đồ án môn học truyền động điện

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho -Vi rotor la | khéi tron nén khe hé déu Khe ho trong mày điện không đồng bộ rất nhỏ từ 0,2 dén Imm trong may dién nho va vua đề hạn chế dòng đ

3 Vũ Minh Đăng MSSV: 22842067

H6 Chi Minh ngay 4-4-2023

ĐAMH: Cung Cấp Điện GVHD: PGS-TS.Trương Việt Anh

NHẬN XÉT C.A GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

SVTH: Lê Trọng Giang

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Lời Nói Đâu

® - Lời cảm ơn

Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, em

đã được dạy bảo tận tình của thầy Trần Quang Thọ Những kiến thức và sự thành đạt

mà em đạt được ngày hôm nay chính là nhờ sự dạy báo của các Thay Cô Em xm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô, những người đã tận tâm truyền đạt những tri thức khoa học cơ bản cũng như những kiến thức chuyên nghành cho em Đặc biệt em

xin cảm ơn quý Thây Cô khoa Điện — Điện Tử, những người đã bỏ bao tâm huyết đề

truyền đạt những tri thức, những kỹ năng, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên mon dé chung em vững tin khi bước vào cuộc sông thangem xin gửi lời cảm ơn riêng đến thầy Trần Quang Thọ giảng viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí

Minh, đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đồ án môn học Truyền Động Điện

thangem xin gửi đến Thầy Cô lời chúc sức khỏe và ngày càng thành công trên bục giảng Cuối cùng, chúng tôi xin cảm ơn những người bạn bè đã động viên, góp ý và

giúp mình hoàn thành tốt đồ án này

* Lý Do Chọn Đề Tài

- Su Phat trién Của Công Nghệ Truyền Động Điện: Trong thời đại hiện đại, công nghệ truyền động điện đang ngày càng phát triển mạnh mẽ và trở thành xu hướng chính trong các ngành công nghiệp Việc tìm hiểu và áp dụng các phương pháp công nghệ mới trong việc điều khiên cầu trục sẽ mang lại hiệu suất cao và độ tin

cậy tốt

- _ Ứng Dụng Rộng Rãi Trong Công Nghiệp: Cầu trục là một trong những thiết bị quan trọng trong các nhà máy sản xuất và kho bãi Việc nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt của cầu trục thông qua hệ thống truyền động điện và điều khiển sẽ mang

lại nhiều lợi ích kinh tế và tiết kiệm chỉ phí cho các doanh nghiệp

Thách Thức Kỹ Thuật Đối Với Hệ Thống Truyền Động Điện: Xây dựng và điều

khiển một hệ thống truyền động điện cho cầu trục đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về điện

tử, cơ khí và tự động hóa Nắm vững các nguyên lý và kỹ thuật trong lĩnh vực này sẽ là

một thách thức đáng giá và cũng là cơ hội dé phat triển bản than

se - Nhiệm Vụ Của Đề Tài

Tính toán và thiết kê truyền động điện cho một cơ cơ nâng hạ cầu trục dùng động cơ AC

không đồng bộ 3 pha có các số liệu sau đây:

DAMH: Truyén Động Điện GVHD: Tran Quang Thọ

Kdal hệ số dây quấn stator 0,951

Kdq2 hệ số dây quấn rotor 0,951

RI điện trở day quan stator 0,21

R2 (Q) điện trở dây quần rotor 0,02

XI(O điện kháng dây quần stator 0,31

stator

X2 (Q) dién khang day quan 0.051

rotor

Mi s6 pha day quan stator 3

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Day quan Rotor va Stator duoc dau Y/Y

Suc từ động trên stator > sức từ déng trén rotor 20%

Động cơ làm việc ở tần số 50Hz

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau :

1 Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ Tính điện trở phụ mở máy, biết rang

động cơ kéo tải dịnh mức

2 Tinh toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor dé nâng tải lên với các tốc độ lân lượt là: 1/2zam và L/4am

3 Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với các tốc độ

lan lot 1a: 1/4am, 1/2am, Nam; 2ndm Biét rang moment can khi ha tai là 0,8 lần Mam

PHAN I: TINH TOAN VA THET KE CO CAU NANG HA CAU TRUC DUNG DCD KDB XOAY CHIEU BA PIHA ROTOR DAY QUAN

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho CHUONG I: BAC TINH CO CUA DONG CO XOAY CHIEU KHONG DONG

BO BA PHA 1) DONG CG KHONG DONG BO

2) Cau tạo

- Giống như các loại máy điện quay khác, động cơ không đồng bộ 3 pha gồm có các

bộ phận chính sau:

- Phân tỉnh hay con goi la stator

- Phần quay hay còn gọi là rotor

a) Stator

- Trên stator co vo, 161 thép va dây quân

- Vô máy có tác dụng cô dinh lõi thép và dây quấn

- Lõi sắt là phần dẫn từ được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ghép

lại

- Dây quan stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt

b) Rotor

- Phần này có 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quân

- Noi chung người ta sử dụng các lá thép kỹ thuật điện như ở sfator

- Day quan rotor có 2 loại chính là rotor kiêu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc c) Khe hở

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

-Vi rotor la | khéi tron nén khe hé déu Khe ho trong mày điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 dén Imm trong may dién nho va vua) đề hạn chế dòng điện từ hỏa lấy từ lưới vào và như vậy mới có thê làm cho hệ số công suất của máy cao hơn

3) Ưu điểm

-Ưu điểm nỗi bật của loại đó, ng cơ nay la: Cau tao don gian, đặc biệt là đông co Rotor lồng sóc So với động cơ một chiều, Dông cơ không đồng bò, giá thành hạ, vận hành tin cây, chắc chắn Ngoài ra động cơ không đồng bỏ dùng trực tiếp lưới điện xoay, chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đôi kèm theo

4) Nhược điểm

-Nhược điểm của động cơ không đồng bỏ, là điều chỉnh tốc đó, và không chế các quá trỉnh khó khăn, riêng với các đông cơ Rotor lông sóc có các chỉ tiêu khởi động kém hơn

II) PHƯƠNG TRINH DAC TINH TOC ĐỘ

* Ro Xo, L, lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch từ hoá

* R1 X, L lần lượt là điện trở, điện khang va dong dién mach Stator

* R2X2,12: dién tro, dién khang va dong dién Rotor đã qui déi vé Stator

* RP: dién tro phy thém vao mach rotor

* La„: Điện áp định mức đặt vào ba pha

* Uj): la dién ap pha dat vao Stator

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

- S= © = n là độ trượt ( Hệ số trượt của động cơ)

oO oO

- _ œ„: tốc độgóc của từ trudng quay(rad/s)

- w:t6c dé géc cia ti trudng (rad/s)

n= or : Tốc độ của từ trường quay (vòng ! phút)

- n: tốc độ quay của Rotor (vòng /phút)

1ạ= Kọa.T,—K;,.T;;: Dòng điện qui đổi

*NIL,N2 : số vòng mỗi pha dây quấn stator rotor

#E;am sức từ động định mức xuât hiện trên 2 vòng trượt rotor khi: - Rotor hở mạch

- Đặt điện áp vao stator la Um

- Phương trình đặc tính tôc độ :

Xy=X,+X,': Dién khang ngan mach

R=R, R, : Điệntrở quy đôi

Khi mở máy tốc độ n=0 nên hệ số trượt s=l

U,

5) =

V(R¿¿1+R) + Xi

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Phuong TRinh Dac Tinh Co

Gian d6 céng suat Gian do moment

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Thay I2 vào ta được

(2) là phương trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha

— Dường biểu diễn của phương trình đặc tính cơ có dạng đường cong nên toạ độ điểm cực

trị được xác định bằng cách giải phương trình dM Íds=0 ta được:

- Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết RI, XI,R2, X2 chỉ biết các tham số định mức của

đông cơ trên nhân máy và cần thực hiện các bước sau:

DAMH: Truyén Động Điện

Bước 1: Xác định toạ độ 3 điểm đặt biệt

* Điểm dồng bộ của từ trường : A(M=0,n=no)

Giải phương trình ta được

Say 12— San (Vu + Vy, ~~ 1 )

Điểm mở máy: C(M=M„„,n=0¿

Thay Š5=1 vào phương trình (2) ta được

GVHD: Tran Quang Thọ

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

_ 3R.Ut,

_.- 9,55

M

Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 0 tới I thay vào biêu thức

Ta sé được momen tương ứng

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Tọa độ điểm giới hạn

Thay tọa độ điểm làm việc định mức vào phương trình đặc tính cơ (6)

2 M pax

Si Sim 2 Min thy nm

o> So —2ÀM S¿„.Smax +S2„— 0 Giải phương trình bậc 2 theo Smax

Ta được tọa độ điểm tới hạn B(Mmax,Smax)

Thay S=1 vào phương trình (6) ta được Ma= 1

Lấy tùy ý nhiều giá trị của S thay vao phuong trinh (6) ta tim duoc M

DAMH: Truyén Động Điện

GVHD: Tran Quang Tho

Iv) ANH HUONG CUA CAC THAM SO DEN DANG DAC TINH CO

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

1) Ánh hướng của điện áp

Khi diện áp đặt vào động cơ giảm :

Ta thấy moment tới hạn sẽ giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm của diện áp

- Mmax nói lên khả năng quả tải của động cơ

- Moment mé may (Mmm = K2.U1.P2) giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm của điện áp

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Hình : Đặc tính cơ của ĐC không đồng bộ 3 pha khi thay đổi điện áp

2) Anh hưởng của điện trớ phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trén mach Stator:

- Khi thêm điện trở phụ Rp vào Stator thì tốc độ đồng bộ nữ không đổi, trượt tới hạn Smax

giảm, moment tới hạn Mmax giảm và moment mở máy Mmm cũng giảm

Hình : DC không đồng bộ 3 pha khi thêm điện trở phụ

- - Khi thêm điện khang phy Xp (giả sử Xp = Rp) vào mạch Stator ta

với khi thêm Rp)

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Hình : DC không đồng bộ khi thêm điện kháng và điện trở phụ

Ta thấy khi thêm Xp ta tăng được khá năng quá tai cua động cơ (Mth nói lên khá năng quá tai của động cơ)

- Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp có dạng:

Hinh : Đặc tinh co khi thêm RP và Xp

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Hinh DC KDB 3 pha khi thém dién trở phụ nói tiếp vào dây quần Rotor

- Động cơ không dồng bộ Rotor lồng sóc (hay rotor ngắn mạch) không thé thay đối được điện trở mạch rotor Việc thay đổi chỉ sử dụng đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn vì mach rotor có thê nói với điện trở ngoài qua hệ vòng trượt -chỗi than (như hình vẽ)

- Dễ thây điện trở mạch rotor R2-do đó điện trở quy đôi R2'-chỉ có thê thay đôi vê phía

tăng Khi R2'tăng thì độ trượt tới hạn tăng, còn tốc độ đồng bộ và mômernt tới hạn ø1ữ nguyên

Hình 4.6 Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quần Rotor 3) _ Ánh hưởng của số đôi cặp từ P:

Ta có: n=n,|1—§]= 60ƒ (1-S)

- Khi tăng (giảm) số đôi cực từ p thì tốc độ đồng bộ nữ giám (tăng) nên tốc độ quay của Rotor giảm (tăng) Còn Smax không phụ thuộc vào p nên không thay đổi, nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên Nhưng khi thay đổi số đôi cực từ sẽ phải thay đối cach dau

dây ở Stator động cơ nên một số thông số như R1, X1 có thể thay đổi và do đó tuỳ trường

hợp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến moment tới hạn Mmax của động cơ

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Dang cua dac tinh co khi thay đổi số đôi cực từ p còn phụ thuộc vào yêu cầu của việc đổi tốc

* Đi tốc độ đảm bao moment không đổi A/YY)

Đổi tốc đám bảo công suất không đổi YY/A)

Đổi tốc đám báo moment và công suất không đổi (YY/Y)

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

4) Ảnh hưởng của tần sé :

- Từ biếu thức Œ)S=y TINH

trong đó : fi: tần số diện ap dat vao Stator

Khi thay giam f, thi Smax va Mmax tang, nhung Mmax tang manh hon

Do vậy độ cứng đặc tính cơ tăng khi f, giam

Khi fl giảm xuống dưới fdm thì tổng trở các cuộn dây giản nên nếu giữ nguyên điện áp cấp Udm thi dòng điện động cơ sẽ tăng, đốt nóng động cơ quá mức

tăng điện áp nguồn cấp mà giữ U,-Udm nên ở vùng này Mmax sẽ giảm tỉ lệ nghịch với bình phương tần iverngyphait) 86

4

1

— = const

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Hinh 5.1 Dae tinh cơ khi thay đôi tần số

V) CÁC DẠNG KHỞI ĐỘNG CÚA ĐỘNG CƠ

1) Khởi động động cơ không đồng bộ:

Có rất nhiều phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ: khởi động trực tiếp, khởi động

bằng điện trở phụ, khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu, khởi động mềm, khởi động bằng cuộn

kháng, khởi động part-winding Trong phần này chúng ta chỉ đề cập đến một vài phương pháp

cơ bản

2) Khởi động trực tiếp:

Đặc điểm của khởi động trực tiếp:

° Điều khiển đơn giản, đóng các pha của động cơ trực tiếp vào nguồn ba pha bằng công tắt cơ khí hay dùng contactor

° Dòng khởi động lớn có thể gây sụt áp trên lưới điện quá mức cho phép, đặc biệt khi động cơ có công suất lớn

° Moment khởi động chứa thành phần xung khá lớn, do đó có thể gây sốc động cơ, động cơ khởi động không êm,

3) Khởi động băng máy biến áp tự ngẫu

M MBA tự ngẫu

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

Hinh 5.2 là sơ đồ nguyên lý của hai phương pháp khởi động trực tiếp (dùng tiếp điểm

K]) và khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu (dùng tiếp điểm K2, K3)

Gọi: l„mrr› Ï„mry lần lượt là dòng điện qua lưới khi khởi động trực tiếp và khi khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu

Mg„rr, Mu„„ry lần lượt là momen khởi động khi khởi động trực tiếp và khi khởi động

bằng máy biến áp tự ngẫu

Nếu không khởi động trực tiếp thì dòng điện qua lưới nguồn và moment động cơ được xác định theo biểu thức: khi mở máy thì: n = 0&s=1

Nếu sử dụng máy biến áp tự ngẫu, điện áp khởi động giảm xuống còn

UIp! ¬ Ủ„„y=k.U,„ với k<l Ta có dòng điện khởi động và moment khởi động theo biểu thức :

TP U mmTN mmTN VEG

ĐAMH: Truyền Động Điện GVHD: Tran Quang Tho

_ 3 R,( k 2y ) mmTN ——

Hạy,

9,55

GG

4) Khới động bằng điện tré phu mach rotor

- _ Phương pháp này được sử dụng cho động cơ không đồng bộ rotor dây quần

K3,K2,K1 để loại bỏ dần điện trở phụ ra khỏi mạch rotor

- _ Dòng điện qua stator lúc khởi động:

U,,

VGGG

mmR,

5) Điều chỉnh tốc độ động cơ không đông bộ:

Trong phân điều chỉnh tốc độ, chúng ta sẽ xem xét sơ lược các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ Chủ yếu trong phần này chúng ta sẽ tập trung vào phương pháp điều

chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rotor

6) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ vào mạch rotor :

Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ khi gắn điện trở phy R, vao mach rotor