Khái niệm chung
Động cơ không đồng bộ là động cơ có phần quay, làm việc với dòng điện xoay chiều theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, tốc độ của rôto khác tốc độ của từ trường.
Động cơ không đồng bộ có thể đảo ngược và có thể làm việc ở cả chế độ động cơ và máy phát. Máy phát điện không đồng bộ có đặc điểm là hoạt động kém nên ít được sử dụng.
Bạn đang xem: Số cặp cực của rôto là gì
Động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, vận hành đơn giản, giá thành rẻ và hoạt động tin cậy, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống.
Động cơ không đồng bộ bao gồm: động cơ ba pha, hai pha và một pha.
Cấu tạo động cơ không đồng bộ ba pha
Bao gồm hai phần chính;
phần tĩnh (stato: stato, xtato) phần quay (rôto: rôto)
Bạn đang xem: Cách xác định số cặp cực
Bulge 8.2
Phần tĩnh (stato)
Phần tĩnh bao gồm lõi thép và phần dây quấn, ngoài vỏ và nắp (Hình 8.2.1.a)
Hình 8.2.1.a
Lõi thép
Các lõi stato hình trụ được làm bằng các tấm thép điện có rãnh bên trong được nối với nhau để tạo thành các rãnh dọc trục. Lõi thép ép vào vỏ máy
(Hình 8.2.1.b)
Hình 8.2.1.b
Cuộn dây ba pha
Các cuộn dây stato làm bằng dây dẫn điện cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh trong lõi thép. Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba cuộn dây của stato ba pha tạo ra từ trường quay. Cuộn dây ba pha có thể được kết nối theo cấu hình sao hoặc tam giác
Trường hợp
Vỏ được làm bằng nhôm hoặc gang và được sử dụng để giữ lõi thép, cố định máy vào đế, bảo vệ máy và đỡ trục rôto (Hình 8.2.1.c)
Phần quay (rôto)
Gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
Lõi thép
Lõi thép gồm các lá thép điện, có rãnh ở mặt ngoài, có rãnh theo hướng trục, giữa các lỗ lắp trục
quanh co
Dây quấn rôto của động cơ không đồng bộ nói chung có hai loại: rôto lồng sóc (rôto ngắn mạch) và rôto dây quấn.
Rôto lồng sóc nằm trong rãnh của lõi thép, rôto được đặt một thanh đồng (hoặc nhôm), thanh đồng thường nghiêng so với trục, hai khớp nối ngắn mạch là 2 các vòng đồng (nhôm), tạo thành lồng sóc (Hình 8.2.2.b)
Hình 8.2.2.b
Rôto dây quấn gồm lõi thép và dây quấn. Bạn đang xem: Số cặp cực p
Các lõi thép làm bằng các lá thép điện liên kết với nhau tạo thành rãnh dọc trục
Trong rãnh lõi thép rôto, đặt dây quân sự ba pha. Cuộn dây rôto thường được kết nối theo hình sao, ba đầu ra được kết nối với ba tiếp điểm bằng đồng (vòng trượt) và ba bộ biến trở bên ngoài được kết nối để điều chỉnh tốc độ và khởi động
Có hai loại động cơ không đồng bộ: động cơ rôto lồng sóc và động cơ rôto dây quấn
Từ trường của máy không đồng bộ
Ngắt từ của cuộn dây một pha
Từ trường của dây quấn một pha là từ trường có hướng không đổi, nhưng độ lớn và chiều thay đổi theo thời gian, gọi là từ trường xung.
Dòng điện hình sin một pha chạy vào cuộn dây rìu (Hình 8.3.1.a)
Các cuộn dây trục được đặt trong 4 rãnh của stato 1, 2, 3, 4.
Xem thêm: Này, ý bạn là gì? Chào các cậu! Từ đẹp trai có nghĩa là gì?
Hình 8.3.1.a
Theo chiều dòng điện, ta vẽ được chiều của từ trường theo quy luật xoắn ốc, dây quấn tạo ra xung tử trường có hai cực (p = 1; p là cực log) , hướng của từ trường này không đổi, nhưng biên độ và hướng thay đổi hình sin theo thời gian.
Tương tự, ta đặt cuộn dây rìu vào 4 khe để tạo ra từ trường 4 cực xung (p = 2).
Từ trường của cuộn dây ba pha
Sự hình thành của từ trường
Chúng ta coi một động cơ ba pha đơn giản gồm 6 rãnh với ba cuộn dây đối xứng nhau, cz đặt trên stato
Ba cuộn dây đặt cách nhau 1200 độ điện.
Trong các cuộn dây chạy qua dòng điện ba pha đối xứng, có dạng
ia = imax sinwt
ib = imax sin (wt-1200)
ic = imax sin (wt-2400)
ia chạm vào cuộn dây rìu, ib chạm vào cuộn dây bằng, ic chạm vào cuộn dây cz
Nếu ia> 0, dòng điện đi vào a và chảy ra ngoài x, nếu thời gian pha ia wt = 900 đỉnh và pha dương a, dòng điện pha b và c là âm và có độ lớn bằng nhau. Sử dụng định luật Kirk, chúng tôi xác định được hướng của ba đường sức từ, bb, bc, btotal
Thời gian pha wt = 900 + 1200
Dòng điện cực đại và pha dương b, pha âm a và dòng điện. Sử dụng quy tắc nút chai, chúng tôi xác định được hướng của ba đường sức từ là bb, bc, btotal.
Tổng vectơ từ trường quay được quay 1200 độ ngược chiều kim đồng hồ so với lần cuối cùng.
Thời gian pha wt = 900 + 2400
Dòng điện cực đại và cực đại pha c, pha âm a và dòng điện b.
Tổng vectơ từ trường quay được quay 2400 độ ngược chiều kim đồng hồ so với thời điểm ban đầu.
Vì vậy, dòng điện ba pha sẽ tạo ra từ trường quay
Đặc điểm của từ trường quay
– Tốc độ của từ trường quay
Tốc độ của từ trường quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato và số cặp cực p.
Tốc độ của từ trường quay là n1 = 60fi / p (vòng / phút)
– Chiều quay của từ trường
Chiều quay của từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha của dòng điện đỉnh
Để thay đổi chiều quay của từ trường, chúng ta giữ nguyên một pha trong khi thay đổi thứ tự của hai pha còn lại.
Ví dụ; ví dụ: dòng điện ib được truyền vào cuộn dây cz, dòng điện ic được truyền vào cuộn dây, từ trường sẽ quay theo hướng ngược lại, tức là theo chiều kim đồng hồ.
– Độ lớn của từ trường quay
Từ thông của từ trường quay qua cuộn dây thay đổi theo hình sin và biên độ bằng 3/2 của từ thông cực đại của một pha
fimax = 3/2 fipmax
Từ trường quay của cuộn dây hai pha
Khi đặt cuộn dây hai pha với điện trường một góc 900 trong không gian thì dòng điện trong hai đầu cuộn dây lệch nhau 900 độ theo thời gian, phân tích tương tự; như trên, từ trường hai pha là từ trường quay. từ trường. và có độ lớn: fimax = fipmax
Flux Flux
Phần từ thông chỉ tuần hoàn với mỗi cuộn dây riêng biệt được gọi là từ thông
Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ
Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha:
Khi ta đặt dòng điện ba pha có tần số fi vào ba đầu cuộn dây của stato thì nó tạo ra từ trường quay với tốc độ n1 = 60f / p.
Từ trường quay cắt các cuộn dây của rôto và tạo ra suất điện động. Vì cuộn dây rôto được đóng lại, EMF cảm ứng sẽ tạo ra dòng điện trong các dây dẫn rôto.
Phản lực giữa từ trường quay của động cơ và thanh truyền động của rôto kéo rôto quay với tốc độ n 1, cùng chiều với chiều n 1
Hình 8.4
Tốc độ quay của rôto n luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay n1. Vì tốc độ quay bằng nhau nên trong dây quấn rôto không có suất điện động và dòng điện cảm ứng nên lực điện từ là số không.
Hệ số vận tốc trượt: s = (n1-n) / n1
Tốc độ động cơ: n = 60fi / p. (1-s) (vòng / phút)
Phương trình cân bằng điện từ và từ của động cơ không đồng bộ
Phương trình cân bằng điện trên cuộn dây stato
Cuộn dây stato của động cơ tương tự như cuộn dây sơ cấp của máy biến áp, phương trình cân bằng điện áp:
Phương trình cân bằng điện ở cuộn dây rôto
Cuộn dây rôto được coi là cuộn dây thứ cấp của máy biến áp và vận tốc trượt của cuộn dây rôto so với từ trường quay: n1-n
Suất điện động và cường độ dòng điện trong dây quấn rôto có tần số: fi2 = p (n1- n) / 60 = sfi
Suất điện động của dây quấn rôto trong quá trình quay:
e2s = 4,44.fi2w2 kdq2fimax = se2
Điện trở của cuộn dây rôto trong quá trình quay:
x2s = 2pfi2.l2 = s. 2pfi.l2 = s.x2
ke: hệ số chuyển đổi sức điện động của rôto
ke = e1 / e2 = w1.kdq1 / w2 kdq2
Phương trình điện áp cuộn dây khi rôto quay:
ki = (m1w1kdq1) / (m2w2kdq2) là hệ số chuyển đổi dòng điện của rôto
i0: dòng điện stato khi không tải; i1, i2 là dòng điện stato và rôto khi động cơ kéo tải,
m1, m2 là các pha của cuộn dây stato và rôto
Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ
Chúng ta có một hệ phương trình:
onĐộng cơ không đồng bộ ba pha
Khi khởi động động cơ, động cơ phải đáp ứng ba yêu cầu:
Khi khởi động máy, mômen khởi động của động cơ phải lớn hơn mômen cản của tải và mômen cản của động cơ phải đủ lớn để thời gian khởi động nằm trong phạm vi cho phép của dòng điện khởi động là nhỏ để điện áp nguồn không bị sụt giảm ảnh hưởng đến các thiết bị khác
p>
Bật động cơ rôto quấn
Khi khởi động máy, các cuộn dây rôto được nối với biến trở khởi động.
Trước tiên, hãy tăng tối đa điện trở có thể thay đổi, sau đó giảm dần đến không.
Thuộc tính; đặc tính cơ học với các giá trị của sợi dây
Có điện trở khi khởi động, dòng pha khi khởi động:
mmm tăng khi ropen tăng
Nhờ có r, dòng điện khởi động giảm và mômen khởi động tăng lên
Đây là ưu điểm của động cơ rôto dây quấn.
Khởi động động cơ lồng sóc
Mở máy trực tiếp
Phương pháp ngắt động cơ trực tiếp khỏi lưới điện.
Nhược điểm của phương pháp này là dòng khởi động lớn làm điện áp mạng giảm nhiều. Sử dụng phương pháp này khi công suất của mạng (hoặc bộ nguồn) lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ.
Giảm điện áp cung cấp của stato
Khi máy được bật, chúng tôi giảm điện áp đến động cơ, điều này cũng làm giảm dòng khởi động.
Nhược điểm của phương pháp này là mômen khởi động giảm đi rất nhiều, do đó chỉ có thể sử dụng khi không yêu cầu mômen khởi động lớn.
Các bước để giảm huyết áp như sau:
– Dùng điện kháng nối tiếp với mạch stato
Đối với phần mở rộng, cầu dao k2 được mở và cầu dao k1 được đóng lại. Khi động cơ quay ổn định, đóng k2 và mở k1.
Do giảm điện áp qua điện kháng, điện áp một chiều đặt vào động cơ giảm một hệ số k, dòng điện sẽ giảm một hệ số k, nhưng mômen xoắn giảm một hệ số k2 (vì của m ~ u2)
– sử dụng máy biến áp tự ngẫu
gọi k là hệ số biến áp; u1 là điện áp pha lưới; zn là tổng trở động cơ khi khởi động động cơ.
Dòng i1 để cấp nguồn cho động cơ với bộ biến áp tự động:
i1 = idc / k = udc / kzn = u1 / k2zn
Khi bật nguồn trực tiếp, dòng điện i1 = u1 / zn
Dòng điện lưới giảm đi một hệ số là k2.
Điện áp đặt vào động cơ giảm đi một hệ số k, do đó mômen xoắn sẽ giảm đi một hệ số k2.
– Phương pháp chuyển đổi sao-tam giác
Phương pháp này chỉ có thể được sử dụng với một động cơ hoạt động bình thường.
Khi mở máy, chúng ta mắc nối tiếp hình sao để giảm điện áp đặt vào mỗi pha. Sau khi máy được bật, chúng tôi thay đổi nó trở lại hình tam giác do máy chỉ định.
Dòng điện khi kết nối delta:
Cường độ dòng điện trong dây nguồn giảm đi hệ số 3. Giảm 3 lần mô-men xoắn.
Với những phương pháp này, chúng ta đều thấy mô-men xoắn của máy giảm đáng kể.
Để khắc phục vấn đề này, động cơ lồng sóc đôi và loại rãnh sâu có đặc tính mở tốt đã được phát triển.
Động cơ lồng sóc có đặc tính khởi động tốt
Động cơ lồng sóc có rãnh sâu
Loại động cơ này, rãnh rôto hẹp và sâu (chiều sâu gấp 10-12 lần chiều rộng rãnh). Khi có dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto, từ thông rôto được phân phối. Từ thông bị tiêu tán ở phần dưới của thanh dẫn nhiều hơn ở phần trên.
Do điện trở bị tiêu tán khi bật; a càng thấp, dòng điện tập trung ở phía bên; a là trên thanh cái gần với rãnh, do đó, sự phân bố dòng điện tập trung hơn ở phía bên; a, khía, tiết diện dẫn của thanh. Người ta coi rằng nhỏ, khi tăng điện trở rôto r2 sẽ làm tăng mômen khởi động.
Khi mở máy, tần số dòng điện rôto nhỏ, các tác dụng trên yếu đi, điện trở rôto giảm như bình thường.
Động cơ lồng sóc đôi
Rôto của động cơ có hai lồng sóc và thanh dẫn hướng của lồng sóc ngoài (còn gọi là lồng sóc hở) có tiết diện nhỏ và điện trở lớn
Tiết diện của lồng trong lớn hơn điện trở nhỏ. Như trên, khi khởi động máy, dòng điện tập trung ở lồng ngoài, điện trở lớn, mômen mở máy lớn. Trong quá trình hoạt động bình thường, dòng điện phân bố đều trong hai lồng và giảm điện trở của lồng ngoài.
Động cơ rãnh sâu lồng sóc kép có đặc tính khởi động tốt, nhưng do từ thông lớn nên hệ số công suất cosp thấp hơn so với động cơ lồng sóc thông thường.
Điều chỉnh tốc độ động cơ cảm ứng
Tốc độ của động cơ không đồng bộ: n = 60fi / p. (1-s) (vòng / phút)
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số (fi)
Thay đổi tần số fi của dòng điện stato được thực hiện bởi biến tần. Để từ thông fimax không đổi khi thay đổi tần số thì tỉ số giữa điện áp và tần số phải không đổi.
Có thể đạt được một loạt các điều chỉnh tốc độ trơn tru thông qua điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi, phù hợp với tất cả các nhóm động cơ, nhưng chi phí tương đối cao.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số lượng cặp cực (p)
Số cặp cực của từ trường quay phụ thuộc vào kết cấu dây quấn.
Để thay đổi p, chúng ta phải thay đổi hệ thống dây điện hoặc có cấu trúc cuộn dây đặc biệt
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato
Phương pháp này chỉ làm giảm điện áp.
Khi điện áp giảm của đường đặc tính; m = fi (s) sẽ thay đổi, do đó hệ số trượt sẽ thay đổi và tốc độ động cơ cũng thay đổi.
Nhược điểm của phương pháp này là giảm quá tải cho động cơ, dải điều chỉnh hẹp, tăng tổn hao, chỉ dùng cho động cơ công suất nhỏ
Có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở rôto của động cơ rôto dây quấn
Khi điện trở tăng, dòng điện rôto giảm, dẫn đến giảm lực từ và do đó giảm tốc độ của động cơ.
Phương pháp này đơn giản, quá trình điều chỉnh diễn ra suôn sẻ và phạm vi điều chỉnh tương đối rộng
Đặc điểm của động cơ không đồng bộ
Các đặc tính của động cơ không đồng bộ là mối quan hệ giữa tốc độ rôto n, hệ số cosp, hiệu suất h, mômen m và dòng điện stato i1 và công suất cơ hiệu dụng trên trục p2.
Đặc tính dòng điện của stato i1 = fi (p2)
Đặc tính tốc độ rôto n = fi (p2)
Khi tăng tải, công suất p2 trên trục động cơ tăng, mômen cản tăng Từ đường đặc tính ta thấy mômen tăng thì hệ số trượt s tăng, tốc độ động cơ giảm.
Đặc tính mô-men xoắn m = fi (p2)
Khi p2 tăng, nếu s không đổi, đặc trưng sẽ là một đường thẳng. Ở đây s tăng nhẹ nên m phát triển nhanh hơn p2
Đặc tính hiệu suất h = fi (p2)
Hiệu suất động cơ:
h = p2 / (p2 + dp)
Nếu tăng p2, pđ1 và pđ2 tăng thì hiệu suất tăng và hiệu suất tăng lên
hdm = 0,75 -0,9, sau đó giảm.
Hệ số công suất cosp = fi (p2)
Trong đó p1 là công suất hoạt động (điện) được tiêu thụ bởi động cơ để chuyển đổi thành công suất cơ học p2. q1 là công suất phản kháng do động cơ tiêu thụ để tạo ra từ trường cho máy.
Khi tăng tải, công suất p1 tăng và cosp tăng, đạt giá trị định mức cosp = 0,8-0,9.
Đường cong được thể hiện trong Hình 8.10
Xem thêm: Bản dịch của từ “” trong tiếng Anh là gì? tra cứu từ vietgle
Hình 8.10
Động cơ không đồng bộ một pha
Từ trường dòng điện hình sin một pha
Dòng điện xoay chiều một pha không tạo ra từ trường quay.
Do dòng điện thay đổi, chiều và giá trị của từ trường thay đổi, nhưng chiều của từ trường không đổi. Từ trường này được gọi là từ trường xung.
Phân tích; tách từ trường xung thành hai từ trường quay, quay ngược chiều nhau với cùng tần số quay n1 và biên độ bằng một nửa biên độ của từ trường xung.
Trường hợp từ trường cùng chiều với chiều quay của rôto, nó được gọi là từ trường quay thuận b +, và từ trường ngược chiều với chiều quay rôto được gọi là từ trường quay ngược b-
Mômen m1 tạo bởi từ trường dương là dương và mômen m2 tạo bởi từ trường ngược là âm. Mô-men xoắn m của động cơ là m = m1-m2
Tính momen từ đường đặc tính Khi khởi động máy lấy m1 = m2 suy ra m = 0. Động cơ không thể tự khởi động máy.
Nhưng nếu cú sốc làm động cơ quay thì động cơ có mômen quay m và sẽ tiếp tục quay.
Phải thực hiện các biện pháp để khởi động động cơ và cung cấp cho động cơ điện một mômen khởi động.
Động cơ một pha
Về mặt cấu tạo, stato chỉ có cuộn dây một pha và rôto thường là kiểu lồng sóc.
Trong loại động cơ này, ngoài cuộn dây chính, còn có các cuộn dây phụ.
Các cuộn dây phụ có thể được thiết kế để chỉ hoạt động khi máy điện đang bật (được gọi là động cơ một pha không có tụ điện) hoặc vĩnh viễn (động cơ một pha có tụ điện).
Các cuộn dây phụ được đặt trong các khe của stato, dẫn đến một từ thông khác với từ thông chính; góc không gian là 900. Dòng điện trong cuộn dây phụ và cuộn dây chính tạo ra từ trường quay để tạo ra mômen khởi động.
Để dòng điện ở cuộn phụ lệch pha với dòng điện ở cuộn chính góc 900 thì phải mắc nối tiếp tụ điện với cuộn phụ c.
Danh mục: Tin tức
