Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 51
Bên cạnh những u điểm động cơ không đồng bộ ba pha còn có những
nhợc điểm sau:
Dễ phát nóng với Stato, nhất là khi điện áp lới tăng và đối với rôto khi điện
áp lới giảm.
Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở không khí nhỏ.
Khi điện áp sụt xuống thì mômen khởi động và mômen cực đại giảm rất
nhiều vì mômen tỉ lệ với bình phơng điện áp.
2.2.2 Khái quát về động cơ đồng bộ
+ Định nghĩa và công dụng
Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ quay của
từ trờng n
1
gọi là máy điện đồng bộ. Máy điện đồng bộ có 2 dây quấn: dây
quấn stato nối với lới điện có tần số f không đổi, dây quấn rôto đợc kích
thích bằng dòng điện một chiều. ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ
quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi.
Động cơ đồng bộ đợc sử dụng rộng rãi trong những truyền động công
suất trung bình và lớn, có yêu cầu ổn định tốc độ cao. Động cơ đồng bộ
thờng dùng cho máy bơm, quạt gió, các hệ truyền động của nhà máy luyện
kim và cũng thờng đợc sử dụng làm động cơ sơ cấp trong các tổ máy phát -
động cơ công suất lớn.
u điểm của động cơ đồng bộ là có độ ổn định tốc độ cao, hệ số cos
và
hiệu suất lớn.
Mạch stato của nó tơng tự động cơ không đồng bộ, mạch rôto có cuộn
kích từ và cuộn dây khởi động.
+ Các đặc tính của động cơ đồng bộ


M
max
M
Hình 2.5: Đặc tính cơ của động cơ đồng bộ
Khi mômen vợt quá trị số M
max
thì tốc độ động cơ sẽ mất đồng bộ .
Trong hệ truyền động dùng động cơ đồng bộ ngời ta còng sử dụng đặc
tính góc:
M= f(
)
Đặc tính góc biểu diễn quan hệ giữa mômen của động cơ với góc lệnh
của véc tơ điện áp pha lới điện và vectơ sức điện động cảm ứng trong dây
quấn stato do từ trờng một chiều rôto sinh ra.
Đặc tính M= f(
) đợc xây dựng bằng cách sử dụng đồ thị véctơ của
mạch stato với giả thiết bỏ qua điện trở R của mạch stato.

Hình 2.6: Đồ thị véc tơ của mạch stato động cơ đồng bộ.
Trên đồ thị véctơ Hình 2.6:
U
1
- điện áp pha lới (V)
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 53
E - sức điện động pha stato (V)
I

Thay vào phơng trình trên ta
đợc: U
1
cos = E
1
sin
s
U
IX

hay U
1
I
1
cos =
1
sin
s
EU
X


U
1
I
1
cos là công suất một pha của động cơ.
Vậy công suất ba pha của động cơ là:
P = 3
1

Khi = /2 ta có biểu đồ cực đại:
M
max
=
1
1
3
s
EU
X

(2- 28)
Lúc này: M= M
m
sin, M
m
đặc trng cho khả năng quá tải của động cơ,
khi tải tăng góc lệch
, nếu > /2 thì mômen giảm.
Động cơ đồng bộ thờng làm việc định mức với

đm
= 45
0
.
Hệ số quá tải về mômen:


M
=



(2- 29)
X
q
, X
d
là điện kháng dọc trục và ngang trục.
Đờng cong biểu diễn momen sẽ là tổng của hai thành phần:
M
1
=
1
3
sin
d
EU
X

, và
M
2
=
2
1
1
311
sin 2
2
qd

Chơng 3
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 55
ảnh hởng của nguồn điện đến sự làm việc của động cơ ba pha
3.1 ảnh hởng của nguồn đến quá trình khởi động của động cơ ba pha
Chế độ động cơ là chế độ đợc sử dụng chủ yếu của các máy điện
không đồng bộ. Các chế độ khác đợc dùng rất hạn chế. Tên gọi động cơ
không đồng bộ là để nhấn mạnh rằng các máy điện không đồng bộ đợc tạo ra
có các chỉ tiêu, kĩ thuật chỉ đảm bảo ở chế độ động cơ tuy về nguyên tắc nó có
thể làm việc ở các chế độ khác.
Tất cả các động cơ không đồng bộ phải tự mở máy đợc nghĩa là tự lấy
đà đợc từ trạng thái đứng yên lên tới tốc độ góc gần tốc độ đồng bộ sau khi
thắng đợc mômen cản của tải. Yêu cầu đó đối với đặc tính mở máy trong các
kiểu động cơ không đồng bộ khác nhau đợc đặt ra là khác nhau.
3.1.1 ảnh hởng của điện áp
Ta có phơng trình mômen động cơ:
M=
()
2'
12
2
'22
11 2
3
nm
URS
RS R S X


R
RX+
(3- 2)
Ta thấy S
nm
không phụ thuộc vào điện áp nguồn U
1
nên khi điện áp
nguồn thay đổi thì mômen M thay đổi nhng độ trợt S không thay đổi.
Do đó muốn điều chỉnh điện áp nguồn U
1
để khởi động động cơ thì chỉ
đợc điều chỉnh trong phạm vi hẹp.
3.1.2 ảnh hởng của tần số
Khi mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc thì hiệu ứng bề mặt
trong các thanh dẫn sinh ra lúc bắt đầu mở máy là lúc tần số dòng điện trong
rôto: f
2
= sf
1
.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 56
Ta thấy khi thay đổi tần số điện áp lới f
1
thì tần số dòng điện trong
rôto f
2
57
Nh vậy khi nguồn ba pha không đối xứng cấp cho động cơ thì công
suất nguồn cấp cho động cơ để mở máy phải lớn hơn nguồn đối xứng một
lợng nhất định. Lợng này tuỳ thuộc vào công suất máy và chế độ mở máy
của động cơ (mang tải hoặc không mang tải).
3.2 ảnh hởng của nguồn đến sự làm việc của động cơ ba pha
3.2.1 ảnh hởng của điện áp
Mômen của động cơ không đồng bộ ba pha tỉ lệ với bình phơng điện
áp nguồn. Do đó khi điện áp nguồn thay đổi thì dẫn đến mômen của động cơ
cũng thay đổi theo.

Hình 3.1: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi giảm điện áp.
Khi điện áp lới suy giảm thì mômen tới hạn M
th
sẽ giảm tỉ lệ với bình
phơng lần độ suy giảm của điện áp. Trong khi đó tốc độ đồng bộ

1
và độ
trợt tới hạn s
th
là không thay đổi. Ta có đặc tính cơ khi điện áp lới giảm trên
hình 3.1
3.2.2 ảnh hởng của tần số
Từ biểu thức:

1
=

Xét trờng hợp khi giảm tần số f
1
< f
1đm
thì dòng điện trong rôto động cơ
sẽ tăng rất lớn có thể gây qúa tải nếu f
1
giảm quá nhiều.


11
f
11
f
1
> f
1đm
12
f
12
1đm

, U
c1
) có thể biểu diễn nh là tổng các thành phần thứ
tự thuận(U
a11
, U
b11
, U
c11
) và thứ tự nghịch (U
a12
, U
b12
, U
c12
) nh sau:
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 59
U
a11
= U
11
= (U
a1
+aU
b1
+a
2

: thành phần điện áp thứ tự nghịch của pha A
a: toán tử quay. a= e
j2

/3
Lúc này ta có thể biểu diễn dòng điện trong dây quấn stato nh tổng các
dòng điện thứ tự thuận (i
a11
, i
b11
, i
c11
) và thứ tự nghịch (i
a12
, i
b12
, i
c12
) do hệ
thống điện áp thứ tự thuận và thứ tự nghịch tạo ra.
Dòng điện thứ tự thuận i
a11
= i
11
ở trong một pha chính của stato có thể
tìm đợc nhờ giản đồ thay thế thông thờng của máy điện không đồng bộ.
R
1
+jX
1

1
+jX
1

.
I
11

.
I
12
jX
2
.
11
U Z
0
I
01

'
2
R
S

i
a1
= i
11
+ i
21

i
b1
= a
2
i
11
+ ai
21
(3- 8)
i
c1
= ai
11
+ a
2
i
21

Trong đó:
i
a1
, i
b1

2
: Mômen quay thành phần điện áp thứ tự nghịch
Từ (3- 9) ở chế độ làm việc nguồn không đối xứng thì máy điện không
đồng bộ làm việc nặng nề hơn.
Vì vậy những yêu cầu về mức độ đối xứng của điện áp trong lới cung
cấp cho máy điện không đồng bộ là rất cao.
3.2.4 ảnh hởng của nguồn khi mất thứ tự pha và mất pha