chương 2: ĐỘng cƠ khÔng ĐỒng bỘtcbinh/courses/electrical machinery 2...bài giảng kỹ...

Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 T©B

Hình vẽ Chương 2: Động cơ không đồng bộ 1

Chương 2: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

I. Giới thiệu

I.1. Cấu tạo

Rotor dây quấn Rotor lồng sóc



Stator cực từ ẩn Stator cực từ lồi

A

B

C

N

AN



Rotor dây quấn Rotor lồng sóc

Force

Brotating

Ir

Ring

Rotor barω



I.2. Từ trường quay

A

B

C

N



I.3. Nguyên lý làm việc

A

B

C

N

Force

Brotating

Ir

Ring

Rotor barω



II. Mạch tương đương

'r

'r

'r R

ss1R

sR

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

+=

Rs sI& jXs

sE&sU&

Stator với dòng từ hoá

mI&

jXm

sR '

r jX’r

'rE&

'rI&

Rotor quy về stator

Rs sI& jXs

sE&sU&


mI&

jXm

sR '

r jX’r

'rE&

'rI&

Rotor quy về stator

Rs sI& jXs

sE&sU&


mI&

jXm

sR r

jXr

rE&

rI&

Rotor quay quy về đứng yên

Rs sI& jXs

sE&sU&


mI&

jXm

Rr jsXr rI&

Rotor quay

s rE&

Rr jXr

rE&

rI&

Rotor đứng yên

Rs sI& jXs

sE&sU&

Stator

jXm



Rs sI& jXs

sU&

'rI& '

rR jX’r

Maïch töông ñöông dạng hình Γ

'rR

ss1−

RFe jXm

mI&FeI&

Rs sI& jXs

sU&

Mạch tương đương động cơ KĐB với dòng từ hoá

mI&

jXm

jX’r 'rI& '

rR

'rR

ss1−

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU&jXm

'rI&

sR '

r

jX’r

Mạch tương đương của động cơ KĐB

Rs sI& jXs

sU&

'rI& '

rR jX’r

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ

'rR

ss1−

RFe jXm

mI&FeI&

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

'rI& '

rR jX’r


'rR

ss1−



III. Phân bố công suất và hiệu suất

IV. Thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch IV.1. Thí nghiệm ngắn mạch

PCus/3sI& 'rI& PCur/3

Phân bố công suất trong ĐC KĐB 3 pha

Pc/3

PFe/3

mI&FeI&Pin/3

Psr/3 Pthcơ + Pout

Pin Psr=Pđt Pout

PCur PCus PFe Pthcơ

Pc= Pcơ

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

m'r II && >> '

rR jX’r

Ngắn mạch: n=0: s=1, Pcơ = 0

'rR

ss1−

Rs jXs

nU&nI& '

rR jX’r


Rs jXs

sU&

sI&

sR '

r

jX’r

Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB



IV.2. Thí nghiệm không tải

Rs sI& jXs

sU&

'rI& '

rR jX’r

Mạch tương đương động cơ KĐB với tổn hao sắt từ

'rR

ss1−

RFe jXm

mI&FeI&

Rs sI& jXs

sU&

'rI& '

rR jX’r

Maïch töông ñöông dạng hình Γ

'rR

ss1−

RFe

jXm

mI&FeI&

nU&nI& nR jXn


Pn/3Pn/3

Rs 0I& jXs

Rm

0I&

0U&jXm

0I'r →&

Pthcơ ≠0

Không tải: n→ns: s→0, Pthcơ ≠ 0

PCus/3PFe/3

P0/3

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU&jXm

0I'r →&

∞→s

Rr'

jX’r

Không tải: n→ns: s→0



V. Khởi động động cơ không đồng bộ

VI. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

Rs sI& jXs

sU&mI&

jXm

jX’r 'rI& '

rR

'rR

ss1−

Rs sI& jXs

sU&

'rI&

sR '

r

jX’r


RFe jXm

mI&FeI&

0I&

0U&

Không tải: n→ns: s→0, Pthcơ ≠ 0

RFe

jXm

mI&FeI&Pthcơ ≠0 PFe/3

P0/3

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

'rR

jX’r

Khởi động: n = 0: s = 1: Is = Ist

'rI&

Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

sR '

r

jX’r


'rI&



Rt jXt

tU&

tI&

sR '

r

jX’r

Sử dụng biến đổi Thevenin cho mạch stator

Rs jXs

sU&

'rI&

sR '

r

jX’r

Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB



Giả sử Rm << Xm (hay RFE >> Xm):

( )mss

mst XXjR

X.jUU++

= && và ( )( )mss

mssttt XXjR

X.jX.jRX.jRZ

+++

=+=

Tính được: ( )'

rs

'r

s

s'r

XXjs

RR

UI

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

Momen quay ( )( ) ( )2'

rs

2'r

s

'r2

s

sđt

s

dt

s

dtc

XXs

RR

sRU3

1TP

s1Ps1P

T

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

===−−

==ωωωω

Độ trượt tới hạn: sp ứng với Tmax 0dsdT

= , hay 0dndT

=

( )2'

ts2s

'r

pXXR

Rs++

=

( )2'

rs2ss

2s

smax

XXRR

U231T

+++=ω

( ) ( )2'

rs2'

rs

'r

2s

sst

XXRR

RU31T+++

=ω

ss

ss

2T

Tp

p

max +=

0 s1sp

Tst

Tmax

T

0 nnr

Tst

Tmax

T

ns np

Trate

TL

A

T



Đặc tính momen của động cơ không đồng bộ

Đặc tính momen – độ trượt của máy điện không đồng bộ

ở chế độ động cơ (0<s<1) và máy phát (s<0)



Phân bố điện kháng tản trong các loại động cơ không đồng bộ: Tỷ lệ giữa Xs và Xr

’ Loại Động cơ Mô tả

Xs X’r

A Momen khởi động bình thường Dòng điện khởi động bình thường

0,5 0,5

B Momen khởi động bình thường Dòng điện khởi động thấp 0,4 0,6

C Momen khởi động cao Dòng điện khởi động thấp 0,3 0,7

D Momen khởi động cao Độ trượt cao 0,5 0,5

Rotor dây quấn

Tùy thuộc vào sự thay đổi của điện trở rotor 0,5 0,5

Theo tiêu chuẩn IEEE 112

VII. Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ

VIII. Các đặc tính vận hành

0 n

T

nsnp

A1

A2

A3

Us giaûm

0 n

T

ns

A1

A2

A3

Tmax

'rR giaûm

Pout I0

Pout.r

cosϕ0

cosϕ

Is

ηn

T

ns

0



IX. Tính toán thí nghiệm ngắn mạch (Blocked-rotor) ở tần số thấp fbl hơn tần số định mức fn (normal) (không bỏ qua điện kháng nhánh từ hóa Xm). Nếu trong thí nghiệm ngắn mạch không bỏ qua Xm thì phải giữ cho Xm = const, hay

n

n

bl

bl

fU

fUconst

fUX ===Φ ~~

2bls

blbln I3

PRR == ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= 23 bls

bl

bl

nbl

bl

nn I

QffX

ffX 2

bl2blbl PSQ −=

Với ( ) ( ) nnm'r

'rssn jXRjX//jXRjXRZ +=+++=

( )

( )( ) ⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

++

++++

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+++= 2'

rm2'

r

'rm

'r

2'r

ms2'rm

2'r

2m'

rsnXXR

XXXRXXj

XXR

XRRZ γ

(xem R’r << Xm)

( )

( )( ) ⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+

+++

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

++= 2'

rm

'rm

'r

ms2'rm

2m'

rsnXX

XXXXXj

XX

XRRZ

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

++⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+= 'rm

m'rs

2

'rm

m'rsn XX

XXXj

XXX

RRZ

2

'rm

m'rsn XX

XRRR ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+= ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+= 'rm

m'rsn XX

XXXX

suy ra

( )2

m

'rm

sn'r X

XXRRR ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +−= ( ) ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+

−=nsm

msn

'r XXX

XXXX

Vậy:

€với ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

−=n0

s0sn

'r XX

XXXXX tính sX và '

rX ( sX ≈ 'rX )

với ( )s0m XXX −= tính ( )2

m

'rm

sn'r X

XXRRR ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +−=

Rs sI& jXs

sU&


mI&

jXm

jX’r rI& 'rR

'rR

ss1−



Rs sI& jXs

Rm

mI&

sU& jXm

m'r II && >> '

rR jX’r


'rR

ss1−

Rs jXs

nU&nI& '

rR jX’r


chương 2: ĐỘng cƠ khÔng ĐỒng bỘtcbinh/courses/electrical machinery 2...bài giảng kỹ...

Documents