›
›

Giáo trình Máy điện (Phần 2) - Bùi tấn Lợi

pdf 71 trang ngocly 2990
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Máy điện (Phần 2) - Bùi tấn Lợi", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_may_dien_phan_2_bui_tan_loi.pdf

Nội dung text: Giáo trình Máy điện (Phần 2) - Bùi tấn Lợi

  1. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 9 DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 9.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Dáy quáún cuía maïy âiãûn quay âæåüc bäú trê åí hai bãn khe håí trãn loîi theïp cuía pháön ténh hoàûc cuía pháön quay. Noï laì bäü pháûn chênh âãø thæûc hiãûn sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn trong maïy. Mäüt caïch täøng quaït coï thãø chia dáy quáún maïy âiãûn quay ra laìm hai loaûi : dáy quáún pháön caím (dáy quáún kêch tæì ); dáy quáún pháön æïng. Dáy quáún pháön caím coï nhiãûm vuû sinh ra tæì træåìng åí khe håí luïc khäng taíi. Tæì træåìng naìy trong caïc maïy âiãûn quay thæåìng coï cæûc tênh thay âäøi (hinh 9.1 vaì 9.2), nghéa laì bäú trê cæûc N vaì S xen keí nhau. Stator N N S N S S Rotor S N Hçnh 9.1 Dáy quáún kêch tæì quáún táûp trung cuía maïy âiãûn âäöng bäü Dáy quáún pháön æïng coï nhiãûm vuû caím æïng âæåüc mäüt sââ nháút âënh khi coï chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træåìng khe håí vaì taûo ra stâ cáön thiãút cho sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn. Roî raìng ràòng nãúu tæì træåìng khe håí coï cæûc tênh thay âäøi thç sââ caím æïng laì sââ xoay chiãöu.
  2. 2 Stator N Rotor N S S Hçnh 9.2 Dáy quáún kêch tæì quáún raîi cuía maïy âiãûn âäöng bäü Nãúu caïc cæûc tæì N vaì S xen keí nhau quanh khe håí, dáy quáún pháön æïng âæåüc hçnh thaình tæì täø håüp caïc bäúi dáy (pháön tæí) våïi nhau. Mäùi bäúi dáy cuía b c b c dáy quáún xãúp (hçnh 9.3a) hoàûc dáy quáún y y soïng (hçnh 9.3b) gäöm coï N voìng dáy. Caïc a d a d pháön ab, cd âæåüc âàût trong raînh cuía loîi theïp goüi laì caïc caûnh taïc duûng, coìn ad, bc nàòm (a) (b) ngoaìi raînh goüi laì pháön Hçnh 9.3. Bäúi dáy. a) Dáy quáún xãúp; b) Dáy quáún soïng âáöu näúi. Yãu cáöu cuía dáy quáún: • Âäúi våïi dáy kêch tæì thç taûo ra tæì træåìng hçnh sin åí khe håí, coìn dáy quáún pháön æïng âaím baío coï sââ vaì doìng âiãûn tæång æïng våïi cäng suáút âiãûn tæì cuía maïy. • Kãút cáúu dáy quáún phaíi âån giaín. • Êt täún nguyãn váût liãûu. • Bãö vãö cå, âiãûn, nhiãût, hoïa. • Làõp raïp vaì sæía chæîa dãù daìng.
  3. 3 9.1.1. Caïc âaûi læåüng dàûc træng cuía dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu 1. Bæåïc cæûc: Bæåïc cæûc laì khoaíng caïch giæîa hai cæûc tæì liãn tiãút nhau. Z τ = /säú raînh/. 2 p Trong âoï, Z laì säú raînh, 2p säú cæûc tæì. 2. Bæåïc dáy quáún y : Bæåïc dáy quáún y1 laì khoaíng caïch giæîa hai caûnh taïc duûng cuía mäüt pháön tæí. Z y = ± ε /säú raînh/. 2p Váûy y1 phaíi laì säú nguyãn. Coï caïc træåìng håüp: • ε =0 → y = τ dáy quáún bæåïc âuí. • ε >0 → y > τ dáy quáún bæåïc daìi. • ε 1 dáy quáún bæåïc daìi. β < 1 dáy quáún bæåïc ngàõn. 4. Säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì : Z q = /säú raînh/. m2 p Trong âoï, m laì säú pha; coìn q coï thãø laì säú nguyãn, cuîng coï thãø laì phán säú. 5. Goïc âäü âiãûn giæîa hai raînh caûnh nhau : 360 p.360 α = = /âäü âiãûn/ Z/ p Z 6. Vuìng pha cuía dáy quáún: γ =q α /âäü âiãûn/.
  4. 4 9.1.2. Phán loaûi dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu: 1. Phán theo säú låïp trong raînh: + Dáy quáún mäüt låïp : Hçnh 9.4 laì dáy quáún mäüt låïp, trong mäüt raînh chè âàût mäüt caûnh taïc duûng. Nhæ váy säú pháön tæí cuía dáy quáún : Z S = 2 trong âoï S laì säú pháön tæí; Z Hçnh 9.4 Dáy quáún mäüt låïp laì säú raînh. + Dáy quáún hai låïp: Hçnh 9.5 laì dáy quáún hai låïp, mäüt raînh âàût hai caûnh taïc duûng cuía hai pháön tæí khaïc nhau. Nhæ váy säú pháön tæí : SZ= 2. Phán theo säú pha. • Dáy quáún Hçnh 9.5 Dáy quáún hai låïp mäüt pha. • Dáy quáún hai pha. • Dáy quáún ba pha. 3. Phán theo bæåïc dáy quáún. • Dáy quáún bæåïc âuí. • Dáy quáún bæåïc daìi. • Dáy quáún bæåïc ngàõn. 4. Phán theo caïch näúi caïc pháön tæí. • Dáy quáún xãúp. • Dáy quáún soïng. 5. Phán theo hçnh daûng pháön tæí dáy quáún. • Dáy quáún âäöng khuän. • Dáy quáún âäöng tám. • Dáy quáún phán taïn
  5. 5 Âãø hiãøu roî caïch näúi caïc pháön tæí dáy quáún ta duìng så âäö khai triãøn. Så âäö khai triãøn laì så âäö nháûn âæåüc bàòng caïch càõt pháön æïng bàòng mäüt âæåìng thàóng song song våïi truûc maïy räöi traíi noï ra trãn mäüt màût phàóng. 9.2. DÁY QUÁÚN BA PHA COÏ q LAÌ SÄÚ NGUYÃN. 9.2.1. Dáy quáún mäüt låïp: Xeït så âäö khai triãøn dáy quáún mäüt låïp cuía maïy âiãûn xoay chiãöu coï säú liãûu sau: Z = 24; 2p = 4; m =3. • Veî hçnh sao sââ cuía caïc raînh vaì pháön tæí: + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p3600 2.3600 α = = = 300 (âäü âiãûn) Z 24 Z 24 q = = = 2 2mp 2.3.2 Z 24 τ = = = 6 2p 4 y= τ = 6 γ = α.q = 300 .2 = 600 (âäü âiãûn) (a) (b) Hçnh 9.6 Hçnh sao sââ raînh (a) vaì pháön tæí (b) + Ta tháúy: Caûnh taïc duûng thæï 1÷12 hçnh thaình hçnh sao sââ, caïc tia lãûch pha nhau 300, åí âäi cæûc tæì thæï nháút (hçnh 9.6a). Caûnh taïc duûng thæï 13÷24 hçnh thaình hçnh sao sââ, åí âäi cæûc tæì thæï hai, do coï vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng, nãn hoaìn toaìn truìng våïi hçnh sao cuía âäi cæûc tæì thæï nháút.
  6. 6 Âàûc mäüt cung γ = 600 xaïc âënh âæåüc vuìng pha, tæì âoï ta biãút âæåüc caûnh taïc duûng cuía tæìng pha. + Caïch näúi dáy quáún: y = 6, vaì näúi nhæ sau: Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20). Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24). Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4). • Så âäö khai triãøn dáy quáún: τ τ τ τ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A1 X1 B1 C1 A2 X2 Hçnh 9.7 Dáy quáún âäöng khuän Tæì så âäö khai triãøn ta tháúy: + Mäùi pha coï hai nhoïm pháön tæí dáy quáún. + Mäùi nhoïm coï q pháön tæí dáy quáún. + Caïc pháön tæí cuía mäüt nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau.(Khäng song song ?) + Caïc nhoïm coï thãø màõc näúi tiãúp hoàûc màõc song song phuû thuäüc vaìo âiãûn aïp. + Dáy quáún gäöm caïc pháön tæí coï kêch thæåïc giäúng nhau goüi laì dáy quáún âäöng khuän (hçnh 8.6). • Xaïc âënh sââ cuía mäüt pha: Cäüng caïc vectå thuäüc pha âoï laûi. Ta nháûn tháúy ràòng trë säú sââ cuía mäüt pha khäng phuû thuäüc thæï tæû näúi caïc caûnh taïc duûng thuäüc pha âoï. Vê duû pha A coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng theo thæï tæû (1-8), (2-7) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï nháút vaì (13-20), (14-19) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï hai. Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau: Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19). Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23). Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3).
  7. 7 Våïi caïch näúi dáy quáún nhæ trãn, ta coï så âäö khai triãùn dáy quáún hçnh 9.8 τ τ τ τ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 X C1 A2 2 A1 B1 X1 Dáy quáún âäöng tám Hçnh 9.8 Tæì hçnh 9.8, ta tháúy: • Caïc bäúi dáy giäúng nhæ nhæîng voìng troìn âäöng tám goüi laì dáy quáún âäöng tám. • Âáy laì dáy quáún dãù tæû âäüng hoïa trong quaï trçnh âàût dáy quáún vaìo raînh. • Khi thæûc hiãûn dáy quáún âäöng tám phaíi beí pháön âáöu näúi mäùi nhoïm lãn âãø chuïng khäng chäöng cheïo nhau. Caïc kiãøu dáy quáún âäöng tám, âäöng khuän goüi laì dáy quáún táûp trung vç caïc nhoïm pháön tæí táûp trung dæåïi caïc cæûc tæì nháút âënh. τ τ τ τ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A B X Hçnh 9.9 Dáy quáún phán taïn Coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí theo thæï tæû khaïc laì (2-7), (8-13) vaì (14-19), (20-1). Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau :
  8. 8 Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1). Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5). Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9). Våïi caïch näúi trãn ta âæåüc så âäö khai triãùn hinh 9.9 goüi laì dáy quáún phán taïn. 9.2.2. Dáy quáún hai låïp Coï hai loaûi : dáy quáún xãúp vaì dáy quáún soïng. Æu âiãøm : Laìm bæåïc ngàõn âãø caíi thiãûn daûng soïng sââ. Nhæåüc âiãøm: Läöng dáy vaì sæía chæîa khoï khàn. a/ Dáy quáún xãúp: Xeït dq xãúp hai låïp coï: Z=24; 2p=4; m=3. + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p3600 2. 3600 α = = = 300 âiãûn Z 24 Z 24 q = = = 2 2mp2 . 3 . 2 Z 24 τ = = = 6 2p 4 y 5 y=5 ; β = 1 = 1 τ 6 γ = α.q = 300 .2 = 600 âiãûn + Veî hçnh sao sââ caïc pháön tæí. Hçnh 9.10 Hçnh sao sââ raînh Tæì hçnh sao sââ, ta tháúy: Caïc pháön tæí lãûch pha nhau mäüt goïc 300. Tæì hçnh 9.10, ta tháúy : + Pha a coï caïc pháön tæí: 1,2,7,8; 13,14,19,20. + Pha a coï caïc pháön tæí: 5,6,11,12; 17,18,23,24. + Pha a coï caïc pháön tæí: 9,10,15,16; 21,22,3,4. Caïch näúi caïc pha: y1 = 5 Pha A: låïp trãn: 1 2 7 8 13 14 19 20 Låïp dæåïi: 6 7 12 13 18 19 24 1 Pha B: låïp trãn: 5 6 11 12 17 18 23 24 Låïp dæåïi: 10 11 15 17 22 23 4 5 Pha C: låïp trãn: 9 10 15 16 21 22 3 4 Låïp dæåïi: 14 15 20 21 2 3 8 9 Veî så âäö khai triãùn: Veî cho pha a coìn pha b vaì c veî tæång tæû Ta tháúy: + Do q = 2 nãn mäùi cæûc tæì coï hai pháön tæí.
  9. 9 + Caïc pháön tæí trong mäùi nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau. + Caïc nhoïm coï thãø màõc song song hoàûc näúi tiãúp phuû thuäüc âiãûn aïp. + Säú nhaïnh song song nhiãöu nháút bàòng säú cæûc tæì (n ≤ 2p). τ τ τ τ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 24 C X A B Hçnh 9.11 Dáy quáún xãúp hai låïp bæåïc ngàõn b/ Dáy quáún soïng : våïi Z = 18, 2p = 4, m = 3. Hçnh 9.12. τ τ τ τ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 19 20 21 22 23 24 10 11 12 13 14 15 16 17 18 X1 A2 A1 X2 Hçnh 9.12 Dáy quáún soïng hai låïp bæåïc ngàõn 9.3. DÁY QUÁÚN COÏ q LAÌ PHÁN SÄÚ Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì: Z a c q = = =b + 2mp d d Ta tháúy: + Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi caïc cæûc tæì khäng âãöu nhau. + Nhoïm coï nhiãöu pháön tæí goüi laì nhoïm låïn: (b+1) pháön tæí.
  10. 10 + Nhoïm coï êt pháön tæí goüi laì nhoïm nhoí: b pháön tæí. + Dæåïi d cæûc tæì coï c nhoïm låïn vaì (d-c) nhoïm nhoí. Xeït vê duû : Veî giaín âäö khai triãøn dáy quáún coï Z = 18; 2p = 4 ; m = 3. + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p3600 2. 3600 α = = = 400 âiãûn Z 18 Z 18 3 1 q = = = =1 + 2mp 2 3 2 2 2 3 γ = α.q =400 . = 600 âiãûn 2 Z 18 τ = = = 4. 5 ; y= 4 2p 4 Váûy a = 3; d = 2; b = c = 1. Nhoïm låïn coï b+1 = 2 pháön tæí . Nhoïm nhoí coï b = 1 pháön tæí. Phán vuìng pha: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12. Så âäö näúi dáy caïc pha: y = 4. Pha a: låïp trãn:1 2 6 10 11 15 Låïp dæåïi: 5 6 10 14 15 1 Pha b: låïp trãn: 4 5 9 13 14 18 Låïp dæåïi: 8 9 13 17 18 4 Pha c: låïp trãn: 7 8 3 16 17 12 Låïp dæåïi: 11 12 7 2 3 16 Veî så âäö khai triãøn dáy quáún: (hçnh 9.13) τ τ τ τ 11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 A B C X Hçnh 9.13 Dáy quáún xãúp hai låïp våïi q laì phán sä ú
  11. 11 9.4 DÁY QUÁÚN NGÀÕN MAÛCH KIÃØU LÄÖNG SOÏC: Âáy quáún ngàõn maûch kiãøu läöng soïc âæåüc taûo thaình båíi caïc thanh dáùn bàòng âäöng âàût trong caïc raînh cuía räto, hai âáöu cuía chuïng haìn våïi hai vaình ngàõn maûch cuîng bàòng âäöng. Caïc thanh dáùn vaì vaình ngàõn maûch noïi trãn cuîng coï thãø âuïc bàòng nhäm. Sââ cuía caïc thanh dáùn lãûch pha nhau mäüt goïc: α = 2πp/Z. Trong tênh toaïn thæûc tãú, thæåìng xem mäùi thanh dáùn laì mäüt pha: m2 = Z2, vaì säú voìng dáy cuía mäüt pha: N = 1/2, caïc hãû säú knν = krν = 1. Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc: I I &v21 &Iv12 &Iv23 &Iv34 &v21 &Iv12 &Iv23 &Iv34 1 2 3 1 2 3 r v r t r &It1 &It2 &It3 &It1 &It2 &It3 &Iv21 &I &I &Iv34 &Iv21 &I &I &Iv34 v12 v23 v12 v23 (a) (b) Hçnh 9.15 Så âäö maûch âiãûn thæûc (a) vaì tæång âæång (b) cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc nhæ trãn hçnh 8.14a, trong âoï: rt - âiãûn tråí thanh dáùn; rv - âiãûn tråí cuía tæìng âoaûn giæîa hai thanh dáùn cuía vaình ngàõn maûch; Ta thay thãú maûch âiãûn thæûc noïi trãn bàòng maûch âiãûn tæång âæång dæûa trãn cå såí täøn hao cuía hai maûch âiãûn âoï bàòng nhau (hçnh 8.14b). Âäúi våïi mäüt nuït báút kyì, thê duû nuït hai ta coï: it2 = iv23 - iv12 I& 2t Do doìng âiãûn trong caïc âoaûn cuía voìng I& ngàõn maûch cuîng lãûch pha nhau mäüt goïc α , ta coï: I& v23 α πp v12 α I= 2 I sin= 2 I sin t v 2 v Z I vaì I = t v pπ 2sin Z Vç täøn hao trãn âiãûn tråí cuía maûch âiãûn thæûc Hçnh 9.15 Quan hãû giæîa doìng âiãûn trong thanh dáùn vaì maûch âiãûn thay thãú phaíi bàòng nhau, nghéa laì: vaì doìng trong vaình ngàõn 2 2 2 maûch ZIt r t+2 ZI v r v = ZI t r
  12. 12 Kãút håüp våïi phæång trçnh trãn, ta tçm âæåüc âiãûn tråí pha cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc: r r= r + v t pπ 2sin 2 Z 9.5. CAÏCH THÆÛC HIÃÛN DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU: Dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu âæåüc âàût trong caïc raînh trãn stato hay roto. Caïc raînh náöy coï caïc daûng nhæ sau: a) Raînh kên b) Raînh næîa kên c) Raînh næîa håí d) Raînh håí Hçnh 9.16 Caïc daûng raînh cuía dáy quáún maïy âiãûn Raînh næîa kên duìng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút P< 100 kW, âiãûn aïp U<1000V. Loaûi raînh náöy chè duìng dáy dáùn tiãút diãûn troìn dæåìng kênh < 2,5mm. Raînh næîa håí duìng cho dáy quáún stato cuía caïc maïy âiãûn coï cäng suáút låïn P = 300-400 kW, âiãûn aïp U<1000V Raînh håí duìng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút låïn, âiãûn aïp cao. Dáy quáún loaûi náöy thæåìng duìng tiãút diãûn chæî nháût, laìm thaình nhæîng bäúi dáy træåïc räöi sau âoï âàût vaìo raînh. ÅÍ nhæîng maïy âiãûn cäng suáút låïn, âãø traïnh læûc âiãûn tæì ráút maûnh luïc xayí ra ngàõn maûch taïc duûng lãn pháön âáöu näúi, laìm hoíng pháön âáöu näúi dáy quáún stato, bäü pháûn náöy buäüc chàût vaìo caïc voìng theïp coï bouläng bàõt vaìo thán maïy./. ]R R^
  13. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 10 SÆÏC ÂIÃÛN ÂÄÜNG CUÍA DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 10.1. NHÁÛN XEÏT BAN ÂÁÖU Khi tæì thäng cuía pháön caím xuyãn qua dáy quáún pháön æïng biãún thãn thç trong dáy quáún pháön æïng seî sinh ra sæïc âiãûn âäüng (sââ). Trong maïy âiãûn quay coï hai caïch âãø taûo ra sæû biãún thiãn cuía tæì thäng xuyãn qua dáy quáún pháön æïng. Caïch thæï nháút laì cho dáy quáún pháön æïng chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træång pháön caím. Caïch thæï hai laì cho xuyãn qua dáy quáún pháön æïng âæïng yãn, mäüt tæì træång pháön caím âáûp maûch hoàûc mäüt tæì træåìng khäng âäøi nhæng tæì dáùn maûch tæì hay âäøi. Âãø maïy laìm viãûc âæåüc täút, yãu cáöu tæì træåìng phán bäú doüc khe håí cuía maïy hçnh sin âãø sââ caím æïng trong dáy quáún coï daûng hçnh sin. Thæûc tãú: khäng thãø coï, vç cáúu taûo maïy, tæì træåìng cuía cæûc tæì vaì cuía dáy quáún âãöu khaïc sin. Ta phán têch chuïng thaình soïng cå baín (báûc 1) vaì soïng báûc cao ν (báûc 3,5, ). Ta phán tæì caím B thaình caïc soïng hçnh sin B1, B3, B5, B7, Våïi tæì træåìng B1 coï bæåïc cæûc τ coìn Bν coï bæåïc cæûc τν=τ/ ν. Khi räto chuyãøn âäüng, tæì træåìng B1, B3, B5, B7, caím æïng trong dáy quáún Hçnh 10.1 Sæû phán bäú tæì caím cuía sââ e , e , e , e , Do táön säú f khaïc nhau tæì træåìng cæûc tæì cuía maïy âiãûn 1 3 5 7 âäöng bäü cæûc läöi doüc bãö màût stato nãn sââ täøng trong dáy quáún seî coï daûng khäng sin.
  14. 2 10.2. SÆÏC ÂIÃÛN ÂÄÜNG CAÍM ÆÏNG TRONG DÁY QUÁÚN Xeït sââ caím æïng trong dáy quáún do B1, B3, B5, B7, tçm sââ täøng. 10.2.1. Sââ cuía dáy quáún do tæì træåìng soïng cå baín. 1. Sââ cuía mäüt thanh dáùn: Thanh dáùn coï chiãöu daìi l chuyãøn âäøng våïi váûn täúc v trong tæì træåìng cå baín phán B Bx bäú hçnh sin doüc khe håí : x Bx= B m sin π B τ 0 m1 v x Trong thanh dáùn caím æïng sââ: x l π τ e= B vl = B vlsin x td x m τ trong âoï: x 2τ v = = =2 τf Hçnh 10.2 Chuyãøn âäüng tæång âäúi cuía t T thanh dáøn trong tæì træåìng hçnh sin do ω = 2πf : täúc âäü goïc 2 vaì Φ = B lτ : tæì thäng æïng våïi mäüt bæåïc cæûc tæì. π m Nãn: etd = πfΦsinωt Trë säú hiãûu duûng sââ âoï bàòng: π 2 Etd = fΦ = π f Φ 2 2 2. Sââ cuía mäüt voìng dáy. Sââ cuía mäüt bäúi dáy (pháön tæí): Sââ cuía mäüt voìng dáy gäöm hai thanh dáùn âàût trong hai raînh caïch nhau mäüt khoaíng y laì hiãûu säú hçnh hoüc caïc sââ lãûch nhau mäüt goïc (y/τ)π cuía hai thanh dáùn âoï. Tæì hçnh 10.3, ta coï: y π E= E' − E'' = 2 E sin = π2f Φ k (10.5) V td td td τ 2 n y π π trong âoï: k= sin =sin β (10.6) n τ 2 2 y Thæåìng hãû säú β = < 1, nãn k âæåüc goüi laì hãû säú bæåïc ngàõn. τ n Nãúu trong hai raînh noïi trãn coï âàût mäüt bäúi dáy (pháön tæí) gäöm Npt voìng dáy thç sââ cuía bäúi dáy âoï bàòng: E1p = π 2kn fN pt Φ (10.7)
  15. 3 ν=1 Bm1 τ E − E& '' & v td βπ ' βπ E& td π βπ ' y=βτ '' E& td E& td '' E& td Hçnh 10.3 Sââ cuía mäüt voìng dáy 3. Sââ cuíaí mäütü nhoïmï bäúiú dáy : Giaí thiãútú ta coï ï q bäúiú dáy màõcõ näúiú tiãúpú vaì ì âæåücü âàûtû raíií trong caïcï raînhî liãn tiãúpú nhau. Goïcï lãûchû pha trong tæì ì træåìngì giæîaî hai raînhî caûnhû nhau: 2π 2πp α = = (10.8) Z/ p Z trong âo ï: Z/p säú raînh dæåïi mäüt âäi cæûc tæì. Caïc vectå Ept lãûch pha nhau mäüt goïc α Goïc γ = qα vuìng pha. B ν=1 m1 τ Ept2 Ept1 K Ept3 Eq βπ A B α α α/2 0 E y=βτ pt1 γ = qα α α Ept2 E pt3 Hçnh 10.4 Nhoïm coï q=3 bäúi dáy trong tæì træåìng Hçnh 10.5 Sââ nhoïm coï q=3 bäúi
  16. 4 Sââ täøng cuía mäüt nhoïm bäúi dáy Eq laì täøng hçnh hoüc cuía q vectå nhæ hçnh 10.5: qα qα qα sin E sin E= AB = 2 OAsin = 2AK 2 = 2 pt1 2 q α α 2 sin 2 2 sin 2 sin qα E= qE 2 = qE k (10.9) q pt α pt r1 qsin 2 qα Täøng hçnh hoüc caïc sââ sin Trong âoï: k = = 2 (10.10) r1 α Täøng säú hoüc caïc sââ qsin 2 Váûy: Eq = π 2f kn k r qW ptΦ = π 2 f kdq qW ptΦ (10.11) Våïi: kdq : goüi laì hãû säú dáy quáún vaì bàòng: kdq = knk r ) 2( 1 . 0 1 4. Sââ cuía dáy quáún mäüt pha: Dáy quáún mäüt pha gäöm mäüt hoàûc nhiãöu nhaïnh âäöng nháút gheïp song song do âoï sââ cuía mäüt pha laì sââ cuía mäüt nhaïnh song song. Mäùi nhaïnh gäöm n nhoïm bäúi dáy coï vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng cuía caïc cæûc tæì nãn sââ cuía chuïng cäüng säú hoüc våïi nhau: Ef = π 2 kdq nqW pt fΦ = π 2 kdq WfΦ (10.13) trong âoï: W = nqWpt voìng dáy cuía mäüt nhaïnh song song hay cuía mäüt pha. 10.2.2. Sââ cuía dáy quáún do tæì træåìng soïng báûc cao. Nháûn xeït: Biãøu thæïc sââ tæì træåìng soïng báûc cao giäúng tæì træåìng báûc mäüt. ÅÍ âáy ta chuï yï ràòng bæåïc cæûc cuía tæì træåìng báûc ν nhoí ν láön tæì træåìng soïng cå baín (hçnh 10.1) vç váûy goïc âiãûn 2π cuía tæì træåìng soïng cå baín æïng våïi goïc 2νπ âäúi våïi tæì træåìng báûc ν, nhæ váûy: τ τ = ν ν π k= sin νβ nν 2 Vaì (10.14) sin ν qα k = 2 rν α qsin ν 2 Hãû säú dáy quáún cuía soïng báûc ν : kdqν= k n ν k r ν (10.15) Táön säú cuía soïng báûc ν :
  17. 5 fν = ν f Sââ caím æïng cuía soïng báûc ν : Eν = π 2 kdqν Wf νΦ ν (10.16) 2 2 Våïi: Φ = B lτ = B lτ ν π mν ν νπ mν Tæì nhæîng phán têch trãn ta tháúy ràòng, khi tæì træåìng cæûc tæì phán bäú khäng hçnh sin, sââ caím æïng trong dáy quáún mäüt pha laì täøng cuía mäüt daîy caïc sââ âiãöu hoìa coï táön säú khaïc nhau. Trë hiãûu duûng sââ âoï coï trë säú: 2 2 2 2 E= E1 + E3 + E5 + + Eν (10.17) 10.3. CAÍI THIÃÛN DAÛNG SOÏNG SÂÂ. Nguyãn nhán laìm cho sââ caím æïng khäng sin laì tæì caím B khäng sin. Sau âáy laì caïc biãûn phaïp âãø laìm cho sââ caím æïng coï daûng sin. 10.3.1. Taûo âäü cong màût cæûc âãø B sin Våïi δ laì khe håí nhoí nháút giæîa màût cæûc. δ tàng dáön vãö 2 phêa moîm cæûc tæì, âãø B hçnh sin thç δx caïch giæîa màût cæûc bàòng: δ δ ≈ (10.18) x π cosτ x Nãúu goüi b laì bãö räüng màût cæûc thç b =(0,65-0,76)τ vaì δmax = (1,5-2,5)δ. 10.3.2. Ruït ngàõn bæåïc dáy quáún π Khi y = τ thç táút caí caïc sââ báûc cao âãöu täön taûi vç: k nν =sin νβ2 = ±1 Khi y < τ thç sââ báûc cao tuìy yï seî bë triãût tiãu, nhæ: y 4 1 • β = = váûy ruït ngàõn dáy quáún τ τ 5 5 4 π k= sin 5 =0 →E = 0 n5 5 2 5 1 • Tæång tæû muäún E = 0 thç ruït ngàõn τ 7 7 Chuï yï: • Bæåïc ngàõn khäng âäöng thåìi triãût tiãu táút caí sââ báûc cao vç váûy phaíi choün bæåïc ngàõn thêch håüp. • Ruït ngàõn bæåïc dáy quáún sââ báûc mäüt cuîng giaím âi mäüt êt nhæng khäng âaïng kãø.
  18. 6 10.3.3. Thæûc hiãûn dáy quáún raíi Khi q = 1 thç krν = ± 1 nghéa laì caïc sââ báûc cao khäng giaím. Khi q > 1 thç caïc sââ báûc cao âãöu giaím nhoí. Xem baíng, ta tháúy ràòng coï mäüt säú báûc cao khäng bë giaím yãúu âi maì coï krν = kr1 báûc cuía sââ âoï coï thãø biãøu thë nhæ sau: νZ = 2mqk ± 1 (10.19) trong âoï: k = 1, 2, 3, ; m: säú pha; q: säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì. Vç: 2mq = Z/p nãn (10.19) tråí thaình: Z ν =k ±1 (10.20) Z p Caïc soïng âiãöu hoìa νZ goüi laì soïng âiãöu hoìa ràng. Såí dé coï krν = kr1 laì do goïc lãûch ανZ giæîa caïc sââ cuía caïc bäúi dáy âàût trong caïc raînh liãn tiãúp do tæì træåìng báûc νZ hoaìn toaìn bàòng goïc lãûch α æïng våïi tæì træåìng soïng cå baín: 2πp ⎛ Z ⎞ 2πp α = α. ν = ⎜k ±1⎟ = 2 πk ± =2 πk ± α (10.21) νZ Z ⎜ ⎟ Z ⎝ p ⎠ Z Kãút luáûn : Quáún raíi khäng triãût tiãu âæåüc soïng âiãöu hoìa ràng, tuy nhiãn q tàng νZ tàng theo vaì BmνZ nhoí âi, kãút quaí laì soïng âiãöu hoìa ràng cuîng nhoí âi tæång æïng vaì daûng soïng sââ cuîng caíi thiãûn âæåüc mäüt pháön. Coï thãø giaím soïng âiãöu hoìa ràng nhiãöu bàòng caïch duìng dáy quáún coï q laì phán säú. 10.3.4. Thæûc hiãûn raînh cheïo. Ta coï: BmνZ τνZ νZ =(Z/p).k ± 1, træåìng håüp k = 1 laì låïn nháút, âãø triãût tiãu âæåüc sââ náöy ta choün bæåïc raînh cheïo laì: b = 2 τ = 2τ/ν = 2τ.p/(Z±p) ΔE c ν Z Z Thæûc tãú thæåìng choün: ΔE bc = 2.τ.p / Z = πD / Z (10.22) Táút caí caïc soïng âiãöu hoìa âãöu bë giaím âi ráút nhiãöu. Hçnh 10.7 Træåìng håüp raînh cheïo mäüt bæåïc ràng ]R R^
  19. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 11 SÆÏC TÆÌ ÂÄÜNG CUÍA DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 11.1. STÂ ÂÁÛP MAÛCH VAÌ STÂ QUAY F t =T/4 Giaí thiãút âãø viãûc khaío saït âæåüc âån giaín: t =T/6 • δ âãöu. α • Rμ theïp ≈ 0, nghéa laì μFe = ∞ . -π/2 3π/2 π/2 11.1.1. Stâ âáûp maûch. Biãøu thæïc toaïn hoüc cuía stâ âáûp maûch: t =3T/4 FF=m sin ωt.cos α (10.1) trong âoï α laì goïc khäng gian. Hçnh 10.1 Stâ dáûp maûch åí caïc Trong biãøu thæïc trãn, nãúu t = const thç: thåìi âiãøm khaïc nhau F= Fm1 cos α =f () α trong âoï FFm1 = m sin ω t laì biãn âäü tæïc thåìi stâ âáûp maûch vaì luïc âoï sæû phán bäú cuía F laì hçnh sin trong khäng gian. Coìn khi α = const åí vë trê cäú âënh báút kyì : FF=m2 sin ω t trong âoï Fm2 = F m cos α vaì F åí vë trê âoï biãún âäøi tuáön hoaìn theo thåìi gian. Stâ âáûp maûch laì mäüt soïng âæïng, noï phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian (hçnh 10.1). 11.1.2. Stâ quay troìn. Biãøu thæïc toaïn hoüc stâ quay troìn: F= Fm sin(ω tm α ) (10.2)
  20. 2 (+α) F (-α) F t=T/4 t= 0 Fm t=T/4 t= 0 2π α α 0 0 π 3π π 3π 2 π π π 2 2 2 2 (a) (b) Hçnh 10.2 Vë trê soïng quay ngæåüc (a) vaì quay thuáûn Tháût váûy, giaí sæí ta xeït mäüt âiãøm báút kyì cuía soïng stâ coï trë säú khäng âäøi: sin(ω tm α ) = const hay (ω tm α ) = const Láúy vi phán theo thåìi gian: dα = ±ω (10.3) dt Ta tháúy, âaûo haìm α theo t chênh laì täúc âäü goïc quay: dα • > 0 æïng voïi soïng quay thuáûn, tæïc laì dáúu (-) trong (10.2). dt dα • < 0 æïng voïi soïng quay ngæåüc, tæïc laì dáúu (+) trong (10.2). dt Hçnh 10.2a vaì b cho ta tháúy vë trê cuía caïc soïng quay thuáûn vaì quay ngæåüc åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau. 11.1.3. Quan hãû giæîa stâ âáûp maûch vaì stâ quay: Âãø tháúy roî quan hãû giæîa stâ âáûp maûch vaì stâ quay, træåïc hãút ta chuï yï ràòng : 1 1 F sinω t.cos α=F sin( ω−α+ t ) F sin( ω+α=+ t ) F F (10.4) m 2 m 2 m 1 2 nghéa laì stâ âáûp maûch laì täøng cuía hai stâ quay : F1 quay thuáûn våïi täúc âäü goïc+ ω vaì F2 quay ngæåüc cuìng täúc âäü goïc -ω vaì coï biãn âäü cuía caïc stâ quay âoï bàòng mäüt næía biãn âäü stâ dáûp maûch. Màût khaïc, ta coï biãøu thæïc læåüng giaïc: Fm sin(ω t ± α )= Fm sin ωt.cosα ± Fm cosωt.sinα = π π = F sinω t.cos α ± F sin( ω t − ).cos(α − ) (10.4a) m m 2 2 ta tháúy ràòng stâ quay laì täøng håüp cuía hai stâ âáûp maûch lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc π/2 vaì khaïc pha nhau vãö thåìi gian mäüt goïc laì π/2.
  21. 3 11.2. STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN MÄÜT PHA 11.2.2. Stâ cuía mäüt pháön tæí. Giaí thiãút: τ/2 τ τ/2 δ b c F F pt pt1 a d Hçnh 10.3. a. Âæåìng sæïc tæì do doìng âiãûn i; g e b. Âæåìng biãøu thë stâ doüc khe håí cuía maïy - Dáy quáún âàût åí stato - Pháön tæí coï Wpt voìng dáy - Dáy quáún bæåïc âuí (y = τ ). - Cho qua pháön tæí dáy quáún doìng âiãûn i=2 Isin ωt . - Ta coï âæåìng sæïc tæì sinh ra nhæ hçnh 10.3a. Theo âl toaìn doìng âiãûn, doüc theo âæåìng sæïc tæì kheïp kên ta viãút : r r ∫ Hdl= iWpt trong âoï H - cæåìng âäü tæì træåìng doüc theo âæåìng sæïc tæì. Nãúu giaí thiãút Rμ ráút nhoí (μFe = ∞) nãn HFe = 0, ta coï: H2δ = iWpt. Nhæ váy stâ æïng våïi mäüt khe håí khäng khê bàòng: 1 F= iW (10.6) pt 2 pt Ta tháúy: 1) Âæåìng biãøu diãùn stâ khe håí dæåïi mäüt bæåïc cæûc coï thãø biãøu thë bàòng hçnh chæî 1 nháût abcd coï âäü cao bàòng iW vaì åí bæåïc cæûc tiãúp theo bàòng hçnh chæî nháût 2 pt dega våïi qui æåïc nãúu âæåìng sæïc tæì hæåïng lãn Fpt âæåüc biãøu thë bàòng tung âäü dæång (hçnh10.3b). 2) Vç i=2 Isin ω t nãn stâ phán bäú doüc khe håí daûng hçnh chæî nháût, coï âäü cao thay âäøi vãö trë säú vaì dáúu theo doìng âiãûn xoay chiãöu i. Stâ phán bäú hçnh chæî nháût trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian âoï coï thãø phán têch thaình daîy Fourier coï caïc soïng âiãöu hoìa 1, 3, 5, 7 , ta coï:
  22. 4 Fpt= F pt1 cos α + Fpt3 cos3α + + Fptν cosνα + = ∑Fptν cosνα ν=1, 3 , 5 , trong âoï: π 2 2 4 π Fptν = ∫ Fpt cosνα .d α = Fpt sin ν . π π νπ 2 − 2 1 2 Vaì F= iW = IW sinω t pt 2 pt 2 pt Thay vaì ta âæåüc: Fpt = ∑ Fpt.mν cosνα .sin ωt ν=1, 3 , 5 , trong âoï: 2 2 π 2 2 IW F = IW sin ν = ± IW= ±0 , 9 pt pt.mν νπ pt 2 νπ pt ν Stâ cuía mäüt pháön tæí coï doìng âiãûn xoay chiãöu laì täøng cuía ν soïng âáûp maûch phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian. 11.2.3. Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí. Xeït stâ: (hçnh.10.4) τ τ δ 1 2 3 τ 1 2 F α 4 2 3 α F q1 1’ 2’ 3’ Fq1 Fpt1 γ=qα 3 Cäüng stâ cuía 3 pháön tæí -π 0 α Hçnh 10.4 Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí coï q=3
  23. 5 1) Dáy quáún mäüt låïp. 2) Coï q = 3 pháön tæí. 3) Pháön tæí coï Wpt voìng dáy. 2πp 4) Goïc lãûch pha cuía hai pháön tæí caûnh nhau: α = Z Tçm Stâ täøng ? = Täøng 3 stâ cuía 3 pháön tæí. Stâ báûc mäüt cuía mäüt nhoïm coï q pháön tæí : (giäúng biãøu thæïc sââ) Fq1= qk r 1 F pt 1 våïi kr1 : hãû säú quáún raíi Soïng báûc ν cuía mäüt nhoïm coï q pháön tæí : Fqν= qk r ν F pt ν våïi krν : hãû säú quáún raíi báûc ν. Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí : Fq = ∑ qFptmνk r ν cosνα sinωt ν=1, 3 , 5 11.2.4. Stâ cuía dáy quáún mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn. Stâ cuía dáy quáún mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn coï thãø dæåüc xem nhæ täøng stâ cuía hai dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí, mäüt âàût åí låïp trãn vaì mäüt âàût åí låïp dæåïi nhæng lãûch pha nhau mäüt goïc γ âäü âiãûn (hçnh 10.5). τ τ τ τ δ Ff1 y=βτ Fq2 (1-β)π 0 Fq1 F γ=(1-β)π Ff1 Cäüng stâ cå baín cuía hai låïp dáy quáún mäüt pha F q1 α -π 0 π Hçnh 10.5 Stâ cuía dáy quáún mäüt låïp bæåïc âuí coï q=3 Âäúi våïi soïng cå baín ν = 1, goïc lãûch : γ = ()1− β π våïi β =y/ τ .
  24. 6 Ta coï, âäúi våïi soïng báûc 1 : π F= 2 F cos( 1− β )= 2 F k f q1 2 q1 n 1 π π våïi k= cos(1 −β )= sin β n1 2 2 Tæång tæû âäúi våïi soïng báûc ν : π F=2 F cos ν ( 1 − β )= 2 F k fν q ν 2 qν n ν π π våïi k= cos ν (1 −β )= sin νβ nν 2 2 váûy, stâ cuía dq mäüt pha hai låïp bæåïc ngàõn : Ff = ∑2 qk rνk n νF ptm ν cosνα sin ωt ν=1, 3 , 5 Viãút laûi stâ Ff : Ff = ∑ Ffν cosνα sin ωt ν=1, 3 , 5 2 2 Wk Wk Trong âoï : F = × dqν I,= 0 9 dqν I fν π νp νp våïi : W= 2 pqWpt laì säú voìng dáy cuía mäüt pha. Váûy, stâ cuía mäüt pha laì täøng håüp cuía mäüt daîy stâ âáûp maûch phán bäú hçnh sin trong khäng gian biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian. 10.3. STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN BA PHA Giaí thiãút dáy quáún ba pha âàût lãûch nhau mäüt goïc 120o âiãûn hay 2π/3 vaì coï doìng âiãûn chaûy qua: iA =2 Isin ω t iB =2 Isin( ω t − 2 π / 3 ) iC =2 Isin( ω t − 4 π / 3 ) Tæìng pha sinh ra stâ : FFA = ∑ fν sin ωt cosνα ν=1, 3 , 5 FB = ∑ Ffν sin(ωt − 2π/ 3) cosν (α − 2π/ 3) ν=1, 3 , 5 FB = ∑ Ffν sin(ωt − 4π/ 3) cosν (α − 4π/ 3) ν=1, 3 , 5 Âãø coï stâ cuía dáy quáún ba pha ta láúy täøng ba stâ âáûp maûch âoï. Muäún cho sæû phán têch âæåüc dãù daìng, ta phán stâ báûc ν cuía mäùi pha thaình hai stâ quay thuáûn vaì
  25. 7 quay ngæåüc nhæ váûy stâ täøng cuía dáy quáún ba pha seî laì täøng cuía táút caí stâ quay thuáûn vaì quay ngæåüc âoï. Ta coï : FFAν= f ν sin ω t cos να F F =fν sin( ω t − να ) +fν sin( ω t + να ) 2 2 FBν= F f ν sin( ω t −2 π / 3 ) cosν (α − 2π/ 3) F 2π 2π F 2π 2π =fν sin[( ω t − )− ν ( α − )]+ fν sin[(ω t − )+ ν ( α − )] 2 3 3 2 3 3 FCν= F f ν sin( ω t −4 π / 3 ) cosν (α − 4π/ 3) F 4π 4π F 4π 4π =fν sin[( ω t − )− ν ( α − )]+ fν sin[(ω t − )+ ν ( α − )] 2 3 3 2 3 3 Trong âoï : ν = 1, 3, 5, . . coï thãø chia thaình ba nhoïm: 1) ν = mk = 3k (våïi k = 1, 3, 5 thç ν = 3, 9, 15, ) 3) ν = 2mk + 1 = 6k + 1 (våïi k = 0, 1, 2, 3 thç ν = 1, 7, 13, ) 4) ν = 2mk - 1 = 6k - 1 (våïi k = 1, 2, 3 thç ν = 5, 11, 17 , ) Ta xeït stâ quay thuáûn: F F =fν sin( ω t − να ) Aν t 2 F 2π =fν sin[( ω t − να ) +0 ( ν − 1 ) ] 2 3 F 2π 2π F =fν sin[( ω t − )− ν ( α − )] Bν t 2 3 3 F 2π =fν sin[( ω t − να ) +1 ( ν − 1 ) ] 2 3 F 4π 4π F =fν sin[( ω t − )− ν ( α − )] Cν t 2 3 3 F 2π =fν sin[( ω t − να ) +2 ( ν − 1 ) ] 2 3 Täøng cuía chuïng laì täøng caïc soïng quay hçnh sin lãûch pha nhau mäüt goïc (ν - 1)2π/3. • Xeït våïi nhoïm ν = 3k, ta coï : 2π 2π 2π (ν −1 )= (3 k − 1 )=2 π k − 3 3 3 Thay vaìo trãn ta coï 3 stâ âoï lãûch pha nhau 1 goïc 2π/3 vaì quay cuìng täúc âäü nãn täøng cuía chuïng bàòng khäng. • Xeït våïi nhoïm 6k + 1, ta coï : 2π 2π (ν −1 )= [(6 k + 1 ) − 1 ]=4 π k 3 3 Váûy, chuïng truìng pha nhau nãn täøng cuía chuïng bàòng:
  26. 8 3 Fth = ∑ Ffν sin(ω t − να ) ν=6k + 1 2 • Xeït våïi nhoïm 6k - 1, ta coï : 2π 2π 4π (ν −1 )= [(6 k − 1 ) − 1 ]=4 π k − 3 3 3 Ta cuîng coï 3 stâ trãn lãûch pha nhau mäüt goïc 4π/3 vaì stâ täøng cuía chuïng bàòng khäng. Tæång tæû, ta xeït stâ quay ngæåüc, våïi nhoïm ν = 3k vaì ν = 6k+ 1 coï stâ täøng bàòng khäng. Riãng nhoïm ν = 6k - 1 chuïng truìng pha nhau nãn täøng laì: 3 Fng = ∑ Ffν sin(ω t + να ) ν=6k − 1 2 Váûy stâ cuía dáy quáún ba pha viãút gäüp laûi : 3 F()3 = ∑ Ffν sin(ω tm να ) ν=6k ± 1 2 Trong âoï : 3 3 2 Wk Wk F = × qdν I,=1 35 dqν I 2 fν π νp νp F Faνt bνt Faνt F Fcνt aνt 1200 2400 F ν F ν c t b t Fbνt Fcνt (a) (b) (c) Hçnh 10.6 Cäüng caïc stâ quay thuáûn báûc ν cuía caïc pha Stâ cuía dáy quáún ba pha laì täøng caïc stâ báûc ν = 6k+ 1 quay thuáûn vaì caïc stâ báûc ν = 6k - 1 quay ngæåüc, coï : 3 Biãûn âäü : F 2 fν ω n 60f Täúc âäü : ω = hay n = våïi n = . ν ν ν ν p 10.4 STÂ CUÍA DÁY QUÁÚN HAI PHA Nãúu dáy quáún 2 pha âàût lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc 90o âiãûn vaì doìng âiãûn hai pha lãûch pha nhau mäüt goïc 90o .
  27. 9 Phán têch nhæ træåìng håüp dáy quáún 3 pha, ta coï: F()2 = ∑ Ffν sin(ωt m ν α) ν=4k ± 1 Trong âoï : Wk F,= 0 9 dqν I fν νp Stâ cuía dq hai pha laì täøng cuía caïc stâ báûc ν =2mk+1= 4k+ 1 quay thuáûn vaì caïc stâ báûc ν = 2mk-1= 4k - 1 quay ngæåüc. Biãn âäü thç bàòng biãn âäü cuía stâ mäüt pha báûc ν, vaì täúc âäü quay cuía stâ báûc ν laì nν = n/ν. 10.5 PHÁN TÊCH STÂ DÁY QUÁÚN BÀÒNG PHÆÅNG PHAÏP ÂÄÖ THË Xeït stâ sinh ra båíi doìng âiãûn ba pha iA, iB, iC chaûy trong dáy quáún ba pha AX, BY, CZ âàût lãûch pha nhau trong khäng gian mäüt goïc laì 120o; maïy âiãûn coï q = 1 vaì p = 1 (hçnh 10.7). &IA t= 0 &IC &IB &IB t= T/3 &IA &IC Hçnh 10.7 Stâ cuía dáy quáún ba pha q=1, 2p=2 åí t=0 vaì t=T/3 • ÅÍ thåìi âiãøm t = 0, cho doìng âiãûn pha A âaût cæûc âaûi. iA = Im ; iB = iC = -Im/2 Gèa thiãút chiãöu doìng âiãûn pha A chaûy tæì X → A ta suy ra chiãöu doìng trong pha B, C nhæ hçnh veî (hçnh 10.7b). Vaì ta veî âæåüc stâ FA, FB, FC tçm âæåüc stâ F täøng (â4). • ÅÍ thåìi âiãøm t = T/3, doìng âiãûn pha B âaût cæûc âaûi.
  28. 10 IB = Im ; iA = iC = -Im/2 Chiãöu doìng âiãûn pha B chaûy tæì Y → B ta suy ra chiãöu doìng trong pha A, C nhæ hçnh veî (hçnh 10.7b). Vaì ta veî âæåüc stâ FA, FB, FC tçm âæåüc stâ F täøng (â4). Váûy stâ do doìng âiãûn ba pha chaûy trong dáy quáún ba pha laì stâ quay coï chiãöu quay trong khäng gian vaì coï täúc âäü : 60f f n = (voìng/phuït) hay n = (voìng/gy) 1 p 1 p Truûc stâ täøng truìng våïi truûc pha coï doìng âiãûn cæûc âaûi. ]R R^
  29. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Pháön III MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄ Ü Chæång 12 ÂAÛI CÆÅNG VÃÖ MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 12.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laì maïy âiãûn xoay chiãöu, laìm viãûc theo nguyãn lyï caím æïng âiãûn tæì, coï täúc âäü cuía rotor n khaïc våïi täúc âäü tæì træåìng quay trong maïy n1. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø laìm viãûc åí hai chãú âäü : Âäüng cå vaì maïy phaït. Maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü êt duìng vç coï âàûc tênh laìm viãûc khäng täút, nãn trong chæång náöy ta chuí yãúu laì xeït âäüng cå khäng âäöng bäü. Âäüng cå khäng âäöng bäü âæåüc sæí duûng nhiãöu trong saín xuáút vaì trong sinh hoaût vç chãú taûo âån giaín, giaï thaình reî, âäü tin cáûy cao, váûn haình âån giaín, hiãûu suáút cao vaì gáön nhæ khäng baío trç. Gáön âáy do kyî thuáût âiãûn tæí phaït triãùn, nãn âäüng cå khäng âäöng bäü âaî âaïp æïng âæåüc yãu cáöu âiãöu chènh täúc âäü vç váûy âäüng cå caìng sæí duûng räüng raîi hån. Daîy cäng suáút cuía noï ráút räüng tæì vaìi watt âãún haìng ngaìn kilowatt. Háöu hãút laì âäüng cå ba pha, coï mäüt säú âäüng cå cäng suáút nhoí laì mäüt pha. 12.2. CÁÚU TAÛO MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Cáúu taûo cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 7.1, gäöm hai bäü pháûn chuí yãúu laì stator vaì rotor, ngoaìi ra coìn coï voí maïy, nàõp maïy vaì truûc maïy. Truûc laìm bàòng theïp, trãn âoï gàõn rotor, äø bi vaì phêa cuäúi truûc coï gàõn mäüt quaût gioï âãø laìm maït maïy doüc truûc.
  30. 2 12.2.1. Stator (pháön tÉnh) Stator gäöm hai bäü pháûn chênh laì loîi theïp vaì dáy quáún, ngoaìi ra coìn coï voí maïy vaì nàõp maïy. 10 9 1 2 8 3 7 4 5 6 Hçnh 13.1 Cáúu taûo cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü 1. Loîi theïp stato;2. Dáy quáún stato; 7. Nàõp maïy; ; 4. ÄØ bi; 5. Truûc maïy; 6.Häüp dáöu cæûc; 7. Loîi theïp räto; 8. Thán maïy; 9. Quaût gioï laìm maït; 10. Häüp quaût 1. Loîi theïp Loîi theïp stator coï daûng hçnh truû (hçnh 13.2b), laìm bàòng caïc laï theïp kyî thuáût âiãûn, âæåüc dáûp raînh bãn trong (hçnh 13.2a) räöi gheïp laûi våïi nhau taûo thaình caïc raînh theo hæåïng truûc. Loîi theïp âæåüc eïp vaìo trong voí maïy. 2. Dáy quáún stator Dáy quáún stator thæåìng âæåüc laìm bàòng dáy âäöng coï boüc caïch âiãûn vaì âàût trong caïc raînh cuía loîi theïp (xem laûi chæång 9). Doìng âiãûn xoay chiãöu ba pha chaûy trong dáy quáún ba pha stator seî taûo nãn tæì træåìng quay (xem laûi chæång 12).
  31. 3 3. Voî maïy Voí maïy gäöm coï thán vaì nàõp, thæåìng laìm bàòng gang (hçnh 13.1). iA iA (a) Hçnh 13.2 Kãút cáúu stator maïy âiãûn khäng âäöng bäü (b) a) Laï theïp stator; b) Loîi theïp stator 12.2.2. Rotor (pháön quay) Rotor laì pháön quay gäöm loîi theïp, dáy quáún vaì truûc maïy. ÂC (a) (b) (d) Hçnh 13.3 Cáúu taûo rotor âäüng cå khäng âäöng bäü. a) Dáy quáún rotor läöng soïc c) Loîi theïp rotor d) Kyï hiãûu âäüng cå trãn så âäö 1. Loîi theïp Loîi theïp rotor gäöm caïc laï theïp kyî thuáût âiãûn âæåüc láúy tæì pháön bãn trong cuía loîi theïp stator gheïp laûi, màût ngoaìi dáûp raînh (hçnh 13.2a) âãø âàût dáy quáún, åí giæîa coï dáûp läù âãø làõp truûc. 2. Truûc Truûc cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm bàòng theïp, trãn âoï gàõn loîi theïp räto.
  32. 4 3. Dáy quáún rotor Dáy quáún rotor cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï hai kiãøu : rotor ngàõn maûch coìn goüi laì rotor läöng soïc vaì rotor dáy quáún. Rotor läöng soïc (hçnh 13.3a) gäöm caïc thanh âäöng hoàûc thanh nhäm âàût trong raînh vaì bë ngàõn maûch båíi hai vaình ngàõn maûch åí hai âáöu. Våïi âäöng cå nhoí, dáy quáún rotor âæåüc âuïc nguyãn khäúi gäöm thanh dáùn, vaình ngàõn maûch, caïnh taín nhiãût vaì caïnh quaût laìm maït (hçnh 3.3b). Caïc âäüng cå cäng suáút trãn 100kW thanh dáùn laìm bàòng âäöng âæåüc âàût vaìo caïc raînh rotor vaì gàõn chàût vaìo vaình ngàõn maûch. Rotor dáy quáún (hçnh 13.4) cuîng quáún giäúng nhæ dáy quáún ba pha stator vaì coï cuìng säú cæûc tæì nhæ dáy quáún stator. Dáy quáún kiãøu náöy luän luän âáúu sao (Y) vaì coï ba âáöu ra âáúu vaìo ba vaình træåüt, gàõn vaìo truûc quay cuía rotor vaì caïch âiãûn våïi truûc. Ba chäøi than cäú âënh vaì luän tyì trãn vaình træåüt náöy âãø dáùn âiãûn vaìo mäüt biãún tråí cuîng näúi sao nàòm ngoaìi âäüng cå âãø khåíi âäüng hoàûc âiãöu chènh täúc âäü. Gia ï Vaình træåüt Häüp Dáy quáún räto Loîi theïp stato Dáy quáún stato Läù måî Âãún nguäön cung cáúp Hçnh 13.4 Cáúu taûo maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto dáy quáún
  33. 5 12.3. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Khi coï doìng âiãûn ba pha chaûy trong dáy quáún stato thç trong khe håí khäng khê xuáút hiãûn tæì træåìng quay våïi täúc âäü n1 = 60f1/p (f1 laì táön säú læåïi âiãûn; p laì säú âäi cæûc tæì cuía maïy; n1 laì täúc âäü tæì træåìng quay báûc mäüt) Tæì træåìng náöy queït qua dáy quáún nhiãöu pha tæû ngàõn maûch âàût trãn loîi sàõt räto, laìm caím æïng trong dáy quáún räto caïc sââ E2. Do räto kên maûch nãn trong dáy quáún räto coï doìng âiãûn I2 chaûy qua. Tæì thäng do doìng âiãûn náöy sinh ra håüp våïi tæì thäng cuía stato taûo thaình tæì thäng täøng åí khe håí. Doìng âiãûn trong dáy quáún räto taïc duûng våïi tæì thäng khe håí sinh ra mämen. Taïc duûng âoï coï quan hãû máût thiãút våïi täúc âäü quay n cuía räto. Trong nhæîng phaûm vi täúc âäü khaïc nhau thç chãú âäü laìm viãûc cuía maïy cuîng khaïc nhau. Sau âáy ta seî nghiãn cæïu taïc duûng cuía chuïng trong ba phaûm vi täúc âäü. Hãû säú træåüt s cuía maïy : n− n Ω − Ω s = 1 = 1 n1 Ω1 Nhæ váûy khi n = n1 thç s = 0, coìn n = 0 thç s = 1; khi n > n1, s 1. 1. Roto quay cuìng chiãöu tæì træåìng quay nhæng coï täúc âäü n < n1 (0 < s < 1) S n1 S n1 S n1 Fât Fât Fât → → → B n B n B F B B F F n B ât ât ât N N N (a) (b) (c) Hçnh 13.5 Quaï trçnh taûo moment cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü Gèa thiãút vãö chiãöu quay n1 cuía tæì træåìng khe håí Φ vaì cuía räto n nhæ hçnh 13. 5a. Theo qui tàõc baìn tay phaíi, xaïc âënh âæåüc chiãöu sââ E2 vaì I2; theo qui tàõc baìn tay traïi, xaïc âënh âæåüc læûc F vaì mämen M. Ta tháúy F cuìng chiãöu quay cuía räto,
  34. 6 nghéa laì âiãûn nàng âæa tåïi stato, thäng qua tæì træåìng âaî biãún âäøi thaình cå nàng trãn truûc laìm quay räto theo chiãöu tæì træåìng quay n1, nhæ váûy maïy laìm viãûc åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. 2. Roto quay cuìng chiãöu tæì træåìng quay nhæng coï täúc âäü n > n1 (s n1. Luïc âoï chiãöu cuía tæì træåìng quay queït qua dáy quáún räto seî ngæåüc laûi, sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún räto cuîng âäøi chiãöu nãn chiãöu cuía mämen M cuîng ngæåüc chiãöu cuía n1, nghéa laì ngæåüc chiãöu cuía räto, nãn âoï laì mämen haîm (hçnh 13.5b). Nhæ váûy maïy âaî biãún cå nàng taïc duûng lãn truûc âäüng cå âiãûn, do âäüng cå så cáúp keïo thaình âiãûn nàng cung cáúp cho læåïi âiãûn, nghéa laì maïy âiãûn laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït âiãûn. 3. Roto quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay tæïc täúc âäü n 1) Vç nguyãn nhán naìo âoï maì räto cuía maïy âiãûn quay ngæåüc chiãöu tæì træåìng quay (hçnh 13. 5c), luïc náöy chiãöu sââ, doìng âiãûn vaì mämen giäúng nhæ åí chãú âäü âäüng cå âiãûn. Vç mämen sinh ra ngæåüc chiãöu quay våïi räto nãn coï taïc duûng haîm räto laûi. Trong træåìng håüp náöy, maïy væìa láúy âiãûn nàng åí læåïi âiãûn vaìo, væìa láúy cå nàng tæì âäüng cå så cáúp. Chãú âäü laìm viãûc nhæ váûy goüi laì chãú âäü haîm âiãûn tæì. 12.4. PHÁN LOAÛI MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ 1. Phán theo kãút cáúu voî maïy. + Kiãøu kên + Kiãøu baío vãû + kiãøu håí 2. Phán theo säú pha. Ta coï maïy âiãûn khäng âäöng bäü + Mäüt pha + Hai pha + Ba pha 3. Phán theo kiãøu dáy quáún räto. + Maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto läöng soïc. + Maïy âiãûn khäng âäöng bäü räto dáy quáún.
  35. 7 12.5. CAÏC ÂAÛI LÆÅÜNG ÂËNH MÆÏC MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Cuîng nhæ táút caí caïc loaûi maïy âiãûn khaïc, maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï caïc trë säú âënh mæïc âàûc træng cho âiãöu kiãûn kyî thuáût cuía maïy. Caïc trë säú náöy do nhaì maïy thiãút kãú, chãú taûo qui âënh vaì âæåüc ghi trãn nhaîn maïy. Vç maïy âiãûn khäng âäöng bäü chuí yãúu duìng laìm âäüng cå âiãûn nãn trãn nhaîn maïy ghi caïc trë säú âënh mæïc cuía âäüng cå nhæ sau : 1. Cäng suáút âënh mæïc Pâm(kW,W) 2. Âiãûn aïp âënh mæïc Uâm (V). 3. Doìng âiãûn âënh mæïc Iâm (A). 4. Täúc âäü quay âënh mæïc nâm (voìng/phuït). 5. Hiãûu suáút âënh mæïc ηâm %. 6. Hãû säú cäng suáút âënh mæïc cosâm . Âäúi våïi âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü, cäng suáút âënh mæïc laì cäng suáút trãn âáöu truûc âäüng cå. Coìn âäüng cå ba pha, âiãûn aïp vaì doìng âiãûn ghi trãn nhaîn maïy laì âiãûn aïp vaì doìng âiãûn dáy tæång æïng våïi caïch âáúu hçnh sao (Y) hay âáúu hçnh tam giaïc (Δ). Tæì caïc trë säú âënh mæïc ghi trãn nhaîn, ta coï thãø tênh âæåüc: Cäng suáút âënh mæïc maì âäüng cå tiãu thuû tæì læåïi âiãûn : Pâm P1âm = = 3.Uâm I âm cos ϕâm ηâm Mämen quay âënh mæïc åí âáöu truûc : Pâm (W) Pâm (kW) M âm = = 9550 N.m Ωâm n âm våïi Ωâm =2 πn âm / 60 (rad/s) laì täúc âäü goïc cuía räto. ] R R ^
  36. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 13 QUAN HÃÛ ÂIÃÛN TÆÌ TRONG MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄ Ü 13.1. ÂAÛI CÆÅNG Trãn stato cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü (MK) coï dáy quáún m1 pha, coìn trãn dáy quáún roto coï dáy quáún m2 pha. Nhæ váûy trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï hai maûch âiãûn khäng näúi våïi nhau vaì giæîa chuïng coï liãn hãû våïi nhau vãö tæì. Khi maïy âiãûn laìm viãûc bçnh thæåìng trãn dáy quáún stato vaì räto coï tæì thäng taín vaì tæång æïng coï âiãûn khaïng taín vaì giæîa hai dáy quáún coï sæû häù caím. Vç váûy ta coï thãø coi maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhæ mäüt mba maì dáy quáún stato laì dáy quáún så cáúp, dáy quáún räto laì dáy quáún thæï cáúp vaì sæû liãn hãû giæîa hai maûch så cáúp vaì thæï cáúp thäng qua tæì træåìng quay. Do âoï ta coï thãø duìng caïch phán têch mba âãø nghiãn cæïu nguyãn lyï laìm viãûc cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Khi nghiãn cæïu nguyãn lyï laìm viãûc cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü ta chè xeït taïc duûng cuía soïng cå baín maì khäng xeït soïng báûc cao. 13.2. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC KHI RÄTO ÂÆÏNG YÃN Âàût mäüt âiãûn aïp U1 coï táön säú f1 vaìo dáy quáún stato, trong dáy quáún stato seî coï doìng âiãûn I1, táön säú f1; trong dáy quáún räto seî coï doìng âiãûn I2, táön säú f1; doìng I1 vaì I2 sinh ra stâ quay F1 vaì F2 coï trë säú laì: m 2 N k F& = 1 × 1 dq1 &I (13.1a) 1 π p 1 m 2 N k F& = 2 × 2 dq2 &I (13.1b) 2 π p 2 trong âoï : m1,m2 laì säú pha cuía dáy quáún stato vaì räto; p laì säú âäi cæûc tæì; N1,N2 laì säú voìng dáy mäüt pha cuía dáy quáún stato vaì räto; kdq1,kqd2 laì hãû säú dáy quáún cuía dáy quáún stato vaì räto. Hai stâ náöy quay cuìng täúc âäü n1 = 60f1/p vaì taïc duûng våïi nhau âãø sinh ra stâ täøng trong khe håí F0. Vç váûy phæång trçnh cán bàòng stâ âæåüc viãút laì:
  37. 2 FFF&&&1+ 2 = 0 a () 2 . 3 1 FF(F)&&&1= 0 + − 2 (13.2b) ÅÍ âáy ta xem doìng âiãûn I1 gäöm hai thaình pháön: m 2 N1k dq1 • Mäüt thaình pháön laì doìng âiãûn &I taûo nãn stâ F& = 1 × &I . 0 0 π p 0 m 2 N k • Vaì mäüt thaình pháön laì (I)−&' taûo nãn stâ (F)−& ' = − 1 × 1 dq1 &I' buì laûi 2 2 π p 2 stâ F2 cuía doìng âiãûn thæï cáúp &I2 . Nhæ váûy ta coï: ' &&&II(I)1= 0 + − 2 (13.3a) ' hay &&&III1+ 2 = 0 (13.3b) ' So saïnh stâ F2 do doìng âiãûn I2 cuía räto taûo ra vaì stâ F’2 do thaình pháön &I2 cuía doìng âiãûn stato sinh ra, ta coï: m 2 N k m 2 N k 2 × 2 dq2 &I = 1 × 1 dq1 &I' π p 2 π p 2 Tæì âoï ta coï âæåüc hãû säú qui âäøi doìng âiãûn: m1 N 1 k dq1 ki = ) ( 4 . 3 1 m2 N 2 k dq2 Stâ F0 sinh ra tæì thäng chênh Φ trong khe håí, tæì thäng Φ náöy caím æïng trong dáy quáún stato vaì räto caïc sââ: 2π Ψ& 1m E& 1 = − j f1 N 1 k dq1Φ& m = −j ω1 (13.5a) 2 2 2π Ψ& 2m E& 2 = − j f2 N 2 k dq2Φ& m = −j ω2 (13.5b) 2 2 Khi räto âæïng yãn f2 = f1 nãn tè säú biãún âäøi âiãûn aïp cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü bàòng: E1 N1 k dq1 ke = = ) ( 6 . 3 1 E2 N2 k dq2 Tæång tæû nhæ mba ta coï phæång trçnh cán bàòng sââ trong maûch âiãûn stato: UEEI&&&&&&1=−− 1 t111 +r =−+EI( 111r +jx 1)EIZ =−+&& 111 (13.7) trong âoï: + Z1 = r1 + jx1: täøng tråí cuía dáy quáún stator. * r1 laì âiãûn tråí cuía dáy quáún stato. * x1 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún stator. + E&&t1= −jI 1x 1 sââ taín do tæì thäng taín stato Φt1 sinh ra.
  38. 3 Phæång trçnh cán bàòng sââ trong maûch âiãûn räto: 0= E&&2 − I 2 (r 2 + jx 2 ) = E&& 2 − I 2 Z 2 (13.8) trong âoï: Z2 = r2 + jx2: täøng tråí cuía dáy quáún räto. * r2 laì âiãûn tråí cuía dáy quáún räto. * x2 = 2πf1Lt2 laì âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún rätoluïc âæïng yãn. Cuîng giäúng nhæ åí mba, ta coï thãø viãút: −EIZI(&&&1 = 0 m =0 rm + jx m ) (13.9) trong âoï: I0 - doìng âiãûn tæì hoïa sinh ra stâ F0. Zm = rm + jxm: täøng tråí cuía nhaïnh tæì hoïa. * rm laì âiãûn tråí tæì hoïa âàût træng cho sæû täøn hao sàõt tæì. * xm laì âiãûn khaïng tæì hoïa biãøu thë sæû häù caím giæîa stato vaì räto. Qui âäøi phêa räto vãö phêa stato theo nguyãn tàõc täøn hao khäng âäøi: • Qui âäøi sââ räto E2 sang bãn stato ta âæåüc laì: E’2 = E1 = keE2. • Qui âäøi âiãûn tråí räto r2 vãö stato : ''2 2 m1 I 2 r2= m 2 I 2 r2 2 2 m ⎛ I' ⎞ m ⎛ m k W ⎞ r ' = 2 ⎜ 2 ⎟ r = 2 ⎜ 1dq 1 1 ⎟ r Váûy : 2 ⎜ '2 ⎟ 2 ⎜ ⎟ 2 (13.10) m1 ⎝ I2 ⎠ m1 ⎝ m2 kdq 2 W 2 ⎠ ' r2 = ke k i r2 = k.r 2 trong âoï, k = keki laì hãû säú qui âäøi täøng tråí. • Tæång tæû qui âäøi âiãûn khaïng räto x2 vãö stato : ' x2= kx 2 ) 1( 1 . 3 1 Toïm laûi, caïc phæång trçnh âàûc træng cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü qui âäøi vãö stato laì: UEIZ&&&1= − 1 + 1 1 ' ' ' 0= E&&2 − I2 Z2 ' EE&&2 = 1 ) 2( 1 . 3 1 ' &&&II(I)1= 0 + − 2 −EIZ&&1 = 0 m Khi räto âæïng yãn maì dáy quáún räto ngàõn maûch, thç doìng âiãûn trong 2 dáy quáún ráút låïn. Âãø haûn chãú doìng âiãûn I1 vaì I2 trong 2 dáy quáún åí trë säï âënh mæïc cuía chuïng thç cáön phaíi giaím tháúp âiãûn aïp xuäúng coìn khoaíng (15-25)%Uâm. Luïc náöy sââ E1 trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhoí âi ráút nhiãöu vaì tæång æïng tæì thäng Φm cuîng nhoí, nghéa laì stâ tæì hoïa F0 ráút nhoí so våïi F1 vaì F2, do âoï ta coi F0 = 0 vaì ta coï:
  39. 4 FFF&&&1+ 2 = 0 = 0 (13.13) ' vaì &&&III1+ 2 = 0 = 0 jx1& I 1 r1 x1 r’2 x’2 U& 1 ' &I − &I2 1 ' &&II1= − 2 1&Ir 1 U& 1 − E& 1 ' ' − r2& I2 ' ' − jx2& I2 &I0 Φ Hçnh 13.2 Maûch âiãûn thay thãú cuía Hçnh 13.1 Âäö thë vectå cuía MK khi räto âæïng yãn MK khi ngàõn maûch Ta coï thãø tênh doìng âiãûn stato I1: U&&U I = 1 = 1 &1 ' ZZ1+ 2 Zn trong âoï: Zn = Z1 + Z’2 = rn +jxn :täøng tråí ngàõn maûch cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Våïi rn = r1 + r’2 vaì xn = x1 + x’2 Khi U1 = Uâm thç I1 = Ik âáy laì doìng âiãûn khåíi âäüng cuía maïy. 13.3. MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ LAÌM VIÃÛC KHI ROTOR QUAY Khi räto quay thç táön säú cuía trë säú sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún roto thay âäøi. Âiãöu âoï aính hæåíng ráút låïn âãún sæû laìm viãûc cuía maïy âiãûn, nhæng noï khäng laìm thay âäøi nhæîng qui luáût vaì quan hãû âiãûn tæì khi räto âæïng yãn. 13.3.1. Caïc phæång trçnh cå baín. 1. Phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún stato: Maïy âiãûn khäng âäöng bäü khi laìm viãûc thç dáy quáún räto nháút âënh phaíi kên maûch vaì thæåìng laì nhàõn maûch. Khi näúi dáy quáún stato våïi nguäön ba pha, ta coï phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún stato khi räto quay giäúng nhæ khi âæïng yãn : UEIZ&&&1= − 1 + 1 1 (13.14) 2. Phæång trçnh cán bàòng sââ åí dáy quáún räto: Tæì træåìng khe håí do stâ F0 sinh ra quay våïi täúc âäü n1. Nãúu räto quay våïi täúc âäü n theo chiãöu tæì træåìng quay thç giæîa dáy quáún räto vaì tæì træåìng quay coï täúc âäü træåüt n2 = n1 - n, váûy táön säú sââ vaì doìng âiãûn trong dáy quáún räto seî laì : n2 p n 1 − n n1 × p f2 = = × = sf1 (13.15) 60 n1 60
  40. 5 trong âoï, s - laì hãû säú træåüt cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü, luïc maïy laìm viãûc åí chãú âäü taíi âënh mæïc, thæåìng sâm = 0,02 ÷ 0,08. Sââ caím æïng trong dáy räto luïc quay: 2π Ψ& 2m E& 2s = − j f2 W 2 k dq 2Φ& m = −j ω2 = sE& 2 (13.16) 2 2 Âiãûn khaïng cuía dáy quáún räto luïc quay: x2s = 2πf2Lt2 = 2πsf1Lt2 = s.x2 (13.17) Phæång trçnh cán bàòng sââ cuía maûch âiãûn räto: 0 =EI(&&2s − 2r 2 + jx 2s ) (13.18) Hay sau khi qui âäøi laì: ''' ' 0 =E&&2s − I 2 (r 2 + jx 2s ) (13.19) Trong phæång trçnh trãn, sââ vaì doìng âiãûn coï táön säú f2, coìn bãn stato sââ vaì doìng âiãûn coï táön säú f1 vç váûy ta phaíi qui âäøi táön säú thç viãûc thiãút láûp phæång trçnh måïi coï yï nghéa. Ta viãút laûi phæång trçnh (13.19): ' jω2t '' ' jω2t 0 =E&&2s e − I2 (r 2 + jx 2s )e 1jω t 1 j(ω −ω )t Nhán hai vãú våïi: e = e 1 2 s s j()ω1−ω 2 t Trong âoï: ω = ω1 - ω2 täúc âäü goïc cuía räto; e laì hãû säú qui âäøi táön säú. Tæì âoï ta viãút laûi phæång trçnh trãn: ' ' jω t ' r ' jω t 0= E&& e1 − I ()2 + jx e 1 2 2 s 2 ' jω t '''' 1− s jω t Hay 0= E&& e1 − I( r + jx + r )e 1 (13.20) 2 2 2 2 2 s Nháûn xeït: 1. Vãö màût toaïn hoüc hai phæång trçnh (13.18) vaì (13.20) khäng coï gç khaïc nhau, nhæng vãö màût váût lyï âaî khaïc nhau vãö baín cháút. Phæång trçnh (13.18) chè roî mäúi quan hãû cuía âiãûn aïp khi räto quay våïi hãû säú træåüt s, trong âoï E’2s, I’2 vaì täøn tråí r’2 + jx’2s coï táön säú f2. Phæång trçnh (13.20) chè roî quan hãû træåìng håüp räto âæïng yãn vaì luïc náöy trãn räto âæåüc näúi thãm mäüt âiãûn tråí giaí tæåíng r’2(1-s)/s; coìn E’2, I’2 vaì täøn tråí r’2/s + jx’2 coï táön säú f1. 2. Trong hai træåìng håüp doìng âiãûn I2 coï khaïc nhau vãö táön säú nhæng trë hiãûu duûng vaì goïc lãûch pha laì khäng âäøi. 3. Duì räto quay hay khäng quay thç stâ stato F1 vaì stâ räto F2 bao giåì cuîng quay âäöng bäü våïi nhau. 4. Nàng læåüng tiãu taïn trãn âiãûn tråí giaí tæåíng Rcå = r’2(1-s)/s tæång âæång våïi nàng læåüng âiãûn biãún âäøi thaình cå nàng trãn truûc âäüng cå khi noï quay.
  41. 6 Phæång trçnh cán bàòng stâ : (vç stâ stato F1 vaì räto F2 quay cuìng ω1). FFF&&&1+ 2 = 0 ' hay &&&III1+ 2 = 0 Váûy phæång trçnh cå baín cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü luïc räto quay laì: UEIZ&&&1= − 1 + 1 1 r ' 0 =EI(&&'' −2 + jx' ) 2 2 s 2 ' EE&&2= 1 ) 1( 2 . 3 1 ' &&&II(I)1= 0 + − 2 −EIZ&&1 = 0 m 13.3.2. Maûch âiãûn thay thãú cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü. Dæûa vaìo caïc phæång trçnh cå baín, ta thaình láûp så âäö thay thãú hçnh T (hçnh 13.3) cho maïy âiãûn khäng âäöng bäü khi räto quay giäúng nhæ mba, åí âáy dáy quáún så cáúp mba laì dáy quáún stato, dáy quáún thæï cáúp mba laì dáy quáún räto vaì phuû taíi mba laì âiãûn tråí giaí tæåíng r’2(1-s)/s . Tæì så âäö thay thãú coï thãø tênh doìng âiãûn stato, doìng âiãûn räto, mämen, cäng suáút cå . vaì nhæîng tham säú khaïc. Nhæ váûy ta âaî chuyãøn viãûc tênh toaïn mäüt hãû Âiãûn - Cå hay Cå -Âiãûn vãöì viãûc tênh toaïn maûch âiãûn âån giaín. r1 x1 r’2 x’2 r ' &I1 m (I)−&2 r’ (1-s)/s &I0 2 U& 1 xm Hçnh 13.3 Maûch âiãûn thay thãú hçnh T cuía MK Trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü, do coï khe håí khäng khê låïn nãn täön taûi doìng âiãûn tæì hoïa låïn, khoaíng (20-50)%Iâm. Âiãûn khaïng taín x1 cuîng låïn. Trong træåìng håüp nhæ váûy âiãûn khaïng tæì hoïa xm giæî nguyãûn vaì boí qua âiãûn tråí rm (rm = 0) coìn täøn hao sàõt ta gäüp vaìo täøn hao cå vaì täøn hao phuû. Tæì âoï ta coï maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.4 do IEEE âãö xæåïng. Âáy laì maûch âiãûn thay thãú âæåüc sæí duûng nhiãöu trong tênh toaïn vaì khaío saït maïy âiãûn khäng âäöng bäü.
  42. 7 r x 1 1 x’2 r’2 &Io ' &I (I)−&2 1 ' 1− s U& 1 r2 xm s Hçnh 13.4 Maûch âiãûn thay thãú MK do IEEE âãö xæåïng Thæåìng âãø tênh toaïn thuáûn låüi, ta biãún âäøi maûch âiãûn thay thãú hçnh T vãö maûch âiãûn thay thãú hçnh Γ âån giaín hån. Caïch biãún âäøi nhæ sau: Tæì hçnh (13.3) ta coï: E& ' &I' = 2 våïi Z’ = r’ /s + jx’ . 2 ' 2s 2 2 Z2 E& 1 Vaì &I0 = − Zm − E&&− E' Váûy doìng âiãûn: II(I)= + −' = 1+ 2 &&&1 0 2 ' Zm Z2s ⎛ Z Z ⎞ Màûc khaïc: −EUIZUE&&&&& = − = +⎜ 1 + 1 ⎟ 1 1 1 1 1 1⎜ ' ⎟ ⎝ Zm Z2s ⎠ U& U& → −E& = 1 = 1 1 Z Z Z 1+1 + 1 C + 1 ' & 1 ' Zm Z2s Z2s Trong âoï : C1 = 1+Z1/Zm. − E&&U Ta coï: −I' = 1 = 1 &2 ' ' Z2s CZZ& 1 2+ 1 UIZ&&&− U III= − = 1 1 1 + 1 &&&1 0 2' ' Zm CZZ& 1 2s + 1 U&&U →I (1 + (Z / Z ))= I C =1 + 1 &1 1 m &1& 1 ' Zm CZZ& 1 2s + 1 U& U& Váûy: I =1 + 1 = )II + '' 2 2 ( . 4 &1 2 ' &&00 2 CZ& 1 m CZCZ&&1 2s + 1 1 U& 1 U& 1 U& 1 Trong âoï: &I00 = = = goüiü laì doìng âiãûn khäng taíi lyï CZ& 1 m (1+ Z1 / Zm )Z m ZZ1 + m tæåíng, nghéa laì doìng âiãûn khäng taíi luïc s = 0, tæïc laì r’2(1-s)/s = ∞.
  43. 8 U& &I' Vaì: −I'' = 1 = − 2 laì doìng âiãûn thæï cáúp cuía maûch âiãûn hçnh Γ. Tæì &2 2 ' CZCZ&&1 2s + 1 1 C& 1 caïc phæång trçnh trãn ta thaình láûp âæåüc maûch âiãûn thay thãú hçnh Γ chênh xaïc cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü nhæ hçnh 13.5a CZ& 2 ' Z Z’ CZ& 1 1 1 2 1 2 &I1 '' &I1 '' ' Z1 (I)−&2 2 ' 1− s Z1 (II)−&&2 = − 2 r’ (1-s)/s C& 1 r2 2 U& 1 &I s U& 1 00 &I00 Z m Zm (a) (b) Hçnh 13.5 Maûch âiãûn thay thãú hçnh Γ cuía maït âiãûn khäng âäöng bäü Thæûc tãú laì C& 1 chè låïn hån 1 mäüt êt, goïc phæïc laûi ráút nhoí nãn coï thãø coi C& 1= C1= '' ' 1 + x/xm vaì nhæ váûy &&II2= 2 . Ta coï maûch âiãûn âån giaín hån nhæ hçnh (13.4b). 13.3.3. Hãû säú qui âäøi cuía dáy quáún räto läöng soïc. Khi veî maûch âiãûn thay thãú hay âäö thë vectå, caïc tham säú bãn räto âãöu qui âäøi vãö bãn stato. Caïc hãû säú qui âäøi tæì räto sang stato cuía MK: k dq1N 1 m1k dq1N 1 k e = ; ki = ; k = keki kdq2 N 2 m2 k dq2 N 2 Âäúi våïi dáy quáún räto läöng soïc, âáy laì loaûi dáy quáún âàûc biãût, ta coï: m2 = Z2 ; N2 = 1/2 ; kdq2 = 1. Thãú vaìo trãn ta coï: k N k N k =dq1 1 =dq1 1 = 2k N ; e k N 1 dq1 1 dq2 2 1. 2 m1k dq1N 1 2m1k dq1N 1 k i = = ; m2 k dq2 N 2 Z2 4m1 2 k= ke k i = (kdq1 N 1 ) . Z2
  44. 9 13.4. CAÏC CHÃÚ ÂÄÜ LAÌM VIÃÛC,GIAÍN ÂÄÖ NÀNG LÆÅÜNG VAÌ ÂÄÖ THË VEÏCTÅ MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Ta âaî biãút, maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí ba chãú âäü: âäüng cå, maïy phaït vaì haîm. 13.4.1. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü âäüng cå âiãûn (0 < s < 1) Cäng suáút taïc duûng âäüng cå âiãûn nháûn tæì læåïi âiãûn: P1 = m1U1I1cosϕ1. Mäüt pháön nhoí cäng suáút naìy buì täøn hao âäöng trãn dáy quáún stato p = m 2 r Cu1 1 I1 1 vaì täøn hao sàõt theïp trong loîi theïp p = m 2 r , pháön låïn cäng suáút âæa vaìo coìn laûi Fe 1 Io m chuyãøn thaình cäng suáút âiãûn tæì Pât truyãön qua räto. Nhæ váûy : r ' P = P - (p + p ) = m I 2' 2 (13.23) ât 1 Cu1 Fe 1 2 s Vç trong räto coï doìng âiãûn nãn coï täøn hao âäöng trãn dáy quáún räto: pCu2 = 2 m1I’ 2r’2. Do âoï cäng suáút cå cuía âäüng cå âiãûn : r ' 1− s P = P - p = m I 2' 2 -m I’2 r’ = m I2' r ' (13.24) cå ât Cu2 1 2 s 2 2 2 1 2 2 s Cäng suáút åí âáöu truûc cuía âäüng cå âiãûn: P2 = Pcå - (pcå +pf) (13.25) + täøn hao cå pcå (täøn hao ma saït vaì quaût gioï) + täøn hao phuû pf (xeït åí chæång sau). (a) (b) ca) Hçnh 13.6 Giaín âäö nàng læåüng maïy âiãûn khäng âäöng bäü Täøng täøn hao cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü : Σp = pCu1+ pFe + pCu2 + pcå + pf
  45. 10 Hiãûu suáút cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü : P p η =2 =1 − ∑ (13.26) P1 P1 Giaín âäö nàng læåüng cuía âäüng cå khäng âäöng bäü nhæ åí hçnh 13.6a. Vaì cuîng giäúng nhæ mba, âäö thë vectå cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø veî theo caïc phæång trçnh cå baín (13.21) nhæ trçnh baìy trãn hçnh 13.7a. Sæû phán phäúi cäng suáút phaín khaïng trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï thãø tháúy roî tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh T åí hçnh 13.3. Cäng suáút phaín khaïng âäüng cå âiãûn nháûn tæì læåïi âiãûn : Q1 = m1U1I1sinϕ (13.27) Mäüt pháön cäng suáút phaín khaïng naìy âæåüc duìng âãø sinh ra tæì træåìng taín trong maûch stato vaì tæì træåìng taín räto : 2 2 q1 = m1I 1x1 ; q2 = m1I’ 2x’2 (13.28) Pháön låïn cäng suáút phaín khaïng coìn laûi duìng âãø sinh ra tæì træåìng khe håí : 2 Qm = m1I 0xm (13.29) Váûy : Q1 = q1 + q2 + Qm = m1U1I1sinϕ1 (13.30) Do maïy âiãûn khäng âäöng bäü coï khe håí khäng khê låïn hån trong mba, nãn doìng âiãûn tæì hoaï trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü låïn hån doìng âiãûn tæì hoaï trong mba, thæåìng I0 = 20-25%Iâm. Vaì do Qm vaì I0 tæång âäúi låïn nãn hãû säú cäng suáút cosϕ cuía maïy tháúp, thæåìng cosϕâm = 0,7- 0,95 vaì khi khäng taíi cosϕ0 = 0,1- 0,15, ráút tháúp. 13.4.2. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü maïy phaït (-∞ 90 nãn : + Cäng suáút âiãûn taïc duûng laì: P1 = m1U1I1cosϕ1. 0, maïy nháûn cäng suáút phaín khaïng tæì læåïi nhæ âäüng cå âiãûn. Giaín âäö nàng læåüng cuía maïy phaït âiãûn khäng âäöng bäü nhæ åí hçnh 13.6b.
  46. 11 jx & I jx1 I& 1 1 1 U& 1 U& 1 U& 1 &Ir r1&I 1 r1 I& 1 1 1 ' I&1 jx & I − E& − E& 1 1 − E& 1 − &I2 1 − I&' 1 &I 2 ' 1 &I2 ϕ1 ϕ1 ϕ1 &I I& 0 &I0 0 Ψ φ& φ& 2 φ& 90o Ψ2 − &I' Ψ2 2 ' ' &I2 I&2 E& 1 &I E& 1 E&1 1 (c) (a) (b) Hçnh 13.7 Âäö thë vectå cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü 13.4.3. Maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü haîm (1 1 thç cäng suáút cå cuía maïy P = m I''2 r 0, nãn maïy ât 1 2 s nháûn cäng suáút âiãûn tæì læåïi. Táút caí cäng suáút cå vaì âiãûn láúy åí ngoaìi vaìo âãöu biãún thaình täøn hao âäöng trãn maûch räto : r' 1− s P + (-P ) = m I'2 2 - m I''2 r = m I2' r' = p ât ât 1 2 s 1 2 2 s 1 2 2 Cu2 Vç táút caí nàng læåüng láúy vaìo âãöu tiãu thuû trãn maïy nãn khi U1 = U1âm chè cho pheïp maïy laìm viãûc trong thåìi gian ngàõn. Giaín âäö nàng læåüng vaí âäö thë vectå cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü laìm viãûc åí chãú âäü haîm nhæ åí hçnh 13.6c vaì hçnh 13.7c. 13.5. MÄMEN ÂIÃÛN TÆÌ CUÍA MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Vç maïy âiãûn khäng âäöng bäü thæåìng âæåüc duìng laìm âäüng cå âiãûn, nãn khi phán têch seî láúy âäüng cå âiãûn laìm vê duû. Cuîng giäúng nhæ caïc maïy âiãûn khaïc, âäüng cå âiãûn khäng âäöng luïc laìm viãûc phaíi kàõc phuûc mämen taíi bao gäöm mämen khäng taíi M0 vaì mämen cuía phuû taíi M. Vç váûy phæång trçnh cán bàòng mämen cuía âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü luïc laìm viãûc äøn âënh laì : M = M0 + M2 (13.31)
  47. 12 Trong âoï: M : Mämen âiãûn tæì cuía âäüng cå âiãûn. p + p P Våïi: M = cå f vaì M = 2 0 Ω 2 Ω 2πn Trong âoï : Ω = laì täúc âäü goïc cuía räto; 60 n laì täúc âäü quay cuía räto. Ta viãút laûi cäng thæïc (13.31) : p + p + PP M = cå f 2 = åc (13.32) Ω Ω Ta cuîng coï: P M = dt (13.33) Ω1 PP Váûy: cå= ât Ω Ω1 Ω n PPåc = ât=P ât = (1 − s)P tâ (13.34) Ω1 n1 Täøn hao âäöng trãn räto bàòng : pCu2 = Pât - Pcå = sPât (13.35) ta coï: Pât = m2E2I2cosψ2. Nãn: Pcå = m2(1-s)E2I2cosψ2. (13.36) Ta âaî coï: E2 = 2 πf1N2kdq2Φm f1 = pn1/60. Ω = (1-s)Ω1 = (1-s)2πn1/60. Thãú vaìo trãn ta tçm âæåüc mämen âiãûn tæì cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü : Pco 1 M = = m2 pN2kdq2ΦmI2cosψ2. (13.37) Ω 2 Thæåìng ta låüi duûng maûch âiãûn thay thãú âãø tênh mämen âiãûn tæì theo s. Tæì så âäö thay thãú hçnh Γ (hçnh 13.4a), ta coï: ' '' U1 ICI2= 1 2 = ' 2 '' 2 (r1+ Cr/s) 1 2 + (x1 + Cx) 1 2 1− s vaì P = m I''2 r cå 1 2 2 s Ω = (1-s)Ω1 maì Ω1 = 2πn1/60 = 2π(60f1/p)/60 =ω1/p Mämen âiãûn tæì cuía maïy âiãûn khäng âäöng bäü :
  48. 13 P m U2 r' / s M = cå = 1 × 1 2 (13.38) ' 2 ' 2 Ω Ω1 (r1+ Cr/s) 1 2 + (x1 + Cx) 1 2 Nháûn xeït: 2 + Mämen M tè lãû U 1. 2 + Mämen M tè lãû nghëch (x1 + c1x’2) khi táön säú cho træåïc. + M = f(s). Veî quan hãû M = f(s). 13.5.1. Tçm mämen cæûc âaûi Mmax Âãø veî quan hãû M = f(s), ta tçm mämen cæûc âaûi bàòng caïch giaí thiãút nhæ sau : • Giaí thiãút caïc tham säú khaïc laì khäng âäøi. • Âàût y = 1/s. Viãút laûi biãøu thæïc mämen âiãûn tæì: (13.38) thaình : Ay M = B+ Cy + Dy2 m U2 r ' trong âoï: A = 1 1 2 C = 2C r r' Ω 1 1 2 2 ' 2 2 '2 r1B=+ (x1 + C 1 x 2 ) D = C1 r2 Láúy âaûo haìm vaì tçm sm æïng våïi mämen cæûc âaûi Mmax . dM A(B- Dy2 ) = m = 0 dy (B+ Cy + Dy2 ) 2 y= ym ym = ± B/ D ' C1 r 2 sm = ± D / B = ± (13.40) 2 ' 2 r1 + (x1 + C 1 x 2 ) 2 1 m1 U 1 Mmax = ± × (13.41) 2Ω C 2 ' 2 1 1 ±r1 + r 1 + (x1 + C 1 x 2 ) Thæåìng r1 << x1 + C1x’2, nãn xem r1 = 0, ta coï: C r' s = ± 1 2 (13.42) m ' x1+ C 1 x 2 1 m U2 M = ± × 1 1 (13.43) max ' 2Ω1C 1 x1+ C 1 x 2 Ta nháûn xeït vãö Mmax : 2 + Mmax tè lãû våïi U1 + Mmax khäng phuû thuäüc r’2 + Mmax åí chãú âäü maïy phaït låïn hån mäüt êt so våïi Mmax åí chãú âäü âäüng cå.
  49. 14 + r’2 caìng låïn thç sm caìng låïn. + r’2 tàng thç Mmax khäng âäøi maì dëch sang phaíi. M Mmax Mk s -1 -sm s m 1 (-Mmax) M.Faït Â.cå Haîm Hçnh 13.8 Quan hãû M = f(s) 13.5.2. Mämen khåíi âäüng : Âiãøm s = 1 (n = 0) æïng våïi chãú âäü khåíi âäüng (hçnh 13.8) cuía âäüng cå: 1 m U2 r' M = × 1 1 2 (13.44) k ' 2 ' 2 Ω1 (r1+ C 1 r 2 ) + (x1 + C 1 x 2 ) Ta nháûn xeït vãö mämen khåíi âäüng Mk : 2 + Mk tè lãû våïi U1 2 2 2 + Mk tè lãû våïi nghëch våïi Z = (r1 + C1r’2) + (x1 + C1x’2) . Nãúu C1 = 1 thç Z 2 = Zn coìn (r1 + C1r’2) << (x1 + C1x’2) thç Mk tè lãû våïi nghëch âiãûn khaïng (x1 + C1x’2) . + Tçm Mk = Mmax thç hãû säú træåüc sm = 1, ta coï: C r ' s = 1 2 =1 m ' x1+ C 1 x 2 ' x1 ' r2 = + x 2 (13.45) C1 Âáy laì âiãûn tråí cuía maûch räto âãø Mk = Mmax . 13.5.3. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn laì quan hãû: M2 = f(n) hoàûc n = f(M2). Maì ta coï M = M0 + M2 , váûy åí âáy ta xem M0 = 0 hoàûc chuyãøn M0 vãö mämen caín ténh, nãn xem ràòng M2 = M = f(n). Tæì hçnh 13.9, ta coï : + Âoaûn oa (0 < s < sm) Âäüng cå laìm viãûc äøn âënh. Âàûc tênh cå cæïng. + Âoaûn oa ( s m < s < 1) Âäüng cå laìm viãûc khäng äøn âënh.
  50. 15 13.5.4. Tçm biãøu thæïc Klox (Âäüng cå) Láûp tè säú M/Mmax : M 2C r' r+ r2 + (x + C x' )2 = 1 2[ 1 1 1 1 2 ]. (13.46) ' 2 ' 2 M max s(r[]1+ Cr) 1 2 + (x1 + Cx) 1 2 ' 2 ' 2 C1 r 2 Ta coï: r1 + (x1 + C 1 x 2 ) = . sm Thãú vaìo ta âæåüc: M 2 + as = m (13.47) M max s sm + + asm sm s 2r a = 1 Våïi ' vaì trong maïy âiãûn khäng âäöng bäü thæåìng âiãûn tråí r1 = r’2 vaì sm= C1 r 2 0,1÷0,2, nãn: asm << säú haûng træåïc noï, nãn: M 2 = (13.48) M s s max + m sm s Âoï laì biãøu thæïc Kläx. M r’2 < r’2 < r’2 13.5.5. Nàng læûc quaï taíi b Mmax M max k m = (=1,7÷3). Mâm 13.5.6. Bäüi säú mämen khåíi âäüng n c M k k k = 0 s sm 1 Mâm 13.5.7. Bäüi säú doìng âiãûn khåíi âäüng Hçnh 13.9 Âàûc tênh cå âcå M = f(s) Ik k I = . Iâm 13.6. THÊ NGHIÃÛM XAÏC ÂËNH THÄNG SÄÚ MAÛCH ÂIÃÛN THAY THÃÚ Mä hçnh maûch âiãûn cuía âäüng cå khäng âäöng bäü tæång tæû nhæ mba, caïc thäng säú cuîng âæåüc xaïc âënh bàòng thê nghiãûm khäng taíi (âáöu truûc âäüng cå khäng näúi våïi taíi) vaì ngàõn maûch (giæî räto âæïng yãn) giäúng nhæ trong mba. 13.6.1. Thê nghiãûm khäng taíi Thê nghiãûm khäng taíi laì dáy quáún stato ÂK näúi vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp vaì táön säú âënh mæïc, coìn âáöu truûc âäüng cå khäng näúi våïi taíi. Så âäö näúi dáy thê nghiãûm âäüng cå khäng âäöng bäü âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 13.10. Khi näúi nguäön âiãûn coï âiãûn
  51. 16 aïp âënh mæïc vaìo dáy quáún stato, luïc âoï ta âo âæåüc caïc âaûi læåüng nhåì caïc duûng cuû âo nhæ sau : Cäng suáút khäng taíi Po (3-pha, täøng cäng suáút trãn hai Watt kãú) Doìng âiãûn khäng taíi Io (tênh trung bçnh tæì 3 ampe kãú) Âiãûn aïp khäng taíi Uo (tênh trung bçnh tæì 3 vän kãú). K * A * W Nguäön V V AC A ÂK ba pha V A * W * Hçnh 13.10 Så âäö thê nghiãûm ÂK ba pha Cäng suáút khäng taíi Po (täøn hao khäng taíi) laì caïc täøn tháút khi cäng suáút trãn âáöu truûc laì zeïro, bao gäöm : täøn hao âäöng stato, täøn hao sàõt vaì täøn hao quay (täøn hao quaût gêo, ma saït vaì täøn hao phuû). Täøn hao sàõt trong loîi theïp chè xaíy ra åí stato, coìn trong räto khäng âaïng kãø, do hãû säú træåüt ráút tháúp (so=0,001), nãn táön säú doìng âiãûn trong dáy quáún räto tháúp, khoaíng 0,05Hz. Trë säú doìng âiãûn khäng taíi ÂK khoaíng 20 - 40% doìng âiãûn âënh mæïc vç coï khe håí khäng khê. Täøn tháút âäöng stato khi khäng taíi cáön âæåüc tênh toaïn, bàòng caïch âo âiãûn tråí mäüt chiãöu vaì hiãûu chènh theo doìng âiãûn xoay chiãöu (50Hz). Cäng suáút cå Pcå tæång æïng våïi âiãûn tråí giaí tæåíng coï âäü træåüc so ráút tháúp. Vç váûy r’2/so + jx’2 >> Zm = rm + jxm nãn r’2/so + jx’2 coï thãø boí qua. Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.3 khi khäng taíi âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 13.11a. r1 x1 &I0 &I0 rm &I0 ro rm U& 1 U& 1 U& 1 xm xo xm (a) (b) (c) Hçnh 13.11 Maûch âiãûn thay thãú ÂK khäng taíi
  52. 17 Phäúi håüp hai nhaïnh näúi tiãúp Z1 vaì Zm ta âæåüc maûch âiãûn hçnh 13.11b. Trong âoï Zo = Z1 + Zm = ro + jxo,, våïi ro = r1 + rm vaì xo = x1 + xm. ÅÍ âáy ta phaíi hiãøu ro âàûc træng cho täøn hao khäng taíi gäöm täøn hao sàõt, quaût gioï, ma saït vaì täøn hao phuû. Tæì caïc thäng säú thê nghiãûm vaì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.11b, ta coï : Po 1 ro = r 1 + r m = × 2 (13.49) 3 Io U o 1 z o = × (13.50) 3 Io 2 2 xo= x 1 + x m = zo − ro (13.51) Hãû säú cäng suáút khäng taíi : cosϕo = Po/(UoIo) (13.52) Âiãûn khaïng taín stato x1 tçm âæåüc tæì thê ngàõn maûch. Ta coï thãø taïch täøn hao quay tæì täøn hao khäng taíi bàòng caïch træì täøn hao âäöng trãn dáy quáún stato khi khäng taíi : 2 pq = Po - 3.r1Io . (13.53) Do täøng tråí dáy quáún stato Z1 = r1 + jx1 << Zm = rm + jxm, nãn coï thãø boí qua Z1. Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng âäüng cå khäng âäöng bäü khi khäng taíi trçnh baìy trãn hçnh 13.11c. Maûch âiãûn tæång âæång naìy duìng âãø tênh täøng tråí nhaïnh tæì hoaï ráút âån giaín, giäúng nhæ trong mba. 13.6.2. Thê nghiãûm ngàõn maûch Thê nghiãûm naìy âæåüc duìng âãø xaïc âënh caïc thäng säú näúi tiãúp trong mä hçnh maûch âäüng cå khäng âäöng bäü. Så âäö näúi dáy thê nghiãûm giäúng nhæ khi khäng taíi (hçnh 13.10), nhæng giæî räto âæïng yãn, luïc naìy hãû säú træåüt s = 1. Giaím âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún stato, sao cho doìng âiãûn chaûy trong dáy quáún stato bàòng doìng âiãûn âënh mæïc. Luïc âoï ta âo âæåüc caïc âaûi læåüng nhåì caïc duûng cuû âo nhæ sau : Cäng suáút ngàõn maûch Pn (3-pha, täøng cäng suáút trãn hai oaït kãú) Doìng âiãûn ngàõn maûch In (tênh trung bçnh tæì 3 ampe kãú) Âiãûn aïp ngàõn maûch Un (tênh trung bçnh tæì 3 vän kãú). Trong thê nghiãûm naìy, boí qua täøn hao sàõt rm = 0, nhæng khäng thãø boí qua âiãûn khaïng tæì hoaï Xm vç noï nhoí hån nhiãöu so våïi mba. Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.4, khi thê nghiãûm ngàõn maûch âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 13.12a (chênh laì maûch âiãûn thay thãú IEEE khi s = 1). Phäúi håüp hai nhaïnh song song thaình hçnh 13.12b. Nãúu boí qua nhaïnh tæì hoaï song song cuía maûch âiãûn trçnh baìy trãn hçnh 13.16a thç giäúng nhæ thê nghiãûm ngàõn maûch mba, viãûc tênh toaïn seî âån giaín hån vç x’’2 vaì r’’2 tæång
  53. 18 æïng bàòng x’2 vaì r’2. Tæì caïc thäng säú thê nghiãûm vaì mä hçnh maûch hçnh 13.12b, ta tênh âæåüc : '' Pn 1 rtâ = r 1 + r 2 = × 2 (13.54) 3 In U n 1 ztâ = × (13.55) 3 In '' 2 2 xtâ = x 1 + x 2 = z tâ - rt â (13.56) Hãû säú cäng suáút khäng taíi : c sϕn = o Pn/(UnIn) (13.57) Trong træåìng håüp gáön âuïng coï thãø cho ràòng âiãûn khaïng taín stato vaì âiãûn khaïng taín räto bàòng nhau vaì bàòng næía xtâ (xtâ ≈ xn : x 1 = x’2 = xtâ/2 (13.58) Tæì maûch âiãûn thay thãú hçnh 13.16a vaì b, ta coï : '' '' '' ()r2 + jx 2 jx m r2 + jx 2 = '' (13.59) r2 + j() x 2 + x m Pháön thæûc cuía biãøu thæïc trãn laì : ' 2 '' r2 x m r2 = ' 2 ' 2 (13.60) ()()r2 + x2 + x m Do r’2 > x’2, ta coï : xtâ = x1 + x’2. (13.63) r1 x1 x’2 r1 x1 ' &I1 (I)−&2 &I1 r’’2 U& 1 I r’ U& 1 &0 x 2 m x’’ 2 (a) (b) Hçnh 13.12 Maûch âiãûn thay thãú ÂK ngàõn maûch
  54. 19 13.7 MÄMEN PHUÛ CUÍA MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ Mämen phuû maïy âiãûn khäng âäöng bäü laì mämen sinh ra do tæì træåìng soïng báûc cao quay våïi nhæîng täúc âäü khaïc nhau. Nhæîng mämen phuû náöy ráút yãúu so våïi soïng cå baín, nhæng åí täúc âäü tháúp noï sinh ra mämen haîm tæång âäúi låïn laìm aính hæåíng âãún sæû laìm viãûc cuía maïy âiãûn, nháút laì trong quaï trçnh måí maïy âäüng cå khäng âäöng bäü. 13.7.1. Caïc loaûi mämen phuû 1. Mämen phuû khäng âäöng bäü: Duì täúc däü quay cuía räto nhæ thãú naìo, stâ soïng cå baín cuía stato vaì räto âãöu quay cuìng täú âäü n1, do âoï sinh ra mämen âiãûn tæì nhæ âaî phán têch trãn. Khaïi niãûm naìy cuîng âuïng cho caïc soïng âiãöu hoìa. Caïc soïng âiãöu hoìa âãöu sinh ra mämen, nhæng soïng báûc 5 quay ngæåüc vaì soïng báûc 7 quay thuáûn coï biãn âäü tæång âäúi låïn vaì mämen phuû sinh ra cuîng aính hæåíng nhiãöu âãún mämen cuía maïy âiãûn. Tháût váûy: + Soïng báûc 7 quay thuáûn: (ν = 6K + 1). • Täúc âäü âäöng bäü: n = n1 7 7 • Váûy täúc âäü: 0 n1 : maïy åí chãú âäü 7 7 maïy phaït. + Soïng báûc 5 quay ngæåüc : M M (ν = 6K - 1). n Täúc âäü âäöng bäü: n = − 1 , nãn 5 5 täúc âäü âäöng bäü cuía noï åí trong khu væûc s >1, (traûng thaïi haîm). Mmin -n/n1 Vç tæì træåìng soïng báûc 5 quay 1 0 ngæåüc nãn täúc âäü trong khoaíng : 7 5 - n1/5 < n < n1 mämen ám vaì n < H.13.13 Âàûc tênh M = f(n) khi coï soïng báûc 5, 7 - n1/5 mämen dæång. 2. Mämen phuû âäöng bäü: Mämen phuû âäöng bäü sinh ra do soïng âiãöu hoìa báûc cao naìo âoï cuía tæì træåìng stato taïc duûng våïi mäüt soïng âiãöu hoìa báûc cao coï cuìng säú âäi cæûc cuía tæì træåìng räto. Mämen phuû náöy chuí yãúu do stâ soïng âiãöu hoìa ràng cuía stato va räto sinh ra. Do âoï sæû phäúi håüp ràng raính giæîa stato vaì räto liãn quan âãún viãûc sinh ra mämen náöy. Chuï yï: Z1 = Z2 vaì Z1 - Z2 = ± 2p sinh ra mämen phuû âäöng bäü.
  55. 20 3. Mämen doìng xoaïy vaì Mämen tæì trãù: + Mämen doìng xoaïy Mx sinh ra do sæû tæång taïc cuía doìng âiãûn xoaïy caím æïng trong maûch dáùn tæì räto vaì tæì træåìng chênh. + Mämen tæì trãù MT sinh ra do hiãûn tæåüng trãù cuía theïp laìm maûch dáùn tæì räto laìm cháûm trãù sæû tæì hoïa laûi räto âäúi våïi tæì træåìng dëch chuyãøn tæång âäúi so våïi räto 13.7.2. Phæång phaïp træì khæí momen phuû Mämen phuû laì do stâ soïng âiãöu hoìa báûc cao sinh ra, trong âoï coï caí stâ soïng âiãöu hoìa ràng. Vç váûy muäún træì khæí mämen phuû thç phaíi laìm yãúu stâ soïng âiãöu hoìa âoï âi. + Duìng dáy quáún bæåïc ngàõn. + Phäúi håüp raînh thêch âaïng. + Thæûc hiãûn raînh nghiãng. 13.8. CAÏC ÂÆÅÌNG ÂÀÛC TÊNH CUÍA MAÏY ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ. 13.8.1. Âàûc tênh täúc âäü n = f(P2). Theo cäng thæïc hãû säú træåüt, ta coï: n = n1(1-s) trong âoï : s = pCu2/Pât . Khi khäng taíi pCu2 << Pât nãn s ≈ 0 âäüng cå âiãûn quay gáön täúc âäü âäöng bäü n ≈ n1 Khi tàng taíi thç täøn hao âäöng cuîng tàng lãn n giaím mäüt êt, nãn âæåìng âàûc tênh täúc âäü laì âæåìng däúc xuäúng. 13.8.2. Âàûc tênh momen M = f(P2) Ta coï M = f(s) thay âäøi ráút nhiãöu. n η 1 Nhæng trong phaûm vi 0 < s < sm thç âæåìng M = f(s) gáìn giäúng âæåìng cosϕ .8 thàóng, nãn M2 = f(P2) âæåìng thàóng qua .6 gäúc toaû âäü. M .4 M2 s 13.8.3. Âàûc tênh hiãûu suáút η = .2 f(P2). 0 .5 1 Ta coï hiãûu suáút cuía maïy âiãûn H.13.14 Âàûc tênh laìm viãûc cuía MK khäng âäöng bäü : P η = 2 100% P2 + ∑ p ∑p täøng täøn hao, nhæng åí âáy chè coï täøn hao âäöng thay âäøi theo phuû taíi coìn caïc täøn hao khaïc laì khäng âäøi.
  56. 21 13.8.4. Âàûc tênh hãû säú cäng suáút cosϕ = f(P2). Vç MK luän luän nháûn cäng suáút phaín khaïng tæì læåïi. Luïc khäng taíi cosϕ ráút tháúp thæåìng 50%, täøn hao tàng nãn hiãûu suáút η giaím. 100 100 100 cosϕ η η Δ Y 80 80 80 Y Δ 60 Δ 60 60 40 40 40 Y 20 20 20 P /P P /P P2/Pâm 0 2 âm 2 âm 0 0 .2 .4 .6 .8 1 .2 .4 .6 .8 1 .2 .4 .6 .8 1 Hçnh 13.15 Âàûc tênh cuía ÂK khi âäøi näúi tæì Δ sang Y 13.9.2. Táön säú khäng âëng mæïc. Thæåìng thç táön säú f khäng âäøi hay thay âäøi ±5%fâm xem nhæ khäng âäøi. t Giaí thiãút : f < fâm maì U ≈ E ≡ fΦ cho ràòng U= C → Φ ≡ 1/ f . Váûy khi táön säú f giaím thç: + Φ tàng thç I0 tàng laìm pFe tàng vaì cosϕ1 giaím. + täúc âäü n cuîng giaím. t 2 + Nãúu MC = C thi I2 giaím vaì s giaím vç sPât = pCu2 = m2I 2r’2.
  57. 22 13.9.3. Âiãûn aïp âàût vaìo khäng âäúi xæïng Phán têch âiãûn aïp khäng âäúi xæïng thaình caïc thaình pháön thuáûn, thæï tæû ngæåüc, thæï tæû khäng vaì trung tênh khäng näúi âáút nhæ thæåìng gàûp trong caïc âäüng cå khäng âäöng bäü. Hãû thäúng âiãûn aïp thæï tæû ngæåüc sinh ra tæì træåìng quay nghëch coï hãû säú træåüt cuía räto âäúi våïitæì træåìng quay náöy laì (2-s) > 1 vaì mämen do noï sinh ra laìm giaím mämen coï êch, âäöng thåìi gáy nãn täøn hao phuû. ] R R ^
  58. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 15 ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ ÆÏNG DUÛNG HIÃÛU ÆÏNG MÀÛT NGOAÌI 15.1. ÂAÛI CÆÅNG Ta mong muäún âäüng cå khäng âäöng bäü (ÂK) coï : - Khi khåíi âäüng thç mämen khåíi âäüng MK låïn vaì doìng khåíi âäüng IK nhoí. - Luïc laìm viãûc bçnh thæåìng thç hiãûu suáút cuía âäüng cå η cao. Våïi caïc yãu cáöu trãn thç âäüng cå khäng âäöng räto dáy quáún vaì räto läöng soïc, loaûi naìo âaïp æïng âæåüc ?. • ÂK räto dáy quáún : Thæûc hiãûn âæåüc caïc yãu cáöu trãn dãù daìng. • ÂK räto läöng soïc : phaíi nháûn xeït thãm. Nháûn xeït æu khuyãút âiãøm cuía âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh thæåìng : + Æu âiãøm : - Chãú taûo âån giaín - Laìm viãûc chàõc chàõn - Âàûc tênh laìm viãûc täút + Khuyãút âiãøm : - Doìng khåíi âäüng IK låïn - Mämen khåíi âäüng MK nhoí Nãúu duìng váût liãûu âãø chãú taûo R2 låïn thç MK låïn vaì η giaím. Âãø khàõc phuûc : • Chãú taûo âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh sáu vaì • Chãú taûo âäüng cå khäng âäöng bäü räto 2 läöng soïc.
  59. 2 15.2. ÂÄÜNG CÅ RÄTO RAÎNH SÁU Âäüng cå khäng âäöng bäü räto läöng soïc raînh sáu låüi duûng hiãûn tæåüng tæì thäng taín trong raînh räto gáy nãn hiãûn tæåüng hiãûu æïng màût ngoaìi khi khåíi âäüng laìm âiãûn tråí räto R2 tàng lãn âãø caíi thiãûn âàûc tênh khåíi âäüng. 15.2.1. Cáúu taûo raînh räto 2 3 M 1 b x s =1 h sâm J s 0 s 1 âm Hçnh 15.1 Sæû phán bäú tæì thäng taín vaì má ût âäü doìng âiãûn åí räto khi khåíi âäüng Hçnh 15.2 Âàûc tênh cå khi khåíi âäüng Thæåìng chiãöu cao cuía raînh räto (hçnh 15.1) h = 40÷60 mm vaì tè säú h/b =10 ÷ 12 láön thç âiãûn tråí räto tàng 3÷4 láön khi khåíi âäüng. Våïi R2(1) laì âiãûn tråí khi s = sâm, doìng âiãûn phán bäú âãöu (âæåìng 1); R2(2) laì âiãûn tråí khi s = 1, doìng táûp trung trãn miãûng raînh (âæåìng 2). Coìn âæåìng 3 laì âæåìng biãøu diãùn âàûc tênh cå thæûc tãú cuía âäüng cå räto raînh sáu khi hãû säú træåüc s thay âäøi tæì 1÷ sâm, khi âoï âiãûn tråí R2(2) giaím âáön vãö R2(1) . 15.2.2. Nguyãn lyï laìm viãûc + Khi khåíi âäüng : täúc âäü räto n = 0, hãû säú træåüt s = 1 vaì f2 = sf1 = f1, tæì thäng taín taûi thåìi âiãøm náöy táûp trung åí âaïy raînh (hçnh 15.1), caìng lãn trãn miãûng raînh tæì thäng caìng êt âi do âoï âiãûn khaïng taín åí âaïy raînh låïn, vaì phêa miãûng raînh nhoí vç váûy doìng âiãûn táûp trung lãn phêa trãn miãûng raînh. Kãút quaí cuía viãûc táûp trung doìng âiãûn lãn phêa trãn miãûng raînh âæåüc coi nhæ tiãút diãûn cuía dáy dáùn bë nhoí âi âiãûn tråí räto tàng lãn laìm MK tàng lãn. + Khi täúc âäü tàng lãn : luïc náöy f2 giaím, hiãûu æïng màût ngoaìi giaím âi vaì doìng âiãûn dáön dáön phán bäú âãöu laûi vaì R2 âæåüc coi nhæ nhoí laûi vaì khi maïy laìm viãûc bçnh thæåìng f2 = (2 ÷ 3) Hz , hiãûu æïng màût ngoaìi luïc náöy háöu nhæ khäng coï, âàûc tênh laìm viãûc giäúng nhæ âäüng cå bçnh thæåìng.
  60. 3 15.2.3. Maûch âiãûn thay thãú + Âiãûn tråí cuía räto : Âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng cuía räto khi xeït hiãûu æïng màût ngoaìi : ''' r2= kr r 2 r + r 2 v ''' x2= kx x 2 r + x 2 v trong âoï : r : kyï hiãûu nhoí chè raînh räto. v : kyï hiãûu nhoí chè vaình ngàõn maûch. k r : hãû säú tàng âiãûn tråí do hiãûu æïng màût ngoaìi. k x : hãû säú giaím âiãûn khaïng taín do hiãûu æïng màût ngoaìi. Hãû säú kr vaì kx phuû thuäüc chiãöu cao qui âäøi ξ : ρ ξ = hr s ρCu trong âoï : + s : hãû säú træåüt.; + hr : chiãöu cao raînh. + ρ, ρCu : âiãûn tråí suáút váût liãûu laìm thanh dáùn vaì âäöng. +Maûch âiãûn thay thãú : (hçnh 15.3) k x''+ x '' r1 x1 x2 r 2 v kr r2 r+ r 2 v ' 1− s ' &I1 x − &I2 (kr r2 r+ r 2 v ') &I0 m s U& 1 rm Hçnh 15.3 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå räto raînh sáu Bäüi säú doìng vaì bäüi säú mämen åí âiãûn aïp âënh mæïc : I M k =4,5 ÷ 6 vaì max =1 ÷ 1,4 Iâm Mâm Hiãûu suáút cuía âäüng cå raînh sáu khäng khaïc raînh thæåìng laì bao, chè coï cosϕ håi tháúp vç âiãûn khaïng taín räto raînh sáu låïn hån loaûi raînh thæåìng. Cuîng vç lyï do âoï nãn Mmax cuîng nhoí hån. Phaûm vi cäng suáút loaûi âäüng cå naìy vaìo khoaíng 50÷200kW.
  61. 4 15.3. ÂÄÜNG CÅ RÄTO HAI LÄÖNG SOÏC 15.3.1. Cáúu taûo raînh räto Raînh räto chãú taûo gäöm hai läöng soïc : + Läöng soïc ngoaìi : duìng âãø måí maïy, chãú taûo våïi tiãút diãûn S nhoí, váût liãûu coï âiãûn tråí suáút ρ låïn, âãø coï âiãûn tråí khåíi âäüng R2kâ låïn. + Läöng soïc trong : goüi laì läöng soïc laìm viãûc, chãú taûo våïi tiãút diãûn S låïn, váût liãûu coï âiãûn tråí suáút ρ nhoí, âãø coï âiãûn tråí laìm viãûc R2lv nhoí . x s =1 J 0 Hçnh 15.4 Âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc a) Sæû phán bäú tæì thäng taín; b) Phán bäú máût âäü doìng khi khåíi âäüng 15.3.2. Nguyãn lyï laìm viãûc Khi måí maïy thç f2 = f1, do hiãûu æïng màût ngoaìi nãn doìng âiãûn táûp trung åí läöng soïc ngoaìi, maì R2 ngoaìi laûi låïn næîa nãn Mm låïn. Khi laìm viãûc bçnh thæåìng, táún säú f2 nhoí maì R2 trong cuîng nhoí næîa nãn doìng âiãûn låïn vaì mämen chuí yãúu do läöng soïc náöy taûo ra. 15.3.3. Maûch âiãûn thay thãú (hçnh 15.5) ’ r x1 x 2kv 1 ' ' ' &I &I2lv &I1 − &I2 2kâ &I xm x’ 0 x’2kâ 2lv U& 1 r’2kâ/s r’2lv/s rm Hçnh 15.5 Maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü räto hai läöng soïc
  62. 5 ' ' ' Doìng âiãûn : &&&III2= 2âk + 2lv Âiãûn khaïng taín: ’ ' x 2kâ do tæì thäng taín Φtkâ æïng våïi doìng &I2kâ ’ ' x 2lv do tæì thäng taín Φtlv æïng våïi doìng &I2lv ’ ' x 2kv do tæì thäng taín Φtkv æïng våïi doìng &I2kv Bäüi säú doìng âiãûn vaì mämen åí âäüng cå räto hai läöng soïc nàòm trong khoaíng: I M k =4 ÷ 6 ; max =1, 2 ÷ 2 Iâm Mâm Âiãûn khaïng taín räto låïn nãn cosϕ tháúp. So våïi loaûi 2.0 M räto raînh sáu thç âäüng cå Mâm 1.8 âiãûn loaûi naìy duìng nhiãöu 1.6 1.4 kim loaûi maìu hån, nhæng coï 3 1.2 thãø thiãút kãú âàûc tênh måí 2 maïy linh hoaût hån. Phaûm vi 1.0 cäng suáút loaûi âäüng cå naìy 0.8 1 vaìo khoaíng 30÷1250kW 0.6 0.4. Hçnh 15.6 trçnh baìy âàûc 0.2 tênh M = f(s) cuía caïc loaûi s 0 âäüng cå âiãûn thæåìng 1.0 0.8 0.6 0.4. 0.2 (âæåìng 1), âäüng cå âiãûn raînh sáu (âæåìng 2) vaì âäüng Hçnh 15.6 Âàûc tênh M= f(s) cuía âäüng cå cå âiãûn räto läöng soïc keïp khäng âäöng bäü räto läöng (âæåìng 3). [ \
  63. 1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 16 ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ MÄÜT PHA 16.1 PHAÛM VI AÏP DUÛNG, CÁÚU TAÛO & NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC 16.1.1. Phaûm vê ap duûng Âäüng cå âiãûn khäng âäöng bäü mäüt pha âæåüc sæí duûng ráút räüng raîi trong dán duûng vaì cäng nghiãûp nhæ maïy giàût, tuí laûnh, maïy lau nhaì, maïy båm næåïc, quaût, caïc duûng cuû cáöm tay, Noïi chung laì caïc âäüng cå cäng suáút nhoí. Cuûm tæì “âäüng cå cäng suáút nhoí” chè caïc âäüng cå coï cäng suáút nhoí hån 750W. Pháön låïn âäüng cå mäüt pha thuäüc loaûi náöy, màût duì chuïng coìn âæåüc chãú taûo våïi cäng suáút âãún 7,5kW vaì åí hai cáúp diãûn aïp 110V vaì 220V. 16.1.2. Cáúu taûo + Stato : giäúng âäüng cå ba pha, nhæng âàût trãn âoï dáy quáún mäüt pha. + Räto : räto läöng soïc giäúng âäüng cå ba pha 16.1.3. Nguyãn lyï laìm viãûc Chiãöu læûc âiãûn tæì &I1 Tæì thäng Tæì thäng F&12m räto stato F&11m ω 1 p ω1 p U∼ (a) Ω (b) Hçnh 16.1 Âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha mäüt dáy quáún a) Tæì træåìng âáûp maûch phán thaình hai tæì træåìng quay thuáûn vaì quay ngæåüc b) Tæì thäng vaì læûc âiãûn tæì taïc duûng lãn räto.
  64. 2 Khi näúi dáy quáún mäüt pha stato vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp u1 thç trong dáy quáún coï doìng âiãûn xoay chiãöu hçnh sin chaûy qua : i1=2 I 1 sin ω t Doìng âiãûn naìy sinh ra tæì træåìng stato coï phæång khäng âäøi nhæng coï âäü låïn thay âäøi hçnh sin theo thåìi gian, goüi laì tæì træång âáûp maûch: FF= m sin ωt cosα (16.1) Ta phán stâ âáûp maûch naìy thaình hai stâ quay : jω1 t • Stâ quay thuáûn : F&11m e −j ω1 t • Stâ quay ngæåüc : F&12m e Hai stâ quay naìy coï : F 2 W k • Biãn âäü tæì træåìng âáûp quay: 1m =FF = = 1dq 1 I 2 11m12 m π p • Täúc âäü quay : ω + Soïng quay thuáûn : Ω = 1 cuìng chiãöu quay räto. 1 p + Soïng quay ngæåüc : Ω2= −Ω 1 ngæåüc chiãöu quay räto. So våïi räto coï hãû säú træåüt : Ω1 − Ω + Thuáûn : s1 = = s Ω1 ()−Ω1 − Ω + Ngæåüc : s2 = =(2 − s) ()−Ω1 Phæång trçnh cán bàòng stâ täøng : j(ω1t+α 1 ) + Thuáûn : FFF&&&01m=11 m + 21 m sinh ra tæì caím B1m e − j(ω1t+α 2 ) + Ngæåüc : FFF&&&02m=12 m + 22 m sinh ra tæì caím B2m e Tæì caím täøng : M ~ j(ω t+α ) − j(ω t+α ) 1 1 1 2 M B= B1m e + B2me 1 hçnh thaình tæì træåìng quay Ellip M r Tæì træåìng quay thuáûn B1 taïc duûng våïi s doìng âiãûn räto seî taûo ra mämen quay 0 1 2 thuáûn M (hçnh 16.2); Coìn tæì træåìng 1 r quay ngæåüc B2 taïc duûng våïi doìng âiãûn M2 räto seî taûo ra mämen quay ngæåüc M2 Hçnh 16.2 Mämen cuía âäüng cå khäng (hçnh16.2). Täøng âaûi säú hai mämen âäöng bäü mäüt pha
  65. 3 náöy cho ta âàûc tuyãún M=f(s) : MM 1 + = M2 = f(s) Tæì âàûc tênh ta tháúy ràòng luïc måí maïy (n = 0, s = 1), M1 = M2 vaì ngæåüc chiãöu nhau nãn M = 0, vç váûy âäüng cå khäng thãø tæû quay âæåüc. Nãúu ta quay âäüng cå theo mäüt chiãöu naìo âo,ï s ≠ 1 tæïc M ≠ 0 âäüng cå seî tiãúp tuûc quay theo chiãöu âoï. Vç váûy âãø âäüng cå mäüt pha laìm viãûc âæåüc, ta phaíi coï biãûn phaïp måí maïy, nghéa laì tçm caïch taûo ra cho âäüng cå mäüt mämen luïc räto âæïng yãn (M = Mk khi s =1). 16.2 PHÆÅNG TRÇNH CÅ BAÍN & SÅ ÂÄÖ THAY THÃÚ 16.2.1. Caïc phæång trçnh cå baín U1 &&II1 = B B &I1 &&IIB1= 11 &&IIB2= 12 A &IA1 &IA2 &I A Hçnh 16.2 Så âäö âäüng cå mäüt pha taûo nãn bàòng caïch taïch ra mäüt trong hai pha Xeït âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha nhæ chãú âäü khäng âäúi xæïng cuía âäüng cå hai pha m =2, coï hai cuäün dáy âàût lãûch nhau mäüt goïc 900 âiãûn, trong âoï pha A taïch ra nãn doìng IA= 0 vaì pha B coìn laûi coï &&II1 = B , maïy näúi vaìo læåïi âiãûn coï âiãûn aïp U& 1. Ta coï : &&&IIIAAA=1 + 2 ) a ( 2 . 6 1 &&&IIIBBB=1 + 2 (16.2b) Våïi &&I;IAB1 1 vaì &&I;IAB2 2 laì doìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc, coìn : &&IAB1= jI 1 vaì &&IA1 = −jIB1 Giaíi hãû phæång trçnh (16.2a,b) ta tçm âæåüc : &&&&&IB1= I 11 (IBA −jI)/ 2 = IB / 2 vç &IA = 0 &&&&&IB2= I 21 (IBA +jI)/ 2 = IB / 2 vç &IA = 0 Âiãûn aïp cuía mäüt pha : UUUUUU&&&&&&1 =BBB =1 + 2 = 11 + 12 Biãøu diãùn âiãûn aïp thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc theo doìng I vaì Z tæång æïng :
  66. 4 UUIZIZ&&&&B1= 11 = 11 11 = 1 11 / 2 a () 3 . 6 1 UUIZIZ&&&&B2= 12 = 12 12 = 1 12 / 2 (16.3b) Trong âoï : &&I;I11 12 laì doìng âiãûn thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. Coìn Z11; Z12 laì täøng tråí thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc. r' Vaì Z= Z + (Z−1 + Z' −1 ) − 1 våïi Z' =2 + jx' (16.4a) 11 1 m 21 21 s 2 r' Z= Z + (Z−1 + Z' −1 ) − 1 våïi Z' = 2 + jx' (16.4b) 12 1 m 22 22 2 − s 2 16.2.2. Maûch âiãûn thay thãú Tæì caïc phæång trçnh cán bàòng ta veî maûch âiãûn thay thãú âäüng cå khäng âäöng bäü nhæ hçnh 16.4a. Âáy laì maûch âiãûn thay thãú chênh xaïc cuía âäüng cå mäüt pha. r /2 ' &I 1 jx1/2 &I 1 21 jx’2/2 Chuï yï : r’2 = kr2 rm/2 &I01 U& 11 ' r2 x’2 = kx2 jxm/2 2.s k = k k U& 1 e I r' jxm/2 2 m1= 2 &I02 U& 12 2(2− s) rm/2 jx’2/2 &I' r1/2 jx1/2 22 (a) r x &I1 r1 x1 0,5x’2 &I1 1 1 ' 0,5r RT x m 2 ZT 2 s XT U U & 1 0,5X’ & 1 2 RN ZN 0,5r' x m 2 XN 2 2− s (b) (c) Hçnh 16.4 Maûch âiãûn thay thãú gáön âuïng cuía âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha Trong âoï :
  67. 5 r1 = âiãûn tråí cuía dáy quáún stator. x1 = âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún stator. xm = âiãûn khaïng tæì hoïa. r’2 = âiãûn tråí cuía dáy quáún rotor qui vãö dáy quáún stator. x’2 = âiãûn khaïng taín cuía dáy quáún rotor qui vãö dáy quáún stator. U1 = âiãûn aïp cuía nguäön. Giaí thiãút ràòng rotor quay våïi täúc âäü naìo âoï trong tæì træåìng quay thuáûn, æïng hãû säú træåüt s. Luïc naìy doìng âiãûn caím æïng trong dáy quáún rotor coï táön säú sf, f táön säú læåïi âiãûn näúi vaìo dáy quáún stator. Cho ràòng täøn hao sàõt khäng âaïng kãø hoàûc gäüp vaìo täøn hao quay. Nhæ váûy giäúng maïy âiãûn khäng âäöng bäü ba pha, täøng tråí cuía dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay thuáûn qui vãö dáy quáún stator laì 0,5r’2/s + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Cuîng tæång tæû nhæ váûy âäúi våïi tæì træåìng quay ngæåüc, ta coï täøng tråí cuía dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay ngæåüc qui vãö dáy quáún stator laì 0,5r’2/(2-s) + j0,5x’2.(hçnh 16.4b). Maûch âiãûn tæång âæång trçnh baìy trãn hçnh 16.4c, coï täøng tråí thæï tæû thuáûn ZT vaì thæï tæû ngæåüc ZT nhæ sau : j0,5X (j0,5X' + 0,5R' / s) Z= R + jX = m 2 2 TTT ' ' (16.5) 0,5R2 /s+ j0,5(Xm + X 2 ) j0,5X [j0,5X' + 0,5R' /(2− s)] Z= R + jX = m 2 2 (16.6) NNN ' ' 0,5R2 /(2− s) + j0,5(Xm + X 2 ) Cäng suáút âiãûn tæì (khe håí khäng khê) cuía tæì træåìng thæï tæû thuáûn vaì ngæåüc : 2 PRIâtT= T 1 ) ( 7 . 6 1 2 PRIâtN = N 1 ) ( 8 . 6 1 Moment tæång æïng : PâtT M T = ) ( 9 . 6 1 Ω1 PâtN M N = (16.10) Ω1 Moment täøng laì : 2 I1 MMM=TN − = (RTN− R ) (16.11) Ω1 Cäng suáút cå : PMCå = Ω ) 2( 1 . 6 1 PCå = MΩ1 (1 − s) (16.13)
  68. 6 2 PCå= I 1 (RTN − R )(1 − s) (16.14) PCå = (PâtT − PâtN )(1− s) (16.15) Cäng suáút trãn âáöu truûc : P2 = PCå - pq ) 6( 1 . 6 1 pq laì täøn hao quay, gäöm täøn hao cå vaì täøn hao phuû, cuîng coï khi gäüp caí täøn hao sàõt vaìo täøn hao quay. Täøn hao âäöng trong dáy quáún rotor æïng våïi tæì træåìng quay thuáûn vaì ngæåüc : p Cu2T = sP âtT ) ( 7 1 . 6 1 pCu2N = (2-s)PâtN (16.18) Täøn hao âäöng trong dáy quáún rotor : pCu2 = sPâtT + (2-s)PâtN (16.19) VÊ DUÛ 16.1 Mäüt âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha cäng suáút 1/4 maî læûc, 230V, 60Hz vaì 4 cæûc tæì coï tham säú vaì täøn tháút nhæ sau : R1 = 10Ω; X1 = X’2 = 12,5Ω; R’2 = 11,5Ω; Xm = 250Ω; Täøn hao sàõt åí 230V laì 35W; Täøn hao ma saït vaì quaût gioï laì 10W; Våïi hãû säú træåüt laì 0,05, xaïc âënh doìng âiãûn stato, cäng suáút cå, cäng suáút ra trãn truûc, täúc âäü vaì hiãûu suáút khi âäüng cå laìm viãûc nhæ âäüng cå mäüt pha åí âiãûn aïp vaì táön säú âënh mæïc våïi dáy quáún khåíi âäüng càõt ra. Giaíi Tæì caïc thäng säú âaî cho, ta tênh âæåüc täøng tråí thæï tæû thuáûn ZT vaì thæï tæû ngæåüc ZT cuía âäüng cå mäüt pha nhæ sau : j0,5X (j0,5X' + 0,5R' / s) Z= R + jX = m 2 2 TTT ' ' 0,5R2 /s+ j0,5(Xm + X 2 ) j0,5× 250(j0,5× 12,5+ 0,5× 11,5/ 0,05) Z= R + jX = =59 + 57,65j TTT 0,5× 11,5/ 0,05+ j0,5(250 + 12,5) j0,5X [j0,5X' + 0,5R' /(2− s)] Z= R + jX = m 2 2 NNN ' ' 0,5R2 /(2− s) + j0,5(Xm + X 2 ) j0,5× 250[j0,5× 12,5+ 0,5× 11,5/ (2− 0,05)] Z= R + jX = =2,67 + 6,01j NNN 0,5× 11,5/(2 − 0,05) + j0,5(250 + 12,5) Täøng tråí vaìo tæång âæång : Ztâ = Z1 + ZT + ZN = 10 + 12,5j +59 + 57,65j +2,67 + 6,01j
  69. 7 = 71,67 + 76,16j = 104,6 ∠46,74o Ω. Doìng âiãûn vaìo stato : U& 230∠ 0o I = = =2,2 ∠ − 46,74o A &1 o Ztâ 104,6∠ 46,74 Hãû säú cäng suáút : cosϕ = cos 46,74o = 0,685 60× 60 Täúc âäü âäüng cå : n= (1 − s)n = (1 − 0,05) = 1.710 vg/ph. 1 2 2 2 Cäng suáút cå : PCå= I 1 (RTN − R )(1 − s) = 2,2 .(59-2,67).(1-0,05) = 259 W Cäng suáút trãn âáöu truûc : P2 = PCå -pFe- pq = 259 -35- 10 = 214 W. Cäng suáút âäüng cå tiãu thuû tæì læåïi âiãûn : P = U.Icosϕ = 230.2,2 cos 46,74o = 346,77 W P 214 Hiãûu suát cuía âäüng cå : η =2 = =0,617 = 61,7% P1 347.22 16.3. MÅÍ MAÏY ÂÄÜNG CÅ KHÄNG ÂÄÖNG BÄÜ MÄÜT PHA 16.3.1. Âäüng cå khäng âäöng bäü duìng cuäün dáy phuû Loaûi âäüng cå naìy âæåüc duìng khaï phäø biãún nhæ maïy âiãöu hoìa, maïy giàût, duûng cuû cáöm tay, quaût , båm ly tám CD K M I Cuäün chênh Cuäün chênh U& 0 Vaì cuäün phuû NC IP &Ip IC &I Mk Np M &Ic âm s 0 (a) (b) (c) 1 Hçnh 16.5 Âäüng cå duìng dáy quáún phuû . a) Så âäö kãút cáúu. b) Âäö thë vectå luïc måí maïy. c) Âàûc tênh M = f(s) Caïc pháön chênh cuía loaûi âäüng cå náöy cho trãn hçnh 16.5a, gäöm dáy quáún chênh Nc (dáy quáún laìm viãûc), dáy quáún phuû (dáy quáún måí maïy N k ). Hai cuäün dáy náöy âàût lãûch nhau mäüt goïc 90o âiãûn trong khäng gian. Vaì räto läöng soïc.
  70. 8 Âãø coï âæåüc mämen måí maïy, ngæåìi ta taûo ra goïc lãûch pha giæîa doìng âiãûn qua cuäün chênh Ic vaì doìng qua cuäün dáy phuû Ip bàòng caïch màõc thãm mäüt âiãûn tråí näúi tiãúp våïi cuäün phuû hoàûc duìng dáy quáún cåí nhoí hån cho cuäün phuû, goïc lãûch náöy thæåìng nhoí hån 300. Doìng trong dáy quáún chênh vaì trong dáy quáún phuû sinh ra tæì træåìng quay âãø taûo ra momen måí maïy. Âäö thë vectå luïc måí maïy âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 16.5b. Khi täúc âäü âaût âæåüc 70÷75 % täúc âäü âäöng bäü, cuäüng dáy phuû âæåüc càõt ra nhåì cäng tàõt ly tám K vaì âäüng cå tiãúp tuûc laìm viãûc våïi cuäün dáy chênh. Âàûc tênh momen âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 16.4c. 16.3.2. Âäüng cå duìng tuû âiãûn (hçnh 16.6) Caïc âäüng cå khäng âäöng bäü mäüt pha coï cuäün dáy phuû âæåüc màõt näúi tiãûp våïi mäüt tuû âiãûn âæåüc goüi laì âäüng cå tuû âiãûn. Loaûi âäüng cå náöy coï cuäün dáy phuû bäú trê lãûch so våïi cuäün dáy chênh mäüt goïc 900 âiãûn trong khäng gian, âãø taûo goïc lãûch vãö thåìi gian ta màõt näúi tiãúp våïi cuäün dáy phuû mäüt tuû âiãûn. Nãúu tuû âiãûn màõt näúi tiãúp våïi 0 cuäün phuû choün giaï trë thêch håüp thç goïc lãûch pha giæîa IC vaì Ip laì gáön 90 (hçnh 16.6b). Tuìy theo yãu cáöu vãö momen måí maïy vaì momen luïc laìm viãûc, ta coï caïc loaûi âäüng cå tuû âiãûn nhæ sau: 1. Âäüng cå duìng tuû âiãûn måí maïy (hçnh 16.6a). Khi måí maïy täúc âäü âäüng cå âaût âãún 75÷85% täúc âäü âäüng bäü, cäng tàõt K måí ra vaì âäüng cå seî âaût âãún täúc âäü äøn âënh. 2. Âäüng cå duìng tuû âiãûn thæåìng træûc (hçnh 16.6b). Cuäün dáy phuû vaì tuû âiãûn måí maïy âæåüc màõt luän khi âäüng cå laìm viãûc bçnh thæåìng. Loaûi náöy coï cäng suáút thæåìng nhoí hån 500W vaì coï âàûc tênh cå täút. CD CD K I I &I p IP IP U& WC WC 0 C C I I C C &I Wp Wp &Ic (c) (a) (b) Hçnh 16.6 Âäüng cå mäüt pha duìng tuû âiãûn. a) Tuû âiãûn måí maïy. b) Tuû âiãûn thæåìng træûc. c) Âäö thë vectå.
  71. 9 Ngoaìi ra, âãø caíi thiãûn âàûc tênh laìm viãûc vaì momen måí maïy ta duìng âäüng cå hai tuû âiãûn. Mäüt tuû âiãûn måí maïy khaï låïn (khoaíng 10 ÷15 láön tuû âiãûn thæåìng træûc) âæåüc gheïp song song våïi tuû âiãûn thæåìng træûc. Khi måí maïy täúc âäü âäüng cå âaût âãún 75÷85% täúc âäü âäüng bäü, tuû âiãûn måí maïy âæåüc càõt ra khoíi cuäün phuû, chè coìn tuû âiãûn thæåìng træûc näúi våïi cuäün dáy phuû khi laìm viãûc bçnh thæåìng. 16.3.3. Âäüng cå duìng voìng ngàõn maûch (hçnh 16.7) Hçnh 16.7a cho tháúy cáúu taûo loaûi âäüng cå náöy. Trãn stato ta âàût dáy quáún mäüt pha vaì cæûc tæì âæåüc chia laìm hai pháön, pháön coï voìng ngàõn maûch K äm 1/3 cæûc tæì vaì ' räto läöng soïc. Doìng âiãûn chaûy trong dáy quáún stato &I1 taûo nãn tæì thäng φ& qua pháön cæûc tæì khäng voìng ngàõn maûch vaì tæì thäng φ& '' qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch. '' '' Tæì thäng φ& caím æïng trong voìng ngàõn maûch sââ E& n , cháûm pha so våïi φ& mäüt goïc 900 (hçnh 16.7b) . Voìng ngàõn maûch coï âiãûn tråí vaì âiãûn khaïng nãn taûo ra doìng âiãûn 0 &In cháûm pha so våïi E& n mäüt goïc ϕn < 90 . Doìng âiãûn &In taûo ra tæì thäng φ& n vaì ta coï tæì thäng täøng qua pháön cæûc tæì coï voìng ngàõn maûch : '' φ&&&∑ = φ + φn φ& ' M φΣ &I1 φ& '' Mmax ϕ φΣ E& n K 0 ϕn s 0 sth 1 φn φ’ φ φ” φ& n &In (b) (c) (a) Hçnh 16.7 Âäüng cå KÂ mäüt pha coï voìng ngàõn maûch åí cæûc tæì a) Cáúu taûo; b) Âäö thë vectå; c) Âàûc tênh mämen Tæì thäng náöy lãûch pha so våïi tæì thäng qua pháön cæûc tæì khäng coï voìng ngàõn ' maûch mäüt goïc laì ϕ . Do tæì thäng φ& vaì φΣ lãûch nhau trong khäng gian nãn chuïng taûo ra tæì træåìng quay vaì laìm quay räto. Loaûi âäüng cå náöy coï momen måí maïy khaï nhoí Mk= (0,2-0,5)Mâm, hiãûu suáút tháúp (tæì 25 - 40%), thæåìng chãú taûo våïi cäng suáút 20 - 30W, âäi khi cuîng coï chãú taûo cäng suáút âãún 300W vaì hay sæí duûng laìm quaût baìn, quaût tráön, maïy quay âéa ] [