Động cơ không đồng bộ 3 pha là loại động cơ có phần quay, làm việc với điện xoay chiều, theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto khác với tốc độ quay của từ trường. Bài viết này DICO xin được chia sẻ giúp mọi người hiểu hơn về nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha .
1. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha
Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí suất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số lưới điện ; p là số cặp cực ; tốc độ từ trường quay ) .Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng điện I2 chạy qua . Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở . Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra moment . Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor . Trong những phạm vi tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau . Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ .
Hệ số trượt s của máy :
s = (n1-n)/n1 = (Ω1-Ω)/ Ω1
Như vậy khi n = n1 thì s = 0 , còn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n1 ,s < 0 và rotor quay ngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1 .
1.1 Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 ( 0 < s < 1)
Giả thuyết về chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor n như hình a .Theo quy tắc bàn tay phải , xác định được chiều sức điện động E2 và I2 ; theo quy tắc bàn tay trái ,xác định được lực F và moment M . Ta thấy F cùng chiều quay của rotor , nghĩa là điện năng đưa tới stator , thông qua từ trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ trường quay n1 , như vậy động cơ làm việc ở chế độ động cơ điện .
1.2 Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n > n1 (s < 0) .
Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n1. Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại , sức điện động và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều nên chiều của M cũng ngược chiều n1 ,nghĩa là ngược chiều với rotor , nên đó là moment hãm (hình b).Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện ,do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho luới điện ,nghĩa là động cơ làm việc ở chế độ máy phát .
1.3 Rotor quay ngược chiều từ trường n < 0 (s > 1)
Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều từ trường quay hình c, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ .Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại . Trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào , vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp .Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ .
2. Các đường đặc tính của động cơ không đồng bộ
Đặc tính tốc độ n = F(P2)
Theo công thức hệ số trượt ,ta có :
n = n1(1-s)
Trong đó : s = Pcu/Pdt . Khi động cơ không tải Pcu << Pdt nên s ~ 0 động cơ điện quay gần tốc độ đồng bộ n ~ n1 .Khi tăng tải thì tổn hao đồng cũng tăng lên n giảm một ít , nên đường đặc tính tốc độ là đường dốc xuống .Đặc tính moment M=f(P2). Ta có M = f(s) thay đổi rất nhiều nhưng trong phạm vi 0 < s < sm thì đường M = f(s) gần giống đường thẳng ,nên M2 = f(P2) đường thẳng qua gốc tọa độ. Đặc tính hiệu suất = f(P2)
Ta có hiệu suất của máy điện không đồng bộ
EP tổng tổn hao, nhưng ở đây chỉ có tổn hao đồng thay đổi theo phụ tải còn các tổn hao khác là không đổi .Đặc tính hệ số công suất cos = f(P2) . Vì động cơ luôn luôn nhận công suất phản kháng từ lưới .Lúc không tải cos rất thấp thường < 0,2 .Khi có tải dòng điện I2 tăng lên nên cos cũng tăng .
