Việc khởi động của động cơ không đồng bộ luôn là vấn đề được nhiều người quan tâm. Căn cứ vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ mà sẽ có cách khởi động phù hợp. Dưới đây là sơ đồ khởi động động cơ lồng sóc, mời bạn tham khảo nhé!
Nội dung
1. Roto là gì?
Rotor là một bộ phận của động cơ lồng sóc được phát minh vào đầu những năm 1800 bởi các sĩ quan hải quân có tên là R. P. C. Spengler và Theo A. van Hengel. Đến nay đã trải qua nhiều thế kỷ, rotor đã được cải tiến và nâng cấp với nhiều hình thức khác nhau để ứng dụng tốt nhất trong nhiều lĩnh vực.
Rotor là một bộ phận của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc
Rotor là một thành phần chuyển động (còn gọi là phần quay) của một hệ thống điện từ nằm trong động cơ điện, máy phát điện nói chung và máy phát điện xoay chiều nói riêng. Vòng quay của nó có được là do sự tương tác giữa các cuộn dây và từ trường bên trong động cơ tạo ra một mômen xoắn xung quanh trục của rotor.
2. Động cơ roto lồng sóc là gì?
Rotor lồng sóc là loại động cơ bao gồm nhiều lớp thép ở trong lõi với các thanh đồng hoặc nhôm được cách đều nhau và đặt dọc theo trục ngoại vi, cuối cùng sẽ bị chập vĩnh viễn ở 2 đầu khi đến các vòng cuối. Cấu trúc đơn giản nhưng rất chắc chắn này sẽ giúp cho rotor hoạt động thuận lợi nhất trong hầu hết các ứng dụng.
Việc lắp ráp roto chỉ có một vòng xoắn: các thanh được sắp xếp theo hình xiên, hoặc nghiêng, để giảm thiểu tiếng ồn từ tính và làm hài hòa các khe, đồng thời còn giúp giảm xu hướng khóa. Nằm trong phần stator, răng của rotor và stator có thể khóa lại khi chúng đạt được số lượng bằng nhau và các nam châm nằm cách nhau đều nhau, quay theo hướng ngược chiều từ cả hai hướng.
Vòng bi ở mỗi đầu của động cơ cũng gắn rotor trong phần vỏ của nó, với một đầu của thanh trục được làm nhô ra để cho phép gắn tải. Trong 1 số cơ cấu động cơ, có một phần mở rộng ở đầu không lái để cho cảm biến tốc độ có thể điều khiển các thiết bị điện tử khác. Các mô men xoắn lúc này cũng tạo ra lực chuyển động bằng các cánh quạt quay đến tải.
Rotor này sẽ quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay bên trong stator hoặc tốc độ của động cơ đồng bộ. Rotor cung cấp các cảm ứng cần thiết của dòng rotor khiến cho mô men xoắn động cơ có tỷ lệ thuận với độ trượt.
Khi tốc độ của cánh quạt tăng thì độ trượt cũng sẽ giảm. Việc tăng độ trượt này cũng làm tăng dòng điện trong động cơ, khi đó cũng làm tăng cường dòng rotor, dẫn đến tình trạng mô men xoắn cao hơn để tăng thêm nhu cầu tải.
3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của motor roto lồng sóc
a) Cấu tạo của rôto lồng sóc
Kết cấu của loại dây quấn này rất khác biệt so với dây quấn stato. Loại rôto lồng sóc có công suất >100kW, nằm trong các rãnh của lõi thép được đặt các thanh đồng, có 2 đầu nối ngắn mạch bằng 2 vòng đồng sẽ tạo thành cái lồng sóc. Ở các động cơ công suất nhỏ, phần lồng sóc được chế tạo bằng phương pháp đúc nhôm vào trong các rãnh lõi thép của rôto, từ đó sẽ tạo thành thanh nhôm, 2 đầu đúc sẽ có vòng ngắn mạch. Động cơ điện rôto lồng sóc còn được gọi là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc là vì vậy.
b) Nguyên lý hoạt động của motor roto lồng sóc
Trong máy cảm ứng đồng bộ 3 pha, dòng điện xoay chiều sẽ cung cấp cho cuộn dây stator một năng lượng để giúp cho nó tạo ra từ thông quay. Từ thông sẽ tạo ra 1 từ trường quay từ trong khe hở không khí giữa stator và rotor, đồng thời tạo ra một điện áp để tạo ra dòng điện chạy qua các thanh rotor.
Mạch và dòng điện ở trong dây dẫn rotor lúc này đã được kích hoạt. Tác động của từ thông quay và dòng điện cùng lúc sẽ tạo ra một lực tạo ra mô men xoắn để thực hiện khởi động động cơ.
Một rotor của máy phát điện cũng được tạo thành từ 1 cuộn dây được bọc xung quanh cái lõi sắt. Thành phần từ tính của rotor cũng được chế tạo ra từ các lớp thép để hỗ trợ việc dập các khe dẫn để tạo ra các hình dạng và kích cỡ cụ thể. Khi dòng điện không đồng bộ chạy qua cuộn dây, một từ trường sẽ được tạo ra xung quanh lõi, còn gọi là dòng điện trường. Cường độ của dòng điện trường lúc này sẽ điều khiển mức năng lượng của từ trường ở bên trong.
Hình ảnh cụ thể của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc
Dòng điện 1 chiều (DC) điều khiển dòng điện trường chạy theo một hướng và được đưa thẳng đến cuộn dây bằng 1 bộ chổi và dây quấn. Giống như bất kỳ thanh nam châm nào, từ trường được tạo ra cũng có 2 cực, đó là bắc và nam. Hướng chuyển động của động cơ được rotor cung cấp năng lượng theo chiều kim đồng hồ có thể được điều khiển bằng cách sử dụng các thanh nam châm và từ trường được cài đặt trong phần thiết kế của rotor, điều này sẽ cho phép động cơ chạy ngược hoặc theo chiều kim đồng hồ.
4. Sơ đồ khởi động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc
Yêu cầu khi chuẩn bị khởi động động cơ:
- Mô men khởi động (Mk) phải đủ độ lớn để có thể thích ứng được với đặc tính tải.
- Dòng khởi động (Ik) của động cơ càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng xấu đến các phụ tải khác.
- Thời gian khởi động (tk) cần nhỏ vừa đủ để máy có thể khởi động và làm việc được ngay.
- Thiết bị khởi động một cách đơn giản, rẻ tiền, nhanh chóng, đáng tin cậy và tiêu tốn ít năng lượng. Những yêu cầu trên hầu hết là trái ngược với nhau, vì thế tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng và công suất của lưới điện mà chúng ta có thể lựa chọn phương pháp khởi động sao cho thích hợp.
a) Khởi động trực tiếp bằng cách đóng cầu dao CD
Khởi động trực tiếp bằng cách đóng cầu dao CD nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới và động cơ quay
Ưu điểm:
- Thiết bị khởi động tương đối đơn giản.
- Mô men khởi động (Mk) của động cơ đủ lớn.
- Thời gian khởi động của động cơ (tk) nhỏ.
Nhược điểm:
- Dòng điện khởi động (Ik) lớn có thể gây ảnh hưởng đến các phụ tải khác.
- Phương pháp này chỉ được dùng cho những động cơ có công suất nhỏ và công suất của nguồn phải lớn hơn nhiều lần so với công suất động cơ.
b) Khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stato
Các phương pháp sau đây suy cho cùng cũng để nhằm mục đích làm giảm dòng điện khởi động. Nhưng khi đã thực hiện giảm điện áp thì mô men khởi động của động cơ cũng sẽ giảm theo.
Khởi động có thể dùng cuộn kháng để tiến hành mắc nối tiếp đường dây vào trong mạch stato:
- Khởi động sử dụng mba tự ngẫu
- Khởi động bằng phương pháp đổi nối Y → Δ
Sơ đồ khởi động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc
1. Dùng cuộn kháng để mắc nối tiếp vào trong mạch stato
- Theo sơ đồ, các cầu dao được ký hiệu là CD1 và CD2, cuộn điện kháng là CK. Nguyên lý hoạt động như sau:
+ Khi khởi động: cầu dao CD2 lúc này đang mở, CD1 đóng, stato được nối vào lưới điện qua cuộn điện kháng CK.
+ Khi động cơ đang quay ổn định: lúc này nên đóng CD2, ngắn mạch điện kháng CK, điều chỉnh stato nối trực tiếp vào lưới.
- Các thông số khởi động của điện áp đặt vào trong dây quấn stato: (lúc này hệ số k < 1), dòng điện đang khởi động: (Ik – dòng khởi động trực tiếp cùng với điện áp U1), còn mô men khởi động theo công thức: 1 ' U1 = k.U k ' k I = k.I k
2. Khởi động sử dụng mba tự ngẫu
- Lúc này, các cầu dao sẽ được ký hiệu lần lượt là CD1, CD2, CD3, biến áp tự ngẫu là TN. Nguyên lý hoạt động như sau: Khi khởi động, cắt cầu dao CD2, đóng dầu dao CD3, máy biến áp MBA TN để ở vị trí mà điện áp đặt vào động cơ khoảng (0.6÷0,8) Uđm, ta đóng cầu dao CD1 để nối stato vào lưới điện thông qua biến áp MBA TN.
- Khi động cơ quay có sự ổn định: Hãy tiến hành cắt cầu dao CD3, đóng cầu dao CD2 lại để ngắn mạch MBA TN, đồng thời, nối trực tiếp dây quấn của stato vào lưới.
3. Khởi động bằng cách đổi nối Y → Δ
Các cầu dao trong động cơ là CD1, CD2, cầu dao đảo chiều CD. Phương pháp này chỉ sử dụng cho động cơ lúc máy đang làm việc bình thường nối hình Δ, khi khởi động nối theo Y. Sau khi tốc độ quay đã gần ổn định, cần chuyển về nối Δ để thực hiện khởi động cho động cơ.
4. Khởi động bằng cách thêm Rp vào trong mạch
- Phương pháp khởi động này chỉ dùng cho những động cơ không đồng bộ rôto dây quấn vì đặc điểm của loại động cơ này là chúng ta có thể thêm điện trở phụ vào trong mạch rôto. Khi điện trở rôto đã có sự thay đổi thì đặc tính của động cơ là M = f (s) cũng thay đổi theo. Nếu điều chỉnh điện trở mạch ở rôto một cách thích đáng thì ta có Mk = Mmax.
- Khi rôto quay, để có thể giữ lại được một mô men điện từ nhất định trong quá trình khởi động, chúng ta cần cắt dần điện trở để nối thêm vào mạch rôto làm cho quá trình tăng tốc của động cơ sẽ chuyển từ đặc tính này sang đặc tính khác. Hơn nữa, sau khi cắt toàn bộ điện trở thì động cơ cũng sẽ tăng tốc đến tại điểm làm việc của các đặc tính cơ tự nhiên.
Video kỹ thuật motor 3 pha, cấu tạo motor 3 pha(N)
Kết luận
Hy vọng bài viết trên đây sẽ giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về định nghĩa, cấu tạo động cơ lồng sóc cũng như các sơ đồ khởi động, nguyên lý làm việc, các loại rotor lồng sóc đang sử dụng hiện nay của loại động cơ này. Đặc biệt hơn là các bạn đã có thể khởi động động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc đúng cách nhất để giúp động cơ hoạt động được hiệu quả, bền bỉ và thuận tiện nhất.
Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:
- Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha, Cách Phân Loại
- Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế
- Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
- Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
- Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsu Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc
