Tbd cn chuong 2 1 TRANG BỊ ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP

Chương 2: Động Cơ Điện TS Nguyễn Duy Anh Khoa Cơ Khí Bộ môn Cơ Điện Tử Khái niệm chung động điện  Động điện máy điện dùng để chuyển đổi lượng điện sang lượng Máy điện dùng để chuyển đổi ngược lại (từ sang điện) gọi máy phát điện hay dynamo Các động điện thường gặp dùng gia đình quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi Ứng dụng Ngày động điện dùng hấu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến đồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay hệ thống thơng gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặt biệt đầu máy xe lửa Trong cơng nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang (chúng động bước nhỏ) Nguyên lý hoạt động  Phần động điện gồm phần đứng yên (stator) phần chuyển động (rotor) quấn nhiều vịng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây rotor stator nối với nguồn điện, xung quanh tồn từ trường, tương tác từ trường rotor stator tạo chuyển động quay rotor quanh trục hay mômen Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Phần lớn động điện họat động theo nguyên lý điện từ, loại động dựa nguyên lý khác lực tĩnh điện hiệu ứng điện áp sử dụng Nguyên lý mà động điện từ dựa vào có lực lực học cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm từ trường Lực theo mô tả định luật lực Lorentz vng góc với cuộn dây với từ trường Phần lớn động từ xoay có động tuyến tính Trong động xoay, phần chuyển động gọi rotor, phần đứng yên gọi stator Phân loại động điện Đặc tính động điện  Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mơmen động cơ: w=f(M)  Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác khác phân tích phần sau  Đặc tính tự nhiên: Đó quan hệ w = f(M) động điện thông số điện áp, dòng điện động định mức theo thông số thiết kế chế tạo mạch điện động không nối thêm điện trở, điện kháng  Đặc tính nhân tạo: Đó quan hệ w = f(M) động điện thông số điện không định mức mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng có thay đổi mạchnối Đặc tính động điện  Trong hệ TĐĐ có q trình biến đổi lượng điện - Chính q trình biến đổi định trạng thái làm việc động điện Người ta định nghĩa sau: Dịng cơng suất điện Pđiện có giá trị dương có chiều truyền từ nguồn đến động từ động biến đổi công suất điện thành công suất Pcơ = M.w cấp cho máy SX (sau có tổn thất DP)  Cơng suất Pcơ có giá trị dương mômen động sinh chiều với tốc độ quay, có giá trị âm truyền từ máy sản xuất động mômen động sinh ngược chiều quay  Công suất điện Pđiện có giá trị âm có chiều từ động nguồn Đặc tính động điện 24 25 Cấu tạo  Khi cuộn dây phần ứng dây đồng nối hình đầu dây đưa qua hệ vịng trượtchổi than để nối với điện trở mạch ngồi roto gọi roto dây quấn Nguyên lý hoạt động  Khi từ trường quay (giả sử theo chiều KĐH) phần cảm quét qua dây dẫn phần ứng cuộn dây (hay dẫn) phần ứng xuất suất điện động cảm ứng Nếu mạch phần ứng nối kín có dịng điện cảm ứng sinh (chiều xác định theo quy tắt bàn tay phải) Từ trường quay lại tác dụng vào dịng cảm ứng lực từ có chiều xác định theo quy tắt bàn tay trái tạo mô men làm quay phần cảm theo chiều quay từ trường quay  Tốc độ quay phần cảm nhỏ tốc độ quay từ trường quay (không đồng bộ) Động điện hoạt động theo nguyên tắt gọi động điện không đồng (KĐB) hay động điện dị động điện xoay chiều cảm ứng Mở máy (khởi động) động điện KĐB  Khi đóng điện trực tiếp vào động KĐB để mở máy lúc đầu rotor chưa quay, độ trượt lớn (s=1) nên s.đ.đ cảm ứng dòng điện cảm ứng lớn  Dịng điện có trị số đặc biệt lớn động cơng suất trung bình lớn, tạo nhiệt đốt nóng động gây xung lực có hại cho động Mở máy (khởi động) động điện KĐB  Tuy dòng điện lớn mơmen mở máy lại nhỏ: Đặc tính động KĐB mở máy trực tiếp Mở máy (khởi động) động điện KĐB Do cần phải có biện pháp mở máy Trường hợp động có cơng suất nhỏ mở máy trực tiếp Động mở máy theo đặc tính tự nhiên với mơmen mở máy nhỏ Những động không mở máy trực tiếp thực phương pháp mở máy gián tiếp sau Phương pháp dùng điện trở mở máy mạch rotor  Phương pháp dùng cho động rotor dây quấn điện trở mở máy mạch mắc nối tiếp với cuộn dây rotor Phương pháp dùng điện trở mở máy mạch rotor  Lúc bắt đầu mở máy, tiếp điểm công tắc tơ K1, K2, K3 mở, cuộn dây rotor nối với cấp điện trở phụ (R1+R2+R3) nên đường đặc tính đường Tới điểm b, tốc độ động đạt wb mơmen giảm cịn M2, tiếp điểm K1 đóng lại, cắt điện trở phụ R1 khỏi mạch rotor  Động tiếp tục mở máy với điện trở phụ (R2+R3) mạch rotor chuyển sang làm việc điểm c đặc tính dốc Mơmen tăng từ M2 lên M1 tốc độ động lại tiếp tục tăng  Động làm việc đường đặc tính từ c đến d Lúc này, tiếp điểm K2 đóng lại, nối tắt điện trở R2 Động chuyển sang mở máy với điện trở R3 mạch rotor đặc tính điểm e tiếp tục tăng tốc tới điểm f Lúc tiếp điểm K3 đóng lại, điện trở R3 mạch rotor bị loại Động chuyển sang làm việc đặc tính tự nhiên g tăng tốc đến điểm làm việc A ứng với mơmen cản MC Q trình mở máy kết thúc Phương pháp mở máy với điện trở điện kháng nối tiếp mạch stator  Phương pháp dùng điện trở điện kháng mắc nối tiếp với mạch stator lúc mở máy áp dụng cho động rotor lồng sóc lẫn rotor dây quấn Do có điện trở điện kháng nối tiếp nên dòng mở máy động giảm đi, nằm giá trị cho phép Mômen mở máy động giảm Phương pháp mở máy với điện trở điện kháng nối tiếp mạch stator  Thời điểm ban đầu trình mở máy, tiếp điểm K2 đóng lại (các tiếp điểm K1 mở) để điện trở (hình a) điện kháng (hình b) tham gia vào mạch stator nhằm hạn chế dòng điện mở máy Khi tốc độ động tăng đến mức (tuỳ hệ truyền động) tiếp điểm K1 đóng lại, K2 mở để loại điện trở điện kháng khỏi mạch stator Động tăng tốc đến tốc độ làm việc Quá trình mở máy kết thúc  Sơ đồ hình mở máy với cấp điện trở điện kháng mạch stator Có thể mở máy với nhiều cấp điện trở điện kháng công suất động lớn Phương pháp mở máy dùng máy biến áp tự ngẫu  Phương pháp sử dụng để đặt điện áp thấp cho động mở máy Do vậy, dòng điện động mở máy giảm  Các tiếp điểm K' đóng, K mở lúc mở máy Khi K' mở, K đóng q trình mở máy kết thúc  Phương pháp mở máy dùng cuộn kháng X máy biến áp tự ngẫu thích hợp cho việc mở máy động cao áp Phương pháp đổi nối U - D mở máy  Động KĐB làm việc bình thường sơ đồ mắc D cuộn stator mở máy mắc theo sơ đồ Y Thực chất phương pháp giảm điện áp đặt vào cuộn dây stator đổi nối Uph = Ud mắc D, cịn mắc Y điện áp giảm lần: Đảo chiều quay động điện KĐB  Để đảo chiều quay động KĐB, cần đảo chiều quay từ trường quay stator tạo Muốn vậy, cần đảo chiều hai pha pha nguồn cấp cho stator