Báo cáo Thí nghiệm Máy điện - Bài 2: Mô phỏng động cơ không đồng bộ ba pha - Nguyễn Trọng Tuấn

5
11
5
11
3
9
7
4
TNDD
41204295
Nguyễn Trọng Tuấn
Bộ thông số mô phỏng mà sinh viên sử dụng: (mỗi SV trong Tổ chọn một bộ thông số riêng) 
Thông số (ĐC KĐB 3)
Giá trị 
Điện trở stator [Ω] 
0.371
Điện trở rotor quy về stator [Ω] 
0.415
Điện cảm stator (H) 
0.08705
Điện cảm rotor quy về stator (H) 
0.08763
Hỗ cảm (H) 
0.08433
Số đôi cực (p) 
2
Moment quán tính (kg.m2) 
0.16
Công suất (kW) 
11
Tốc độ định mức (rpm) 
1430
YÊU CẦU CHUNG: 
Động cơ khởi động không tải, mang tải định mức tại thời điểm 0.4s (thời điểm này có thể thay đổi tùy theo công suất động cơ mà SV lựa chọn) 
A. KHI ĐỘNG CƠ VẬN HÀNH Ở KHÔNG TẢI VÀ TẢI ĐỊNH MỨC 
Vẽ đồ thị dòng điện pha (dòng điện ia(t), ib(t), ic(t)) của động cơ (Hình 1). 
Từ đồ thị dòng điện trên các pha, xác định các thông số sau: 
o Dòng điện mở máy (giá trị RMS) 	 	: Imm = 109.6 [A] 
o Dòng điện không tải (giá trị RMS) 	 : I0 = 8 [A] 
o Dòng điện lúc mang tải định mức (giá trị RMS) : Iđm = 24.65 [A] 
Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính toán các đại lượng vừa xác định 
Tốc độ từ trường quay (tốc độ đồng bộ): 
Tốc độ góc stator: 
Độ trượt: 
Mô hình tương đương sử dụng trong bài thí nghiệm (bỏ qua điện trở RC):
o Tính toán dòng mở máy: 
Khi mở máy s = 1, ta có:
 W
W
W
W
A
Ø Tính toán dòng không tải: 
Khi không tải, ta có:
W
W
 W
Tính toán dòng điện định mức: (s=0.0467)
W
W
	Hình 1 – Đồ thị dòng điện các pha của động cơ 
Vẽ đồ thị tốc độ (w); moment điện từ (Te) và moment tải (TL) của động cơ 
Hình 2 - Đồ thị tốc độ (w); moment điện từ (Te) và moment tải (TL) 
Từ đồ thị xác định: 
Moment mở máy 	 	: Mmm = 295.6 [Nm]
Tốc độ động cơ lúc không tải 	: n0 = 1500 [rpm] 
Tốc độ động cơ lúc đầy tải 	: n = 1430 [rpm] 
Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính toán moment mở máy: (s=1)
W
Nm
Ø Tăng điện trở rotor lên gấp đôi: Vẽ đồ thị dòng điện lúc khởi động (không tải), tốc độ lúc không tải và khi tải là định mức (thời gian mang tải cho động cơ là 0.5s), moment khởi động. 
Hình 3 – Dòng điện khởi động khi điện trở stator tăng gấp đôi 
Hình 4 – Tốc độ - moment khởi động của động cơ khi điện trở rotor tăng gấp đôi 
Vẽ đặc tuyến cơ của động cơ trong vùng làm việc ổn định: 
 Nm
Khi không thay đổi r2' và khi r2' tăng gấp đôi: 
Bảng thông số: 
Te
0
50
100
150
190
r2’
n
(rpm)
1500
1462
1417
1353
1228
2 x r2’
1500
1424
1334
1206
956
Đặc tuyến cơ: 
Hình 5 - Đặc tuyến cơ của động cơ trong hai trường hợp 	 
B. THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP TRÊN CÁC PHA CỦA ĐỘNG CƠ 
Giảm 20% điện áp trên pha A 
o Đồ thị dòng điện pha (pha a, b, c) 
 o Đồ thị: tốc độ; moment (moment điện từ, moment tải) 
Mất pha A: (mang tải TL tại 0.7s)
o Đồ thị dòng điện 
o Đồ thị tốc độ - moment: 
Ưu điểm và nhược điểm của động cơ không đồng bộ 3 pha: 
Ưu điểm: 
Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ.
Vận hành dễ dàng, bảo quản thuận tiện.
Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa.
Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24 V đến 10 kV) nên rất thích nghi cho từng người sử dụng.
Nhược điểm: 
Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện.
Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải.
Khó điều chỉnh tốc độ.
Đặc tính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định mức).
Momen mở máy nhỏ.
Nêu các cách thay đổi tốc độ động cơ:
Thay đổi số cặp cực
Thay đổi tần số
Thay đổi điện áp cung cấp cho stator
Thay đổi điện trở mạch rotor của động cơ rotor dây quấn
Cách hạn chế dòng khởi động: 
Dùng cuộn kháng nối tiếp tụ điện
Biến đổi Y-D
Dùng máy biến áp tự ngẫu
Dùng dạng rãnh rotor đặc biệt
Dùng biến tần
Dùng bộ khởi động mềm DC
Thay đổi điện trở mở máy (bằng cách gắn thêm điện trở phụ)