Học liệu
ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB ỨNG DỤNG HIỆU ỨNG MẶT NGOÀI Ở DÂY QUẤN RÔTO LỒNG SÓC
Động cơ điện rôto rãnh sâu
Động cơ điện rôto rãnh sâu lợi dụng hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện để cải thiện đặc tính mở máy.
Để tăng hiệu ứng mặt ngoài, rãnh của rôto vừa hẹp vừa sâu, tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng khoảng 10 ÷ 12.
Thanh dẫn đặt trong rãnh có thể coi như gồm nhiều thanh dẫn nhỏ đặt xếp lên nhau theo chiều cao và hai đầu được nối ngắn mạch với nhau bằng hai vòng ngắn mạch. Như vậy, điện áp hai đầu các mạch song song đó bằng nhau, sự phân phối dòng điện trong mạch hoàn toàn phụ thuộc vào điện kháng tản của chúng.
Lúc bắt đầu mở máy, dòng điện trong dây quấn rôto có tần số lớn nhất (f2 = f1), từ thông tản cũng biến thiên theo tần số đó.
Ở đáy rãnh từ thông tản móc vòng và tản nhiều nhất, càng lên phía miệng rãnh từ thông tản càng ít, do đó điện kháng tản ở đáy rãnh lớn, ở miệng rãnh nhỏ và dòng điện tập trung lên miệng rãnh.
Sự phân bố dòng điện theo chiều cao của rãnh .
Việc dòng điện tập trung ở miệng rãnh coi như tiết diện tác dụng của dây dẫn nhỏ đi, điện trở rôto tăng lên và làm cho mômen mở máy tăng.
Khi tốc độ của máy tăng lên, tần số dòng điện rôto giảm xuống, hiệu ứng mặt ngoài giảm đi, dòng điện dần dần phân bố lại đều đặn, điện trở rôto r2 coi như nhỏ trở lại, điện kháng x2 tăng lên.
Khi máy làm việc bình thường thì do f2 thấp (khoảng 2 ÷ 3 Hz), hiện tượng hiệu ứng mặt ngoài hầu như không còn, động cơ có đặc tính làm việc như các động cơ thông thường.
Ở điện áp định mức, động cơ điện rôto rãnh sâu có dòng điện mở máy và mômen mở máy nằm trong phạm vi sau:
Imm /Iđm = 4,5 ÷ 6,0
và Mmm /Mđm = 1,0 ÷ 1,4.
Hiệu suất của động cơ rôto rãnh sâu cũng tương đương như động cơ thông thường.
Cosφ củađộng cơ rôto rãnh sâu hơi thấp vìđiện kháng tản rôto lớn hơn loại rãnh thường.
Mmax nhỏ hơn so với động cơ rãnh thường.
Phạm vi công suất từ 50 đến 200 kW.
* Nguyên lý làm việc
Động cơ loại này có hai lồng sóc ở rôto.
Các thanh dẫn lồng sóc ngoài có tiết diện nhỏ và làm bằng đồng thau có điện trở lớn.
Các thanh dẫn ở lồng sóc trong có tiết diện lớn, làm bằng đồng đỏ để có điện trở nhỏ. Rãnh lồng sóc trong tương đối sâu, từ thông tản nhiều nên điện kháng lớn.
Giữa hai lồng sóc có một khe hở nhỏ nối liền rãnh trong và rãnh ngoài để cho từ thông tản.
Khi động cơ điện mở máy, tần số rôto bằng tần số lưới (f2 = f1). Do điện kháng của lồng sóc trong lớn nên dòng điện chủ yếu tập trung ở lồng sóc ngoài: I2mm >> I2lv (ký hiệu “mm” để chỉ lồng sóc ngoài, “lv” chỉ lồng sóc trong).
Khi mở máy lồng sóc ngoài sinh ra mômen lớn, có tác dụng chủ yếu nên gọi là lồng sóc mở máy.
Khi làm việc bình thường, hiệu ứng mặt ngoài của dòng điện yếu hẳn đi, điện kháng của lồng sóc trong nhỏ lại, dòng điện lớn lên. Vì dòng điện lại tỷ lệ nghịch với điện trở nên I2lv >> I2mm, lồng sóc trong chủ yếu sinh ra mômen nên gọi là lồng sóc làm việc.
Có thể coi động cơ điện có hai lồng sóc làm việc song song, đặc tính M = f(s) của động cơ này có thể coi là tổng hợp các đặc tính M = f(s) của hai lồng sóc.
Thay đổi kích thước, dạng rãnh của hai lồng sóc và khe hở giữa hai lồng sóc, dùng vật liệu kác nhau để làm thanh dẫn có thể thay đổi được tham số của hai lồng sóc để có được đặc tính M = f(s) theo ý muốn.
* Mạch điện thay thế
Xét sự phân bố từ thông tản như ở hình 18-13 thì:
Dòng điện ở lồng sóc trong I2lv phần lớn sinh ra từ thông tản móc vòng lấy nó, ký hiệu là Φσlv.
Dòngđiện trong rôto I2 (bao gồm cả dòngđiện I2mm và I2lv) sinh ra từ thông móc vòng cho cả hai lồng sóc, ký hiệu làΦσ.
Gọiđiện kháng tản quy đổiứng với hai loại từ thông tản trên là x’2lv và x’2 thì mạchđiện thay thế , trong đó r’2lv và r’2mm làđiện trở lồng sóc làm việc và lồng sóc mở máyđã quy đổi.
Dòng điện mở máy và mômen mở máy của động cơ hai lồng sóc ở điện áp định mức khoảng:
Im/Iđm = 4,0 ÷ 6,0
Mmm/Mđm= 1,2 ÷ 2,0
Do điện kháng tản của rôto lớn nên cosφ thấp.
So vớiđộng cơ rôto lồng sóc rãnh sâu thìđộng cơ loại này tốn kim loại mầu nhiều hơn, nhưng có thể thiết kế vớiđặc tính mở máy linh hoạt hơn.
Phạm vi công suất: từ vài chục đến 1250 kW.
Đặc tính M = f(s) của các loại động cơ điện thường (1), động cơ điện rôto rãnh sâu (2) và động cơ hai lồng sóc .