Tài liệu Giới thiệu về động cơ đồng bộ

Đề tài: Giới thiệu về động cơ đồng bộ

Chương 3
GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ
Tổng quan về động cơ đồng bộ.
Động cơ đồng bộ là máy điện xoay chiều có hai dây quốn. Một loại nói với lưới điện có tần số f[SUB]1[/SUB] không đổi, c̣n dây cuốn thứ hai được kích thích bằng ḍng điện một chiều, trong đó dây quấn xoay chiều ba pha được được gọi là dây quấn phần ứng, ứng với nó là bộ phận máy có đặt dây cuốn kích thích được gọi là phần cảm. Ngày nay các động cơ đồng bộ thường được sử dụng rộng răi trong công nghiệp, đặc biệt ḍng để truyền động các máy có công suất lớn như máy nén khí, máy thu, máy quạt gió, máy nghiền .
Cấu tạo của động cơ đồng bộ:
3-1. Stator.









Cấu tạo rôto gồm hai phần chính là lơi thép stator và dây quấn 3 pha stator.
3.2. Rôto: Gồm có rôto cực Èn và roto cực lồi.
Rôto cực lồi:






Roto cực lồi thường sử dụng rộng răi ở các động cơ có tốc độ thấp, số đối cực lớn (2p ³ 4).
Rôto cực Èn:






Rôto cực Èn thường gặp ở động cơ có tốc độ quay cao và có số lực 2p=2.
3.3- Hệ thống kích thích của động cơ đồng bộ.
Để cung cấp nguồn cho dây quấn kích thích của động cơ đồng bộ cần phải có nguồn điện một chiều. Dưới đây là xét hệ thống kích thích dùng máy phát kích thích trong các động cơ đồng bộ có công suất lớn.
a. Sơ đồ:












H́nh 3.1. Hệ thống kích thích dùng máy phát kích thích
trong các động cơ đồng bộ công suất lớn.
Trong đó:
MC: máy cắt được điện áp lưới ba pha mà dây quấn stator của động cơ đồng bộ.
ĐCĐB: Động cơ đồng bộ.
FK: Máy phát kích thích là máy một chiều kích thích song song và độc lập.
FKP: Máy phát kích thích phụ là máy phát 1 chiều kích thích song song.
R[SUB]1Cb[/SUB], R[SUB]2Cb[/SUB]: Các điện trở cưỡng bức, sẽ bị nối tắt khi kích thích cưỡng bức.
RV[SUB]1[/SUB], RV[SUB]2[/SUB]: Các biến trở điều chỉnh.
K[SUB]1Cb[/SUB], K[SUB]2Cb[/SUB]: Các công tắc tơ để cưỡng bức kích thích.
K[SUB]1[/SUB], K[SUB]2[/SUB]: Công tắc tơ.
R[SUB]1t[/SUB]: Điện trở lặp từ.
KTFK[SUB]1[/SUB]: Cuộn dây kích thích song song của máy phát kích thích.
KTFK[SUB]2[/SUB]: Cuộn dây kích thích độc lập của máy phát kích thích FK.
KTFKP: Cuộn kích thích song song của máy phát kích thích phụ.
Ngoài bản thân máy phát kích thích ra, hệ thống c̣n có máy phát kích thích phụ cung cấp cho cuộn dây kích thích độc lập KTFK[SUB]2[/SUB] của máy phát kích thích phụ.
b- Điều chỉnh ḍng kích thích của động cơ đồng bộ.
Ḍng kích thích I[SUB]KT[/SUB] trong các động cơ đồng bộ rất lớn và cỡ hàng 100A v́ thế điều chỉnh nó bằng biến trở đặt trong mạch ṿng dây quấn kích thích là không tinh tế v́ tổn hao trong biến trở làm giảm đáng kể hiệu suất của động cơ đồng bộ.

Trong đó: R[SUB]KT[/SUB] Điện trở cuộn dây kích thích của động cơ đồng bộ.
Theo từng chế độ làm việc của động cơ đồng bộ mà ta phải dữ ḍng kích thích ở những giá trị khác nhau ứng với những giá trị ổn định khác nhau của điện áp U[SUB]KT[/SUB]của máy phát kích thích.
Trong sơ đồ (h́nh 1) các biến trở RV[SUB]1[/SUB] và RV[SUB]2[/SUB] tương ứng trên các mạch của cuộn kích thích song song của các máy FK để điều chỉnh U[SUB]KT[/SUB] ta thực hiện theo hai cách sau.
Å 1. Điều chỉnh ḍng kích thích của máy FK bằng cách điều chỉnh RV1 phương pháp này thường dùng cho các máy phát kích thích có công suất nhỏ. Máy không cần phải điều chỉnh rộng.
Å 2. Điều chỉnh ḍng kích thích của máy phát FKP bằng cách điều chỉnh RV[SUB]2[/SUB]. Nhờ biến trở RV[SUB]2[/SUB] ta điều chỉnh được ḍng kích thích từ của máy phát kích phụ. I[SUB]KT[/SUB] F[SUB]KP[/SUB] làm thay đổi điện áp U[SUB]J[/SUB] K[SUB]P[/SUB] cấp cho cuộn kích thích độc lập của máy FK để thay đổi ḍng kích thích của máy FK do đó ta điều chỉnh được ḍng kích thích của động cơ đồng bộ. Do đưa máy F[SUB]UP[/SUB] vào sơ đồ nên giới hạn điều chỉnh máy kích thích FK được mở rộng. Trong các động cơ có công suất lớn ta không cần dùng thêm máy kích thích phụ.


c- Dập từ trường kích thích trong khi sự cố.
Trong sơ đồ kích thích có một cơ cấu đặc biệt có thể giảm khá nhanh ḍng kích thích về 0 (gọi là động từ) khi sự cố.
Dập từ được thực hiện khi vận hành b́nh thường cũng như khi sự cố nhờ các công tắc tơ k[SUB]1[/SUB], k[SUB]2[/SUB] và R[SUB]td[/SUB]. Dùng công tắc tơ k[SUB]1[/SUB] trực tiếp cắt mạch kích thích ra khỏi dây quấn kích thích của động cơ đồng bộ là đạt mục đích nhanh nhất. Tuy nhiên tất cả năng lượng tích tụ trong từ trường kích thích sẽ phóng ra, trên điện trở hồ quang sẽ xuất hiện giữa các lớp điểm của k[SUB]1[/SUB].
Trong các động cơ đồng bộ năng suất lớn. Năng lượng đă có có thể lớn tới mức phá hỏng các tiếp điểm của công tắc tơ khi cắt mạch trực tiếp. Ngoài ra khi giảm nhanh ḍng kích thích nh­ thế trong dây quấn xuất hiện suất điện động cảm ứng rất lớn.

LKT: Điện cảm của quấn kích thích nó có giá trị rất lớn của suất điện động tự cảm e[SUB]TC[/SUB] vượt nhiều lần điện áp định mức của dây quấn kích thích và sẽ làm hỏng cách điện của nó. Để khắc phục điều kiện đó dập từ được tiến hành theo phương pháp sau: Trong khi K[SUB]1[/SUB] đóng để chuẩn bị dập từ K[SUB]2 [/SUB]nối dây quấn kích thích với điện trở dập từ R[SUB]dT[/SUB], sau khi tách máy phát F[SUB]K[/SUB] R[SUB]1 [/SUB]khỏi dây quấn kích thích của động cơ đồng bộ. Điện trở động từ trường được chọn là R[SUB]Td[/SUB] = 5 R[SUB]KT[/SUB] để đảm bảo cho việc động từ chỉ nhanh mà không xuất hiện điện áp cao giá trị số cho phép của điện áp, theo độ bền cách điện của dây quấn kích thích.

d- Quá tŕnh cưỡng bức kích thích.