Động cơ điện không đồng bộ rôto dây quấn

Hiện nay, động cơ không đồng bộ chiếm ít nhất 80% tổng số động cơ điện được sản xuất bởi ngành công nghiệp. Chúng bao gồm động cơ không đồng bộ ba pha.

Động cơ điện không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị tự động hóa và cơ điện tử, thiết bị gia dụng và y tế, thiết bị ghi âm, v.v.

Ưu điểm của động cơ điện không đồng bộ

Việc sử dụng rộng rãi động cơ không đồng bộ ba pha là do thiết kế đơn giản, độ tin cậy trong vận hành, đặc tính vận hành tốt, chi phí thấp và dễ bảo trì.

Thiết bị của động cơ điện không đồng bộ với rôto dây quấn

Các bộ phận chính của bất kỳ động cơ cảm ứng nào là phần đứng yên, stato và phần quay, được gọi là rôto.

Stato của động cơ cảm ứng ba pha bao gồm một mạch từ nhiều lớp được ép vào một khung đúc. Trên bề mặt bên trong của mạch từ có các rãnh để đặt dây quấn. Các dây này là các mặt của cuộn dây mềm nhiều vòng tạo thành ba pha của cuộn dây stato.Các trục hình học của các cuộn dây được dịch chuyển trong không gian so với nhau 120 độ.

Các pha quanh co có thể được kết nối theo sơ đồ sao hoặc tam giác tùy thuộc vào điện áp nguồn. Ví dụ: nếu hộ chiếu của động cơ ghi điện áp là 220/380 V, thì với điện áp nguồn là 380 V, các pha được kết nối thông qua một "ngôi sao". Nếu điện áp nguồn là 220 V, thì các cuộn dây được kết nối theo kiểu «delta». Trong cả hai trường hợp, điện áp pha của động cơ là 220 V.

Rôto của động cơ không đồng bộ ba pha là một hình trụ làm bằng các tấm thép điện được dập và gắn trên trục. Tùy thuộc vào loại cuộn dây, rôto của động cơ không đồng bộ ba pha được chia thành rôto lồng sóc và pha.

Trong các động cơ điện không đồng bộ có công suất cao hơn và các máy đặc biệt có công suất thấp, rôto pha được sử dụng để cải thiện các đặc tính khởi động và điều chỉnh. Trong những trường hợp này, cuộn dây ba pha được đặt trên rôto với các trục hình học của cuộn dây pha (1) lệch nhau trong không gian so với nhau 120 độ.

Các pha của cuộn dây được nối sao và các đầu của chúng được nối với nhau bằng ba vòng trượt (3) gắn trên trục (2) và được cách điện cả với trục và với nhau. Bằng các chổi than (4), tiếp xúc trượt với các vòng (3), có thể bao gồm các bộ biến trở điều chỉnh (5) trong các mạch của cuộn dây pha.

Động cơ cảm ứng có rôto có đặc tính khởi động và điều chỉnh tốt hơn, nhưng được đặc trưng bởi khối lượng, kích thước và giá thành lớn hơn so với động cơ cảm ứng có rôto lồng sóc.

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện không đồng bộ

Nguyên lý hoạt động của máy điện không đồng bộ dựa trên việc sử dụng từ trường quay.Khi một cuộn dây stato ba pha được kết nối với lưới điện, nó sẽ quay từ trườngtốc độ góc của nó được xác định bởi tần số của mạng f và số cặp cực của cuộn dây p, tức là ω1 = 2πf/p

Đi qua các dây của cuộn dây stato và rôto, trường này tạo ra một EMF trong cuộn dây (theo định luật cảm ứng điện từ). Khi cuộn dây rôto được đóng lại, EMF của nó tạo ra một dòng điện trong mạch rôto. Do sự tương tác của dòng điện với trường nhỏ tạo ra, một mômen điện từ được tạo ra, nếu mômen này vượt quá mômen cản của trục động cơ, thì trục bắt đầu quay và đặt cơ chế làm việc chuyển động. Thông thường, vận tốc góc của rôto ω2 không bằng vận tốc góc của từ trường ω1, được gọi là đồng pha. Do đó, tên của động cơ không đồng bộ, nghĩa là không đồng bộ.

Hoạt động của máy không đồng bộ được đặc trưng bởi trượt s, là sự khác biệt tương đối giữa vận tốc góc của trường ω1 và rôto ω2: s = (ω1-ω2) / ω1

Giá trị và dấu hiệu của độ trượt, tùy thuộc vào vận tốc góc của rôto so với từ trường, xác định chế độ hoạt động của máy điện cảm ứng. Vì vậy, ở chế độ không tải lý tưởng, rôto và từ trường quay cùng tần số, cùng hướng, trượt s = 0, rôto đứng yên so với từ trường quay, EMF trong cuộn dây của nó không cảm ứng, rôto dòng điện và momen điện từ của máy bằng không. Khi khởi động, rôto đứng yên tại thời điểm đầu tiên: ω2 = 0, s = 1. Về cơ bản, độ trượt ở chế độ động cơ thay đổi từ s = 1 khi khởi động thành s = 0 ở chế độ không tải lý tưởng .

Khi rôto quay với tốc độ ω2 > ω1 theo chiều quay của từ trường thì độ trượt trở nên âm. Máy chuyển sang chế độ máy phát điện và phát triển mô-men xoắn hãm. Khi roto quay theo chiều ngược với chiều quay của cực từ (s > 1) thì máy điện cảm ứng chuyển sang chế độ ngược lại và đồng thời sinh ra mômen hãm. Do đó, tùy thuộc vào độ trượt, có sự phân biệt giữa các chế độ của động cơ (s = 1 ÷ 0), máy phát điện (s = 0 ÷ -∞) và chế độ ngược lại (s = 1 ÷ + ∞). Chế độ chuyển mạch máy phát và bộ đếm được sử dụng để dừng động cơ cảm ứng.

Xem thêm: Khởi động động cơ rôto dây quấn