Bài giảng Máy điện 1

rotor đứng yên đối với từ trường stator, 2 từ trường này tạo thành từ trường tổng hợp quay với vận tốc đồng bộ. Tương tự như MÁY BIẾN ÁP, từ thông Φm có giá trị hầu như không đổi ứng với chế độ không tải và có tải. Phương trình sức từ động của động cơ : 011122221111 IkWmIkWmIkWm dqdqdq =− (2.27) Với: I0 : dòng điện stator lúc không tải I1, I2 dòng điện stator và rotor khi động cơ kéo tải m1, m2 số pha của dây quấn stator và rotor Chia 2 vế cho m1kdq1W1 ta được : 0 . 2 . 111 222 1 . II kWm kWm I dq dq =− (2.28) Đặt 222 111 dq dq I kWm kWm k = : hệ số quy đổi dòng điện (2.29) ta được : 0 .2 . 1 . I k II I =− Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 59 Ik II 2 . 2 . ' = : dòng điện rotor qui đổi về stator Ta có phương trình : 2 . 0 . 1 . ''' III += (2.30) 2.6. SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính toán, từ hệ phương trình điện áp và sức từ động của động cơ, ta thành lập một sơ đồ mạch điện, gọi là sơ đồ thay thế động cơ điện. Các phương trình cơ bản của động cơ điện : ( ) 1.11.111 . 1 . 1 . IZEjxrIEU +=++= (2.31) ( )222 . 2 . xjsrIEs += (2.32) 2 . 0 . 1 . ''' III += (2.33) Phương trình (2.32) là phương trình mạch rotor lúc quay, dòng I2 có tần số f2 = s.f E2 : sức điên động rotor lúc rotor đứng yên X2 : điện kháng tản rotor lúc rotor đứng yên ứng với tần số dòng điện rotor bằng f Chia (2.32) cho s, ta có :       += 2 2 2 . 2 . xj s rIE (2.34) (2.34) là phương trình điện áp rotor lúc quay qui đổi về rotor đứng yên Nhân (2.34) với kE, ta được :       +=       +=      += IEIE I EEEE kkXjkk s R k I kXjk s RIkj s RIEk 2 22 . 2 2 2 . 2 2 2 . 2 . (2.35) Đặt : 1 . 2 . 2 . ' EEkE E == : sức điện động pha rotor qui về stator Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 60 Ik II 2 . 2 . ' = : dòng điện rotor qui đổi về stator R'2 = kekiR2 : đ/trở dây quấn rotor qui về stator X'2 = kekiX2 : điện kháng dây quấn rotor qui về stator Vậy (2.35) thành :       += 2 2 2 . 2 . ' ' '' jX s RIE (2.36) Tương tự MÁY BIẾN ÁP, thay thế nhánh E1 = E'2 bằng điện áp nơi trên nhánh từ hóa, ta có : ( ) mZIjXRIEE mm 0 . 0 . 2 . 1 . '' =+== (2.37) Biến đổi :       −+= s sRR s R 1 '' ' 22 2 (2.38) Vậy ta có sơ đồ mạch điện thay thế hình T của động cơ không đồng bộ (Hình 2.11). Để đơn giản người ta biến đổi về sơ đồ tương đương hình Γ (hình 2.12) Trong đó : R0 = R1 + Rm Xo = X1 + Xm Rn = R1 + R’2 Xn= X1 + X'2 s )s1( 'R 2 − : đặc trưng cho công suất cơ Pcơ của động cơ 2.7. CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ không đồng bộ nhận điện năng của lưới điện, nhờ từ trường quay, điện năng đã được biến thành cơ năng. Quá trình biến đổi năng lượng được thực hiện như sau: • Công suất điện do động cơ nhận từ nguồn : P1 = 3 U1 I1 cosϕ (2.39) R1 X1 X’2 Rm Xm U1 I0 I1 I’2       − s sR 1'2 R’2 Hình 2.11 R1 X1 X’2       − s sR 1'2 R0 X0 U1 I0 I1 I’2 R’2 Hình 2.12-a I0 I1 I’2 U1       − s sR 1'2 R’n X’n R0 X0 Hình 2.12-b Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 61 U1 , I1 : điện áp và dòng điện pha của đ/cơ cosϕ : hệ số công suất của đ/cơ • Một phần công suất sẽ mất do tổn hao đồng trong dây quấn stator : pcu1=3 I21 R1 (2.40) • Và tổn hao sắt từ trong lõi thép stator : pFe=3 Rm I20 (2.41) • Phần còn lại sẽ đưa vào rotor gọi là công suất điện từ : 2 2 2 'I s 'R3P =đt (2.42) • Công suất điện từ sẽ bị mất 1 phần vì tổn hao đồng trong dây quấn rotor : pCu2 = 3 R’2 I2’2 = s.Pđt (2.43) • Còn lại công suất cơ trên trục ( ) đtPsI s sRPc −=      − = 1'1'3 222 (2.44) • Công suất cơ sau khi trừ đi tổn hao Pmp do ma sát, quạt gió và tổn hao phụ, sẽ còn lại công suất có ích trên trục động cơ hay công suất ra P2 P2 = Pc -pmp (2.45) pmp : tổn hao cơ do ma sát, tổn hao phụ • Tổng tổn hao trong động cơ Pth Pth = pCu1 + pFe + pCu2 + pmp (2.46) Hiệu suất của động cơ : thPP P P P + == 2 2 1 2η (2.47) Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 62 2.8. MOMEN QUAY CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Gọi : n1 : tốc độ từ trường stator tính bằng vòng/phút ω1 tốc độ từ trường stator tính bằng rad/s 60 2 1 1 npi ω = n : tốc độ rotor tính bằng vòng/phút ω : tốc độ rotor tính bằng rad/s 60 2 npi ω = Với n = n1 (1-s) , suy ra ω = ω1 (1-s) Momen quay của động cơ : 11 22 2 22 ''3 )1( ' 1 '3 ωωωω đtP s IR s I s sR PM c == −       − == (2.48) Vậy momen điện từ Mđt đóng vai trò làm momen quay động cơ Dùng sơ đồ mạch tương đương đơn giản (Hình 2.12), ta tính được: ( )221 2 2 1 1 2 ' ' ' XX s RR UI ++      + = (2.49) pCu1 pFe pCu2 pmp Hình 2.13 – Đồ thị quá trình năng lượng của động cơ Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 63 Thay I'2 vào biểu thức của M ( )         ++      + = 2 21 2 2 11 2 12 ' ' '3 XX s RRs URM ω (2.50) Mm momen lúc mở máy Mmax momen cực đại sth hệ số trượt ứng với Mmax hay còn gọi là hệ số trượt tới hạn Nếu thay 1 1 n nn s − = , ta có quan hệ n = f(M) là đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. Momen cực đại Mmax ứng với giá trị sth làm cho 0=ds dM . Sau khi đạo hàm, ta tính được trị số sth và Mmax là : 21 2 211 2 ' ' ' ' XX R XXR R sth + ≈ ++ = (2.51) ( )[ ] ( )nXRUXXRR UM +≈+++= 11 2 1 2 21111 2 1 max 2 3 2 3 ωω (2.52) Ngoài ra thay s = 1 ( n = 0, rotor đứng yên ) vào (2.49) ta được moment mở máy : ( ) ( )[ ] ( )221 2 12 2 21 2 211 2 12 '3 '' '3 nn m XR UR XXRR URM + = +++ = ωω (2.53) Quan hệ giữa M, Mmax và sth có thể viết gần đúng theo biểu thức Klauss như sau : Hình 2.14 – a) Đặc tuyến momen – hệ số trượt – b) Đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ s M 0 Mmax Mm sth 1 M 0 Mmax Mm n n1 a) b) Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 64 s s s sM M th th + = 2 max hay s s s s MM th th + = max2 (2.54) trong đó M, s : momen và hệ số trượt ở 1 tải nào đó Mmax , sth : momen cực đại và hệ số trượt tương ứng * Nhận xét : (1). Momen M tỉ lệ với U21 nên M sẽ thay đổi nhiều khi điện áp làm việc của động cơ thay đổi. Nếu điện áp thấp quá có thể động cơ không kéo nổi tải. (2). Hệ số trượt tới hạn sth tỉ lệ với R’2 nhưng không phụ thuộc U1 (3). Momen cực đại tỉ lệ với U12, nhưng không phụ thuộc R’2 (4). Momen mở máy tỉ lệ với tích R'2.U21 Momen đầu trục M2 của đ/cơ KĐB nhỏ hơn momen điện từ 1 ít và bằng : ω 2 02 PMMM =−= (2.55) M0 : momen không tải Do M0 << M2 ⇒ đặc tính cơ M2 = f(n) cũng có dạng như đường đặc tính M = f(n) 2.9. MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA Trong giai đoạn mở máy, động cơ phải thỏa 3 yêu cầu : - Moment mở máy phải lớn hơn moment cản của tải lúc mở máy - Moment động cơ phải đủ lớn để thời gian mở máy không quá lâu. - Dòng mở máy phải đủ nhỏ để điện áp lưới khỏi bị sụt nhiều, ảnh hưởng lớn đến các thiết bị khác Dòng pha mở máy ứng với s = 1 ( ) ( ) 22 1 2 21 2 21 1 '' nn m XR U XXRR UI + = +++ = (2.56) Và moment mở máy : ( ) ( )[ ] ( )221 2 12 2 21 2 211 2 12 33 nn m XR UR XXRR URM + = +++ = ωω ' '' ' (2.57) Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 65 2.9.1. Mở máy động cơ rotor dây quấn Khi mở máy dây quấn rotor được nối với biến trở mở máy Rm (Hình 2.14). Ban đầu để Rm lớn nhất sau đó giảm dần về 0 Khi mở máy R'2 sẽ thay đổi thành (R’2 + R’m), sth trở thành 21 2 ' '' XX RR s mth + + = Muốn moment mở máy cực đại Mm = Mmax thì sth = 1 hay 1 21 2 = + + = ' '' XX RR s mth , từ đó xác định được điện trở mở máy Rm cần thiết Khi có Rm dòng điện mở máy : ( ) ( )221221 1 ''' XXRRR UI m m ++++ = (2.58) Vậy nhờ có Rm dòng mở máy giảm, moment mở máy tăng đó là ưu điểm của động cơ rotor dây quấn lúc mở máy. 2.9.2. Mở máy động cơ rotor lồng sóc : 2.9.2.1. Mở máy trực tiếp Đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện (Hình 2.16). Khuyết điểm của phương pháp này là Im lớn làm sụt áp lưới điện. Vì vậy nó chỉ dùng khi công suất của mạng điện hoặc nguồn điện lớn hơn công suất động cơ rất nhiều. Rm Hình 2.15 – Mở máy động cơ rotor dây quấn Stator Rotor Hình 2.16 - Mở máy trực tiếp Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 66 2.9.2.2. Giảm điện áp stator khi mở máy Im sẽ giảm tỉ lệ với U1, nhưng đồng thời Mm giảm tỉ lệ với U21 . Vì vậy phương pháp này chỉ được dùng khi yêu cầu Mm không lớn. Có các biện pháp sau : • Dùng điện kháng nối tiếp : (Hình 2.17) lúc mở máy đóng D1, mở D2. Sau khi động cơ đã quay ổn định thì đóng D2 ngắn mạch điện kháng. Khi mở máy điện áp U1 giảm đi k lần, dòng mở máy giảm k lần nhưng moment mở máy bị giảm k2 lần. • Dùng máy tự biến áp (biến áp tự ngẫu) : Sơ đồ lúc mở máy như ở hình 2.18, trong đó T là biến áp tự ngẫu, bên cao áp nối với lưới điện, bên hạ áp nối với động cơ điện. Sau khi mở máy xong thì cắt T ra (bằng cách đóng cầu dao D2 vào và mở D3 ra). Gọi : k : hệ số biến áp ( k >1 ) U1 : điện áp pha nguồn Uđ : điện áp pha đặt vào động cơ lúc mở máy Uđ k U1 = Dòng vào động cơ lúc mở máy : Iđ nnn Zk U Z k U Z . 1 1 =       == đU (2.59) 22 nnn XRZ += : tổng trở ngắn mạch của động cơ Dòng điện lấy từ nguồn : n 2 1 m Z.k UII == k đ (2.60) Khi mở máy trực tiếp, dòng điện đi vào động cơ : n 1 1 Z UI = (2.61) D1 D2 Hình 2.17– Hạ áp mở máy bằng điện kháng Hình 2.18 – Hạ áp mở máy bằng BA tự ngẫu Uđ Iđ Im U1 Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 67 So sánh (2.60) và (2.61) ta thấy lúc có biến áp tự ngẫu, dòng điện của lưới điện giảm đi k2 lần. Đây là ưu điểm so với phương pháp dùng điện kháng (dòng điện chỉ giảm k lần). Vì thế việc mở máy bằng máy bằng máy tự biến áp được dùng nhiều đ/v các động cơ lớn. Điện áp đặt vào đ/cơ giảm đi k lần nên moment mở máy cũng giảm đi k2 lần • Đổi nối sao_tam giác (Y_∆) Phương pháp này chỉ dùng được với đ/cơ khi làm việc bình thường dây quấn stator nối tam giác. Sơ đồ cách đấu dây như ở hình 2.19 Khi mở máy ta nối Y, điện áp đặt vào mỗi pha giảm 3 lần . Sau khi mở máy ta nối lại ∆ theo đúng qui định của máy. Dòng dây khi mở máy nối Y : n mY Z UI 3 1 = (2.62) Dòng dây khi mở máy nối ∆ : 31 n m Z UI =∆ (2.63) So sánh giữa (2.62) và (2.63) ta có : 3 1 3 3 1 1 == ∆ n n m mY Z U Z U I I (2.64) Vậy mở máy đổi nối Y_∆, dòng dây mở máy giảm đi 3 lần. Và vì điện áp lúc đấu Y giảm đi 3 lần nên moment mở máy giảm đi 3 lần. 2.9.3. Cải thiện đặc tính mở máy bằng dạng rãnh rotor Phương pháp giảm điện áp stator có một khuyết điểm lớn : momen mở máy bị giảm quá nhiều. Để khắc phục, ngưới ta thay đổi dạng rãnh rotor để tăng R’2 lúc mở máy; nhưng lúc làm việc bình thường R’2 vẫn có giá trị đủ nhỏ để tổn hao đồng rotor 3R’2I’2 không quá lớn. Điều này làm được nhờ dùng rotor lồng sóc rãnh sâu và lồng sóc kép. D1 D2 ∆ Υ Mở máy Làm việc Hình 2.19 − Mở máy Y-∆ Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 68 2.9.3.1. Động cơ lồng sóc rãnh sâu Rãnh của loại động cơ này hẹp và sâu (hình 2.20a). Từ tản rotor có đường sức phân bố như hình 2.18a; nghĩa là móc vòng với đoạn dưới nhiều hơn đoạn trên. Lúc mở máy, s=1, theo công thức (2.15), tần số dòng điện rotor bằng tần số stator f nên điện kháng tản rotor có giá trị lớn và có ảnh hưởng đến sự phân bố dòng điện trong thanh dẫn rotor: dòng điện tập trung phía trên thanh dẫn nhiều hơn phía dưới, tiết diện thanh dẫn xem như nhỏ đi, R’2 tăng lên làm tăng momen mở máy. Sau khi mở máy, tần số rotor nhỏ đi, điện kháng tản cũng giảm đi và dòng điện phân bố đều hơn trước khiến R’2 giảm xuống, không làm tăng tổn hao đồng rotor. 2.9.3.2. Động cơ lồng sóc kép Rotor của loại động cơ này mang hai lồng sóc (hình 2.20b). Các thanh dẫn của lồng sóc ngoài (còn gọi là lồng sóc mở máy) có tiết diện nhỏ và điện trở lớn. Lồng sóc trong có tiết diện lớn và điện trở nhỏ. Tương tự như trong động cơ rãnh sâu; lúc mở máy, dòng điện tập trung ở lồng sóc ngoài có R’2 lớn nên momen mở máy lớn. Sau khi mở máy, dòng điện phân bố đều hơn cho hai lồng sóc nên R’2 giảm xuống. Khuyết điểm của động cơ rãnh sâu và lồng sóc kép là từ tản lớn nên hệ số công suất cosϕ thấp hơn động cơ lồng sóc bình thường. 2.10. ĐIỀU CHỈNH VẬN TỐC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Người ta phân biệt các phương pháp điều chỉnh tốc độ theo các cách tác dụng vào động cơ : - Từ phía stator : thay đổi điện áp U, tần số f, số đôi cực p - Từ phía rotor : thay đổi điện trở mạch rotor, đưa vào mạhc rotor một sức điện động phụ có cùng tần số với sđđ chính của rotor. 2.10.1. Điều chỉnh n bằng cách thay đổi số đôi cực : Tốc độ quay đồng bộ p f n 60 1 = , nếu f đã cho thì khi p thay đổi → n1 thay đổi → n thay đổi. Hình 2.20 – Cải thiện đặc tính mở máy (a) Dạng rãnh sâu, (b) Dạng rãnh lồng sóc kép (a) (b) Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 69 Sơ đồ nguyên tắc thay đổi số đôi cực : có thể thay đổi số đôi cực p stator bằng cách sau : - Đặt vào stator một dây quấn và thay đổi số cực bằng cách đổi nối tương ứng các phần của nó, chỉ dùng với động cơ có 2 cấp tốc độ 2:1. - Chế tạo 2 dây quấn độc lập có số đôi cực khác nhau, chỉ dùng với động cơ có cấp tốc độ 4/3 hoặc 6/5. - Chế tạo 2 dây quấn độc lập trên stator, mỗi cái lại có đổi nối các cực. Ví dụ : muốn cho động cơ có 4 cấp tốc độ quay đồng bộ 1500, 1000, 750, 500 v/p thì trên stator có thể đặt 2 dây quấn : một dây quấn có số cực 2p = 4 và 2p =8, còn một dây quấn có số cực là 2p = 6 và 2p = 12. Nếu động cơ rotor dây quấn, phải đổi nối số đôi cực đồng thời trên cả stator và rotor, điều này hơi phức tạp nên các động cơ đổi nối p thường là rotor lồng sóc. Cách đổi nối trên hình 4.6a, b gọi là đổi nối nối tiếp, còn cách đổi nối trên hình 4.6c, d gọi là đổi nối song song. *Phương pháp đấu giữa các pha để đổi cực : Theo cách đấu Y hay ∆ và cách đấu dây quấn pha song song hay nối tiếp mà người ta chế tạo động cơ điện hai cấp tốc độ làm hai loại : M = const và P = const. a) Trường hợp đổi từ Y → YY : Khi chuyển từ số đôi cực lớn thành nhỏ hơn cần phải đổi nối các đầu ra của các dây quấn các pha sao cho chiều quay của động cơ vẫn như trước. Trong trường hợp đấu Y, số đôi cực p lớn gấp 2 lần trường hợp YY, để tăng n thì ta đấu theo trường hợp YY. Nếu gọi UL là điện áp lưới và dòng điện định mức cho phép lớn nhất trong nửa pha của dây quấn I1. Bỏ qua điều kiện làm nguội khác nhau thì có thể chấp nhận I1 giống nhau ở cả 2 tốc độ quay. τ τ τ τ A1 X1 A2 X2 A X (a) τ τ X1 A2 X2 A X (b) τ τ τ τ A1 X1 A2 X2 A X (c) τ τ A1 X1 A2 X2 A X (d) Hình 2.21 – Sơ đồ nguyên lý về thay đổi số đôi cực Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 70 n M Y YY 0 Hình 2.23 − Đặc tính cơ của động cơ điện 2 tốc độ đấu Y sang L2 L1 X L3 Y Z Ua Wb Wa Ub Vb Va L1 L2 L3 Ub Vb Wb Wa Y Ua Z Va X Hình 2.22 − Sơ đồ đấu dây quấn thay đổi cực Y sang YY tỉ lệ thay độ 2 :1 với momen không đổi - Đấu Y : IL = I1 - Đấu YY : IL = 2 I1 - Công suất : ϕη cos12 3 IUP LY = ϕη cos12 23 IUP LYY = Nếu coi η, cosϕ = const thì : 2 2 2 = Y YY P P Ta đã biết P = Mω, mà ωI = 2ωII nên : constMM M M P P III IIII II Y YY ==⇒== 22 2 2 2 2 2 ω ω b) Đấu ∆ → YY L1 L2 L3 Ub Vb Wb Wa Y Ua Z Va X Hình 2.24 – Sơ đồ đấu dây quấn thay đổi cực ∆ sang YY tỉ lệ thay độ 2 :1 với momen không đổi L2 L1 X L3 Y Z Ua Wb Wa Ub Vb Va Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 71 ϕηϕη coscos 12 333 IUIUP LLL ==∆ ϕηϕη coscos 1233 IUIUP LLLYY == 1151 3 2 33 23 1 1 2 2 ≈===⇒ ∆ , cos cos ϕη ϕη IU IU P P L LYY ⇒ P = const ; M = var 2.10.2. Thay đổi tần số Ta đã biết tốc độ của rotor : ( ) ( )s p f snn −=−= 1601 M.P Kôxtenkô đã nghiên cứu vấn đề này và chứng minh rằng : Nếu ta muốn cho động cơ làm việc ở những tần số khác nhau với các trị số hiệu suất, hệ số công suất, Km không đổi, thì khi lõi thép không bão hòa, đồng thời với việc biến thien tần số, ta phải điều chỉnh U theo f và M theo những qui luật sau : M M f f U U ''' 1 1 1 1 = (2.65) Ở đây : U’1, M’ : điện áp và momen ứng với f’1 U1, M : điện áp và momen ứng với f1 • Khi yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảm bảo momen không đổi (như trong máy cắt gọt kim loại), ta có : M = const ⇒ =⇒= 1 1 1 1 1 1 f U f f U U '' const, tức là điện áp đặt vào động cơ phải tỷ lệ thuận với f • Khi yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảm bảo công suất cơ không đổi P = const : thì momen của động cơ biến thiên tỷ lệ nghịch với n : 1 11 fMnM ≡⇒≡ , tức là 1 1 ' ' f f M M = , thế vào (2.65), ta có : ⇒= 1 1 1 1 1 1 ' '' f f f f U U constf U f f U U =⇒= 1 2 1 1 1 2 1 2 1 ' ''' • Nếu yêu cầu momen tỷ lệ với bình phương của tốc độ, nghĩa là M tỷ lệ với f2 (như trong quạt gió) thì ta có : M ≡ n2 (M ≡ f2): n M ∆ YY 0 Hình 2.25 − Đặc tính cơ của động cơ điện 2 tốc độ đấu ∆ sang Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 72 1 2 3 a b c sa sc sb 1 0 Mc Mmax M s s Hình 2.26 − Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp của stator constf U f f U U f f M M =⇒=⇒= 2 1 1 2 1 2 1 1 1 1 2 1 '' ' '' : điện áp đặt vào động cơ phải tỷ lệ thuận với bình phương f. Tóm lại khi thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ ta phải đồng thời điều chỉnh cả điện áp đưa vào động cơ. 2.10.3. Thay đổi điện áp : Giả thiết đường 1 là U=Uđm, Mc = const và không phụ thuộc vào n làm việc với hệ số trượt sa. Nếu U1 giảm x lần : U1 = x Uđm (x<1) thì M giảm x2 lần : M = x2 Mđm; vì Mc=const ⇒ n giảm ⇒ s tăng từ sa → sb → sc Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn stator : U1 ≈ E1 ≡ Φ nên U1 giảm x lần ⇒ E1, Φ giảm x lần (Φ=x Φđm), mà Mc=cMI’2Φcosϕ=const thì I’2 tăng 1/x để M=const. Nhưng : sP M rIm P P s Cu 211đt đt x 1s'constM; '' =⇒==== ω ω11 2 2 212 (vì M = const; ω1=const). Tốc độ quay của rotor : n = n1(1 – s’) =       = s21 x 1-1 n Nhược điểm của phương pháp này là giảm khả năng quá tải của động cơ, dải điều chỉnh hẹp, tăng tổn hao ở dây quấn rotor. Việc điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp được dùng chủ yếu với các động cơ công suất nhỏ có hệ số trượt tới hạn sth lớn. 2.10.4. Thêm điện trở phụ Rf vào mạch của rotor : Họ đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn khi có biến trở điều chỉnh tốc độ vẽ trên hình 2.27. Ta thấy rằng khi tăng điện trở tốc độ quay của động cơ giảm. Nếu momen không đổi, dòng rotor không đổi, khi tăng điện trở để giảm tốc độ sẽ tăng tổn hao công suất trong biến trở, do đó phương pháp này không kinh tế. Tuy 0 1 s M Mc Mmax Hình 2.27− Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rotor Bài giảng môn học : Máy Điện 1 _______________________________________________________________________________ Trang 73 nhiên phương pháp này đơn giản, điều chỉnh trơn và khoảng điều chỉnh tương đối rộng, nên được sử dụng điều chỉnh tốc độ quay của động cơ công suất trung bình. Nhìn chung khả năng điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ bị hạn chế. Đây là nhược điểm của động cơ không đồng bộ. 2.11. MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 2.11.1. Đại cương Động cơ không đồng bộ một pha thường được dùng trong các dụng cụ sinh hoạt và công nghiệp, công suất từ vài watt đến khoảng vài nghìn watt và nối vào lưới điện xoay chiều một pha. Do nguyên lý mở máy khác nhau và yêu cầu tính năng khác nhau mà xuất hiện những kết cấu khác nhau, nhưng nói cho cùng vẫn có kết cấu cơ bản giống như động cơ điện ba pha, chỉ khác là trên stator có hai dây quấn : dây quấn chính hay dây quấn làm việc và dây quấn phụ hay dây quấn mở máy. Rotor thường là lồng sóc Dây quấn chính được nối vào lưới điện trong suốt quá trình làm việc, còn dây quấn phụ thường chỉ nối vào khi mở máy. Trong quá trình mở máy, khi tốc độ đạt đến 75÷80% tốc độ đồng bộ thì dùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ ra khỏi lưới. Có loại động cơ sau khi mở máy, dây quấn phụ vẫn nối vào lưới, đó là động cơ điện một pha kiểu điện dung (hay còn gọi là động cơ điện hai pha). 2.11.2. Nguyên lý làm việc Đầu tiên, ta xét chế độ làm việc của động cơ điện một pha khi dây quấn mở máy đã ngắt ra khỏi lưới. Dây quấn làm việc nối với điện áp một pha, dòng điện trong dây quấn sẽ sinh ra từ trường đập mạch Φ. Từ trường này có thể phân tích thành 2 từ trường quay ΦA và ΦB có chiều ngược nhau, có nA = nB và biên độ bằng 1/2 biên độ từ trường đập mạch (hình 2.28). Từ trường quay thuận và nghịch tác dụng với dòng điện rotor do chúng sinh ra tạo thành hai momen MA và MB. Khi động cơ đứng yên (s = 1) thì MA=MB và ngược chiều nhau, do đó momen tổng M = MA + MB = 0. Động cơ không quay được ngay cả khi không có momen cản MC trên trục. Nếu quay rotor của động cơ điện theo một chiều nào đó (ví dụ quay theo chiều quay của từ trường ΦA) với tốc độ n thì tần số của sức điện động, dòng điện cảm ứng ở