Giáo trình mô đun Bảo dưỡng, sửa chữa động cơ không đồng bộ - Nghề: Cơ điện nông thôn
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI
TRƢỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI
GIÁO TRÌNH
NỘI BỘ
MÔ ĐUN: BẢO DƢỠNG, SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ
NGHỀ : CƠ ĐIỆN NÔNG THÔN
(Áp dụng cho trình độ Trung cấp)
LƢU HÀNH NỘI BỘ
NĂM 2017
1
LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình phục vụ cho công tác đào tạo nghề Cơ điện
nông thôn trình độ trung cấp nghề, giáo trình mô đun SỬA CHỮA, BẢO DƢỠNG
ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ là một trong những giáo trình mô đun đào tạo
của nghề Cơ điện nông thôn đƣợc biên soạn dựa theo nội dung chƣơng trình khung
đƣợc Bộ Lao động Thƣơng binh và Xã hội phê duyệt.
Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ
với nhau, logíc, nội dung chƣơng trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội
dung lý thuyết và thực hành đƣợc biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất
đồng thời có tính thực tiễn cao.
Nội dung của mô đun gồm có 5 bài:
Bài 1: Một số khái niệm về động cơ không đồng bộ
Bài 2: Đấu dây vận hành động cơ
Bài 3: Dây quấn động cơ không đồng bộ
Bài 4: Quấn dây động cơ ba pha
Bài 5: Quấn dây động cơ một pha
Do thời gian biên soạn có hạn nên nội dung giáo trình không tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến của ngƣời sử dụng, ngƣời đọc để tôi biên
soạn, hiệu chỉnh hoàn thiện hơn sau thời gian sử dụng.
Lào Cai, ngày .... tháng .... năm 2017
Ngƣời biên soạn
GV Nguyễn Thị Thanh Hoa
2
MỤC LỤC
TRANG
1. Lời giới thiệu
2
5
Bài 1: Một số khái niệm về động cơ không đồng bộ
1. Giới thiệu về động cơ không đồng bộ
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
5
6
3. Các chế độ làm việc của động cơ
11
18
18
23
26
26
29
Bài 2: Đấu dây vận hành động cơ
1. Phƣơng pháp kiểm tra xác định cực tính động cơ
2. Vận hành động cơ
Bài 3: Dây quấn động cơ không đồng bộ
1. Khái niệm chung về dây quấn
2. Các kiểu sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha
(q là số nguyên)
3. Dây quấn động cơ không đồng bộ một pha
Bài 4: Quấn dây động cơ ba pha
33
40
40
48
61
61
67
92
1. Quy trình quấn lại động cơ không đồng bộ ba pha
2. Thực hành quấn các kiểu dây quấn động cơ
Bài 5: Quấn dây động cơ một pha
1. Quấn dây động cơ một pha kiểu vòng ngắn mạch
2. Quấn dây động cơ một pha khởi động bằng tụ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
3
TẬP BÀI GIẢNG MÔ ĐUN:
BẢO DƢỠNG, SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
MỤC TIÊU MÔ ĐUN:
* Kiến thức:
- Xác định đƣợc các hƣ hỏng và đƣa ra đƣợc phƣơng pháp sửa chữa động cơ
trong từng trƣờng hợp cụ thể.
- Giải thích đƣợc các thông số ghi trên nhãn động cơ.
* Kỹ năng:
- Quấn lại đƣợc bộ dây phần ứng và phần cảm động cơ không đồng bộ;
* Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tích cực, chủ động và nghiêm túc trong học tập.
NỘI DUNG:
4
BÀI 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
Mục tiêu của bài:
Học xong bài này, người học có khả năng:
- Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý làm việc động cơ không đồng bộ một pha và
ba pha;
- Giải thích đƣợc các đại lƣợng định mức ghi trên nhãn động cơ;
- Nhận dạng đƣợc các loại động cơ không đồng bộ một pha và ba pha;
- Rèn luyện tác phong công nghiệp.
Nội dung:
1.Giới thiệu về động cơ không đồng bộ
1.1. Mở đầu
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ có tốc độ quay của rôto n khác với tốc độ quay của từ trƣờng n1.
Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp), với lƣới điện tần số
không đổi f1, dây quấn rôto (thứ cấp) đƣợc n1 tắt lại hoặc khép kín trên điện trở. Dòng
điện trong dây quấn rôto đƣợc sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ f2 phụ
thuộc vào rôto; nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy.
Cũng nhƣ các máy điện quay khác, máy điện không đồng có tính thuận nghịch, nghĩa
là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện cũng nhƣ chế độ máy phát điện
1.2. Phân loại
- Động cơ không đồng bộ đƣợc chia làm 2 loại:
- Động cơ KĐB 3 pha: ro to lồng sóc và roto dây quấn.
- Động cơ KĐB 1 pha.
1.3. Các đại lƣợng định mức
Động cơ không đồng bộ ba pha có các đại lƣợng định mức đặc trƣng cho điều
kiện kỹ thuật của máy ứng với tải định mức. Các trị số này do nhà máy thiết kế, chế
tạo qui định và đƣợc ghi trên nhãn máy.
Công suất định mức ở đầu trục (công suất đầu ra) Pđm (kW, W) hoặc Hp,
1Cv = 736 W (theo tiêu chuẩn Pháp); 1kW = 1,358 Cv. 1Hp = 746 W (theo tiêu chuẩn
Anh)
- Dòng điện dây định mức Iđm (A)
- Điện áp dây định mức Uđm (V)
- Kiểu đấu sao Y hay tam giác A
- Tốc độ quay định mức nđm
- Hiệu suất định mức Hđm
5
- Hệ số công suất định mức cosꬾ
Công suất định mức mà động cơ điện tiêu thụ:
√
- Mô men định mức ở đầu trục:
Mđm =
= 0.975.
Ví dụ:
Typ AM 160 L4 R1
3 ~ Mot Nr 28600-1
A/Y 220/380 V 42/24 A 11 KW
Cos 9 0,77
Lfr. Y 250 V
1455 r/min 50 Hz
25 A Isol.-KI B
IP 44 VDE 0530/69
Hình 1.1: Nhãn động cơ
- ∆ / Y 220 / 380 V: Động cơ có thể hoạt động với điện áp nguồn là 220V khi động cơ
đấu ∆ và 380 V khi động cơ đấu Y.
- Isol - KL.B: Cấp cách điện của động cơ.
- 42 / 24 A: Dòng điện định mức tƣơng ứng với mỗi cách đấu A / Y.
- 11 Kw: Công suất định mức của động cơ.
- 1455 r/min: Tốc độ quay định mức của động cơ.
- 50 Hz: Tần số định mức của nguồn.
- Lfr. Y 250V: Dây quấn rotor đấu hình sao, điện áp rotor 250V
- 25 A: Dòng điện định mức của rotor. Là dòng điện chạy trong rotor khi nối
ngắn mạch K, L, M và tải của động cơ định mức.
- IP 44: Loại và kiểu bảo vệ đƣợc ghi bằng kí hiệu ngắn, số thứ nhất chỉ cấp bảo vệ
chống vật lạ bên ngoài (cấp 4 bảo vệ chống vật lạ bên ngoài ộ > 1mm), số thứ hai chỉ
cấp bảo vệ chống nƣớc (cấp 4 chống tia nƣớc từ mọi hƣớng).
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha
2.1.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha
Máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau:
Hình 1.2: Cấu tạo động cơ KĐB 3 pha
6
a. Stato:
- Stato là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. Ngoài ra còn có
vỏ máy, nắp máy.
Hình 1.3: Cấu tạo stato động cơ KĐB 3 pha
- Lõi thép: Lõi thép đƣợc ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình
trụ do các lá thép kỹ thuật điện đƣợc dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành
các rãnh theo hƣớng trục. Vì từ trƣờng đi qua lõi thép lá, từ trƣờng quay lên để giảm
tổn hao lõi thép đƣợc làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ép lại. Mỗi lá
thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do dòng xoáy
gây nên.
- Dây quấn:
Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và đƣợc đặt trong các
rãnh của lõi thép. Kiểu dây quấn, hình dạng và cách bố trí dây quấn sẽ đƣợc trình bày
chi tiết trong bài sau:
- Vỏ máy:
Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc gang dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng nhƣ cố
định máy trên bệ. Không dùng để làm mạch dẫn từ. Đối với máy có công suất tƣơng
đối lớn (1000kw) thƣờng dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Tuỳ theo cách làm nguội
máy mà dạng vỏ cũng khác nhau: Kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, vỏ kín hay vỏ phòng nổ…
Hai đầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.
b. Rôto:
Rôto là phần quay gồm lõi thép, dây quấn (Thanh dẫn) và trục máy.
Hình 1.4:a,roto lồng sóc
b, roto dây quấn
- Lõi thép:
7
Nói chung ngƣời ta sử dụng lá thép kỹ thuật điện nhƣ ở stato. Lõi thép đƣợc ép
trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy. Phía ngoài của lá thép có xẻ rãnh
để đặt dây quấn.
- Dây quấn rôto:
Có 2 loại chính: Rôto lồng sóc và rôto dây quấn
- Loại rôto kiểu dây quấn: Rôto có dây quấn giống nhƣ dây quấn stato. Trong máy
điện cỡ trung bình trở lên thƣờng dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp vì bớt đƣợc những
đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thƣờng dùng
dây quấn đồng tâm 1 lớp. Dây quấn ba pha của rôto thƣờng đấu hình sao, còn ba đầu
kia đƣợc nối vào ba rãnh trƣợt thƣờng làm bằng đồng đặt cố định ở 1 đầu trục và
thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài.
Đặc điểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đƣa
điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện roto để cải thiện tính năng mở
máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình
thƣờng, dây quấn rôto đƣợc nối ngắn mạch.
- Loại roto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại dây quấn này rất khác so với dây quấn stato.
Trong mỗi rãnh của lõi thép rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi
thép và đƣợc nối tắt lại 2 đầu bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành
1 cái lồng mà ngƣời ta quen gọi là lồng sóc. Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc đƣợc
chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto tạo thành thanh nhôm 2 đầu đúc
vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát. Dây quấn roto lồng sóc không cần cách điện
với lá thép. Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tƣơng đối lớn, rãnh
roto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành 2 rãnh lồng sóc (rãnh lồng sóc kép).
Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh roto thƣờng đƣợc làm chéo đi một góc so với tâm trục.
Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo đảm.
Động cơ roto dây quấn có ƣu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ, song giá thành
cao và vận hành kém, tin cậy hơn roto lồng sóc nên chỉ đƣợc dùng khi động cơ roto
lồng sóc không đáp ứng các yêu cầu về truyền động.
c. Khe hở:
Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ
rất nhỏ (0,2÷1mm trong máy điện cỡ vừa và nhỏ) để hạn chế dòng điện từ hoá và nhƣ
vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn.
8
Hình 1.5: Khe hở
2.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha;
Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ
Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào 3 dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trƣờng
60 f
quay p đôi cực, quay với tốc độ là n
(vong / phut) (1.1)
P
Từ trƣờng quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng các sdd, vì dây
quấn rôto nối ngắn mạch, nên các sdd sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rôto,
lực tác dụng tƣơng hỗ giữa rôto của máy vời từ trƣờng thanh dẫn rôto, kéo rôto quay
cùng chiều từ trƣờng với tốc độ n.
Nếu rôto quay với tốc độ n, từ trƣờng quay với tốc độ n1 thì tốc độ quay của
rôto sẽ nhỏ hơn từ trƣờng quay là n2. Vì nếu có tốc độ bằng nhau thì không có sự
chuyển động tƣơng đối, trong dây quấn rôto không có sdd và dòng điện cảm ứng, lực
điện từ bằng không.
Độ trênh lệch tốc độ quay của rôto và từ trƣờng quay gọi là n2
n2=n1-n (1.2)
n2 n1 n
Hệ số trƣợt:
(1.3)
s
n1
n1
Khi rôto đứng yên n=0,hệ số trƣợt s=1, khi rôto quay tốc độ động cơ là.
60 f
n n1(1 s)
(1 s)(vong / phut) (1.4)
P
2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ một pha
9
2.2.1 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ một pha
Động cơ KĐB một pha là thiết bị hoạt động dựa trên hiện tƣợng lực điện từ cho
nên cấu tạo cơ bản của nó gồm có bộ phận điện là cuộn dây và bộ phận dẫn từ là lõi
thép. Theo kết cấu, động cơ điện bao giờ cũng có hai phần chính là phần tĩnh (stato) và
phần quay (rôto) đƣợc ngăn cách nhau bằng khe hở không khí.
Stato là một khối thép hình vành khăn đƣợc đặt vừa khít trong một vỏ kim loại.
Vỏ này có hai nắp ở hai đầu, chính giữa hai nắp có hai ổ bạc hoặc hai ổ bi. Vỏ và nắp
có nhiệm vụ định vị cho rôto và stato đƣợc đồng tâm để khi quay, chúng không bị va
chạm vào nhau. Trong lòng stato ngƣời ta khoét các rãnh để đặt các cuộn dây, các
cuộn dây này đƣợc gọi là các cuộn dây stato, nó có nhiệm vụ tạo ra từ trƣờng quay.
Tuỳ theo cấu tạo của các cuộn dây stato mà các rãnh này có thể bằng nhau hoặc có thể
rộng, hẹp khác nhau. Để chống dòng fucô sinh nóng động cơ stato không phải đƣợc
đúc liền một khối mà đƣợc ghép bằng lá thép kỹ thuật điện mỏng, bên ngoài của các lá
thép đƣợc phủ một lớp sơn cách điện.
Đa số các stato đều nằm bên ngoài chỉ trong một số trƣờng hợp đặc biệt stato mới
đƣợc nằm bên trong (các loại quạt trần). Hình 3.15 mô tả một lá thép stato trong những
động cơ thông dụng.
Rôto là một khối thép hình trụ cũng đƣợc ghép bằng thép lá kỹ thuật điện mỏng
với rãnh ở mặt ngoài. Trong các rãnh có đặt các cuộn dây, gọi là cuộn dây rôto.
Các cuộn dây này có nhiệm vụ sinh ra dòng điện cảm ứng để tác dụng tƣơng hỗ
với từ trƣờng quay, tạo thành mômen quay làm quay rôto. Chính giữa tâm của rôto có
một trục tròn và thẳng. Trục này sẽ đƣợc xuyên qua hai nắp của động cơ ở chỗ ổ bạc
hoặc ở bi để truyền chuyển động quay của rôto ra phía ngoài. Rôto này đƣợc gọi là
rôto quấn dây nó có nhƣợc điểm phải sử dụng bộ góp bằng chổi quét và vành khuyên
nên hay hỏng và sinh nhiễu điện từ. Hình 3.16 mô tả một lá thép rôto quấn dây của
động cơ điện thông dụng.
Đa số các động cơ không đồng bộ đang sử dụng trong kỹ thuật và đời sống hiện
nay đều sử dụng rôto có cuộn dây thƣờng xuyên ngắn mạch. Loại rôto này có mặt
ngoài đƣợc xẻ thành những rãnh, bên trong các rãnh có các thanh đồng , nhôm hoặc
nhôm pha chì đƣợc nối với nhau ở hai đầu tạo thành một cái lồng. Loại rôto này đƣợc
gọi là rôto ngắn mạch hay rôto lồng sóc. Mỗi một đôi thanh nhôm có tác dụng nhƣ một
khung dây khép kín, cả cái lồng hình thành một cuộn dây ngắn mạch
2.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ một pha
Động cơ điện xoay chiều một pha là loại động cơ có công suất nhỏ (cỡ 600W trở
lại) nó đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật cũng nhƣ trong đời sống bởi vì nó
dùng đƣợc ở mạng điện một pha 110V hay 220V thông dụng (một dây nóng và một
10
dây nguội). Các động cơ điện xoay chiều một pha có rôto lồng sóc và cuộn dây một
pha đặt trong rãnh stato. Bây giờ ta hãy nghiên cứu các cách tạo ra từ trƣờng quay
trong động cơ điện xoay chiều một pha.
Nếu trong rãnh lõi thép stato ta chỉ đặt một cuộn dây thì khi cho dòng điện xoay
chiều một pha chạy qua trong động cơ chỉ sinh ra từ trƣờng đập mạch (tức là không có
từ trƣờng quay). Từ trƣờng này có thể phân tích thành hai loại từ trƣờng quay trong
không gian với vận tốc và độ lớn bằng nhau nhƣng ngƣợc chiều nhau. Do vậy mụmen
quay tổng hợp ở trên rôto bằng không. Kết quả động cơ không thể quay đƣợc.
Lúc này, nếu ta dùng tay mồi cho động cơ quay theo chiều nào đó thì nó sẽ quay
theo chiều ấy nhƣng do có mômen khởi động rất nhỏ nên động cơ quay lờ đờ và gần
nhƣ không kéo đƣợc tải.
3. Các chế độ làm việc của động cơ
3.1.Chế độ làm việc non tải
Dây quấn stato của động cơ điện tƣơng tụ nhƣ dây quấn sơ cấp của máy biến áp,
Trong đó: Z X 2 R2 (3.8) tổng trở dây quấn stato
1
1
1
R1 là điện trở dây quấn stato
X1 = 2πfL là điện kháng tản dây quấn stato, đặc trƣng cho từ thông tản stato.
f- tần số dòng điện stato.
L1- điện cảm tản stato
E1- sức điện động pha stato do từ thông của từ trƣơng quay sinh ra có trị số là:
E1 = 4,44fw1kdq1Фmax
(1.5)
w1, kdq1 theo thứ tự là số vòng dây quấn và hệ số dây quấn của một pha stato. Hệ số
dây quấn kdq1 < 1, nói nên sự giảm sức điện động của dây quấn do quấn rải trên các
rãnh và bƣớc rút ngắn, so với quấn tập trung nhƣ máy biến áp.
Фmax .Biên độ từ thông của trƣờng quay.
Sơ đồ thay thế rôto
R2
S.X2
I2
E2s
Hình 1.7: sơ đồ thay thế roto
Từ trƣờng chính quay với tốc độ n1, rôto quay với tộc độ n vậy từ trƣờng chính
quay đối với dây quấn rôto tốc độ trƣợt n2 = n1 – n. Nhƣ vậy sức điện động và dòng
điện trong dây quấn rôto có tần số là:
11
f2 = pn2 / 60 = spn1 / 60 = sf
(1.6)
Tấn số dòng điện rôto lúc quay bằng hệ số trƣợt nhân với tần số dòng điện stato f. Lúc
rôto đứng yên tần số dòng điện rôto là f.
Sức điện động pha dây quấn rôto lúc quay là:
E2s = 4,44f2w2kdq2Фmax = 4,44f.s.W2.kdq2Фmax (1.7)
w2, kdq2 thứ tự là số vòng dây, hệ số dây quấn của roto. Hệ số kdq2 < 1 nói nên sự giảm
sức điện động do dây quấn rôto dải trên các rãnh và bƣớc rút ngắn.
Khi rôto đứng yên s = 1; tần số f2 = f. Sức điện động dây quấn rôto lúc đứng yên là:
E2 = 4,44f.W2.kdq2Фmax
Ta thấy
(1.8)
E2s = sE2
(1.9)
Sức điện động pha rôto lúc quay E2s bằng sức điện động pha rôto lúc không quay nhân
với hệ số trƣợt s.
Cũng tƣơng tự nhƣ vậy điện kháng tản dây quấn rôto lúc quay là:
X2s = 2πf2L2 = s2πfL2 = sX2
(1.10)
Trong đó L2 là điện cảm tản pha dây quấn roto, X2 = 2πfL2 là điện kháng tản rôto lúc
không quay. Điện kháng tản rôto lúc quay bằng điện kháng tản rôto lúc không quay
nhân với hệ số trƣợt s.
Từ đó ta có tỉ số sđđ pha rôto là: Ke = E1/E2 = w1kdq1 / w2kdq2 (1.11)
Ke gọi là hệ số quy đổi sđđ rôto
3.2 Chế độ làm việc quá tải
Khi động cơ làm việc, từ trƣờng quay trong máy do dòng điện của cả hai dây
quấn sinh ra.
Dòng điện trong dây quấn stato sinh ra từ trƣờng quay stato quay tốc độ n1 đối
với stato. Dòng điện trong dây quấn rôto sinh ra từ trƣờng quay rôto, quay đối với rôto
tốc độ:
n2 = 60f2 / p = s60f / p = sn1
Vì roto quay đối với stato tốc độ n, cho nên từ trƣờng rôto sẽ quay đối với stato
tốc độ là:
(.12)
n2 + n = sn1 + n = n1(1-s) = n1
(1.3)
Nhƣ vậy, từ trƣờng quay stato và từ trƣờng quay rôto không chuyển động tƣơng
đối với nhau. Từ trƣờng tổng hợp của máy là từ trƣờng quay tốc độ n1.
Cũng lý luận nhƣ ở máy biến áp, từ thông Фmax có trị số hầu nhƣ không đổi ứng
với chế độ không tải và có tải. Do đó ta có thể viết đƣợc phƣơng trình sức từ của động
cơ:
m1w1kdq1I1 – m2w2kdq2I2 = m1w1kdq1I0
(1.14)
12
Trong đó: I0 là dịng điện stato lúc không tải
I1, I2 là dịng điện stato và rôto khi động cơ kéo tải
m1, m2 là số pha của dây quấn stato và roto
Các hệ số m1w1kdq, m2w2kdq2 nói lên từ trƣờng quay quanh do động thời m1 pha
stato và m2 pha rôto sinh ra và có xét đến số vòng dây và cấu tạo các dây quấn.
Dấu trừ trƣớc I2 vì ta chọn chiều I2 khơng phù hợp với chiều từ thông theo quy
tắc vặn nút chai.
Chia hai vế cho m1w1kdq1 và đặt:
I2 / (m1w1kdq1 / m2w2kdq2) = I2 / ki = I′2
(1.15)
(1.16)
.
.
.
Ta có:
I1 I 0 I'2
I′2 là dòng điện rôto quy đổi về stato, hệ số
Ki = m1w1kdq1 / m2w2kdq2
Gọi là hệ số quy đổi dòng điện rôto.
Ví dụ 2. Động cơ không đồng bộ ba pha, tần số 50Hz, quay với tốc độ gần bằng
1000vg/ph lúc không tải và 970vg/ph lúc đầy tải.
1. Động cơ có bao nhiêu cực từ ?
(1.17)
2. Tính hệ số trƣợt lúc dầy tải ?
3. Tìm tần số điện áp trong dây quấn rotor lúc đầy tải ?
4. Tính tốc độ của :
a. Từ trƣờng quay của rotor so với rotor ?
b. Từ trƣờng quay của rotor so với stator ?.
c. Từ trƣờng quay của rotor so với từ trƣờng quay stator ?.
Giải.
Số đôi cực từ của động cơ
60f1 6050
p
3
n1
Hệ số trƣợt khi đầy tải:
n1 n 1000 970
1000
s
0.03
n1
1000
Tần số dòng điện trong rôto khi đầy tải:
f2 sf1 0.0350 1.5Hz
Tốc độ từ trƣờng quay của roto so với roto:
n2 n1 n 1000 970 30vg/ ph
Tốc độ từ trƣờng quay của roto so với stato:
n1 1000vg / ph
13
Ví dụ 3. Một động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn, tần số 50Hz, 6 cực từ
220V có stator đấu và rotor đấu Y. Số vòng dây hiệu dụng rotor bằng một nửa số
vòng dây hiệu dụng stator. Hãy tính điện áp và tần số giữa các vành trƣợt nếu :
a. Rotor đứng yên ?;
b. Hệ số trƣợt rotor bằng 0,04 ?
Giải.
Điện áp và tần số giữa hai vành trƣợt khi roto đứng yên:
U2 0.5U1 0.5220 3 190.52V
f2 sf1 150 50Hz
Khi s = 0.04 ta có: U2s sU2 0.04190.52 7.621V
f2 sf1 0.0450 2Hz
Ví dụ 4. Tốc độ khi đầy tải của động cơ không đồng bộ tần số 50Hz là 460vg/ph. Tìm
số cực từ và hệ số trƣợt lúc đầy tải ?
Giải.
60f1 6050
Số đôi cực từ của động cơ: p
6
n1
500
n1 n 500 460
Hệ số trƣợt khi đầy tải: s
3.3. Chế độ đủ tải
0.08
n1
500
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính toán ta thành lập một sơ đồ điện, gọi là sơ
đồ thay thế động cơ điện.
Quy đổi roto về stato
E′2 = keE2 = E1 là sđđ pha rôto quy đổi về stato.
I′2 = I2 / k1 là dòng điện rôto quy đổi về stato.
ke, ki là hệ số quy đổi sức điện động và hệ số quy đổi dòng điện.
R′2 = R2keki là điện trở kháng dây quấn rôto quy đổi về stato
X2′ = X2keki là điện trở kháng dây quấn rôto quy đổi về stato
Keki = k là hệ số quy đổi tổng trở
Z1
Sơ đồ thay thế chính xác động cơ
R1
jX1
Hình 1.8a: Sơ đồ
thay thế máy điện
KĐB3 pha
+
_
ZV
ZP
Z0
jXM
Rfe
14
Sơ đồ thay thế gần đúng
Hình 1.9: sơ đồ thay thế máy điện KDB3 pha
Cũng tƣơng tự nhƣ đã nghiên cứu ở máy biến áp hệ phƣơng trình trên là hệ phƣơng
trình Kiếcshop cho mạch điện . Mạch điện trên là sơ đồ thay thế động cơ điện không
đồng bộ.
Để thuận tiện cho việc tính toán, sơ đồ đó đƣợc xem gần đúng tƣơng đƣơng đƣợc sử
dụng nhiều trong tính toán động cơ điện không đồng bộ, trong đó:
R0 = R1 + Rth (3.22)
X0 = X1 + Xth(3.23)
Ngoài ra nếu lam phép biến đổi đơn giản
(1.18)
R'2
R'2 (1 S)
R'2
S
S
Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ trong đó:
Rn = R1 + R′2 (1.19)
Xn = X1 + X′2(1.20)
R′(1-s) / s là đặc trƣng cho công suất cơ Pcơ của động cơ.
Ví dụ 5. Một động cơ không đồng bộ ba pha 40hp, tần số 60Hz, 4 cực từ, 460V có
stator đấu Y đang vận hành ở tốc độ 1447 vòng/phút. Công suất tổn hao phụ ở tải này
15
là 450W, còn tổn hao cơ là 220 W. Các thông số mạch của động cơ qui đổi về stator
nhƣ sau:
R1 = 0,1418 ;
X1 = 0,7273 ;
R’2 = 1,100 ;
X’2 = 0,7284
Rfe = 212,73 ;
XM = 21,7
Hãy dùng mạch điện thay thế chính xác để xác định (a) tổng trở vào/pha; (b)
dòng điện dây stator
Giải
Tốc độ đồng bộ:
60f1 6060
n1
1800vg / ph
p
2
Hệ số trƣợt:
n1 n 1800 1447
s
0.1961
n1
1800
Tổng trở tải:
1s
s
10.1961
0.1961
Zt R2
1.1
4.5091
Tổng trở mạch từ hóa:
RFe jXM 212.73 j21.7
RFe jXM 212.73 j21.7
ZM
(2.1908 + j21.4765)
Tổng trở vào của một pha:
ZM (Z2 Zt )
Zv Z1
ZM (Z2 Zt )
(2.1908 + j21.4765)(1.1 + j0.7284 4.5091)
(2.1908 + j21.4765) (1.1 + j0.7284 4.5091)
0.1418 + j0.7273
4.9877 + j2.5806 =5.615827.36o
Dòng điện stato:
U
460
I1
42.0029 - j21.732 47.2919-27.36oA
Zv
3 5.615827.36o
16
BÀI TẬP:
Bài 1: Giải thích các kí hiệu trên nhãn động cơ KĐB 3 pha có ghi như sau:
Pđm = 15kW; 2p=4; n=1550 vòng/phút; ; cos phi-0.8; f=50Hz; 220/380V-
∆/Y-15.5/5.8A.
PHIẾU HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH
CÔNG VIỆC: Giải thích các kí hiệu trên nhãn động cơ KĐB 3 pha
1/B1/
MĐ23
Ghi
Bƣớc
công
việc
1
Nội dung
Yêu cầu kĩ thuật
Dụng cụ, trang
thiết bị
chú
Chuẩn bị :
- Tài liệu
- Nhãn máy động cơ
- Bút, giấy, nhãn máy
Giải thích các kí hệu - Đúng, đủ
2
trên nhã
Bài 2: Quan sát và nhận dạng được các động cơ một pha và ba pha
PHIẾU HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH
CÔNG VIỆC: Quan sát và nhận dạng được các động cơ một pha và ba pha
2/B1/
MĐ23
Ghi
Bƣớc
công
việc
1
Nội dung
Yêu cầu kĩ thuật
Dụng cụ, trang
thiết bị
chú
Chuẩn bị :
- Đúng chủng loại, - ĐC Y/∆; ĐC 1pha
đầy đủ số lƣợng và chạy tụ…
còn tốt
Nhận biết
- Đúng, chính xác
- Dùng đồng hồ vạn
2
năng VOM
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Cấu tạo nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ một pha, ba pha?
2. Phân biệt đƣợc các chế độ làm việc của động cơ 3 pha?
17
BÀI 2: ĐẤU DÂY, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ
Mục tiêu:
- Vận dụng đƣợc các phƣơng pháp kiểm tra để xác định đúng cực tính của động
cơ không đồng bộ ba pha;
- Giải thích đƣợc quy trình vận hành động cơ;
- Vận hành đƣợc động cơ không đồng bộ đúng yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo an
toàn;
- Rèn luyện tác phong công nghiệp.
Nội dung:
1. Phƣơng pháp kiểm tra xác định cực tính động cơ
1.1. Giới thiệu các phƣơng pháp
Trong trƣờng hợp các đầu dây ra của động cơ không còn kí hiệu thì phải tiến
hành xác định đầu đầu, đầu cuối của các pha (còn gọi là xác định cực tính của cuộn
dây), sau đó mới có the tiến hành đấu dây vận hành động cơ.
Bộ dây quấn stato động cơ xoay chiều ba pha gồm ba cuộn dây giống nhau và
đƣợc đặt lệch nhau 120 độ điện trên các rãnh của stato.
Các cuộn dây này thƣờng đƣợc kí hiệu là :
-Cuộn dây A-X tƣơng ứng với pha A
-Cuộn dây B-Y tƣơng ứng với pha B
-Cuộn dây B-C tƣơng ứng với pha C
Theo qui luật lồng dây, các đấu dây ra có trật tự đầu đầu, đầu cuối (hay còn gọi
là cực tính). Thƣờng kí hiệu các đầu đấu là A, B, C còn các đầu cuối là X, Y, Z. Động
cơ chỉ có thể hoạt động bình thƣờng khi cực tính các đấu dây đƣợc xác định đúng.
Nhƣng trong thực tế ta gặp một số động cơ bị mất ký hiệu cực tính ở các đầu dây nhƣ
đã quy ƣớc. Do đó ta phải xác định lại.
-Xác định cực tính là xác định đầu các cuộn dây theo chiều quấn để đấu nối các
cuộn tạo ra từ trƣờng có chiều thích hợp.
-Xác định cực tính chỉ thực hiện khi máy điện có nhiều cuộn dây cần đấu nối
18
với nhau hoặc đấu nối với nguồn để làm việc.
- Để tìm ra cuộn dây cùng chiều quấn (đầu đầu, đầu cuối) ta thực hiện theo các
phƣơng pháp sau đây:
Có nhiều phƣơng pháp xác định cực tính của cuộn dây, sau đây chỉ giới thiệu
một phƣơng pháp đơn giản, dễ thực hiện. Thứ tự tiến hành nhƣ sau :
- Phƣơng pháp Xác định đầu dây dùng nguồn 1 chiều
- Phƣơng pháp Xác định đầu dây dùng nguồn xoay chiều
* Xác định đầu dây dùng nguồn xoay chiều:
Giả sử một động cơ ba pha có ba cuộn dây đã đƣợc xác định cực tính. Ta sẽ
biến động cơ thành một máy biến áp cảm ứng nhƣ hình 2.2
- Xét trƣờng hợp hình 2.2a cuộn sơ cấp đƣợc tạo bởi hai cuộn dây pha nối tiếp
cùng chiều (cuối cuộn nọ nối đầu cuộn kia). Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua
cuộn sơ cấp thì trên cuộn AX và BY nhận đƣợc 2 từ thông tƣơng ứng là Oa và ®b
(chiều từ thông xác định nhờ quy tắc vặn nút chai).
Ta nhận thấy 2 từ thông này biến thiên, cùng móc vòng qua cuộn thứ cấp CZ,
chúng lại cùng chiều nên từ thông tổng "móc" qua cuộn thứ cấp lớn nhất. Theo luật
cảm ứng điện từ trong cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Ta có
the kiểm tra sức điện động cảm ứng này bằng vôn mét hay bóng đèn mắc nhƣ hình
2.2.
Tƣơng tự, xét trƣờng hợp hình 2.2b: Do 2 cuộn dây pha đấu ngƣợc chiều nên
từ thông móc vòng qua cuộn thứ cấp CZ bị triệt tiêu. Trong cuộn thứ cấp không có sức
điện động cảm ứng, đèn sẽ không sáng và vôn mét không hiển thị.
Qua phân tích trên ta có the tìm đƣợc các xác định cực tính của động cơ bằng
nguồn xoay chiều, nhƣng có một số lƣu ý sau:
- Nguồn xoay chiều đƣa vào thử chỉ nên lấy từ (20% - 50%) Uđm cuộn dây.
Nếu động cơ công suất lớn càng lớn thì giá trị này lấy càng nhỏ.
- Với một số động cơ công suất nhỏ (Số vòng cuộn dây nhiều, tiết diện dây
19
nhỏ - trở kháng cuộn dây lớn), công suất bóng đèn lớn (điện trở bóng đèn nhỏ) nên
bóng đèn có thể không sáng do phần lớn điện áp cảm ứng sụt trên cuộn dây. Trƣờng
hợp này ta phải dùng vôn mét thay thế đèn.
- Thời gian thử phải tiến hành nhanh chóng để khỏi ảnh hƣởng đến cuộn dây
do bị phát nóng.
- Về mặt lí thuyết thì điện áp cảm ứng Ucƣ = Unguồn (do số vòng cuộn sơ gấp
đội cuộn thứ). Nhƣng thực tế Ucƣ < Unguồn do các cuộn dây stato trong thực tế
không đạt "tách rời" nhƣ hình vẽ đã mô phỏng ở trên, nên từ thông a và b không
hoàn toàn "chui hết" qua cuộn thứ cấp CZ tức là c < a + b. Do đó ta nên chọn:
Uđmđèn < Unguồn.
* Xác định đầu dây dùng nguồn 1 chiều:
Nếu K đang ở trạng thái đóng, chiều từ thông Oa do pha A sinh đƣợc xác định
nhƣ hình 2.3. Nếu ta đột ngột chuyển K sang trạng thái ngắt sẽ làm cho từ thông Oa
qua cuộn BY giảm.
Theo định luật cảm điện từ thì trong cuộn BY sẽ sinh ra sức điện động Ecƣ. Do từ
thông a đang giảm, nên từ thông b của dòng điện do Ecƣ sinh ra phải cùng chiều
với a (để chống lại sự giảm). Vậy chiều của Ecƣ ở trạng thái K chuyển từ đóng
ngắt đƣợc xác định nhƣ hình. Kết luận: Nếu K chuyển từ trạng thái đóng ngắt mà
điện áp cảm ứng có giá trị dƣơng (kim vôn mét quay theo chiều dƣơng của thang chia)
thì đầu nối với cực (+) của vôn mét có cùng cực tính với đầu dây nối vào cực (+) của
nguồn một chiều.
1.2. Thực hành kiểm tra xác định cực tính động cơ
1.2.1 Xác định cực tính bằng nguồn xoay chiều :
Bƣớc 1: Xác định 2 đầu dây của từng cuộn dây pha của động cơ bằng ôm mét.
Bƣớc 2: Chọn một pha bất kì làm pha A. Trong pha A ta lại chọn một đầu dây bất kì
làm đầu đầu (đầu A), đầu còn lại sẽ là đầu cuối (đầu X).
20
Tải về để xem bản đầy đủ
93 trang
18361
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Bảo dưỡng, sửa chữa động cơ không đồng bộ - Nghề: Cơ điện nông thôn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_bao_duong_sua_chua_dong_co_khong_dong_bo_n.pdf
