Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 72 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
72
Dung lượng
1,39 MB
Nội dung
TRƯỜNG……………… KHOA…………… BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơkhôngđồngbộ3pha Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 1 Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơkhôngđồngbộ ba pha Đề bài bao gồm 3 chương : CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNGCƠKHÔNGĐỒNGBỘ CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VÀ TÍNH TOÁN BỘ BIẾN ĐỔI. CHƯƠNG III: XÂY DỰNG VÀ THIẾTKẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNGCƠKHÔNGĐỒNGBỘ I- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNGCƠKHÔNGĐỒNGBỘ . 1. Giới thiệu chung : Độngcơkhôngđồngbộ là máy điện xoay chiều, có tốc độ rôto khác tốc độ stato . Từ trường quay có thể là 1 pha , 2 pha hoặc 3 pha, tuỳ thuộc vào cấu tạo dây quấn ở stato là 1 pha, 2 pha hoặc 3 pha. Theo cấu tạo dây quấn rôto , độngcơkhôngđồngbộ được chia làm 2 loại: Rôto lồng sóc và rôto dây quấn độngcơkhôngđồngbộ lồng sóc có cấu tạo đơn giản, vận hành và bảo quả n dễ dàng , độ tin cậy cao , giá thành rẻ , nên được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Độngcơkhôngđồngbộ rôto dây quấn có cấu tạo phức tạp vận hành và bảo quản khó hơn, độ tin cây kém hơn, giá thành cao hơn nhưng nó có ưu điểm là có thể đưa điện trở phụ ở ngoài vào để cải thiện tính năng mở máy và điều chỉnh . Tốc độ do đó nó không được sử dụng cho những nơi nào có cầu dao về mở máy về điều chỉnh tốc độ mà độngcơ lồng sóc không đáp ứng được. Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 2 Tuy nhiên độngcơkhôngđồngbộcó nhược điểm là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn riêng với độngcơ rôto lồng sóc , các chỉ tiêu khôngđồng bộ. 2. Cấu tạo 2.1. Phần tĩnh ( Stato) Trên stato có vỏ, lõi sắt và dây quấn. a/ Vỏ máy: Vỏ có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ. Thân vỏ máy làm bằng gang . Đối với máy có P tương đố i lớn ( 1000kw) thường dùng tấm kim loại làm thành vỏ. b/ Lõi sắt. Lõi sắt là phần dẫn từ, vì từ thông đi qua lõi sắt là từ thông quay nên để giảm tổn hao, lõi sắt được làm bằng lõi thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ghép lại. Khi đường kinh ngoài lõi sắt nhỏ hơn 0,9mm . Thì dùng cả tấm trên ghép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn 0,9mm thì phải dùng các tấm hình rẻ quạt ghép lại : (hình I.1). Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 3 Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện máy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành khối , nếu lõi sắt dài thì ghép thành từng thếp ngắn , mỗi thếp từ 6 - 8 cm đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt , mặt trong của lá thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn. c/ Dây quấn Dây quấn stato được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách đi ện tốt với lõi sắt. 2.2. Phần quay Rôto. Có 2 bộ phân chính: Lõi sắt và dây quấn. a/ Lõi sắt. Lõi sắt dùng là các lá thép kỹ thuật như stato , lõi sắt được ép trực tiếp trên trục độngcơ hoặc lên một giá roto của độngcơ phía ngoài của lá thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn. b/ Dây quấn to Phân làm 2 loại chính: Loại rôto kiểu dây quấn và loại roto kiểu lồng sóc. - Loại rôto kiểu dây quấn: Roto có dây quấn giố ng dây quấn stato. Trong độngcơcỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp vì bớt được những dây đầu nối kết cấu của dây quấn trên rôto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường đồng tâm một lớp. Dây quấn 3pha của roto thường đấu hình sao còn ba đầu kia được nối vào ba rãnh trượt Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 4 thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch dựa? Bên ngoài . Đặc biệt của roto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ vào mạch điện roto để cải thiện hệ số công suất của máy khi máy làm việc bình thường. Dây quấn roto được nối ngắn mạch. - Loại roto kiểu lồ ng sóc , kết cấu của loại dây quấn này rất khác, với dây quấn stato trong mỗi rãnh của lõi sắt roto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng gọi là lồng sóc. Dây quấn rôto lồng sóc không cách điện với lõi sắt . Để cải thiện tính năng mở máy trong máy công suất lớn. Rãnh roto có thể làm thành dạng rãnh sâu ho ặc làm thành hai rãnh lồng sóc kín trong máy có công suất nhỏ , rãnh rôto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục. 2.3. Khe hở. Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đầu . Khe hở trong độngcơkhông đồngbộ rất nhỏ ( từ 0,2 ÷ 1 mm ) . để hạn chế dòng điện từ hoá lấy từ lưới lên và như vậy mới có thể làmcho hệ số công suất của máy cao hơn. II- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNGCƠ KĐB 3 PHA. Sau khi nối thông cuộn dây stato với nguồn điện 3pha , thì sẽ sản sinh ra từ trường quay. Nếu từ trường quay theo chiều kim đồng hồ thì theo quya tắc bàn tay phải dây dẫn của roto ở phía cực N cắt từ trường , dòng điện cảm ứng đi theo chiều xuyên từ mặt giấy ra. Dây dẫn này chịu tác dụng của lực đó sẽ làm cho roto quay theo chiều kim đồng hồ . Tương tự như vậy ở phía cực S , roto chịu tác dụng của lực cũng quay theo chiều kim đồng hồ . Các Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 5 lực điện từ đó tạo thành một mômen điện từ đối với trục quay, do đó làm cho rôt quay theo chiều quay cảu từ trường quay. Tốc độ quay của N 2 của roto luôn luôn nhỏ hơn tốc độ quay của n 1 của từ trường quay ( tốc độ quay đồngbộ ). Nếu tốc độ quay của roto đạt đến tốc độ quay đồngbộ thì không còn có sự chuyển động tương đối giữa nó và từ trường nữa. Dây điện của rôto sẽ không cắt đường sức do đó sức điện động cảm ứng , dòng điện và momen điện từ của nó đều bằng 0 . Do đó ta th ấy roto luôn quay theo từ trường quay với tốc độ n 2 < n 1 . Nguyên lý làm việc của độngcơkhôngđồng bộ. Ta gọi độngcơkhôngđồngbộ vì tốc độ quay n 2 của roto không bằng tốc độ quay đồngbộ của trường quay của roto . Trong đó: n 1 - n 2 : Là hiệu số tốc độ quay của độngcơ KĐB. Tỷ số giữa hiệu số tốc độ quay với tốc độ quay đồngbộ gọi là độ trượt . Ký hiệu là S : 1 21 n nn S − = Khi độngcơ KĐB 3pha ở trạng thái phụ tải định mức thì độ trượt của nó rất bé ( 0,02 ÷ 0,06). Sau khi nối thông cuộn dây stato của độngcơ KĐB với nguồn điện xoay chiều 3pha , qua tác dụng của từ trường quay sẽ truyền điện năng cho rôto . Hiện tượng này giống như từ trường biến đổi xoay chiều ở trong N S n 1 F n Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 6 lõi sắt của MBA truyền điện năng từ cuộn sơ cấp cho sơ cấp cho cuộn thứ cấp. Do đó khi dòng điện trong roto tăng lên thì dòng điện trong stato cũng tăng lên. Momen điện từ (M) của độngcơ KĐB tỷ lệ thuận với tích của từ thông quay (φ) và thành phần tác dụng của dòng điện roto (I 2 cosϕ 2 ) M = C M . I 2 cosϕ 2 C M : Là hằng số momen của độngcơ KĐB Đối với một độngcơ đã chế tạo hoàn chỉnh thì nó là một trị số xác định không đổi, thì trị số φ ở công thức trên về cơ bản không thay đổi nên momen điện tử của độngcơ KĐB tuỳ thuộc vào dòng điện I 2 của roto và hệ số công suất cosϕ 2 của mạch điện roto. - Khi n 1 - n 2 giảm thì I 2 giảm. Khi bắt đầu khởiđộngđộngcơ , roto chưa quay , do đó hiệu số tốc độ quay n 1 - n 2 = n 1 , lúc này dây dẫn của roto cắt từ trường quay với tốc độ lớn nhất . Khi roto bắt đầu quay thì tốc độ tương đối của dây dẫn roto cắt từ trường quay giảm xuống, n 1 - n 2 giảm xuống do đó I 2 giảm . - Khi n 1 - n 2 giảm thì cosϕ 2 tăng lên . Mạch điện rôto tương đương với một cuộn dây quấn trên lõi sắt nó cũng có cảm kháng, độ lớn của cảm kháng tỷ lệ thuận với tần số của dòng điện trong roto . Cảm kháng càng nhỏ thì cosϕ càng lớn . Tần số của dòng điện trong roto giảm khi n 1 - n 2 giảm -> cosϕ tăng. Ta thấy quan hệ giữa momen điện từ và độ trượt khá phức tạp , đó là một đường cong quan trọng biểu thị đặc tính vận hành của độngcơ KĐB cho ta thấy độ trượt khi momen điện từ thay đổi. - M max : Momen cực đại - M xđ : Momen khởiđộng Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 7 - M đm : Momen định mức - S th : Độ trượt tới hạn. Đường cong momen của độngcơ KĐB Sau khi đấu độngcơ với nguồn điện ở thời điểm bắt đầu khởiđộng S = 1 , lúc này I 2 lớn nhất, cosϕ nhỏ nhất gọi là momen khởi động. Nếu M kđ lớn hơn momen cản ở trên trục của độngcơ thì roto sẽ quay và tăng dần tốc độ , momen điện từ của độngcơ cũng tăng dần theo đoạn đường cong BA lên tới điểm A, sau khi đạt đến momen cực đại M max lại giảm dần theo đoạn đường cong AO . Khi M = M cản thì độngcơ sẽ quay theo một tốc độ không đổi và vận hành ổn định theo đoạn đường cong OA. Khi độngcơ làm việc ổn định ở OA , nếu tăng momen cản ( tăng phụ tải) thì tốc độ quay của độngcơ giảm xuống ( S tăng lên ) làm cho momen điện từ tăng lên . Do đó tạo nên sự cân bằng mới với momen cản, nếu phụ tải tă ng lên đến mức làm cho momen cản vượt quá momen cực đại. Nếu phụ tải tăng lên đến mức làm cho momen cản vượt qua momen cực đại , thì tốc độ quay của độngcơ sẽ giảm xuống nhanh chóng cho đến M S th S = 1 M đm M max M kdd S Đồ án tốtnghiệp Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơ khôngđồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 8 khi dừng lại. Do đó phạm vi làm việc ổn định của độngcơ chỉ hạn chế ở trong đoạn đường cong OA. Khi độngcơ làm việc liên tục và lâu dài, trên trục độngcơ truyền ra một momen định mức. Momen định mức của độngcơ phải nhỏ hơn momen cực đại. Nếu khi thiếtkế cho momen định mức gần bằng momen cực đại , thì khi hơ i quá tải một ít độngcơ sẽ dừng lại ngay. Do đó độngcơ phải có một khả năng quá tải nhất định , khả năng quá tải là tỷ số giữa momen cực đại và momen định mức kí hiệu λ 38,1 max −== dm M M λ Trên đây ta xét khi điện áp của nguồn điện không thayđổi, nếu điện áp thay đổi thì từ công thức : M= C M . φ.I 2 .cosϕ 2 Ta thấy: Vì φ và I 2 đều thay đổi theo điện áp U nên M biến đổi theo U 2 . Như vậy điện áp có ảnh hưởng khá lớn đối với momen điện từ của độngcơ KĐB. Điện áp thấp thì dòng điện trong stato tăng lên có thể làm cháy độngcơ , do đó các độngcơcỡ lớn đều cóthiết bị bảo vệ điện áp thấp ( hoặc kém điện áp ). III- ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNGCƠKHÔNGĐỒNG BỘ. * Phương trình đặc tính cơ . Để thành lập phương trình đặc tính cơ của độngcơkhôngđồngbộ ta dựa vào đồ thay thế với các giả thiết sau: - 3pha của độngcơ là đối xứng. - Các thông số của độngcơkhôngđồngbộkhông đổi. - Tổng dẫn mạch từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặ t vào stato động cơ. Đ ồ á n pha về s khá n và r o với t n t ốtnghi ệ p ầ - Bỏ q u - Điện á Ta có s ơ Trong đ U 1f : Đi ệ I μ , I 1 ,I' 2 tato X μ ,X 1 , X n g tản rot o R μ ,R 1 , R o to đã qu i S: Độ t t ừ trường n S 0 ω f: p : ệ p ầ u a các tổn á p lưới h o ơ đồ thay đ ó : ệ n áp pha 2 : Các d ò X 2 : Điện k o đã qui đ R 2 : Các đi ệ i đổi về st t rượt của đ quay. W p f W WW ; 60 0 0 0 0 = = − = ω : Tốc độ Tần số đ i : Số đôi c ự Thiết ề thất ma s á o àn toàn s i thế. đặt vào s t ò ng điện t k háng m ạ đ ổi về stat o ệ n trở tác a to. đ ộng cơ, p f n nn π 2 0 0 0 = − = góc của đ i ện áp ng u ự c từ độn g kếbộ kh ở á t, tổn thấ t i n đối sứn g t ato t ừ hoá, st a ạ ch từ ho á o . dụng của đặc trưn g W 0 : T ộngcơ u ồn đặt v à g cơ. ở i động độ n t trong lõ i g ba pha a to và dò n á , điện k mạch từ g cho t ốc đ ốc độ từ t r à o stato ng cơ khô n i thép. n g điện r o k háng tản hoá của c đ ộ quay đ r ường qu a ng đồng b ộ o to đã qui stato và đ uộn dây s đ ộng cơ K a y. ộ ba đổi đ iện s tato K ĐB [...]... TĐH – K7 ∼ 32 ồ án tốtnghiệp pha Thiết kếbộ khởi độngđộngcơkhông ồng bộ ba Đ 2 Sơ đồ tải đấu Y không trung tính ∼ ∼ ∼ 3 Sơ đồ tải đấu Δ ∼ ∼ Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 ∼ 33 ồ án tốtnghiệp pha Đ Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơkhông ồng bộ ba Quy luật chung: ở mỗi thời điểm trong một pha chỉ có thế có một van dẫn -> trong mạch số lượng vanđồng thời dẫn lớn nhất là 3van Trên... đến khởiđộngđộngcơ Khi độngcơ đã chạy, muốn cắt bộ biến đổi ra khỏi hệ thống khởiđộng ta ấn vào nút M Khi đó K có điện và kéo các tiếp điểm K đóng lại → cắt bộ biến đổi ra khỏiđộngcơ 4 - đánh giá nhận xét và lựa chọn Trước khi khởiđộngđộngcơkhôngđồngbộ3pha nếu ngắt mạch điện 1 pha của stato thì độngcơ cũng khôngkhởiđộng được Nhưng trong quá trình vận hành , nếu dây chảy của một pha. .. nhược điể của độ cơ kh ểm ộng hông đồngbộ roto dây quấn g V XÂY DỰNG MẠCH LỰC C * Sơ đồ mạch lự ồ ực ầ ề ồ án tốtnghiệp pha Đ Thiếtkếbộkhởiđộngđộngcơkhông ồng bộ ba * Nguyên lý hoạt động Khi đóng Aptomat vào, nguồn điện qua bộ biến đổi đưa đến để khởiđộngđộngcơBộkhởiđộng bao gồm 6 Thyristor mắc song song ngược có mạch RC để bảo vệ hiện tượng quá điện áp trên Thyristor Nhờ bộ biến đổi này... áp 3pha nguồn đều nối tải Nếu chỉ 2 phacóvan dẫn thì một pha nguồn bị cắt khỏi tải -> do đó điện áp đưa ra tải là điện áp dây nào đang cóvan dẫn Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 31 ồ án tốtnghiệp phaThiếtkếbộkhởiđộngđộngcơkhông ồng bộ ba Đ Khôngcó trường hợp chỉ có một pha dẫn dòng Ta lưu ý rằng trong hệ thống điện áp 3 pha, dòngcó thể chảy qua cả 3pha hoặc chỉ qua 2 pha. .. độngcơkhôngđồngbộcó phần bị hạn chế Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 21 ồ án tốtnghiệp pha Đ Thiết kếbộ khởi độngđộngcơkhông ồng bộ ba - Phương pháp khởiđộng trực tiếp Ưu điểm: Phươg pháp này đơn giản chi việc đóng trực tiếp độngcơ vào lưới điện Song nó chỉ phù hợp với những độngcơcó công suất nhỏ hơn 50kw Còn với yêu cầu , độngcơ máy bơm có P = 250 kw , ta không sử... thì độngcơvẫn tiếp tục quay thì mômen cản trên trục độngcơ chưa thay đổi , như vậy dòng điện ở trong mạch điện của hai pha còn lại sẽ tăng lên đột ngột dẫn đến hậu quả là độngcơ bị nóng lên quá mức và bị hỏng, do đó cần phải đặc biệt Chú ý khi vận hành độngcơkhôngđồngbộ3phacó hiện tượng bị đứt cầu chì của một pha nào đó không Sau khi khởiđộng nếu cắt mạch điện cuộn dây khởiđộng thì động. .. độngcơvẫncó thể tiếp tục quay , điều đó chúng tỏ rằng cuộn dây khởiđộngkhôngcó tác dụng nữa Do đó trong độngcơkhôngđồngbộ 1 pha người ta thường lắp 1 công tắc ly tâm , để sau khi quay nó sẽ tự động cắt mạch điện của cuộn dây khởiđộng Nhận xét: Người ta sử dụng độngcơkhôngđồngbộ trong truyền động và cũng có thể điều khiển nó để có được mọi yêu cầu mong muốn như tốc độ không đổi, momen không. .. momen không đổi hay hãm độngcơ Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 20 ồ án tốtnghiệp pha Đ Thiết kếbộ khởi độngđộngcơkhông ồng bộ ba Sự làm mát độngcơ thường tuỳ thuộc vào dòng xoáy không khí trong khe, do quạt lắp trên trục độngcơ tạo nên Khi độngcơ quay với tốc độ nhỏ hơn định mức thì hiệu quả làm mát lớn hơn -> phải giảm momen hay dùng thông gió cưỡng bức nhờ thiết bị bên ngoài tạo... của độngcơ nên đườ đặc tín cơ thư g m a ơ ờng nh ường biểu diễn kho u oảng tốc độ 0 ≤ S ≤ Sth ộ Hình 1.7 Đặc tính cơ bản c động c KĐB ω = f (M) trong chế độ động c h của cơcơ Đơn giả phương trình đặc tính cơ: ản g c M = 2.M t (1 + a.S th Sh S + th + a.S th S S th Trong đ : a = đó ầ R1 R' 2 ề ồ án tốtnghiệp pha Thiết kếbộ khởi độngđộngcơkhông ồng bộ ba Đ Đối với các độngcơ công suất lớn thường R1... ± ( 3. U 12f 2 2.Wo R1 ± R12 + X nm ) Dấu (+) ứng với chế độ độngcơ Dấu (-) ứng với chế độ máy phát Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 11 ồ án tốtnghiệp n ệp pha Thiết kếbộ khở động độn cơ khôn ởi ng ngđồng bộ ba ộ Đ Hình 1.6: Đồ thị đặ tính cơ của độngcơ KĐB H : ặc ơ g B Khi ngh hiên cứu hệ truyền động vớ độngcơ KĐB N n ới ơ Người ta q quan tâm đến trạng thái làm việc của độngcơ nên . Thiết kế bộ khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha Đồ án tốtnghiệp Thiết kế bộ khởi động động cơ không ồng bộ ba pha Sinh viên : Trần thị Phương Hiền – Lớp TĐH – K7 1 Thiết kế bộ khởi. CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. * Phương trình đặc tính cơ . Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta dựa vào đồ thay thế với các giả thiết sau: - 3 pha của động cơ là. VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ . 1. Giới thiệu chung : Động cơ không đồng bộ là máy