Động cơ không đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay của Rotor chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường Stator.Ta thường gặp động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc vì đặc tính hoạt động của nó tốt hơn dạng dây quấn.
Động cơ không đồng bộ ba pha
Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc
Stator được quấn các cuộn dây lệch nhau về không gian [thường là 3 cuộn dây lệch nhau góc 120°]. Khi cấp điện áp 3 pha vào dây quấn, trong lòng Stator xuất hiện từ trường Fs quay tròn với tốc độ n1=60*f/p, với p là số cặp cực của dây quấn Stator, f là tần số.
Từ trường này móc vòng qua Rotor và gây điện áp cảm ứng trên các thanh dẫn lồng sóc của rotor. Điện áp này gây dòng điện ngắn mạch chạy trong các thanh dẫn. Trong miền từ trường do Stator tạo ra, thanh dẫn mang dòng I sẽ chịu tác động của lực Bio-Savart-Laplace lôi đi. Có thể nói cách khác: dòng điện I gây ra một từ trường Fr [từ trường cảm ứng của Rotor], tương tác giữa Fr và Fs gây ra momen kéo Rotor chuyển động theo từ trường quay Fs của Stator.
Mục lục
- 1 Khái niệm chung
- 2 Phân loại
- 3 Cấu tạo
- 3.1 Stato
- 3.2 Roto
- 4 Tham khảo
- 5 Liên kết ngoài
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm biến điện từ có tốc độ quay của roto n khác với tốc độ quay từ trường[n < n1].
Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato [sơ cấp] với lưới điện tần số không đổi, dây quấn roto [thứ cấp]. Dòng điện trong dây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ phụ thuộc vào roto, nghĩa là phụ thuộc vào tải trên trục của máy.
Cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, có nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hoặc máy phát điện.
Máy điện không đồng bộ có nhiều loại được chia theo nhiều cách khác nhau:
- Theo kết cấu của vỏ: máy điện không đồng bộ có thể chia theo các kiểu chính sau: kiểu kín, kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu chống nổ…
- Theo kết cấu roto: roto kiểu lồng sóc và roto kiểu dây quấn.
- Theo số pha trên dây quấn sato: 1 pha, 2 pha, 3 pha.
StatoSửa đổi
- Lõi thép: được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh. Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ sơn cách điện để giảm hao tổn do dòng xoáy gây nên.
- Dây quấn: được làm bằng dây đồng bọc cách điện, đặt trong rãnh của lõi thép
- Vỏ máy: được làm bằng gang hoặc nhôm để cố định máy trên bệ và lõi thép. Còn có nắp máy và bạc đạn…
RotoSửa đổi
- Lõi thép: lá thép được dùng như stato. Lõi thép được ép trực tiếp lên lõi máy hoặc lên giá roto của máy.
- Roto: roto lồng sóc và roto dây quấn.
- Roto chi làm 2 loại: cực lồi và cực ẩn
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Động cơ điện không đồng bộ. |
- Động cơ điện không đồng bộ tại Từ điển bách khoa Việt Nam
- An induction motor drawing
- Rotating magnetic fields: interactive, [tiếng Ý]
- Induction motor topics from Hyperphysics website hosted by C.R. Nave, GSU Physics and Astronomy Dept.
- Torques in Electrical Induction Motors on Engineering ToolBox
Bản mẫu:Nikola Tesla
Qua chương trình đặc tính cơ bản của hoạt động cơ ĐK, ta thấy các thông số có ảnh hưởng đến đặc tính cơ ĐK như: Rs, Rr, Xs, Xr, UL, fL,… Sau đây, ta xét ảnh hưởnh của một số thông số:
Khi điện áp lưới suy giảm, theo biểu thức [2-68] thì mômen tới hạn Mth sẽ giảm bình phương lần độ suy giảm của UL. Trong khi đó tốc độ đồng bộ ?o, hệ số trượt tới hạn Sth không thay đổi, ta có dạng đặc tính cơ khi UL giảm như hình 2-28.
Qua đồ thị ta thấy: với một mômen cản xác định [MC], điện áp lưới càng giảm thì tốc độ xác lập càng nhỏ. Mặt khác, vì mômen khởi động Mkđ = Mnm và mômen tới hạn Mth đều giảm theo điện áp, nên khả năng quá tải và khởi động bị giảm dần. Do đó, nếu điện áp quá nhỏ [đường U2, …] thì hệ truyền động trên có thể không khởi động được hoặc không làm việc được.
Khi điện trở hoặc điện kháng mạch stato bị thay đổi, hoặc thêm điện trở phụ [Rlf], điện kháng phụ [Xlf] vào mạch stato, nếu ?o = const, và theo biểu thức [2-67], [2-68] thì mômen Mth và Sth đều giảm, nên đặc tính cơ có dạng như hình 2-29.
Qua đồ thị ta thấy: với mômen Mkđ = Mnm.f thì đoạn làm việc của đặc tính cơ có điện kháng phụ [Xlf] cứng hơn đặc tính có Rlf. Khi tăng Xlf hoặc Rlf thì Mth và Sth đều giảm. Khi dùng Xlf hoặc Rlf để khởi động nhằm hạn chế dòng khởi động, thì có thể dựa vào tam giác tổng trở ngắn mạch để xác định Xlf hoặc Rlf.
Khi thêm điện trở phụ [R2f], điện kháng phụ [X2f] vào mạch rôto động cơ, thì ?o = const, và theo [2-67], [2-68] thì Mth = const; còn Sth sẽ thay đổi, nên đặc tính cơ có dạng như hình 2-30.
Qua đồ thị ta thấy: đặc tính cơ khi có R2f, X2f càng lớn thì Sth càng tăng, độ cứng đặc tính cơ càng giảm, với phụ tải không đổi thì khi có R2f, X2f càng lớn thì tốc độ làm việc của động cơ càng bị thấp, và dòng điện khởi động càng giảm.
Khi điện áp nguồn cung cấp cho động cơ có tần số [f1] thay đổi thì tốc độ từ trường ?o và tốc độ của động cơ ? sẽ thay đổi theo.
Vì ?o = 2?.f1/p, và X = ?.L, nên ?o ? f1, ? ? f1 và X ? f1.
Qua đồ thị ta thấy: Khi tần số tăng [f13 > f1.đm], thì Mth sẽ giảm, [với điện áp nguồn U1 = const] thì : Mth≃1f12 size 12{M rSub { size 8{ ital "th"} } simeq { {1} over {f rSub { size 8{1} } rSup { size 8{2} } } } } {} [h×nh 2-31].
Khi tần số nguồn giảm [f11 < f1đm, …] càng nhiều, nếu giữ điện áp u1 không đổi, thì dòng điện động cơ sẽ tăng rất lớn. Do vậy, khi giảm tần số cần giảm điện áp theo quy luật nhất định sao cho động cơ sinh ra mômen như trong chế độ định mức.
* Ví dụ 2 - 5:
Cho một động cơ không đồng bộ rôto dây quấn [ĐKdq] có:
Pđm = 850KW ; Uđm = 6000V ; nđm = 588vg/ph ; ? = 2,15 ;
E2đm = 1150V ; I2đm = 450A.
Tính và vẽ đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo của động cơ không đồng bộ rôto dây quấn với điện trở phụ mỗi pha rôto là: R2f = 0,75?.
Trang 65
* Giải :
Với động cơ có công suất lớn, ta có thể sử dụng phương trình gần đúng [2-70] coi R1 rất nhỏ hơn R2 tức a = 0.
Độ trượt định mức:
s đm = n o − n đm n o = 600 − 588 600 = 0, 02 size 12{s rSub { size 8{ ital "đm"} } = { {n rSub { size 8{o} } - n rSub { size 8{ ital "đm"} } } over {n rSub { size 8{o} } } } = { {"600" - "588"} over {"600"} } =0,"02"} {}
Mômen định mức:
Ġ, hoặcĠ
Mômen tới hạn:
Mth = ?Mđm = 2,15.13085 = 29681 N.m, hoặcĠ
Điện trở định mức: ĉ
Điện trở dây quấn rôto:
R 2 = R 2 R đm = s đm R đm = 0, 02 . 1, 476 = 0, 0295 Ω size 12{R rSub { size 8{2} } =R rSub { size 8{2} } rSup { size 8{*} } R rSub { size 8{ ital "đm"} } =s rSub { size 8{ ital "đm"} } R rSub { size 8{ ital "đm"} } =0,"02" "." 1,"476"=0,"0295" %OMEGA } {}
Độ trượt tới hạn của đặc tính cơ tự nhiên cá định theo [2-74]:
s th = s đm λ + λ 2 − 1 = 0, 02 2, 15 + 2, 15 2 − 1 = 0, 08 size 12{s rSub { size 8{ ital "th"} } =s rSub { size 8{ ital "đm"} } left [λ+ sqrt {λ rSup { size 8{2} } - 1} right ]=0,"02" left [2,"15"+ sqrt {2,"15" rSup { size 8{2} } - 1} right ]=0,"08"} {}
Phương trình đặct tính cơ tự nhiên:
Ġ hoặcĠ
Với mômen ngắn mạch:
M nm = 59362 1 0, 08 + 0, 08 = 4777 Nm = 0,35M đm size 12{M rSub { size 8{ ital "nm"} } = { {"59362"} over { { {1} over {0,"08"} } +0,"08"} } ="4777"" Nm "=" 0,35M" rSub { size 8{"đm"} } } {}
Trang 66
Theo đó ta vẽ được đường đặc tính tự nhiên như trên hình 2-32 đi qua 4 điểm: điểm không tải [M = 0; s = 0]; điểm định mức ś=1; sđm = 0,02]; điểm tới hạn TH ś=2,15; sđm = 0,08]; điểm ngắn mạch NM ś=0,35; sđm = 1].
Đối với đặc tính nhân tạo có Rf = 0,175? ta có độ trượt tới hạn nhân tạo:
s th . nt = s th R 2 + R f R 2 = 0, 08 0, 0295 + 0, 175 0, 0295 = 0, 55 size 12{s rSub { size 8{ ital "th" "." ital "nt"} } =s rSub { size 8{ ital "th"} } { {R rSub { size 8{2} } +R rSub { size 8{f} } } over {R rSub { size 8{2} } } } =0,"08" { {0,"0295"+0,"175"} over {0,"0295"} } =0,"55"} {}
Phương trình đặc tính cơ nhân tạo sẽ là:
M = 2λ s 0, 55 + 0, 55 s size 12{M rSup { size 8{*} } = { {2λ} over { { {s} over {0,"55"} } + { {0,"55"} over {s} } } } } {}
Và đặc tính được vẽ trên cùng đồ thị hình 2-32.