CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 21 CHƯƠNG 2. CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘN G. 2.1 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. 2.1.1- Ưu điểm. Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với tốc độ quay của từ trường quay (vì vậy được gọi là động cơ không đồng bộ). Loại máy này được dùng chủ yếu làm động cơ điện. Ưu điểm của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. - Có kết cấu đơn giản. - Dễ chế tạo. - Vận hành an toàn. - Sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. - Dải công suất rộng từ 0,1 kw đến hàng trăm kw. - Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, động cơ không đồng bộ ngày càng được khai thác các ưu điểm của mình. Từ những ưu điểm trên đây ta chọn động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ để truyền động cho dây chuyển sản xuất sợi nhựa. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 22 2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Cấu tạo: Hình 2.1 . Hình 2.1- Cấu tạo động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ. Cấu tạo: Gồm 2 phần chính. + Stato:Phần cảm. Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại trên có phay rãnh để đặt các cuộn dây 3 pha của động cơ lệch nhau 120 0 trong không gian. + Rôto: A X ω B Y C Z CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 23 Là các tấm thép kỹ thuật điện ghép lại có phay rãnh để đặt các thanh dẫn, ở hai đầu thành dẫn được hàn với hai vách ngăn mạch. Loại rôto này gọi là loại rôto lồng sóc. Nếu thay các thanh dẫn bằng các cuộn dây quấn, các đầu dây được đưa ra ngoài bằng vòng trượt và chổi than thì loại rôto này được gọi là rôto dây quấn. Nguyên lý làm việc. Khi cho dòng điện xoay chiều ba pha vào cuộn dây của Stato thì từ trường tổng hợp do ba cuộn dây tạ o ra là một từ trường quay với tốc độ của từ trường quay(tốc độ đồng bộ). N 0 = P f 1 60 (V/P) p- là số đối cực của động cơ. f 1 là tần số của lưới điện. Từ trường quay này sẽ quét lên thanh dẫn (hay cuộn dây) làm xuất hiện một suất điện động cảm ứng trên thanh dẫn hay cuộn dây. Bởi vì các thanh dẫn được nối kín mạch(cuộn dây được khép kín ở mạch ngoài) cho nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn (hay cuộn dây rôto) có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải. Từ trường quay lại tác dụng vào chính cuộn dây cảm ứng này một lực có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái tạo ra một mômen quay làm quay rôto theo chiều quay của từ trường. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 24 Tốc độ quay của rôto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay. Nếu rôto quay tốc độ bằng tốc độ của từ trường quay thì từ trường sẽ không quét qua các thanh dẫn(hay cuộn dây) nữa nên không có dòng điện cảm ứng nên momen quay cũng không còn. Khi đó do mômen cản lồng trục sẽ quay chậm lại hơn từ trường quay và các thanh dẫn (hay cuộn dây) lại bị từ trường quét qua dây điện c ảm ứng lại xuất hiện và do đó có mômen quay làm cho rôto tiếp tục quay nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay. Tốc độ không đồng bộ n 1 của rôto nhỏ hơn tốc độ đồng bộ n 0 chút ít và sự sai lệch này được đánh giá qua một đại lượng gọi là độ trượt S S = 0 10 n nn − Ở chế độ động cơ độ trượt S có giá trị 0≤ S≤1. 2.1.3_ Mô tả toán học của động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ. Đối với động cơ xoay chiều ba pha ta coi ba pha của động cơ là đối xứng, được cấp bởi nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ qua sơ đồ thay thế (hình2.2). Đó là sơ đồ điện 1 pha phía Stato với đại lượng điện ở mạch rôto đã quy đổi về Stato. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 25 Hình 2.2- Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ. Khi cuộn dây Stato được cấp điện với điện áp định mức U 1 phđm trên một pha mà giữ yên rôto (không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽ xuất hiện một suất điện động E 2 phđm theo nguyên lý của máy biến áp. Hệ số quy đổi suất điện động là: K E = phdm phdm E U 1 1 Từ đó có hệ số quy đổi dòng điện: K I = E K 1 Hệ số quy đổi trở kháng: K R = K X = I E K K = K 2 E X 1 R 1 I ’ 2 I 1 I 0 ~U 1ph R ’ 2 S R m X m X ’ 2 CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 26 Với các hệ số quy đổi này, các đại lượng ở mạch rôto có thể quy đổi về mạch Stato theo cách sau : Dòng điện : I ’ 2 = K I .I 2 Điện kháng : X ’ 2 = K X .X 2 Điện trở : R ‘ 2 = K R . R 2 Các ký hiệu khác trên hình 2.2 I 0 _ _Dòng điện từ hoá của động cơ . R m , X m _ Điện trở điện kháng của mạch hoá . I 1 _ Dòng điện cuộn dây stato R 1 , X 1 Điện trở kháng của cuộn dây stato . Dòng điên quy đổi về stato có thể quy đổi từ sơ đồ: I ’ 2 = 2 21 2 1 1 )'() ' ( XX S R R U ph +++ Khi động cơ hoạt động , công suất điện từ P 12 từ stato chuyển sang rô to thành công suất cơ P cơ đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt ∆ P 2 đốt nóng cuôn dây. P 12 = P cơ +ΔP 2 Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ Mđt của động cơ bằng mômen cơ Mcơ ta có CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 27 M = 0 2 ω S PΔ ω 0 là tốc độ không tải của động cơ Công suất nhiệt trong cuộn dây ba pha ΔP 2 = 3 R ’ 2 I 2 ’2 Mômen động cơ sinh ra được tính M = ]) ' [( '3 22 2 10 2 1 2 2 mn ph X S R RS RU ++ ω Điện kháng ngắn mạch X nm = X 1 + X 2 ’ Từ phương trình trên ta biểu diễn bằng đồ thị Hình 2.3- Đặc tính cơ của đồng cơ không đồng bộ. ω 0 M ω th M mm ω th Sth ω =f(M) K (M đm ) (Mmax) 0 1 ω S 0 CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 28 Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K tại điểm đó có : M th = )(2 3 2 2 110 1 2 nm ph XRR U ++ ω CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 29 • Ảnh hưởng của các tham số điện đối với đặc tính cơ của động cơ: + Thay đổi điện áp U 1ph Điện áp U 1ph đặt vào Stato động cơ chỉ có thể thay đổi về phía giảm khi U 1ph giảm thì mômen tới hạn sẽ giảm rất nhanh theo bình phương của U 1ph , còn tốc độ đồng bộ 0 ω và độ trượt tới hạn S th không thay đổi. Do đó đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi. + Tần số của nguồn điện cấp ( f 1 ) Khi thay đổi tần số f 1 thì tốc độ đồng bộ 0 ω sẽ thay đổi, đồng thời X 1 ,X 2 cũng thay đổi (X=2 π fL) kéo theo cả sự thay đổi độ trượt tới hạn S th và mômen tới hạn M th . Khi tần số nguồn (f 1 ) giảm độ trượt và mômen tới hạn đều tăng nhưng mômen tới hạn tăng nhanh hơn. Do vậy độ cứng của đặc tính cơ tăng lên. + Thay đổi điện trở Rôto (R 2 ’ ) Trường hợp này chỉ có đối với động cơ Rôto dây quấn. Việc thay đổi điện trở Rôto chỉ có thể thay đổi về phía tăng. Khi tăng R 2 ’ thì độ trượt tới hạn tăng lên còn tốc độ không tải 0 ω và mômen tới hạn giữ nguyên. Điện trở Rôto càng tăng thì đặc tính càng dốc. . Các máy điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có rôto quay khác với tốc độ quay của từ trường quay (vì vậy được gọi là động cơ không đồng bộ). Loại máy. điện xoay chiều ba pha không đồng bộ để truyền động cho dây chuyển sản xuất sợi nhựa. CHƯƠNG 2: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG. 22 2.1.2- Cấu tạo và nguyên lý