›
›

Giáo trình Máy điện 1 - Chương 16: Động cơ không đồng bộ một pha

Download
1
Âai Hoc Âa Nàng - Træång Âai hoc Bach Khoa  
Khoa Âiãn - Nhom Chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp  
Giao trçnh  
MAY ÂIÃN 1  
Biãn soan: Bui Tán Låi  
Chæång 16  
ÂÄNG CÅ KHÄNG ÂÄNG BÄ MÄT PHA  
16.1 PHAM VI AP DUNG, CÁU TAO & NGUYÃN LY LAM VIÃC  
16.1.1. Pham vê ap dung  
Âäng cå âiãn khäng âäng bä mät pha âæåc sæ dung rát räng rai trong dán  
dung va cäng nghiãp nhæ may giàt, tu lanh, may lau nha, may båm næåc, quat, cac  
dung cu cám tay,... Noi chung la cac âäng cå cäng suát nho. Cum tæ “âäng cå  
cäng suát nho” chè cac âäng cå co cäng suát nho hån 750W. Phán lån âäng cå mät  
pha thuäc loai náy, màt du chung con âæåc chã tao våi cäng suát âãn 7,5kW va å  
hai cáp diãn ap 110V va 220V.  
16.1.2. Cáu tao  
+ Stato : giäng âäng cå ba pha, nhæng âàt trãn âo dáy quán mät pha.  
+ Räto : räto läng soc giäng âäng cå ba pha  
16.1.3. Nguyãn ly lam viãc  
Chiãu læc âiãn tæ  
&
I1  
Tæ thäng  
räto  
Tæ thäng  
stato  
&
F
12m  
&
F
11m  
ω1  
p
ω1  
p
U∼  
(b)  
Ω
(a)  
Hçnh 16.1 Âäng cå khäng âäng bä mät pha mät dáy quán  
a) Tæ træång âáp mach phán thanh hai tæ træång quay thuán va quay ngæåc  
b) Tæ thäng va læc âiãn tæ tac dung lãn räto.  
2
Khi näi dáy quán mät pha stato vao læåi âiãn co âiãn ap u1 thç trong dáy quán  
co dong âiãn xoay chiãu hçnh sin chay qua :  
i1 = 2 I1 sinωt  
Dong âiãn nay sinh ra tæ træång stato co phæång khäng âäi nhæng co âä lån  
thay âäi hçnh sin theo thåi gian, goi la tæ træång âáp mach:  
F = Fm sinωtcosα  
(16.1)  
Ta phán stâ âáp mach nay thanh hai stâ quay :  
jω1 t  
&
• Stâ quay thuán : F e  
11m  
&
• Stâ quay ngæåc : F e  
12m  
−jω1 t  
Hai stâ quay nay co :  
W k  
F
2
2
1
dq1 I  
1m  
• Biãn âä tæ træång âáp quay:  
= F = F  
=
11m  
12m  
π
p
• Täc âä quay :  
ω1  
p
+ Song quay thuán : Ω1 =  
cung chiãu quay räto.  
+ Song quay ngæåc : Ω2 = −Ω1 ngæåc chiãu quay räto.  
So våi räto co hã sä træåt :  
Ω1 − Ω  
+ Thuán : s1 =  
= s  
Ω1  
(−Ω1 ) − Ω  
(−Ω1 )  
+ Ngæåc : s2 =  
= (2 − s)  
Phæång trçnh cán bàng stâ täng :  
+ Thuán : F 01m= F11m+ F 21m sinh ra tæ cam B1mej(ω t+α )  
1
1
&
&
&
+ Ngæåc : F 02m= F12m+ F 22m sinh ra tæ cam B2me− j(ω t+α )  
1
2
&
&
&
Tæ cam täng :  
M
~
B = B1mej(ω t+α ) + B2me− j(ω t+α )  
1
1
1
2
M1  
1
hçnh thanh tæ træång quay Ellip  
M
r
Tæ træång quay thuán B1 tac dung våi  
dong âiãn räto se tao ra mämen quay  
s
0
2
thuán M1 (hçnh 16.2); Con tæ træång  
r
quay ngæåc B2 tac dung våi dong âiãn  
M2  
räto se tao ra mämen quay ngæåc M2  
(hçnh16.2). Täng âai sä hai mämen  
Hçnh 16.2 Mämen cua âäng cå khäng  
âäng bä mät pha  
3
náy cho ta âàc tuyãn M=f(s) :  
M = M1 + M2 = f(s)  
Tæ âàc tênh ta tháy ràng luc må may (n = 0, s = 1), M1 = M2 va ngæåc chiãu  
nhau nãn M = 0, vç váy âäng cå khäng thã tæ quay âæåc. Nãu ta quay âäng cå theo  
mät chiãu nao âo, s ≠ 1 tæc M ≠ 0 âäng cå se tiãp tuc quay theo chiãu âo. Vç váy  
âã âäng cå mät pha lam viãc âæåc, ta phai co biãn phap må may, nghéa la tçm cach  
tao ra cho âäng cå mät mämen luc räto âæng yãn (M = Mk khi s =1).  
16.2 PHÆÅNG TRÇNH CÅ BAN & SÅ ÂÄ THAY THÃ  
16.2.1. Cac phæång trçnh cå ban  
U1  
&
&
I1 = IB  
&
I1  
B
&
&
&
&
IB1 = I11  
IB2 = I12  
&
IA1  
&
IA2  
A
&
IA  
Hçnh 16.2 Så âä âäng cå mät pha tao nãn bàng cach tach ra mät trong hai pha  
Xet âäng cå khäng âäng bä mät pha nhæ chã âä khäng âäi xæng cua âäng cå  
hai pha m =2, co hai cuän dáy âàt lãch nhau mät goc 900 âiãn, trong âo pha A tach  
&
&
ra nãn dong IA= 0 va pha B con lai co I1 = IB , may näi vao læåi âiãn co âiãn ap  
&
U1. Ta co :  
&
&
&
IA = IA1 + IA2  
(16.2a)  
(16.2b)  
&
&
&
IB = IB1 + IB2  
&
&
&
&
Våi IA1;IB1 va IA2;IB2 la dong thæ tæ thuán va ngæåc, con :  
&
&
&
&
IA1 = jIB1 va IA1 = −jIB1  
Giai hã phæång trçnh (16.2a,b) ta tçm âæåc :  
&
& &  
&
&
&
IB1 = I11(IB − jIA )/ 2 = IB / 2 vç IA = 0  
&
&
&
&
&
&
IB2 = I21(IB + jIA )/ 2 = IB / 2 vç IA = 0  
Âiãn ap cua mät pha :  
U1 = UB = UB1 + UB2 = U11 + U12  
Biãu diãn âiãn ap thæ tæ thuán va ngæåc theo dong I va Z tæång æng :  
&
&
&
&
&
&
4
&
&
&
&
UB1 = U11 = I11Z11 = I1Z11 / 2  
(16.3a)  
(16.3b)  
&
&
&
&
UB2 = U12 = I12Z12 = I1Z12 / 2  
& &  
Trong âo : I11;I12 la dong âiãn thæ tæ thuán va ngæåc. Con Z11; Z12 la täng trå thæ  
tæ thuán va ngæåc.  
r2'  
s
r'2  
2 − s  
−1  
Va  
Z11 = Z1 + (Z−m1 + Z' )−1 våi Z'21 = + jx'2  
(16.4a)  
(16.4b)  
21  
−1  
Z12 = Z1 + (Z−m1 + Z' )−1 våi Z'22 =  
+ jx'2  
22  
16.2.2. Mach âiãn thay thã  
Tæ cac phæång trçnh cán bàng ta ve mach âiãn thay thã âäng cå khäng âäng bä  
nhæ hçnh 16.4a. Âáy la mach âiãn thay thã chênh xac cua âäng cå mät pha.  
'
r1/2  
&
I1  
&
jx1/2  
I21  
Chu y : r’2 = kr2  
x’2 = kx2  
jx’2/2  
rm/2  
&
I01  
&
r2'  
U11  
jxm/2  
2.s  
k = kekI  
m1= 2  
&
U1  
r2'  
jxm/2  
rm/2  
&
I02  
&
U12  
2(2 − s)  
jx’2/2  
'
&
I22  
r1/2 jx1/2  
(a)  
&
&
r1  
x1  
I1  
I1  
r1  
x1  
0,5x’2  
0,5r2'  
s
RT  
XT  
xm  
2
0,5X’2  
ZT  
ZN  
&
U1  
&
U1  
RN  
XN  
0,5r2'  
2 − s  
xm  
2
(b)  
(c)  
Hçnh 16.4 Mach âiãn thay thã gán âung cua âäng cå khäng âäng bä mät pha  
Trong âo :  
5
r1 = âiãn trå cua dáy quán stator.  
x1 = âiãn khang tan cua dáy quán stator.  
xm = âiãn khang tæ hoa.  
r’2 = âiãn trå cua dáy quán rotor qui vã dáy quán stator.  
x’2 = âiãn khang tan cua dáy quán rotor qui vã dáy quán stator.  
U1 = âiãn ap cua nguän.  
Gia thiãt ràng rotor quay våi täc âä nao âo trong tæ træång quay thuán, æng hã  
sä træåt s. Luc nay dong âiãn cam æng trong dáy quán rotor co tán sä sf, f tán sä  
læåi âiãn näi vao dáy quán stator. Cho ràng tän hao sàt khäng âang kã hoàc gäp  
vao tän hao quay. Nhæ váy giäng may âiãn khäng âäng bä ba pha, täng trå cua  
dáy quán rotor æng våi tæ træång quay thuán qui vã dáy quán stator la 0,5r’2/s +  
j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Cung tæång tæ nhæ váy âäi våi tæ træång quay ngæåc, ta co  
täng trå cua dáy quán rotor æng våi tæ træång quay ngæåc qui vã dáy quán stator la  
0,5r’2/(2-s) + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Mach âiãn tæång âæång trçnh bay trãn hçnh  
16.4c, co täng trå thæ tæ thuán ZT va thæ tæ ngæåc ZT nhæ sau :  
j0,5Xm (j0,5X'2 + 0,5R'2 /s)  
ZT = RT + jXT =  
(16.5)  
0,5R'2 /s + j0,5(Xm + X'2 )  
j0,5Xm [j0,5X'2 + 0,5R'2 /(2 −s)]  
ZN = RN + jXN =  
(16.6)  
0,5R'2 /(2 −s) + j0,5(Xm + X'2 )  
Cäng suát âiãn tæ (khe hå khäng khê) cua tæ træång thæ tæ thuán va ngæåc :  
PâtT = RTI12  
PâtN = RNI12  
(16.7)  
(16.8)  
Moment tæång æng :  
PâtT  
Ω1  
MT =  
(16.9)  
PâtN  
Ω1  
MN =  
(16.10)  
Moment täng la :  
M = MT − MN =  
I12  
Ω1  
(RT − R N )  
(16.11)  
Cäng suát cå :  
PCå = MΩ  
(16.12)  
(16.13)  
PCå = MΩ1(1− s)  
6
PCå = I12 (RT − R N )(1−s)  
PCå = (PâtT − PâtN )(1− s)  
(16.14)  
(16.15)  
Cäng suát trãn âáu truc :  
P2 = PCå - pq  
(16.16)  
pq la tän hao quay, gäm tän hao cå va tän hao phu, cung co khi gäp ca tän hao  
sàt vao tän hao quay.  
Tän hao âäng trong dáy quán rotor æng våi tæ træång quay thuán va ngæåc :  
pCu2T = sPâtT  
(16.17)  
(16.18)  
pCu2N = (2-s)PâtN  
Tän hao âäng trong dáy quán rotor :  
pCu2 = sPâtT + (2-s)PâtN  
(16.19)  
VÊ DU 16.1  
Mät âäng cå khäng âäng bä mät pha cäng suát 1/4 ma læc, 230V, 60Hz va 4  
cæc tæ co tham sä va tän thát nhæ sau :  
R1 = 10Ω;  
X1 = X’2 = 12,5Ω; R’2 = 11,5Ω;  
Xm = 250Ω;  
Tän hao sàt å 230V la 35W; Tän hao ma sat va quat gio la 10W;  
Våi hã sä træåt la 0,05, xac âënh dong âiãn stato, cäng suát cå, cäng suát ra trãn  
truc, täc âä va hiãu suát khi âäng cå lam viãc nhæ âäng cå mät pha å âiãn ap va  
tán sä âënh mæc våi dáy quán khåi âäng càt ra.  
Giai  
Tæ cac thäng sä âa cho, ta tênh âæåc täng trå thæ tæ thuán ZT va thæ tæ ngæåc ZT  
cua âäng cå mät pha nhæ sau :  
j0,5Xm (j0,5X'2 + 0,5R'2 /s)  
ZT = RT + jXT =  
0,5R'2 /s + j0,5(Xm + X'2 )  
j0,5×250(j0,5×12,5+ 0,5×11,5/0,05)  
ZT = RT + jXT =  
ZN = RN + jXN =  
= 59 + 57,65j  
0,5×11,5/0,05+ j0,5(250 +12,5)  
j0,5Xm [j0,5X'2 + 0,5R'2 /(2 −s)]  
0,5R'2 /(2 −s) + j0,5(Xm + X'2 )  
j0,5×250[j0,5×12,5+ 0,5×11,5/(2 − 0,05)]  
0,5×11,5/(2 − 0,05) + j0,5(250 +12,5)  
ZN = RN + jXN =  
= 2,67 + 6,01j  
Täng trå vao tæång âæång :  
Ztâ = Z1 + ZT + ZN = 10 + 12,5j +59 + 57,65j +2,67 + 6,01j  
7
= 71,67 + 76,16j = 104,6 ∠46,74o Ω.  
Dong âiãn vao stato :  
230∠0o  
&
U
Ztâ  
I1 =  
=
= 2,2∠ − 46,74o  
A
&
104,6∠46,74o  
Hã sä cäng suát : cosϕ = cos 46,74o = 0,685  
60×60  
Täc âä âäng cå : n = (1− s)n1 = (1− 0,05)  
= 1.710 vg/ph.  
2
Cäng suát cå : PCå = I12 (RT − R N )(1−s) = 2,22.(59-2,67).(1-0,05) = 259 W  
Cäng suát trãn âáu truc : P2 = PCå -pFe- pq = 259 -35- 10 = 214 W.  
Cäng suát âäng cå tiãu thu tæ læåi âiãn :  
P = U.Icosϕ = 230.2,2 cos 46,74o = 346,77 W  
P2  
214  
347.22  
Hiãu suát cua âäng cå : η =  
=
= 0,617 = 61,7%  
P
1
16.3. MÅ MAY ÂÄNG CÅ KHÄNG ÂÄNG BÄ MÄT PHA  
16.3.1. Âäng cå khäng âäng bä dung cuän dáy phu  
Loai âäng cå nay âæåc dung kha phä biãn nhæ may âiãu hoa, may giàt, dung  
cu cám tay, quat , båm ly tám ...  
CD  
K
M
I
Cuän chênh  
Cuän chênh  
Va cuän phu  
&
U
0
NC  
IC  
IP  
Np  
&
Ip  
Mk  
s
&
I
Mâm  
0
&
Ic  
(b)  
(c)  
(a)  
1
Hçnh 16.5 Âäng cå dung dáy quán phu . a) Så âä kãt cáu.  
b) Âä thë vectå luc må may. c) Âàc tênh M = f(s)  
Cac phán chênh cua loai âäng cå náy cho trãn hçnh 16.5a, gäm dáy quán chênh  
Nc (dáy quán lam viãc), dáy quán phu (dáy quán må may Nk ). Hai cuän dáy náy  
âàt lãch nhau mät goc 90o âiãn trong khäng gian. Va räto läng soc.  
8
Âã co âæåc mämen må may, ngæåi ta tao ra goc lãch pha giæa dong âiãn qua  
cuän chênh Ic va dong qua cuän dáy phu Ip bàng cach màc thãm mät âiãn trå näi  
tiãp våi cuän phu hoàc dung dáy quán cå nho hån cho cuän phu, goc lãch náy  
thæång nho hån 300. Dong trong dáy quán chênh va trong dáy quán phu sinh ra tæ  
træång quay âã tao ra momen må may. Âä thë vectå luc må may âæåc trçnh bay  
trãn hçnh 16.5b.  
Khi täc âä âat âæåc 70÷75 % täc âä âäng bä, cuäng dáy phu âæåc càt ra nhå  
cäng tàt ly tám K va âäng cå tiãp tuc lam viãc våi cuän dáy chênh. Âàc tênh  
momen âæåc trçnh bay trãn hçnh 16.4c.  
16.3.2. Âäng cå dung tu âiãn (hçnh 16.6)  
Cac âäng cå khäng âäng bä mät pha co cuän dáy phu âæåc màt näi tiãp våi  
mät tu âiãn âæåc goi la âäng cå tu âiãn. Loai âäng cå náy co cuän dáy phu bä trê  
lãch so våi cuän dáy chênh mät goc 900 âiãn trong khäng gian, âã tao goc lãch vã  
thåi gian ta màt näi tiãp våi cuän dáy phu mät tu âiãn. Nãu tu âiãn màt näi tiãp våi  
cuän phu chon gia trë thêch håp thç goc lãch pha giæa IC va Ip la gán 900 (hçnh  
16.6b). Tuy theo yãu cáu vã momen må may va momen luc lam viãc, ta co cac  
loai âäng cå tu âiãn nhæ sau:  
1. Âäng cå dung tu âiãn må may (hçnh 16.6a). Khi må may täc âä âäng cå  
âat âãn 75÷85% täc âä âäng bä, cäng tàt K må ra va âäng cå se âat âãn täc âä än  
âënh.  
2. Âäng cå dung tu âiãn thæång træc (hçnh 16.6b). Cuän dáy phu va tu âiãn  
må may âæåc màt luän khi âäng cå lam viãc bçnh thæång. Loai náy co cäng suát  
thæång nho hån 500W va co âàc tênh cå tät.  
CD  
CD  
K
&
I
I
Ip  
IP  
IP  
&
U
WC  
IC  
WC  
IC  
0
C
C
&
I
Wp  
Wp  
&
Ic  
(c)  
(a)  
(b)  
Hçnh 16.6 Âäng cå mät pha dung tu âiãn.  
a) Tu âiãn må may. b) Tu âiãn thæång træc. c) Âä thë vectå.  
9
Ngoai ra, âã cai thiãn âàc tênh lam viãc va momen må may ta dung âäng cå  
hai tu âiãn. Mät tu âiãn må may kha lån (khoang 10 ÷15 lán tu âiãn thæång træc)  
âæåc ghep song song våi tu âiãn thæång træc. Khi må may täc âä âäng cå âat âãn  
75÷85% täc âä âäng bä, tu âiãn må may âæåc càt ra khoi cuän phu, chè con tu  
âiãn thæång træc näi våi cuän dáy phu khi lam viãc bçnh thæång.  
16.3.3. Âäng cå dung vong ngàn mach (hçnh 16.7)  
Hçnh 16.7a cho tháy cáu tao loai âäng cå náy. Trãn stato ta âàt dáy quán mät  
pha va cæc tæ âæåc chia lam hai phán, phán co vong ngàn mach K äm 1/3 cæc tæ va  
'
&
&
räto läng soc. Dong âiãn chay trong dáy quán stato I1 tao nãn tæ thäng φ qua phán  
''  
&
cæc tæ khäng vong ngàn mach va tæ thäng φ qua phán cæc tæ co vong ngàn mach.  
''  
''  
&
&
&
Tæ thäng φ cam æng trong vong ngàn mach sââ En , chám pha so våi φ mät goc  
900 (hçnh 16.7b) . Vong ngàn mach co âiãn trå va âiãn khang nãn tao ra dong âiãn  
0
&
&
&
&
In chám pha so våi En mät goc ϕn < 90 . Dong âiãn In tao ra tæ thäng φn va ta co  
tæ thäng täng qua phán cæc tæ co vong ngàn mach :  
''  
&
&
&
φ∑ = φ + φn  
'
&
φ
M
&
φΣ  
I1  
''  
&
φ
Mmax  
φΣ  
ϕ
&
En  
0
K
ϕn  
s
0
s
th  
1
φn  
φ’  
&
φ
φ”  
φn  
&
In  
(b)  
(c)  
(a)  
Hçnh 16.7 Âäng cå KÂ mät pha co vong ngàn mach å cæc tæ  
a) Cáu tao; b) Âä thë vectå; c) Âàc tênh mämen  
Tæ thäng náy lãch pha so våi tæ thäng qua phán cæc tæ khäng co vong ngàn  
'
&
mach mät goc la ϕ . Do tæ thäng φ va φΣ lãch nhau trong khäng gian nãn chung  
tao ra tæ træång quay va lam quay räto. Loai âäng cå náy co momen må may kha  
nho Mk= (0,2-0,5)Mâm, hiãu suát tháp (tæ 25 - 40%), thæång chã tao våi cäng suát  
20 - 30W, âäi khi cung co chã tao cäng suát âãn 300W va hay sæ dung lam quat  
ban, quat trán, may quay âéa ...  
]
[
pdf 9 trang myanh 21080 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Máy điện 1 - Chương 16: Động cơ không đồng bộ một pha", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_may_dien_1_chuong_16_dong_co_khong_dong_bo_mot_ph.pdf