đồ án cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ dây quấn quạt bàn

KHÁI NIỆM Quạt được áp dụng loại động cơ 1 pha tụ ngâm, thường thực hiện để điều chỉnh cho quạt người ta dùng cuộn số, cuộn số thường nằm chung với cuộn khởi động, mục đích để khử từ trư

Ngành : Điện dân dụng và công nghiệp

I Đề tài:

A: Dây quấn quạt bàn có cuộn số chung khởi động z = 16, 2p = 4

B: Mạch động cơ 3 pha công suất lớn có dùng cuộn kháng để thực hiện giảm dòng mở máy

II Nội dung tính toán thuyết minh:

Đề tài A: Cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ

Nguyên lý làm việc

Đề tài B: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của mạch điều khiển

Hư hỏng và sự cố khắc phục

III Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Lời Nói Đầu

Ngày nay điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành mọi lĩnh vực trong

kỹ thuật và phục vụ nhu cầu đời sống của con người Điện năng ngày càng được chú trọng phát triển vì có ưu điểm hơn so với các dạng năng lượng khác Công suất điện năng với những nguồn công suất lớn truyền tải điện năng đi xa, phân phối đến nơi tiêu thụ ở tận vùng xa vùng sâu, nơi hải đảo với tổn hao nhỏ Điện năng tương đối dễ dàng biến đổi sang các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, hoá năng Điện năng rất quan trọng cho cơ khí hoá, điện khí hoá, tự động hoá là thành phần không thể thiếu được trong sản xuất sinh hoạt hiện nay.

Được thực tập tại trường em thực hiện được những công dụng một trong những

ưu thế điện năng là sử dụng từ trường sinh ra do dòng điện xoay chiều để tạo thành momen quay cho trục động cơ.

Hai năm học đã trôi qua và sắp phải xa trường, xa lớp không có gì hơn em xin cảm ơn các thầy cô, các bạn cùng toàn thể nhà trường đã dạy dỗ và hướng dẫn, giúp

đỡ em trong 2 năm học qua Giúp cho em có những kiến thức cơ bản, một nền tảng vững chắc trong lĩnh vực mà em đang theo học tại trường Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và chúc các thầy cô cùng toàn thể nhà trường sức khoẻ và hạnh phúc.

Xin chân thành cảm ơn!

Trang 2

Phần I

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI A: ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT ỨNG DỤNG TRONG SINH HOẠT CỦA DÂY QUẤN QUẠT BÀN

I KHÁI NIỆM

Quạt được áp dụng loại động cơ 1 pha tụ ngâm, thường thực hiện để điều chỉnh cho quạt người ta dùng cuộn số, cuộn số thường nằm chung với cuộn khởi động, mục đích để khử từ trường trên stato, cuộn số đặt chung với cuộn làm việc

nó làm nhiệm vụ cản dòng điện qua cuộn làm việc làm quạt quay chậm lại

II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA QUẠT BÀN

1 Cấu tạo:

Gồm có 2 phần chính: Phần cố định và phần quay

a: Phần cố định: Gồm có lõi thép, cuộn dây quấn và hộp số

Lõi thép: được chế tạo bởi các lá thép kỹ thuật (tôn silic) có bề dày tối đa

là 0,5mm các lá thép lập thành hình xuyến bên trong có làm các rãnh chúng được ghép định hình với nhau để tạo thành các rãnh bên trong hình trục

Dây quấn: dây quấn stato là dây điện từ (dây đồng có bọc bên ngoài một lớp vẹtni cách điện mỏng) dây quấn thường có tiết diện tròn được đặt trong các rãnh theo quy luật dây quấn một pha

Khi cho dòng điện xoay chiều qua bộ dây thì sẽ tạo nên một từ trường quay có tốc độ n1 gọi là tốc độ đồng bộ tuỳ theo tiết diện và số vòng dây ta có dòng điện định mức, điện áp định mức của bộ dây

Quạt bàn có 3 cuộn dây:

 Cuộn làm việc : có s = 0,18mm 800 vòng (gồm 4 bối)

 Cuộn khởi động : có s = 0,11mm 600 vòng (gồm 4 bối)

 Cuộn số có 2 cuộn s1 và s2 có s = 0,11mm

mỗi cuộn có 4 bối và 100 vòng Hộp số: thường cuộn số đặc trong cuộn làm việc hoặc trong cuộn khởi động, nếu cuộn khởi động nhằm mục đích khử từ trên stato khi làm việc quạt quay chậm lại có tác dụng như cuộn kháng

1.

Lõi thép stato

2.

Trục roto

b Phần quay: Lõi thép roto trục máy và cánh quạt

Lõi thép: được làm bằng miếng tôn silic ghép lại dày 0,5mm mỗi miến tôn

là hình tròn có dập các lỗ xung quanh ngoài để gắn các lõi nhôm hoặc đồng ở giữa có dập lỗ tròn để gắn trục máy, sau khi ghép ta có lõi thép hình trụ có tâm

lỗ xuyên qua vòng ngoài

Trục máy: được làm bằng thép có hình trụ có tác dụng để gắn cánh quạt Cánh quạt được làm bằng nhựa thường có 3 cánh

2 Nguyên lý làm việc của động cơ 1 pha:

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây stato thì bộ dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay có chiều giống như chiều kim đồng hồ Các cạnh nhôm của roto đối xứng qua trục máy bị tác dụng bởi từ trường quay (từ trường cảm) nên sinh ra dòng điện cảm ứng, dòng điện cảm ứng này có chiều ngược nhau Ta xét 2 cạnh nhôm đối xứng qua trục có chiều dòng điện cảm ứng ngược nhau nên tạo ra các lực điện từ nghịch nhau Tại 2 cạnh dây nay tạo ra một momen quay tổng hợp và kết quả các cạnh nhôm quay theo chiều kim đồng hồ

Gọi tốc độ quay của roto là n đó là tốc độ của động cơ điện Ta có tốc độ

n của động cơ điện luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay (n < n1) giả sử n =

n1 thì các cạnh dây nhôm đều chạy cùng lúc với từ trường quay không có sự cắt

Trang 4

giữa đường sức từ với các cạnh nhôm Coi như cạnh nhôm là từ trường không biến thiên nên trong cạnh nhôm không có dòng điện cảm ứng sinh ra Do đó không có lực điện từ tác dụng vào cạnh nhôm không tạo nên momen quay, roto phải dừng lại lúc này đường sức của từ trường quay lại lước trên cạnh nhôm tạo nên dòng điện cảm ứng và roto quay do đó tốc độ roto quay không thể bằng tốc

độ của từ trường quay được, vì thế gọi là tốc độ không đồng bộ (n1 tốc độ đồng bộ)

Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ của động cơ gọi là tốc

độ trược (n1)  n2 = n1 - n

Hệ số của tốc độ trược:

1

1 1

2

n

n n n

n

 n = n1 - n1s  n = n1 (1 - s)

Ta có tốc độ động cơ:

p 2

f 120

n  (1 - s) (vòng/phút) Khi roto quay ở định mức ta có:

s = (0,02  0,06) Nhờ có tụ điện nên góc lệch pha giữa ILV  IKD có thể đạt đến 900

Hoặc lớn hơn cuộn dây làm việc và cuộn dây khởi động thường được quấn bằng các bối dây đấu lại mỗi bối dây là một cực từ

Góc lệch là I KD , I LV lệch pha j = j l - j k

ILV

j = jLV - jKD

IKD

I

LV

j = jLV - jKD

IKD

Góc lệch pha ILV - IKD lệch pha j = j1 + jk

III CÁC YÊU CẦU, CÔNG THỨC TÍNH TOÁN, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

Sơ đồ dây quấn quạt bàn:

1 Các yêu cầu:

Điện áp đặt vào U = 110V, 220V

Bộ dây phải được đặt trong lõi thép stato

2 Công thức tính toán và ký hiệu:

Đối với dây quấn bước đủ:

p 2

z '

T  (khoảng) Khoảng cách giữa cuộn làm việc và cuộn khởi động

2

z '

T  (khoảng)

Số cực từ

n

f 120 p

2  Với: n - tốc độ quay roto

T - bước cực

z - số rãnh của lõi thép stato

Y - bước dây

3 Số liệu và phương pháp tính toán:

Bước cực:

4

16 p

2

z '

T   = 4 khoảng Khoảng cách giữa cuộn làm việc với cuộn khởi động

2

4 2

T

T   = 2 khoảng

4 Sơ đồ dây quấn quạt bàn có cuộn số chung khởi động:

(Z = 16 ; 2p = 4)

a Sơ đồ dây quấn trải của quạt bàn có cuộn số chung khởi động:

Trang 6

b Xác định đầu dây và đấu vận hành:

Trong trường hợp 5 đầu dây ra của quạt bị mất ký hiệu để đấu vận hành quạt ta có các cánh sau:

 Bước 1: đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4, 5 vào 5 đầu dây

 Bước 2: dùng đồng hồ đo () đo từng trị số ôm của từng cặp dây

có 10 trị số ôm

R15 = ? 

Xác định dây số 2:

Đèn

Tụ

KD

1

2' 3'4'

Z = 16, 2p = 4

Trong 10 trị số ôm ta chọn ra 2 trị số nhỏ nhất (ví dụ) R14, R15 thì khi đó dây có số thứ tự chung sẽ là số 2

Xác định dây KĐ và LV

Lấy dây số 2 làm chuẩn đo vào 2 dây thứ tự còn lại dây nào cho trị số ôm lớn là dây khởi động dây còn lại là dây làm việc

Xác định dây số 1 và số 3:

Lấy dây KĐ làm chuẩn đo 2 dây thứ tự còn lại dây nào cho trị số ôm là dây số 3 dây nào cho trị số ôm nhỏ là dây số 1

c Nguyên tắc điều chỉnh tốc độ thích hợp với các loại quạt máy điều

chỉnh tốc độ quay của động cơ điện này có thể điều chỉnh trong phạm vi có độ trước và thay đổi từ (0,1 - 0,25)

Có 4 phương pháp điều chỉnh:

 Dùng máy biến áp tự ngẫu

 Dùng cuộn kháng

 Dùng cuộn dây tốc độ

 Đấu nối các bối dây làm việc

Sơ đồ đấu dây quạt bàn có cuộn số khung KĐ

Z = 16 2p = 4

Trang 8

kd

U = 110V, 220V

LV

Thay đổi khi quấn dây lại

N (110V) =

2

1

N (220V)

S (110V) = 2S (220V)

N (220V) = 2N (110V)

S (220V) =

2

s (110V)

Để thuận tiện cho vô dây thông thường người ta lấy N = 220V = 1,8N110

nhưng đồng thời người ta tẩm sấy rất cẩn thận

Thay đổi điện áp 110V - 220V khi có một cuộn làm việc 110V và có hộp số

Thay đổi quạt (220V - 110V)

Đèn

Tụ

LV

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ THỰC HIỆN QUẤN QUẠT BÀN

1 Vẽ sơ đồ dây quấn của quạt:

- Dây làm việc

- Dây khởi động

2 Làm sạch rãnh, sửa rãnh stato và lốt cách điện rãnh

3 Làm khuôn dây

4 Quấn dây làm việc và vô dây làm việc cho ra 2 đầu dây 1 và 1'.

5 Quấn dây khởi động và vô dây khởi động cho ra 2 đầu dây 2 và 2'.

6 Quấn 2 cuộn số và vô dây cuộn số cho ra 4 đầu dây 3-3' và 4-4'.

Lưu ý khi vào dây cuộn số ta vào chung rãnh với cuộn khởi động nếu là

số chung khởi động hoặc làm việc nếu chung số làm việc

7 Đấu các đầu dây lại cho ra 5 đầu dây, dây làm việc và dây khởi động và cho

ra các đầu dây số 1, 2, 3

Cách đấu cho ra 5 đầu dây:

1 - L

2 - K

3 nối 2' - 1 1' nối 4' - 3 3' nối 4 - 2

8 Lót cách điện giữa các bối dây và buộc lại bằng dây gai.

V HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

1 Hư hỏng: mất ký hiệu 5 đầu dây ra của quạt

Cách khắc phục: trang 9 (cách xác định 5 đầu dây bị mất ký hiệu)

2 Tụ điện bị hỏng:

Cách khắc phục ta thay mới tụ điện

3 Quạt lúc khởi động bị chạy chậm lại ỳ ạch hoặc không chạy:

Cách khắc phục: ta xem lại tụ điện hoặc trục động cơ có bị côn, khuyết hay không ta chỉ cần thay trục hoặc tụ điện

Trang 10

VI CÁC SỰ CỐ KHI QUẤN DÂY

Trong quá trình tính toán, vận hành, và bảo quản sửa chữa ta phải thực hiện cẩn thận hoặc trong quá trình tính toán và dây quấn quạt bàn có cuộn số chung khởi động ta phải quấn liên tiếp để tránh nhầm lẫn ta phải đánh dấu đầu dây

Để thực hiện một cách tốt nhất trong quá trình quấn quạt ta phải luôn luôn kiểm tra và cẩn thận để tránh phải chạm vỏ dễ dẫn đến cháy quạt và không an toàn cho người sử dụng

VII KẾT LUẬN

Động cơ một pha tụ ngâm được sử dụng với công suất nhỏ cụ thể là quạt bàn có cuộn số được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn cuộc sống, tuy nhiên trong quá trình sử dụng quạt bàn phải biết cách bảo quản và sử dụng đúng cách quy định không để động cơ quá tải, không để xảy ra va chạm giữa các vòng dây, bối dây với nhau Dây quấn quạt có những ưu điểm và nhược điểm như sau:

- Ưu điểm: dễ thay thế dễ sử dụng, đầu tư ít tốn kém giá thành hạ Bó dây hẹp, động cơ vận hành êm và an toàn

- Nhược điểm: khó vô dây trong stato, sợi dây điện tử nhỏ dễ bị đứt, dễ bị bong lớp vẹtni cách điện

Phần II

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI B: ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT ỨNG DỤNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 3 PHA CÔNG SUẤT

LỚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÙNG CUỘN KHÁNG

I KHÁI NIỆM

Những động cơ có công suất lớn hơn 7kw là động cơ công suất lớn khi

mở máy dòng điện tăng lên từ 5 đến 7 lần so với dòng điện định mức, với dòng điện này làm cho điện áp hệ thống mạng điện bị giảm dẫn đến ảnh hưởng các phụ tải khác chủ yếu là phụ tải một pha Chính vì thế mà người ta đặt ra yêu cầu phải giảm dòng điện mở máy, để thực hiện như vậy người ta sử dụng các phương pháp sau:

- Chuyển đổi sao tam giác

- Dùng biến áp tự ngẫu

- Dùng cuộn kháng bão hoà

II CẤU TẠO

Trang 12

Cầu dao 3 pha

CC

Cầu chì

Tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt

Tiếp điểm thường hở của C ++

RN

K

Cuộn kháng X

Tiếp điểm thường kín của C ++

K

Tiếp điểm thường mở đóng chậm

của rơle thời gian

Rth

On

Nút ấn thường mở

Off

Nút ấn thường đóng

Cuộn dây rơle nhiệt RN

Rth Cuộn dây rơle thời gian

2 Cấu tạo:

Gồm hai phần: Phần động lực và phần điều khiển

a Phần động lực:

Gồm có cầu chì CC1, các tiếp điểm chính của k k1 và 3 cuộn kháng x Rơle nhiệt động cơ 3 pha

+ Cầu chì: là một loại khí cụ điện đơn giản dùng để bảo vệ ngắn mạch cho các thiết bị động cơ điện và mạng điện Nó được làm bằng dây chì và được kéo thành sợi, khi xảy ra ngắn mạch làm nóng chảy dây chì bảo vệ cho mạch điện

+ Cầu dao:

Gồm có hai phần: phần điện và phần cách điện

- Phần điện: dây dẫn điện, lưỡi dao, tiếp xúc tĩnh được làm bằng vật liệu dẫn điện, người ta thường làm bằng đồng đôi khi làm bằng sắt

- Phần cách điện: đế sứ, cần thao tác dùng làm vật liệu cách điện có độ cách điện cao

+ Rơle nhiệt:

Trang 14

4

4

RN

RN

K K K

CC1

CD

DC

K1

K1

K1

K

Rth

K1

K

Rth

7

2

5 3

CC2 1

1 6

1 cuộn dây dòng điện

2 lưỡng kim

3 cần tác động

4 nút phục hồi

5 lò xo nén

6 các dây cốt

7 tiếp điểm

8 vít đấu dây không chế

9 phím cách điện

Rơle nhiệt là thiết bị dùng để bảo vệ cho động cơ khi động cơ quá tải Mạch động lực cần bảo vệ quá tải được mắc nối tiếp với phần tử đốt nóng Khi có dòng điện qua cuộn đốt nóng tăng lên cao so với dòng điện định mức (quá tải) làm cho lưỡng kim số 2 bị đốt nóng cong lên phía trên (không thể cong xuống phía dưới vì hệ số dãn nở nhiệt của số 2 và số 9 khác nhau 2 > 9) Tác động vào cần số 3 làm mở ngằm khoá giữ 9 với 3 làm mở tiếp điểm số 7 bảo vệ được cho mạch điện

4 5

6 3

7 8

9 2

Các ứng dụng cụ thể:

b Mạch điều khiển:

Gồm cầu chì CC2, tiếp điểm thường mở đóng chậm của rơle thời gian và tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt, công tắc tơ k và k1, cuộn dây rơle thời gian, nút ấn thường đóng thường mở

- Nút ấn dùng để đóng ngắt mạch ở lưới điện hạ áp, nút ấn dùng để điều khiển các công tắc tơ, rơle để chuyển mạch tín hiệu bảo vệ sử dụng, sử dụng phổ biến là dùng trong mạch động cơ để mở máy và dừng máy

Có 3 kiểu nút ấn: nút ấn thường đóng, nút ấn thường hở và nút ấp thường kép

- Nút ấn thường đóng: có tác dụng là ngắt nguồn điện làm cho động cơ ngừng hoạt động

- Nút ấn thường hở: có tác dụng khi ấn xuống làm đóng nguồn điện lại cấp nguồn điện cho mạch cho động cơ

- Nút ấn kép: là kết hợp giữa nút ấn thường đóng và nút ấn thường hở

- Công tắc tơ:

Trang 16

K K K CD

K

RN1 RN2

K

ĐC

6

7

5 4

2 1

3

1 cuộn dây 5 lò xo kép

4 bộ phận truyền động

Phần chính của công tắc tơ là cuộn điện tử K và hệ thống tiếp điểm Khi

K không có điện thì lò xo số 5 kéo lại làm mở nắp phần ứng với lõi thép, khi K

có điện lò xo 5 bị dãn ra chuyển động xuống dưới cặp tiếp điểm chính và một cặp tiếp điểm phụ số 7 cũng đóng lại và một phần khác bị mở ra

Khi tắc nguồn điện ở cuộn dây số 1 nắp số 3 bị ngả ra, cần số 4 chuyển động lên trên và tiếp điểm chính số 6 mở ra một phần tiếp điểm phụ số 7 đóng lại và một phần mở ra

- Rơle thời gian:

1 cuộn dây

2 lõi thép tĩnh

3 lõi thép động

4 tiếp điểm thường hở đóng chậm

5 vòng ngắn mạch

6 vít điều chỉnh

Nguyên lý khi cho nguồn điện vào cuộn dây số 1 thì sẽ sinh ra từ trường hút lõi thép số 3 làm đóng tiếp điểm số 4 đồng thời làm xuất hiện trong vòng ngắn mạch số 5 có một suất điện động cảm ứng Khi mất nguồn cung cấp cho cuộn dây số 1 nhưng lõi thép động số 3 không thể mở ngay ra được nhờ vòng ngắn mạch duy trì từ thông, từ thông cậm pha so với từ thông chính một góc 900

nên tiếp điểm số 4 sẽ được mở chậm sau một thời gian được chỉnh định

III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Cấp nguồn ba pha cho mạch điện, đóng cầu dao CD mạng điện lúc này vẫn chưa có điện ta ấn nút on (3-5) cuộn dây công tắc tơ k có điện đóng các tiếp điểm K thường hở bên mạch động lực và đóng tiếp điểm k (3-5) ở mạch điều khiển đồng thời công tắc tơ rơle thời gian RTH có điện Sau một thời gian chỉnh

5 6

3

1 2

định của rơle thời gian RTH thì tiếp điểm thường mở đóng chặn (2-4) của RTH đóng lại cúp điện cho cuộn dây công tắc tơ K1 có điện đóng ba tiếp điểm thường

mở trong mạch động lực loại cuộn kháng X ra khỏi mạch động lực Động cơ tiếp tục tăng tốc độ làm việc ứng với momen quay chấm dứt quá trình mở máy

Muốn động cơ dừng lại ta nhấm nút off (1-3) cắt nguồn cung cấp cho cuộn dây K và cuộn dây RTH các tiếp điểm RTH, K, K1 mở ra dẫn đến mất điện mất nguồn cung cấp 3 pha cho động cơ điện

Bảo vệ Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ

Cầu chì CC1, CC2 bảo vệ ngắn mạch cho mạch điện

IV TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Để bảo vệ cho động cơ điện không bị phát nóng, quá tải lâu dài hay ngắn mạch thì chúng ta phải dùng áptomát, rơle nhiệt và chúng ta lựa chọn thiết bị bảo vệ cho phù hợp

Yêu cầu: tính toán bảo vệ động cơ không đồng bộ 3 pha có công suất lớn 10kw điện áp 380V dòng điện 25A trị số K = 4 - 8 tính toán lựa chọn thiết bị

Chọn rơle nhiệt với dòng điện điều chỉnh (Iđc)

Iđc = Iđm = Iu = 40A

Ta có:

Icc = C

Ikd

Ikd = K Idm = (chọn K = 6)

 Lkd = 6 25 = 150A Vậy Icc =

6 , 1

150 C

Ikd

 = 93A Nếu bảo vệ bằng cầu dao tự động thì dòng điện tác dụng của rơle nhiệt tác động tức thời

Itd > 1,2 Ikd = 1,2 150 = 180A

Do Itd lớn nhất của rơle điện tử ứng với mọi chi tiết dây dẫn nhất định cơ thể không quá 1,5 lần dòng điện cho phép cầu chì Dòng điện nhỏ nhất của cầu chì

Icc > Itd =

5 , 1

180 = 120A

Trang 18