Thiết kế hệ thốngđiều khiển và khống chế động cơ điện không đồng bộ ba pha

Thiết kế hệ thốngđiều khiển và khống chế động cơ điện không đồng bộ ba pha

Trang 1

LOI NOI DAU

Trong những năm gần đay, nghành điện cụng nghiệp 6 nuoc ta đang ngày càng được chỳ trọng và đầu tư phỏtt triển Sự phỏt triển đú được đỏnh dấu bằng việc cho ra đời hàng cỏc phương phỏp để điều khiển động cơ ngoài mục địch đỏp ứng nhu cầu phục

hồi khả năng làm việc như ban đầu của động cơ

Để làm được điều đỳ, người thợ cần phải hoàn thiện tất cả cỏc khõu trong việc thiết kế mạch điều khiển, mạch động lực,đưa ra phương phỏp tối ưu và lắp đặt ngoai

ra con phải đưa ra nhưng sai hỏng và cỏch khắc phục

Từ những gỡ chỳng em đó được biết qua học trờn lớp và tỡm hiểu nguồn tài liệu bờn ngoai,chỳng em đó tiến hành mạch khởi động động cơ KĐB 3 pha.vơi mong muốn đưa ra phương phỏp điều khiển khởi động động cơ một cỏch tối ưu

Với lũng say mờ tỡm hiểu và ham học hỏi chỳngng em đó cố gắng tận dụng tất cả

những kiến thức đó học được từ thầy cụ, bạn bố trong những năm thỏng học tập vừa

qua, mong hoàn thành tốt đề tài này Những sản phẩm, những kết quả đạt được ngày hiện nay chưa phải lớn lao nhưng lại cỳ một ý nghĩa quan trọng đối với chỳng em Bởi nú đỏnh giỏ thành quả trong suốt một thời gian dài học tập tại trường

Cựng với sản phẩm chỳng em đó hoàn thành quển thuyết minh với hy vọng cú thể

trở thành tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viờn nghành kỹ thuật điện

Trong quỏ trỡnh thực hiện đề tài khụng thể trỏnh khỏi thiếu sút Chỳng em rất mong,

nhận được những ý kiến đúng gúp của thầy và cụ và cỏc bạn để đề tài của chỳng em

ngày một hoàn thiện hơn

Trang 2

ĐỀ TÀI MễN HỌC

Giao Viờn Hướng Dẫn: Thầy Đỗ cụng Thắng

Nhúm sinh viờn thực hiện :

1 NguyOn Vn Kh{ji 2.Nguyễn V'n Linh 3 NguyOn Quang Huy

Khoa hoc :

Nganh dao tao : Ky thuat Diộn

Tờn đề tài: Thiết kế hệ thốngđiều khiển và khống chế động cơ điện khụng đồng bộ ba pha

s

s

m0

MN

Cú đảo chiều quay

Khởi động qua ba cấp điện trở phụ với thời gian lần lượt là

1s,2s và 1,5s

Bảo vệ cỏc sự cố quỏ tải, ngắn mạch, quỏ ỏp

ằ SỐ liệu cho trước:

Cỏc trang thiết bị, mỏy múc

Phần mềm PLC, vi điều khiển

Tài liệu chuyờn mụn Nội dung cần hoàn thành:

1, Phõn tớch, lựa chọn phương ỏn Lý thuyết và cỏc vấn đề liờn quan

Phõn tớch, lựa chọn thiết bị

Lập trỡnh điều khiển và mụ phỏng

Trang 4

CHUONG I: CAC NGUYEN TAC DIEU KHIEN

1.1 Khỏi niệm chung

Khi mở mỏy cỏc động cơ cú cụng suất trung bỡnh và lớn người ta phải dựng cỏc

thiết bị hạn chế dũng khởi động như: Điện trở, điện khỏng, mỏy biến ỏp tự ngẫu Trong quỏ trỡnh khởi động muốn tốc độ động cơ tăng dần đến giỏ trị định mức, thỡ ta

phải tỡm cỏch loại dần cỏc thiết bị hạn chế đú ra Một cỏch tổng quỏt ta cú sơ đồ mạch

Trang 5

Nhỡn vào đặc tớnh tĩnh và đặc tớnh động ta cú nhận xột:

Quỏ trỡnh khởi động đi theo chiều mũi tờn, tốc độ động cơ tăng dần ứng với việc loại dần cỏc cấp điện trở phy

Nếu ta sử dụng cỏc thiết bị để đo khoảng thời gian từ 0- tị, t.-t; bằng cỏc

rơle thời gian và tại đú ta phỏt cỏc lệnh điều khiển làm thay đổi tham số của mạch điện ( Rp, X; ) và điều khiển quỏ trỡnh theo mong muốn gọi là tự động khống chế theo nguyờn tắc thời gian

Nếu như ta sử dụng cỏc thiết bị đo tốc độ như rơle ly tõm, mỏy phỏt tốc để

đo tốc độ nĂ, n; và tương tự như trờn ta cú tự động khống chế theo nguyờn tắc tốc độ

Nếu sử dụng rơ le dũng điện để đo dũng điện IĂ, I; và tương tự ta cú

phương phỏp tự động khống chế theo nguyờn tắc dũng điện

Trong thực tế cú nhiều bộ phận của mỏy làm việc bị giới hạn bởi gúc quay

Trang 6

1.2 Cỏc nguyờn tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở

1.2.1 Nguyờn tắc điều khiển theo thời gian

°

° Nội dung nguyờn tắc

Điều khiển theo nguyờn tắc thời gian dựa trờn cơ sở là thụng số làm việc của

mạch biến đổi theo thời gian Những tớn hiệu điểu khiển phỏt ra theo quy luật thời gian

cần thiết để làm thay đổi trạng thỏi của hệ thống Những phần tử thụ cảm được thời gian để phỏt tớn hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng

Vớ dụ như tốc độ, dũng điện, mụ men của mỗi động cơ được tớnh toỏn chọn ngưỡng cho thớch hợp cho từng hệ thống truyền động điện cụ thể

Những phần tử thụ cảm được thời gian cú thể gọi là rơ le thời gian Nú tạo nờn

được một khoảng thời gian trễ (duy trỡ) kể từ lỳc cú tớn hiệu đưa vào (mốc khụng) đầu

vào của nú đến khi nú phỏt được tớn hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành

Cỏc cơ cấu duy trỡ thời gian cú thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khớ nộn, cơ

cấu điện tử, tương ứng là rơ le loại đú,

Bằng giải tớch hoặc bằng đồ thị mà người ta xỏc định số cấp điện trở phụ mở mỏy, giỏ trị điện trở của từng cấp, đặc tớnh động để chỉnh định thời gian tỏc động của

rơ le, cỏc khoảng thời gian được tớnh tương đỐi như sau:

t= OO, Mu

Man- Mụ: Maz

Trang 7

Vi du minh hoa Mạch mở mỏy động cơ điện một chiều qua hai cấp điện trở phụ trong mạch phần ứng: + 5 cử sh í KI /KI K1 1KT 3 2KT K1 1KT K K3

Hỡnh 2.2 Mạch điều khiển theo nguyờn tắc thời gian

Trong sơ đồ khụng giới thiệu cỏch cấp nguồn nhưng cần phải lưu ý rằng ở mọi chỗ cú nguồn đều phải được cấp đầy đủ trước khi vận hành, nhất là cần chỳ ý đến nguồn kớch tỪ

Trạng thỏi ban đầu sau khi cấp nguồn động lực và điểu khiển thỡ rơ le thời gian 1KT được cấp điện mở ngay tiếp điểm thường kớn đúng chậm 1KT Để khởi động ta phải ấn nỳt mở mỏy S2 cụng tắc tơ K1 hỳt để đúng cỏc tiếp điểm ở mạch động lực, phần ứng động cơ điện được đấu vào lưới điện qua cỏc điện trở phụ khởi động r1, r2 Dũng điờn qua cỏc điện trở phụ lớn gõy sụt ỏp trờn điện trở r1 Điện ỏp đú vượt quỏ mức điện ỏp hỳt của rơ le thời gian 2KT làm cho nú hoạt động mở ngay tiếp điểm thừơng đúng đúng chậm 2KT, trờn mạch K3 cựng với sự hoạt động của rơle 1KT chỳng bảo đảm khụng cho cụng tắc tơ K1, K2 cú điện trong giai đoạn đầu của quỏ trỡnh khởi động Tiếp điểm phụ K1 dúng để tự duy trỡ cho cuộn hỳt cụng tắc tơ K1 khi ta thụi khụng ấn nỳt S2 nữa Tiếp điểm K1 mở ra cắt rơ le thời gian 1KT đưa rơ le thời gian này vào hoạt động để chuẩn bị phất tớn hiệu chuyển trạng thỏu hoạt động của truyền động điện Mốc khụng của thời gian t cú thể được xem là thời điểm K1 mở cắt điện 1KT

Thời gian chỉnh định ở mừi cấp điện trở được tớnh theo cụng thức :

M,—Mc M,—Mc

Trong đú T : hằng số thời gian điờn cơ của động cở đặc tớnh cú điện trở phụ ở cấp thứ Ă Sau khi rơ le thời gian 1RTh nhả, cơ cấu duy trỡ thời gian sẽ tớnh thời gian từ gỐc khụng cho đến đạt trị số chỉnh định thỡ đúng tiếp điểm thường kớn đúng chậm 1KT

Lỳc này cuộn dõy cụng tắc tơ gia tốc K1 được cấp điờn và hoạt động đúng tiếp điểm chớnh của nú ở mạch động lựcvà cấp điện trở phụ khởi động thứ nhất r1 bị nối ngắn mạch động cơ sẽ chuyển sang khởi động trờn đường đặc tớnh cơ thứ hai việc ngắn mạch điện trở r1 làm cho rơle thời gian 2KT mất điện và cơ cấu duy trỡ thời gian cỦa nú cũng sẽ tớnh thời

Trang 8

gian tương tự như đối với rơle 1KT, khi đạt trị số chỉnh định nú sẽ đúng tiếp điểm thường đúng đúng chậm 2KT Cụng tắc tơ gia tốc K3 cú điện hỳt tiếp điểm chớnh K3 ngắn mạch cấp điện trở thứ hai r2 động cơ sẽ chuyển sang tiếp tục khởi động trờn đường đặc tớnh cơ tự

nhiờn cho đến điểm làm việc ổn định Những yếu tố ảnh hưởng đến nguyờn tắc

Khi tớnh toỏn cỏc đường đặc tớnh mở mỏy động cơ thường ta xột ở chế độ định

mức Nhưng thực tế do điện lưới, mụ men cản, mụ men quỏn tớnh và nhiệt đỘ thay đổi

so với tớnh toỏn, cỏc yếu tố đú ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tớnh khởi động 1.2.2 Nguyờn tắc khống chế theo tốc độ

° Nội dung nguyờn tắc

Để khống chế theo nguyờn tắc này ta phải đo được tốc độ động cơ, cú thể đo trực tiếp bằng rơle kiểm tra tốc độ, nhưng khi hệ thống khống chế cú nhiều cấp điện

trở thỡ việc điều khiển gặp rất nhiều khú khăn do đú thực tế ớt sử dụng Ngoài ra ta cũn cú thể đo tốc độ bằng mỏy phỏt tốc nhưng trong cỏc hệ thống đơn giản thỡ chỉ tiờu kinh

tế thấp (mỏy phỏt tỐc cú giỏ thành cao) nờn ớt dựng loại này Thụng thƯờng người ta sử dụng phương phỏp đo giỏn tiếp

+ Đối với động cơ điện 1 chiều, đo tốc độ thụng qua sđđ phần ứng của động cơ

Ep= K đ.n (dựng rơ le điện ỏp mắc song song với phần ứng động cơ)

Trang 9

Theo định luật Kirchhoff 2 ta cú:

Vongl = Ua Ey +IyRu = Ke.b.mt ly Ry Vong 2 Uco= + I RưtRạ) =Ke.ẩ.nĂ+ Iự( RưtR;)

Xột trường hợp 1: Khi tốc độ động cơ tăng đến tốc đỘ nĂ nào đú thỡ

Uai= Eu + Iu Ru = Ke.o.no+ Iu Ru = Ucna

Dẫn đến rơle điện ỏp GĂ tỏc động đúng tiếp diộm Gi lai loai bỏ cấp điện trở phụ RĂ ra khỏi mạch phần ứng động cơ

Xột trường hợp 2: Khi tốc độ động cơ tăng đến tốc đỘ n; nào đú thỡ

Uei= Eự + lự( RưtR¿) = Ke.@.n¿t Iu( RưtR¿) = Ueta

Dẫn đến rơle điện ỏp G tỏc động đúng tiếp điểm G¿ lại loại bỏ cấp điện trở phụ R¿ ra khỏi mạch phần ứng động cơ

Nhận xột:

+ Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền

+ Nhược điểm: Khi mụ men cản, điện ỏp lưới và nhiệt độ thay đổi cũng làm thay

đổi thời gian mở mỏy của động cơ

Việc chỉnh định điện ỏp hỳt cỦa cỏc rơ le cũng gặp nhiều khú khăn

Trang 10

Trị số của dũng điện mở mỏy của động cơ dao động giới hạn được xỏc định tl’ Ltội L, giỏ trị của dũng điện I,= 2,2 2,5 dũng Iạ„ được xỏc định căn cứ vào điều kiện

vận hành của động cơ và giỏ trị cho phộp của dũng điện phần ứng động cơ Giỏ trị dũng

điện I; = (1,8: 2)I¿„ được xỏc định căn cứ vào việc đảm bảo gia tốc tối thiểu khi mở

mỏy động cơ ở phụ tải đó cho đến I, I; luụn lớn hơn Ia„ này.Muốn khống chế theo

nguyờn tắc dũng điện ta sử dụng một số rơ le dũng điện mắc nối tiếp với phần ứng

của động cơ điện 1 chiều hoặc mắc nối tiếp với 1 pha của động cơ xoay chiều Vớ dụ minh hoạ + 1 J s Rk b3 ơn a shy \K RI r K2 K1 K2

Hoạt động của sơ đỒ: ấn nỳt S2 cụng tắc tơ

KI cú điện, tiếp điểm K1 đúng duy trỡ, tiếp điểm K1 Iˆ mạch động lực đúng cấp điện cho mạch phần ứng, động cơ hoạt động qua r1 Lỳc này role dong RI, role

khoỏ RK cựng cú điện , cựng tỏc động nhưng phải I, đảm bảo yờu cầu như sau: RI cú thời gian tỏc động nhanh hơn RK, Lỳc đú tiếp điểm thường đúng RI mở L- trước sau đú tiếp điểm thường mở RK đúng Động 2

cơ hoạt động, dũng điện giảm dần ( từ 11 đến I2) thỡ | RI đạt trị số và nhả, dẫn đến cụng tắc tơ K2 tỏc | động, tiếp điểm K2 đúng lai duy tri và ngắn mạch r1

Động cơ hoạt động ở đường đặc tớnh tự nhiờn

Tiếp điểm thường mở K2 song song với tiếp điểm RI cú vai trũ khụng cho K2 mất điện với bất cứ lý do nào sau này (như do quỏ tải, ) nghĩa là khụng đưa r1 vào mạch phần ứng Ta t Nhận xột:

- C6 thộ duy tri Mp trong quỏ trỡnh khởi động ở mức xỏc định

Trang 11

- Khụng đẩm bảo giữ nguyờn thời gian khởi động

1.2.3Nguyờn tắc điều khiển theo hành trỡnh

° Nội dung nguyờn tắc

Khống chế theo nguyờn tắc hành trỡnh nghĩa là 1 khõu hay một bộ phận nào đú

Trang 12

BBĐ -CKĐ Hỡnh 2.8 BD là biến dũng

BBD 14 b6 biến đổi, cú thể là mỏy phỏt, khuếch đại từ, bỏn dẫn

ék là khối điều khiển

K¿, K¿ là hệ số phản hồi tốc đỘ và dũng điện R,, R: bộ điều chỉnh tốc độ, dũng điện

Cỏc bộ điều chỉnh tốc độ, dũng điện (Ra, Ri) là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống vỡ nú quyết định chất lượng tĩnh và chất lượng động của hệ thống Nú cú 2 chức năng như sau:

- Khuếch đại cỏc sai lệch điều khiển nhỏ của hệ thống - Đảm bảo chất lượng và đỘ chớnh xỏc của hệ

1.2.6 Cỏc nguyờn tắc điều chỉnh

1.2.6.1 Khỏi niệm chung

Đối với hệ thống truyền động điện làm việc ở cỏc trạng thỏi hở, trong quỏ trỡnh hóm, khởi động, đảo chiều, ăn tải, nhả tải thường gõy ra cỏc sai lệch lớn so với giỏ trị cho phộp Trong khi đú nhiều mỏy lại yờu cầu phải đảm bảo duy trỡ tốc độ khụng đổi

hay cỏc đại lượng khỏc theo yờu cầu của chất lượng tĩnh cũng như chất lượng động đặt ra.Trong trường hợp như vậy ta phải dựng hệ thống điều khiển tự động kiểu hệ

kớn

Đối với hệ thống sử dụng động cơ điện1 chiều làm việc trong hệ thống truyền

Trang 13

nguồn điện ỏp một chiều cho phần ứng động cơ hay cung cấp cho cuộn kớch từ của động cơ điều khiển tự động hệ kớn người ta thường sử dụng bộ biến tần, hoặc điều

khiển xung trộ mach rotor

Trong hệ thống điều khiển tự động truyền động điện kiểu hệ kớn người ta

thường tiến hành lấy một số phản hồi cơ bản sau:

- Phản hồi õm: Tỏc động ngược chiều điện ỏp đặt

- Phản hồi dương: Tỏc động cựng chiều với điệ nỏp đặt

- Phản hồi cú ngắt: Tớn hiệu phản hồi được so sỏnh với một lượng bờn ngoài,

nếu nú vượt qua giỏ trị đú thỡ khõu phản hồi mới tham gia tỏc động vào hệ thống

- Phản hồi thẳng: Tớn hiệu ra quay trở lại trực tiếp đầu vào

1.2.6.2 Khõu phản hồi õm điện ỏp â _ SƠ đỒ nguyờn lý + Rạ BBS | us (| fos Hinh 2.9

BBD cộ thộ sử dụng cỏc bộ biến đổi mỏy điện, bộ biến đổi van

BBĐ cung cấp điện ỏp 1 chiộu cho phần ứng động cơ điện1 chều kớch từ độc lập Để ổn định và nõng cao chất lượng tĩnh của khõu đk ta dựng biến trở RĂ, R; làm khõu

Trang 14

K,U, I[R, +R, (+a.K, |

“K,@+aK,) Kyl +aK,)

Từ hệ phương trỡnh đặc tớnh cơ ta vẽ được đặc tớnh cơ như hỡnh vẽ

Để cho tốc độ khụng tải của hệ thống

hở và kớn bằng nhau thỡ điện ỏp đặt của hệ

thống kớn lớn hơn hệ thống hổ là (1+Kn) lần

Độ sụt tốc độ (sai lệch tĩnh) trong hệ

thống kớn sễ nhỏ hơn trong hệ thống hở là

(1+Kn) lần

Như vậy phản hồi õm điện ỏp tạo nờn đặc tớnh Của hệ kớn cao hơn so với hệ hở Nhưng

luụn Thấp hơn đặc tớnh cơ tự nhiờn điểu đú chứng tỏ khả năng duy trỡ tốc độ của khõu phản hồi õm điện ỏp là kộm

Giải hệ phương trỡnh ta được n 1.2.6.3 Phản hồi dương dũng điện TIL BBS ° Sơ đỒ nguyờn lý U@ U ] Uh Un 1 Re Hinh 2.10

Từ sơ đồ nguyờn lý ta viết được phương trỡnh cõn bằng sau:

Trang 15

_ KuU, _IRq-Kn) Kg Ko

Từ phương trỡnh đặc tớnh cơ ta cú đặc tớnh cơ như hỡnh vẽ

Nhận xột:

- Đối với phản hồi dương dũng điện thỡ điện ỏp đặt vào hệ hở và hệ kớn là như nhau Mặc dự cú hể tạo nờn đường đặc tớnh cơ cú đỘ cứng rất cao ( độ sụt tốc độ An% =0 thậm chớ An

%<0)

- Hệ thống khụng cú đường đặc tớnh giới hạn do đú khi sử dụng phả hồi dương dũng

điện trong cỏc bộ biến đổi mang tớnh phi tuyến mạnh thỡ đỘ chớnh xỏc của hệ thống bị

Trang 16

_ KU, LR 1+ Kú(+K) K= Kn.Ks= Kư/ Keo ; R= Ro + Rn Từ phương trỡnh đặc tớnh cơ ta vẽ được đường đặc tớnh cơ như hỡnh vẽ Nhận xột:

- _ Để cho tốc độ khụng tải lý tưởng của hệ thống hở và hệ thống kớn bằng

nhau, thỡ điện ỏp đặt lờn hệ hở sẽ nhỏ hơn điện ỏp đặt lờn hệ kớn là (1+yk) lần -_ ĐỘ cứng đặc tớnh cơ của hệ kớn cao hơn hệ hở là (1+yk) lần n : Ũ, - Dudng dac tinh gidi han lim n(I) =—* =const Ke y 1.2.6.4 Phản hồi õm dũng điện cú ngắt a, Khỏi niệm:

Trong quỏ trỡnh làm việc động cơ phải trải qua cỏc giai đoạn như, quỏ trỡnh quỏ

độ và phải làm việc ổn điịnh nếu như dũng điện phần ứng vượt quỏ giỏ trị cho phộp thỡ

ta phải tỡm biện phỏp hạn chế cụng suất đầu vào Phản hồi õm dũng cú ngắt sẽ hạn

chế phụ tải tĩnh khi cho động cơ bị quỏ tải và tạo nờn đường đặc tớnh cú dạng điển hỡnh gọi là đường đặc tớnh mỏy xỳc

Ha H.b

Ta thấy 6 H.a Dac tớnh gồm 2 đoạn:

= Đoạn 1 là đoạn NẹB chỉ cú cỏ khõu duỳ trỡ tốc độ tham gia nú đảm bảo độ cứng cao để mỏy làm việc cú năng suất chất lượng sản phẩm

- Đoạn 2 là đoạn BC lỳc này trong hệ thống chỉ cũn duy nhất 1 khõu phản hồi

õm dũng điện cú ngắt tham gia vào hệ thống Nú tạo ra đường đặc tớnh cú độ dốc lớn, nếu động cơ bị quỏ tải nặng nú sẽ dừng lại tại điểm C Trong thực tế cú thể chỳng ta gặp trường hợp đặc tớnh tĩnh cú 3 đoạn như hỡnh H.b

Trang 17

= Đoạn BC Là đọan cú thờm khõu phản hồi õm dũng cú ngắt tham gia vào hệ

thống

- Đoạn CD là đoạn chỉ cú khõu phản hồi õm dũng cú ngắt tham gia vào HT

b Hệ thống điều khiển tự động với khõu phản hồi õm ỏp và õm dũng cú ngắt â SƠ đỒ nguyờn lý TTè + BBS I Re ( U 8 Us sl] 2 -CKĐ + 4 ——{— mạ, i Hinh 2.12

Khõu phản hồi õm dũng cú ngắt khụng phải tham gia hoàn toàn vào hệ thống, mà chỉ tham gia vào hệ thống khi động cơ bị quỏ dũng Uaa,> U â Phương trỡnh đặc tớnh cơ Từ sơ đồ ta viết được hệ phương trỡnh sau: U;=U¿- ơUs-BAIRz.1[AT] En= Kn.Uy 1 —— Up=En - LRn | Up= Ent IRp SN I Ep= Kon Khil <I,, Khil > I,,

Khi giải hệ ta được phương trỡnh đặc tớnh cơ

KU, I[R,+R,(1+@K,)] AJ.B.K.K,.1A()

"“1yzK, Kú@+eKu 140K,

Trang 18

Hinh 2.13

Tương tự như cỏc phần trờn dể thành lập phương n trỡnh đặc tớnh cơ, ta viết hệ phương trỡnh cõ bằng điện n_ấ

ỏp của hệ, sau đú giải hệ ta được phương trỡnh đặc — P1 7

tinh co n 02 -

KU, _IRK,{1- B.K,1A()]

UK 1+

Một số sơ đồ điều khiển động cơ

Trang 21

2 Tự động khống chế động cơ khụng đồ bộ 3 pha rụto dõy quấn = sinh ~ (N) (Tt) ~ BE UES TD) oo _ 7 LEcteet 1 Bi ——” 2 Ne of Ep fF TT oxtig eae LP ito g â 9ằ 1 1# tN †—9 KC2 + ; | † | ott Lè RH i Am | 43 in H 1 † ‡xP!$ | xơ 2G * \ ° HS = ; | 1 | 13 cc4 \ ° ot | I Cs?—t 1 2 | | KTI | w 1 a} k ah ' 7 HỊ [Hà ~((w+ ° mm: KI Ki K: ][{xk*!] xr: ụ 11> — ụ h 0 ‘ v ue "

Hỡnh 2.18: Điều khiển mở mỏy theo nguyờn tắc thời gian

Trang 22

+ - GE KT KN ci [1 Rh RH H | 1] 1T KN KT K K fom, gap a =F ws KT { KT oy MN KT a4 IE eT )⁄ RTh, RTh2 IES lỏ Dàn, RH | KT KN ng HH vẽ w

Hỡnh 2.19 Khởi động theo nguyờn tắc thời gian, hóm theo nguyờn tắc tốc độ

CHƯƠNG II: THIET BI CAN DUNG

1.1Áp tụ mỏt:

Áptụmỏt là khi cụ điện đúng mạch bằng tay và cắt mạnh tự động khi cú sự cố như:

quỏ tải, ngắt mạch, sụt ỏp

Đụi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng ỏp tụ mỏt đúng cắt khụng thường xuyờn cỏc mạch điện làm việc ở chế đỘ bỡnh thường

Kết cấu cỏc ỏptomỏt rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: ỏptomỏt dũng điện cực đại, ỏp tomỏt dũng điện cực tiểu, ỏptomỏt điện ỏp thấp, ỏptomỏt cụng

Trang 23

Hỡnh 1.7 trỡnh bày nguyờn lý làm việc cỦa ỏptomỏt dũng điện cực đại dựng để bảo vệ mạch điện khi quỏ tải và khi ngắn mạch

Hỡnh 1.8 Ký hiệu của

Hinh1 ỏptomỏt trờn sơ đồ điện

Sau khi đúng bằng tay, ỏptomỏt cấp điện cho mạch cần được bảo vệ Lỳc này mấu của cỏc chốt ở đầu cần 4 và đũn 5 múc vào nhau để giữ tiếp điểm động tỡ vào tiếp điểm tĩnh

Khi dũng điện vượt quỏ trị số chỉ định cỦa aptomat qua lực căng của lũ xo 3, cuộn điện tỪ 1 nối tiếp với mạch lực sẽ đủ lực, thắng lực cản của lũ xo 3 và hỳt nắm từ động 2, làm cần 4

quay nhả múc chốt Lũ xo 6 kộo rời tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm nh để cắt mạch Chỉnh định dũng điện cực đại cú thể bằng nhiều cỏch chẳng hạn qua chỉnh lực căng lũ xo 3 tăng theo dũng điện cực đại mà aptomat phải cắt

1.2Nỳt ấn

Nỳt ấn ( nỳt bấm, nỳt điều khiển) dựng để đúng — cắt mạch ở lưới điện hạ ỏp Nỳt ấn thường được dựng để điều khiển cỏc rơle, cụng tắc tơ, chuyển đổi mạch tớn hiệu, bảo vệ sử dụng phổ biến nhất là nỳt ấn trong mạch điều khiển động cơ để

mở mỏy, dừng và đảo chiều quay

Hỡnh 1.10 trỡnh bày kết cấu 1 om nỳt ấn và kớ hiệu của chỳng trờn bản vẽ điện oe

a) e) f)

Trang 24

Một số loại nỳt ấn thường đúng dựng trong mạch bảo vệ hoặc mạch dừng cũn cú chốt khoỏ, khi bị ấn nỳt tự giữ trạng thỏi bị ấn Muốn xoỏ trạng thỏi này, phải xoay nỳt đi mỘt gúc nào đú

1.3Cụng tắc tơ

Cụng tắc tơ là khớ cụ điện điều khiển từ xa dựng để đúng cắt cỏc mạch điện

động lực ở điện ỏp tới 500V và cỏc dũng điện tới vài trăm, vài nghỡn A

Tuỳ theo dũng điện sử dụng, cụng tỏc tơ chia ra loại 1 chiều và loại xoay chiều Phần tử chớnh của một cụng tỏc tơ là cuộn hỳt điện từ K và hệ thộgn cỏc tiếp điểm Khi cuộn K cú điện, lũ xo kộo cần C mở cỏc tiếp điểm động lực (tiếp điểm chớnh)a,b,c và tiếp điểm phụ 1, đúng tiếp điểm phụ 2 Cỏc tiếp điểm 1, a,b,c, gọi là

tiếp điểm thường mở Tiếp điểm 2 gọi là tiếp điểm thường đúng

Khi cấp điện cho cuộn K, miếng sắt Fe bị hỳt, kộo căn lũ xo LX va cần C sễ đúng

cỏc tiếp điểm a,b, 1 và mở tiếp điểm 2

Tuỳ theo mục đớch sử dụng mà cỏc tiếp điểm được nối vào mạch lực hay mạch điều khiển một cỏch thớch hợp att Ũ be de de be pd / ry PrP boc 1 2 Hỡnh 1.16 Nguyờn lý cấu tạo của một cụng tắc tơ 1.4.Rơ le:

Rơ le là loại khớ cụ điện dựng để đúng — cắt mạch điều khiển, hoặc mạch bảo vệ, để liờn kết giữa cỏc khối điều khiển khỏc nhau, thực hiện cỏc thao tỏc lụgic theo một quỏ trỡnh cụng nghệ

Rơ le cú rất nhiều loại với cỏc nguyờn lý làm việc và chức năng khỏc nhau

Cỏc rơ le được phõn loại theo một số cỏch như sau:

- _ Theo nguyờn lý làm việc cú: Rơ le điện từ, rơ le từ điện, rơ le điện động, rơ le

Trang 25

- Theo dai lugng diộn dau vào cú: Rơle dũng điện, rơ le điện ỏp, rơ le cụng suất,

rơ le tổng trở, rơ le tần số, rơle lệch pha

- _ Theo đũn điện cú rơle một chiều, rơle xoay chiều

- _ Theo nguyờn lý tỏc động của cơ cấu chấp hành cú: rơle tiếp điểm và rơle khụng tiếp điểm

- _ Theo trị số và chiều đại lượng đầu vào cú: rơle cực đại, rơle cực tiểu, rơle sai

lệch, rơle hướng

- Theo cỏch mắc cú cầu thu(một cuộn hỳt trong rơle điện tỪ) vào mạch, rơ le được

chia ra: rơle sơ cấp (cơ cấu thu nối thẳng vào mạch)và rơle thứ cấp (cơ cấu thu

nối vào mạch qua biến ỏp,biến dũng hay điện trở) 1.4.1Rơle điện từ

Rơle điện tử là loại rơle đơn giản nhất và dựng rộng rói nhất Rơle làm việc dựa trờn nguyờn lý điện từ và kết cấu, nú tương tự như cụng tắc tơ nhưng chỉ đúng, cắt mạch điện điều khiển, khụng trực tiếp dựng trong mạch lực

Hỡnh 1.17a trỡnh bày nguyờn lý kết cấu một rơle điện từ một chiều kiểu bản lề Cuộn nam chõm điện 1 quấn quanh lừi sắt 2 Hai đầu dõy cuộn 1 nối ra hai chấu cắm 8 Nắp từ động 3 được lũ xo 4 kộo bật lờn để tiếp điểm động 5 (tiếp điểm chung COM) tỳ vào tiếp điểm tĩnh 6 thành tiếp điểm thường kớn NC, cũn tiếp điểm tĩnh 7 bị hở mạch (tiếp điểm thường mở NO) Khi cuộn điện từ được cấp điện, nú sẽ hỳt nắp từ động và

Trang 26

Hinh 1.17 Nguyộn lý kết cấu của rơle điện từ

Hỡnh 1.17b là nguyờn lý làm việc của một rơle điện từ dạng piston với tiếp điểm động dạng bỏn cầu 2 Cuộn hỳt rơle 1 là xoay chiều

Qua cỏch làm việc của rơle điện từ, ta cú thể thấy một rơle cú 3 phần chớnh: cơ cấu thu, cơ cấu trung gian và cơ cấu chấp hành

- _ Cuộn hỳt điện từ là cơ cấu thu vỡ nú tiếp nhận tớn hiệu đầu vào (dũng điện, điện ỏp) và khi đạt một giỏ trị xỏ định nào đú thỡ rơle tỏc động

-_ Mạch từ là cơ cấu trung gian vỡ nú giỳp tạo lực hỳt của cuỘn nam chõm (cuỘn điện từ) Khi cuộn dõy này cú điện và so sỏnh với lực đặt trước bở lũ xo phản

hồi để hỳt và truyền kết quả tỏc động tới cơ cấu chấp hành

- _ Hệ thống tiếp điểm là cơ cấu chấp hành vỡ nú truyền tớn hiệu cho mạch điều khiển Quan hệ giữa đầu vào và đầu ra: khi tớn hiệu đầu vào là X (dũng điện, điện ỏp) đạt tới một giỏ trị tỏc động X = X; = X„(tỏc động = hỳt) thỡ rơle hỳt vỡ lực điện từ thắng lực lũ xo và đại lượng đầu ra Y ( điện ỏp, dũng điện tăng đột biến từ Y1 lờn Y2 do tiếp điểm cơ cấu chấp hành đúng) Sau đú , cú tăng

lượng nào X>X; thỡ Y; vẫn giữ nguyờn Khi giảm tớn Ơ

hiệu vào dến X = X„ thỡ rơle vẫn hỳt do lựctừvẫn =” lớn hơn lực lũ xo Tới một giỏ trị XĂ = Xma < Xa thỡ lực lũ xo phản hồi thắng lực hỳt điện từ, cuỘn hỳt y rơle nhả, mở tiếp điểm để cắt mạch Tớn hiệu ra giảm từ Y; về Y; sau đú X tiếp tục giảm X < X; thỡ

Y van giữ giỏ trị khụng đổi là Y, Y 0 i i % XX, XX,

Hinh 1.18 Dac tinh quan hộ vao ra cUa role

HỆ số nhả của rơle là tỷ số Ka=y

tủ

Đối với rơle cực đại: Ku <1 Đối với rơle cực tiểu: Km >1

Trang 27

Tỷ số giữa cụng suất điều khiển Pa của rơle (cụng suất của mạnh và tiếp điểm rơle đúng cắt) và cụng suất tỏc động P„ (cụng suất cần cấp cho cuộn điện từ để nú hỳt) SLA LX Ầ ra aw K Pa gọi la hộ s6 diộu khiộn (hay hộ s6 khuộch dai) Ky= p td Hệ số Kạ càng lớn thỡ rơle càng nhạy Cỏc loại rơle khỏc nhau thỡ cú cỏc hệ số Km, Kứ khỏc nhau

Thời gian kể từ lỳc đầu vào của rơle được cấp tớn hiệu cho đến lỳc cơ cấu chấp

hành tỏc động gọi là thời gian tỏc động t¿ Với role điện từ, đú là thời gian tớnh từ lỳc

cuộn hỳt được cấp điện cho đến khi tiếp điểm thường mở đúng lại hoàn toàn hoặc tiếp

điểm thường đúng mở ra hoàn toàn

Tuỳ theo thời gian tỏc động tu (cũn gọi là thời gian trễ) ma rơle được chia ra: - _ Rơle khụng quỏn tớnh ta<1ms

- Role tỏc động nhanh: ta = (1- 100)ms

- _ Rơle thời gian: ta>100ms

1.4.2 Rơle dũng điện và rơle điện ỏp

a) Rơle dũng điện dựng bảo vệ hoặc khống chế mạch điện khi dũng điện

trong mạch vượt quỏ hay giảm dưới

một trị số nào đú đó được chỉnh định trong rơle (dũng điện đặt)

Cấu tạo của một rơle dũng điện được trỡnh bày trờn hỡnh 1.20 Mach tir -

1 được quấn cuộn dõy dũng điện 2 cú Hỡnh 1.19 Dạng chung của rơle trung gian nhiều đầu ra Khi cú dũng điện chạy qua cuỘn dõy 2, từ trường sẽ tỏc dụng một từ lực lờn nắp từ động làm bằng miếng sắt hỡnh chữ Z Nếu dũng điện vượt quỏ giỏ trị chỉnh

định thỡ từ lực đủ lớn thắng lực cản lũ xo 4, hỳt nắp từ động chữ Z quay và đúng (hoặc

mở) hệ tiếp điểm Rơle dũng điện loại này thường dựng để bảo vệ dũng điện cực đại Cuộn dõy rơle dũng điện mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ

b) Rơle điện ỏp dựng để bảo vệ hoặc khống chế cỏc thiết bị điện khi điện ỏp đặt vào

Trang 28

điện ỏp tương tự nhu role dũng điện Chỉ khỏc nhau là cuộn dõy dũng điện ớt vũng, tiết diện to trong role dũng điện được thay bằng cuộn dõy điện ỏp nhiều vũng, tiết diện dõy

nhỏ

Hỡnh 1.20 Nguyờn lý cấu tạo của rơle dũng cực đại

Cuộn điện ỏp được mắc song song với mạch cần bảo vệ Rơle điện ỏp được chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ:

- Role điện ỏp cực đại: Nắp từ động khụng quay ở điện ỏp bỡnh thường, khi điện ỏp

tăng quỏ mức, lực từ thắng lực cản lũ xo và nắp từ động sộ quay, rơle tỏc động

-_ Rơle điện ỏp cực tiểu: Nắp từ động khụng quay ở điện ỏp bỡnh thường Khi điện ỏp giảm quỏ mức, lực lũ xo thắng lực từ, nắp từ động sễ quay ngược và rơle tỏc động

1.4.3 Rơle thời gian

Rơle thời gian là rơle tạo trễ đầu ra nghĩa là khi đầu vào cú tớn hiệu điều khiển thỡ sau một thời gian nào đú đầu ra mới tỏc động (tiếp điểm rơle mới đúng hoặc mở)

Thời gian trễ cú thể từ vài phần giõy đến hàng giờ hoặc hơn nữa

Trang 29

Hỡnh 1.21 Rơle thời gian kiểu điện từ Hỡnh 1.22 Rơle thời gian kiểu thuỷ lực 1.4.4 Rơle tốc d6

a, Rơ le tốc độ kiểu li tõm

1 Trục quay; 2 Quả văng

3 LO xo; 4 Giỏ tiếp điểm 5, 6 Tiếp điểm NO, NC b, Rơle tốc độ kiểu cảm ứng 1 Trục quay; 2 Nam chõm vĩnh cửu 3 Lồng súc; 4 Lừi thộp Stato 5 Cần tỏc động; 6 Cỏc tiếp điểm Hỡnh 1.23 Rơ le tốc độ

2.1 Cỏc khõu bảo vệ điển hỡnh

Trang 30

Trong quỏ trỡnh vận hành hệ thống điện cú thể cú tỏc động ngẫu nhiờn hay do chủ quan của nhõn viờn vận hành dẫn đến những sự cố hoặc chế độ làm việc xấu, nếu

khụng được loại bỏ kịp thời thỡ dẫn đến hư hỏng mỏy múc, thiết bị gõy rối loạn quỏ

trỡnh sản xuất, hoặc thậm chớ cú thể gõy nguy hiểm cho tớnh mạng con người Vỡ vậy bảo vệ trong hệ thống điện là khụng thể thiếu và nú cú nhiệm vụ đề phũng, loại trừ sự cố và chế độ làm việc xấu, đảm bảo vận hành an toàn cho người và thiết bị 2.1.2

Khõu bảo vệ ngắn mạch

Trong hệ thống điều khiển tự động - truyền động điện bất kỳ là ngắn mạch 1

pha hay 3 pha đều rất nguy hiểm và bảo vệ cần cắt nhanh hệ thống ra khỏi lưới điện

Bảo vệ ngắn mạch cú thể thực hiện bằng cầu chỡ, rơle dũng điện cực đại, tỏc động nhanh và ỏptomỏt

2.1.3 Bảo vệ ngắn mạch bằng Aptomat:

Thay cho cầu chỡ ta cú Aptomat bảo vệ hoàn thiện hơn, đúng cắt tin cậy hơn,

việc đúng lại Aptomat đó đúng cắt cũng rất dễ dàng

Aptomat chia làm 3 loại:

- Aptomat vạn năng dựng để bảo vệ khi quỏ tải, ngắn mạch (bảo vệ cực đại) khi

quỏ tải ngắn mạch và mất điện ỏp Loại Aptomat này bảo vệ chắc chắn nhưng giỏ thành cao và kớch thước lớn nờn ớt sử dụng

- Aptomat chuyờn dựng: Đú là những Aptomat cú cụng dụng đặc biệt: dựng để đúng cắt từ xa khụng thường xuyờn và tự động cắt khi quỏ tải, dựng cho lưới điện 1

chiều điện ỏp đến 750V và dũng 6000A (kiểu AB — 45 — 1/6000)

- Aptomat diệt từ trường dựng để bảo vệ khi ngắn mạch, cỏc Aptomat tỏc động

nhanh cú thời gian cắt 0,015, dựng để bảo vệ quỏ tải, nm và dũng điện ngược, đặc biệt

nú cú khả năng ngắt dũng ngắn mạch trước khi nú đạt được trị số cực đại

- Aptomat chỉnh định: Loại này được dựng bảo vệ cỏc mạch điện trỏnh quỏ tải và ngắn mạch, nú tương đối rẻ và kớch thước bộ so với vạn năng

Việc dựng Aptomat này thay cho cầu dao để đúng cắt, chỉ được phộp khi số lần đúng cắt ớt vỡ hệ thống cơ khớ phức tạp và tuổi thọ của nú được tớnh bằng số lần đúng cắt

Tuổi thọ Aptomat cao: VD loại A3160 cú khoảng 5000 + 20.000 lần đúng cắt ở

dũng điện xoay chiều, 5000 + 10.000 lần ở dũng điện một chiều I„ = 1,21; 1 - dũng

khởi động động cơ Động cơ Rụto lồng súc I = 1,3la

Trang 31

2.1.4.1 Bảo vệ quỏ tải lau dài (hay bảo vệ nhiệt)

Quỏ tải lõu dài vượt trị số cho phộp sẽ gõy nờn phỏt núng làm nhiệt độ của dõy quấn

mỏy điện vượt quỏ trị số cho phộp đối với cỏch điện của nú sẽ dõn đến chỏy mỏy điện Để bảo vệ mỏy điện cú thể dựng loại Aptomat chỉnh định cú cơ cấu nhả hỗn hợp hoặc

dựng Role nhiệt Role nhiệt khụng nhạy đối với cỏc quỏ tải ngắn hạn và khởi động vỡ phần tử thu cảm của Rơle cú quỏn tớnh nhiệt , thời gian chõm của nú tỷ lệ nghịch với dũng điện quỏ tải Cũng do cú quỏn tớnh nhiệt nờn nú khụng bảo vệ quỏ tải được

Phần tử đốt núng của Rơle nhiệt thường được mắc vào 2 pha của hệ thống 3

pha và trờn 1 hoặc 2 cực của động cơ điện một chiểu

Tiếp điểm của Rơle nhiệt là loại tiếp điểm khụng tự phục hồi nờn sau khi nú tỏc

động thỡ phải ấn nỳt phục hồi Khi dựng Rơle nhiệt cần phải chỳ ý sao bảo đảm đặc

tớnh nhiệt của Rơle trựng với đặc tớnh nhiệt động cơ được bảo vệ

Chương III: Một số phương phỏp hóm động cơ

3.1 Hóm ngược

a) Hóm ngược nhờ đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng

Động cơ KĐB rụto dõy quấn truyền động cho cơ cấu nõng-hạ của một của một cầu trục,

đang làm việc nõng tải tại điểm A trờn đặc tớnh cơ 1 ở gúc phần tư thứ I với mụmen cản MC và tốc đỘ quay nõng ựA (cỏc tiếp điểm K đúng) Để dừng và hạ vật xuống, ta đưa điện trở RP đỦ lớn vào mạch phần ứng (cỏc tiếp điểm K

mở ra), động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B trờn đặc tớnh cú điện trở 2 cựng với tốc độ ựA Mụmen của động cơ giảm xuống (MB < MC) nờn tốc độ động cơ giảm Lỳc này vật P vẫn được nõng lờn nhưng với tốc độ nõng nhỏ dần Tới điểm D thỡ ự = 0 và vật dừng lại nhưng vỡ mụmen động cơ nhỏ hơn mụmen cản (MD < MC) nờn vật bắt đầu tụt xuống Động cơ đảo chiều quay (ự < 0) Động cơ bắt đầu làm việc ở trạng thỏi hóm ngược (tốc đỘ õm đi xuống, mụmen dương cú xu hướng kộo vật P đi lờn)

b)Hóm ngược bằng cỏch đảo chiều từ trường stato:

Trang 32

Hinh 2.38 - Ham ngugc dong co KDB nho dua điện trở phụ vào mạch phần ứng

Đặc tớnh hóm ng—ợc nằm ở gúc phần t- thứ IV Điểm làm việc hóm của động cơ chuyển theo đặc tớnh hóm từ D đến E Tại đõy MĐ = ME = MC, động cơ quay đều, hóm ghỡm vật để hạ vật xuống

đều với tốc độ wE

a) Ham ngược nhờ đảo chiều quay

Hỡnh 2.39 - Hóm ngược động cơ KĐB nhờ đảo chiều quay

Trang 33

Đoạn hóm ngược là B'D' Nộu khụng cắt điện thỡ nh- trường hợp ở hỡnh 2.82a, động cơ cú MD' > MC nờn động cơ bắt đầu tăng tốc, mở

mỏy chạy ngược theo đặc tớnh cơ 2 và làm việc ổn định tại điểm F' với tốc độ UE’

theo chiều ngược

Khi động cơ hóm ngược theo đặc tớnh 2, điểm B' cú mụmen nhỏ nờn tỏc dụng hóm khụng hiệu quả Thực tế phải tăng cường mụmen hóm ban đầu (Mhóm > 2,5Mđm) nhờ vừa đảo chiều từ trường quay cỦa stato, vừa đưa thờm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rụto ĐỘng cơ sẽ hóm ngược theo đặc tớnh 3 (đoạn BD) Tới D mà cắt điện thỡ động cơ sẽ dừng Nếu khụng cắt điện, động cơ sẽ tăng tốc theo chiều ngược lại và làm việc tại điểm E với tốc độ ựE < UE’ Nếu lỳc này lại cắt điện trở phụ RP thỡ động cơ sẽ chuyển sang làm việc trờn đặc tớnh 2 tại điểm F và tăng tốc tới điểm E' 3.2 Ham động năng: Cú hai trường hợp hóm động năng động cơ ĐK: a) Hóm động năng kớch từ độc lập (HĐN KTĐL): Att eo

Hỡnh 2-39: a)Sơ đồ nối dõy DK khi HDN KTDL

b) Sơ đồ nguyờn lộ tạo mụmen hấm HDN KTĐL

Động cơ đang làm việc với lưới điện (điểm A), khi cắt stato động cơ ĐK ra khỏi lưới điện và đúng vào nguồn một chiều (U1c) độc lập như sơ đồ hỡnh 2-39a

Trang 34

Khi cắt stato khỏi nguồn xoay chiều rồi đúng vào nguồn một chiều thỡ dũng một chiều này sẽ sinh ra mỘt từ trường đứng yờn ? so với stato như hỡnh 2-39b Rụto động cơ do quỏn tớnh vẫn quay theo chiều cũ nờn cỏc thanh dẫn rụto sẽ cắt từ trường đứng yờn, do đú xuất hiện trong chỳng một sức điện động e2

Vi rộto kin mạch nờn e2 lại sinh ra Ă2 cựng chiều Chiều của e2 và i2 xỏc định theo qui tắc bàn tay phải: “+” khi e2 cú chiều đi vào và “+” là đi ra Tương tac gitta dũng i2 và ? tạo nờn

sức từ động F cú chiều xỏc định theo qui tắc bàn tay trỏi (hỡnh 2-39b) Chỳ ý rằng, trong trường hợp hóm ngược vỡ:

Lực F sinh ra mụmen hóm Mh cú chiều ngược với chiều quay của rụto ? làm cho rụto quay

chậm lai và sức điện động e2 cũng giảm dần

* Để thành lập phương trỡnh đặc tớnh cơ của động cơ ĐK khi hóm động năng ta thay thế một cỏch đẳng trị chế độ mỏy phỏt đồng bộ cú tần số thay đổi bằng chế độ động cơ khụng đồng bộ Nghĩa là cuộn dõy stato thực tế đấu vào nguồn một chiều nhưng ta coi

như đấu vào nguồn xoay chiều

Điều kiện đẳng trị ở đõy là sức từ động do dũng điện một chiều (Emc) và dũng điện xoay

chiều đẳng trị (F1) sinh ra

là như nhau

3.3 Mở mỏy động cơ điện khụng đồng bộ

Khi đúng điện trực tiếp vào động cơ KĐB để mở mỏy thỡ lỳc đầu roto chưa quay,đỘ trượt lớn(s=1)nờn s.đ.đ cảm wungs và dũng điện cảm ứng lớn

OMe Mam Ma M - Hxnh 2.32 - Đ⁄Êc tính động cơ KĐB khi mẽ my trực tiỐp

Tuy dũng điện lớn nhưg mụmen mở mỏy lại nhỏ: Mmm = (0,5-1,5)Mđm

Do vậy cần phải cú biện phỏp mở mỏy Trường hợp động cơ cú cụng suất nhỏ thỡ cú thể mở

mỏy trực tiếp Động cơ mở mỏy theo đặc tớnh tự nhiờn với mụmen mở mỏy nhỏ

Những động cơ khụng mở mỏy trực tiếp thỡ cú thể thực hiện một trong cỏc phương phỏp mở mỏy giỏn tiẾp sau

Trang 35

Phương phỏp này dựng để khởi động cho động cơ rụt dõy quấn vỡ điện trở ở mạch ngoài mắc nối tiếp với cuộn dõy starto

Hỡnh 2.33:trỡnh bầy một sơ đồ mở mỏy qua 3 cấp điện trở phụ R1,R2,R3 ở cả 3 pha roto.Đõy là sơ đỒ mở nỏy với cỏc điện trở rồto đối xứng ĐÀ KS RS Rt Hỡnh 2.33 - Sơ đồ mở mỏy động cơ KĐB qua 3 cấp điện trở phụ và đặc tớnh cơ tương ứng

Lỳc bắt đầu mở mỏy, cỏc tiếp điểm cụng tắc tơ K1, K2, K3 đều mở, cuộn dõy rotor được

nối với cả 3 cấp điện trở phụ (R1+R2+R3) nờn đ-ờng đặc tớnh cơ là đường 1 Tới điểm b, tốc độ động cơ đạt ựb và mụmen giảm cũn M2, cỏc tiếp điểm K1 đúng lại, cắt cỏc điện trở phụ R1 ra khỏi mạch rotor Động cơ đ-ợc tiếp tục mở mỏy với điện trở phụ (R2+R3) trong mach rotor va chuyển sang làm việc tại điểm c trờn đặc tớnh 2 ớt dốc hơn Mụmen tăng từ M2 lờn M1 và tốc độ động cơ lại tiẾp tục tăng

Động cơ làm việc trờn đường đặc tớnh 2 từ c đến d Lỳc này, cỏc tiếp điểm K2 đúng lại, nối

tắt cỏc điện trở R2 Động cơ chuyển sang mở mỏy với điện trở R3 trong mạch rotor trờn đặc tớnh 3 tại điểm e và tiếp tục tăng tốc tới điểm f Lỳc này cỏc tiếp điểm K3 đúng lại, điện trở R3 trong

mạch rotor bị loại Động cơ chuyển sang làm việc trờn đặc tớnh tự nhiờn tại g và tăng tốc đến điểm

làm việc A Ứng với mụmen cản MC Quỏ trỡnh mở mỏy kết thỳc

Để đảm bảo quỏ trỡnh mở mỏy như đó xột sao cho cỏc điểm chuyển đặc tớnh Ứng với cựng một mụmen M2, MI thỡ cỏc điện trở phụ tham gia vào mạch rotor lỳc mở mỏy phải đ-ợc tớnh chọn cẩn thận theo phương phỏp riờng

Ngoài sơ đồ mở mỏy với điện trở đối xứng 6 mach rotor, trong thực tế cũn dựng sơ đồ mở mỏy với điện trở khụng đối xứng ở mạch rotor, nghĩa là điện trở mở mỏy đ-ợc cắt giảm khụng

đều trong cỏc pha rotor khi mở mỏy

Trang 36

thể ỏp dung cho cả động cơ rotor lồng súc lẫn rotor dõy quấn Do cú điện trở hoặc điện khỏng nối tiếp nờn dũng mở mỏy của động cơ giảm đi, nằm trong giỏ trị cho phộp Mụmen mở mỏy của động cơ cũng giảm

Thời điểm ban đầu của quỏ trỡnh mở mỏy, cỏc tiếp điểm K2 đúng lại (cỏc tiếp điểm K1 mở) để điện trở (hỡnh a) hoặc điện khỏng (hỡnh b) tham gia vào mạch stator nhằm hạn chế dũng điện mở mỏy Khi tốc độ động cơ đó tăng đến một mức nào đú (tuỳ hệ truyền động) thỡ cỏc tiếp điểm K1 đúng lại, K2 mở ra để loại điện trở hoặc điện khỏng ra khỏi mạch stator Động cơ tăng tốc đến

tốc độ làm việc Quỏ trỡnh mở mỏy kết thỳc

oe â, 3 A

MeM=< N

Hỡnh 2.34 - Sơ đồ mở mỏy dựng R, và X, ở mạch stator và dạng đặc tinh co khi mở mỏy

Sơ đồ hỡnh 2.34 ở trờn là mở mỏy với 1 cấp điện trở hoặc điện khỏng Ở mạch stator Cú thể mở mỏy với nhiều cấp điện trở hoặc điện khỏng khi cụng suất động cơ lớn

3.6 Phương phỏp mở mỏy dựng mỏy biến ỏp tự ngẫu

Ph-ơng phỏp này được sử dụng để đặt một điện ỏp thấp cho động cơ khi mở mỏy Do vậy, dũng điện của động cơ khi mở mỏy giảm di

Cỏc tiếp điểm K' đúng, K mở lỳc mở mỏy Khi K' mở, K đúng thỡ quỏ trỡnh mở mỏy kết thỳc Phương phỏp mở mỏy dựng cuộn khỏng X và mỏy biến ỏp tự ngẫu thớch hợp cho việc mở mỏy cỏc động cơ cao ỏp ~3

3.7 Đảo chiờu động cơ khụng đồng bộ

Để đảo chiều động cơ KDB,ta cần đảo chiều quay của tỪ trường do starto tạo ra.Muốn vậy chỉ

cần đảo chiều hai pha bất kỳ trong ba pha nguồn cấp cho starto.Đặc tớnh cơ khi đảo chiều quay

Trang 37

CD CD _ Sơ đồ đảo chiều quay động cơ KĐB và đặc tớnh co khi đảo chiều quay 4.thiết kế mạch Mạch động lực Sơ đồ điều khiển Nguyờn lý làm việc: - Mở may:cấp nguồn cho mạch đúng ap Quay thuận

ấn S2 (7;9)~>cụng tắc tơ K1 (11;0) cú điện,tiếp điển thường mở K1 (7;9),(5,19)đúng lại duy trỡ đốn sỏng, rơle thời gian KT1 (27;0)cú điện, tiếp điểm thường đúng K1(15;17) mở ra khúa chộo sư làm

Trang 38

điện,tiếp điểm thường mở K3 (23;25) đúng lại duy trỡ,role thời gian KT2 (25;0)cú điện,tiếp điểm thường đúng K3(19;27)mở ra cắt điện KT1 (27;0) Đồng thời cỏc tiếp điểm bờn mạch động lực K3 (20;26) (22;26) (24;26) đúng loại điện trở R1.sau khoảng thời gian chỉnh định K2T (25;0) tỏc động tiếp điểm thường mở dúng chậm K2T (19;21 ) đúng cụng tắc tơ K4 ( 21;0 ) cú điện, tiếp điểm thường mở K4 ( 19;21 ) đúng duy trỡ, tiếp điểm thường đúng K4 ( 19 ; 23 ) mở ra cắt nguồn cụng

tắc tơ K3 (25;0 ) và K2T (25 ; 0 ) đồng thời cỏc tiếp điểm mạch động lực K4 ( 28 ;34 ) , ( 30;34 ) ,

(32;34 ) đúng loại điện trở R2 đưa động cơ M làm việc binh thường

Quay ngược : tương tự quay thuận ấn dừng mỏy ấn S1 ( 7 ,9 ) => cụng tắc tơ K2 ( 19;0 ) cú điện đốn H2 sang

Dừng mỏy :

Muốn dừng mỏy ấn S ( 3;5 ) ngắt điện toàn mạch điều khiển , động cơ dừng hoạt động kết thỳc quỏ trỡnh làm việc ta ngắt AP1 , AP2

Thiết lập bảo vệ :

Trang 39

KET LUAN

V6i chting em sinh viờn học nghành kỹ thuật điện với những cụng viờc như lắp đặt và điều khiển điờn trong cụng nghiệp.thỡ đõy là một đề tài rất bổ ớch và sỏt với thực tế

Với đề tài này chỳng em cú thể biết thờm phần nào về khả năng tự thiết kế mạch tựy tỪng trường

hợp yờu cõu

Đõy cũng là cơ hội để chỳng em ỏp dụng những kiến thức đó được hoc trờn lớp và dỏnh giỏ quỏ

trỡnh đú,ngoài ra cũn là dịp để chỳng em nõng cao tay nghề

Trong quỏ trỡnh thực hiện đề tài với vốn kiến thức it ỏi chỳng em đó nhận được sự chỉ bảo tận tỡnh của thầy Đỗ Cụng Thắng để đưa ra cỏc phương ỏn tối ưu nhất

Trong quỏ trỡnh thiết kế và hoàn thiện sản phẩm với vốn kiến thức ớt ổi chỳng em vẫn cũn nhiều thiếu sút mong nhận được những ý kiến nhận sột và đúng gúp của thầy cụ và cỏc bạn để đề tài hoàn thiện hơn

Trang 40

MUC LUC Chương I:

1.1 Khỏi niệm

1.2 Cỏc nguyờn tắc điều khieenrr hệ thống truyền động điện kiểu hở 1.2.1 Nguyờn tắc điều khiển theo thời gian

1.2.2 Nguyờn tắc khống chế theo tốc đỘ

1.2.3 Nguyờn tắc điều khiển theo hành trỡnh

1.2.4 Nguyờn tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kin 1.2.5 Sơ đỒ khối của hệ thống tự động điều chỉnh

1.2.6 Cỏc nguyờn tắc điều khiển

1.2.6.1 Khỏi niệm chung 1.2.6.2 Khõu phản hồi điện ỏp 1.2.6.3 Phẩn hồi dương dũng điện 1.2.6.4 Phẩn hồi õm tốc độ

1.2.6.5 _ Phản hồi õm dũng điện cú ngắt

1.3 Một số sơ đồ điều khiển động cơ 1.3.1 Tự động khống chế động cơ KĐB roto lồng súc Chương II : 2.1 Áptụmỏt 2.2 Nỳt ấn 2.3 Rơle

2.3.1 Role diộn tir

2.3.2 Role dong diộn va role điện ỏp

2.3.3 Rơle thời gian

2.3.4 Rơle tốc độ

2.4 Cỏc khõu bảo vệ điển hỡnh

2.4.1 í nghĩa của việc bảo vệ 2.4.2 Khõu bảo vệ ngắn mạch

2.4.3 Bảo vệ ngắn mạch bằng ỏptomat

2.4.4 Bảo vệ ngắn mạch bằng Rơle cực đại tỏc động nhanh 2.4.5 Bảo vệ quỏ tải lõu dài

Chương III : một số phương phỏp hóm và mở mỏy động cơ

3.1 Hóm ngược

3.2 Hăm động năng