Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha

ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 
 + Động cơ xoay chiều là thiết bị biến điện năng thành cơ năng 
 + Nguyên tắc hoạt động của động cơ 3 pha: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ bằng cách sử dụng từ trường quay như sau: 
I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ 
1) Nguyên tắc 
I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ 
a) Thí nghiệm: 
N 
S 
B 
Đặt một khung dây dẫn kín MNPQ vào trong từ trường của một nam châm hình chữ U 
Khi quay nam châm quanh trục thì khung dây dẫn quay theo nhưng quay với tốc độ nhỏ hơn 
Ta nói khung dây và nam châm chuyển động không đồng bộ 
 
Q 
M 
N 
P 
I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ 
a) Giải thích: 
Khi nam châm quay thì từ trường do nam châm tạo ra quay theo, từ thông qua khung dây dẫn biến thiên làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây 
Xuất hiện lực từ tác dụng lên khung dây, momen ngẫu lực của lực từ làm cho khung dây quay cùng chiều với nam châm. Khi khung dây quay nhanh dần thì tốc độ biến thiên của từ thông qua khung dây giảm, cường độ dòng cảm ứng giảm-> 
-> momen ngẫu lực của lực từ giảm. Cho đến khi momen ngẫu lực của lực từ cân bằng với momen ngẫu lực của lực cản thì khung quay đều. 
Tốc độ góc của khung dây luôn nho û hơn tốc độ góc của từ trường quay 
N 
S 
B 
Q 
M 
N 
P 
 
I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ 
a) Kết luận: 
+ Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ góc của từ trường quay 
N 
S 
B 
Q 
M 
N 
P 
 
+ Động cơ hoạt động theo nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ 
III. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha 
1. Cấu tạo: 
+ Stato là bộ phận tạo ra từ trường quay, gồm 3 cuộn dây dẫn giống hệt nhau. 
1 
 
 
2 
 
 
 
 
3 
 O 
+ Rôto là khung dây dẫn có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay 
Để tăng thêm hiệu quả, người ta thường ghép nhiều khung dây dẫn giống nhau thành một cái lồng hình trụ, mặt bên tạo bởi nhiều thanh kim loại song song. Vì vậy bộ phận này gọi là rôto lồng sóc 
+Rôto 
lồng sóc 
Stato 
2. Hoạt động: 
+ Khi cho dòng điện 3 pha đi vào ba cuộn dây của stato thì từ trường tổng hợp do ba cuộn dây tạo ra ở O là từ trường quay . 
+ Chuyển động quay của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác 
1 
 
 
2 
 
 
B 
 
 
3 
 O 
Rôto lồng sóc nằm trong từ trường quay sẽ bị quay theo với tốc độ nho û hơn tốc độ của từ trường quay 
 + Cho dòng điện xoay chiều 3 pha vào 3 cuộn dây dẫn giống nhau, đặt lệch nhau 120 o trên một vòng tròn. 
* Cách tạo từ trường quay bằng dòng điện ba pha 
1) Cách tạo 
 + Tại tâm 0 có 1 từ trường quay 
1 
 
 
2 
 
 
B 
 
 
3 
 O 
B 1 =B 0 sin  t 
B 1 
B 2 
B 3 
0 
B 
t 
 
 
 
 
B 2 =B 0 sin(  t-2 /3) 
B 3 =B 0 sin(  t+2 /3) 
*Cách tạo từ trường quay bằng dòng điện ba pha 
B 0 
- B 0 /2 
T/3 
T/3 
Đồ thị từ trường do dòng điện 3 pha tạo ra tại tâm O 
2) Giải thích 
 + Khi t=T/4 : B 1 = B 0 cực đại, hướng từ cuộn 1 ra . B 2 = B 3 = -B 0 /2, hướng vào trong cuộn 2 và cuộn 3 .Suy ra B tổng hợp cùng hướng B 1 
1 
 
 
2 
 
 
B 3 
B 2 
B 1 
B 
 
 
3 
 O 
2) Giải thích 
 + Tương tự, sau thời gian T/3, B hướng từ cuộn 2 ra và sau thời gian T/3 tiếp theo B hướng từ cuộn 3 ra. 
1 
 
 
2 
 
 
B 3 
B 2 
B 1 
B 
 
 
3 
 
B 
2) Giải thích 
Vậy: Từ trường tổng hợp B của 3 cuộn dây quay quanh O với tần số bằng tần số của dòng diện ba pha 
1 
 
 
2 
 
 
B 
 
 
3 
 O 
Thực tế, các bộ phận của động cơ điện ra sao? 
Rơ to 
Stato 
V ỏ động cơ 
Cánh quạt 
Vịng bi 
Nắp 2 
Nắp 1 
Nắp chụp cánh quạt 
Động cơ điện 1 pha 
Động cơ điện 1 pha 
Động cơ điện 1 pha 
Ưu điểm của động cơ điện 3 pha 
Hiệu suất cao so với động cơ điện 1 pha 
Đổi chiều quay dễ dàng 
ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ