Ứng dụng động cơ không đồng bộ ba pha trong công nghiệp mới
Letspro.edu.vn sẽ khám phá chi tiết các ứng dụng của động cơ không đồng bộ ba pha trong công nghiệp mới, giúp bạn hiểu rõ hơn về tầm quan trọng và lợi ích của công nghệ này trong việc cải thiện hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.
Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha
Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha
Cấu tạo
- Stato: Gồm ba cuộn dây quấn trên ba lõi thép kỹ thuật điện, được đặt lệch nhau 120° về mặt hình học. Khi ba cuộn dây được cấp ba dòng điện xoay chiều ba pha, trong stato sẽ tạo ra từ trường quay ba pha.
- Roto: Có thể là roto lồng sóc hoặc roto cuốn.
- Roto lồng sóc: Gồm các thanh dẫn điện được ghép lại với nhau bằng các vòng ngắn mạch ở hai đầu.
- Roto cuốn: Gồm các cuộn dây quấn trên lõi thép kỹ thuật điện và được nối với nhau theo sơ đồ sao hoặc tam giác.
Tạo từ trường quay
- Khi ba cuộn dây stato được cấp ba dòng điện xoay chiều ba pha, dòng điện trong các cuộn dây sẽ tương tác với nhau tạo ra từ trường.
- Do ba dòng điện lệch pha nhau 120° nên từ trường do ba cuộn dây tạo ra cũng sẽ quay với tốc độ n (vòng/phút) được tính theo công thức: n = 60f/p, với f là tần số dòng điện và p là số cặp cực của stato.
Nguyên lý hoạt động
- Khi stato được cấp ba dòng điện xoay chiều ba pha, sẽ tạo ra từ trường quay ba pha.
- Từ trường quay ba pha tác dụng lên roto, trong roto xuất hiện suất điện động cảm ứng.
- Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng trong roto luôn có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Do vậy, roto sẽ quay theo chiều của từ trường quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường.
- Tốc độ quay tương đối giữa roto và từ trường quay được gọi là tốc độ trượt.
Ví dụ: Nếu stato quay với tốc độ 1500 vòng/phút, roto sẽ quay với tốc độ 1480 vòng/phút (tốc độ trượt 2%).
Đặc điểm và phân loại động cơ không đồng bộ ba pha
Đặc điểm và phân loại động cơ không đồng bộ ba pha
Đặc điểm cơ bản
Tốc độ quay không đồng bộ với tốc độ quay của từ trường: Roto luôn quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường do sự xuất hiện của tốc độ trượt. Tốc độ trượt phụ thuộc vào tải của động cơ: Tải càng lớn, tốc độ trượt càng lớn.
Có hai loại chính:
- Động cơ rô-to lồng sóc: Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, bảo dưỡng dễ dàng. Tuy nhiên, hệ số công suất thấp và mô men khởi động nhỏ.
- Động cơ rô-to cuốn: Hệ số công suất cao hơn, mô men khởi động lớn hơn động cơ rô-to lồng sóc. Tuy nhiên, cấu tạo phức tạp hơn, giá thành cao hơn và bảo dưỡng khó khăn hơn.
Phân loại
- Theo số pha:
- Động cơ một pha: Sử dụng một hệ thống cuộn dây stato để tạo ra từ trường quay. Ứng dụng cho các công suất nhỏ.
- Động cơ hai pha: Sử dụng hai hệ thống cuộn dây stato để tạo ra từ trường quay. Ứng dụng cho các công suất lớn hơn động cơ một pha.
- Động cơ ba pha: Sử dụng ba hệ thống cuộn dây stato để tạo ra từ trường quay. Ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp do hiệu suất cao và mô men khởi động lớn.
- Theo kiểu roto:
- Động cơ rô-to lồng sóc: Roto gồm các thanh dẫn điện được ghép lại với nhau bằng các vòng ngắn mạch ở hai đầu. Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ.
- Động cơ rô-to cuốn: Roto gồm các cuộn dây quấn trên lõi thép kỹ thuật điện và được nối với nhau theo sơ đồ sao hoặc tam giác. Hệ số công suất cao hơn, mô men khởi động lớn hơn động cơ rô-to lồng sóc.
- Theo cách điều chỉnh tốc độ:
- Động cơ không điều chỉnh tốc độ: Tốc độ quay phụ thuộc vào tải và tần số của dòng điện cấp.
- Động cơ điều chỉnh tốc độ: Có thể điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi điện áp hoặc tần số của dòng điện cấp.
Các đặc trưng cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha
Đặc trưng cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha là những biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng điện (điện áp, dòng điện, công suất) và đại lượng cơ (tốc độ quay, mô men) của động cơ. Các đặc trưng này giúp đánh giá khả năng hoạt động và hiệu quả của động cơ trong các điều kiện tải khác nhau.
Các đặc trưng cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha
Đặc trưng mô men – tốc độ (M – n)
Mô tả mối quan hệ giữa mô men (M) và tốc độ quay (n) của động cơ.
Đặc trưng có dạng một đường cong parabol giảm dần khi tốc độ quay tăng.
Mô men cực đại (Mmax): Là mô men lớn nhất mà động cơ có thể tạo ra ở một tốc độ nhất định.
Tốc độ không tải (no): Là tốc độ quay của động cơ khi không tải (M = 0).
Tốc độ trượt (s): Là tỷ số giữa tốc độ trượt và tốc độ không tải (s = (no – n)/no).
Đặc trưng điện áp – dòng điện (U – I)
Mô tả mối quan hệ giữa điện áp (U) và dòng điện (I) của động cơ ở các tốc độ quay khác nhau.
Đặc trưng có dạng một đường cong tăng dần khi tốc độ quay tăng.
Dòng điện khởi động (Ikh): Là dòng điện lớn nhất mà động cơ tiêu thụ khi khởi động (n = 0).
Đặc trưng công suất – hiệu suất (P – η)
Mô tả mối quan hệ giữa công suất (P) và hiệu suất (η) của động cơ ở các tốc độ quay khác nhau.
Công suất cực đại (Pmax): Là công suất lớn nhất mà động cơ có thể cung cấp ở một tốc độ nhất định.
Hiệu suất cực đại (ηmax): Là hiệu suất cao nhất mà động cơ đạt được ở một tốc độ nhất định.
Một số động cơ sử dụng cơ chế 3 pha có thể nhắc đến như:
>>> Máy phát điện xoay chiều bài học quan trọng trong Vật lý 12
Tổng kết
Các ứng dụng đa dạng của động cơ không đồng bộ ba pha trong các ngành công nghiệp khác nhau đã chứng minh tính ưu việt và sự cần thiết của công nghệ này. Hy vọng rằng những thông tin chia sẻ sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn và áp dụng hiệu quả động cơ không đồng bộ ba pha vào các dự án công nghiệp của mình.
