Trong động cơ điện không đồng bộ ba pha tốc độ chuốt được tính bằng công thức

Động cơ điện không đồng bộ thực chất là 1 loại máy phát điện xoay chiều được hoạt động tuân theo nguyên lý cảm biến điện từ. Tốc độ quay của roto cũng không giống với tốc độ quay của từ trường. Vậy, ứng dụng của máy điện không đồng bộ 3 pha trong sản xuất và đời sống là gì? Mời bạn đọc hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để có được câu trả lời chính xác nhất nhé.

Bạn đang xem: Tại sao gọi là máy điện không đồng bộ

1. Khái niệm động cơ điện không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ, còn gọi là động cơ điện không đồng bộ, là 1 loại máy điện xoay chiều, chúng làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor (ký hiệu là n) khác với tốc độ của từ trường quay trong máy (tức là n1). Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở 2 chế độ là động cơ và máy phát điện.

Động cơ điện không đồng bộ là 1 loại máy điện xoay chiều

Máy phát điện không đồng bộ (KĐB) ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt, nên chủ yếu chúng ta xét động cơ không đồng bộ. Động cơ KĐB thường được sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống vì được chế tạo rất đơn giản, giá thành rẻ và độ tin cậy cao, phương pháp vận hành đơn giản, đem lại hiệu suất cao và gần như không cần phải bảo trì.

Do kỹ thuật điện tử hiện nay rất phát triển, nên động cơ KĐB đã đáp ứng được những yêu cầu phức tạp về điều chỉnh tốc độ. Vì vậy, động cơ này lại càng được sử dụng rộng rãi hơn. Dãy công suất của động cơ KĐB rất rộng, được tính từ vài watt cho đến hàng ngàn kilowatt. Hầu hết là động cơ KĐB 3 pha, bên cạnh đó có 1 số động cơ có công suất nhỏ là 1 pha.

2. Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là stator và rotor. Ngoài ra còn có phần vỏ máy, nắp máy và cả trục máy. Trục máy được làm bằng thép, trên đó có gắn rotor, ổ bi và phía cuối của trục có gắn 1 chiếc quạt gió để làm mát cho máy dọc trục. Các bộ phận của động cơ điện KĐB gồm có: lõi thép stato, dây quấn stato, nắp máy, ổ bi, lõi thép rôto, thân máy, trục máy, hộp dầu cực, quạt gió làm mát, hộp quạt.

Cụ thể như sau:

a) Stator (còn gọi là phần tĩnh)

Stator bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là lõi thép và phần dây quấn, ngoài ra còn có bộ phận vỏ máy và nắp máy.

Lõi thép stato: Có dạng hình trụ, được làm từ các lá thép kỹ thuật điện, có dập rãnh ở bên trong, sau đó ghép lại để tạo thành các rãnh chạy theo hướng trục. Lõi thép còn được ép vào trong vỏ máy.Dây quấn stato là bộ phận được làm bằng dây đồng, có bọc 1 lớp cách điện và đặt ở trong các rãnh của phần lõi thép. Dòng điện xoay chiều 3 pha chạy trong dây quấn 3 pha stato thì sẽ tạo nên từ trường quay. Phần vỏ máy bao gồm có thân và nắp, thường được làm bằng gang.

Động cơ không đồng bộ bao gồm các bộ phận chủ yếu như trên

b) Rotor (còn gọi là phần quay)

Rotor chính là phần bao gồm lõi thép, dây quấn và phần trục máy. Lõi thép rotor bao gồm các lá thép kỹ thuật điện, phần này được lấy từ phần bên trong của lõi thép stato được ghép lại, mặt ngoài có dập rãnh để có thể đặt dây quấn, ở giữa có dập các lỗ để lắp được trục.

Trục của máy điện KĐB được làm bằng thép và trên đó có gắn lõi thép roto. Dây quấn rotor của máy điện KĐB có 2 kiểu là: rôto ngắn mạch (còn được gọi là roto lồng sóc) và kiểu roto dây quấn.

Rotor lồng sóc: Bao gồm các thanh đồng hoặc các thanh nhôm được đặt trong rãnh và bị ngắn mạch bởi 2 vành ngắn mạch được thiết kế ở hai đầu. Với động cơ nhỏ, phần dây quấn rotor sẽ được đúc nguyên khối, bao gồm có các bộ phận như vành ngắn mạch, thanh dẫn, cánh tản nhiệt và cả cánh quạt để làm mát. Các động cơ KĐB có công suất trên 100kW thì có thêm thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào giữa các rãnh rotor rồi gắn chặt vào phần vành ngắn mạch.Rotor dây quấn: Được quấn dây tương tự như dây quấn 3 pha stato và có cùng số cực từ giống như dây quấn stator. Dây quấn kiểu này luôn luôn được đấu thành hình sao (Y) và có 3 đầu ra được đấu vào 3 vành trượt.

Tiếp đến, các phần trên sẽ được gắn vào trục quay của roto nhưng lại cách điện với trục. Ba chổi than được đặt cố định nhưng luôn tỳ trên vành trượt nhằm mục đích dẫn điện vào 1 biến trở cũng nối hình sao nằm ở phía ngoài động cơ để tiến hành khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.

3. Nguyên lý làm việc động cơ điện không đồng bộ

Nối dây quấn stato cùng với lưới điện, sau đó sử dụng động cơ sơ cấp để kéo roto chuyển động quay với tốc độ n. Lưu ý, khi đó n > n1 và sẽ cùng chiều với n1. Lúc này, chiều của từ trường sẽ quét qua các thanh dẫn roto và dẫn ngược lại. Suất điện động cũng như dòng điện roto sẽ đi ngược chiều cùng với chế độ hoạt động của động cơ.

Xem thêm: (Doc) Đề Cương Quản Trị Rủi Ro (Kèm Đáp Án), De Cuong Qtrr 2016

Chiều của lực điện từ lúc này sẽ đặt lên roto sẽ ngược với chiều quay của roto. Lúc này, mômen lực hãm được tạo ra cũng sẽ cân bằng với mômen quay của động cơ sơ cấp. Máy điện KĐB làm việc ổn định nhất là ở chế độ máy phát.

Nhờ vào từ trường quay của phần nguồn lưới điện mà cơ năng động cơ sơ cấp ở roto cũng được biến đổi để tạo thành điện năng ở stato.

Sơ đồ thể hiện nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ

Để tạo ra từ trường quay, lúc này lưới điện phải cung cấp cho động cơ máy điện 1 giá trị công suất phản kháng Q. Do đó, hệ số của công suấtcos trong lưới điện cũng sẽ bị thấp đi.

Khi máy điện KĐB 3 pha làm việc một cách riêng lẻ, tức là không có điện chạy vào dây quấn stato thì người ta phải tiến hành kích từ cho máy. Đây chính là nhược điểm “khó chịu” nhất của máy phát điện KĐB. Và cũng chính vì lý do này mà nó ít được ứng dụng để làm máy phát điện trong hệ thống nguồn cung cấp điện.

4. Phân loại động cơ điện không đồng bộ

Phân theo kết cấu vỏ máy bao gồm có:

Kiểu hởKiểu kínKiểu bảo vệ

Phân theo số pha sẽ có:

Một phaHai phaBa pha

Phân theo kiểu dây quấn của rôto:

Máy điện KĐB rôto lồng sóc.Máy điện KĐB rôto dây quấn.

5. Đặc tính cơ của máy điện không đồng bộ

Khởi động và tính điện trở của khởi động được thể hiện như sau:

Nếu khởi động động cơ KĐB bằng phương pháp đóng trực tiếp thì khi đó dòng khởi động ban đầu sẽ rấtlớn. Như vậy, nếu khởi động ĐMđl, người ta cũng cần đưa điện trở phụ vào trong mạch rôto động cơ KĐB có rôto dây quấn để có thể hạn chế dòng khởi động Ġ. Và sau đó sẽ tiến hành loại dần chúng ra để có thể đưa tốc độ động cơ lên mức xác lập.

Sơ đồ đặc tính khởi động của động cơ KĐB (2 cấp khởi động m = 2)

* Xây dựng các đặc tính cơ khi tiến hành khởi động ĐK:

Từ các thông số định mức (chẳng hạn như Pđm, Uđm, Iđm, nđm, ?đm,…) và thông số tải (chẳng hạn như Ic; Mc; Pc;…) và số cấp khởi động m, ta có thể vẽ được sơ đồ đặc tính cơ tự nhiên.Vì đặc tính cơ của động cơ KĐB là phi tuyến, nên để đơn giản hơn, người ta dùng phương pháp tính gần đúng: Theo toán học đã chứng minh thì lần lượt các đường đặc tính khởi động của động cơ KĐB tuyến tính hóa sẽ được hội tụ tại một điểm T đang nằm trên vị trí đường ?o = const ở phía bên phải trục tung của tọa độ (?, M) như hình trên.Ta chọn giá trị: Mmax = M1 = (IJ2,5) Mđm hoặc Mmax = 0,85Mth và giá trị Mmin = M2 = (1,ı1,3) Mc khi tiến hành khởi động.Sau khi đã tuyến hóa được các đặc tính khởi động của động cơ KĐB, ta tiến hành xây dựng các đặc tính khởi động giống như của động cơ ĐMđl. Cuối cùng ta sẽ có được các đặc tính khởi động với giá trị gần đúng là edcbaXL cũng như hình trên.Nếu điểm cuối cùng đã gặp được đặc tính TN mà lại không trùng với giao điểm của đặc tính cơ TN, trong khi đó: M1 = const thì chúng ta phải chọn lại giá trị M1 hoặc M2 rồi tiến hành thao tác lại từ đầu.

6. Ứng dụng của động cơ điện không đồng bộ

Máy phát điện KĐB 3 pha thường ít được sử dụng ở trong đời sống hằng ngày. Nguyên nhân chủ yếu là do đặc tính làm việc của máy điện này không tốt. Hiện nay, máy phát điện đang được ứng dụng rộng rãi nhất và đem lại hiệu suất làm việc cao nhất chính là động cơ máy phát điện xoay chiều.

Nếu như máy phát điện KĐB không được “săn đón” nhiệt tình thì động cơ KĐB lại được ứng dụng vô cùng rộng rãi. Bộ phận này được ưa chuộng vì chế tạo đơn giản, giá thành sản phẩm rẻ, cách vận hành, bảo trì đơn giản mà hiệu suất làm việc lại cao. Cũng chính vì những sự tiện lợi, tính năng tuyệt vời đó mà động cơ KĐB 3 pha đem lại độ tin cậy cao nhất cho người sử dụng hiện nay.

Bên cạnh đó, động cơ KĐB đáp ứng được tối đa các yêu cầu về điều chỉnh tốc độ. Do dãy công suất của chúng được dàn trải khá rộng, khoảng cách từ vài W đến hàng nghìn KW nên hiện nay trên thị trường người ta sử dụng hầu hết là động cơ 3 pha, chỉ có một số dòng máy 1 pha là có công suất động cơ nhỏ.

Kết luận

Trên đây là những kiến thức tổng quan về động cơ điện không đồng bộ 3 pha mà đại diện tiêu biểu của nó chính là máy phát điện. Hy vọng những kiến thức mà chúng tôi chia sẻ ở trên sẽ hữu ích đối với bạn để có thể chọn lựa được 1 chiếcmáy phát điện ưng ý. Bạn muốn tìm hiểu thêm các thông tin khác về loại thiết bị này thì có thể truy cập vào website của Minhmotor nhé.

Đây là phương pháp mở máy đơn giản.

Dùng trong trường hợp công suất của nguồn cung cấp lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ hoặc mở máy không tải. Lúc mới đóng điện dòng mở máy lớn, tốc độ động cơ tăng dần thì dòng mở máy giảm xuống. Khi tốc độ ổn định thì dòng điện ở lại trị số bình thường.

Hình 1. Phương pháp khởi động trực tiếp

1.2. Khởi động bằng cách giảm điện áp (khởi động gián tiếp qua điện trở, cuộn kháng, biến áp, đổi nối sao – tam giác)

1.2.1. Dùng cuộn kháng nối với mạch điện stator

Mở máy: đóng K1, động cơ được khởi động qua cuộn kháng. Khi mở máy xong đóng K2, điện kháng bị nối ngắn mạch, dòng mở máy giảm k lần, Mmm giảm k2 lần.

Hình 2. Phương pháp khởi động dùng cuộn kháng

1.2.2. Dùng biến áp tự ngẫu

– Dòng mở máy giảm k2 lần, Mmm giảm k2 lần.

– Thứ tự đóng mạch biến áp:

• Đóng K1 để nối sao các cuộn máy biến áp.
• Thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ sau đó tăng dần lên (70-80)%.Uđm.
• Sau khi động cơ quay ổn định, ngắt K1 đóng K2 đưa Uđm vào động cơ.

Hình 3. Phương pháp khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu

1.2.3. Dùng phương pháp đổi nối Y – Δ

Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ khi làm việc bình thường, dây quấn stator đấu
hình Δ, điện áp pha bằng điện áp dây của lưới.

• Zf : tổng trở pha.
• U1: điện áp của lưới điện.

Vậy: dòng giảm đi 3 lần, áp giảm √3, Mmm giảm (√3)2 = 3 lần.
Đây là phương pháp đơn giản nên được dùng nhiều.

Hình 4. Khởi động theo phương pháp đổi nối Y-Δ

2. Khởi động động cơ rotor dây quấn

Giảm Imm nhưng Mmm tăng lên . Đó là ưu điểm lớn của động cơ rotor dây quấn so với rotor lồng sóc.
Vì vậy những tải cần moment mở máy lớn thì dùng động cơ rotor đây quấn.

Hình 5. Khởi động động cơ roto dây quấn bằng điện trở

3. Tốc độ quay của động cơ không đồng bộ 3 pha

4. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha

4.1 Thay đổi số cực từ (Multi Speed Three Phase Induction Motor)

Trên rãnh stator đặt nhiều bộ dây có số đôi cực khác nhau (độc lập) bộ này làm việc thì bộ kia hở mạch.

Chế tạo một bộ dây có 2 tốc độ (đổi nối các đầu dây) tỉ số biến tốc là 2:1.

Động cơ không đồng bộ muốn tạo ra moment quay trên rotor thì số cực của rotor và của stator phải bằng nhau. Vậy khi thay đổi p ở trên stator ta phải thay đổi p trên rotor. Điều này khó thực hiện đối với động cơ rotor dây quấn. Ơ động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có khả năng đặc biệt khi cuộn stator chưa đóng điện áp vào thì rotor là khối lồng sóc chưa cực nhưng khi cuộn stator được đóng U và tạo ra dòng điện thì cuộn rotor sẽ tự động hình thành số đôi cực hoàn toàn phù hợp số đôi cực stator.

Tùy theo tính chất của tải mà chọn kiểu đấu cho phù hợp:

• Tải nâng hạ hàng phải đấu kiểu: M = const.
• Máy công cụ thì đấu kiểu: P = const.
• Động cơ bơm, quạt gió, chân vịt tàu thủy …. M,P ≠ const.

Hình 6. Thay đổi số cực của động cơ bằng cách đổi nối các đầu dây

4.2. Thay đổi tần số

Tốc độ của động cơ KĐB:

Khi hệ số trượt thay đổi ít thì tốc độ tỷ lệ thuận với tần số.

Mặt khác, từ biểu thức: E1 = 4.44f1W1KdqØmax ta nhận thấy max tỷ lệ thuận với E1/f1.

Chúng ta mong muốn giữ cho Ømax= const?

Muốn vậy phải điều chỉnh đồng thời cả E/f , có nghĩa là phải sử dụng một nguồn điện đặc biệt , đó là các bộ máy biến tần công nghiệp.

Do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật vi điện tử và điện tử công suất, các bộ máy biến tần ra đời đã mở ra một triển vọng lớn trong lĩnh vực điều khiển động cơ xoay chiều bằng phương pháp tần số. Sử dụng biến tần để điều khiển động cơ theo các quy luật khác nhau  (quy luật U/f, điều khiển véc tơ..) đã tạo ra những hệ điều khiển tốc độ motor – động cơ điện có các tính năng vượt trội.

Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần:

• Lưới nguồn xoay chiều 50Hz (1 pha hay 3 pha) được chỉnh lưu, san phẳng, sau đó
  được tách thành 2: biến tần số và điện áp 3 kiểu biến tần.
• Bộ dao động dùng nguồn dòng (CSI). Động cơ vận hành êm, không sử dụng cho
  nhiều động cơ đấu song song.
• Bộ điều biên xung (PAM). Cho nhiều động cơ đấu song song, nhưng gây ồn. Bộ
  điều rộng xung (PWM)

Hình 7. Biến tần

4.3. Phương pháp thay đổi điện áp

Điện áp giảm k lần thì M giảm k2 lần. Nếu Mtải không đổi thì tốc độ giảm, hệ số trượt tăng từ sa → sb → sc.

Do moment giảm nhiều nên giảm rõ rệt khả năng quá tải của động cơ, nếu điện áp thấp đến mức moment lớn nhất thấp hơn moment phụ tải → động cơ không quay.

Ngày nay người ta dùng bộ chỉnh nấc điện áp (dùng Thyristor) để thay đổi điện áp nguồn nuôi cho động cơ.

Hình 8. Đặc tính cơ khi thay đổi điện áp

Hình 9. Bộ thay đổi điện áp

4.4. Phương pháp thay đổi điện trở phụ trên mạch rotor 

Hình 10. Phương pháp thay đổi điện trở phụ trên mạch Rotor