Khái niệm chung về động cơ không đồng bộ 3 pha
Động cơ không đồng bộ thuộc về nhóm máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rotor hay được gọi là tốc độ quay của máy khác với tốc độ quay của từ trường là stato.
Hiểu theo một cách đơn giản thì stato là phần tĩnh bao gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy, nhiệm vụ chính là tạo ra từ trường quay khi có dòng điện xoay chiều chạy trong dây quấn. Rotor được gọi là phần động, bao gồm lõi thép, dây quấn và trục máy, có nhiệm vụ tạo ra sức điện động cảm ứng.
Phạm vi bài viết không đi sâu vào các khái niệm và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha mà chỉ nêu ra một số lý thuyết để nhận thấy sự tồn tại và khác biệt giữa hai tốc độ có quan hệ mật thiết nhau trong động cơ 3 pha là tốc độ của từ trường và tốc độ định mức của máy.
Những yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ động cơ 3 pha
Để có thể liệt kê những yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha, ta sẽ xét tới hai công thức sau:
Trong đó:
- N1 là tốc độ của từ trường (Stato), đơn vị vòng/phút
- N là tốc độ của máy (Rotor), đơn vị vòng/phút
- f là tần số của dòng điện xoay chiều được cung cấp, đơn vị Hz
- p là số cặp cực của động cơ
Dựa theo hai công thức ở trên, ta nhận thấy mối liên hệ tương quan giữa các đại lượng được biểu thị như sau: N=f(f,p,s)
Theo đó, tốc độ của động cơ 3 pha sẽ phụ thuộc vào giá trị biến thiên của tần số, số cặp cực và hệ số trượt
Ảnh hưởng của phụ tải
Máy điện xoay chiều khi hoạt động ở chế độ động cơ thì tốc độ của máy sẽ nhỏ hơn tốc độ từ trường, sự chênh lệch này được gọi là hệ số trượt.
Động cơ khi làm việc có gắn phụ tải vào trục sẽ gây ra hệ số trượt, giá trị của hệ số này càng lớn khi trọng lượng của tải càng nặng, đạt đến đầy tải thì tốc độ của máy là chậm nhất.
Ảnh hưởng của tần số
Từ công thức liên hệ, có thể thấy khi tăng giá trị của tần số sẽ làm cho tốc độ quay ở ngõ ra của động cơ nhanh hơn và ngược lại.
Thực tế nếu chỉ thay đổi tần số sẽ dẫn đến từ thông trong mạch biến thiên nên các nhà sản xuất mong muốn giữ cho giá trị từ thông là không đổi để mạch từ luôn ở trạng thái định mức, điều này sẽ phải giữ cho tỉ số giữa điện áp và tần số là một hằng số nên cần phải điều chỉnh đồng thời cả điện áp.
Việc thay đổi tần số nhằm điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha có thể nói là rất quan trọng và hữu ích nhất hiện nay. Đây là nguyên lý được ứng dụng trong các bộ biến tần đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các hệ thống như băng tải, máy nén khí, cầu trục…với mục đích là tạo ra tốc độ cần thiết cho việc điều khiển. Nguyên nhân đến từ việc điều chỉnh tần số sẽ cho phép điều chỉnh tốc độ vô cấp và đáp ứng phù hợp với nhiều loại tải, có thể tạo ra đặc tính tốt cho nhiều động cơ và hiệu suất cũng rất cao.
Ảnh hưởng của số cặp cực
Nếu giữ nguyên tần số được cung cấp và biến thiên hai đại lượng còn lại thì tốc độ của động cơ sẽ tỉ lệ nghịch với số cặp cực có trong Stato. Việc thêm hoặc bớt số cặp cực sẽ làm tăng hoặc giảm moment xoắn, vì vậy khi moment xoắn càng lớn thì tốc độ quay của động cơ càng chậm.
Ảnh hưởng của số cặp cực được thể hiện rõ nhất ở động cơ không đồng bộ 3 pha nhiều cấp tốc độ. Bằng cách thay đổi số cặp cực từ sẽ có thể điều chỉnh tốc độ ngõ ra của trục động cơ của một số loại máy móc như máy luyện kim, máy tàu thuỷ…Tuy nhiên, phương pháp này chỉ sử dụng đối với rotor lồng sóc.
Một số cặp cực thường được sử dụng trong các động cơ không đồng bộ là 1 cặp cực (2 cực), 2 cặp cực (4 cực), 3 cặp cực (6 cực) và 4 cặp cực (8 cực). Tuy nhiên, chúng ta sẽ gặp nhiều loại động cơ có 2 hoặc 4 cực hơn vì chi phí sản xuất cho 6 và 8 cực khá cao cũng như nhu cầu đáp ứng là không thật sự cần thiết.
Ảnh hưởng của điện áp
Ảnh hưởng của điện áp tới tốc độ động cơ 3 pha chỉ có tác động khi động cơ có mang tải, còn khi không mang tải mà có sự giảm điện áp nguồn thì tốc độ động cơ lúc này cũng gần như không thay đổi.
Khi thực hiện giảm điện áp thì đường đặc tính M=f(s) như hình trên sẽ thay đổi do đó dẫn đến với cùng một giá trị moment thì hệ số trượt sẽ tăng, tốc độ động cơ sẽ chậm lại. Yếu tố điện áp sẽ ảnh hưởng không tốt đến khả năng quá tải của động cơ nên thường ít được vận dụng.
Mọi đóng góp xin liên hệ thông qua phần bình luận bên dưới. Cảm ơn bạn đã quan tâm bài viết!
