Bài 6: Động cơ điện xoay chiều

Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về một loại động cơ điện xoay chiều thông dụng: đó là Động cơ không đồng bộ ba pha- bài cuối cùng của chuyên đề Dòng điện xoay chiều. Ở bài này, ta xét như thế nào là đồng độ, như thế nào là không đồng bộ, mời các em cùng tìm hiểu.

Bài cuối cùng Động cơ điện xoay chiều, sách cơ bản gọi động cơ điện xoay chiều, sách nâng cao gọi là động cơ không đồng bộ ba pha. Ở đây xét như thế nào là đồng độ, như thế nào là không đồng bộ.

* Sự quay đồng bộ
Kim nam châm quay tới tốc độ góc \(\omega\) bằng tốc độ góc \(\omega\) của nam châm hình chữ U ⇒ Quay đồng độ

* Sự quay không đồng bộ
Khung dây quay đều với tốc độ góc \(\omega _0 < \omega\) của nam châm hình chữ U ⇒ Quay không đồng bộ \((\omega _0 < \omega)\)

* Định nghĩa
Động cơ điện xoay chiều (động cơ không đồng bộ ba pha) là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay.

* Cấu tạo
+ Stato: là phần cảm của cuôn dây giống hệt nhau, đặt lệch nhau 120⁰ trên vành tròn.
+ Roto: Roto lồng sóc

3 cuộn dây giống hệt nhau \(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} i_1 = I_0 \cos \omega t \hspace{1,2cm}\\ i_2 = I_0 \cos (\omega t + \frac{2 \pi}{3})\\ i_3 = I_0 \cos (\omega t - \frac{2 \pi}{3}) \end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} B_1 = B_0 \cos (\omega t )\hspace{0,9cm}\\ B_2 = B_0 \cos (\omega t + \frac{2 \pi}{3})\\ B_3 = B_0 \cos (\omega t - \frac{2 \pi}{3}) \end{matrix}\right.\)
Tại thời điểm \(t \Rightarrow \left\{\begin{matrix} B_1 = B_0 \hspace{1,3cm}\\ B_2 = B_3 = -\frac{B_0}{2} \end{matrix}\right.\)
Từ trường tổng hợp \(\overrightarrow{B} = \overrightarrow{B_1} + \overrightarrow{B_2} + \overrightarrow{B_3}\)
Có \(| \overrightarrow{B} |= 1,5B_0\) và \(\overrightarrow{B}\) quay đều với tốc độ góc \(\omega\)
Nối roto lồng sóc ⇒ \(\omega\)_roto < \(\omega\)_{từ trường} = \(\omega\)_{dòng điện}
* Hiệu suất động cơ: \(H = \frac{P - P_{tn}}{P} = 1 - \frac{P_{tn}}{P}\)
Với \(P = UI\cos \varphi\): công suất cung cấp cho động cơ
       \(P_{tn} = rI^2 = r\frac{P^2}{U^2 \cos ^2 \varphi }\) (P_cơ = P - P_tn)

VD1: Một động cơ ddienj xoay chiều có công suất tiêu thụ điện năng bằng 440W, hệ số công suất bằng 0,8. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu động cơ bằng 220V. Tìm cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ?
Giải:
\(\left\{\begin{matrix} P = 440W \ \\ \cos \varphi = 0,8\\ U = 220V \ \\ I = \ ? \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right.\)
\(P = UI\cos \varphi\)
\(\Rightarrow I = \frac{P}{U\cos \varphi }\)
\(\Rightarrow I = \frac{440}{220.0,8} = 2,5A\)

VD2: Một động cơ không đồng bộ ba pha sinh ra công cơ học gấp 80 lần nhiệt lượng tỏa ra của máy. Tìm hiệu suất của động cơ?
Giải:
P_cơ = 80P_tn ⇒ H = ?
P = P_cơ + P_tn = P_cơ + \(\frac{1}{80}\)P_cơ = \(\frac{81}{80}\)P_cơ