Đồ án mh1, Nghiên cứu, chế tạo modul đấu động cơ điện 1 pha 5 đầu dây

Việc sử dụng động cơ điện trong sản xuất và đời sống là rất rộng rãi , đặc biệt là động cơ điện một chiều bởi vì động cơ điện một chiều có rất nhiều ưu điểm so với động cơ xoay chiều . Nhưng gắn liền với việc sử dụng động cơ điện một chiều là quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu thực tế . Vì vậy để đáp ứng nhu cầu đó nhóm chúng em thực hiện với đề tài : “Nghiên cứu , chế tạo modul đấu động cơ điện 1 pha 5 đầu dây.”

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA 4

1.1 Khái niệm chung 4

1.2 Cấu tạo 4

1.3 Nguyên lý làm việc 5

1.4 Phạm vi áp dụng 6

1.5.Các phương pháp khởi động động cơ một pha 7

1.5.1 Động cơ không đồng bộ dùng cuộn dây phụ 7

1.5.2 Động cơ dùng tụ điện 7

CHƯƠNG II : ĐẤU ĐỘNG CƠ MỘT PHA 10

2.1 Đấu động cơ một pha ba đầu dây 10

2.1.1.Cách xác định đầu dây 10

2.1.2 Đấu động cơ 10

2.2 Đấu động cơ có 5 đầu dây 11

2.2.1 Xác định đầu dây 11

2.2.2 Cách đấu nối 13

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1 PHA 5 ĐẦU DÂY 14

3.1 Khái niệm động cơ 1 pha 14

3.2 Quy trình chế tạo động cơ 1 pha 5 đầu dây 14

KẾT LUẬN 16

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên , Ngày Tháng Năm 2022

Ký Tên

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nhân loại ngành công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử đang từng bước đến với tầm cao của tri thức và khoa học Tuy là một nước đi sau về ngành công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử và ứng dụng nó vào

đời sống nhưng Việt Nam cũng đang từng bước hòa nhập để đi cùng với xu hướng chung của thời đại Máy móc sẽ thay thế con người thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế

Việc sử dụng động cơ điện trong sản xuất và đời sống là rất rộng rãi , đặc biệt là động cơ điện một chiều bởi vì động cơ điện một chiều có rất nhiều ưu điểm so với động cơ xoay chiều Nhưng gắn liền với việc sử dụng động cơ điện một chiều là quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu thực tế Vì vậy để đáp ứng nhu cầu đó nhóm chúng em thực hiện với đề tài :

“Nghiên cứu , chế tạo modul đấu động cơ điện 1 pha 5 đầu dây.”

Trong thời gian làm đồ án với sự cố gắng của cả nhóm cùng với sự giúp

đỡ tận tình của cô Nguyễn Thị Vân Anh và các thầy cô trong khoa Điện – Điện

Tử đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành

Tuy đồ án của chúng em đã được hoàn thành nhưng do kiến thức cũng như tài liệu còn hạn chế cho nên bản đồ án của chúng em không tránh khỏi những sai sót Vậy chúng em kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến xây dựng để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn và chúng em có kinh nghiệm bổ sung kiến thức được tốt hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Nhóm sinh viên thực hiện : 1 Ngô Qúy Anh

2 Lê Xuân Ánh

3 Phạm Xuân Bách

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1 PHA 1.1 Khái niệm chung

Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor n khác với tốc độ từ trường quay trong máy

n1 Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ: Động cơ và máy phát Máy phát điện không đồng bộ ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt , nên trong chương trình này ta chủ yếu là xét động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và trong sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì Gần đây do kỹ thuật điện tử phát triển, nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh tốc

độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn Dãy công suất của nó rất rộng từ vài wat đến hàng ngàn kilowat Hầu hết là động cơ ba pha, có một số động cơ công suất nhỏ là một pha

1.2 Cấu tạo

+ Starto: là phần cố định, bao gồm lõi thép và vỏ máy Lõi thép Startor được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện và được xẻ rãnh để đặt bộ dây quấn Startor

Vỏ máy thường được đúng bằng Gang hoặc hợp kim nhôm có cấu tạo phù hợp cho việc thông gió, làm mát trong quá trình làm việc

Dây quấn Startor là dây điện tử, được quấn thành các bối dây lồng vào các rãnh trên lõi thép Startor và đấu nối theo quy luật nhất định

+ Roto: là phần quay, phổ biến là rotor lồng sóc có cấu tạo như sau:

- Lõi thép được ghép bởi các lá thép kỹ thuật điện

- Thanh dẫn : được làm bằng đồng hoặc nhôm

- Vòng đoản mạch: gồm 2 vòng ở 2 đầu rotor ( thanh dẫn được nối với vòng đoản mạch

 Ngoài ra còn có loại rotor dây quấn ( dùng cho động cơ công suất lớn)

- Lõi thép được ghép bởi lá thép kỹ thuật điện ( có rãnh để quấn dây)

- Dây quấn là đây điện tử được quấn quanh lõi thép

1.3 Nguyên lý làm việc

Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý của động cơ KĐ bộ một pha một dây quấn a) Từ trường đập mạch phân thành quay thuận và quay ngược

b) Từ thông và lực điện từ tác dụng lên roto

Khi nối dây quấn một pha stato vào lưới điện có điện áp u1 thì trong dây quấn có dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua:

i1 = √ 2I1sinωt Dòng điện này sinh ra từ trường stato có phương không đổi nhưng có độ lớn thay đổi hình sin theo thời gian, gọi là từ trường đập mạch:

F = Fm.sinωt.cosα

Ta phân sdt đập mạch này thanh hai std quay:

 Std quay thuận : F11me j ω1t

 Std quay nghịch : F12me−j ω1t

Hai std quay này có :

- Biên độ tự trường đập mạch :

F 1 m

2 =F 11m=F 12m=√ 2 vW1k dq

- Tốc độ quay :

- Sóng quay thuận : Ω1 =ω1

p

- Sóng quay ngược : Ω2 = - Ω1 ngược chiều quay roto So với roto

có hệ số trượt:

- Thuận : s1 = Ω1 −Ω

Ω1 =s

- Ngược : s2 = (−Ω¿¿1)−Ω

(Ω¿¿1)=(2−s)¿¿

- Phương trình cân bằng std tổng :

- Thuận : F 01m = F 11m + F 12m sinh ra từ cảm B 1 m e j(ω1t+ α1 )

- Ngược : F 02m = F 12m + F 22m sinh ra từ cảm B 2 m e j(ω1t +α2 )

Từ cảm tổng : B = B 1 m e j(w1t +α1 )

+B 2 m e j (w1t +α2) hình thành từ trường quay Ellip

Từ trường quay thuận B1 tác dụng với dòng điện roto sẽ tạo ra momen quay thuận M1; còn từ trường quay ngược B2 tác dụng với dòng điện roto sẽ tạo

ra mômen quay ngược M2

Hình 1.2: Momen của động cơ KĐ bộ một pha Tổng đại số hai momen này cho ta đặc tuyến M = f(s):

M = M1 + M2 = f(s)

Từ đặc tính ta thấy lúc mở máy ( n = 0, s = 1 ), M1 = M2 và ngược chiều nhau lên M = 0 , vì vậy động cơ không thể quay được Nếu ta quay động cơ theo một chiều nào đó, s # 1 tức M # 0 động cơ sẽ tiếp tục quay theo chiều đó

Vì vậy để động cơ một pha làm việc được, ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa

là tìm cách tạo ra cho động cơ một momen lúc roto đứng yên ( M = Mk khi s = 1)

1.4 Phạm vi áp dụng

Động cơ điện không đồng bộ một pha được sử dụng rất rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp như máy giặt, tủ lạnh, máy lau nhà, máy bơm nước, quạt, các dụng cụ cầm tay,…….Nói chung là các động cơ công suất nhỏ Cụm từ “ động cơ công suất nhỏ” chỉ các động cơ có công suất nhỉ tầm 750w Phần lớn động cơ một pha thuộc loại này, mặc dù chúng còn được chế tạo với công suất đến 7.5kw và ở hai cấp điện áp 110v và 220v

1.5.Các phương pháp khởi động động cơ một pha

1.5.1 Động cơ không đồng bộ dùng cuộn dây phụ

Loại động cơ này được dùng khá phổ biến như máy điều hòa, máy giặt, dụng cụ cầm tay, quạt, bơm ly tâm,……

Hình 1.3: Sơ đồ kết cấu, đồ thị vecto, đặc tính M của động cơ dùng dây quấn

phụ

a) Sơ đồ kết cấu; b) Đồ thị vecto lúc mở máy; c) Đặc tính M = f(s)

Các phần chính của loại động cơ này cho trên hình 3a, gồm dây quấn chính ( dây quấn làm việc ), dây quấn phụ ( dây quấn mở máy ) Hai cuộn dây này đặt lệch nhau một góc 900 điện trong không gian Và roto lồng sóc

Để có được mômen mở máy, người ta tạo ra góc lệch pha giữa dòng điện qua cuộn chính Ic và dòng qua cuộn dây phụ Ip bằng cách mắc thêm một điện trở nối tiếp với cuộn phụ hoặc dùng dây quấn cỡ nhỏ hơn cho cuộn phụ, góc lệch này thưởng nhỏ hơn 3000 Dòng trong dây quấn chính và trong dây quấn phụ sinh ra từ trường quay để tạo ra momen mở máy Đồ thị vecto lúc mở máy được trình bày trên hình 3b

Khi tốc độ đạt được ( 70 ÷ 75%) tốc độ đồng bộ, cuộn dây phụ được cắt

ra nhờ công tắc ly tâm K và động cơ tiếp tục làm việc với cuộn dây chính Đặc tính momen được trình bày trên hình 3c

1.5.2 Động cơ dùng tụ điện

Các động cơ không đồng bộ một pha có cuộn dây phụ được mắc nối tiếp với một tụ điện được gọi là động cơ tụ điện Loại động cơ này có cuộn dây phụ

bố trí lệch so với cuộn dây chính một góc 900 điện trong không gian, để tạo góc lệch về thời gian ta mắc nối tiếp với cuộn dây phụ một tụ điện Nếu tụ điện mắc nối tiếp với cuộn phụ chọn giá trị thích hợp thì góc lệch pha giữa IC và IP là gần

900 tùy theo yêu cầu về mômen mở máy và mômen lúc làm việc ta có các loại động cơ tụ điện như sau:

1 Động cơ dùng tụ điện mở máy

Khi mở máy tốc độ động cơ đạt đến 75 ÷ 85% tốc độ đồng bộ, công tắc K

mở ra và động cơ sẽ đạt đến tốc độ ổn định

2 Động cơ đùng tụ điện thường trực

Cuộn đây phụ và tụ điện mở máy được max luôn khi động cơ làm việc bình thường Loại này có công suất thường nhỏ hơn 500w và có đặc tính cơ tốt

Ngoài ra, để cải thiện đặc tính làm việc và mômen mở máy ta dùng động cơ hai

tụ điện Một tụ điện mở máy khá lớn ( khoảng 10 ÷ 11 lần) tụ điện thường trực được ghép song song với tụ điện thường trực Khi mở máy tốc độ động cơ đạt đến 75 ÷ 85% tộc động đồng bộ, tụ điện mở máy được cắt ra khỏi cuộn phụ, chỉ còn tụ điện thường trực nối với cuộn dây phụ khi làm việc bình thường

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của động cơ một pha dùng tụ điện

a) Tụ điện mở máy, b) Tụ điện thường trực, c) Đồ thị vecto

3.Động cơ dùng cả tụ làm việc lẫn tụ khởi động Động cơ này sử dụng 2 tụ có điện dung khác nhau.Khi khởi động nó dùng tụ

có điên dung lớn để tạo moment lớn giúp động cơ nhanh chóng đạt đến vận tốc cao.Khi đã đạt vận tốc đủ lớn rồi thì nó ngắt tụ điện lớn ra , chỉ sử dụng tụ điện dung nhỏ

Tụ điện được đóng ngắt tự động bằng công tắc ly tâm

1.5 : Động cơ dùng vòng ngắn mạch

Hình 1.6: Cấu tạo, đồ thị vecto, đặc tính mômen của Động cơ KĐ một pha có

vòng ngắn mạch ở cực từ a) Cấu tạo; b) Đồ thị vecto; c) Đặc tính mômen

Hình 5a cho thấy cấu tạo loại động cơ này Trên stato ta đặt dây quấn một pha và cực từ được chia làm hai phần, phần có vòng ngắn mạch K ôm 1/3 cực

từ và roto lồng sóc Dòng điện chạy trong dây quấn stato I1 tạo nên từ thông ∅

qua phần cực từ có vòng ngắn mạch Từ thông ∅ cảm ứng trong vòng ngắn mạch sdd En một góc

En < 900 Dòng điện In tạo ra từ thông ∅ và ta có từ thông tổng qua phần cực

từ có vòng ngắn mạch:

∅ ∑ =∅+∅ n

Từ thông lệch pha so với từ thông qua phần cực từ không có vòng ngắn mạch một góc là ∅ Do từ thông ∅và ∅ ∑ lệch nhau trong không gian nên chúng tạo ra từ trường quay và làm quay roto Loại động cơ này có mômen mở máy khá nhỏ Mk = ( 0,2 -0,5)Mdm hiệu suất thấp ( từ 25 - 40%), thường chế tạo với công suất 20-30w, đôi khi cũng có thể chế tạo công suất đến 300w và hay sử dụng quạt bàn, quạt trần, máy quay đĩa,……

CHƯƠNG II : ĐẤU ĐỘNG CƠ MỘT PHA 2.1 Đấu động cơ một pha ba đầu dây.

- Khi động cơ có 3 mối dây ra

•Người ta thường kí hiệu 3 mối dây ra là C (dây chung), R (dây chạy), S (dây đề)

Việc của chúng ta là xác định trong 3 mối dây đó, dây nào là C, dây nào

là R, là S

•Vì điện trở của cuộn dây chạy nhỏ hơn điện trở cuộn dây đề, nên:

Điện trở đo giữa R và C là nhỏ nhất, giữa R và S là lớn nhất, giữa S và C

ở khoảng giữa hai trị số trên

2.1.1.Cách xác định đầu dây

- Đánh số 1, 2, 3 một cách tuỳ ý ba đầu dây ra, dùng ômmét với thang đo Rx1 đo điện trở ở từng cặp đầu dây: 1-2; 1-3; 2-3 và ghi các kết quả đo để có cơ

sở kết luận

- Cặp nào có trị số điện trở lớn nhất thì cặp đó là R và S, đầu còn lại sẽ

là C Khi biết được C, đo giữa C và hai đầu dây kia, nếu đầu nào có điện trở lớn

là S, còn lại là R

2.1.2 Đấu động cơ

LV

K§

1

2

4

3

C1

LV

K§

1

2

4

3

C1

Hình 2.1: Phương pháp đảo chiều quay động cơ chạy tụ

2.2 Đấu động cơ có 5 đầu dây

2.2.1 Xác định đầu dây

- Đo điện trở giữa các đầu dây và ghi nhận giá trị điện trở lớn nhất trong các phép đo; Ta xác định được là phép đo giữa hai đầu 1 và 2 (Tổng điện trở của tất cả các cuộn dây) Dùng cách thắt nút hoặc đeo biển đề tên để đánh dấu hai đầu dây này

- Lần lượt đo điện trở giữa hai đầu vừa xác định được với các đầu còn lại

và ghi nhận các giá trị điện trở nhỏ nhất của hai lần đo Phép đo cho giá trị điện trở nhỏ hơn là phép đo giữa hai đầu 1 và 5 (là điện trở của cuộn LV) Ta xác định được chính xác tên các đầu dây 1, 2 và 5

- Cố định que đo ở đầu số 5, đo điện trở với hai đầu còn lại (đầu 3 và 4) phép đo nào cho giá trị nhỏ hơn là điện trở giữa hai đầu 5 và 4, ta xác định tiếp được đầu dây số 4 Đầu dây còn lại là số 3

Các loại quạt dùng trong sinh hoạt được sử dụng là các động cơ điện 1 pha

vòng chập và động cơ 1 pha chạy tụ Ta gọi tên tương ứng là Quạt vòng chập

và Quạt chạy tụ.

Đặc điểm về cấu tạo rất dễ nhận biết của Quạt vòng chập là có một vòng

ngắn mạch bằng đồng đặt trên bề mặt của mỗi cực và cuộn dây quấn của nó đưa

ra ngoài 2 đầu dây; Để điều khiển cho quạt là việc ta chỉ việc cấp nguồn cho quạt vào 2 đầu dây

LV 1

2

C1

K§

4 3

Hình 2.2: Đảo chiều bằng công tắc 4 cực

LV

1

2

C1

K§

4 3

Hình 2.3: Đấu quạt vòng chập Trong trường hợp sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ của quạt (hộp số) thi ta đấu hộp số nối tiếp với quạt

- Một điểm cần lưu ý trước khi đấu các loại quạt và động cơ điện là ta phải tiến hành kiểm tra điện trở cách điện của cuộn dây với Stator, vỏ của quạt Dùng đồng hồ vạn năng, để ở thang đo điện trở cách điện; Đo điện trở giữa các cuộn dây với Stator, vỏ máy Với các động cơ mới thì giá trị của điện trở cách điện rất cao (trên 3M), đối với các động cơ cũ thì điện trở cách điện giảm nhỏ nhưng không được nhỏ hơn 0,5M Nếu điện trở cách điện của quạt nhỏ hơn 0,3 M thì động cơ đã bị ẩm hoặc có vòng dây bị chạm ra vỏ, cần phải kiểm tra

để sửa chữa hoặc quấn lại bộ dây mới

- Các loại quạt vòng chập hiện nay ít được dùng vì hệ số công suất thấp, mômen khởi động nhỏ và không ổn định, khả năng quá tải thấp Dùng phổ biến

hiện nay trong sinh hoạt là các loại Quạt chạy tụ; Về cấu tạo chung của các loại

quạt chạy tụ là bộ dây Stato gồm có 2 cuộn dây, ta gọi là cuộn làm việc (LV) và cuộn khởi động (KĐ) Để quạt quay được thì cuộn khởi động phải được nối tiếp với một tụ điện rồi mắc song song với cuộn làm việc

* Các loại quạt bàn cũ thường được chế tạo cuộn dây giống như quạt trần

và cũng sử dụng cuộn cảm gắn bên ngoài để điều chỉnh tốc độ Ngày nay người

220V

§

K

220V

§

ta thường quấn luôn các cuộn dây số ở bên trong quạt , do đó từ trong quạt đưa

ra ngoài không chỉ là 3 nữa mà sẽ là 5 đầu dây theo sơ đồ sau :

2.2.2 Cách đấu nối

Hình 2.5: Sơ đồ quạt 3 công tắc có tụ

LV K§ Cuén sè 1 Cuén sè 2

C1

2

Hình 2.4: Quạt bàn chạy tụ với cuộn dây số quấn ở trong

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1 PHA 5 ĐẦU DÂY

3.1 Khái niệm động cơ 1 pha

Động cơ 1 pha là động cơ dây quấn là loại động cơ dây quấn stato nhưng chỉ có 1 cuộn dây pha , nguồn chính là 1 dây pha và 1 dây nguội (còn có thêm

tụ để làm cho lệch pha)

3.2 Quy trình chế tạo động cơ 1 pha 5 đầu dây

Hình 3.1: Sơ đồ động cơ 1 pha a) Chuẩn bị dụng cụ,vật liệu

- Động cơ điện 1 pha

- 1 hộp nhựa ABS hình vuông

- 1 Tụ điện, 1 hộp số gồm 3 số, 1 atomat 1 pha

- Mỏ hàn , khoan , dây dẫn , băng dính cách điện, cưa , kìm, kéo…

b) Thiết kế động cơ 1 pha 5 đầu dây

1 Hộp nhựa ABS có độ dầy và cứng phù hợp với bài toán

2 Bố trí thiết bị trên hộp nhựa ABS

20cm

Đ ng cơ 1 ộng cơ 1 pha

Nguồn A/C 220V Attomat 1pha

5 đầu dây

Tụ 400V –

AC 2uf ±

5%

50/60Hz

H p số gồm 4 ộng cơ 1 số (0,1,2,3)

3 Gắn linh kiện lên hộp nhựa xác định lại khoảng cách cho lại cho phù hợp

4 Thi công

5 Hoàn thiện sản phẩm

Hình 3.2: Sản phẩm hoàn thành

KẾT LUẬN