ khi ®iÖn ¸p l−íi gi¶m trªn
h×nh 3.1
3.2.2 ¶nh h−ëng cña tÇn sè
2π f1
ω1=
Tõ biÓu thøc: (3- 3)
p
ω1: tèc ®é ®ång bé
Víi
57
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
f1: tÇn sè ®iÖn ¸p l−íi
P: sè cÆp cùc
Ta thÊy khi f1 thay ®æi th× sÏ lµ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ vµ tèc ®é tõ
tr−êng quay.
XÐt tr−êng hîp khi t¨ng tÇn sè f1> f1®m th× m«men tíi h¹n Mth sÏ gi¶m,
tèc ®é ®éng c¬ gi¶m t−¬ng øng.
XÐt tr−êng hîp khi gi¶m tÇn sè f1< f1®m th× dßng ®iÖn trong r«to ®éng c¬
sÏ t¨ng rÊt lín cã thÓ g©y qóa t¶i nÕu f1 gi¶m qu¸ nhiÒu.
ω
ω11 f11 f1> f1®m
ω12 f12
ω1®m
f1®m
ω13
f13 f1< f1®m
Mth M
H×nh 3.2: §Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi tÇn sè ®éng c¬ kh«ng ®ång bé
3.2.3 ¶nh h−ëng cña nguån kh«ng ®èi xøng
ChÕ ®é lµm viÖc trong ®ã dßng ®iÖn trong c¸c pha stato hay r«to cña m¸y
®iÖn kh«ng ®ång bé kh«ng b»ng nhau gäi lµ chÕ ®é lµm viÖc kh«ng ®èi xøng.
ChÕ ®é nµy th−êng do ®iÖn ¸p l−íi s¬ cÊp cung cÊp cho m¸y lµ kh«ng
®èi xøng. Chóng ta xÐt sù lµm viÖc cña chÕ ®é nµy:
NÕu d©y quÊn stato ®−îc nèi h×nh sao trung tÝnh c¸ch ®iÖn th× thµnh
phÇn thø tù kh«ng cña dßng ®iÖn kh«ng xuÊt hiÖn vµ hÖ thèng ®iÖn ¸p s¬ cÊp
kh«ng ®èi xøng (Ua1, Ub1, Uc1) cã thÓ biÓu diÔn nh− lµ tæng c¸c thµnh phÇn thø
tù thuËn(Ua11, Ub11, Uc11) vµ thø tù nghÞch (Ua12, Ub12, Uc12) nh− sau:
58
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Ua11= U11 = (Ua1+aUb1+a2Uc1)/3 (3- 4)
Ua12= U12 = (Ua1+a2Ub1+aUc1)/3 (3- 5)
Trong ®ã:
Ua1, Ub1, Uc1: lµ c¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng ®iÖn ¸p s¬ cÊp kh«ng
®èi xøng.
Ua11: thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù thuËn cña pha A
Ua12: thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù nghÞch cña pha A
a= ej2π/3
a: to¸n tö quay.
Lóc nµy ta cã thÓ biÓu diÔn dßng ®iÖn trong d©y quÊn stato nh− tæng c¸c
dßng ®iÖn thø tù thuËn (ia11, ib11, ic11) vµ thø tù nghÞch (ia12, ib12, ic12) do hÖ
thèng ®iÖn ¸p thø tù thuËn vµ thø tù nghÞch t¹o ra.
Dßng ®iÖn thø tù thuËn ia11= i11 ë trong mét pha chÝnh cña stato cã thÓ
t×m ®−îc nhê gi¶n ®å thay thÕ th«ng th−êng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé.
. .
R1+jX1 j X2
I I
11 12
R2 '
.
Z0 I01
U 11
S
H×nh 3.3: S¬ ®å thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé víi ®iÖn ¸p TTT
. .
R1+jX1 j X2
I I
11 12
R2 '
.
Z0 I01
U 11
S
H×nh2.4: S¬ ®å thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé víi ®iÖn ¸p TTN
HÖ sè tr−ît cña r«to ®èi víi tõ tr−êng thø tù thuËn lµ:
ω1 − ω
S1 = (3- 7)
ω1
59
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Trong ®ã:
ω1: tèc ®é gãc cña tõ tr−êng thø tù thuËn
ω: tèc ®é gãc cña r«to
Ta cã thÓ tÝnh ®−îc dßng ®iÖn thø tù thuËn i11 vµ dßng ®iÖn thø tù
nghÞch i12 trong mét pha trong mét pha vµ t×m ®−îc dßng ®iÖn toµn phÇn trong
mçi mét pha stato:
ia1= i11+ i21
ib1= a2i11+ ai21 (3- 8)
ic1= ai11+ a2i21
Trong ®ã:
ia1, ib1, ic1 lµ c¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng dßng ®iÖn s¬ cÊp kh«ng
®èi xøng.
ia11 : thµnh phÇn dßng ®iÖn thø tù thuËn cña pha A
ia12 : thµnh phÇn dßng ®iÖn thø tù nghÞch cña pha A
ViÖc mÊt ®èi xøng cña c¸c dßng ®iÖn lµ do cã thªm thµnh phÇn dßng
®iÖn thø tù nghÞch.
Khi ®ã m«men quay M, khi ®iÖn ¸p nguån mÊt ®èi xøng céng tõ
m«men quay M1 do thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù thuËn vµ m«men quay M2 do
thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù nghÞch g©y ra:
M= M1 + M2 (3- 9)
Trong ®ã:
M: M«men quay ®iÖn ¸p nguån mÊt ®èi xøng
M1: M«men quay thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù thuËn
M2: M«men quay thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù nghÞch
Tõ (3- 9) ë chÕ ®é lµm viÖc nguån kh«ng ®èi xøng th× m¸y ®iÖn kh«ng
®ång bé lµm viÖc nÆng nÒ h¬n.
V× vËy nh÷ng yªu cÇu vÒ møc ®é ®èi xøng cña ®iÖn ¸p trong l−íi cung
cÊp cho m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ rÊt cao.
3.2.4 ¶nh h−ëng cña nguån khi mÊt thø tù pha vµ mÊt pha
60
nguon tai.lieu . vn
