Đồ án tốt nghiệp điện tử tìm hiểu các phương pháp điều chỉnh tốc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP, thuyết minh ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Nội Dung 1 Khái Quát Về Độn[.]

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC  ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG  TRONG CÔNG NGHIỆP, thuyết minh ĐIỀU CHỈNH TỐC  ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Nội Dung 1.  Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha 2.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện Trở Phụ Mạch Roto 3.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số Đôi Cực Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo Hịa 5.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Khơng Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện Áp 6.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Tần Số Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương Pháp Nối Tầng * Tên Đề Tài: TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP * Nội Dung:   Tìm hiểu, trình bày nguyên lý điều chỉnh, ưu nhược điểm, phạm vi điều chỉnh ứng dụng phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng   1.  Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha 2.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện Trở Phụ Mạch Roto 3.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số Đôi Cực Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo Hịa 5.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Khơng Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện Áp 6.  Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Tần Số Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương Pháp Nối Tầng MỤC LỤC       CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA                                                                                                                     ………………………………………………………………………………………………… Tr ang   I.  Cấu Tạo Và Đặc Điểm     ………………………………………………………………….                  Trang                                                          I.1 Cấu tạo Cấu tạo phần tĩnh ( Stato) Cấu tạo phần quay ( Roto) Khe hở I.2 Đặc điểm            …………………………………………………………………………………………….        Trang   II.   Nguyên Lý Làm Việc Của Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha   ……………………………………………………………………………… …………………………         Trang   III Các Đại Lượng Và Phương Trình Cơ Bản Của Động Cơ Khơng Đồng B ộ…………………………………………………………………………………………………… …………….                 Trang     Các đại lượng Các phương trình IV Ưu Và Nhược Điểm  ………………………………………………………………………………           Trang 13 Ưu điểm Nhược điểm CHƯƠNG 2:  ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ MẠCH ROTO  ………………………………………………………  Trang 14     I  Nguyên Lý Điều Chỉnh Khi Thay Đổi Điện Trở Phụ Trên Mạch Roto ……………………………………………………………   …………………………………………………………………………  Trang 14   II Phương Pháp Điều Chỉnh Điện Trở Phụ Mạch Roto Bằng Các Van Bán Dẫn  ……………………………………………………………………………………………………… …………………     Trang 15 III.Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp ………………………            Trang 19     CHƯƠNG 3:ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ ĐÔI CỰC ……………………………………………………………  Trang 20   I.Nguyên Lý Điều Chỉnh ………………………………………………             Tra ng 20   II Các Phương Pháp Đổi Nối Dùng Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động C ơ…………………………………………………………………………………………………… ……………………….    Trang 20   Sơ đồ đổi nối cuộn stato từ Y sang sang kép YY Sơ đồ đổi nối cuộn stato từ Y sang sang ngược Y / n g Sơ đồ đổi nối cuộn stato từ tam giác   sang kép YY III.Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp  …………… Trang 31   CHƯƠNG 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CUỘN KHÁNG BẢO HÒA  ………………………………………………………………………………………………Trang 33     I Khái Niệm Về Cuộn Kháng Bảo Hòa  …………………………     Trang 33 II Phương Trình Đặc Tính Cơ…………………………………………………………            Trang 35 III Phương Pháp Dùng Cuộn Kháng Bảo Hòa Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ ………………….                     Trang 36 Dùng cuộn kháng bảo hịa khơng có khâu phản hồi Dùng cuộn kháng bảo hịa có khâu phản hồi a) Hệ thống cuộn kháng bảo hòa - Động dùng khâu phản hồi âm tốc độ b) Hệ thống cuộn kháng bảo hòa – Động dùng khâu phản hồi dương dòng điện âm điện áp IV Nhận Xét Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp……………  Trang 40 CHƯƠNG 5: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP……. Trang 42 I Nguyên Lý Điều Chỉnh ………………………………………………………………….         Trang 42 II Dùng Bộ Điều Chỉnh Điện Ap Bằng Thyristor……………………        Trang46 III Nhận Xét ứng dụng……………………………………………………………………….    Trang48 CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TẦN SỐ……. Trang 49 I Nguyên Lý Và Quy Luật Điều Chỉnh……………………………………… Trang 49 II.Các Bộ Biến Tần Dùng Để Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ…………………………         Trang 53 Bộ biến tần dùng trực tiếp thyristor Bộ biến tần có khâu trung gian chiều III Ứng Dụng Trong Công Nghiệp………………………………  Trang5 CHƯƠNG 7: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỐI TẦNG…………….Trang 58 I.Phương Pháp Nối Tầng Dùng Hệ Thống Biến Đổi Van Máy Điện…………………………………               Trang58 II Phương Pháp Nối Tầng Dùng Thyristor…………………………………        Trang 59 III.NhậnXét………………………………………………… ……………………………         Trang 61 KẾT LUẬN……………………………………………………………………………………………… ………….  Trang 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………………………. Trang 64 Trong sản xuất công nghiệp đại, để nâng cao suất, hiệu suất sử dụng máy, nâng cao chất lượng sản phẩm phương pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tốc độ khơng thể thiếu Vì nhiều loại động điện chế tạo hồn thiện cao Trong động điện khơng đồng chiếm tỉ lệ lớn công nghiệp, có nhiều ưu điểm bật như: giá thành thấp, dể sử dụng, bảo quản đơn giản, chi phí vận hành thấp, Ngày nay, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật điện tử, phát triển cơng nghiệp, kỹ thuật tự động hố sinh hoạt nhân dân mà phạm vi sử dụng động động không đồng rộng rải Trong thực tế, để đáp ứng yêu cầu sản xuất, làm việc nhà máy, phân xưởng với yêu cầu điều chỉnh tốc độ động phạm vi Điều chỉnh tốc độ động phương pháp điều chỉnh nhân tạo nhằm thay đổi tốc độ hệ thống, cấu sản xuất theo u cầu cơng nghệ Đề tài tìm hiểu phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng trình bày sau: Nguyên lý điều chỉnh, sơ đồ ứng  dụng  công nghiệp Cùng với hướng dẫn nhiệt tình Thầy NGUYỄN DƯ XỨNG, em rút vấn đề cần sử dụng với phương pháp điều chỉnh thích hợp kinh tế Nội dung tập luận án gồm bảy chương:   Chương 1: Khái Quát Về Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha Chương 2: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện Trở Phụ Mạch Roto Chương 3: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Số Đôi Cực Chương 4: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Khơng Đồng Bộ Bằng Cuộn Kháng Bảo Hịa Chương 5: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Điện Áp Chương  6: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Cách Thay Đổi Tần Số Chương  7: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Bằng Phương Pháp Nối Tầng Trong trình tìm hiểu nghiên cứu thực đề tài, em cố gắng trình bày vấn đề phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng Nhưng thời gian giới hạn luận án tốt nghiệp, phạm vi nghiên cứu tài liệu với kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên tập luận án không tránh khỏi thiếu sót Mong thầy bạn đóng góp, giúp đỡ Qua đề tài luận án em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn     Thầy cô khoa điện bạn sinh viên tận tình giúp đỡ CHƯƠNG     KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ     I.CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM   I.1 Cấu Tạo 1.Cấu tạo phần tĩnh (stato)   Gồm vỏ máy, lỏi sắt dây quấn a Vỏ máy: Thường làm gang Đối với máy có cơng suất lớn (1000 kw), thường dùng thép hàn lại thành vỏ Vỏ máy có tác dụng cố định khơng dùng để dẫn từ b Lỏi sắt: Được làm thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại Lỏi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lỏi sắt từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên, thép kỹ thuật điện có phủ lớp sơn cách điện Mặt lỏi thép có xẻ rảnh để đặt dây quấn c Dây quấn : Dây quấn đặt vào rảnh lỏi sắt cách điện tốt với lỏi sắt Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch 120 o điện   2. Cấu tạo phần quay (Roto) a Trục : Làm thép, dùng để đở lỏi sắt roto b Lỏi sắt: Gồm thép kỹ thuật điện giống phần stato Lỏi sắt ép trực tiếp lên trục Bên ngồi lỏi sắt có xẻ rảnh để đặt dây quấn c Dây quấn roto:  Gồm hai loại: Loại roto dây quấn loại roto kiểu lồng sóc   Loại roto kiểu dây quấn :  Dây quấn roto giống dây quấn stato có số cực số cực stato Các động công suất trung trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm đầu nối dây kết cấu dây quấn roto chặt chẽ Các động công suất nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha roto thường đấu hình (Y) Ba đầu nối vào ba vòng trượt đồng đặt cố định đầu trục Thông qua chổi than vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch roto nhằm cải thiện tính mở máy điều chỉnh tốc độ Loại roto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn khác với dây quấn stato Mỗi rảnh lỏi sắt đặt dẫn đồng nhôm nối tắt lại hai đầu hai vịng ngắn mạch đồng nhơm, làm thành lồng, người ta gọi lồng sóc Dây quấn roto kiểu lồng sóc khơng cần cách điện với lỏi sắt Khe hở: Khe hở động không đồng nhỏ (0,2 mm ¸ 1mm) Do roto khối tròn nên roto I.2 Đặc Điểm Của Động Cơ Không Đồng Bộ    Cấu tạo đơn giản Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha Tốc độ quay roto nhỏ tốc độ từ trường quay stato n < n Trong đó:              n tốc độ quay roto              n1 tốc độ quay từ trường quay stato (tốc độ đồng động )   II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ   Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, động sinh từ trường quay Từ trường quét qua dẫn roto, làm cảm ứng dây quấn roto sức điện động E2 sẽ sinh dòng điện I2 chạy dây quấn Chiều sức điện động chiều dòng điện xác định theo qui tắc bàn tay phải Hình.1-1 Sơ đồ ngun lý động khơng đồng Chiều dòng điện dẫn phía roto hướng từ ngồi, cịn dịng điện dẫn phía roto hướng từ ngồi vào Dịng điện I2 tác động tương hổ với từ trường stato tạo lực điện từ dây dẫn roto mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay từ trường Tốc độ quay roto n nhỏ tốc độ từ trường quay stato n 1.  Có chuyển động tương đối roto từ trường quay stato trì dịng điện I2 và mơmen M Vì tốc độ roto khác với tốc độ từ  trường quay stato nên gọi động không đồng Đặc trưng cho động không đồng ba pha hệ số trượt IV.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.Ưu Điểm: - Trong công nghiệp phần lớn sử dụng động khơng đồng ba pha Vì tiện lợi hơn, với cấu tạo, mẫu mã đơn giản, giá thành hạ so với động chiều - Ngoài động không đồng ba pha dùng trực tiếp với lưới điện xoay chiều ba pha, tốn thêm thiết bị biến đổi Vận hành tin cậy, giảm chi phí vận hành, bảo trì sữa chữa Theo cấu tạo người ta chia động không đồng ba pha làm hai loại - Động roto dây quấn động roto lồng sóc Nhược Điểm: Bên cạnh ưu điểm động không đồng ba pha có nhược điểm sau: - Dể phát nóng stato, điện áp lưới tăng roto điện áp lưới giảm - Làm giảm bớt độ tin cậy khe hở khơng khí nhỏ - Khi điện áp sụt xuống mơmen khởi động mơmen cực đại giảm nhiều mơmen tỉ lệ với bình phương điện áp CHƯƠNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ MẠCH ROTO I NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH KHI THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ TRÊN MẠCH  ROTO Đây phương pháp điều chỉnh tốc độ đơn giản sử dụng rộng rải thực tế động không đồng roto quấn dây Sơ đồ nguyên lý đặc tính động thay đổi điện trở phụ mạch roto hình 2-1   Khi động làm việc trạng thái xác lập với tốc độ n Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ, ta đóng điện trở phụ vào ba pha roto Tại thời điểm bắt đầu đóng điện trở phụ vào tốc độ động chưa kịp thay đổi, lúc dịng mơmen giảm nên tốc độ động giảm Nhưng tốc độ giảm độ trượt tăng nên sức điện động cảm ứng mạch roto E 2 tăng, dịng mạch roto mômen tăng làm cho tốc độ động tăng Khi đưa điện trở phụ vào mạch roto hệ số trượt ứng với mômen cực đại lúc là: Do đó, thay đổi điện trở phụ rf trong mạch roto hệ số trượt Stf  sẽ thay đổi làm cho tốc độ động thay đổi Từ đường đặc tính hình vẽ (2-1), ta thấy với trị số phụ tải khơng đổi, rf càng lớn động làm việc với tốc độ thấp                                            rf1 < rf2 < rf3                                            ncb > n1 > n2 > n3 Khi Mc bằng số  động làm việc xác lập tương ứng với điểm a, b, c, d Tốc độ động thấp tổn hao lớn, độ cứng đường đặc tính bị giảm Khi cho điện trở phụ vào lớn phạm vi điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào trị số phụ tải phụ tải lớn phạm vi điều chỉnh hẹp Điện áp U2 được chỉnh lưu cầu diode chỉnh lưu qua cuộn kháng lọc L cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở Ro nối song song với T1 sẽ đóng ngắt cách chu kỳ nhằm điều chỉnh giá trị trung bình điện trở toàn mạch Hoạt động mạch sau: Khi khóa T1 ngắt điện trở Ro được đóng vào mạch, dịng điện roto giảm với tần số đóng ngắt định Nhờ điện cảm L mà dòng điện roto coi khơng đổi T1 đóng điện trở R0 bị loại khỏi mạch, dòng điện roto tăng lên, ta có giá trị tương đương điện trở Rc và thời gian ngắt tn = T – tđ Nếu điều chỉnh tỉ số thời gian ngắt thời gian đóng t đ thì ta điều chỉnh giá trị điện trở mạch roto III NHẬN XÉT VÀ ỨNG DỤNG Nhận Xét Phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha cách thay đổi điện trở phụ mạch roto có ưu điểm sau: - Có tốc độ phân cấp - Tốc độ điều chỉnh nhỏ tốc độ - Tự động hóa điều chỉnh dể dàng - Hạn chế dòng mở máy - Làm tăng khả mở máy động đưa điện trở phụ vào mạch roto - Các thao tác điều chỉnh đơn giản - Giá thành chi phí vận hành, sữa chữa thấp Mặc dù có ưu điểm nhược điểm sau:   Tốc độ ổn định Tổn thất lượng lớn.  Ứng Dụng Đây phương pháp sử dụng rộng rải, không kinh tế Thường dùng hệ thống làm việc ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại dùng hệ thống với yêu cầu tốc độ không cao cầu trục, cấu nâng, cần trục, thang máy máy xúc … CHƯƠNG     ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ ĐÔI CỰC       I.NGUYÊN LÝ KHI THAY ĐỔI SỐ ĐÔI CỰC Trong nhiều trường hợp cấu sản xuất không yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ phẳng mà cần điều chỉnh có cấp Đối với động khơng đồng ba pha, ta có tốc độ từ trường quay                                 n = n1(1-s) Do thay đổi số đơi cực n 1 sẽ thay đổi, tốc độ động thay đổi Để thay đổi số đôi cực P ta thay đổi cách đấu dây cách thay đổi chiều dòng điện cuộn dây pha stato động Khi thay đổi số đôi cực ta ý số đôi cực stato roto Nghĩa thay đổi số đôi cực stato roto phải thay đổi theo Do khó thực cho động roto dây quấn, nên phương pháp chủ yếu dùng cho động khơng đồng roto lồng sóc loại động có khả tự biến đổi số đôi cực roto để phù hợp với số đơi cực stato Đối với động có nhiều cấp tốc độ, pha stato phải có hai nhóm bối dây trở lên hồn tồn giống Do nhiều cấp tốc độ kích thước, trọng lượng giá thành cao thực tế thường dùng tối đa bốn cấp tốc độ II CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI DÙNG ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Đổi Nối Cuộn Stato Từ Sao Y Sang Sao Kép YY ... điều chỉnh tốc độ động phạm vi Điều chỉnh tốc độ động phương pháp điều chỉnh nhân tạo nhằm thay đổi tốc độ hệ thống, cấu sản xuất theo u cầu cơng nghệ Đề tài tìm hiểu phương pháp điều chỉnh tốc. .. phương điện áp CHƯƠNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ MẠCH ROTO I NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH KHI THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ TRÊN MẠCH  ROTO Đây phương pháp điều chỉnh. .. Xét Phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha cách thay đổi điện trở phụ mạch roto có ưu điểm sau: - Có tốc độ phân cấp - Tốc độ điều chỉnh nhỏ tốc độ - Tự động hóa điều chỉnh dể dàng