Từ trường của máy điện không đồng bộ

L lđ = 0,68 (tính theo bề dày choán chỗ)

3. Từ trường của máy điện không đồng bộ

Trên stato của máy điện khơng đồng bộ (MK) có dây quấn m1 pha, cịn trên dây quấn roto có dây quấn m2 pha. Như vậy trong máy điện khơng đồng bộ có hai mạch điện khơng nối với nhau và giữa chúng có liên hệ với nhau về từ. Khi máy điện làm việc bình thường trên dây quấn stato và rơto có từ thơng tản và tương ứng có điện kháng tản và giữa hai dây quấn có sự hỗ cảm. Vì vậy ta có thể coi máy điện khơng đồng bộ như một mba mà dây quấn stato là dây quấn sơ cấp, dây quấn rôto là dây quấn thứ cấp và sự liên hệ giữa hai mạch sơ cấp và thứ cấp thơng qua từ trường quay. Do đó ta có thể dùng cách phân tích MBA để nghiên cứu nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ.

Khi nghiên cứu nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ ta chỉ xét tác dụng của sóng cơ bản mà khơng xét sóng bậc cao.

3.1. Từ trường đập mạch của dây quấn 1 pha pha

1 4

- Giới thiệu về cách tạo ra từ trường quay của động cơ: Giả sử trong rãnh lõi thép stato chỉ đặt một cuộn dây thì khi cho dịng điện xoay

chiều một pha chạy qua. Thì trong động cơ chỉ sinh ra từ trường đập mạch (tức khơng có từ trường quay). Từ trường này có thể phân tích thành hai từ trường quay trong không gian với vận tốc và độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều nhau. Do vậy mà moment quay tổng hợp ở trên roto bằng không. Kết quả động cơ không thể quay

được. Lúc này, nếu dùng một lực cơ học mồi cho

động cơ quay theo chiều nào thì nó sẽ quay theo

chiều đó nhưng do có lực momen khởi động rất

X A

a

1 4

A X

a

nhỏ nên động cơ quay lờ đờ và gần như không kéo được tải. Để khởi động động cơ điện xoay chiều một pha ta phải sử dụng sơ đồ đặc biệt như như dùng cuộn dây phụ khởi động hay dùng vòng chập mạch.

- Định nghĩa : Từ trường của dây quấn một pha là từ trường có phương khơng đổi song

trị số và chiều biến thiên theo thời gian, được gọi là từ trường đậpmạch.

N 2 S A 1 3 A 1 3 S 4 N X b X N 2 3 1 4 S A b 2 3

63

Xét dây quấn một pha AX đặt trong 4 rãnh của stato. Cho dịng điện hình sin iA= Im

sint chạy qua dây quấn, giả thiết chiều dòng điện trong các dây dẫn được vẽ trên hình bên.

Căn cứ vào chiều dòng điện, vẽ chiều từ trường theo quy tắc vặn nút chai.

3.2. Từ trường quay hai pha

Động cơ điện xoay chiều hai pha là loại động cơ sử dụng hai pha của lưới điện xoay chiều ba pha. Cách tạo ra từ trường quay ở cuộn dây stato khi chỉ có hai pha của lưới điện

xoay chiều ba pha.

Trong các rãnh của lõi thép stato người ta đặt hai cuộn dây cố định AX và BY giống hệt

nhau lệch nhau trong không gian một góc 900 hình vẽ 1. Rồi cho hai dòng điện cùng tần số,

cùng biên độ nhưng lệch nhau 900(1/4 chu kỳ) về thời gian iA=Imsin t và iB= Imsin( t

chạy qua.

Để đơn giản cũng có thể coi mỗi cuộn dây chỉ có một vịng dây các đầu dây A, B được coi là đầu của các cuộn dây, các đầu X, Y được coi là đầu cuối của các cuộn

dây.

- 900)

Tại thời điểm a) thì dịng điện iA dương cịn dịng

điện iB bằng khơng. Như vậy hình 3 có dịng điện chạy từ đầu A đến đầu X của cuộn AX cịn trong cuộn BY khơng

có dịng điện chạy qua. Đầu A được đánh dấu dương còn đầu X được đánh dấu (.).

Hình 1.6

Theo chiều dịng điện vẽ được chiều đường sức từ theo qui tắc vặn nút chai. Và xác định được cặp cực N- S.

Tại thời điểm b) trên hình 1.6 thì dịng điện iA và dịng điện iB đều dương. Như vậy trên

hình 3b cuộn AX có dịng điện chạy từ A đếnX cịn cuộn BY có dịng điện chạy từ đầu B đến

đầu Y, các đầu A, B đánh được dấu (+) các đàu X, Y đánh (.). Theo chiều dòng điện vẽ được

các đường sức từ và theo các đường sức từ xác định được một cặp cực N-S như ở thời điểm a

nhưng quay đi một góc 450 theo chiều kim đồng hồ.

Tương tự tại thời điểm c) từ trường của các cuộn dây stato cũng hình thành một cặp

64

Rõ ràng dưới tác dụng của 2 dịng điện xoay chiều lệch pha nhau 1 góc 900 về thời

gian, từ trường do các cuộn dây stato đã tạo ra đã hình thành cực từ, có chiều biến đổi trong không gian bên trong stato. Trong trường hợp đã cho ở trên từ trường này quay theo chiều

kim đồng hồ , thực hiện một góc 450sau khoảng thời gian 1/8 chu kì. Do đó sẽ quay được một

vòng trong khoảng thời gian 1 chu kỳ. Từ trường quay trong động cơ điện xoay chiều hai pha đã được tạo ra. Đảo chiều quay của từ trường bằng cách đảo chéo đầu một trong hai cuộn dây

nói trên.

3.3. Từ trường quay 3 pha

Mặt cắt ngang của máy điện ba pha đơn giản thể hiện trên hình 1-7a,b,c, trong đó dây quấn ba pha đối xứng ở stato AX, BY, CZ đặt trong 6 rãnh. Trục của các dây quấn lệch nhau

trong khơng gian một góc 120 0điện.

Giả thiết trong ba dây quấn có dịng điện ba pha đối xứng chạy qua (hình 1-7 ).

i A = I max sint

i B = I max sin (t - 120 0

) i C = I max sin (t - 240 0

) .

Khi vẽ từ trường quay ta quy ước chiều dòng điện như sau:

- Dịng điện pha nào dương có chiều từ đầu đến cuối pha, đầu được ký hiệu bằng vịng

trịn có dấu nhân ở giữa , cịn cuối ký hiệu bằng vịng trịn có dấu chấm ở giữa . Dòng điện

pha nào âm có chiều và ký hiệungượclại,đầu ký hiệubằng cuối ký hiệubằng . Ta xét từ trường ở các thời điểm khác nhau:(hình 1-7)

65

+ Thời điểm pha t = 90 0, dòng điện pha A cực đại và dương, pha B,C âm. Dùng quy

tắc vặn nút chai xác đình chiều đường sức từ do các dịng điện sinh ra, từ trường tổng có một

cực S vàmột cực N được gọi là từ trường một đôi cực(p=1).

+ Thời điểm pha t = 90 0

+ 120 0 : Là thời điểm sau trời điểm đã xét ở trên một phần ba chu kỳ. Dòng B cực đại dương, các dòng A, C âm, dùng quy tắc vặn nút chai xác định

chiều đường sức từtrường

+ Thời điểm t = 90 0

+ 240 0: Là thời điểm chậm sau thời điểm đầu 2/3 chu kỳ , dòng điện pha C cực đại và dương, còn điện pha B, A âm.

- Từ trường tổng thời điểm này đã quay đi một góc 240 0so với thời điểm đầu. Trục của từ trường tổng trùng với trục của dây quấn pha C là pha có dịng điện cực đại.

* Đặc điểm của từ trường quay

- Tốc độ từ trường quay: phụ thuộc vào tần số dòng điện stato f và số đôi cực p. Khi từ

trường có một đơi cực, tốc độ của từ trường quay là n 1 = f. Khi từ trường có 2 đơi cực, tốc độ của từ trường quay là n 1 = f/2. Tóm lại khi từ trường có p đơi cực, tốc độ từ trường quay là:

n 1 = f (vòng/ giây) hoặc n=

p

60 f

66

  

- Chiều quay của từ trường: Chiều quay của từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha của

dòng điện. Muốn đổi chiều quay của từ trường ta thay đổi thứ tự hai pha với nhau.

- Biên độ của từ trường quay.

Từ trường quay sinh ra từ thông  xuyên qua mỗi dây quấn. Từ thông của từ trường

quay xuyên qua dây quấn biến thiên hình sin và có biên độ bằng 3/2 từ thông cực đại

  3 



max

2 p max

Trong đó:  p max là từ thông cực đại một pha.Đối với dây quấn m pha thì:

m

max

2 p max .