1500 Câu hỏi Nghành Điện | 6 – 5 Môtơ kiểu vành góp

6 – 5 – 1
Hỏi: Tại sao thiết bị cần cẩu như cẩu treo, máy tời đều sử dụng môtơ kiểu quấn dây?
Đáp: Cẩu treo, máy tời đều là thiết bị tải nặng, khởi động liên tục, có yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Nếu sử dụng môtơ kiểu lồng sóc thì dòng điện khởi động lớn, mô men quay nhỏ, khó điều chỉnh tốc độ, khi khởi động nhiều lần dòng điện lớn sẽ dẫn tới dao động điện áp điện lưới, làm nóng cuộn dây, tăng nhanh lão hóa cách điện, giảm tuổi thọ của môtơ. Bị lực xung kích nhiều lần của dòng điện lớn, cuộn dây dễ bị tác dụng của lực điện từ, sinh ra biến dạng. áp dụng môtơ kiểu quấn dây, có thể thông qua điện trở đấu ngoài của mạch rôto để giảm dòng điện khởi động, tăng mô men quay khởi động, điều chỉnh tốc độ bình ổn.

6 – 5 – 2
Hỏi: Môtơ cảm ứng kiểu quấn dây, sau khi kết thúc khởi động có lúc trong mạch rôto còn thường xuyên nối với một đoạn điện trở không ngắn mạch. Đoạn điện trở này có tác dụng gì? Liệu nó có sinh ra tổn thất nhiệt?
Đáp: Môtơ cảm ứng kiểu quấn dây khi dùng trong các loại máy có bánh đà (như máy cắt, máy dập, máy nén), môtơ không quay ngược, phụ tải biến đổi mạch theo chu kỳ, phụ tải va đập rất lớn. Nếu trong mạch rôto thường xuyên đấu với một đoạn L điện trở không ngắn mạch, có thể mềm hóa đặc tính cơ học của môtơ. Khi phụ tải va đập, như khi cắt thép tấm, thì tốc độ giảm rất lớn, khiến bánh đà phóng thích động năng tích trữ tương đối nhiều, hỗ trợ môtơ khắc phục tải va đập.
Vì thế, tuy có tổn thất nhiệt nhưng vẫn đấu một đoạn điện trở không ngắn mạch vào mạch rôto.

6 – 5 – 3
Hỏi: Môtơ kiểu vành góp dùng ở máy tời khi tải nặng ở chiều đi xuống, tăng điện trở đấu ngoài của rôto sẽ có ảnh hưởng gì đến tốc độ quay?
Đáp: Trong mạch rôto của môtơ kiểu vành góp nói chung, tăng thêm điện trở thì tốc độ quay sẽ giảm. Nhưng với môtơ dùng trong máy tời khi phụ tải ở chiều đi xuống, vì đã vượt quá tốc độ quay cùng kỳ trở thành máy phát điện cảm ứng chuyển động tốc độ hãm phụ tải tiếp tục gia tăng. Lúc này, nếu tăng thêm điện trở của rô tơ, sẽ làm giảm dòng điện rôto, giảm mô men lực hãm, môtơ có thể do tác dụng của trọng lượng phụ tải mà lại gia tăng tốc độ quay, sau khi tốc độ quay tăng, mô men lực hãm của môtơ tăng theo, sau khi đạt tới tốc độ quay mới nào đó, mô men lực hướng xuống và mô men lực hãm mới được cân bằng, tốc độ quay mới không tăng nữa. Cho nên lúc này tăng điện trở ngoài của rôto sẽ làm tốc độ quay của môtơ tăng lên.

6 – 5 – 4
Hỏi: Môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây tại sao không thể dùng phương pháp thay đổi số đổi cực để thay đổi tốc độ?
Đáp: Tốc độ quay đồng bộ của môtơ n : 60f/p, f là tần số nguồn điện, p là số đôi cực của môtơ. Khi p thay đổi, n sẽ thay đổi. Thay đổi số đôi cực để điều chỉnh tốc độ phải cùng lúc thay đổi số cực của stato, rôto. Thay đổi số cực stato của môtơ kiểu lồng sóc thì số cực của rôto sẽ tự động đổi theo. Nhưng số cực của rôto môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây do cuộn dây rôto quyết định, muốn thay đổi số cực của rôto phải thay đổi cách đấu cuộn dây của nó. Điều này là rất khó. Cho nên môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây không thể đùng phương pháp này để điều chỉnh tốc độ.

6 – 5 – 5
Hỏi: Môtơ cảm ứng khi rôto bị hở mạch, cắt khỏi điện lưới có nguy hiểm gì đối với môtơ không?
Đáp: Môtơ khi vận hành tích trữ rất nhiều năng lượng điện tử, đặc biệt là do môtơ cảm ứng tồn tại khe trống càng có lợi cho tích trữ năng lượng từ. Khi cắt môtơ ra khỏi điện lưới thì năng lượng này ắt phải thông qua hình thức nào đó để tiêu hao cho hết, nếu lúc này, rôto của môtơ hở mạch thì năng lượng điện từ này chỉ có tiêu hao nhanh chóng trong stato, do từ thông của stato trong chốc lát biến thành O, vì thế dẫn tới quá áp trong stato, điện áp này có thể cao tới gấp 3 – 5 lần điện áp định mức sẽ dẫn tới sinh ra hồ quang trên công tắc và có thể đánh thủng cách diện của môtơ.

6 – 5 – 6
Hỏi: Môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây có bộ biến trở khởi động, trong quá trình khởi động, nếu đột ngột ngắt nguồn điện, tại sao hồ quang điện giữa đầu tiếp xúc công tắc đặc biệt mạnh, khiến đầu tiếp xúc cháy rỗ nghiêm trọng?
Đáp: Môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây khi khởi động, cuộn dây rôto nối tiếp vào biến trở khởi động. Nếu trong quá trình khởi động môtơ, nhanh chóng cắt đứt nguồn điện, từ trường của môtơ nhanh chóng suy giảm, do mạch cuộn dây rôto có điện trở tương đối lớn, từ đó dẫn đến quá áp rất cao trong cuộn dây stato (trong tình hình rôto hở mạch, quá áp sẽ đạt tới gấp 3 – 4 lần điện áp định mức) thì giữa đầu tiếp xúc của công tắc sẽ sinh ra hồ quang mạnh, làm cháy rỗ nghiêm trọng đầu tiếp xúc. Cho nên khi ngắt nguồn điện của môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây đang vận hành trước tiên phải ngắn mạch vòng trượt của rôto để cho năng lượng khi từ trường suy giảm bị tiêu hao trong rôto.

6 – 5 – 7
Hỏi: Nếu thay biến trở khởi động trong mạch rôto của môtơ không đồng bộ ba pha kiểu quấn dây bằng bộ điện kháng, như vậy điện trở r2 trong mạch rôto không thay đổi, còn điện kháng x2 tăng lên. Do trở kháng z2 = trong mạch rôto đã tăng lên, vì thế đạt được mục đích giảm dòng điện khởi động Iq khi khởi động. Bởi vì công suất điện mà bộ điện kháng tiêu hao nhỏ hơn nhiều so với bộ điện trở như vậy vừa có thể giảm dòng điện khởi động, lại có thể tiết kiệm dòng điện. Liệu có được không?
Đáp: Cách làm này chỉ xét tới làm giảm dòng điện khởi động, mà không xét tới phải có đủ mô men quay khởi động. Sau khi nối tiếp biến trở vào mạch rôto, không những giảm dòng điện rôto I2 mà còn giảm hệ số công suất cos2 của mạch rôto. Mô men quay khởi động của môtơ Mq = KmI2cos2 (Km là thông số,  là từ thông chính). Do I2 và cos2 đều đã giảm, mô men quay khởi động của môtơ sẽ trở nên rất nhỏ, khiến môtơ không thể khởi động được, cho nên mạch điện rôto của môtơ không đồng bộ kiểu rôto quấn dây không được sử dụng bộ điện kháng để khởi động.
6 – 5 – 8
Hỏi: Khi đứt một dây pha của rôto môtơ kiểu vành góp bị đứt, dòng điện không tải liền dao động có tính chu kỳ, tại sao?
Đáp: 12 đoạn cung tròn ở vòng ngoài hình 6 – 5 – 8 biểu thị nhóm pha cực của stato bốn cực, I, II, III biểu thị thứ tự pha thuộc nhóm pha các cực. Vòng trong thể hiện rôto, chỗ có dấu hiệu “0”, biểu thị pha bị đứt. Do trong pha bị đứt không có dòng điện cảm ứng, dòng điện trong cuộn dây stato đối ứng với pha cũng tương đối nhỏ, khi rôto quay từ từ, dòng điện của các pha sẽ dao động độ lớn có tính chu kỳ. Nếu môtơ đạt đến tốc độ quay cùng kỳ thì trong ba pha của rôto đều không có dòng điện cảm ứng, dòng điện stato không còn dao động, còn khi không tải gần cận tốc độ cùng kỳ, tương đương với rôto quay ngược chiều với tốc độ quay rất chậm, cũng làm cho dòng điện stato dao động độ lớn theo chu kỳ. Cứ quay vị trí một cực, dòng điện thay đổi một lần, cho nên số lần thay đổi mỗi phút = tốc độ quay cùng kỳ x độ trượt khì không tải x số cực.

6 – 5 – 9
Hỏi: Một môtơ kiểu vành góp ba pha 6 cực, rôto 30 rãnh, khi hãm, chênh lệch dòng điện ba pha là trên 20%. Khi rôto hở mạch và không tải, dòng điện ba pha lại cân bằng. Nguyên nhân do đâu?
Đáp: Nguyên nhân của hiện tượng này là số rãnh mỗi pha cực của rôto không phải là số nguyên, mà là rãnh, khiến cho số rãnh mỗi pha mỗi cực của rôto không thể phân phối đều, ở bất cứ vị trí nào của rôto đều không thể làm cho trở kháng của 3 pha bằng nhau, mà dòng điện hãm là do trở kháng quyết định, cho nên dòng điện hãm 3 pha không bằng nhau. Khi không tải và rôto hở mạch thì dòng điện trong rôto bằng 0 hoặc gần bằng 0, rôto không ảnh hướng hoặc ảnh hưởng rất ít đến dòng điện stato cho nên lúc này dòng điện 3 pha cân bằng.

6 – 5 – 10
Hỏi: Môtơ kiểu vành góp vận hành đủ tải, nếu đo dòng điện một pha bất kỳ của rôto, sẽ phát hiện trị số dòng điện nhỏ hơn nhiều so với trị số định mức ghi trên nhãn máy, lại còn thay đổi có tính chu kỳ. Tại sao?
Đáp: Dòng điện trong rôto là điện xoay chiều, tần số của nó bằng tích giữa tần số nguồn điện với độ trượt, giả sử độ trượt đủ tải của môtơ là 5%, tần số dòng điện thường là 50Hz, vì thế tần số dòng điện rôto là khoảng 50×5% : 2.5Hz. Số đọc được trên ampe kế xoay chiều phổ thông không dao động theo sự biến đổi chu kỳ của dòng điện, nguyên nhân của nó là do dòng điện thay đổi quá nhanh không kịp làm kim dao động, còn bây giờ tần số chỉ có 2.5 Hz, kim có thể dao động theo sự thay đổi của dòng điện, nhưng do kim chưa dao động đến trị số lớn nhất, dòng điện đã biến đổi nhỏ đi, khiến kim dao động ngược lại, cho nên số đọc thấy sẽ nhỏ.

6 – 5 – 11
Hỏi: Môtơ không đồng bộ hệ JZR2 sử dụng ở cần cẩu và trong luyện kim, tại sao bọc gộp đầu rôto của đầu vành góp dễ bị “nổ pháo” (nẹt lửa) còn bọc gộp đầu khác lại không “nổ pháo”?
Đáp: Bọc gộp đầu rôto môtơ hệ JZR2 “nổ pháo” hầu như đều xảy ra ở phía đầu vành góp. Khi môtơ quay, dưới áp lực nhất định, vành góp sẽ ma sát với chổi điện, vì thế không ngừng tung bột carbon vào không gian chung quanh. Tuy giữa buồng vành góp với khoang trong môtơ có tấm ngăn bụi, nhưng khe hở giữa tấm ngăn bụi của stato, rôto đối với bột carbon mà nói thì vẫn rất lớn, nên bột carbon rơi trên bọc gộp đầu rôto gần đó và chung quanh nó. Bọc gộp đầu cứ cách một cái bọc cách điện một cái, cho dù có bọc cách điện từng cái thì phần chân của bọc gộp đầu cũng không thể cách điện kín khắp được cả, bột carbon rơi lên nó sẽ dần dần hình thành mạch thông, cuối cùng dẫn đến điện áp giữa các pha khác nhau đánh thủng, nẹt lửa. Do khe hở giữa stato rôto rất nhỏ, đặc biệt là khi độ dài cửa lõi sắt tương đối dài, bột carbon nói chung khó lọt vào đầu kia, cho nên bọc gộp đầu kia của đầu vành góp rất ít khi nẹt lửa.

6 – 5 – 12
Hỏi: Bộ biến trở khởi động ngâm dầu của môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây có thể sử dụng làm điều chỉnh tốc độ không?
Đáp: Không được. Bởi vì bộ biến trở khởi động đều được thiết kế để vận hành thời gian ngắn. Nếu dùng làm biến trở điều chỉnh tốc độ, thì một phần đoạn phiến điện trở sẽ phải làm việc trong mạch rôto lâu dài, khiến nhiệt độ của nó tăng cao, làm hỏng biến trở. Ngược lại, biến trở điều tốc lại có thể dùng để hạn chế dòng điện khởi động của môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây.

6 – 5 – 13
Hỏi: Tại sao môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây ba pha dung lượng lớn, dung lượng vừa nói chung không dùng phương pháp mắc nối tiếp điện trở vào rộ to để điều chỉnh tốc độ?
Đáp: Nhược điểm lớn nhất của môtơ vành góp dùng biến trở điều chỉnh tốc độ mắc nối tiếp với rôto để điều chỉnh tốc độ là năng lượng tiêu hao trong biến trở quá lớn, nếu tốc độ quay muốn điều chỉnh tới một nửa tốc độ quay định mức thì gần như năng lượng tiêu hao trong biến trở tương đương đến một nửa công suất đầu ra. Cho nên môtơ không đồng bộ kiểu quấn dây dung lượng lớn, dung lượng vừa đa số lợi dụng phương pháp xuyên cấp để điều chỉnh tốc độ, thông qua thiết bị biến tần đưa năng lượng phải tiêu hao trong rôto trở về lưới điện. Chỉ có môtơ không đồng bộ kiểu quấn đây dung lượng nhỏ, không thường xuyên vận hành, vận hành với tải nhẹ, yêu cầu tốc độ quay không thấp lắm thì mới dùng phương pháp mắc nối tiếp điện trở vào rôto để điều chỉnh tốc độ.