Tài liệu Động cơ điện một pha không đồng bộ

ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Về cấu tạo, stato một pha chỉ có dây quấn một pha, rôto thường là lồng sóc . Dây quấn stato không tạo ra từ trường quay. Do sự biến thiên của dòng điện, chiều và trị số từ trường thay đổi, nhưng phương của từ trường cố định trong không gian. Từ trường này được gọi là từ trường đập mạch. Vì không phải là từ trường quay, nên khi ta cho điện vào dây quấn stato, động cơ không tự quay được. Để cho động cơ làm việc được, trước hết ta phai quay động cơ rôto của động cơ điện theo chiều nào đó, rôto sẽ tiếp tục quay theo chiều ấy và động cơ làm việc. Để giải thích rõ hiện tượng xảy ra trong động cơ điện một pha, ta phân tích từ trường đập mạch thành hai từ trường quay, quay ngược chiều nhau cùng tần số quay n1 , và biên độ bằng một nữa biên độ từ trường đập mạch. B BII BI n1 Hçnh 2-29 n2 Hçnh 2-30 Trong đó từ trường quay  BI có chiều quay trùng với chiều quay rôto được gọi là từ trường quay thuận, còn từ trường quay  B II có chiều quay ngược chiều rôto gọi là từ trưòng quay ngược. Trên hình 2-30, trường đập mạnh, còn  BI  B là từ  và B II quay với tốc độ n1 và bao giờ ta cũng có: B = BI + BII Gọi n là tốc độ rôto Hệ số trượt s1 ứng với từ trường quay thuận là : s1 = n1  n s n1 Hệ số trượt sII ứng với từ trường quay ngược là : n1  n n1  1  s1    2  s1  2  s1  2  s n1 n1 sII = Do đó ta có bảng sau về quan hệ giữa các hệ số trượt. s = s1 0 1 2 sII 2 1 0 Trên hình 3.31 vẽ mômen quay MI do từ trường thuận sinh ra có trị số dương và MII do từ trường ngược gây ra có số âm. Mômen quay của động cơ là tổng đại số mômen MI và MII : M = MI - MII Từ đường đặc tính mômen, chúng ta thấy rằng, lúc mở máy, s = sI = sII = 1, MI=MII và mômen mở máy Mmở = 0, động cơ điện không tự mở máy được. Nhưng nếu ta tác động làm cho động cơ quay, hệ số trượt s < 1, lúc đó động cơ có mômen M, sẽ tiếp tục quay. Vì thế ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa là phải tạo cho động cơ một pha mômen mở máy. Ta thường dùng các biện pháp dây quấn phụ, vòng ngắn mạch ở cực từ. M M MI 2 1 0 MII MII Hçnh 2-31. Âæåì ng âàûc tênh mämen 1. Dùng dây quấn phụ mở máy Ở loại động cơ này, ngoài dây quấn chính, còn có dây quấn phụ. Dây quấn phụ có thể thiết kế để làm việc khi mở máy , hoặc làm việc lâu dài (động cơ hai pha) . k Dây quấn phụ đặt trong một số rãnh stato, sao cho sinh C 0 ra một từ thông lệch với từ thông chính một góc 90 không gian, và dòng điện trong dây quấn phụ lệch pha với dòng điện trong dây quấn chính một góc 900 . Dòng điện ở dây quấn phụ và dây quấn chính sinh ra trong từ Hçnh 2-32. Måímaïy bàò ng dáy quáú n phuû trường quay để tạo ra mômen mở máy. Để dòng điện trong dây quấn phụ lệch pha với dây quấn chính một góc 900 , ta thường nối tiếp với dây quấn phụ điện dung C (hình 2-32). Loại động cơ tụ điện có đặc tính mở máy tốt. 2. Động cơ điện một pha có vòng ngắn mạch ở cực từ Trên hình 2-23 vẽ cấu tạo loại động cơ này. Người ta chẻ cực từ ra, cho vào đó một vòng đồng ngắn mạch. Vòng ngắn mạch được coi như dây quấn phụ, trong đó có dòng điện cảm ứng, sơ đồ nguyên lí trên hình 2-34. Tổng hợp hai từ trường của dây quấn chính và phụ sẽ sinh ra từ trường quay để tạo ra mômen mở máy. Các loại động cơ này chế tạo với công suất nhỏ từ 0,5  30 W dùng vào các cơ cấu truyền động tự động, và thường gặp nhất là quạt bàn nhỏ. s Hçnh 2-33. Cáú u taû o âäü ng cå mäü t pha coïvoì ng ngàõ n maû ch åícæû c tæì Hçnh 2-34. Så âäönguyãn lêâäü ng cå mäü t pha coïvoì ng ngàõ n maû ch åícæû c tæì Động cơ điện nột pha có những nhược điểm là cos thấp vì tổn hao ở rôto lớn, mômen nhỏ nên làm việc kém ổn định, khả năng quá tải kém. Tuy nhiên, nó có ưu điểm là cấu tạo gọn, sử dụng lưới điện một pha, nên được sử dụng nhiều trong các hệ tự động và dân dụng ( quạt điện, máy giặt, máy bơm nước công suất nhỏ v.v.......) Trong vận hành động cơ ba pha, khi sự cố xảy ra đứt một pha ( ví dụ cháy cầu chì pha A) hai pha B và C còn lại sẽ tạo thành dây quấn một pha. Lúc ấy động cơ ba pha sẽ chuyển sang một pha. Nếu công suất tải của động cơ thay đổi thì công suất điện vào động cơ ở hai chế độ một pha và ba pha như nhau: P3p  P1p  3 UdI3  UdI1 C C a) b) Hình 2-35a,b : Đông cơ ba pha có thể nối dây quấn stato để nối vào lưới điện một pha Trong đó : I3 dòng điện sta to ở chế độ ba pha I1 dòng điện stato ở chế độ một pha, nghĩa là I1  3 I3 Dòng điện ở chế độ một pha tăng lên 3 lần tổn hao tăng lên 3 lần nếu không cắt động cơ khỏi lưới điện, động cơ sẽ bị hư hỏng do nhiệt độ quá cao. Ngoài ra trong thực tế, khi không có nguồn điện ba pha có thể nối dây quấn stato như hình 2.35a,b để nối vào lưới điện một pha. Nếu chọn trị số điện dung C thích hợp, có thể đạt công suất đến 7080% công suất định mức. Phần II : CÁCH TÍNH TOÁN DÂY QUẤN ĐỘNG CƠ 1 PHA Bước 1: Xác định số rãnh Z, đo các thông số cơ bản: Z : tổng số rãnh. bg: bề dày gông. br : bề dày răng. L: bề dày mạch từ. Dt : Đường kính trong của lõi th ép. Dt d1 bg br pha coï voìng ngàõ n maûch åí cæûc tæì L h Hçnh 2- d2 Dt bg br Dt pha coï 2  .d 2 d d  voìng 1 2   . h  Diện tíchbrãnh Sr =  ngàõ 8 r 2   pha coï n voìng ngàõn maûch maûch åí åí cæûc tæì cæûc Bước 2 : Xác định số đôi cực tæì nhỏ nhất: bg 2.Pmin = (0.4 ÷ 0.5 ). Dt / bg Xác định tốc độ quay của động cơ: Số đôi cực 2 4 6 8 v à 10 n (vòng / phút) 3000 1500 1000 750 v à 600 Bước 3: X ác đ ịnh B , Bg, Br B : Mật độ từ thông khe hở không khí  Bg : Mật độ từ thông qua gông. Br : Mật độ thừ thông qua răng.  s : Hệ số hiệu chỉnh.  s  0.7  0.75 Kc : Hệ số ép chặt Kc = 0.93 ÷ 0.95 Bg   . s Dt B . . (T ) 2.Kc bg 2 p  .Dt Br  .B (T ) Z .br  1,2  Bg  1.4(T ) Tính toán chọn B theo điều kiện B  1.4(T ) r Bước 4: Xác định từ thông  qua 1 cực từ:    s.  .Dt 2p Bước cực   .L.B ( Wb) ;   .Dt 2p D t (m); L(m) (cm2) Bước 5: Xác định số vòng dây pha chạy và pha đề: Xác định tỉ số điện áp KE:  .L 15 - 50 50 - 100 100 - 150 KE 0.7 – 0.86 0.86 - 0.9 0.9 - 0.93 Số vòng dây pha chạy:  K E .U dm Wc  4,4. f . .K dq Trong đó Kdq = 0.8 – 0.82 Số vòng dây cho nhóm cuộn / cực pha chạy: Wnh/C = Wc / số nhóm. Số vòng dây pha đề: Wd  0,65 Wc Số vòng dây cho nhóm cuộn / cực pha đề: Wnh/d = Wd / số nhóm. - Nếu đấu theo cách 1: Kdq = 0.82 Pha chạy Pha đề Y11 = Wnh/C . 0.304 Y11 = Wnh/d . 0.521 Y9 = Wnh/C . 0.277 Y9 = Wnh/d . 0.478 Y7 = Wnh/C . 0.235 Y5 = Wnh/C . 0.18  > 150 0.93 - 0.95 - Nếu đấu theo cách 2: Kdq = 0.806 Pha chạy Pha đề Y11 = Wnh/C . 0.288 Y11 = Wnh/d . 0.268 Y9 = Wnh/C . 0.255 Y9 = Wnh/d . 0.25 Y7 = Wnh/C . 0.218 Y7 = Wnh/d . 0.214 Y5 = Wnh/C . 0.143 Y5 = Wnh/d . 0.165 Y3 = Wnh/C . 0.082 Y3 = Wnh/d .0.103 Bước 6: Tính chọn đường kính dây chạy và dây đề: Sau khi ta tính Sr xong sẽ tính tiết diện của dây dẫn cho cuộn chạy: Sc  0,37.Sr Nr Trong đó Nr : số vòng dây lớn nhất có trong 1 rãnh ở pha chạy. 4.Sc Đường kính của dây pha chạy: dc =  Đường kính của pha đề : dđề = 0,7.dc Bước 7 : Tính toán công suất: P U .I . .cos dm dm dm trong U .J .Sc .0.8.0.77 dm đó : J = (5,5 – 5,6) A/mm2 Bài tập: Tính toán số liệu cho dây quấn cho động cơ 1 pha khởi động với tụ hoá vận hành điện áp nguồn 100/220V cho số liệu sau: Hçnh 2-33. Cáúu taûo âäüng cå mäüt d1 Dt bg br Hçnh 2-34. Så âäö nguyãn lê âäüng cå pha coï voìng ngàõn maûch åí cæûc tæì GIẪN ĐỒ ĐI DÂY CHO ĐỘNG CƠ KĐB 1 PHA CÓ Z = 24, 2P =2 ĐẤU THEO CÁCH 1 1 18 2 19 3 20 4 21 5 22 6 23 7 24 8 9 10 11 12 13 14 15 mass 16 17