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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN
PTN KỸ THUẬT ĐIỆN (103B1)
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Bài 2:
MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
Họ và Tên SV: NGUYỄN TRÍ DŨNG
MSSV: 41200617
Nhóm: TNDD Tổ: 1.
Thời gian thí nghiệm:	Từ tiết: 7 đến tiết: 9 Ngày:  /  / 201.
TP.HCM , THÁNG ...... NĂM 201...
Bộ thông số mô phỏng mà sinh viên sử dụng: (mỗi SV trong Tổ chọn một bộ thông số riêng)
Thông số
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 (W)
 11000
Tốc độ định mức (rpm)
 1430
YÊU CẦU CHUNG:
Động cơ khởi động không tải, mang tải định mức tại thời điểm 0.5s (thời điểm này có thể thay đổi tùy theo công suất động cơ mà SV lựa chọn)
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:
Dòng điện mở máy (giá trị RMS)	: Imm = 60 [A]
Dòng điện không tải (giá trị RMS)	: I0 = 8 [A]
Dòng điện lúc mang tải định mức (giá trị RMS) : Iđm = 24.8 [A]
Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính toán các đại lượng vừa xác định
Tính toán dòng mở máy:
s=1
 	Zsmm = Rs + j*ws*(Ls-Lm) = 0.371+ 0.854i
 	Zrmm = Rr/s + j*ws*(Lr-Lm)= 0.415 + 1.036i
 	Zmmm = j*ws*Lm = 26.493i
 	Zmm = Zsmm + (Zrmm*Zmmm)/(Zrmm+Zmmm)= 0.755 + 1.857i
 	Ismm = Vrms/Zmm;
 	Is_rmsmm =abs(Ismm)= 109.691 % do lon cua dong dien Is rms
 	Irmm=Ismm*(Zmmm)/(Zmmm+Zrmm);
 	Ir_rmsmm =abs(Irmm)= 105.5488 %do lon cua dong dien Ir rms
Tính toán dòng không tải:
Z0 = Zs+Zm = 0.371 + 27.347i
I0=Vrms/(Z0)= 0.109 - 8.043i
 I0_rms=abs(I0)= 8.044 (A)
Tính toán dòng điện định mức:
ndm = 1430;
TL_tt = Pdm*10^3/(ndm*(2*pi/60))
 %---------------------------------
 n1 = 60*f/P = 1500
 ws = 2*pi*f = 314.159
 s = (n1-ndm)/n1 = 0.0467
 wm = (ws/P)*(1-s)= 149.749
 Zs = Rs + j*ws*(Ls-Lm)= 0.371 + 0.854i
 Zr = Rr/s + j*ws*(Lr-Lm)= 8.892 + 1.036i
 Zm = j*ws*Lm = 26.493i
 Z = Zs + (Zr*Zm)/(Zr+Zm)= 7.828 + 4.261i
 Is = Vrms/Z;
 Is_rms =abs(Is) = 24.682 % do lon cua dong dien Is rms
 Ir=Is*(Zm)/(Zm+Zr);
 Ir_rms =abs(Ir)= 22.603 %do lon cua dong dien Ir rms
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:
o Moment mở máy	: Mmm = 87 [Nm].
Tốc độ động cơ lúc không tải	: n0 = 314.15 [rpm]
Tốc độ động cơ lúc đầy tải	: n = 299.5 [rpm]
Từ thông số động cơ, dùng công thức lý thuyết tính toán moment mở máy:
Pemm = 3*(Ir_rmsmm)^2*(Rr/s)= 13869.9959 (w)
Temm = Pemm/(ws/P)= 88.299
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 (tùy chọn thời gian mang tải cho động cơ), 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
2
Vẽ đặc tuyến cơ của động cơ trong vùng làm việc ổn định:
Khi r2’ không thay đổi
T 
20
35
60
80
100
120
140
160
W
311.2
308.6
304.5
300.8
296.8
292.2
286.6
279.6
Khi thay đổi r2’ lên gấp đôi
T
20
40
60
80
100
120
140
160
W
308
301
294.8
287.4
279.4
270.1
259.2
245.1
Đặc tuyến cơ:
Khi r2’ không đổi
Khi r2’ tăng gấp đôi
Hình 5 - Đặc tuyến cơ của động cơ trong hai trường hợp
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)
Đồ thị: tốc độ; moment (moment điện từ, moment tải)
Mất pha A:
Đồ thị dòng điện
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 dể 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
Cải thiện đặc tính mở máy bằng cách điều chỉnh tốc độ (bằng cách thay đổi điện áp, thêm điện trở phụ vào mạch rôto hoặc nối cấp)
Cách hạn chế dòng khởi động:
Dùng rôto có rãnh sâu, rôto lồng sóc kép để hạ dòng khởi động, đồng thời tăng momen mở máy.
Chế tạo rôto có khe hở thật nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa và nâng cao hệ số công suất.
Mặt dù có nhiều khuyết điểm nhưng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có những ưu điểm mà những động cơ khác không có được và quan trọng nhất là đơn giản, dể sử dụng, giá thành rẻ. Thực tế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc được áp dụng rộng rãi, chiếm số lượng 90%, về công suất chiếm 55%.