MỞ ĐẦU Động cơ điện không đồng bộ do có kết cấu đơn giản,làm việc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện,giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi. Động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc có cấu tạo đơn giản nhất (nhất là loại rôto lồng sóc đúc nhôm ) nên chiếm một số lượng khá lớn trong loại động cơ điện công suất vừa và trung bình. Nhược điểm của loại này là điều chỉnh tốc độ khó khăn và dòng khởi động lớn. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã chế tạo ra động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc nhiều tốc độ và dùng rôto rãnh sâu,lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động,đồng thời tăng mômen khởi động lên.
Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn có thể điều chỉnh được tốc độ trong một chừng mực nhất định,có thể tạo một mômen khởi động lớn mà dòng điện khởi động không lớn lắm, nhưng chế tạo có khó khăn hơn rôto lồng sóc, do đó giá thành cũng cao hơn và bảo quản khó khăn hơn. Động cơ điện không đồng bộ được sản suất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểu kín IP44. Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt ở hai đầu của rôto động cơ điện.trong các rôto lồng sóc đúc nhôm thì cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch. Loại động cơ điện theo cấp bảo vệ IP44 thưòng nhờ vào cánh quạt ở ngoài vỏ máy để thổi gió ở mặt ngoài vỏ máy,do đó tản nhiệt có kém hơn loại IP23 nhưng bảo dưỡng máy có dễ dàng hơn.
Phân loại -Theo kết cấu của vỏ động cơ không đồng bộ có các loại sau: + Kiểu hở + Kiểu kín + Kiểu bảo vệ -Theo kết cấu của rôto động cơ không đồng bộ có các loại sau: + Rôto kiểu dây quấn + Rôto kiểu lồng sóc -Theo số pha trên dây quấn stato có các loại sau: + Một pha + Hai pha + Ba pha 1. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ 1. Mạch từ máy điện dị bộ (không đồng bộ) Máy điện không đồng bộ cũng gồm 2 phần cơ bản: phần quay (rô-to) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí.
Dưới đây chúng ta nghiên cứu từng phần riêng biệt. Mạch từ của stato Mạch từ của stato được ghép bằng các lá thép điện kỹ thuật có chiều dày khoảng 0,3-0,5mm, được cách điện 2 mặt để chống dòng Fucô. Lá thép stato có dạng hình vành khăn (hình 1.1), phía trong được đục các rãnh. Để giảm dao động từ thông, số rãnh stato và rô to không được bằng nhau.1: a) Lá thép stato và rô to máy điện dị bộ: 1) Lá thép stato, 2) Rãnh, 3) Răng, 4) Lá thép rô to; b) Mặt cắt dọc máy dị bộ Ở những máy có công suất lớn, lõi thép được chia thành từng phần (section) giữa các phần là rãnh làm mát nhằm tăng khả năng làm mát của mạch từ.
Các lá thép được ghép lại với nhau thành hình trụ. Mạch từ được đặt trong vỏ máy. Vỏ máy được làm bằng gang đúc hay thép. Để tăng diện tích tản nhiệt, trên vỏ máy có đúc các gân tản nhiệt.
Ngoài vỏ máy còn có nắp máy, trên nắp máy có giá đỡ ổ bi. Tuỳ theo yêu cầu mà vỏ máy có đế để gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh có gắn một vòng tròn để móc cáp giúp di chuyển thuận tiện. Trên vỏ máy gắn hộp đấu dây.2 Mạch từ của rô to Giống như mạch từ stato, mạch từ rô to cũng gồm các lá thép điện kỹ thuật cách điện đối với nhau có hình như hình 1.
Rãnh của rô to có thể song song với trục hoặc nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông và loại trừ một số sóng bậc cao. Các là thép điện kỹ thuật được gắn với nhau thành hình trụ. Ở tâm lá thép mạch từ được đục lỗ để xuyên trục, rô to gắn trên trục. Ở những máy có công suất lớn, rô to còn đục các rãnh thông gió dọc thân rô to.
Ngoài loại cấu tạo bình thường như trên, máy điện không đồng bộ còn có rô to dạng rãnh sâu và 2 rãnh. Hai loại cấu tạo này phục vụ cho giảm dòng khởi động ở các động cơ dị bộ khi khởi động trực tiếp. Cuộn dây máy điện không đồng bộ Cuộn dây máy điện chính là mạch điện của máy điện. Phần lớn các máy điện trong thực tế gồm 2 loại cuộn dây: Cuộn dây đặt ở phần tĩnh (stato) và cuộn dây đặt ở phần quay (rô to).
Cuộn dây máy điện là nguồn cảm ứng sđđ và dòng điện hoặc là mạch điện qua nó chạy dòng điện để tạo ra từ trường. Loại cuộn dây thứ nhất gọi là cuộn dây phần ứng, còn cuộn dây loại thứ 2 gọi là cuộn dây kích từ. Cuộn dây kích từ nói chung là cuộn dây tập trung trong đó các vòng dây móc vòng với từ thông chính. Cuộn dây phần ứng thường là cuộn dây phân tán được đặt trong các rãnh nằm rải rác trên chu vi phần tĩnh (stato hoặc phần động rô to) máy điện, do đó tại một thời điểm nhất định một nhóm cuộn dây sẽ móc vòng với những đường sức từ khác nhau.
Chúng ta hãy xét nguyên lý xây dựng cuộn dây máy điện xoay chiều. Nguyên lý hoạt động của cuộn dây máy điện không đồng bộ Để có sđđ xoay chiều, phương pháp đơn giản nhất là dịch chuyển cuộn dây có bước rải thích hợp trong từ trường biến đổi.2 biểu diễn một cuộn dây có cạnh a-b cách nhau một bước cực, chuyển động trong từ trường với tốc độ đều theo hướng mũi tên. Các cực của từ trường có kích thước giống nhau và đặt cách đều nhau.2: Nguyên lý hoạt động cuộn dây xoay chiều Tại thời điểm nghiên cứu, tâm cuộn dây nằm ở vị trí 1, cách đều trục 2 cực S1-N1. Theo qui tắc bàn tay phải, sđđ cảm ứng xuất hiện có chiều như hình vẽ.
Sau một thời gian nào đó, tâm cuộn dây nằm ở vị trí 2, chiều của sđđ cảm ứng có chiều ngược với chiều ở vị trí 1. Vị trí 2 dịch trong không gian so với vị trí 1 một bước cực. Khi tâm cuộn dây nằm ở vị thí thứ 3 thì sđđ trong cuộn dây lại giống như ở vị trí 1. Thời gian cần thiết để dịch chuyển cuộn dây từ vị trí 1 sang vị trí 3 chính là một chu kỳ sđđ cảm ứng.
Từ hình vẽ 1.2 ta thấy vòng dây dịch chuyển đi một khoảng bằng 2 bước cực. Ta nhận được kết quả tương tự nếu cuộn dây đứng im nhưng từ trường dịch chuyển theo chiều ngược lại. Người ta thường chọn khoảng cách giữa 2 cạnh a, b của cuộn dây bằng bước cực để sđđ có giá trị lớn nhất. Nếu sự phân bố của từ trường các cực có dạng hình sin, thì sđđ cảm ứng cũng có dạng hình sin.
Muốn tăng sđđ thì phải tăng số vòng dây của cuộn dây, các vòng dây này phải mắc nối tiếp với nhau. Các vòng dây mắc nối tiếp với nhau phải nằm ở cùng một trạng thái trong từ trường thì sđđ cuộn dây sẽ lớn nhất.3a biểu diễn các vòng dây nối tiếp nhau nằm dưới các cực cạnh nhau trong từ trường, còn hình 2.24b các vòng dây nối tiếp nằm dưới các cực cạnh nhau.3: Cách nối các vòng dây của cuộn dây Cuộn dây máy điện thường được đặt vào các rãnh của lõi thép. Để có thể sử dụng tối đa mạch từ thì vòng dây của một pha phải chiếm một cung nào đó của chu vi. Độ dài cung chiếm bởi các cạnh cùng tên thuộc một pha gọi là chiều rộng của dải.
Nguyên lý xây dựng cuộn dây máy điện không đồng bộ Phần tử cơ bản và đơn giản nhất của mỗi cuộn dây là vòng dây gồm 2 cạnh như hình 1. Các cạnh được đặt vào các rãnh của lõi thép và nó là phần tử tác dụng của cuộn dây. Các cạnh của vòng dây được nối với nhau bằng nối đầu cuộn dây, đó là phần nằm ngoài lõi thép. Có nhiều cách nối khác nhau phụ thuộc vào phương pháp thực hiện cuộn dây.
Thông thường phải thực hiện nối đầu cuộn dây ngắn nhất để tiết kiệm vật liệu và giảm tổn hao công suất. Ở những máy có công suất lớn việc nối đầu cuộn dây phải đảm bảo chắc chắn để chống biến dạng do lực điện từ vì có dòng điện lớn chạy qua. Chúng ta nối tiếp một số vòng dây lại với nhau được một nhóm và gọi là bin. Bin được coi là phần tử cấu trúc của cuộn dây, người ta có thể thực hiện nó ngoài máy điện như quấn cách điện, tẩm sấy v.
sau đó mới đặt vào các rãnh. Việc vẽ và đọc cuộn dây biểu diễn trên hình 1.5a phức tạp do đó thường dùng sơ đồ đơn giản hình 1. Thông số đặc trưng của cuộn dây là bước cuộn dây, đó là khoảng cách giữa 2 cạnh của vòng dây. Số đo của bước cuộn dây là số lượng rãnh nằm trong khoảng giữa 2 cạnh, ví dụ y1=6 có nghĩa là nếu cạnh trái nằm ở rãnh 1 thì cạnh phải sẽ nằm ở rãnh 7.
Khi nói về cuộn dây ta còn dùng khái niệm bước cực và cũng đo bằng số Z lượng rãnh như sau: = , trong đó Z-tổng số rãnh trên chu vi máy điện, p-số đôi 2p Z cực. Cuộn dây có bước cuộn dây bằng bước cực y1== - gọi là cuộn dây đường 2p kính, còn nếu y1< ta gọi là cuộn dây rút gọn. D Ngoài bước cực người ta cũng còn dùng bước rãnh: z= trong đó D- Z đường kính của rô to hoặc stato. a) Cuộn dây Hình 1.5: Bin 3 vòng dây,a) Sơ đồ sóng, b) Cuộn dây xếp.
1-Thanh điện b) Giản đồ dẫn, 2-Nối đầu được Để nhận cuộn sđđ dây;3y1-Bước pha đối xứng cần phải đặt ở chu vi lõi thép 3 cuộn dây cuộn dây như nhau có bước cuộn dây p và nằm cách nhau một góc 120 0 (hình 1. Để xây dựng cuộn dây đúng và dễ dàng ta dùng sao sđđ. Trường hợp đơn giản nhất là ở mỗi rãnh chỉ có một thanh dẫn. Sđđ lúc này có thể biểu diễn bằng véc tơ và hình thành sao điện áp, trong đó mỗi véc tơ biểu diễn một sđđ.
Nếu tỷ số Z/p là một số nguyên thì sao điện áp có Z/p tia, mỗi tia ứng với p rãnh và dịch pha đối với nhau một góc 2p. Góc lệch pha giữa các sđđ nằm ở cạnh nhau xác định: 360 p = (1.6: cuộn dây 3 pha Hình 1.7: Sao điện áp của cuộn Hình 2.