Xem mẫu
- Chương 5 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
5.1 KHÁI NIỆM:
Động cơ không đồng bộ một pha thường được dùng trong các thiết bị điện
sinh hoa ̣t và công nghiê ̣p , công suấ t thường bé , từ vài Watt đế n hơn mô ̣t ngàn
Watt, sử du ̣ng nguồ n điê ̣ n xoay chiề u mô ̣t pha 110 V/220V. So với đô ̣ng cơ
không đồ ng bô ̣ ba pha cùng kich thước thì công suấ t của đô ̣ng cơ không đồ ng
́
bô ̣ 1 pha chỉ bằ ng khoảng 70% công suấ t của đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 3 pha,
nhưng thực tế do khả năng quá tải thấ p nên ngoa ̣i trừ đô ̣ng cơ kiể u điê ̣n dung ,
công suấ t của đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha chỉ vào khoảng 50% công suấ t
của động cơ 3 pha.
Do sử du ̣ng nguồ n xoay chiề u 1 pha nên đô ̣ng cơ 1 pha đươ ̣c dùng khá phổ
biế n trong sinh hoa ̣t và sản xuất nhỏ.
́
5.2 CÂU TẠO CỦ A ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ 1 PHA :̀
Do nguyên lý mở máy khác nhau và yêu cầ u về tính năng kỹ thuâ ̣t khác nhau ,
nên kế t cấ u đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha cũng có nhiề u điể m khác nhau ,
nhưng cấ u ta ̣o chính cũng gồ m hai phầ n là stato và roto.
5.2.1.Phầ n tinh (Stator):
̃
Phầ n tinh cũng gồ m : mạch từ , dây quấ n , vỏ máy . Mạch từ có cấu tạo giống
̃
như ma ̣ch từ stator đô ̣ng cơ 3 pha, dây quấ n stator gồ m dây quấ n chinh và dây
́
quấ n phu ̣ có kế t cấ u thường không giố ng nhau, đă ̣t lê ̣ch nhau góc 90 0 .
5.2.2.Phầ n quay (Rotor):
Rotor của đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha thường dùng là roto lồ ng sóc
Ngoài hai phần chính trên , còn có các bộ phận khởi động như tụ điê ̣n, ngắ t
điê ̣n ly tâm hay rờle dòng điê ̣n , rờle điê ̣n áp ,…
́ ̉
5.3 NGUYÊN LY LÀ M VIỆC CƠ BAN CỦ A ĐỘNG CƠ MỘT PHA :
Để hiể u đươ ̣c nguyên lý làm viê ̣c của đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha, trước tiên
chúng ta phân tích sự hình thành từ trường trong dây quấ n mô ̣t pha.
- 5.3.1 Sư ̣ hinh thành từ trường đâ ̣p ma ̣ch – Phân tích từ trường đâ ̣p ma ̣ch
̀
thành hai từ trường quay:
- Phân tích từ trường đập mạch thành hai từ trường quay
Xét từ trường do dòng điện hình sin i I m sin t chạy trong dây quấn stator
của động cơ không đồng bộ 1 pha chỉ có dây quấ n mô ̣t pha
Dòng điện xoay chiều chạy trong dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường xoay
chiề u, đường sức từ trường đươ ̣c xác đinh theo qui tắ c vă ̣n nút chai . Xét tại
̣
các thời điểm :
T
t1
Tại 4 , dòng điện đạt cực đại dương , từ trường đa ̣t cực đa ̣i , giả sử
đường sức từ có chiề u từ trên xuố ng dưới . Có thể xem ve ctơ cảm ứng
từ B là tổng của hai vectơ cảm ứng BT (thuâ ̣n) và B N (nghịch) cùng
B
BT B N
2
phương, chiề u với B và .
T T
Tại 4 < t 2 < 2 , dòng điện vẫn dương , cảm ứng từ B có phương , chiề u
như cũ nhưng đô ̣ lớn bé hơn . Có thể phân tích B thành hai véctơ BT và
B
BT B N
và lệch khỏi trục véctơ B mô ̣t góc .
BN 2
có độ lớn
T
t3
Tại 2 , i 0 , B = 0, có thể xem B = 0 là tổng của BT và B N có độ
lớn bằ ng nhau và ngươ ̣c chiề u nhau.
- T 3T
Tại 2 < t 4 < 4 , i < 0, B đổ i chiề u , hướng từ dưới lên trên , phân tich
́
B BT BN như đa phân tich ta thơi điể m t 2 .
̃ ́ ̣i ̀
3T
t5
Tại 4 , i I m , cảm ứng từ B đa ̣t cực đa ̣i với chiề u từ dưới lên
trên, phân tích B thành BT và B N có cùng phương và chiều với B và
B
BT B N
2
như ta ̣i thời điể m t1.
Vâ ̣y từ trường do dòng điê ̣n xoay chiề u cha ̣y trong dây quấ n mô ̣t pha sinh ra là
từ trường đâ ̣p ma ̣ch, có thể phân tích thành hai từ trường quay có biên đô ̣ bằ ng
½ biên đô ̣ từ trường cực đa ̣i và quay ngươ ̣c chiề u nhau với cùng mô ̣t vâ ̣n tố c
góc.
5.3.2 Môment quay:
Hai từ trường quay ngươ ̣c chiề u BT và B N sẽ tạo ra hai moment điệ n tư M
̀ T
và MN ngươ ̣c chiề u nhau, tác dụng lên trục rotor động cơ.
Moment tổ ng M đươ ̣c xác đinh bằ ng phép cô ̣ng đồ thi ̣ . Tại điểm tốc độ bằng
̣
không (n = 0), moment tổ ng bằ ng không (M = 0), nên đô ̣ng cơ không thể tự
khởi đô ̣ng đươ ̣c , nế u quay rotor theo chiề u nào thì sẽ xuấ t hiê ̣n moment quay
theo chiề u đó, tác động làm rotor tiếp tục quay.
Trong thực tế , không thể khởi đô ̣ng đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha bằ ng cách
quay tru ̣c rotor mà phải dùng bô ̣ phâ ̣n khởi đ ộng, chúng ta sẽ phân tích sau
đây.
̉
5.4 KHƠI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ MỘT PHA: ̀
5.4.1 Từ trường trong dây quấ n đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ mô ̣t pha :
Để đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha có thể tự khởi đô ̣ng đươ ̣c và quay theo mô ̣t
chiề u nh ất định thì phải có moment mở máy , tức phải có từ trường quay .
Muố n thế , trên ma ̣ch từ stator phải bố trí hai bô ̣ dây quấ n , mô ̣t dây quấ n chính
và một dây quấn phụ đặt cách dây cuốn chính một góc 900 điê ̣n trong không
gian, và dòng điện trong hai dây quấn đó phải lệch pha một góc 900 về thời
gian. Để ta ̣o ra sự lê ̣ch pha đó người ta mắ c nố i tiế p với dây quấ n phu ̣ mô ̣t tu ̣
điê ̣n, hoă ̣c mô ̣t điê ̣n trở hay mô ̣t cuô ̣n dây go ̣i chung là phầ n tử dich pha ; trong
̣
đó tu ̣ điê ̣n thường đươ ̣c dùng hơn cả vì có nhiề u ưu điể m hơn điê ̣n trở và cuô ̣n
dây. Để hiể u rõ điề u đó , xét sự hình thành từ trường q uay của mô ̣t đô ̣ng cơ
đơn giản có dây quấ n hai pha , mỗi pha chỉ có mô ̣t bố i dây , dòng điện chạy
trong dây quấ n chính ( iA ) và dây quấn phụ ( iB ) là :
i A I m sin t
- iB I m sin( t 90 0 )
Đồ thị giá trị tức thời của dòng điện iA, iB
Từ trường trong dây quấ n hai pha
Tại thời điểm t 1 = 0, dòng điện trong pha A bằng không i A = 0, dòng điện
trong pha B đa ̣t cực đa ̣i âm i B = -Im , quy ước chiề u dòng điê ̣n đi từ B 2
đến B1. Dùng quy tắc vặn nút ch ai xác đinh chiề u đường sức từ trường do
̣
dòng điện i B chạy trong các thanh dẫn pha B gây nên , vectơ cảm ứng từ
B có phương trùng với trục A 1A2 và có chiều từ A1 đến A2
T
t2
Tại 4 , iA = +Im , ib = 0, dòng i A chạy từ A 1 đến A 2, phương của B
trùng với trục B1B2 và chiều hướng từ B1 đến B2
T
t3
Tại 2 , iA = 0, iB = +Im , phương của B trùng với trục A 1A2, chiề u
hướng từ A2 đến A1
3T
t4
Tại 4 , iA = -Im, iB = 0 , phương của B trùng với trục B 1B2, chiề u
hướng từ B2 đến B1
Khi dòng điê ̣n biế n thiên 1/2 chu kỳ, vectơ cảm ứng từ B quay đươ ̣c 1/2 vòng.
Rõ ràng từ trường tổ ng hơ ̣p do hai dòng điê ̣n lê ̣ch pha nhau 900 về thời gian ,
chạy trong dây quấn hai pha đặt lệch nhau 900 điê ̣n trong không gian ta ̣o ra là
từ trường quay.
5.4.2 Các dạng khởi động đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha có dây quấ n hai pha:
a. Động cơ động cơ không đồ ng bộ 1 pha dùng tụ thường trực
Tụ điện được mắc nối tiếp với dây quấn phụ , vừa tham gia vào quá trinh khởi
̀
đô ̣ng đô ̣ng cơ vừa tham gia vào quá trinh là viê ̣c , chính vì vậy mà gọi là tụ
̀
thường trực . Nhờ thế đô ̣ng cơ đươ ̣c xem như đô ̣ng cơ điê ̣n hai pha . Loại này
có đặc tính làm việc ổn định , hê ̣ số công suấ t cos tương đố i cao nhưng
moment khởi đô ̣ng không cao . Do đó thường đươ ̣c sử du ̣ng với các đô ̣ng cơ
- công suấ t bé.
ĐKB 1 pha dùng tụ thường trực
b) Động cơ đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha dùng tu ̣ khởi đô ̣ng :
Để ta ̣o moment khởi đô ̣ng lớn , dây quấ n phu ̣ đươ ̣c mắ c nố i tiế p với mô ̣t tu ̣
điê ̣n có điê ̣n dung lớn và mô ̣t n gắ t điê ̣n tự đô ̣ng (ngắ t điê ̣n li tâm hoă ̣c rơle
dòng điện,…). Lúc này dây quấn chính được gọi là “dây chạy” , dây quấ n phu ̣
đươ ̣c go ̣i là “dây đề ” và tu ̣ điê ̣n đươ ̣c go ̣i là tu ̣ đề hay tu ̣ khởi đô ̣ng . Động cơ
khởi đô ̣ng khi tố c đô ̣ đ ạt khoảng 75% tố c đô ̣ đinh mức , ngắ t điê ̣n ly tâmsẽ tác
̣
đô ̣ng , ngắ t ma ̣ch phu ̣ ra khỏi nguồ n , đô ̣ng cơ chỉ làm viê ̣c với dây quấ n chính .
ĐKB 1 pha dùng tụ khởi động
c) Động cơ đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha dùng tu ̣ khởi đô ̣n g và tu ̣ thường
trư ̣c :
Để có đươ ̣c ưu điể m của hai da ̣ng trên , nhấ t là để ta ̣o ra moment khởi đô ̣ng
lớn, người ta dùng hai tu ̣ , mô ̣t thường trực và mô ̣t khởi đô ̣ng . Khi khởi đô ̣ng ,
điê ̣n dung nố i tiế p với dây quấ n phu ̣ bằ ng (CLV + CKĐ) nhờ thế M KĐ sẽ lớn ,
thời gian khởi đô ̣ng đươ ̣c rút ngắ n , sau đó cũng như trường hơ ̣p b ), lúc tốc độ
rotor đa ̣t khoảng 75% tố c đô ̣ đinh mức thì ngắ t điê ̣n ly tâm tự đô ̣ng mở ra , cắ t
̣
tụ khởi động ra khỏi mạch phụ , lúc này đ ộng cơ hoạt động như một động cơ
- hai pha.
d) Động cơ đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha không dùng tu ̣ :
Ở một số động cơ , thường là công suấ t bé khoảng 1/4 , 1/3 HP,… có thể dùng
chính trở kháng của dây quấn phụ để tạo sự lệch pha c ủa dòng điện trong dây
quấ n chinh và dây quấ n phu ̣ , nhưng lúc này góc lê ̣ch pha bé , thường chỉ đa ̣t
́
khoảng 300-450. Loại này có moment khởi động lớn hơn loại dùng tụ thường
trực nhưng bé hơn loa ̣i dùng tu ̣ khởi đô ̣ng.
Động cơ không đồng bộ 1 pha không dùng tụ
e) Động cơ không đồng bộ một pha dùng vòng ngắn mạch :
Với các đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ mô ̣t pha công suấ t bé , từ vài oát đế n hàng
trăm oát , khi khởi đô ̣ng thường không m ang tải hoă ̣c tải rấ t nhỏ , thì được chế
tạo theo kiểu vòng ngắn mạch . Trên các cực từ lồ i của stator , người ta xẻ ranh
̃
và đặt một vòng đồng kín mạch ôm lấy khoảng 1/3 cực từ , vòng ngắn mạch
đóng vai trò như mô ̣t dây quấ n phu ̣.
- Khi đă ̣t điê ̣n áp xoay chiề u vào cuô ̣n dây để khởi đô ̣ng đô ̣ng cơ , dòng xoay
chiề u cha ̣y trong dây quấ n sẽ sinh ra trên các cực từ thông . Từ thông chia
thành hai phần :
Từ trường quay trong đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1 pha dùng vò ng ngắ n ma ̣ch có
dạng elíp. Để giảm mức đô ̣ elíp người ta chế ta ̣o khe hở giữa phầ n mă ̣t cực
stator nằ m ngoài vòng ngắ n ma ̣ch với roto lớn hơn khe hở giữa chúng ở phía
trong vòng ngắ n ma ̣ch.
Động cơ 1 pha dùng vòng ngắ n ma ̣c h có cấ u ta ̣o đơn giản nên giá thành thấ p ̣ ,
nhưng moment khởi đô ̣ng nhỏ , hê ̣ số công suấ t thấ p , hiê ̣u suấ t thấ p và khả
năng quá tải kém, nên chỉ dùng khi đô ̣ng cơ có công suấ t bé .
5.5 ĐAO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ MỘT PHA :
̉
Nguyên tắ c chung để đảo chiề u quay đô ̣ng cơ không đồ ng bô ̣ 1pha có dây
quấ n phu ̣ là đổ i chiề u dòng điê ̣n cha ̣y trong dây quấ n phu ̣ , giữ nguyên chiề u
dòng điện trong dây quấn chính hoặc ngược lại .
5.6 ĐẤU DÂY VẬN HÀNH ̀
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ 1 PHA HAI
́ ́
CÂP ĐIỆN AP :
- Trong thực tế , nế u các đô ̣ng cơ mô ̣t pha đươ ̣c chế ta ̣o để vâ ̣n hành ở hai cấ p
điê ̣n áp ví du ̣ như 110V/220V, thì động cơ thường có 6 mố i dây ra , trong đó
có 4 mố i dây của pha chính và 2 mối của pha phụ . Khi sử du ̣ng ở nguồ n 110V
thì hai nửa pha chính đấu song song , còn ở nguồn 220v thì hai nửa pha chính
đấ u nố i tiế p theo đúng cực tinh.
́
nguon tai.lieu . vn
