Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpquấn rotor một sức điện động E2 sinh ra dòng I2 chạy trong dây quấn. Chiều của sứcđiện động và chiều của dòng điện được xác định bằng quy tắc bàn tay phải.Dòng điện I2 sinh ra một từ trường tương hỗ với stato tạo ra lực điện từ trên dâydẫn rotor và momen quay làm cho rotor quay với tốc độ n theo chiều quay của từtrường. Tốc độ quay của rotor n luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay stato n 1. Sựchuyển động tương đối của rotor và từ trường quay stato duy trì được dòng điện I 2 vàmomen M. Vì tốc độ quay của rotor khác với tốc độ của từ trường quay stato nên gọilà động cơ không đồng bộ.Để minh họa, trên hình H1.6, từ trường quay tốc độ n1, chiều sức điện động vàdòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rotor, chiều của lực điện từ Fđt .Hình 1.7. Chiều sức điện động, dòng điện cảm ứng, lực điện từ trong rotors=n1 − nn1Đặc trưng cho động cơ không đồng bộ ba pha là hệ số trượt:Trong đó:n: tốc độ quay của rotor60. f1pn1: tốc độ quay của từ trường, n1=f1 =50Hz: tần số dòng điệnp: số đôi cựcKhi mở máy n=0, s=1: độ trượt mở máyDòng điện trong dây quấn và từ trường quay tác dụng tương hỗ lẫn nhau lên khi rotorchịu tác dụng của momen M thì từ trường quay cũng chịu tác dụng của momen theoGVHD: Trần Thị Thường15 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpchiều ngược lại. Muốn cho từ trường quay với tốc độ n 1 thì nó phải nhận một công suấtđưa vào là công suất điện từ:2.5. Các lượng định mứcMáy điện đồng bộ có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật củamáy. Các chỉ số này do các nhà thiết kế, chế tạo quy định và được ghi trên nhãn máy.Vì máy điện không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ điện nên trên nhãnmáy ghi các trị số định mức của động cơ điện khi tải định mức. Các trị số đó thườngbao gồm: công suất định mức ở đầu trục P đm [KW hoặc W], dòng điện dây định mứcIđm [A], điện áp dây định mức U đm [V], cách đấu dây [Y hay ∆], tốc độ quay định mứcnđm [vg/phút], hiệu suất định mức ηđm và hệ số công suất định mức cosϕđm...Các động cơ không đồng bộ do các nhà máy sản xuất phải làm việc trong nhữngđiều kiện nhất định với những số liệu xác định gọi là số liệu định mức [Sổ tay kỹ thuậtđiện]. Những số liệu định mức của động cơ không đồng bộ được ghi trên nhãn của nhàmáy chế tạo và được gắn trên thân máy, đó là:Công suất do động cơ sinh ra: Pđm =P2đmTần số lưới điện: f1Điện áp dây quấn stato: U1đmDòng điện dây quấn stato: I1đmTốc độ quay rotor: n đmHệ số công suất: cosϕđmHiệu suất: ηđm2.6. Các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ ba phaDo yêu cầu của sản xuất, động cơ điện KĐB khi làm việc thường phải mở máyvà ngừng máy nhiều lần.Tùy theo tính chất tải và tình hình của lưới điện mà yêu cầuvề mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu momen mở máy lớncó khi lại cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả hai yếu tố đó. Những yêucầu trên đòi hỏi động cơ điên KĐB phải có tính năng mở máy thích ứng.Nếu việc áp dụng phương pháp mở máy không thích hợp sẽ dẫn đến hỏng độngcơ và máy móc sản xuất.GVHD: Trần Thị Thường16 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpVậy những yếu tố cơ bản nào cần phải có để mở máy động cơ.Đó là:+ Phải có momen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.+ Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.+ Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn.+ Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt.Để đạt được những yêu cầu trên không dễ dàng chút nào.Vì chúng thường mâuthuẫn với nhau.Ví như khi đòi hỏi dòng điện mở máy nhỏ thì thường làm cho momenmở máy bị giảm theo hoặc cần thiết bị đắt tiền chẳng hạn.Đo đó chúng ta phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể để chọn phương phápmở máy thích hợp.Trong giới hạn này chúng em giới thiệu những phương pháp mở máy thôngdụng sau đây:+ Mở máy trực tiếp động cơ điện roto lồng sóc.+ Mở máy bằng phương pháp hạ điện áp.+ Mở máy bằng phương pháp Y/ ∆ .+ Mở máy bằng phương pháp thêm điện trở phụ vào roto.2.6.1. Mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộKhi đóng điện trực tiếp vào động cơ KĐB để mở máy thì do lúc đầu rotor chưaquay, độ trượt lớn [s=1] nên s.đ.đ cảm ứng và dòng điện cảm ứng lớn.Dòng điện này có trị số đặc biệt lớn ở các động cơ công suất trung bình và lớn, tạora nhiệt đốt nóng động cơ và gây xung lực có hại cho động cơ.GVHD: Trần Thị Thường17 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpHình 1.8 Sơ đồ và đặc tính động cơ KĐB ba pha khi mở máy trực tiếp.Tuy dòng điện lớn nhưng mômen mở máy lại nhỏ: Mmm = [0,5÷1,5]Mđm.Do vậy cần phải có biện pháp mở máy. Trường hợp động cơ có công suất nhỏ thìcó thể mở máy trực tiếp. Động cơ mở máy theo đặc tính tự nhiên với mômen mở máynhỏ. Những động cơ không mở máy trực tiếp thì có thể thực hiện một trong cácphương pháp mở máy gián tiếp sau.Phương pháp này được áp dụng đối với động cơ có công suất nhỏ và trung bìnhƯu điểm : Phương pháp này rất đơn giản. Thiết bị đóng cắt, bảo vệ đơn giản, thaotác nhanh gọn. Hơn nữa phương pháp này có mômen mở máy lớn cho nên thời giankhởi động nhanh.Nhược điểm : Phương pháp này có dòng điện mở máy lớn nên công suất nguồncung cấp cho động cơ là lớn. Nếu công suất nguồn cấp là nhỏ dẫn đến sụt áp lớn có thểkhông khởi động được động cơ.2.6.2. Phương pháp mở máy bằng cách nối tiếp cuộn kháng hoặc điện trở phụ vàocuộn dây statoPhương pháp này dùng điện trở hoặc điện kháng mắc nối tiếp với mạch stato lúcmở máy và có thể áp dụng cho cả động cơ roto lồng sóc lẫn roto dây quấn. Do có điệntrở hoặc điện kháng nối tiếp nên dòng mở máy của động cơ giảm đi, nằm trong giá trịcho phép. Mômen mở máy của động cơ cũng giảm.Thời điểm ban đầu của quá trình mở máy, các tiếp điểm K2 đóng lại [các tiếp điểmK1 mở] để điện trở [hình a] hoặc điện kháng [hình b] tham gia vào mạch stato nhằmhạn chế dòng điện mở máy. Khi tốc độ động cơ đã tăng đến một mức nào đó [tuỳ hệtruyền động] thì các tiếp điểm K1 đóng lại, K2 mở ra để loại điện trở hoặc điện khángra khỏi mạch stator. Động cơ tăng tốc đến tốc độ làm việc. Quá trình mở máy kết thúc.GVHD: Trần Thị Thường18 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpHình 1.9 Sơ đồ mở máy động cơ KĐB ba pha qua điện trở phụ[a] và cuộnkháng[b]ở mạch stato và dạng đặc tính cơ khi mở máy.Sơ đồ trên giới thiệu mở máy qua 1 cấp điện trở phụ hoặc điện kháng ở mạch stato.Trên thực tế có thể mở máy qua hai hoặc ba cấp tuỳ theo yêu cầu công nghệ.Khi mở máy mạch điện stato đặt nối tiếp một điện kháng. Sau khi mở máy song thìđiện kháng này bị nối ngắn mạch. Điều chỉnh trị số của điện kháng thì có thể có đượcdòng điện mở máy cần thiết. Do đó điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mởmáy trên đầu cực động cơ điện U’k sẽ nhỏ hơn điện áp nguồn U1.Nếu : dòng điện mở máy khi mở máy trực tiếp là I k , mômen mở máy khi mở máytrực tiếp Mk . Sau khi thêm điện kháng vào, dòng điện mở máy còn lại I ’k = k.Ik ,trongđó k < 1.Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy, tham số của máy điện vẫn giữ không đổi thìkhi dòng điện mở máy nhỏ đi, điện áp đầu cực động cơ sẽ bằng :U’k = k.U1Vì mômen mở máy tỷ lệ với bình phương của điện áp nên lúc đó mômen mở máybằng :M’k = k.Mk’Ưu điểm : phương pháp này là thiết bị đơn giản.Nhược điểm : là giảm dòng điện mở máy thì mômen giảm xuống bình phương lần .Phương pháp này dùng cho các động cơ công suất trung bình và nhỏ.GVHD: Trần Thị Thường19 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệp2.6.3. Phương pháp mở máy qua biến áp tự ngẫuPhương pháp này được sử dụng để đặt một điện áp thấp cho động cơ khi mở máy.Do vậy, dòng điện của động cơ khi mở máy giảm đi.Hình 1.10 Sơ đồ mở máy động cơ KĐB ba pha qua biến áp tự ngẫu.Sơ đồ sử dụng một máy biến áp tự ngẫu có bên cao được nối vào nguồn,bên hạ áp nối với động cơ.Gọi là tỷ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu []Gọi dòng điện lấy từ lưới vào là thì :là dòng điện thứ cấp của biến áp tự ngẫuSo với phương pháp mở máy bằng cuộn kháng chọn thì :Mở máy bằng cuộn kháng :vàMở máy bằng biến áp tự ngẫu :Cùng mômen mở máy như nhau dòng điện mở máy khi dung biến áp tự ngẫu nhỏhơn nhiều.Ngược lại nếu cùng dòng điện mở máy thì mômen mở máy dung máy biếnáp tự ngẫu lớn hơn khi mở máy qua cuộn kháng.GVHD: Trần Thị Thường20 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpƯu điểm : khi dùng biến áp tự ngẫu đảm bảo mômen mở máy lớn nhất ở mộtdòngđiện đã cho do đó quy trình mở máy diễn ra nhanh hơn. Phương pháp này rất íthao phí điện năng và có hiệu suất đạt cao hơn.Nhược điểm : dùng biến áp thì chi phí sẽ cao, không kinh tế.2.6.4. Mở máy động cơ KĐB ba pha bằng phương pháp đổi nối sao – tam giác.Động cơ KĐB làm việc bình thường ở sơ đồ mắc ∆ các cuộn stato thì khi mở máycó thể mắc theo sơ đồ Y. Thực chất của phương pháp này là giảm điện áp đặt vào cuộndây stato khi đổi nối vì khi mắc ∆, còn khi mắc Y thì điện áp giảm 3 lần:Phương pháp mở máychỉ thích hợp với những động cơ bình thường nốiKhi đấu hình điện áp pha trên mỗi dây quấn:là điện áp lưới và ta có:Khi mở máy trực tiếp đấu thì:Như vậy dòng mở máy khi đấu :Ưu điểm : phương pháp này khởi động đơn giản, dùng với thiết bị đóng cắt thôngthường .Nhược điểm : mômen khởi động giảm đi 3 lần không thích hợp cho máy yêu cầummen khởi động lớn. Sự thay đổi dòng điện đột ngột khi chuyển từ mạch Ysang Cóthể làm cho bộ bảo vệ tác động. Khi đổi nối sẽ xảy ra khoảng dòng điện bị gián đoạn.2.7 Các phương pháp hãm dừng.2.7.1 Hãm ngược bằng cách đảo chiều quayĐộng cơ điện KĐB roto dây quấn đang làm việc với tải có mômen cản phản khángtại điểm A trên đường đặc tính cơ 1, sơ đồ nối dây như hình vẽ. Để hãm máy, ta đổithứ tự hai pha bất kỳ trong 3 pha cấp cho stato để đảo chiều quay động cơ. Động cơGVHD: Trần Thị Thường21 Trường ĐH SPKT Hưng YênĐồ án tốt nghiệpchuyển điểm làm việc từ A trên đặc tính 1 sang điểm B' trên đặc tính 2. Do quán tínhcủa hệ cơ, động cơ coi như giữ nguyên tốc độ khi chuyển đặc tính. Quá trình hãmngược bắt đầu. Khi tốc độ động cơ giảm theo đặc tính hãm 2 tới điểm D' thì . Lúc này,nếu cắt điện thì động cơ sẽ dừng. Đoạn hãm ngược là B'D'. Nếu không cắt điện thì nhưtrường hợp ở hình 2.7, động cơ có nên động cơ bắt đầu tăng tốc, mở máy chạy ngượctheo đặc tính cơ 2 và làm việc ổn định tại điểm E' với tốc độ theo chiều ngược.Khi động cơ hãm ngược theo đặc tính 2, điểm B' có mômen nhỏ nên tác dụng hãmkhông hiệu quả. Thực tế phải tăng cường mômen hãm ban đầu [] nhờ vừa đảo chiều từtrường quay của stato, vừa đưa thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch roto. Động cơ sẽhãm ngược theo đặc tính 3 [đoạn BD]. Tới D mà cắt điện thì động cơ sẽ dừng. Nếukhông cắt điện, động cơ sẽ tăng tốc theo chiều ngược lại và làm việc tại điểm E với tốcđộ . Nếu lúc này lại cắt điện trở phụ R P thì động cơ sẽ chuyển sang làm việc trên đặctính 2 tại điểm F và tăng tốc tới điểm E'.Hình 1.11 Hãm ngược bằng cách đảo chiều quay-Ưu điểm : Hãm chính xác- Nhược điểm : đòi hỏi phải kết hợp với một role tốc độ để khi tốc độ động cơbằng 0 thì ngắt nguồn hãm ra.2.7.2. Hãm động năngĐể hãm động năng một động cơ điện KĐB đang làm việc ở chế độ động cơ, ta phảicắt stato ra khỏi lưới điện xoay chiều [mở các tiếp điểm K ở mạch lực] rồi cấp vàostato dòng điện một chiều để kích từ [đóng các tiếp điểm H]. Thay đổi dòng điện kíchtừ nhờ biến trở .Do động năng tích lũy, roto tiếp tục quay theo chiều cũ trong từ trường một chiềuvừa được tạo ra. Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một dòng điện cảm ứng. Lực từGVHD: Trần Thị Thường22