logo

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất

Hướng dẫn tìm hiểu về “Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất” với những kiến thức vô cùng bổ ích và là tài liệu tham khảo cực hay về môn Vật lí 12.


1. Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì?

- Động cơ KĐB 3 pha là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Động cơ không đồng bộ ba pha là loại động cơ mà khi làm việc có tốc độ quay của roto n (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n. Động cơ không đồng bộ 3 pha so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt.

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất

2. Nguyên lý hoạt động 

- Tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng diện xoay chiều 3 pha đi vào trong stato gồm 3 cuộn dây giống nhau, đặt lệch nhau 120° trên một giá tròn thì trong không gian giữa 3 cuộn dây sẽ Có một từ trường quay với tần số góc bằng tån số góc Của dòng diện xoay chiều.

- Dặt trong từ trường quay một rôto lồng sóc (có tác dụng như một khung dây dẫn có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay) có thể quay xung quanh trục trùng với trục quay của từ trường.

-  Rôto lòng sóc quay do tác dụng của từ trường quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của từ trường. Chuyển động quay của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác.


3. Cấu tạo

a. Stato

Stato là phần tĩnh gồm hai phần chính là lõi thép và dây quần, ngoài ra có võ máy và nắp máy.

- Lõi thép

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 2)

Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép được ép và bên trong vỏ máy.

- Dây quấn

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 3)

Dây quấn stato làm bằng dây quẩn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh lõi thép. Hình dưới là sơ đồ triển khai dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh của stato, dây quần pha A trong các rãnh 1, 4, 7, 10, pha B đặt trong các rãnh 3, 6, 9,12, pha C đặt trong các rãnh 2, 5, 8, 11. Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quẩn stato sẽ tạo ra từ trường quay.

- Vỏ máy

Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép và cổ định máy trên

bệ. Hai đầu vỏ có nắp máy, ở đỡ trục. Võ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.

b. Roto

Roto là phần quay gồm lõi thép, dây quần và trục máy.

- Lõi thép

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 4)

Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa có lỗ để lắp trục.

- Dây quấn

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 5)
Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 6)

Dây quấn roto có hai kiểu: roto ngắn mạch (còn gọi là roto KĐB lồng sóc) và roto dây quấn.
+ Roto lồng sóc:
Động cơ điện có roto lồng sóc gọi là động cơ KĐB lồng sóc. Loại roto lồng sóc công suất trên 100 kW, trong các rãnh của lõi thép roto đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch hai vòng đồng tạo thành các lồng sóc.

Ở động cơ roto lồng sóc công suất nhỏ được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc ngắn mạch và cánh quạt làm mát.

+ Roto dây quấn:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 7)

- Loại động cơ có roto dây quấn gọi là động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn. Trong rãnh lõi thép roto người ta đặt dây quấn ba pha. Dây quấn roto thường nối sao, ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng đồng, cố định trên trục roto và được cách điện với trục.

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 8)

- Nhờ ba chổi than tì sát vào ba vòng tiếp xúc, dây quấn roto được nối với 3 vòng tiếp xúc, nhờ đó chổi than dây quấn roto nối được với ba biến trở bên ngoài để mở máy hay điều chỉnh tốc độ.

- Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc đảm bảo. Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ song giá thành đắt và vận hành kém tin cậy hơn động cơ lồng sóc, nên chỉ được dùng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động.


4. Bài tập vận dụng

Câu hỏi 1: Trong động cơ không đồng bộ 3 pha, gọi f, f2, f3, lần lượt là tần số của dòng điện xoay chiều ba pha, tần số của từ trường quay tại tâm O và tần số quay của rô to. Kết luận nào sau đây là đúng?

A. f3 = f1.

B. f1 = f2.

C. f1< f3.

D. f2= f3.

Đáp án B

Câu hỏi 2: Điều nào sau đây là sai khi nói về động cơ không đồng bộ ba pha?

A .Từ trường quay trong động cơ là kết quả của việc sử dụng dòng điện xoay chiều một pha

B. Biến đổi điện năng thành năng lượng khác

C. Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trường quay.

D.  Có hai bộ phận chính là roto và stato.

Đáp án: A

Câu hỏi 3: Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220v, hệ số công suất của động cơ là 0,8. Biết điện trở thuần của các cuộn dây của máy là 440. Công suất có ích của động cơ là 77W. Hiệu suất của động cơ là:

A. 90%

B. 92,5%

C. 87,5%

D. 80%

Đáp án: C

Cách giải:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 9)

Câu hỏi  4: Trong mạch ba pha, các suất điện động mắc theo mạng hình sao, các tải mắc theo hình sao thì điện áp dây (điện áp giữa hai dây) so với điện áp pha (điện áp giữa hai cực của mỗi pha nguồn) là :

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 10)

 Đáp án: B

Câu hỏi 5: Một động cơ điện xoay chiều tiêu thụ công suất 1,5 kW và có hiệu suất 80%. Công suất cơ học do động cơ sinh ra trong 30 phút khi động cơ hoạt động là

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 11)

 Đáp án: D

Cách giải:

+ Công cơ học mà động cơ sinh ra trong 30 phút

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 12)

Câu hỏi 6: Một động cơ không đồng bộ ba pha có các thông số như sau: Pđm = 11,2kW, Uđm = 220V, f = 50Hz, số đôi cực từ p = 3, hệ số công suất địnhmức cosϕđm = 0,825 và hiệu suất định mức ηđm = 0,875. Biết rằng động cơ làmviệc ở chế độ định mức có hệ số trượt sđm = 0,03 và tổn hao quay pq = 280W. Hãy tính:

a) Dòng điện định mức của động cơ.

b) Tốc độ quay định mức của động cơ.

c) Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ từ lưới điện.

d) Mômen điện từ của động cơ.

Cách giải:

a. Công suất điện định mức:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 13)

Dòng điện định mức:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 14)

b. Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ từ lưới điện:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 15)

c. Ta có: 

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 16)

- Momen điện từ

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 17)

Câu hỏi 7: Một động cơ không đồng bộ ba pha nối Y có các thông số như sau:Pđm = 93,25kW; Uđm = 440V; Iđm = 171A; tần số 50Hz; số đôi cực từ p = 4; hiệu suất định mức ηđm = 0,872; tốc độ định mức nđm = 727 vòng/phút. Động cơ làm việc ở chế độ định mức có tổn hao đồng và tổn hao sắt trên stato là pCu1 + pFe =9550W.Hãy tính: 

a) Hệ số công suất cosϕđm.

b) Tần số dòng điện rôto f2đm.

c) Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ từ lưới điện.

d) Mômen điện từ của động cơ.

Cách giải:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 18)
Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 19)

Câu hỏi 8: Một động cơ không đồng bộ ba pha có các thông số như sau: Pđm = 18,5kW; Uđm = 380V; Iđm = 40A; tần số f = 50Hz; số đôi cực từ p = 4; hiệu suất định mức ηđm = 0,89 và tốc độ định mức nđm = 720 vòng/phút. Động cơ làm việc ở chế độ định mức có tổn hao đồng trên dây quấn rôto pCu2 = 780W.Hãy tính:

a) Hệ số công suất định mức của động cơ.

b) Tần số dòng điện rôto f2đm.

c) Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ từ lưới điện. 

d) Mômen điện từ của động cơ.

Cách giải:

Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 20)
Động cơ không đồng bộ 3 pha là gì? Nguyên lý, bài tập vận dụng hay nhất (ảnh 21)
icon-date
Xuất bản : 26/03/2022 - Cập nhật : 14/06/2022