Đồ án môn học điện tử công suất nhóm 4 thiết kế bộ khởi động mềm động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhóm 4 THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC GVHD TS PHẠM VIỆT PHƯƠNG Sinh viên thực hiện Quách Đình Đ[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  VIỆN ĐIỆN  ĐỒ ÁN MƠN HỌC   ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT       Nhóm 4  : THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SĨC            GVHD: TS. PHẠM VIỆT PHƯƠNG  Sinh viên thực hiện : Quách Đình Đức MSSV      : 20200179    Mục lục Lời mở đầu CHƯƠNG I:Các phương pháp mở máy 1.1-Mở máy động điện không đồng 1.2-Các phương pháp mở máy 1.2.1-Mở máy trực tiếp động điện rôto lồng sóc 1.2.2-Hạ điện áp mở máy 1.3-Các phương án CHƯƠNG II: Nguyên lí hoạt động khởi động mềm 2.1 Các chế độ làm việc khởi động mềm 2.1.1 Chế độ mode 1: Start Ramp 2.2.2 Chế độ mode 2: Kick Start 2.1.3 Chế độ 3: Khởi động giám sát dòng 2.2 Chế độ dừng mềm CHƯƠNG III:Tính tốn mạch lực bảo vệ van 3.1-Chọn thyristor 3.2-Vấn đề bảo vệ áp cho van 10 CHƯƠNG IV:Tổng kết mô 11 Lời mở đầu Do yêu cầu công việc khả làm việc mạch điện không đồng nên sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilơoat Trong cơng nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ… Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nơng nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công sản phẩm Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng dần chiếm vị trí quan trọng :quạt gió, máy quay đĩa, động tủ lạnh… Bởi có ưu điểm bật hẳn so với máy điện chiều máy điện đồng bộ, : Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc chắn, vận hành tin cậy Chi phí vận hành bảo trì sửa chữa thấp, hiệu suất cao, giá thành hạ Máy điện không đồng sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều khơng cần phải tốn kếm thêm chi phí cho thiết bị biến đổi Tuy nhiên, máy điện không đồng chủ yếu sử dụng chế độ động cơ, nên có số nhược điểm dịng khởi động động không đồng thường lớn (từ đến lần dòng định mức) Dòng điện mở máy lớn khơng làm cho thân máy bị nóng mà làm cho điện áp lưới giảm sút nhiều (hiện tượng sụt áp lưới điên), lưới điện cơng suất nhỏ Do vấn đề đặt ta cần phải giảm dòng điện mở máy động không đồng , đặc biệt với động khơng đồng rơto lồng sóc Bởi việc tác động vào động rơto lồng sóc khó khăn so với động khơng đồng rôto dây quấn Tuy nhiên, với việc áp dụng ứng dụng điện tử cơng việc trở nên dễ dàng I CÁC PHƯƠNG PHÁP MỞ MÁY 1.1-Mở máy động điện khơng đồng Khi bắt đầu mở máy roto đứng yên, hệ số trượt s=1 nên trị số dịng điện mở máy tính theo mạch điện thay Từ cơng thức ta thấy , dịng điện khởi động động không đồng phụ thuộc vào thân cấu tạo động phụ thuộc nhiều vào điện áp lưới Trên thực tế , mạch từ tản bão hòa nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy lớn so với trị số tính theo cơng thức trên,ở điện áp định mức thường dòng mở máy đến lần dịng định mức Điều khơng làm cho động nhanh bị hỏng mà làm cho điện áp lưới khi khởi động giảm nhiều Do thiết ta phải làm giảm dịng điện mở máy 1.2-Các phương pháp mở máy Các yêu cầu mở máy : - Phải có mơmen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải - Dòng điện mở máy nhỏ tốt - Phương pháp mở máy thiết bị cần dùng đơn giản , rẻ tiền , chắn - Tổn hao cơng suất q trình mở máy nhỏ tốt 1.2.1-Mở máy trực tiếp động điện rơto lồng sóc Đây phương pháp đơn giản nhất, ta đóng trực tiếp động điện vào lưới điện Khi điện áp U1 đặt vào dây quấn stato điện áp lưới (như hình vẽ).Do dịng điện mở máy lớn , qn tính tải lớn thời gian mở máy dài làm cho máy sinh nhiệt ảnh hưởng điện áp lưới 1.2.2-Hạ điện áp mở máy Từ công thức dòng điện mở máy ta thấy, giảm điện áp đặt vào stato mở máy giảm dòng điện mở máy Nhưng hạ điện áp mở máy làm cho mơmen khởi động giảm xuống Do ta dùng phương pháp cho thiết bị mở máy cỡ nhỏ 1.3-Các phương án -Nối điện kháng trực tiếp vào mạch điện stato: Khi mở máy mạch điện stato đặt nối tiếp điện kháng, sau mở máy song điện kháng bị nối ngắn mạch -Dùng biện pháp tự ngẫu: Ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu, bên cao áp nối với lưới điện, bên hạ áp nối với động điện Sau mở máy song biến áp tự ngẫu ngắt khỏi mạch động lực(động ) -Mở máy phương pháp thay đổi nối Υ-∆: phương pháp thích ứng với máy làm việc bình thường chế độ đấu tam giác, mở máy ta đổi thành -Dùng điều áp xoay chiều ba pha dùng ba triac đấu song song với * Phân tích ưu nhược điểm pháp mở máy: + Cả bốn phương pháp có tác dụng hạ dịng mở máy qua trình hoạt động động dịng tăng đột ngột lý phương pháp khơng đáp ứng được(khơng hạn chế dịng đó) ta dùng điều áp xoay chiều pha Ưu điểm điều áo xoay chiều pha điều chỉnh góc α thích hợp xung điều khiển đặt vào thyristor hạ điện áp đặt vào stasto hạn chế dịng qua động Và tham gia vào mạch trình hoạt động động Tuy nhiên nhược điểm phương pháp dòng điện điện áp không sin Nhưng thời gian mở máy nhỏ (từ 1-3 giây) nên t sử dụng II Ngun lí hoạt động khởi động mềm Bộ khởi động mềm gồm bốn phần hình : + Mạch lực: Bộ phận làm việc khởi động mềm Mạch lực hệ thống khởi động mềm xây dựng ứng dụng điều áp xoay chiều ba pha với ba cặp Thyristor song song đấu ngược Nguyên lý hoạt động khởi động mềm dựa điều chỉnh trị số hiệu dụng điện áp Từ gián tiếp thay đổi dịng điện khởi động, mơ men khởi động Quy luật điều chỉnh điện áp thực khởi động động dừng mềm nhờ thay đổi góc mở cặp van Thyristor mach lực (hình 2) + Mạch điều khiển phát xung: Có nhiệm vụ nhận điện áp điều khiển từ mạch vi điều khiển để tạo góc mở van phù hợp; + Mạch vi điều khiển: Gồm chức đo lường, tạo điện áp điều khiển theo quy luật khởi động dừng mềm khởi động mềm, chức đóng cắt, bảo vệ + Giao diện người dùng: Chế độ vận hành tay thông qua bàn phím hình hiển thị ngồi mặt tủ khởi động mềm Hình Cấu trúc chung khởi động mềm Hình Sơ đồ mạch lực khởi động mềm dùng Thyristor 2.1 Các chế độ làm việc khởi động mềm 2.1.1 Chế độ mode 1: Start Ramp Đây chế độ tăng dần điện áp đặt vào động từ điện áp ban đầu cài đặt trước (tùy loại động bơm sử dụng) Quá trình tăng điện áp chia làm ba giai đoạn: + Giai đoạn 1: Từ thời điểm bắt đầu khởi động tới thời điểm T1 Điện áp đặt vào động tăng chậm giai đoạn mục đích để thắng mơ men cản ban đầu động Việc tăng chậm giúp giảm đáng kể dòng điện khởi động + Giai đoạn 2: Từ thời điểm T1 tới T2: Điện áp đặt vào động tăng nhanh giai đoạn mô men động tăng đáng kể Vì việc tăng nhanh điện điện áp đặt vào động giá trị định mức nhanh chóng đạt chế độ làm việc xác lập + Giai đoạn 3: Điện áp tải đạt định mức: Lúc động hoạt động chế độ xác lập với tốc dộ định mức, động đóng thẳng vào lưới nhờ contactor bypass đồng thời ngắt xung điều khiển van 2.2.2 Chế độ mode 2: Kick Start Với số động có qn tính lớn cách khởi động theo mode khơng đủ để thắng mô men cản ban đầu động Vì cần phải dùng tới 8chế độ kick start để thực khởi động động dạng Q trình kích hoạt: + Trước hết cấp vào động điện áp ban đầu lớn đủ để thắng mô men cản ban đầu động thời gian T1 (đủ nhỏ) + Tại thời điểm T1 giảm điện áp cấp vào động mức tương tự chế độ Sau khoảng thời gian T1 tới T2 ta tăng dần điện áp để động khởi động với mô men tăng dần + Sau khởi động xong động hoạt động chế độ xác lập tương tự chế độ ta đóng contactor bypass đồng thời ngắt xung điều khiển van 2.1.3 Chế độ mode 3: Khởi động có giám sát dịng Hình Điện áp đặt lên động trình khởi động với chế độ Một trình khởi động dài với dòng điện khởi động lớn dẫn tới vấn đề phát nhiệt ảnh hưởng tới động Chế độ giới hạn dòng điện khởi động nhằm tránh tác hại Tại chế độ ban đầu điện áp đặt vào động tương tự chế độ đồng thời tăng dần điện áp Nhưng điểm khác so với chế độ trình tăng điện áp liệu dịng điện phản hồi xử lí để so sánh với giá trị tới hạn cài đặt Nếu dòng điện trả lớn giá trị tới hạn điều khiển điều chỉnh mở van Thyristor cho điện áp đặt vào động giữ nguyên giá trị giữ nguyên liệu dịng điện gửi có cường độ nhỏ giá trị tới hạn điện áp tiếp tục tăng theo qui luật khởi động xong Cũng tương tự hai chế độ trước chế độ sau khởi động xong động đóng thẳng vào lưới thơng qua contactor bypass đồng thời ngắt xung điều khiển mở van Thyristor 2.2 Chế độ dừng mềm Hình Điện áp q trình dừng mềm Một số loại tải có quán tính lớn, việc cắt trực tiếp nguồn cấp khỏi động gây tác hại khí tính dừng mềm để hạn chế vấn đề Nguyên lý điều khiển hoạt động tính từ từ giảm dần điện áp đặt vào động thời gian t sau có lệnh dừng Từ tốc độ động giảm dần giá trị xác định có mơ men nhỏ tiến hành ngắt nguồn điện khỏi động Khi có lệnh dừng thiết bị thực phát xung điều khiển Thyristor đồng thời ngắt contactor bypass Xung điều khiển điều khiển điện áp đặt vào động III.Tính toán mạch lực Yêu cầu thiết kế động là:   Pdm=120 KW, Idm=225 A, Nguồn 3x380V,f = 50hz  3.1Chọn thyristor I1v= Idm/2=112.5A, Theo chê độ làm mát =>ITdm=(100xI1v)/50= 225 A   Điện áp thyristor khóa: U1v=2√Udm=2.380= 537(V) =>UTdm=1.8U1v=966.6V   Chọn thyristor :   Điện áp ngược max van:Un=1000 V   - Dòng điện định mức van : Iđm =300 A  - Dòng điện đỉnh max : Ipik= 8000 A  - Thời gian chuyển mạch : tcm =75 µs  3.2 Vấn đề bảo vệ áp cho van  Để bảo vệ áp tích tụ điện tích chuyển mạch gây nên người ta dùng mạch RC đấu song song với tiristor hình dưới: Thơng số R,C phụ thuộc vào mức độ điện áp xảy ra, tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch, điện cảm đường dây, dịng điện từ hóa máy biến áp Việc tính tốn thơng số mạch R,C phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian nên ta sử dụng phương pháp xác định thông số R,C đồ thị giải tích, sử dụng đường cong có sẵn Do q trình tính tốn thơng số R,C phức tạp áp dung phương pháp chọn giá trị R,C theo kinh nghiệm: Theo kinh nghiệm người ta chọn R = (5÷30)W,C = (0.25÷4) µF Theo tính tốn dịng qua van 225A lớn nên ta chọn giá trị R,C sau R = 28W , C = µF Ngồi ra: + Bảo vệ q dịng cho van : Aptomat, cầu chì, cầu dao +Bảo vệ nhiệt cho van : Tự nhiên, quạt gió, nước 10 IV.Tổng kết mô Dạng điện áp đầu 11 ... lưới điện cơng suất nhỏ Do vấn đề đặt ta cần phải giảm dòng điện mở máy động không đồng , đặc biệt với động không đồng rôto lồng sóc Bởi việc tác động vào động rơto lồng sóc khó khăn so với động. .. Nguyên lý hoạt động khởi động mềm dựa điều chỉnh trị số hiệu dụng điện áp Từ gián tiếp thay đổi dịng điện khởi động, mơ men khởi động Quy luật điều chỉnh điện áp thực khởi động động dừng mềm nhờ thay... giây) nên t sử dụng II Ngun lí hoạt động khởi động mềm Bộ khởi động mềm gồm bốn phần hình : + Mạch lực: Bộ phận làm việc khởi động mềm Mạch lực hệ thống khởi động mềm xây dựng ứng dụng điều áp xoay