Vì sao khi đổi thứ tự pha thì động cơ không đồng bộ ba pha sẽ đổi chiều quay ?

Trong quá trình bắt đầu tìm hiểu về máy điện không đồng bộ chắc có lẽ các bạn sẽ thắc vì sao khi chúng ta thay đổi thứ tự pha thì động cơ không đồng bộ sẽ đổi chiều quay ?

Bài viết này sẽ giúp các bạn giải đáp thắc mắc đó.

1. Từ trường trong động cơ không đồng bộ

1.1. Từ trường đập mạch của dây quấn một pha

Xét cuộn dây AX của pha a cho dòng điện hình sin i_a(t)=I_msinωt chạy vào cuộn dây.

Hình 1. Từ trường đập mạch của dây quấn một pha.

Giả sử trong thời gian t ta vẽ được chiều dòng điện như hình trên. Áp dụng quy tắc vặn nút chai ta vẽ được chiều từ trường do dòng điện i_a gây ra và từ trường này có phương không đổi có trị số và chiều biến thiên hình sin theo thời gian như dòng i_a. Ta gọi đó là từ trường đập của dây quấn một pha.

1.2. Từ trường của dây quấn ba pha

Xét bộ dây quấn ba pha đơn giản, dây quấn AX đặt trong hai rãnh xuyên tấm đối xứng tạo thành pha a. Dây quấn BY đặt cách AX một góc 120^o là pha b, dây quấn CZ đặt cách BY một góc 120^o là pha c. Trục của ba dây quán này lệch nhau trong không gian một góc 120^o.

Hình 2. Sơ đồ vị trí ba pha đơn giản của dây quấn ba pha.

Giả sử ba dây quấn có một nguồn điện ba pha thứ tự thuận chạy qua ( chiều giả thiết từ đầu đến cuối dây quấn ).

Hình 3. Đồ thị điện áp đặt lần lượt vào các pha của stator.

Lúc đó từ trường do các dòng i_a i_b i_c tạo ra riêng lẻ là các từ trường đập mạch có phương trùng với trục của các pha a pha b pha c. Có chiều cho bởi quy tắc vặn nút chai độ lớn tỉ lệ lần lượt với dòng điện lần lượt đặt vào các pha a pha b pha c :

Từ trường tổng hợp do cả ba dòng tạo ra là tổng các vector.

Ta xét từ trường tổng hợp tại các thời điểm :

Thời điểm ωt= 90^o

Dòng điện pha a đạt giá trị cực đại và dương (i_a=I_m) nên từ trường tổng hợp hướng theo chiều dương của trục pha a ta suy ra được theo quy tắc hình bình hành (B_a=B_m) dòng pha b và pha c âm có giá trị bằng nhau từ trường tổng hợp lúc này có chều như hình bên dưới.

Hình 4 từ trường tổng hợp ở các thời điểm của động cơ ba pha

Thời điểm ωt= 90^o+120^o

Lúc này dòng điện qua pha b cực đại, lý luận tương tự như trường hợp trên ta suy ra từ trường tổng hợp hướng theo chiều dương của trục pha b và từ trường tổng hợp lúc này đã quay thêm 120^o.

Thời điểm ωt= 90^o+240^o

Lúc này dòng điện qua pha c cực đại, lý luận tương trự như trường hợp trên ta suy ra từ trường tổng hợp hướng theo chiều dương của trục pha c và từ trường tổng hợp lúc này đã quay thêm 120^o.

Hình 4. Từ trường quay trong stato khi dòng điện ba pha biến thiên.

Tóm lại ta có tính chất sau:

Khi một hệ thống dòng điện hình sin ba pha cân bằng lệch nhau 120^o chạy vào ba pha của bộ dây quấn ba pha của động cơ không đồng bộ ba pha ta sẽ được một từ trường quay tròn. Trục của từ trường này sẽ trùng với trục của dây quấn một pha nào đó khi dòng điện qua dây quấn đó cực đại và dương.
Khi ta đảo thứ tự pha của động cơ sẽ làm chiều của từ trường thay đổi theo.

2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha

Video mô tả lại quá trình hoạt động của động cơ không đồng bộ.

Link bài viết tham khảo : http://hocthatlamthat.edu.vn/tu-truong-quay-tao-boi-day-quan-stator-trong-dong-co-khong-dong-bo-ba-pha/

Từ video trên và bài viết ta ta rút ra được tính chất chiều quay của rotor được xác định theo quy tắc bàn tay trái và cùng chiều với từ trường quay tổng hợp ở ba pha của động cơ.

Hình 5. chiều quay của rotor so với chiều của từ trường quay.

Từ những nội dung trên ta nhận thấy khi từ trường dọc theo chu vi stator lần lượt đi dọc theo thứ tự các pha a pha b pha c theo chiều thuận thì từ tường tổng hợp lúc này sẽ quét lần lượt theo thứ tự trục các pha a pha b pha c và làm cho rotor cũng quay theo thứ tự như trên, việc ta thay đổi thứ tự pha sẽ làm cho từ trường tổng hợp thay đổi chiều so với ban đầu dẫn đến chiều của rotor cũng sẽ thay đổi theo chiều của từ trường vừa đổi.