0.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng  (Page 3/7)

Khi nối Ä hoặc Y, hai đoạn dây quấn mỗi pha được đấu nối tiếp thuận cực giống như trên hình 3-9a, nên ta giả thiết khi đó p = 2 và tương ứng tốc độ đồng bộ là ựo. Khi đổi nối thành , các đoạn dây sẽ nối song song ngược cực giống như hình 3-9c, nên p = 1, tốc độ đồng bộ tăng gấp đôi (ựo = 2ựo).

Để dựng các đặc tính điều chỉnh, ta cần xác định cá trị số Mth, sth và ựo cho từng cách nối dây.

Đối với trường hợp Ä $\Rightarrow$ ta có các quan hệ khi nối Ä, hai đoạn dây stato đấu nối tiếp, nên:

$\begin{array}{}{R}_1={\mathrm{2r}}_1;{\text{X}}_1={\mathrm{2x}}_1\\ R_2={\mathrm{2r}}_2;{\text{X}}_2={\mathrm{2x}}_2;{\text{X}}_{\text{nm}}={\mathrm{2x}}_{\text{nm}}\\ \begin{array}{}\}\end{array}\\ \end{array}$ (3-21)

Trong đó: r1, r2, x1, x2 là điện trở và điện kháng mỗi đoạn dây stato và rôto.

Điện áp trên dây quấn mỗi pha là $U_{\mathrm{f\Delta }}=\sqrt{3}\text{.}{U}_1$ . Do đó:

$s_{\text{th}\text{.}\Delta }=\frac{R_{\mathrm{2\Delta }}^{\text{'}}}{\sqrt{R_{\mathrm{1\Delta }}^2+(X_{\mathrm{1\Delta }}+X_{\mathrm{2\Delta }}^{\text{'}}{)}^2}}=\frac{r_2^{\text{'}}}{\sqrt{r_1^2+x_{\text{nm}}^2}}$ (3-22)

$M_{\text{th}\text{.}\Delta }=\frac{3(\sqrt{3}\text{.}{U}_1{)}^2}{{\mathrm{2\omega }}_o\left[R_{\mathrm{1\Delta }}\pm \sqrt{R_{\mathrm{1\Delta }}^2+X_{\text{nm}\Delta }^2}\right]}=\frac{{\mathrm{9U}}_1^2}{{\mathrm{4\omega }}_o\left[r_1+\sqrt{r_1^2+x_{\text{nm}}^2}\right]}$ (3-23)

Nếu đổi thành thì:

$R_1=\frac{1}{2}{r}_1;{\text{X}}_{\text{1}}=\frac{1}{2}{x}_1;{\text{R}}_{\text{2}}=\frac{1}{2}{r}_2{\text{; X}}_{\text{2}}=\frac{1}{2}{x}_2$ (3-24)

Còn điện áp trên dây quấn mỗi pha là: Uf = U1. Vì vậy:

$s_{\text{th}\text{.}}=\frac{R_2^{\text{'}}}{\sqrt{R_1^2+(X_1+X_2^{\text{'}}{)}^2}}=\frac{r_2^{\text{'}}}{\sqrt{r_1^2+x_{\text{nm}}^2}}$ (3-25)

$M_{\text{th}\text{.}}=\frac{3(\sqrt{3}\text{.}{U}_1{)}^2}{{\mathrm{2\omega }}_o\left[R_1\pm \sqrt{R_1^2+X_{\text{nm}}^2}\right]}=\frac{{\mathrm{9U}}_1^2}{{\mathrm{4\omega }}_o\left[r_1+\sqrt{r_1^2+x_{\text{nm}}^2}\right]}$

(3-26)

So sánh (3-62) với (3-59) ta thấy:

$\frac{M_{\text{th}}}{M_{\text{th}\text{.}\Delta }}=\frac{2}{3}$ (3-27)

Như vậy, khi đổi nối Ä

Hình 3-10: Các đặc tính điều chỉnh tốc độ khi đổi nối dây quấn stato và ựựo ựoÄ Sth SthÄ 0 Mc.cp Mc.cpÄ Mth MthÄ M ựựo ựoY Sth SthY 0 Mc.cp MthY MthÄ M

Đối với trường hợp đổi nối $Y\Rightarrow$ ta cũng suy luận tương tự. Khi nối Y, các đoạn dây đấu nối tiếp và U1Y = U1, nên:

$\begin{array}{}{s}_{\text{th}\text{.}\Delta }=\frac{r_2^{\text{'}}}{\sqrt{r_1^2+x_{\text{nm}}^2}}\\ M_{\text{thY}}=\frac{{\mathrm{3U}}_1^2}{{\mathrm{4\omega }}_o\left[r_1\pm \sqrt{r_1^2+x_{\text{nm}}^2}\right]}\\ \begin{array}{}\}\end{array}\\ \end{array}$ (3-28)

So sánh (3-28) với các biểu thức tương ứng của sơ đồ sao kép là (3-25) và (3-26) ta được:

sthY = sth ; $M_{\text{thY}}=\frac{1}{2}{M}_{\text{th}}$ (3-29)

Như vậy, khi đổi nối $Y\Rightarrow$ , tốc độ không tải lý tưởng và mômen tới hạn tăng gấp đôi, còn hệ số trượt tới hạn vẫn giữ nguyên giá trị tương đối của nó (hình 3-10b).

Để xác định phụ tải cho phép khi điều chỉnh tốc độ, xuất phát từ giá trị công suất rồi suy ra mômen. Từ biểu thức của công suất, ta có:

Khi nối Ä:

$P_{c\text{.}\text{cp}\Delta }=3\sqrt{3}{U}_1{I}_{1\text{đm}}\text{cos}{\varphi }_{\Delta }{\eta }_{\Delta }$ (3-30)

Khi nối :

$P_{c\text{.}\text{cp}}=3\sqrt{3}{U}_1{I}_{1\text{đm}}\text{cos}{\varphi }_{}\eta$ (3-31)

Do đó: $\frac{P_{c\text{.}\text{cp}}}{P_{c\text{.}\text{cp}\Delta }}=\frac{2\text{cos}\varphi \eta }{\sqrt{3}\text{cos}{\varphi }_{\Delta }{\eta }_{\Delta }}\approx 1$ (3-32)

Thực tế cho phép coi Pc.cpÄ ≈ Pc.cp , vì hệ số công suất và hiệu suất khi nối Ä cao hơn khi nối . Đó là do khi nối , điện áp đặt lên từng đoạn dây quấn lớn hơn khi nối Ä, nên dòng từ hóa tăng một cách vô ích:

Từ (3-32) ta suy ra quan hệ của mômen tải cho phép:

$\frac{M_{c\text{.}\text{cp}}}{M_{c\text{.}\text{cp}\Delta }}\approx \frac{P_{c\text{.}\text{cp}}/{\omega }_o}{P_{c\text{.}\text{cp}\Delta }/{\omega }_{\mathrm{o\Delta }}}\approx \frac{{\omega }_o}{{\omega }_o}=\frac{1}{2}$ (3-33)Như vậy, khi đổi nối $\Delta \Rightarrow$ , mômen phụ tải cho phép của động cơ giảm đi hai lần, còn công suất cho phép thì được giữ không đổi (Pcp = const). Điều đó chứng tỏ phương pháp đổi nối này phù hợp với những máy có mômen tải tỷ lệ nghịch với tốc độ.

Nếu đặt: ở = Mth/Mc.cp thì từ (3-27) và (3-32) ta thấy:

$\frac{{\lambda }_{}}{{\lambda }_{\Delta }}\approx \frac{M_{\text{th}}/M_{c\text{.}\text{cp}}}{M_{\text{th}\Delta }/M_{c\text{.}\text{cp}\Delta }}=\frac{4}{3}$ (3-34)

Nghĩa là khi đổi nối $\Delta \Rightarrow$ , khả năng quá tải của động cơ tăng lên 4/3 lần.

Nếu các đoạn dây nối hình Y, thì:

$P_{c\text{.}\text{cpY}}={\mathrm{3U}}_1{I}_{1\text{đm}}\text{cos}{\varphi }_Y{\eta }_Y$ (3-35)

So sánh với trường hợp nối [xem (3-31)] ta có:

$\frac{P_{c\text{.}\text{cp}}}{P_{c\text{.}\text{cp}Y}}=\frac{2\text{cos}\varphi \eta }{\sqrt{3}\text{cos}{\varphi }_Y{\eta }_Y}\approx 2$ (3-36)

Và: $\frac{M_{c\text{.}\text{cp}}}{M_{c\text{.}\text{cp}Y}}\approx \frac{P_{c\text{.}\text{cp}}/{\omega }_o}{P_{c\text{.}\text{cpY}}/{\omega }_{\text{oY}}}=1$ (3-37)

Như vậy, khi đổi nối $Y\Rightarrow$ , mômen tải cho phép của động cơ được giữ không đổi, còn công suất cho phép thì tăng 2 lần. Điều đó có nghĩa là phương pháp đổi nối này phù hợp với những máy có mômen tải không đổi (Mc = const).