Tìm hiểu về động cơ, thiết bị đóng cắt, bảo vệ và các bộ biến đổi trong hệ thống trang bị điện

Tìm hiểu về động cơGồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu ( chổithan và cổ góp). Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, haynam châm điện. Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều. Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển độngquay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và mộtbộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== BÀI TẬP LỚN Môn học: Trang bị điện - điện tử máy cơng nghiệp ĐỀ TÀI: Tìm hiểu động cơ, thiết bị đóng cắt, bảo vệ biến đổi hệ thống trang bị điện Tìm hiểu biến tần Silcovert( hãng Ansaldor) Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thị Liên Anh Sinh viên thực : Nguyễn Đình Việt – 20149583 Hà nội, 11-2015 MỤC LỤC Chương TÌM HIỂU CÁC ĐỘNG CƠ ĐIỆN - 1.1 Hiện nay, ta thường phân loại động điện thành nhóm là: Động điện chiều Động điện xoay chiều Động điện chiều 1.1.1 Định nghĩa - Động điện chiều máy điện chuyển đổi lượng điện chiều sang lượng - Kí hiệu vẽ điện: Hình 1.1 : Kí hiệu động vẽ 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều Gồm có phần stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), phần chỉnh lưu ( chổi than cổ góp) - Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện - Rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều - Bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dịng điện chuyển động quay rotor liên tục Thơng thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp 1.1.3 Nguyên lý hoạt động động điện chiều - - Khi đặt vào từ trường dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường tác dụng lựcvào dòng điện làm dây dẫn chuyển động.Chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái Đây ngun lý làm việc động nói chung Với động chiều : từ trường động tạo từ cuộn dây gọi cuộn cảm hay cuộn kích từ Do stator động có đặt cuộn cảm nên thường gọi phần cảm.Từ trường cuộn cảm tạo tác dụng lực vào dây dẫn rotor đặt rảnh rotor có dịng điện chạy qua Cuộn dây gọi cuộn ứng Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua chổi than cổ góp Phần rotor mang phần ứng nên gọi phần ứng 1.1.4 Phân loại động điện chiều Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau: -Kích từ độc lập -Kích từ song song -Kích từ nối tiếp -Kích từ hỗn hợp Với loại động điện chiều có ứng dụng khác 1.1.5 Tìm hiểu số động điện chiều thực tế a Động chiều hãng meidensha - Hình ảnh thực tế - Hình 1.2 : Động điện chiều hãng MEIDENSHA Thông số in nhãn động cơ: Bảng 1.1 : Nhãn động chiều MEIDENSHA Trong đó: Type HE-MRO : kiểu động OUTPUT 7.5 KW : công suất định mức VOLTS 48 : điện áp 48VDC RATING MIN : "trị số danh định phút" Nghĩa nên chạy không phút liện tục, muốn chạy tiếp phải có thời gian nghỉ định b Động chiều Công ty cổ phần chế tạo điện Hà Nội (HEM) sản xuất Hình 1.3 : Động điện chiều hãng HEM - Các thông số vận hành Bảng 1.2 : Các thông số vận hành động chiều HEM Công suất kW 200 - Tốc độ vg/ph 800 Điện áp V 440 Điện áp kích từ V 220 Kiểu bảo vệ IP23 Cấp cách điện H/H Chế độ Dài hạn – S1 Dạng lắp đặt IM B3 Kiểu làm mát Làm mát quạt gió ngồi Sen sơ đo nhiệt dây Pt100 Sen sơ đo nhiệt ổ bi Pt100 có cho ổ trước sau Lắp đặt: Động điện chiều loại trục ngang có kích thước lắp đặt theo yêu cầu làm việc máy công tác Kiểu làm mát: Làm khơng khí cưỡng quạt gió ngồi - Điều kiện làm việc bình thường: + Nhiệt độ làm việc lớn xung quanh 450C + Độ cao lớn so với mực nước biển 1000m + Nền móng phải cách rung với bên ngồi + Đường gió làm mát phải cách với muối, khí gas, bụi bẩn rác bẩn - Bảo quản lưu kho bãi: + Động phải giữ gìn bảo quản với bạt che, túi bao phủ bàn giao nguyên trạng phải để kho nhà + Kho chứa động phải sẽ, khơ phải có thơng Các loại khí độc, bụi bẩn, va chạm mạnh độ rung bất thường Động cần phải bảo vệ để tránh mối côn trùng xâm nhập + Kho chứa động phải có nhiệt độ từ 10 0C đến 500C độ ẩm không 75% + Thời gian lưu kho bãi thấp tháng: thời gian chuyển tới vị trí lắp đặt mà chưa lắp cần phải để động tránh xa nguồn gây hại cho động khí, bụi bẩn, va đập, rung động mạnh + Nếu điều kiện bảo quản bị độ ẩm cao 75% phải tiến hành sấy động Để tránh xâm nhập độ ẩm vào động cần đo kiểm tra nhiệt độ sau đóng sấy, nhiệt độ cần trì cao nhiệt độ môi trường khoảng đến 100C c Động điện chiều hãng EXCEM Hàn Quốc Hình 1.4 : Động điện chiều hãng EXCEM - Kích thước động cơ: Hình 1.5 : Kích thước động điện chiều hãng EXCEM - Đặc điểm động cơ: Bảng 1.3 : Đặc điểm động chiều hãng EXCEM - Đường đặc tính: Hình 1.6: Đường đặc tính động chiều hãng EXCEM 1.2 Động điện xoay chiều 1.2.1 Định nghĩa Động điện xoay chiều động điện hoạt động với dòng điện xoay chiều 1.2.2 Phân loại động điện xoay chiều Động gồm có hai phần stator rotor Stato gồm cuộn dây ba pha điện quấn lõi sắt bố trí vành tròn để tạo từ trường quay Rơto hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép Khi mắc động vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay stato gây làm cho rôto quay trục Chuyển động quay rơto trục máy truyền ngồi sử dụng để vận hành máy công cụ cấu chuyển động khác Động điện xoay chiều sản xuất với nhiều kiểu công suất khác Theo sơ đồ nối điện phân làm loại: động pha pha, theo tốc độ có động đồng động không đồng a Động điện xoay chiều pha Dựa theo nguyên tắc động không đồng ba pha, người ta chế tạo động không đồng pha Stato loại động gồm hai cuộn dây đặt lệch góc, dây nối thẳng với mạng điện, dây nối với mạng điện qua tụ điện Cách mắc làm cho hai dòng điện hai cuộn dây lệch pha tạo từ trường quay Động không đồng pha đạt cơng suất nhỏ, chủ yếu dùng dụng cụ gia đình quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước… b Động điện xoay chiều ba pha Từ trường quay tạo cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch vòng tròn Cách bố trí cuộn dây tương tự máy phát điện ba pha, động điện người ta đưa dịng điện từ ngồi vào cuộn dây 1, 2, Khi mắc động vào mạng điện ba pha, từ trường quay stato gây làm cho rôto quay trục Chuyển động quay rơto trục máy truyền ngồi sử dụng để vận hành máy công cụ cấu chuyển động khác c Động không đồng Cơ cấu động không đồng (ĐCKĐB) tuỳ theo kiểu loại vỏ bọc kín hở, hệ thống làm mát cánh quạt thơng gió đặt bên hay bên ngồi động Nhìn chung ĐCKĐB có hai phần phần tỉnh phần quay - Phần tĩnh Phần tĩnh hay gọi stato gồm hai phận lõi thép dây quấn + Lõi thép: Là phận dẩn từ máy có dạng hình trụ rổng, lõi thép làm thép kỹ thuật điện dày 0,35 đén 0,5 mm, dập theo hình vành khăn, phía có xẻ rảnh để đặt dây quấn sơn phủ trước ghép lại + Dây quấn: Dây quấn stato làm dây đồng dây nhôm (loại dây email) đặt rảnh lõi thép Hai phận cịn có phận phụ bao bọc lõi thép vỏ máy làm nhơm gang dùng để giử chặt lõi thép phía chân đế để bắt chặt vào bệ máy, hai đầu có hai nắp làm vật liệu loại với vỏ máy, nắp có ổ đỡ (hay gọi bạc) dùng để đở trục quay rơto - Phần quay Hay cịn gọi rơto, gồm có lõi thép, dây quấn trục máy + Lõi thép: Có dạng hình trụ đặc làm thép kỹ thuật điện, dặp thành hình dĩa ép chặt lại, mặt có đường rãnh để đặt dẩn dây quấn Lõi thép ghép chặt với trục quay đặt hai ổ đở stato + Dây quấn: Trên rơto có hai loại: rơto lồng sóc rơto dây quấn - Loại rơto dây quấn có dây quấn giống stato, loại có ưu điểm mơment quay lớn kết cấu phức tạp, giá thành tương đối cao - Loại rôto lồng sóc: kết cấu loại khác với dây quấn stato Nó chế tạo cách đúc nhôm vào rãnh rôto, tạo thành nhôm nối ngắn mạch hai đầu có đúc thêm cánh quạt để làm mát bên rôto quay Phần dây quấn tạo từ nhơm hai vịng ngắn mạch có hình dạng lồng nên gọi rơto lồng sóc Các đường rãnh rơto thơng thường dập xiên với trục, nhằm cải thiện đặt tính mở máy giảm bớt tượng rung chuyển lực điện từ tác dụng lên rôto không liên tục Nguyên lý hoạt động Muốn cho motor giảm tốc làm việc, stato động cần cấp dòng điện xoay chiều Dòng điện qua dây quấn stato tạo từ trường quay với tốc độ:n=60 f/p (vịng/phút) đó: f- tần số nguồn điện p- số đơi cực dây quấn stato Trong q trình quay từ trường quét qua dẩn rơto, làm xuất sức điện động cảm ứng Vì dây quấn rơto kín mạch nên sức điện động tạo dòng điện dẩn rơto Các dẩn có dịng điện lại nằm từ trường, nên tương tác với nhau, tạo lực điện từ đặc vào dẩn Tổng hợp lực tạo môment quay trục rôto, làm cho rôto quay theo chiều từ trường Khi ĐC làm việc, tốc độ rôto (n) nhỏ tốc độ từ trường (n1) ( tứclà n DC) Bộ nghịch lưu (DC -> AC) Bộ biến đổi điện xoay chiều (AC -> AC) Bộ biến đổi điện chiều (DC -> DC) Bộ biến đổi AC-AC thường thực cách dùng biến đổi ACDC tạo nguồn cung cấp cho biến đổi DC-AC Thời gian gần có số biến đổi AC-AC thực việc biến đổi nguồn AC cách trực tiếp, khơng có tầng liên kết DC (DC-link), chúng gọi biến đổi ma trận (matrix converter) hay biến đổi trực tiếp (direct converter) Tên gọi biến đổi ma trận xuất phát từ thực tế biến đổi sử dụng ma trận khóa (van) chiều để kết nối trực tiếp pha ngõ với pha ngõ vào (tất nhiên theo quy luật để đảm bảo yêu cầu đặt biến đổi) 4.1.3 Một số biến đổi thực tế a Bộ chỉnh lưu Thyristor RC-SL Hình 4.1 : Bộ chỉnh lưu Thyristor RC-SL Các thông số bản:  Hoạt động chế độ đảo ngược RC-S - khơng có RC-D - yes  Đơn vị cung cấp điện × 380 + N, B  Tần số 50 Hz ±  Điện áp đầu danh định chỉnh lưu điều hành phi cô lập điện áp cảm biến (switch) 6; 12;24; 48,  Xếp hạng điện áp đầu module chỉnh lưu với cách điện điện áp cảm biến 540, B  Độ xác tĩnh ổn định điện áp đầu -không  Analog 0-10 (hoặc ± 10)  Số lượng đầu vào tham chiếu analog -  12bit ADC  Điện áp đầu vào từ cảm biến ± 75 mV  Hệ thống điều khiển kỹ thuật số Vypryamitelem-, vi điều khiển  Thiết lập chế độ (ổn định quy định hành điện áp mở góc, ngược cực chỉnh lưu) - đầu vào nhị phân bên yếu tố đầu vào cho giao diện RS-485  Lựa chọn mạch chỉnh lưu người khác Thiết lập -DIP-Switch bảng điều khiển  Tinh chỉnh phạm vi kiểm sốt hệ số PI, kiểm sốt góc độ ban đầu cuối điện trở biến bảng điều khiển  Số cảm biến nhiệt độ chỉnh lưu -2  Chế độ hiển thị trường hợp khẩn cấp phụ kiện -LED kết nối với kết đầu kỹ thuật số đơn vị kiểm soát, RS-485  Mức độ bảo vệ -IP56  Kích thước (H × W × D) - 200 × 250 × 100 mm b.Bộ nghịch lưu Có Nạp PM-2000CA10-12 Hình 4.2 : Bộ nghịch lưu Có Nạp PM-2000CA10-12 Ta có thơng số sau: Bảng 4.1 : Thông số Bộ nghịch lưu Có Nạp PM-2000CA10-12 Hãng sản xuất Dynamic Nguồn vào DC 10~15V Nguồn 100V/110V/115V/120 Vac 220V/230V/240Vac Kích thước 465 * 180 * 153 Khối lượng(Kg) 6.7 Thông tin thêm Bộ Nghịch Lưu DC/AC Có Nạp PM-2000CA10-12 Cơng suất liên tục 2000W Công suất khởi động 4000W Sai số ± 5% ~ 10% Dòng nạp Model 12DVC 10Amp / Model 24DVC 5Amp Thời gian chuyển đổi Nguồn AC > INVERTER: 16ms / INVERTER > Đầu AC: nguồn tự động 16ms Hiệu suất > 85% Tần số 50Hz or 60Hz ± 3% Mức điện áp thấp bắt Model 12DVC 10.5V ± 0.5V / Model 24DVC 21.5V ± 0.5V đầu cảnh báo Mức điện áp thấp bắt Model 12DVC < 9.5V ± 0.5VDC / Model 24DVC < 20.5V ± đầu báo động tắt 0.5VDC nguồn Cảnh báo nhiệt độ nóng > 60 °C Cảnh báo nhiệt độ nóng tắt nguồn > 65 °C Cảnh báo tải > 2000W Cảnh báo tải tắt > 2200W Chế độ bảo vệ điện áp vào cao/thấp Có Chế độ bảo vệ tự Có động ngược cực Bảo vệ ngắn mạch Có Tự động điều chỉnh quạt làm mát Có (dùng cầu chì) Vào/Ra độc lập Có Chế độ AVR Có Điều khiển từ xa Có Sóng Mơ sóng sine 4.2 Biến tần 4.2.1 Biến tần gì? Biến tần thiết bị dùng để thay đổi điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha thông qua việc thay đổi tần số dòng điện xoay chiều pha Đây công thức tốc độ động xoay chiều pha, để thay đổi tốc độ động có phương pháp: - thay đổi số cực động P, - thay đổi hệ số trượt s, thay đổi tần số f điện áp đầu vào - Và BIẾN TẦN thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp xoay chiều pha đặt lên động -> Qua thay đổi tốc độ động theocông thức 4.2.2 Nguyên lý hoạt động biến tần Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực biến tần Nguyên lý làm việc biến tần đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đốixứng Ban đầu, điện áp chiều tạo trữ giàn tụ điện Điện áp chiều mức cao Tiếp theo, thơng qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT (IGBT từ viết tắt Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống cơng tắc bật tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu Biến tần) Biến tần tạo điện áp Xoay chiều ba pha phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số cao nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển (khi cần tăng giảm tốc độ động cơ) Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mơ men khơng đổi, tỉ số điện áp - tần số không đổi Tuy với tải bơm quạt, quy luật lại hàm bậc Điện áp hàm bậc tần số Điều tạo đặc tính mơ men hàm bậc hai tốc độ phù hợp với yêu cầu tải bơm/quạt thân mô men lại hàm bậc hai điện áp Hình 4.4 : Dạng sóng điện áp dòng điện đầu biến tần Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ đại Nhờ vậy, lượng tiêu thụ xấp xỉ lượng yêu cầu hệ thống Ngoài ra, biến tần ngày tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác phù hợp hầu hết loại phụ tải khác Ngày biến tần có tích hợp PID thích hợp với nhiều chuẩn truyền thơng khác nhau, phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA 4.2.3 Tìm hiểu biến tần Silcovert hãng Ansaldor a Biến tần cho máy đồng - Silcovert S-LCI Hình 4.5 : Biến tần cho máy đồng - Silcovert S-LCI Silcovert S biến tần chuyển đổi (Load chuyển mạch biến tần nguồn - LCI) cho máy đồng Nó cung cấp giám sát, điều chỉnh tốc độ phanh mô-men xoắn V / Hz định nghĩa thấp Nó có thiết kế nhỏ gọn mạnh mẽ, hiệu đáng tin cậy sử dụng biến đổi tần số mà bắt đầu mềm Thông số kỹ thuật:  Công suất: lên đến 65 MW  Điện áp: Làm mát khơng khí: lên đến 4500 V Làm mát nước : lên đến 10000 V  Tần số đầu ra: 5-95 Hz b Biến tần Silcovert dòng H-series Được chia làm loại là: - Silcovert TH : 4.16 kV; kV; 6.6 kV; 7.2 kV Silcovert NH : 4.16 kV; kV; 6.6 kV Hình 4.6 : Biến tần Silcovert dòng H – series - Cấu tạo biến tần làm mát khơng khí: Hình 4.7: Cấu tạo biến tần làm mát không khí Ta có khối nghịch lưu biến tần sau: Hình 4.8 : Khối nghịch lưu biến tần Silcovert TH NH Ta có hệ thống điều khiển tổng quan hệ: Hình 4.9: Hệ thống điều khiển tổng quan hệ Một số thông số biến tần Silcovert TH NH  Silcovert TH:  Dải cơng suất: Làm mát khơng khí: lên đến 8100 KVA Làm mát nước: lên đến 21000 KVA  Điện áp: lên đến 4160/6000/6600/7200 V  Tần số ra: 5-250 Hz (330 tối đa với giảm tải) Ứng dụng: tải ly tâm (máy bơm, máy nén, quạt), cải tạo động tại, ứng dụng tốc độ cao  Silcovert NH:  Dải công suất: Làm mát khơng khí : 1500/3700 KVA Làm mát nước: 2900/14400 KVA  Điện áp: lên đến 4160/6000/6600 V  Tần số ra: 5-140 Hz Ứng dụng: tải ly tâm (máy bơm, máy nén, quạt), cải tạo động tại, ứng dụng tốc độ cao KẾT LUẬN Với đề tài này, thân em thấy cịn nhiều thiếu sót, cịn nhiều điều cần phải nghiên cứu thêm Sau thời gian thực hành nghiên cứu lý thuyết học kết hợp với tìm hiểu thiết bị thực tế,cùng với nỗ lực thân bảo tận tình giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Thị Liên Anh giúp đỡ bạn bè đến bản báo cáo tập lớn hoàn thành Bản báo cáo phần thể kết hợp lý thuyết với thực tế để giải vấn đề chuyên môn, nhiên không tránh khỏi hạn chế thiếu sót, mong bảo thầy, góp ý bạn bè để báo cáo hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Đình Việt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Quang Hồi , Trang bị điện- điện tử máy công nghiệp, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [2] Bùi Quốc Khánh- Nguyễn Văn Liễn- Nguyễn Thị Hiền, Truyền Động Điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Phạm Văn Chới, Giáo trình khí cụ điện, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [4] http://dailythietbidiencongnghiep.com/san-pham/ truy cập cuối ngày 4/12/2015 [5] http://www.aecom.vn/ truy cập cuối ngày 4/12/2015 [6] http://www.chauvinhcuong.com/kho.html truy cập cuối ngày 4/12/2015 [7] http://maydochuyendung.com/may-do-toc-do-vong-quay truy cập cuối ngày 4/12/2015 [8] http://www.tanddproducts.com/downloads/Nidec%20ASI%20MV%20Drive%20ebrochure_T&D.pdf truy cập cuối ngày 4/12/2015 [9] http://www.hem.vn/san-pham-dich-vu/san-pham-dich-vu/dong-co-dien/# truy cập cuối ngày 4/12/2015 [10] http://vihem.com.vn/CongtyCPchetaomaydienVietNam-Hungari/? page=product&category_id=3889 truy cập cuối ngày 4/12/2015