Giải thích chi tiết: Động cơ điện không đồng bộ 3 pha

Bài toán dùng để làm gì

Động cơ điện không đồng bộ 3 pha (động cơ lồng sóc) là “sức kéo” của hầu hết máy trong xưởng. Từ thông số trên nhãn, bài toán tính dòng định mức, tốc độ đồng bộ, hệ số trượt, mô-men định mức và khởi động, dòng khởi động trực tiếp và khi khởi động sao – tam giác, rồi kiểm tra động cơ có khởi động được tải không.

Hình dung đơn giản

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị (V, A, kW) · 0.4 mô-men · 0.11 quay · 0.12 công suất, hiệu suất

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệu	Ý nghĩa	Đơn vị	Lấy số liệu ở đâu
P, U	Công suất cơ định mức và điện áp dây	kW, V	Nhãn động cơ; lưới xưởng Việt Nam 380–400 V
η, cosφ	Hiệu suất và hệ số công suất	–	Nhãn hoặc catalogue ABB, Siemens, WEG, Teco, Hem; IE3 7,5 kW ≈ 0,90
f, p	Tần số lưới, số đôi cực	Hz, –	50 Hz; 2 cực p = 1, 4 cực p = 2, 6 cực p = 3
n	Tốc độ định mức ghi trên nhãn	v/ph	Nhãn (ví dụ 1455 v/ph)
Tkđ/Tđm, Ikđ/Iđm	Tỉ số mô-men và dòng khởi động so với định mức	–	Catalogue ABB/Siemens: thường 2–3 và 6–8
TL	Mô-men cản của máy lúc khởi động	Nm	Tính từ cơ cấu; bơm/quạt nhỏ, băng tải đầy tải lớn

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không "từ trên trời rơi xuống": nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Dòng định mức

Công suất điện vào = P/η; với mạch 3 pha P = √3·U·I·cosφ, suy ra dòng:

In = P / (√3·U·η·cosφ)

Bước 2. Tốc độ đồng bộ và hệ số trượt

Từ trường quay theo tần số lưới và số đôi cực; rotor chậm hơn một chút:

ns = 60·f/p ; s = (ns − n)/ns

Bước 3. Mô-men định mức và khởi động

Đổi công suất ra mô-men, nhân tỉ số catalogue cho mô-men khởi động:

Tn = 9550·P/n ; Ts = (Tkđ/Tđm)·Tn

Bước 4. Dòng khởi động

Khởi động trực tiếp hút dòng gấp nhiều lần; đấu sao – tam giác giảm cả dòng và mô-men 3 lần:

Is = (Ikđ/Iđm)·In ; IsY = Is/3 ; TsY = Ts/3

Bước 5. Kiểm tra khởi động

Mô-men khởi động phải lớn hơn mô-men cản ít nhất 20 % để động cơ tăng tốc được:

Ts ≥ 1,2·TL ; TsY ≥ 1,2·TL

Hình TB26.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Giá trị	Đơn vị	Ghi chú / nguồn
1	Công suất định mức	P	7,5	kW
2	Điện áp dây	U	400	V
3	Hiệu suất	η	0,9		IE3 7,5 kW ≈ 0,90
4	cosφ	cosφ	0,84
5	Tần số	f	50	Hz
6	Số đôi cực	p	2		2 cực: 1 · 4 cực: 2 · 6 cực: 3
7	Tốc độ định mức (nhãn)	n	1 455	v/ph
8	Tỉ số Tkđ/Tđm	kT	2,2		Catalogue
9	Tỉ số Ikđ/Iđm	kI	7		Catalogue
10	Mô-men cản khi khởi động	TL	30	Nm

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Kết quả	Đơn vị	Công thức / cách tính
11	DÒNG ĐỊNH MỨC	In	14,32	A	I = P/(√3·U·η·cosφ)
12	Tốc độ đồng bộ	ns	1 500	v/ph	ns = 60f/p
13	Hệ số trượt	s	3 %		s = (ns − n)/ns
14	Mô-men định mức	Tn	49,23	Nm	T = 9550·P/n
15	Mô-men khởi động	Ts	108,3	Nm
16	Dòng khởi động trực tiếp	Is	100,2	A
17	Mô-men khởi động sao – tam giác	TsY	36,1	Nm	Y–Δ: mô-men và dòng giảm 3 lần
18	Dòng khởi động sao – tam giác	IsY	33,41	A
19	Khởi động trực tiếp: Tkđ ≥ 1,2·T cản	Kiểm tra	ĐẠT
20	Khởi động Y–Δ: Tkđ/3 ≥ 1,2·T cản	Kiểm tra	ĐẠT

Áp dụng thực tế và lưu ý

Dòng In dùng để chọn CB, contactor, rơ-le nhiệt và dây (TB27). Rơ-le nhiệt đặt bằng In trên nhãn.
Nếu khởi động sao – tam giác KHÔNG ĐẠT (tải nặng lúc khởi động như băng tải đầy, máy nghiền): dùng biến tần hoặc khởi động mềm, hoặc khởi động trực tiếp nếu lưới cho phép.
Động cơ ≥ 5,5–7,5 kW thường không nên khởi động trực tiếp vì dòng lớn làm sụt áp lưới, ảnh hưởng máy hàn robot cùng nguồn.
Đọc nhãn: 400 V Δ / 690 V Y nghĩa là ở lưới 400 V phải chạy tam giác – mới dùng được khởi động sao – tam giác.
Lỗi hay gặp: tính dòng bằng P/(√3·U) quên η và cosφ, kết quả nhỏ hơn thực tế khoảng 25 %.