CHƯƠNG 11: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA Bài số 11-1. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 220V, 50Hz và 4 cực từ có tham số và tổn thất như sau : R 1 = 8.2Ω; X 1 = X’ 2 = 10.5Ω; R’ 2 = 10.5Ω; X M = 210Ω; Tổn hao sắt ở 110V là 25W; tổn hao ma sát và quạt gió là 12W; Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato, công suất cơ, công suất ra trên trục, tốc độ và hiệu suất khi động cơ làm việc ở điện áp và tần số định mức. Tổng trở thứ tự thuận: M M 2 T T T 2 M 2 0.5jX (0.5jX 0.5R /s) Z R jX 0.5R /s 0.5j(X X ) ′ + = + = ′ ′ + + 0.5j 210(0.5j 210 0.5 10.5/0.05) (51.2195 + j51.2195) 0.5 10.5/0.05 0.5j(210 10.5) × × + × = = Ω × + + Tổng trở thứ tự ngược: [ ] M 2 2 N N N 2 M 2 0.5jX 0.5jX 0.5R /(2 s) Z R jX 0.5R /(2 s) 0.5j(X X ) ′ ′ + − = + = ′ ′ − + + 0.5j 210(0.5j 10.5 0.5 10.5/1.95) (2.503 + j4.8808) 0.5 10.5/1.95 0.5j(210 10.5) × × + × = = Ω × + + Tổng trở vào của động cơ: V 1 1 T N Z R jX Z Z 8.2 j10.5 51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808= + + + = + + o (61.9225 + j66.6003) 90.9395 47.08= = ∠ Ω Dòng điện đưa vào stato: o 1 1 o V U 220 I 2.4192 47.08 A Z 90.9395 47.08 = = = ∠ − ∠ & & Hệ số công suất: cosϕ = cos47.08 o = 0.6809 Công suất đưa vào động cơ: 1 P UIcos =220 2.4192 0.6809 = 362.4002= ϕ × × W Công suất cơ: 2 2 co 1 T N P I (R R )(1 s) 2.4192 (51.2195 2.503) (1 0.05) 270.8569= − − = × − × − = W Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U 1.6 nên với U = 220V ta có: 1.6 Fe 220 p 25 75.7858 110   = × =  ÷   W Công suất đưa ra: 2 co Fe f P P p p 270.8569 75.7858 12 183.0711= − − = − − = W Hiệu suất của động cơ: 2 1 P 183.0711 0.5052 P 362.4002 η = = = Bài số 11-2. Một động cơ không đồng bộ một pha công suất 1/4 mã lực, 110V, 50Hz và 4 cực từ có tham số và tổn thất như sau : R 1 = 2.0Ω; X 1 = 2.8Ω; X’ 2 = 2.0Ω; R’ 2 = 4.0Ω; X M = 70Ω; Tổn hao sắt ở 230V là 35W; tổn hao ma sát và quạt gió là 10W. Với hệ số trượt là 0.05, xác định dòng điện stato; công suất cơ; công suất ra trên trục, tốc độ; mômen và hiệu suất khi động cơ làm việc với dây quấn phụ được cắt ra ở điện áp và tần số định mức. Tổng trở thứ tự thuận: M M 2 T T T 2 M 2 0.5jX (0.5jX 0.5R /s) Z R jX 0.5R /s 0.5j(X X ) ′ + = + = ′ ′ + + 0.5j 70(0.5j 70 0.5 4/0.05) (16.9199 + j19.7721) 0.5 4 / 0.05 0.5j(70 2) × × + × = = Ω × + + Tổng trở thứ tự ngược: [ ] M 2 2 N N N 2 M 2 0.5jX 0.5jX 0.5R /(2 s) Z R jX 0.5R /(2 s) 0.5j(X X ) ′ ′ + − = + = ′ ′ − + + 0.5j 70(0.5j 2 0.5 4 /1.95) (0.9687 + j0.9998) 0.5 4 /1.95 0.5j(70 2) × × + × = = Ω × + + Tổng trở vào của động cơ: V 1 1 T N Z R jX Z Z 8.2 j10.5 51.2195 + j51.2195 + 2.5030 + j4.8808= + + + = + + o 19.8886 + j23.5719 30.8414 49.84= = ∠ Ω Dòng điện đưa vào stato: o 1 1 o V U 110 I 3.5666 49.84 A Z 30.8414 49.84 = = = ∠ − ∠ & & Hệ số công suất: cosϕ = cos49.84 o = 0.6449 Công suất đưa vào động cơ: 1 P UIcos =110 3.5666 0.6449 = 253.0005= ϕ × × W Công suất cơ: 2 2 co 1 T N P I (R R )(1 s) 3.5666 (16.9199 0.9687) (1 0.05) 192.7683= − − = × − × − = W Tổn hao sắt chủ yếu là tổn hao từ trễ và tỉ lệ với U 1.6 nên với U = 220V ta có: 1.6 Fe 110 p 35 10.7531 230   = × =  ÷   W Công suất đưa ra: 2 co Fe f P P p p 192.7683 10.7531 10 172.0153= − − = − − = W Tốc độ quay của động cơ: 60f 60 50 n (1 s) (1 0.05) 1425vg / ph p 2 × = − = − = Mô men trên trục động cơ: 2 2 2 P P 60 214.6649 60 M 1.4385Nm 2 n 2 1425 × × = = = = Ω π π× Hiệu suất của động cơ: 2 1 P 172.0153 0.6799 P 253.0005 η = = = Bài số 11-3. Thí nghiệm không tải và ngắn mạch (thực hiện trên cuộn dây chính) của động cơ điện không đồng bộ một pha ¼ hp, 120 V, 60 Hz, 1730 vòng/phút thu đươc kết quả như sau: Thí nghiệm không tải: động cơ quay không tải V = 120 V; I = 3.5 A; P = 125W Thí nghiệm ngắn mạch: giữ rotor đứng yên V = 43 V; I = 5 A; P = 140W Xác định (a) tham số của mạch điện thay thế động cơ; (b) tổn hao quay. Mạch điện thay thế của động cơ khi không tải và ngắn mạch: Khi không tải, 1 R / 2 1 2 j(X X ) ′ + j0.5X M o U & o I & 1 2 j(X X ) ′ + 2 R / 4 ′ 1 R / 2 j0.5X M 1 R / 2 1 2 j(X X ) ′ + j0.5X M 2 R / 2 ′ n U & n I & 1 2 j(X X ) ′ + 2 R / 2 ′ 1 R / 2 j0.5X M e I & m I & Từ số liệu thí nghiệm không tải ta có: o o o U 120 z 34.2857 I 3.5 = = = Ω o o 1 2 2 2 o P 125 R R 0.25R 10.2041 I 3.5 ′ = + = = = Ω 2 2 2 2 o 1 M 2 o o X X 0.5X 0.5X z R 34.2857 10.2041 32.732 ′ = + + = − = − = Ω Từ số liệu thí nghiệm ngắn mạch ta có: n n n U 43 z 8.6 I 5 = = = Ω n n 1 2 2 2 n P 140 R R R 5.6 I 5 ′ = + = = = Ω 2 2 2 2 n 1 2 n n X X X z R 8.6 5.6 6.5269 ′ = + = − = − = Ω Bài số 11-4. Một động cơ không đồng bộ một pha chạy bằng tụ, điện áp 120V, 60Hz và 4 cực từ có tham số của mạch điện thay thế như sau : Cuộn dây chính: R 1C = 2,0 Ω; X 1C =1,5 Ω; Cuộn dây phụ: R 1P = 2,0 Ω; X 1P = 2,5 Ω; Mạch rotor: R’ 2 = 1,5 Ω; R’ 2 = 2,0 Ω; X M = 48Ω; C = 30 µF; a = N P /N C = 1 Xác định (a) dòng điện khởi động và mômen khởi động của động cơ khi điện áp định mức; (b) trị số điện dung C của tụ điện nối song song với tụ đã có để mômen khởi động đạt giá trị cực đại; (c) dòng điện khởi động của động cơ trong trường hợp (b). Bài số 11-5. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/4hp, 120V và 60Hz có tham số khi khởi động như sau: Cuộn dây chính: R C = 3,94Ω và X C = 4,20Ω; Cuộn dây phụ: R P = 8,42Ω; và X P =6,28Ω. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) trị số điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện là 30 0 . Bài số 11-6. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 120V và 60Hz có tham số khi rotor đứng yên (khởi động) như sau: cuộn dây chính R C = 2,20Ω và X C = 3,80Ω; cuộn dây phụ R P = 9,25Ω; X P = 8,55Ω. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 90 0 ; (e) mômen khơi đồng trong trường hợp (d); (f) phần trăm mômen khởi động tăng so với khi không có tụ điện C. Bài số 11-7. Dùng số liệu của bài tập số 11-2 để xác định (a) trị số điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 80,6 0 ; (b) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động với tụ điện C. Bài số 11-8. Một động cơ điện không đồng bộ một pha hai cuộn dây 1/3hp, 120V và 60Hz có tham số khi khở động cho là: Cuộn dây chính R C = 4,60Ω và X C = 3,80Ω; Cuộn dây phụ R P = 9,80Ω; và X P = 3,60Ω. Động cơ được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 90 0 .    . lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) mômen khởi động; (d) trị số điện. điện dung C mắc nối tiếp với cuộn dây phụ để góc lệch pha giữa hai dòng điện khi khởi động là 80,6 0 ; (b) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động với tụ điện C. Bài. được nối vào lưới điện có điện áp 120V và f = 60Hz. Xác định (a) dòng điện trong mỗi cuộn dây và dòng điện vào động cơ khi khởi động; (b) góc lệch pha giữa hai dòng điện; (c) điện dung C mắc nối