Trong quá trình động cơ vận hành nếu yêu cầu đ i chiều xảy ra thường
xuyên thì phải lưu rằng cần để cho tốc độ động cơ giảm gần bằng không rồi
mới thao tác đ i chiều. Nếu không, khi thay đ i thứ tự pha từ trường đã đ i
chiều mà rotor vẫn còn quay theo chiều quán tính thì sự chuyển động tương đối
giữa thanh dẫn rotor và từ trường rất lớn, trong các thanh dẫn rotor sẽ xuất hiện
sức điện động cảm ứng và dòng điện lớn, đồng thời dòng điện trong stator cũng
rất lớn, điều này gây ảnh hưởng tác động xấu đến tu i thọđộng cơ .
3.4. Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha 3.4.1. Định ngh a
3.4.1. Định ngh a
Quá trình mở máy ( khởi động ) : là quy trình kể từ lúc đóng điện vào động
cơ ( từ khi rotor đứng yên ) cho tới khi vận tốc động cơ đạt đến vận tốc thao tác n
định .
3.4.2. Điều kiện mở máy
Động cơ KĐB 3 pha muốn mở máy được thì moment mở máy phải lớn hơn
moment cản ( MC ) của tải lúc mở máy, đồng thời moment động cơ phải đủ lớn để
thời hạn mở máy trong khoanh vùng phạm vi được cho phép. Khi mở máy, dòng điện mở máy lớn bằng 5 7 lần dòng định mức, so với lưới điện hiệu suất nhỏ thì sẽ làm ảnh
Điều kiện mở máy : Mmm > Mcản ( moment cản bắt đầu trên trục máy )
Khi khởi đầu mở máy thì rotor đứng yên, thông số trượt s = 1 nên trị số dòng điện mở máy hoàn toàn có thể tính được theo mạch điện thay thế sửa chữa .
√ ( 3-27 )
là điện trở rotor quy đ i về stator. là điện kháng rotor quy đ i về stator .
Trên thực tiễn, do mạch từ bảo hòa rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy thường vào thời gian ( 5 ÷ 7 ) Iđm. Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lưới giảm sút
nhiều, nhất là so với những lưới điện hiệu suất nhỏ .
Từ những nghiên cứu và phân tích trên, tất cả chúng ta cần phải chọn giải pháp khởi động hợp l để hạn chế dòng điện khởi động của những thiết bị điện. Tùy theo nhu yếu sản xuất, động cơ điện không đồng điệu lúc thao tác thông thường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo đặc thù của tải và tình hình của lưới điện mà nhu yếu về mở máy so với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi nhu yếu moment mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả
hai. Những nhu yếu trên yên cầu động cơ phải có tính năng mở máy thích ứng. Trong nhiều trường hợp, do giải pháp mở máy hay do chọn động cơ điện có tính năng mở máy không thích hợp nên thường gây hư hỏng cho máy
điện .
Khi chọn chiêu thức khởi động cho động cơ, ta cần lưu đến những nhu yếu sau :
Moment mở máy phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của phụ tải .
Dòng điện khởi động có giá trị càng gần với giá trị dòng điện định mức càng tốt hay bội số dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt
Thiết bị sử dụng đơn thuần, bảo vệ bảo đảm an toàn, giá tiền hạ thao tác đơn thuần độ an toàn và đáng tin cậy cao .
T n hao hiệu suất trong quy trình khởi động càng thấp càng tốt .
Tuy nhiên, tất cả chúng ta không hề thỏa mãn nhu cầu toàn bộ những nhu yếu trên. Những nhu yếu trên thường xích míc với nhau như khi yên cầu dòng điện mở máy nhỏ thì thường làm cho moment mở máy giảm theo hoặc thiết yếu bịđắt tiền. Vì vậy, phải địa thế căn cứ vào điều kiện kèm theo thao tác đơn cử mà chọn chiêu thức mở máy thích hợp .
3.4.3. Mở máy động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc3.4.3.1. Mở máy tr c tiếp
3.4.3.1. Mở máy tr c tiếp
Đây là chiêu thức đơn thuần nhất, ch việc đóng điện trực tiếp động cơ vào lưới điện. Khuyết điểm của giải pháp này là dòng điện mở máy lớn, ảnh
hưởng đến điện áp lưới nhiều. Nếu quán tính của động cơ lớn thì thời hạn mở
máy sẽ rất lâu làm chảy cầu chì bảo vệ. Vì thế chiêu thức này dùng được khi hiệu suất của nguồn lớn hơn hiệu suất động cơ nhiều .
Hình 3-19: Sơ đồ mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc.
3.4.3.2. Giảm điện áp stator khi mở máy
Khi ta mở máy giảm điện áp đặt vào động cơ để làm giảm dòng mở máy thì
cũng làm moment mở máy của động cơ giảm đi rất nhiều, cho nên vì thế nó ch được sử
dụng trong những trường hợp không nhu yếu moment mở máy lớn. Có những giải pháp làm giảm điện áp khi mở máy sau :
a)Khởi động dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator
Điện áp mạng đặt vào động cơ trải qua điện kháng. Sau khi mở máy, tốc
độđộng cơ đã n định thì ta ngắn mạch điện kháng đểđộng cơ thao tác với điện
áp định mức. Nhờ có điện áp rơi trên điện kháng, điện áp đặt trực tiếp trên stator
động cơ giảm k lần, dòng khởi động sẽ giảm k lần tuy nhiên moment khởi động giảm k2 lần .
Hình 3-20: Sơ đồ mở máy dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator.
Khi khởi động : CD2 cắt, đóng CD1 để nối dây quấn stator vào lưới điện trải qua điện kháng ĐK, động cơ quay n định, đóng CD2 để ngắn mạch cuộn
điện kháng KĐ, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới .
Điện áp đặt váo dây quấn stato khởi động là : UK = kU1 ( k < 1 )
Dòng điện khởi động : I’K = k. IK ( 3-28 ) Với IK : dòng khởi động trực tiếp .
Mômen khởi động :
b)Khởi động dùng máy biến áp t ngẫu
Hình 3-21: Sơ đồ mở máy qua biến áp tự ngẫu.
Đóng cầu dao CD3 sang vị trí khởi động, đóng cầu dao CD1 và CD2, điện áp nguồn được đưa vào BATN, động cơ được cấp nguồn từ phía thứ cấp của BATN và khởi đầu khởi động ở điện áp thấp. Khi độn cơ đạt vận tốc n định, đóng
cầu dao CD3 sang vị trí thao tác ( LV ), ngắt CD2 cắt nguồn ra khỏi BATN, kết thúc quy trình khởi động, động cơ hoạt động giải trí trực tiếp với nguồn cấp từ lưới
điện .
Thay đ i vị trí con trượt để khi mở máy điện áp đưa vào động cơ nhỏ, sau
đó dần tăng lên định mức, gọi k là thông số biến áp tự ngẫu, U1 điện áp pha của lưới
điện, Zn t ng trở động cơ lúc mở máy, điện áp pha đặt vào động cơ lúc mở máy Uđc = .
Dòng điện chạy vào động cơ lúc có MBA :
( 3-30 )
Dòng điện lưới cung cấp cho động cơ khi có BATN.
Khi mở máy trực tiếp :
So sánh ta thấy, lúc có máy tự biến áp, dòng điện của lưới giảm đi k2 lần ,
đây là một ưu điểm so với giải pháp dùng điện kháng. Vì thế chiêu thức
dùng máy biến áp tự ngẫu thường được dùng nhiều với những động cơ có công
suất lớn. Nếu lấy từ lưới vào một dòng điện khởi động bằng dòng điện khởi
động, khi dùng điện kháng thì moment khởi động sẽ lớn hơn nhiều, đó là ưu điểm của giải pháp dùng BATN .
Ví dụ 3.4 : Động cơ KĐB ba pha khởi động bằng BATN có : UKĐ = 0,8 Uđm .
I’KĐ = ( 0,8 ) 2IK Đ = 0,64 IKĐ
M’KĐ = ( 0,8 ) 2MK Đ = 0,64 MKĐ
Trong đó : IKĐ, MKĐlà dòng điện và moment khi khởi động trực tiếp .
I’KĐ, M’KĐlà dòng điện và moment khi khởi động dùng BATN.
c) Khởi động b ng cách đổi nối sao – tam giác
Hình 3-22: Sơ đồ mởmáy đổi nối YΔ
• Phương pháp này ch vận dụng với động cơ khi thao tác thông thường dây quấn stato nối tam giác .
• Khi mở máy ta nối hình sao để điện áp đặt vào mỗi pha giảm lần, sau khi mởmáy ta đ i nối lại thành tam giác như đúng pháp luật của máy .
Dòng điện dây khi nối tam giác :
√
√ (3-32)
Dòng điện dây khi nối hình sao : √ √ ( 3-33 ) Ta có : √ √ ( 3-34 )
Còn moment khởi động của động cơ Mkđ giảm 3 lần .
Qua những chiêu thức tất cả chúng ta đều thấy momen mở máy giảm xuống nhiều. Để khắc phục điều này, người ta sản xuất loại động cơ lồng sóc kép và loại
động cơ rãnh sâu có đặc tính mở máy tốt .
3.4.4. Mở máy động cơ KĐ rotor dây quấn
Mở máy bằng cách đưa điện trở phụ vào rotor .
Hình 3-23: Sơ đồ khởi động động cơ KĐB 3 pha rotor dây quấn dùng điện trở
Phương pháp này ch dùng với động cơ rotor dây quấn vì đặc thù của
động cơ này co thể thêm điện trở vào rotor. Khi điện trở rotor thay đ i thì M =
f s cũng thay đ i. Ta điều ch nh điện trở rotor thích hợp thì sẽ được trạng thái mởmáy l tưởng .
Khi mở máy, dây quấn rotor sẽ được nối với biến trở mở máy. Đầu tiên để
biến trở lớn nhất sau đó giảm dần về 0.
Muốn moment mở máy cực lớn, hệ sốtrượt tới hạn phải bằng 1 .
( 3-35 )
là điện trở mởmáy quy đ i mắc vào rotor. Từđó xác lập được điện trở R’m thiết yếu. Khi có R’m dòng điện mở máy là :
√ ( 3-36 )
Moment mở máy là :
[ ] ( 3-37 )
Như vậy, nhờ có Rm mà dòng điện mở máy giảm xuống còn moment mở máy tăng, đó chình là ưu điểm lớn nhất của động cơ KĐB rotor dây quấn .
3.5. Động cơđiện vạn năng 3.5.1. Khái niệm
3.5.1. Khái niệm
Động cơ điện vạn năng là loại động cơ hoàn toàn có thể thao tác với nguồn cung ứng là nguồn điện một chiều hay nguồn điện xoay chiều, nhưng vận tốc động cơ khi
thao tác trong hai loại nguồn này phần đông không thay đ i .
Động cơ điện van năng là loại động cơ có đặc thù đạt được mô men mở
máy lớn so với những loại động cơ khác có cùng hiệu suất, thuận tiện điều ch nh tốc
độ. Tuy nhiên, động cơ sẽ đạt vận tốc khá cao khi thao tác không tải và hoàn toàn có thể gây hư hỏng cho dây quấn rô to dưới tính năng của lực ly tâm do đó động cơ vạn
năng thường được lắp ráp với mạng lưới hệ thống cơ khí truyền động. Như vậy động cơ
vạn năng luôn luôn khởi động trong điều kiện kèm theo có tải, về mặt phong cách thiết kế sản xuất, để
giảm những tác động ảnh hưởng xấu gây ra do phản ứng phần ứng và quy trình đ i chiều
dòng điện cần thiết kế điện áp giữa những phiến góp liên tục trên c góp có giá trị
nhỏ .
Hình 3-24: Động cơ vạn năng.
3.5.2. Cấu tạo
a)Stator (phần cảm)
Vỏ : là một ống thép được gia công mặt trong, bên trong có gắn những khối cực từ để giữ những cuộn dây kích thích ( thường có từ 2 – 4 khối cực từ ) trên vỏ có gắn những cọc nối dây cách điện để dẫn điện từ nguồn vào stator
Cực từ : được sản xuất bằng thép ít cacbon để có đặc tính dẫn từ tốt và được bắt vào trong thân bằng những vít đặc biệt quan trọng .
Cuộn dây kích thích : có trách nhiệm tạo từ trường đúng mực cho những khối cực ,
được quấn bằng dây đồng dẹp hoặc tròn có tiết diện lớn xung quanh những khối cực từ khoản 4 – 10 vòng. Phần này là cuộn dây kích thích tiếp nối đuôi nhau còn cuộn dây kích thích song song có tiết diện dây nhỏ, quấn nhiều vòng để bảo vệ cường độ từ cảm trên những cực từ là như nhau. Dây kích thích phải lớn vì khi máy khởi động thao tác thì dòng điện tiêu thụ rất lớn ( 200 –
800 ) A và hoàn toàn có thể lớn hơn nữa. Các cuộn dây kích thích kề nhau được quấn
ngược chiều để tuần tự tạo ra những cực Bắc – Nam khác nhau công dụng lên thân máy, có trách nhiệm làm cầu nối liên lạc mạch từ giữa những khối cực .
Hình 3-26: Kiểu quấn ngược chiều dây của dây quấn kích thích.
Ở các máy khởi động có công suất nhỏ thì các cuộn dây được đấu nối tiếp,
còn ở máy khởi động có công suất lớn và trung bình các cuộn dây đấu song song
– nối tiếp.
b)Rô to (Phần ứng)
Rô to động cơ điện vạn năng : Được sản xuất bằng một khối thép từ gồm những lá thép kỹ thuật điện dày từ ( 0,35 – 0,5 ) mm, có hình dạng đặc biệt quan trọng được ép lên trục rotor. Phía bên ngoài có xẻ nhiều rãnh dọc để quấn dây. Rotor được đỡ trên 2 bạc thau và quay bên trong những khối cực của stator với khe hở tối thiểu để giảm bớt tốn hao nguồn năng lượng từtrường .
– Khung dây phần ứng : Dây quấn trong rotor động cơ điện vạn năng là những dây đồng có tiết diện hình chữ nhật hoặc tròn. Mỗi rãnh thường có 2 dây và quấn sóng, những dây quấn được cách điện với lõi của rotor, những đầu dây của những
khung dây được hàn vào những lá góp bằng thau của c góp .
Hình 3-27: Cấu tạo stator và rotor động cơ vạn năng.
– C góp điện : gồm nhiều lá góp bằng thau, ghép quanh trục, giữa những lá
góp được cách điện với nhau và cách điện với trục bằng mica .
Hình 3-28: Cổ góp và khung dây phần ứng.
– Nắp và giá đỡ ch i than : Thường được đúc bằng gang hoặc nhôm, bên
trong có đóng những bạc thau để lắp với trục rotor, ngoài những còn có những chốt xác định đểráp đúng vào vị trí của thân động cơ .
+ Nắp phía bánh răng : được gia công lỗđể gắn cần tinh chỉnh và điều khiển khớp truyền
động, vị trí lắp rơle gài khớp, những lỗbulông để lắp vào vỏ bọc bánh đà của động
cơ .
+ Nắp phía c góp điện : còn là nơi gắn những giá đỡ ch i than và lò xo. Lò xo luôn ấn ch i than tỳ vào c góp điện dúng với lực ép thiết yếu để dẫn điện vào cuộn dây rotor .
– Ch i than : ch i than được sản xuất bằng bột than, bột đồng với thiếc, đồng với graphit được đúc ép thành khối với áp suất cao nhằm mục đích làm giảm điện trở
riêng và mức mài mòn của ch i than. Các ch i than điện được dính liền với dây dẫn điện. Đối với động cơ vạn năng thường dùng 4 hoặc 2 ch i than điện, ch i
than điện được cách điện với thân máy của động cơ .
3.5.3. Nguy n lý làm việc
Động cơ vạn năng có những đường thẳng ( trục đặc biệt quan trọng trong cấu trúc của
động cơ như sau :
Đường thẳng đi qua giữa hai mặt cực từ của Stato, gọi là trục cực từ của Stato .
Đường thẳng vuông góc với trục cực từ của Stato một góc 90 o điện, được gọi là đường trung tính hình học .
Đường thẳng đi qua hai trục của ch i than, gọi là trục ch i than .
Hình 3-29: Kết cấu động cơ vạn năng.
Khi cho dòng điện xoay chiều vào động cơ do công dụng của từ trường phần cảm lên cuộn dây phần ứng sinh ra một lực điện từ làm cho rô to quay. Khi
dòng điện đ i chiều ở bán kỳ âm, ngay lúc đó chiều của từ trường phần cảm cũng đ i chiều nên lực tính năng lên rotor vẫn không đ i chiều do đó động cơ vẫn quay được liên tục theo một chiều nhất định .
Hình 3-30: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng xoay chiều.
Khi nối vào nguồn điện một chiều. Dòng điện trong dây quấn phần ứng và từ trường phần cảm tác dụng tương hỗ nhau, tạo thành lực điện từ, mô men quay làm quay rô to. Nhờ có vành đ i chiều nên dòng điện một chiều được nghịch lưu thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng. Do đó, tại bất kể thời gian nào lực tính năng lên dây quấn phần ứng cũng đều theo một chiều nhất định làm cho quay theo một chiều cốđịnh .
Hình 3-31: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng một chiều.
Khi rotor (phần ứng động cơ quay, trong dây quấn phần ứng có một sức
điện vào phần ứng, nên sức điện động này được gọi là sức phản điện. Dòng điện
(Trang 111 -111 )
