Chương 10 Vận hành động cơ không đồng bộ

CHƯƠNG 10: VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Bài số 10-1. Họ đặc tính M = f(s) của động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có số liệu: 300kW, 2300V nối Y, 50Hz, 14 cực từ trình bày trên hình VD 10-1. Đường cong A và D cho biết giới hạn của điện trở điều chỉnh. Xác định (a) điện trở điều chỉnh để mômen khởi động bằng mômen cực đại; (b) dòng điện và mômen khởi động của trường hợp (a); (b) bội số mômen khởi động của trường hợp (a). Cho biết a = 3.8 và các thông số của động cơ trên một pha như sau: R1 = 0.403 W, R’2 = 0.317 W, Rfe = bỏ qua X1 = 1.32 W ; X’2 = 1.32 W XM = 35.46 W Điện áp và tổng trở theo Thévenin: Điện trở điều chỉnh: â Dòng điện trong roto khi khởi động là: Tốc độ góc đồng bộ: Mô men khởi động: Từ đường cong ta có sđm = 0.015. Như vậy: Bội số mô men khởi động: Bài số 10-2. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 22kW, 50Hz, 380V nối Y, 6 cực từ, 46A, 975 vòng/phút, tổng trở pha vào khi rotor ngắn mạch ZVK = 0.797Ð690 W. Động cơ khởi động dùng điện trở mắc nối tiếp vào mỗi dây pha rotor. Xác định (a) điện trở khởi động để dòng điện khởi động bằng ba lần dòng điện định mức; (b) điện áp pha đặt lên dây quấn stator khi khởi động; (c) mômen khởi động % của động cơ so với mômen định mức, cho biết mK = 1.5. Tổng trở một pha của động cơ khi khởi động: Điện áp trên một pha: Dòng điện khởi động: Mặt khác ta có: Do vậy: â â Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động: Mô men khởi động tỉ lệ với bình phương điện áp nên: â Bài số 10-3. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có các số liệu định mức: 7.5kW, 50Hz, 380V nối Y, 4 cực từ, 23.8A, 1455 vòng/phút, góc của tổng trở pha khi rotor đứng yên 690. Động cơ khởi động dùng cuộn kháng (cho rằng RCK = 0) mắc nối tiếp vào mỗi dây pha. Xác định điện cảm L cuộn kháng để dòng điện khởi động bằng hai lần dòng điện định mức; điện áp pha đặt lên dây quấn stator khi khởi động, cho biết bội số dòng điện khởi động mI = 5.5. Điện áp trên một pha: Dòng điện khởi động trực tiếp: Tổng trở khi roto đứng yên: Do góc pha ban đầu là 69o nên ta có: Dòng khởi động khi có cuộn kháng: Điện kháng cần để khởi động: Điện kháng cần nối vào động cơ: â â Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động: Bài số 10-4. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 90kW, 50Hz, 380V nối Y, cosj = 0.85, 6 cực từ, 980 vòng/phút, mK = 1.25, mI = 6.737. Xác định (a) dòng điện lưới và mômen khởi động với điện áp lưới 460V. Nếu động cơ được khởi động bằng MBA tự ngẫu với điện áp 70% điện áp định mức, xác định (b) dòng điện lưới và mômen khởi động của động cơ. Dòng điện và mô men khi khởi động với điện áp 460V: â â Dòng điện và mô men khi khởi động với biến áp tự ngẫu: â Bài số 10-5. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu sau: 150kW, 50Hz, 380V nối Y, 980 vòng/phút, bội số mômen khởi động mK = 1.5. Nếu động cơ được khởi động bằng MBA tự ngẫu nối Y với điện áp 65% điện áp định mức, hãy vẽ sơ đồ mạch điện pha và xác định mômen khởi động khi điện áp định mức (a) và điện áp giảm (b) . Dòng điện và mô men khi khởi động với điện áp định mức 380V: Mô men khi khởi động với biến áp tự ngẫu: â Bài số 10-6. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như sau: 40kW, 50Hz, 380V nối Y, cosj = 0.81, h = 0.89, 12 cực từ, 495 vòng/phút. Dòng điện khởi động và bội số mômen khởi động trương ứng với điện áp định mức là 525A và mM = 1.2. Hãy tính (a) dòng điện định mức; (b) mômen định mức; (c) điện áp để mômen khởi động bằng 70% mômen định mức; (d) tỉ số MBA tự ngẫu, nếu động cơ được khởi động bằng MBA tự ngẫu nối Y trong trường hợp (c); (e) dòng điện trong dây quấn stator, lưới điện khi động cơ khởi động với MBA tự ngẫu trong trường hợp (c). Dòng điện định mức của động cơ: Mô men định mức: Điện áp để mô men khởi động bằng 70%Mđm: â Nếu dùng máy biến áp tự ngẫu thì tỉ số biến đổi điện áp là: Dòng điện trong dây quấn stato khi dùng máy biến áp tự ngẫu: â Dòng điện lưới khi khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu: Bài số 10-7. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như sau: 40kW, 660V nối Y, cosj = 0.89, h = 0.91, 6 cực từ, 940 vòng/phút, bội số mômen khởi động mK = 1.7 và bội số dòng điện khởi động mI = 5. Hãy xác định (a) hệ số trượt định mức; (b) mômen định mức; (c) mômen khởi động; (d) dòng điện định mức; (e) tỉ số MBA tự ngẫu, nếu động cơ được khởi động bằng MBA tự ngẫu nối Y trong trường hợp dòng điện dây quấn sơ cấp bằng 200% dòng điện định mức động cơ. Xác định (f) dòng điện dây quấn sơ cấp MBA và (g) dòng điện trong dây quấn stator khi động cơ khởi động với MBA tự ngẫu trong trường hợp (e). Hệ số trượt định mức: Mô men định mức: Mô men khởi động: Dòng điện định mức của động cơ: Dòng điện khởi động: Điện áp để dòng điện khởi động bằng 200%Iđm: â Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp tự ngẫu: Dòng điện khởi động trong dây quấn stato khi dùng máy biến áp tự ngẫu: â Dòng điện lưới khi khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu: Bài số 10-8. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như sau: 150kW, 660V nối Y, cosj = 0.82, h = 0.92, 4 cực từ, s = 0.02, bội số mômen khởi động mK = 1.25 và dòng điện khởi động với điện áp định mức 1110A. Động cơ được dùng để làm bơm ly tâm và yêu cầu mômen khởi động ban đầu nhỏ nhất là 850Nm. Hãy xác định (a) tốc độ định mức; (b) mômen định mức; (c) mômen khởi động; (d) dòng điện định mức; (e) điện áp nhỏ nhất khi khởi động có tải; (f) tỉ số MBA tự ngẫu và vẽ sơ đồ mạch điện, nếu động cơ được khởi động bằng MBA tự ngẫu nối Y trong trường hợp (f). Tốc độ định mức của động cơ: Mô men định mức: Mô men khởi động: Dòng điện định mức của động cơ: Điện áp cực tiểu khi khởi động có tải: â Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp tự ngẫu: Bài số 10-9. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như sau: 18.5kW, 50Hz; 380/660V nối D/Y, 6 cực từ; 970 vòng/phút; bội số mômen khởi động mK = 1.25. Tổng trở pha vào khi rotor đứng yên ZVK = 3.49Ð78.180 W. Hãy xác định (a) dòng điện khởi động khi động cơ khởi động đổi nối Y®D; (b) dòng điện khởi động khi động cơ nối D với điện áp định mức; và (c) mômen khởi động khi động cơ nối Y và D với điện áp định mức. Khi khởi động động cơ sẽ được nối Y. Điện áp trên một pha khi khởi động là: Dòng điện khởi động khi nối Y: Mô men định mức của động cơ: Mô men khởi động khi nối Y: â Dòng điện khởi động khi nối D(khởi động trực tiếp): Mô men khởi động khi nối D(khởi động trực tiếp): Bài số 10-10. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như sau: 22kW, 50Hz; 380/660V nối D/Y, dòng điện D/Y – 46.3/26.7 A, 4 cực từ; hệ số trượt s = 0.028; bội số mômen khởi động mK = 1.25. Tổng trở pha vào khi rotor đứng yên ZVK = 1.93Ð79.020 W. Hãy tính (a) điện trở khởi động mắc nối tiếp vào mach stator để dòng điện khởi động bằng hai lần dòng điện định mức; (b) xác định điện áp đặt vào động cơ khi khởi động; và (c) mômen khởi động khi động cơ sử dụng điện trở khởi động. a. Khởi động trực tiếp, động cơ nối D Biến đổi mạch nối D thành nối Y ta có tổng trở một pha khi roto đứng yên: Dòng điện khởi động: Mặt khác ta có: Do vậy để dòng khởi động bằng 2 lần dòng điện định mức ta cần: â â Điện áp trên một pha khi khởi động: Mô men định mức của động cơ: Mô men khởi động: b. Khởi động bằng cách đổi nối từ D sang Y Tổng trở vào một pha: Dòng điện khởi động: Mặt khác ta có: Do vậy để dòng khởi động bằng 2 lần dòng điện định mức ta cần: â â Điện áp trên một pha khi khởi động: Mô men khởi động: Bài số 10-11. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có số liệu định mức như sau: 75hp, 60Hz; 2300V nối Y, dòng điện 20A, 2 cực từ; tốc độ 3500 vòng/phút; bội số mômen khởi động mK = 1.25. Giả thiết rằng góc tổng trở pha vào khi rotor đứng yên 750. Hãy tính (a) điện cảm cuộn dây (Rcd = 0) mắc nối tiếp vào mạch stator để dòng điện khởi động bằng 3.5 lần dòng điện định mức; (b) xác định điện áp đặt vào động cơ khi khởi động; và (c) mômen khởi động khi động cơ sử dụng cuộn dây khởi động. Điện áp trên một pha: Dòng khởi động khi có cuộn kháng: Tổng trở cần để khởi động: Điện kháng cần nối vào động cơ: â â Do góc pha ban đầu là 69o nên ta có: Điện áp đặt vào động cơ khi khởi động: Bài số 10-12. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc, công suất 45kW, 50Hz, 380V nối Y, 1470 vòng/phút, mK = 1.4 có tổng trở khi rôto đứng yên 0.547Ð69.10W/pha. Động cơ sẽ được khởi động đổi nối Y ® D, xác định điện áp lưới (a) động cơ sẽ làm việc; dòng điện khởi động pha và dây (b) khi nối D; dòng điện khởi động pha (c) khi nối Y. Mô men định mức của động cơ: Khi nối D, động cơ chịu được điện áp: Khi khởi động bằng cách nối Y, điện áp trên một pha: Dòng điện khi khởi động bằng cách nối Y: Mô men khi khởi động khi nối Y: Dòng điện khi khởi động trực tiếp: Mô men khi khởi động trực tiếp: Bài số 10-13. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có số liệu: 300kW, 380V nối Y, 50Hz, 4 cực từ, sđm = 0.015. Động cơ đang vận hành với tải, tần số, điện áp định mức và không có điện trở điều chỉnh. Các thông số trên một pha như sau: R1 = 0.0054 W, R’2 = 0.0062 W, Rfe = 7.667 W, X1 = 0.038 W ; X’2 = 0.038 W XM = 0.575 W Xác định (a) tần số rotor; (b) hệ số trượt tới hạn; (c) tốc độ khi mômen tải bằng nửa mômen định mức; (d) điện trở điều chỉnh pha khi tải trên đầu trục bằng nửa định mức và tốc độ 1200 vòng/phút, cho biết a = 2 và động cơ vận hành trong vùng tuyến tính; (e) mômen định mức khi tốc độ định mức. Tần số dòng điện roto: Tổng trở theo Thévenin: Hệ số trượt ứng với mo mên max: Ta coi đông cơ làm việc trong vùng tuyến tính nên: â Điện áp Thévenin: Mô men định mức của động cơ: Điện trở điều chỉnh: Bài số 10-14. Một động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có 500hp, tần số 25Hz, 12 cực từ, điện áp 2200V có stator đấu Y. Các thông số mạch một pha của động cơ qui đổi về stator như sau : R1 = 0.225 W ; R’2 = 0.235 W ; Rfe = 780 W ; Xn = 1.43 W ; XM = 31.75 W (dùng mạch điện thay thế gần đúng để tính các câu hỏi sau) Tính dòng điện không tải và công suất vào động cơ khi điện áp bằng định mức. Giả sử tổn hao ma sát bằng tổn hao thép của động cơ và hệ số trượt lúc không tải so = 0.005. Giữ không cho rotor quay. Hãy tính điện áp cung cấp cho stator động cơ sao cho dòng điện dây bằng 228A. Tính công suất tiêu thụ bởi động cơ lúc này? Tìm moment cực đại và hệ số trượt, dòng điện dây và hệ số công suất tương ứng? Tìm trị số điện trở phụ phải đưa vào mạch rotor để moment khởi động bằng moment cực đại và tính moment này. Ta dùng sơ đồ thay thế gầnđúng như sau: jX1 R1 jXM Rfe X’2 + _ Điện áp trên một pha: Tốc độ đồng bộ của động cơ: Tổng trở của động cơ khi không tải: Dòng điện không tải: Công suất đưa vào dộng cơ: W Tổng trở động cơ khi ngắn mạch: Điện áp đưa vào để dòng điện bằng 228A: Công suất đưa vào động cơ: W Mô men cực đại: Hệ số trượt ứng với mô men cực đại: Tổng trở động cơ tương ứng với mô men max: Dòng điện tương ứng của động cơ: cosj = cos43.3o = 0.7277 Muốn mô men khởi động bằng mô men thi sm = 1 nên: â Bài số 10 - 15. Một động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn, điện trở rôto R2 = 0.0172W; công suất định mức Pđm = 55kW; nđm = 1448vg/ph, cosjđm = 0.876; hđm = 0.91; Y/D- 380/220V; f = 50Hz. Động cơ làm việc ở mạng điện U = 380V. Tính dòng điên, công suất tác dụng và phản kháng ở tình trạng định mức Nối điện trở phụ Rp = 0.155W vào mạch rôto để giảm tốc độ động cơ. Tính tốc độ và hiệu suất động cơ ở tình trạng này. Cho mômen cản không đổi. Công suất động cơ tiêu thụ từ lưới điện: W Dòng điện định mức của động cơ: Công suất phản kháng của động cơ: VAr Tốc độ động cơ khi thêm RP: Mô men tải của động cơ: Do mô men tải không đổi nên công suất đưa ra của động cơ khi có thêm RP: W Hiệu suất của động cơ: Bài số 10-16. Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc, có các số liệu sau : Pđm = 7.5kW; Y/D- 380/220V; f = 50Hz; số đôi cực từ p = 2, hệ số công suất cosjđm = 0.885; hiệu suất đinh mức hđm = 0.883; tốc độ định mức nđm = 1460vg/ph; ; ; . Động cơ được làm việc ở mạng điện 380V và 220V. Xác định cách đấu dây khi làm việc ở các mạng điện trên và tính: Hệ số trượt định mức sđm và công suất phản kháng động cơ nhận từ lưới. Dòng điện định mức, dòng điện khởi động Mômen định mức, mômen khởi động, mômen cực đại Tốc độ đồng bộ của động cơ: Hệ số trượt định mức: Công suất động cơ tiêu thụ từ lưới điện: W Công suất phản kháng nhận từ lưới: VAr Khi động cơ nối Y ta có: Khi động cơ nối D ta có: Mô men định mức của động cơ: Mô men khởi động của động cơ: Mô men cực đại của động cơ: œk & k