ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn pot

Thiết kế chế tạo hệ thống mở máy và hãm động cơ điện không đồng bộxoay chiều ba pha rôto dây quấn là một đề tài quan trọng và cần thiết đối vớisinh viên chuyên ngành tự động hóa.Vì qua đ

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của khoa học- công nghệ đã làm cho hệ thống điều khiển trongcông nghiệp và đời sống phát triển Do đó đã nâng cao năng suất lao động vàhạn chế sức lao động của con người Cùng với nó hệ thống tự động hoá quátrình sản xuất ngày càng được sử dụng, ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máy

xí nghiệp

Trong các loại máy điện, máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làmviệc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành hạ nên được sử dụngrộng rãi trong nền kinh tế quốc dân Trong công nghiệp thường dùng máy điệnkhông đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho cácmáy công cụ ở nhà máy công nghiệp nhẹ…Trong hầm lò dùng làm máy tời hayquạt gió Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản

Thiết kế chế tạo hệ thống mở máy và hãm động cơ điện không đồng bộxoay chiều ba pha rôto dây quấn là một đề tài quan trọng và cần thiết đối vớisinh viên chuyên ngành tự động hóa.Vì qua đồ án sinh viên được tìm hiểu kĩ hơn

về quá trình tính toán, các thông số, chỉ tiêu của loại động cơ vô cùng thôngdụng này Và em là một trong số những sinh viên nhận đề tài:“thiết kế chế tạo

hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn “

Nội dung đồ án nay gồm 4 chương:

Chương 1:Khái quát về đông cơ không đồng bộ ba pha

Chương 2:Các phương pháp điều khiển quá trình mớ máy động cơ khôngđồng ba rôto dây quấn

Chương 3:phương pháp mở máy và hãm động cơ điện không đồng bọ bapha roto dây quấn

Chương 4: phân tích lựa chọn thiết bị

Chơng 1 khái quát về động cơ không đồng bộ xoay chiều

ba pha

1.1 Giới thiệu chung về động cơ khụng đồng bộ

Động cơ khụng đồng bộ là mỏy điện xoay chiều, cú tốc độ roto khỏc tốc

độ stato Từ trường quay cú thể là một pha, hai pha, hoặc ba pha, tựy thuộc vàocấu tạo dõy quấn Ở stato là một pha, hai pha, hoặc ba pha Theo cấu tạo dõyquấn roto động cơ khụng đồng bộ được chia làm hai loại: roto lồng súc và rụtdõy quấn Động cơ khụng đồng bộ lồng súc cú cấu tạo đơn giản, vận hành vàbảo quản dễ dàng, độ tin cậy cao, giỏ thành rẻ, nờn được ỏp dụng rộng rói trongthực tế Động cơ khụng đồng bộ roto dõy quấn cú cấu tạo phức tạp vận hành vàbảo quản khú hơn, độ tin cậy kộm hơn, giỏ thành cao nhưng cú ưu điểm là cú thểđưa điện trở phụ ở ngoài vào để cải thiện tớnh năng mở mỏy và điều chỉnh tốc

độ Do đú nú khụng được sử dụng cho những nơi nào cú cầu dao về mở mỏy vàđiều chỉnh tốc độ mà động cơ lồng súc khụng đỏp ứng được

Tuy nhiờn động cơ khụng đồng bộ cú nhược điểm là điều chỉnh tốc độ vàkhống chế cỏc quỏ trỡnh quỏ độ khú khăn riờng với động cơ roto lồng súc cỏc chỉtiờu khụng đồng bộ

1.2 Cấu tạo

a) Cấu tạo phần tĩnh (stato): Gồm có vỏ máy,lõi thép và dây quấn.

Vỏ máy: Thờng làm bằng gang Đối với máy có công suất lớn (1000 kw),

thờng dùng thép tấm hàn lại làm vỏ Vỏ máy có tác dụng cố định và không dùng

để dẫn từ Hai đầu vỏ có lắp máy ổ trục đỡ Vỏ và lắp còn dùng để bảo vệ máy

Lõi thép: Đợc làm bằng các lá thép kỹ thật điện dầy 0,35 mm đến 0,5 mm

ghép lại tạo thành khối hình trụ rỗng Lõi thép là phần dẫn từ Vì từ trờng đi qualõi thép là từ trờng xoay chiều , nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lênmỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ lớp sơn cách điện Mặt trong của lõi thép có

xẻ rãnh để đặt dây quấn Lõi thép đợc ép vào trong vỏ máy

Hình1.1: Cấu tạo stato

Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện(dây điện từ).

Thờng làm bằng dây đồng đợc đặt trong các rãnh của lõi thép stato và cách điệntốt với lõi thép Dây quấn stato có 3 cuộn dây đặt lệch nhau 1200 điện dòng điệnxoay chiều 3 pha chạy trong 3 pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trờng quay

b) Cấu tạo phần quay(rôto): Gồm trục, lõi thép và dây quấn.

Trục: Làm bằng thép hình trụ tròn cố định để đỡ lõi thép rôto.

Lõi thép: Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại giống nh ở lõi thép

stato.Lõi thép đợc ép trực tiếp trên trục bên ngoài lõi thép có xẻ rãnh dọc theo ớng trục để đặt dây quấn

h-Dây quấn rôto: Gồm hai loại: Rôto dây quấn và rôto kiểu lồng sóc.

- Rôto kiểu dây quấn: Dây quấn rôto giống nh dây quấn stato và số cực

bằng số cực stato .Các động cơ công suất trung bình trở lên thờng dùng dâyquấn sóng kiểu hai lớp để giảm đợc những đầu nối và kết cấu dây quấn rôtochặt chẽ hơn Các động cơ công suất nhỏ thờng dùng dây quấn đồng tâm mộtlớp Dây quấn ba pha của roto thờng đấu hình Y, ba đầu kia nối vào ba vành trợtbằng đồng cố định ở đầu trục thông qua chổi than và vành trợt, đa điện trở phụvào mạch rôto nhằm cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh tốc độ

- Rôto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn này khác với loại dây quấn stato Mỗi

rãnh của lõi thép đợc đặt một thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm và đợc nối tắt lại

ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm làm thành một cái lồng,

ng-ời ta gọi đó là lồng sóc Dây quấn kiểu rôto lồng sóc không cần cách điện với lõithép

Với loại rôto kiểu lồng sóc thì động cơ không đồng bộ ba pha kiểu lồngsóc đợc kí hiệu :

H×nh 1.2: CÊu t¹o r«to

và hệ số công suất định mức cosđm,…

1.4 Công dụng của máy điện không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơđiện Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành hạ nênđộng cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rai nhất trong các ngànhkinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW Trong côngnghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động cho máy cán theploại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nặngv.v trong hầm mỏ dùng làm máy tời hoặc quạt gió Trong nông nghiệp dùng đểlàm máy bơm hoắc máy gia công nông sản phẩm Trong dời sống hàng ngày máyđiện không đồng bộ cũng dần dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quangđiện, động cơ trong tủ lạnh Tóm lại theo sự phát triển của nền sản xuất điện khíhóa, tự động hóa và sinh hoạt hàng ngày, phạm vi ứng dụng của máy điện khôngđồng bộ ngày càng rộng rãi

Tuy vậy máy điện không đồng bộ có những nhược điểm sau: cos củamáy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên được ứngdụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế Máy điện không động bộ

có thể dùng làm máy phát điện nhưng đặc tính không tốt so với máy phát điện

đồng bộ nờn chỉ trong một số trường hợp nào đú cấp nguồn điện phụ tạm thời thỡ

nú cũng cú một ý nghĩa quan trọng

1.5 Đặc điểm của động cơ không đồng bộ

- Cấu tạo đơn giản

- Giải công suất rộng từ nhỏ cho đến trung bình và lớn

- Đấu trực tiếp đợc vào lới điện xoay chiều ba pha

- Tốc độ quay của rôto nhỏ hơn tốc độ từ trờng quay của stato n<n1

Trong đó :

n : là tốc độ quay của rôto

n1 : là tốc độ từ trờng quay của stato (tốc độ không đồng bộ của độngcơ)

Để minh hoạ, trên hình 1.3 từ trờng quay tốc độ n1 chiều sức điện động vàdòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto, chiều các lực điện từ Fđt

Hình 1.3: Quá trỡnh tạo mụmen của đụng cơ khụng đồng bộ

Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn

cứ vào chiều chuyển động tơng đối của thanh dẫn với từ trờng Nếu coi từ trờng

đứng yên, thì chiều chuyển động tơng đối của thanh dẫn ngợc chiều n1, từ đó ta

áp dụng bàn tay phải, xác định chiều sức điện động nh hình vẽ (dấu chỉ chiều

đi từ ngoài vào trang giấy ) Chiều điện từ xác định theo quy tắc bàn tay tráitrùng với chiều quay n1

Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trờng quay n1 vì nếu tốc độ bằng nhauthì không có sự chuyển động tơng đối trong dây quấn rôto không có sức điện

động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng không Nếu tốc độ từ trờng quay

là  0 (rad/s) hay n0(vòng /phút) thì tốc độ quay của phần cảm  ( hay n) luôn

nhỏ hơn( < 0;n<n0).sai lệch tơng đối giữ hai tốc độ là độ trợt S

- n0: Tốc độ quay của từ trờng quay (tốc độ đồng bộ của động cơ )

Tốc độ0 (rad/s) hay n0(vòng /phút) là tốc độ lớn nhất mà rôto có thể đạt

đợc nếu không có lực cản nào Tốc độ này gọi là tốc độ không tải lý tởng hay tốc

f S n n p

f    (1-3)

Động cơ điện không đồng bộ nhận năng lợng điện từ lới điện, nhờ từ ờng quay điện năng đã đợc biến thành cơ năng Đồ thị quá trình năng lợng đợc

tr-vẽ trên hình 1.4 khi số pha stato m1 = 3 ta có:

P1 công suất điện động cơ tiêu thụ của lới điện : P1= 3.U1.I1.cos

Trong đó :

R I

2 2

' 2 ' 2

2

S R I

P co 3 (1 ) 2 2(1 )

2 2

' 2 ' 2 2

P P

P :lµ tæng c«ng suÊt hao tæn trong m¸y:

P P st1 P dt  P d2  P ef (1-7)

Pst1: Tæn hao s¾t tõ trong lâi thÐp stato do dßng ®iÖn xo¸y vµ tõ trÔ :

Pdt : Tæn hao ®iÖn trë d©y quÊn stato:

P

.

2 1 0 2

P0 = Pst1 + Pef tổn hao không tải

Pn : Là tổn hao trên điện trở dây quấn stato và rôto khi dòng điệnbằng định mức

Hiệu suất định mức của động cơ không đồng bộ khoảng (0,75  0,95).

ở chế độ động cơ điện mômen điện từ đóng vai trò mômen quay ,đợc tínhlà:

1



dt dt

P M

R I

2 2 2 2

2 ' '

1

) (

)

S

R R

U M

) [(

.

3

2 2 1 2

' 2 1

' 2

2 1

X X S

R R s

R U P M

S  ta có mối quan hệ n = f(M) Đó là đặc tính cơ của

động cơ không đồng bộ

Chơng 2 Các phơng pháp điều khiển quá trình mở máy

VÀ HÃM ĐỘNG CƠ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn

2.1 Lý luận chung về điều chỉnh tốc độ động cơ không không đồng bộ

2.1.1 Khái niệm chung.

Động cơ không đồng bộ đợc sử dụng nhiều Tuy nhiên trớc đây các hệ thốngtruyền động động cơ không đồng bộ có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỉ lệ nhỏ, đó

là việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ có khó khăn hơn động cơ mộtchiều Trong thời gian gần đây do phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn côngsuất và điện tử tin học động cơ không đồng bộ mới đợc khai thác các u điểm củamình

Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động tiristor

động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ đợc cấu tạo đơn giản, phần cảm ứng

và phần không tách đặc biệt từ thông động cơ cũng nh mômen động cơ sinh raphụ thuộc vào nhiều tham số Do vậy hệ điều chỉnh động cơ không đồng bộ là hệ

điều chỉnh nhiều tham số có phi tuyến mạnh

2.1.2 Những yếu tố ảnh hởng tới tốc độ động cơ không đồng bộ trong quá trình làm việc

1 ảnh hởng của sự suy giảm điện áp cấp cho động cơ

Ta có mômen tới hạn và trợt tới hạn là:

2

(

f th

X R R

m M

 (2-1)

2 2

1

' 2

nm

th

X R

R S

R2 : Điện trở rôto đã quy đổi về stato từ hai biểu thức (2-1) và(2-2) ta thấy khi điện áp giảm thì Sth=const , 1 const còn Mth giảm bình phơnglần độ suy giảm điện áp

Hình 2-1:Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điện áp giảm.

2 ảnh hởng của điện trở và điện áp phụ mạch stato

Khi ta nối thêm điện trở hoặc điện áp phụ vào mạch stato Thì  1=const, Sth

giảm, Mth giảm nên đặc tính cơ có dạng (hình 2-2) ta thấy khi cần tạo ra đặc tínhcơ có mômen khởi động là Mnm thì đặc tính với Xf trong mạch cứng hơn đặc tínhcơ với Rf

3 ảnh hởng của điện trở mạch rôto

Đối với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn ngời ta thờng mắc thêm điệntrở phụ vào mạch rôto để hạn chế dòng điện khởi động hoặc để điều chỉnh tốc độ

a)Đặc tính dòng điện b)Đặc tính cơ

Hình 2-3: ảnh hởng của điện trở mạch rôto đến đặc tính cơ

4 ảnh hởng của thay đổi tần số lới điện f 1 cấp cho động cơ xuất phát từ biểu thức:

p

f1

.

.

U mp M

nm th

1

) thì Mth không đổi

Trong vùng f1< f1đm mômen tới hạn Mth tỷ lệ nghịch với bình phơng tần số

P2      (2-6)



 Với n: Tốc độ quay của rôto

Từ đồ thị (2-6) ta thấy khi mômen của Mc tăng thì tốc độ quay của độngcơ giảm hay nới cách khác khi thay đổi tải thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi theo

2.1.3 Các chỉ tiêu chất lợng khi điều chỉnh tốc độ quay của động cơ không

đồng bộ

Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điệnnhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất Điều chỉnh tốc độtruyền động điện là dùng các phơng pháp trực tiếp tác động nên bản thân hệthộng truyền động để thay đổi tốc độ quay của trục động cơ Tốc độ làm việc củatruyền động điện do yêu cầu công nghệ đợc gọi là tốc độ đặt hay tốc độ mongmuốn Trong quá trình làm việc, tốc độ của động cơ thờng bị bién đổi do tải củanguồn và do đó gây ra sai lệch tốc độ đặt và tốc độ đặt

1 Sai số tốc độ

Sai số tốc độ là đại lợng đặc trng cho độ chính xác duy trì tồc độ đạt vàthờng tính theo phần trăm

d 1: Giá trị tốc độ đạt đợc ở cấp kế tiếp i+1

Từ chỉ tiêu độ trơn của điiêù chỉnh tốc độ ta co thể phân loại hệ điềuchỉnh vô cấp

Hệ điều chỉnh vô cấp khi nó chỉ có thể làm việc ở một số giá trị của tốc

độ trong giải điều chỉnh

Giá trị tốc độ cực đại  max bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ với

động cơ một chiều nó còn bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của vànhgóp Giá trị tốc độ nhỏ nhất  minbị chặn dới bởi yêu cầu về mômen khởi động,

về khả năng quá tải về sai số tốc độ lám việc cho khép

4 Sự phù hợp giữa đặc điểm điều chỉnh và đặc tính tải

Với các động cơ một chiều và xoay chiều thì chế độ tối u thờng làchế độ định mức của động cơ Để sử dụng tốt động cơ khi điều chỉnh tốc độ cần

lu ý đến các chỉ tiêu nh: Dòng điện động cơ không vợt quá dòng điện định mức

đảm bảo khả năng quá tải về mômen (trong thời gian ngắn ) đảm bảo yêu cầu về

ổn định tĩnh khi có nhiễu trong toàn giải điều chỉnh

Vì vậy khi thiết kế hệ truyền động động cơ điều chỉnh tốc độ ngời

ta thờng hạn chế truyền động cũng nh phơng pháp điều chỉnh sao cho đặc tính

điều chỉnh của hệ bám sát yêu cầu đặc tính của tải Nếu đảm bảo đợc điều kiệnnày thì tổn thất trong quá trình điều khiển sẽ nhỏ nhất

5.Tổn thất năng lợng khi điều chỉnh

Để tính đợc dự đoán tổn thất ở trạng thái làm việc bất kì ,chỉ cần xác

định đợc giá trị của các tổn thất trong hệ thống ở một chế độ làm việc xác định(thờng chọn chế độ làm việc định mức ) sau đó có thể xác định tổn thất ở các dải

điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỷ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏnhất của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho

về khả năng quá tải, về sai số tốc độ làm việc cho phép

Để tính toán đợc dự đoán tổn thất ở trạng thái làm việc bất kì, chỉ cầnxác định đợc giá trị của các tổn thất trong hệ thống ở một chế làm việc xác định(thờng chọn chế độ định mức ) sau có thể xác định đợc tổn thất ở các chế độkhác theo phơng pháp tính đổi Dới đây mô tả nguyên tắc tính toán tổn thất củamáy điện quay

Tổn thất nhiệt trên dây quấn P i I2

Tổn thất trong mạch từ: Do từ trễ B2f

Ví dụ : Tính tổn thất của động cơ điện làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ

'

'

R

R R

K   với động cơ điện một chiều

R1: Điện trở dây quấn stato

R’2:Điện trở dây quấn rôto đã quy đổi về stato

Khi thay đổi tốc độ từ giá trị 1 đến giá trị 2 trong khoảng thời gian từ

t1 đến t2 thì có thể tính đợc tổn thất năng lợng từ phơng trình chuyển động của

2.2 Các phơng pháp điều chỉnh quá trình mở máy

Mở máy: khi đóng điện trực tiếp vào stato động cơ không đồng bộ bapha rôto dây quấn để khi mở máy thì thoạt đầu rôto cha quay, độ trợt lớn (S=1).Nếu suất điện động và dòng điện cảm ứng lớn: Imm=(58)Iđm, dòng điện này cógiá trị đặc biệt lớn gây ra đốt nóng động cơ vào gây xung lực có hại cho độngcơ Tuy dòng điện lớn nhng mômen mở máy lại nhỏ Mmm=(0 5  1 , 5)Mđ

Do vậy cần phải có biện pháp mở máy để hạn chế dòng điện lúc mởmáy và đảm bảo một mômen mở máy cần thiết.

A

0 Mđm Mnm Mmax M

Khuyết điểm của phơng pháp này là dòng mở máy lớn, làm tụt điện áprất nhiều, nếu quán tính của máy lớn thì thời gian mở máy sẽ rất lâu, có thể làmcháy cầu chì bảo vệ Vì thế phơng pháp này dùng đợc khi công suất mạng điện(hoặc nguồn điện ) lớn hơn công suất động cơ rất nhiều, việc mở máy sẽ rấtnhanh và đơn giản Đặc tính cơ khi mở máy trực tiếp (hình 2-7b)

2.2.2 Phơng pháp mở máy gián tiếp

1 Phơng pháp mở máy bằng điện trở phụ ở mạch rôto

Khi mở máy dây quấn rôto đợc nối với biến trở mở máy( hình -8a) Đầutiên biến trở ở vị trí lớn nhất, sau đó giảm dần đều về không Đờng đặc tìnhmômen ứng với các giá trị Rmở vẽ trên ( hình -8b)

Muốn mômen mở máy cực đại, hệ số trợt tới hạn phải bằng 1

1

' '

' '

2 1

R R

3 1

U

I Pmo  (2-19)Nhờ có Rmở dòng điện mở máy giảm xuống Nh vậy có Rmở mômen mở máytăng lên, dòng điệ mở máy giảm xuống, đó là u điểm lớn của loại động cơ này

a Phơng pháp mở máy bằng điện trở phụ đối xứng mở máy rôto

Trên hình (2-9a) trình bày sơ đồ nguyên lý nối động cơ không đồng bộ

ba pha rôto dây quấn để mở máy qua hai cấp điện trở phụ R 1 và R2 ở cả bapha rôto Đây là sơ đồ mở máy với các điện trở mở máy đối xứng ở mạchrôto

Đ

R2 K2

K1 R1

a

c e

LV

t 0

1

2 3

a b

Hình 2-9: Sơ đồ mở máy qua 2 cấp điện trở phụ (a) Đặc tớnh mở mỏy (b)

Lúc bắt đầu đóng diện vào stato, các tiếp điểm công tắc tơ K1 , K2 đều

mở, mỗi pha cuộn dây rôto đợc nói với hai điện trở (R1+R2) nên đặc tính cơ là

đờng 1 Động cơ bắt đầu mở máy với mômen Mmm =M1 và bắt đầu tăng tốctheo dặc tính 1 tới điểm a Tới điểm b tốc độ động cơ đạt b và mômen giảmcòn M2 thì tiếp điểm K1 đóng lại Các điện trở phụ R1 đợc nối tắt không thamgia vào mach điện rôto Động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm b trên đặc tính

1 sang điểm c trên đặc tính 2 (b  c) tơng ứng với điện trở phụ rôto là R2.Mômen động cơ tăng từ M2 nên M1 và động cơ tiếp tục tăng tốc từ điểm c đến

điểm d trên đặc tính 2 Tới điểm d mômen động cơ lại giảm xuống còn M2, lúcnày tiếp điểm K2 loại nốt điện trở phụ R2 ra khỏi mạch rôto Động cơ lạichuyển trạng thái làm việc từ điểm d (trên đặc tính cơ 2 ) sang điểm e trên đặctính cơ tự nhiên tn với cùng tốc độ d  e mômen động cơ lại tăng lên M1 vàtiếp tục tăng tốc từ e lên LV tại điểm làm việc.ở đó thì Md = Mc và độngcơ quay đều.Để các điểm chuyển đổi b , d, ứng với cùng mômen M2 và các

điểm a , c , e, ứng với cùng mômen M1 thì các điện trở phụ R1 , R2, phải đợc

tính chọn theo phơng pháp riêng.Thông thờng,mômen chuyển đổi đợc chọntrong giới hạn M1  ( 2  2 , 5 )M dm ,M 2 =(1,1ữ1,3)M đm

b Phơng pháp mở bằng điện trở phụ không đối xứng ở mạch rôto

Phơng pháp này không đòi hỏi các điện trở mở máy ở các pha rôtogiống nhau và khi cắt giảm điện trở không cần đều nhau

Đ

K2 K5 K3

K4 R4

R5

Đ

K5 K3

K3 K4 R3

R2 R1

K3 K2 K1 R4

d) e) f)

Hình 2-10: Sơ đồ mở máy với 4 cấp điện trở phụ không đối xứng

Lúc đóng điện, toàn bộ các điện trở đợc đa vào mạch rôto, các tiếp điểm

đều mở (Hình 2- 10a ) Trong qúa trình tăng tốc của động cơ, các điện trở lần

l-ợt đợc tách ra khỏi mạch rôto nhờ tác động của công tắc tơ Theo thứ tự K1 ,

K2 , K3 , và K4 (các hình 2-10b,c,d,e ) Hai điện trở R4và R5 đợc tách ra khỏimạch rôto cùng một lúc nên thụôc cùng một cấp điện trở

Trờng hợp này mà dùng phơng pháp điện trở đối xứng bình thờngthì cần phải cần đến 12 điện trở phụ nh hình (2-10f) Phơng pháp mở máy bắng

điện trở không đối xứng ở mạch rôto thờng dùng với các bộ khống chế lực để

kết hợp với việc tạo tạo ra các tốc độ khác nhau khi vận hành cũng nh để đa

động cơ trở về tố độ thấp trớc khi dùng nhằm để đảm bảo độ chính xác

2.Phơng pháp mở máy bằng điện trở hoặc điện kháng nối tiếp mạch stato

Với phơng pháp này,do có điện trở hoặc điện kháng nên tổng trở mạchstato tăng vá dòng điện mở máy của động cơ giảm đi, nằm trong giá trị chophép Tất nhiên mômen mở máy cũng giảm

Lúc mở máy các tiếp điểm K2 đóng, K1 mở để điện trở (hình 2-11a) hoặc

điện kháng (hinh2-11b)tham ra vào mạch stato nhằm hạn chế dòng điện mởmáy Khi tốc độ động cơ đã tăng tới một mức nào đó (tuỳ theo hệ truyền động)thì các tiếp điểm K1 đóng, K2 mở để loại điện trở hoặc điện kháng ra khỏi mạchstato Động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm a trên đặc tính 1 sang điểm b trên

đặc tính 2 và tăng tốc đến tốc độ làm việc, quá trình mở máy kết thúc

Sơ đồ (hình 2-11a,b )là mở máy với một cấp điện trở hoặc điện kháng ởmạch stato Có thể mở máy nhiều cấp điện trở hoạc điện kháng khi công suất

độnh cơ lớn Phơng pháp này thờng dùng cho động cơ cao áp

Hình(2-12) trình bày trờng hợp mở máy đơn giản theo phơng pháp

điện trở không đối xứng ở mạchstato Lúc đầu mới đóng điện thì tiếp điểm K

mở để động cơ làm việc bình thờng Đây là trờng hợp cần giảm mômen mởmáy cho động cơ công suất nhỏ và trung bình mà không cần hạn chế dòng mởmáy phơng pháp này đơn giản,rẻ tiền mà vẫn đáp ứng đựơc yêu cầu cần thiết

3 Phơng pháp mở máy dùng biến áp tự ngẫu

Phơng pháp này đợc sử dụng để đạt đợc một điện áp thấp cho động cơ lúc

mở máy nhằm giảm điện áp do đó giảm dòng điện lúc mở máy nhng cũng kéotheo giảm mômen mở máy

Đ

K1 BATN K2

Hình2-13: Sơ đồ mở máy qua MBA tự ngẫu(a) Đặc tính cơ(b)

Lúc mở máy, các tiếp điểm K1 ,K2 đóng ,K3 mở Khi các tiếp điểm K3

đóng, K1 và K2 mở thì quá trình mở máy kết thúc

4 Phơng pháp mở máy nhờ đổi nối sao - tam giác

Với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn làm việc bình thờng ở sơ

đồ mắc tam giác các cuộn dây stato thì mở máy có thể mắc theo sơ đồ hình

sao Thực chất của phơng pháp này là giảm điện áp đặt vào các cuộn dây stato.Khi đổi nối vì Uph= Ud khi mắc tam giác còn khi mắc hình sao thì điện áp giảm

Hình (2-14): Hộp nối dây stato động cơ không đồng bộ rôto dây quấn khi mởmáy bằng đổi nối sao- tam giác

Hộp nối dây của động cơ nh hình a và khi mở máy nhờ đổi nối sao- tamgiác thì mắc nh sơ đồ ở hình b Lúc mở máy thì các tiếp điểm K1 đóng ,K2 mở.Sau đó K1 mở, K2 đóng và quá trình mở máy kết thúc

5.Cỏc phương phỏp hóm động cơ

5.1 Hãm tái sinh

Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ  của động cơ lớn hơn tốc độ đồng bộ 1

khi đang làm việc ở trạng thái động cơ thì từ trờng quay cắt các thanh dẫn củacuộn dây stato và rôto theo chiều nh nhau, nên sức điện động stato E1 và sức

điện động rôto E2 trùng pha nhau, còn khi hãm tái sinh E1 vẫn giữ chiều nh cũcòn sức điện động E2 có chiều ngợc lại vì khi đó   1, các thanh dẫn rôto cắt

từ trờng quay theo chiều ngợc lại

Dòng điện trong cuộn dây rôto đợc tính:

2

2 2

2 2 2 2

2

2 2

2 2 2

2

2

) (

)

(

.

.

.

S X R

S X E J S X R

S R E S

X J R

S E

Những động cơ không đồng bộ điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp tần

số hoặc số đôi cực Khi giảm tốc độ có thể thực hiện hãm tái sinh

Trên hình 3-7 là đoạn đặc tính hãm tái sinh là b 12 ,b 13ở đó   12hoặc    13

a a'

Hình 3-7: Đặc tính cơ hãm tái sinhkhi thay đổi T (a) khi tải thế năng (b)

Với những động cơ không đồng bộ sử dụng trong hệ thống truyền động

có tải là thế năng, có thể thực hiện hãm tái sinh hạ tải trọng với tốc độ    1trên hình 3-7b: là đoạn hãm tái sinh khi hạ tải ứng với đờng đặc tính cơ này, từtrờng quay đã đổi chiều bằng cách đổi thứ tự hai trong ba pha điện áp stato

5.2 Hãm ngợc

1 Hãm ngợc nhờ thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

Hãm ngợc xảy ra khi động cơ đang làm việc ta đóng vào mạch phầnứng (rôto) điện trở phụ đã lớn.Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên

đặc tính cơ 1 góc phần t I để nâng tải với tốc độ (hình 3-8) Lúc này các tiếp

điểm K đóng lại để dừng vật và hạ xuống Động cơ đợc nối thêm điện trở phụ

Rf vào mạch phần ứng nhờ mở các tiếp điểm K (công tắc tơ K thôi tác động )

đặc tính cơ tơng ứng là đặc tính 2 rất dốc

A B

D

E

0

2.Hãm ngợc nhờ đảo chiều quay

Hãm ngợc xảy ra khi động cơ đang làm việc ta đổi thứ tự hai trong bapha điện áp đặt vào stato Giả sử động cơ đang đóng điện quay thuận (hình 3-9a) làm việc với tải có mômen phản kháng tại điểm A trên đặc tính cơ tự nhiên

1 (hình 3-9b) Để hãm máy động cơ đợc đảo chiều quay nhờ đảo chỗ hai trong

ba pha (hình 3-9b) cấp điện cho stato

Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trên đặc tính cơ 1 sang B trên đặc tínhcơ 2 với cùng tốc độ (do quán tính cơ ) Quá trình hãm nối ng ợc bắt đầu Khitốc độ động cơ giảm theo đặc tính 2 tới điểm D thì   0 Lúc này nếu cắt điệnthì động cơ dừng Đoạn hãm ngợc (Mđ > 0, đ > 0) là BD Nếu không cắt điệnkhi   0 thì trờng hợp ở hình (3-26d) , động cơ có mômen MĐ > MC nên bắt

đầu tăng tốc, mở máy quay ngợc lại theo đặc tính cơ 2 và làm việc ổn định tại

điểm E với tốc độ Etheo chiều ngợc lại:

G K

N

L D-Mc

M MD

Mth MĐ

E

1 2

3 4

MĐ

Mc MĐ

mômen hãm ban đầu ( Mh  2,5 M đ m ) nhờ vào đảo chiều quay của từ trờngstato vừa đa thêm điện trở phụ ngợc theo đặc tính 4 (đoạn KL) với mômenhãm ban đầu Mk đủ lớn Tới điểm L thì   0 Lúc này nếu cắt điện thì động cơ

sẽ dừng Nếu không cắt điện thì động cơ sẽ tăng tốc theo chiều ngợc lại tới

điểm N Nếu lúc này lại cắt điện trở phụ thì động cơ sẽ chuyển điểm làm việcsang đặc tính cơ 2 và tăng tốc tới điểm E Trờng hợp điện trở phụ quá lớn,

động cơ có đặc tính 3 khi hãm nối ngợc thì quá trình hãm kết thúc tại điểm I

có thể ứng với dòng điện hãm ban đầu

5.3 Hãm động năng

Trạng thái hãm động năng xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt stato

động cơ khỏi nguồn điện xoay chiều, rồi đóng vào nguồn một chiều Ngời tachia hãm động năng của động cơ loại này thành hai dạng Hãm động năng kích

Đ K1 K1

Rp Rp Rp

Rkt H

K

H

Hình 3-11: Sơ đồ nguyên lý hãm động năng