Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn thấy giáo NGÔ TUẦN ĐỨC, cùng quý thay cô giáo trong khoa Vật Lý đặc biệt tổ Vật Lý - Kĩ Thuật trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình tìm
hiểu, nghiên cứu
Khóa luận của em đã hoàn thành nhò sự cỗ gắng, nỗ lực của bản thân, cùng sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo NGÔ TUẦN ĐỨC, những ý kiến đóng góp của các thây cô trong khoa Vật Lý và các bạn sinh viên
Em xin cảm ơn tới các bạn sinh viên trong nhóm thí nghiệm - thực hành đã luôn giúp đỡ, cỗ vũ và động viên em trong suốt quá trình làm việc và hoàn thành khóa luận
Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để khóa luận này hoàn chỉnh hơn
Trang 2Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan những nội dung mà tôi đã trình bày trong khóa luận này là kết quả quá trình nghiên cứu của bản thân đưới sự hướng dẫn chỉ bảo
tận tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo NGÔ TUẦN ĐỨC
Những nội dung này chưa từng được công bố trong bất kì khóa luận nào khác
Hà nội, tháng 05 năm 2009 Sinh viên
Trang 3MỤC LỤC
Trang
LỜI Cẩm ƠI _ 6 TT TH TT HT HH TH ngư 1 LOT CAM GOAN woe 2 Mục LUC ooo ceeeecccccccccsscecsccessecsseccseccssccsseceseecsaeecseecsaecsssecsueceseceseesseecaseesaees 3
V00 8 4
l0 0 7
Chương I: Tình hình hiện tại . 55555555 <<c+c<xsxsx 7 Chương 2: Xây đựng bài thí nghiệm - thực hành: “TRUYÊN ĐỘNG DIEN” 13 2.1 Căn cứ để xây dựng bài thí nghiệm - thực hành: “TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN ” c2 nh 222112112121212121111211 111 re 13 2.2 Mục đích bài thí nghiệm - thực hành: “TRUYÊN ĐỘNG 0710 13
2.3 Sơ lược lý thuyết c©cccc+ckertrkerrrkeerrkeerrecee 13 Chương 3: Tính toán kích thước bàn thí nghiệm và bố trí các thiết bị trên
bàn thí nghiệm - thực hành .- - - 5s +++sEseEeeeeeseeersereee 37 3.1 Tính toán kích thước bàn thí nghiệm 37
3.2 Bồ trí các thiết bị trên bàn thí nghiệm - thực hành: '“TRUYÊN
DONG DIEN” 55 ‹-‹-aa 39
3.3 Nhận xét chung _ - cty 40 Chương 4: Các phương án cấp điện cho bài thí nghiệm - thực hành 42
4.1 Cấp điện từ mạng điện vào bài thí nghiệm 42
4.2 Cấp điện từ mạng điện đến bàn thí nghiệm 43 4.3 Nhận xét, đánh giá .-«ccsceceeeererree 46
Kết luận .c-cc St tt SE EE1 21111111111 111111111211111 11.11 Eecrke 47
Tài liệu tham khảo . -. - 5-52 +22 * +2 E++EE€sEE+zeexeeseerreee 48
Trang 4MỞ ĐẦU
1 LÝ DO CHỌN ĐÈ TÀI
Bước sang thế ki XXI, thế kỉ của công nghệ thông tin và khoa học kĩ
thuật Kĩ Thuật Điện là nghành kĩ thuật ứng dụng các hiện tượng điện từ để
biến đổi năng lượng, đo lường, điều khiến, xử lý tín hiệu bao gồm việc tạo ra, biến đối và sử dụng điện năng, tín hiệu điện từ trong các hoạt động thực tế của con người Kĩ thuật điện đóng vai trò rất lớn trong cuộc sống
Do vậy việc giảng dạy ở các trường Phổ Thông, các trường Cao Đẳng, Đại Học phải thông qua sử dụng rộng rãi thí nghiệm về kĩ thuật Tuy nhiên, có nhiều lý do khác nhau mà việc sử dụng thí nghiệm trong giảng đạy kĩ thuật ở các trường còn bị hạn chế Một trong những lý do căn bản là do các tài liệu
chưa thành hệ thống, chưa tỉ mỉ và chưa đầy đủ để người đọc có thể hiểu và lắp ráp thành bài thí nghiệm - thực hành từ các thiết bị có sẵn
Vì vậy xây dựng một tài liệu đầy đủ, chi tiết về bài thí nghiệm - thực
hành để người đọc có thể tự mình thực hiện bài thí nghiệm - thực hành
“TRUYẺN ĐỘNG ĐIỆN” là rất cần thiết
Vì những lý do trên mà chúng tôi lựa chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ XAY DUNG BAI THI NGHIEM: ‘TRUYEN ĐỘNG ĐIỆN" ”
Để đưa ra một hướng dẫn chỉ tiết, đầy đủ và hệ thống
2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Xây dựng lý thuyết bài thí nghiệm: “TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN” giúp
học viên có tài liệu để tự lắp ráp được bài thí nghiệm - thực hành này
Trang 5Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính toán bằng lý thuyết
Xây dựng mạch điện đổi chiều quay động cơ KĐB ba pha
4 ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Động cơ KĐB ba pha
5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Kết hợp giữa hai phương pháp: Lý thuyết và thực nghiệm
6 Y NGHIA KHOA HOC VA THUC TIEN
Thiết kế, xây dựng lý thuyết cho bài thí nghiêm - thực hành:
“TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN”
7 KÉT CẤU NỘI DUNG ĐÈ TÀI Chương 1: TÌNH HÌNH HIỆN TẠI
Chương 2: XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH: “TRUYEN ĐỘNG ĐIỆN”
2.1 Căn cứ để xây dựng bài thí nghiệm - thực hành: “TRUYÊN ĐỘNG
ĐIỆN”
2.2 Mục đích bài thí nghiệm - thực hành: “TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN”
2.3 Sơ lược lý thuyết
2.3.1 Sự hình thành từ trường quay ba pha 2.3.2 Các tính chất của từ trường quay ba pha 2.3.3 Cầu tạo động cơ KĐB ba pha
2.3.4 Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB ba pha
2.3.5 Xây dựng sơ đồ điều khiến đổi hai dây cung cấp điện
Trang 6Chương 3: TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC BÀN THÍ NGHIỆM VÀ BỒ TRÍ CÁC THIẾT BỊ TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH
3.1 Tính toán kích thước bàn thí nghiệm 3.1.1 Các yêu cầu chung
3.1.2 Tính toán kích thước bàn thí nghiệm trong phòng thí nghiệm
3.2 Bồ trí các thiết bị trên bàn thí nghiệm - thực hành bài: “TRUYÊỀN
ĐỘNG ĐIỆN”
3.2.1 Bố trí theo phương án phân bố các chỉ tiết của mỗi thiết bị
vào cùng một khu vực
3.2.2 Bố trí theo phương án phân bố các chỉ tiết của mỗi thiết bị
theo sơ đồ mạch điện 3.3 Nhận xét chung Chương 4: CÁC PHƯƠNG ÁN CÁP ĐIỆN CHO BÀI THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH 4.1 Cấp điện từ mạng điện vào bài thí nghiệm 4.1.1 Nhiệm vụ 4.1.2 Sơ đồ mạch điện 4.1.3 Nguyên lý hoạt động
4.2 Cấp điện từ mạng điện đến bàn thí nghiệm
Trang 7NỘI DUNG
Chương Ï
TÌNH HÌNH HIỆN TẠI
Mơn Kĩ Thuật Điện nói chung và bài thí nghiệm - thực hành “TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN” nói riêng đã được đưa vào chương trình từ rất sớm hàng chục năm nay nhưng đến nay vẫn chưa có một tài liệu nào chỉ tiết, đầy
đủ về bài thí nghiệm - thực hành này Tôi xin dẫn ra tài liệu sau:
Quyến: “GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM KĨ
THUAT DIEN” cua Nha xuat ban dai hoc Su Pham (tac gia Tran Minh Son; xuat ban ngay 28/3/2003)
Trong đó việt:
Bài thực hành: TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN
Mục đích:
- Xây dựng đặc tính Vôn — Ampe của role điện từ
- Lắp được các mạch điều khiển động cơ quay một chiều và đối chiều quay
Yêu cầu:
- Lắp ráp được mạch và lấy số liệu theo yêu cầu
Trang 8Nội dung I Xây dựng đặc tính V-A của cuộn dây khởi động từ a Sơ đồ: hình 1 Hình l b Các bước tiến hành:
- Kiếm tra thiết bị
- Lap rap mach theo so đồ, cấp điện cho mạch - Ðo và ghi kết quả vào bảng 1
Thao tác:
- Kiểm tra mắc mạch theo sơ đồ nguyên lý
- Kiểm tra mối nối, chỉnh BATN về trị số 0 - Đóng cầu dao CD cung cấp điện cho mạch
- Tăng dần điện áp và dòng điện trên đồng hồ vôn kế và ampe kế
- Xác định giá trị điện áp dòng và dòng điện lúc cuộn dây hút lõi sắt, tiếp tục tăng điện áp tới giá trị định mức 220V để cuộn dây hút êm và chắc chắn Khi đạt giá trị tương ứng ta lập bảng U, I (bảng 1)
Trang 9Bang I: Tăng điện áp U Uv) 0 220 I(A) Bang 2: Giam dién ap U UW) 220 0 (A) c Nhận xét, so sánh và kết luận
- Vẽ đặc tính V — A tương ứng khi tăng điện áp và giảm điện áp - Nhận xét đường đặc tính của cuộn dây khởi động từ
II Mắc mạch điều khiến động cơ quay một chiều a So d6: hình 2 > = A † | 9° K ‡ 4 | G D corr P I ea J J Q« K KE Ke KE ee a RT RT, b) a)
Hinh 2: So dé mach diéu khiển động cơ a) Mach động luc) Mach diéu khiển Nguyên lý:
Muốn động cơ KĐB quay ta phải ấn nút Ð, cuộn dây khởi động từ K có điện sẽ hút tất cả các tiếp điểm thường mở K, động cơ được cấp điện và quay
Trang 10Tiếp điểm duy trì K mắc song song với nút ấn Ð đóng, duy trì cấp điện cho cuộn K
b Các bước tiến hành
- Kiếm tra thiết bị:
+ Tìm hiểu động cơ xem roto lồng sóc hay roto dây cuốn, quan sát các đại lượng định mức ghi trên vỏ máy
+ Kiếm tra cách điện giữa các pha và cách điện giữa các pha với vỏ máy
+ Kiểm tra động cơ trước khi mở máy: Kiếm tra cơ khí bằng cách dùng tay quay trục roto xem có bị kẹt không
+ Xem điện áp cấp và điện áp định mức trên vỏ máy và xác định cách
đấu dây cho phù hợp
- Lắp ráp mạch theo sơ đồ thí nghiệm - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp, cấp điện cho mạch Thao tác:
- Kiểm tra mắc mạch theo sơ đồ thí nghiệm
- Kiểm tra các mối nối, đóng cầu dao CC cho điện vào động cơ c Nhận xét về quá trình làm việc của động cơ
Trang 11a Sơ đồ: hình 3
a C Dy Dr K Hinh 3: So đề mạch điều khiển
= Z—s| |: sa tt N đảo chiêu quay ` ye L] : 4) Mạch động lực .xx KT b) Mạch điều khiển ĐH NHI | 1 “ DT tị + A @đC) Ky , M—Yt RT RT, b) Nguyên ly:
Muốn động cơ KĐB quay ta phai 4n nut Dy, cudn day khdi dong tir Ky có điện sẽ hút tất cả các tiếp điểm thường mở K+, động cơ được cấp điện và quay theo một chiều Tiếp điểm duy trì Kr mắc song song với nút ấn Ðr đóng duy trì cấp điện cho cuộn Kx
Muốn động cơ đảo chiều quay, ta có thể ấn nút Ðy lúc này аy ngắt
điện vào cuộn khởi động từ K+, cuộn dây Kr mất điện, đồng thời cuộn Ky có
điện sẽ hút các tiếp điểm thường mé Ky và nhả các tiếp điểm thường đóng Ky
Trang 12mắc nối tiếp với cuộn dây K+, động cơ quay ngược chiều cũ vì thứ tự các pha đã thay đôi Tiếp điểm Kw mắc song song nút ấn Dy duy tri cap điện cho cuộn Ky
Muốn động cơ dừng ta ấn nút C
b Các bước tiến hành
- Kiếm tra thiết bị: tương tự như thí nghiệm trên - Lắp ráp mạch theo sơ đồ thí nghiệm
- Kiểm tra sơ đồ lắp ráp, cấp điện cho mạch Thao tác:
- Kiểm tra mắc mạch theo sơ đồ
- Kiểm tra các mối nối, đóng cầu đao CC cho điện vào động cơ c Nhận xét về quá trình làm việc của động cơ
L2 Nhận xét:
- Tài liệu trên đã chỉ ra các bước làm thí nghiệm - thực hành tương đối đầy đủ nhưng phần lý thuyết còn sơ sài, người học không hiểu rõ tại sao lại làm như vậy và nguyên nhân nào đề động cơ có thể đối chiều quay
- Qua thực tế làm thí nghiệm - thực hành, khi tiếp cận với các bài thí
nghiệm, những ngày đầu học sinh chưa tự nhận biết được các thiết bị có trong bài do đó không thể tự mình lắp bài thí nghiệm - thực hành từ các thiết bị có sẵn trên bàn
Trang 13Chương 2 XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH: “TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN” 2.1 CAN CỨ ĐÉ XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH: “TRUYEN ĐỘNG ĐIỆN” Căn cứ để chúng tôi xây đựng bài thí nghiệm - thực hành “TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN? là: + Chương trình thí nghiệm - thực hành của Sư phạm Lý của trường ĐHSP Hà Nội 2 + Chương trình thí nghiệm - thực hành của Sư phạm Kĩ thuật của trường ĐHSP Hà Nội 2 + Nội dung chương trình: e_ Thực hành xây dựng đặc tuyến V - A e Thực hành lắp ráp mạch điều khiển động cơ điện quay một chiều
e_ Thực hành lắp ráp mạch điều khiển động cơ đảo chiều quay
2.2 MỤC DICH BÀI THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH: “TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN”
- Tìm hiểu một số thiết bị điều khiển trong kĩ thuật điện
- Củng cô kiến thức về từ trường quay trong các máy điện
- Ứng đụng các kiến thức đã học đề lắp ráp một mạch điều khiến động cơ quay hai chiều
Trang 14
2.3 SƠ LƯỢC LÝ THUYÉT
2.3.1 Sự hình thành từ trường quay ba pha
Khi đặt lưới điện ba pha vào dây quấn stato, từ trường sinh ra trong lòng mỗi pha dây quấn là từ trường đập mạch nhưng từ trường tổng gây ra tại stato 1a tt trường quay
Cho dong dién ba pha vao day quan stato: iq = Imax SiNWt
ip = Imax Sin(Wt — 120°) ic = Imax Sin(@t — 240°) Quy ước:
Dòng điện pha nào dương có chiều từ đầu đến cuối pha, đầu được kí hiệu bằng vòng tròn có dấu nhân ở giữa ®; cuối kí hiệu ®
Dòng điện pha nào âm có chiều và kí hiệu ngược lại, đầu kí hiệu ®;
Trang 15
Xét từ trường ở các thời điểm khác nhau:
- Thời điểm pha œt = 90°
Ở thời điểm này, dòng điện pha A cực đại dương (hình a); dòng pha B
và C am
Theo quy dinh trén, dong dién pha A duong nén:
e Dong dién pha A duge ki hiéu dau 1a ®; Cudi la X được kí hiệu © e Dòng điện pha B, C kí hiệu đầu là ®; cuối là Y va Z được kí hiéu ®
Trang 16
Dùng quy tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ trường do các
dòng điện sinh ra; từ trường tổng có một cực S và một cực N; được gọi là từ trường một đôi cực (p = 1)
Trục của từ trường tống trùng với trục dây quấn pha A là pha có dòng điện cực đại
- Thời điểm œt =90° + 120°
Là thời điểm sau thời điểm đã xét ở trên một phần ba chu kì Ở thời
điểm này, dòng điện pha B cực đại và đương, các dòng điện pha A và C âm Theo quy định trên:
e Đầu B kí hiệu ®, cuối Y kí hiệu ©
e Dong dién pha A và C kí hiệu ©; cudi X va Z ki hiéu ®
Dùng quy tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ trường do các
dòng điện sinh ra Thay từ trường tông đã quay đi một góc là 120 so với thời
điểm trước Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha B là pha có dòng điện cực đại (hình b)
- Thời diém pha wt = 90° + 240°
La thoi diém cham sau thoi diém dau : chu kì Lúc này dòng điện pha
C cực đại và dương, còn dòng điện pha A và B âm
e ĐầuC kí hiệu © ; cuối Z kí hiệu ®
e Đầu A, B kí hiệu ®; cuối X và Y kí hiệu ® (hình c)
Từ trường tổng ở thời điểm này đã quay đi một góc 240° so với thời
Trang 17Nhận xét:
Từ trường của từng cuộn dây là từ trường đập mạch
Qua sự phân tích trên ta thấy từ trường tông của dòng điện ba pha là từ trường quay
Từ trường quay móc vòng với cả hai dây quấn stato và roto trong đó một từ trường chính của máy điện tham gia vào quá trình biến đối năng lượng
Với cách cấu tạo dây quấn như trên ta có từ trường quay một đôi cực, thay đôi cách tạo dây quấn ta có từ trường 2, 3, hay 4 đôi cực
2.3.2 Các tính chất của từ trường quay ba pha
Từ trường của hệ thống đòng điện ba pha đối xứng có 3 đặc điểm quan trọng
- Tốc độ từ trường quay:
Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato ƒ và số cặp
cực (p) Khi dòng điện biến thiên một chu kì, từ trường quay được một vòng, do đó một giây dòng điện stato biến thiên ƒ chu kì, từ trường quay được ƒ vong
+ Từ trường có một cặp cực (p = I) tốc độ của từ trường quay nị= ƒ (vòng/giây)
+ Khi từ trường có 2 cặp cực, dòng điện biến thiên một chu kì từ trường quay được 2 vòng (từ cực N qua S đến N là 2 vòng) do đó tổng từ trường quay là nị =f
Tổng quát, khi từ trường quay có một cặp cực, tốc độ từ trường quay là nị= + (vòng/giây) hoặc nị = oof (vong/phut)
P P
- Chiều quay của từ trường:
Trang 18
Từ trường tổng gây ra tại tâm stato là từ trường quay, từ trường quay theo chiều từ trục của cuộn đây có dòng điện sớm pha hơn sang trục của cuộn dây có dòng điện trễ pha hơn Muốn đổi chiều quay của từ trường ta chỉ việc đổi vị trí của 2 trong 3 dây pha cung cấp điện
- Biên độ của từ trường tổng:
Xét từ thông ÿ sinh ra trong lòng một cuộn dây Ví dụ: cuộn AX
Dây quấn các pha lệch nhau một góc lần lượt là 120°, 240° Từ thông xuyên qua day quan AX do day quan ba pha 1a: b= ba + Pp cos(-120°) + Pc cos(- 240° ) =a - (0s +ức) Hệ thống dòng điện ba pha đối xứng: a+ dp + thc = 0 hay bp + Oc= - ĐA Do do =3 b= Sb,
Dòng dién 1, = Imax Sinot
Nên từ thông của dòng điện pha A là :
Pa = (ĐAmax sinot
Cuối cùng ta có:
3
$= 2 $Amax sinot
Trang 19„
$ max = 2 (pmax
2.3.3 Cấu tao động cơ KĐB ba pha
Cấu tạo của động cơ KĐB ba pha gồm hai bộ phận chủ yếu là: stato va roto 1 stato 2 roto a Động cơ điện KĐB đã tháo rời b Mặt cắt ngang trục máy 2.3.3.1 Stato Là phần tĩnh gồm hai bộ phận chính là: lõi thép và đây quấn, ngoài ra có vỏ máy và nắp máy
a Lõi thép stato do các lá thép kĩ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành hình trụ rỗng, phía trong có các rãnh theo hướng trục Lõi thép được ép vào trong vỏ máy
b Dây quấn ba pha stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện, được đặt
trong các rãnh của lõi thép Trục của dây quấn các pha lệch nhau một góc 120" điện
Trang 20a Lõi thép roto gồm các lá thép kĩ thuật điện được dập rãnh ở mặt ngoài ghép lại tạo thành hình trụ, mặt ngoài có các rãnh theo hướng trục, ở giữa có lỗ để lắp ổ trục
b Dây quấn roto có 2 kiểu: Roto lồng sóc và roto day quan
+ Rofo lồng sóc: trong các rãnh của lõi thép roto đặt các thanh dẫn, hai đầu nối với 2 vòng ngắn mạch tạo thành lồng sóc
a) lá thép b) lồng sóc c) roto léng sóc
® Roto dây quấn: trong rãnh lõi thép roto, đặt dây quấn ba pha Dây quấn roto thường nối sao, ba đầu ra nỗi với 3 vòng tiếp xúc bằng đồng, cố định trên trục roto và được cách điện với trục
Cấu tạo roto dây quấn
1.Dây quần ba pha 2.Vòng tiếp xúc 3 Trục
Nhờ 3 chỗi than tỳ sát vào 3 vòng tiếp xúc, day quan roto được nối với
Trang 211 Dây quần roto 2 Vòng tiếp xúc
3 Chỗi than
Mạch điện roto đây quấn
Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc đảm bảo Động cơ roto day quấn có ưu điểm mở máy và điều chỉnh tốc độ song giá thành đắt và vận hành kém tin cậy hơn động cơ lồng sóc, nên chỉ được dùng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động
2.3.4 Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB ba pha
Khi ta cho đòng điện ba pha tần số ƒ vào 3 đây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ là: nị = oof (vòng/phút)
D
Trong đó: ƒ là tần số dòng điện lưới; p là số đối cực từ
Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto, cảm ứng các sức điện động Vì dây quấn roto nối ngắn mạch nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng trong các thanh dẫn roto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay với thanh dẫn mang đòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay từ trường với tốc độ n
Trang 22
Tốc độ quay n của động cơ nhỏ hơn tốc độ từ trường quay nạ vì nếu tốc độ bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối, trong đây quấn roto không có sức điện động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng 0
Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n; nạ =nị —n Hệ số trượt của tốc độ là: Nn, mon 1 1
Khi roto quay định mức có s = 0,02 + 0,06 Khi roto đứng yên (n = 0) hệ số trượt s= l
Tốc độ động cơ là n= n,—s) =ø/0-s) (vòng/phút) p
Nhận xét:
Rofto quay theo chiều từ trường quay do vậy khi đổi chiều từ trường quay thì roto cũng đổi chiều quay
Căn cứ vào mục 2.3.2 khi đổi hai dây cung cấp điện bất kì thì từ trường
Trang 232.3.5 Xây dựng sơ đồ điều khiến đối hai dây cung cấp điện 2.3.5.1 Sơ đồ nguyên lí chung À ————v+—— ————— — B + + " — Ce
- Chiều quay của từ trường quay quay từ trục cuộn dây có dòng điện nhanh pha hơn sang trục cuộn dây có dòng điện chậm pha hơn
Giả sử trong các cuộn dây A, B, C có các dòng điện tuong tng ia, ig, ic ta CÓ:
ia = Imax Sin wot
ig = Imax Sin (wt — 120°) ic= Tmax Sin (mt — 240°)
- Khi nối các cuộn dây stato của động cơ KĐB ba pha vào lưới điện và giả sử thứ tự dòng điện các pha như ở trên hình vẽ ( Anguàn — Aaộng cơ: Bnguàn — Động cơ; Cnguồn — Cuộng cơ) thì từ trường quay trong máy sẽ tạo ra sức điện động cảm ứng và dòng điện được cảm ứng trong các thanh dẫn roto Các dòng điện cảm ứng này nằm trong từ trường quay do đó sẽ chịu tác dụng của lực từ Hợp
Trang 24
lực của các lực này sẽ tạo ra mômen quay M làm roto quay với tôc độ n Chiều quay của roto sẽ quay theo chiều từ trường quay (hình vẽ)
Roto
- Khi thay đối cách nối các pha dây quấn stato vào lưới điện (A nguồn — Động cơ: Bnguồn — Ađộng cơ: Cnguồn — Cộng cơ)
Trang 252.3.5.2 So dé thi nghiệm - thực hành cụ thế a Mạch điện khởi động động cơ KĐB ba pha * So dé: | An | Be | Ce i | 220V PK FE F* [fix Ÿ—] | LA’ |B’ Ce | Ne a7 | K qm (D
R: Cuộn dây của công tắc tơ điều khiển các tiếp điểm
K: Tiếp điểm thường mở
Nz Nút ấn thường mở Nz: Nut ân thường đóng
* Nguyên lý:
- Khi chưa tác động gì: ca so dé (1) và (II) đều hở mạch cuộn dây R
không có dòng điện đi qua nên các tiếp điểm thường mở sẽ mở
- Ấn nút Nạ sơ đồ (I) kín mạch đo đó có dòng điện đi qua cuộn dây R Cuộn dây sẽ hút tất cả các tiếp điểm thường mở, động cơ được cấp điện và quay
Để duy trì sự cấp điện cho cuộn dây, người ta thiết kế một tiếp điểm
thường mở K mắc song song với Nụ
Trang 26
b Mạch điện đổi chiều quay động cơ KĐB ba pha * Sơ đồ: Ax 220V i E* | G E | |Na Ne Ka E | s [oe ts ied al 2 21 1 = “Rit ạ Na | Ne ep el 1 ws a) @®
Ri, Rạ: Cuộn đây của công tắc tơ (1) và (2) điều khiển các tiếp điểm
Kj, Kz: Các tiép diém thuong mo
Ko1, Ki2: Các tiếp điểm thường đóng
N.: Nút ấn thường đóng
Nai, Neo: Nút ấn thường mở
N?ại, N?a;: Nút ấn thường đóng
* Nguyên lý:
Khi chưa tác động gì, cá sơ dé (1) va (II) các nhánh đều hở mạch
Cả hai cuộn dây Rị và R¿ của hai công tắc tơ đều không có dòng điện di qua Vì vậy, các tiếp điểm thường mở sẽ mở (tức 3 tiếp điểm K; (3KI) và 3
tiếp điểm K; (3K;¿) ở sơ đồ (II) đều mở) động cơ tách khỏi lưới điện
- Ấn nút Naz:
Trang 27+ Nhánh dưới vẫn hở mạch, cuộn dây Rạ không có dòng điện đi qua nén 3K, van mo
Khi dong cac tiếp điểm K; thì các dây nguồn A, B, C sé vào các đầu day tuong ting A’, B’, C° của động cơ
- An nut No:
+ Lúc này ở nhánh trên của sơ đồ (I) N”a; ngắt điện vào cuộn dây Ri
+ Nhánh dưới kín mạch nên có dòng điện di qua cudn day Ro Cuộn đây R; hút tất cá các tiếp điểm thường mở K; đo vậy 3K; đóng lại, còn 3K, mo ra
Khi mở K; và đóng các tiếp điểm K¿ thì các dây nguồn A, B, C sẽ vào các đầu dây tương ứng B', A’, C’ cua dong co
*Nhận xét:
Như vậy ta thấy thứ tự các dây pha (theo sự nhanh chậm pha của dòng điện trong các pha) đã đối theo chiều ngược lại do đó chiều của tử trường quay cũng như chiều quay của động cơ được đổi ngược lại
Nếu ấn Nại động cơ quay theo chiều kim đồng hồ thì khi ấn Nạ; động
cơ quay ngược chiều kim đồng hồ
- Đề làm nhiệm vụ đóng, ngắt các tiếp điểm K; và Kạ theo ý muốn ta sử dụng mạch điện như hình vẽ trên
+ Khi ta ấn Nụi thì dòng điện sẽ đi từ đầu nguồn qua N., Nai, N’a, Koi va cudn day R; cia céng tic to 1 vé nguén (con nhanh dui bi ho mach sé không có dòng điện đi qua)
Công tắc tơ 1 hoạt động sẽ làm các tiếp điểm thường mở của nó (các
K,, Kị,) đóng lại và tiếp điểm thường đóng (K;;) sẽ mở ra Động cơ được nối
với nguồn qua các tiếp điểm K:
Sơ đề động cơ nối nguồn điện nhu sau: A — A’; B—B’; C-C’
Trang 28
+ Khi 4n No thi dong dién sé tir nguồn qua Nẹ, N”ai, Nạạ, Kị›, và cuộn dây R; của công tắc tơ 2 về nguồn
Công tắc tơ 2 hoạt động làm các tiếp điểm thường mở (các Kạ, Ky) sé
đóng lại và tiếp điểm thường đóng Kạ¡ sẽ mở ra Động cơ được nối với nguồn qua các tiếp điểm Kạ
Sơ đề động cơ nối nguồn như sau: A—B°;B- A°;C—C'
So sánh với trường hợp ấn Nại và ấn Nạ; ta thấy có sự đối chỗ của 2 dây cung cấp A, B
- Các tiếp điểm thường đóng Kại, K; và các nút ấn liên động đảm bảo cho hai công tắc tơ không đồng thời hoạt động
- Các tiếp điểm thường mở K¡ và Kz; làm nhiệm vụ khi thả nút Ng va
Na ra mach điện vân giữ kín như khi ân Nại va Nw
2.3.6 Mô tả các thiết bị cần dùng cho bài thí nghiệm - thực hành: “TRUYEN ĐỘNG ĐIỆN” 2.3.6.1 Các thiết bị cần có Thứ tự Tên thiết bị Số lượng 1 Động cơ KĐB ba pha 1 2 Biến áp tự ngẫu ba pha 1 3 Cong tic to 2
4 Bảng điện bố trí sẵn các chốt cắm nỗi tới các tiếp 1 điểm của hai công tắc to
Nút ấn kép liên động 2
Trang 298 Cầu dao 1 9 Cầu chì 1 10 Một số dây nỗi 2.3.6.2 Nút ấn
Nút ấn là thiết bị điện để điều khiển từ xa (có khoảng cách) đóng, ngắt
tự động mạch điện (mạch điện đông cơ điện ) có 2 loại nút ấn: + Nút ấn thường mở + Nút ấn thường đóng 2.3.6.2.1 Nút ấn thường mở a Cấu tạo và kí hiệu: | gt
Trang 302.3.6.2.2 Nút ấn thường đóng a Cấu tạo và kí hiệu: 1 Tiếp điểm động 2 Tiếp điểm tĩnh 3 LO xo 4 Kí hiệu nút ấn thường đóng b Nguyên lí hoạt động: Khi ấn nút ấn thường đóng theo chiều mũi tên thì tiếp điểm mở ra, cắt mạch điện Khi ta bỏ tay ra, nhờ lò xo phản hồi, tiếp điểm lại trở về vị trí ban đầu là đóng mạch 2.3.6.3 Công tắc fơ a Khái niệm:
Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên các mạch điện động lực từ xa, bằng tay hay tự động
b Cấu tạo:
- Cuộn dây
- Nút ấn thường đóng - Nút ấn thường mở
Trang 31c Nguyên lý làm việc:
- Khi không có dòng điện đi qua cuộn dây, công tắc tơ không hoạt động tiếp điểm thường mở vẫn mở, tiếp điểm thường đóng vẫn đóng
- Khi ấn nút ấn thường mở sẽ có dòng điện đi vào cuộn dây của công
tắc tơ, công tắc tơ hoạt động do đó tiếp điểm thường mở đóng lại; tiếp điểm
thường đóng mở ra
- Khi thả tay ra khỏi nút ấn thường mở sẽ không có dòng điện đi vào
cuộn day do đó để duy trì hoạt động của công tắc tơ người ta thường thiết kế
một tiếp điểm thường mở mắc song song với nút ấn thường mở và tiếp điểm thường mở này do cuộn dây của công tắc tơ điều khiển
d Công dụng của công tắc tơ:
- Dùng để điều khiển từ xa, thay thế cầu dao đóng, ngắt các mạch điện - Đảm bảo được an toàn cho người sử dụng
- Công tắc tơ có dòng điện nhỏ có thê điều khiển được tải có đòng điện
lớn
Trang 32
* Một số hình ảnh của công tắc tơ:
2.3.6.4 Máy biến áp tự ngẫu ba pha
Trong trường hợp cần biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn lắm, nghĩa là điện áp sơ cấp và thứ cấp khác nhau không nhiều, người ta dùng máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu khác máy biến áp hai dây quấn ở chỗ là dây quấn
thứ cấp và dây quấn sơ cấp có một phần chung, nên ngoài sự liên hệ qua từ thông chính $, các dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn liên hệ trực tiếp với nhau
về điện (hình vẽ)
Ths
Trang 33Máy biến áp tự ngẫu ba pha là ba biến áp một pha gắn trên một trục quay Con trượt ® N Nút căm dây trung tính Out put ot ev Ba day (điện ap ra) ƯỔ w_ nơivớithiết bị
= Ba đây (điện áp vào) nội với lưới điện
Máy biến áp ba pha
2.3.6.5 Cầu dao
Cầu đao là loại thiết bị điện dùng để đóng, cắt điện bằng tay, đơn giản nhất, được sử dụng trong mạch điện có điện áp 220V điện một chiều và 380V điện xoay chiêu
Trang 34
Cầu dao thường dùng để đóng cắt mạch điện công suất nhỏ và khi làm
việc không phải đóng cắt nhiều lần Nếu điện áp mạch điện cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu đao làm nhiệm vụ cách li hoặc chỉ đóng cắt khi không tải Sở dĩ như vậy vì khi cắt mạch, hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hủy trong một thời gian ngắn dẫn đến phát sinh hồ quang giữa các pha, gây nguy hiểm cho người thao tác và hỏng thiết bị
Để đảm bảo cắt điện tin cậy, chiều dài lưỡi dao phải đủ lớn (lớn hơn
50cm) và đề an toàn lúc đóng cắt cần có biện pháp đập tắt hồ quang, tốc độ di chuyên lưỡi dao tiếp xúc càng nhanh, thời gian dập tắt hồ quang càng ngắn, vì thế người ta làm thêm lưỡi đao phụ có lò xo bật nhanh ở các cầu đao có dòng điện một chiều lớn hơn 30A
Câu tạo và kí kiệu cầu đao
1.Tiếp điểm động (lưỡi dao); 2.Tiếp điểm tĩnh; 3 Đề cách điện
Theo kết cấu người ta phân ra loại I cực, 2 cực, 3 cực hoặc 4 cực Theo điện áp phân ra điện áp định mức 250V, 500V
Theo dòng điện định mức có các loại: 15; 25; 30; 40; 60; 75; 100; 150; 200; 300; 350; 600; 1000A
Trang 352.3.6.6 Cầu chì
Cau chi là loại thiết bị điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện và mạch
điện tránh quá đòng điện (chủ yếu là dòng điện ngắn mạch) Trong mạng điện ta thường thấy cầu chì báo vệ các dây điện và cáp, bảo vệ đồ dùng điện gia đình, bảo vệ máy biến áp, động cơ điện
Hai phần tử cơ bản của cầu chì là: đây chảy và thiết bị dập hồ quang
(phần tử dập hồ quang thường gặp ở cầu chì cao áp)
Dây chảy là phần tử quan trọng nhất, để cắt mạch điện khi có sự cố một cách tin cậy, dây chảy cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Không bị oxy hóa
- Dẫn điện tốt
- Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp
- Kim loại vật liệu ít - Quán tính nhiệt phải nhỏ
Đề giảm nhiệt độ tác động, người ta phải dùng 2 biện pháp:
- Dùng dây đẹt có lỗ thắt lại để giảm tiết diện
- Dùng dây tròn, trên một số đoạn hàn thêm một số vảy kim loại có
nhiệt độ nóng chảy thấp
Cấu tạo của cầu chì có các loại sau: loại hở, loại vặn, loại hộp, loại kín không có cát thạch anh, loại kín trong ống có cát thạch anh
Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khá năng cắt (bao vệ)
Trang 362.3.7.3 Trình bày lại hoạt động của mạch điện điều khiển (mạch phụ)
đổi chiều quay động cơ, sau đó lắp ráp chúng
2.3.7.4 Trình bày hoạt động của mạch chính (sơ đồ nối động cơ) đổi chiều quay động cơ, sau đó lắp ráp chúng
2.3.8 Chú ý
Trang 37Chương 3
TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC BÀN THÍ NGHIỆM VÀ BÓ TRÍ CÁC THIẾT BỊ TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH
3.1 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC BÀN THÍ NGHIỆM
3.1.1 Các yêu cầu chung
Khi mua sắm, thiết kế bàn ghế và các thiết bị đồ dùng cần chú ý tới một
số yêu cầu sau:
- Bàn ghế cần được thiết kế, mua sắm phải phù hợp với học sinh Việt Nam
- Các bàn thực hành cần phải cách điện tốt, mặt bàn phải chắc khỏe,
chịu được va đập, kéo xước
- Đảm bảo tính thẩm mĩ và kinh tế
3.1.2 Tính toán kích thước bàn thí nghiệm trong phòng thí nghiệm 3.1.2.1 Bàn giáo viên
Bàn giáo viên kích thước phổ biến và thích hợp nhất là 150x65x75
(cm) tương ứng chiều dài, rộng, cao của bàn
Bàn có thể làm bằng chất liệu gỗ,ván ép và có nhiều ngăn kéo để chứa
tài liệu, các dụng cụ phục vụ hướng dẫn thực hành
Bồ trí vị trí bàn giáo viên được đặt ở vị trí sao cho tiện quan sat, theo dõi các bàn thí nghiệm trong phòng thí nghiệm
Trang 38
3.1.2.2 Bàn thí nghiệm - thực hành 3.1.2.2.1 Bàn thực hành điện cơ bản:
e Chất liệu: Làm bằng gỗ tự nhiên hoặc ván ép đảm bảo yêu cầu chung
e Kết cấu: Bàn có ngăn kéo đựng dụng cụ và nguyên vật liệu, có gắn nguồn nuôi~ 220 V, ~24V, ~12V cùng hệ thống cầu chì, aptomat bảo vệ
e Kích thước: Kích thước của bàn thí nghiệm được thiết kế phù hợp với từng trường hợp đám bảo người thực hành có thể quan sát bao quát toàn
bộ bàn thí nghiệm và lắp ráp các chỉ tiết một cách tối ưu
Trường hợp 1: một người làm
Kích thước phù hợp để một học sinh có thể thực hành ở tư thế đứng là
50x40x70 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và cao của bản Trường hợp 2: hai người làm
Kích thước phù hợp đề hai học sinh có thể thực hành ở tư thế đứng là
100x60x70 (cm) tương ứng chiều đài, rộng và cao của bàn Trường hợp 3: ba người làm
Kích thước phù hợp để ba học sinh có thể thực hành ở tư thế đứng là
150x80x70 (cm) tương ứng chiều dai, rộng và cao của bản 3.1.2.2.2 Bàn thực hành: “TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN”
e Chất liệu: Đảm bảo yêu cầu chung, có thể chịu đựng được sức nặng của các thiết bị như động cơ KĐB ba pha, hệ thống công tắc tơ
e Mặt bàn thường làm bằng gỗ tự nhiên, ván ép dày loại tốt hoặc làm
bằng vật liệu xây dựng
Trang 39e Kích thước:
+ Cho một người thực hành và đảm bảo học sinh thực hành trong tư
thế đứng một bên là: 4lx40x75 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và
cao của bàn
+ Cho hai người thực hành và đảm bảo học sinh thực hành trong tư thế đứng một bên là: 70x46x75 (cm) tương ứng chiều dai, rộng va cao của bàn
+ Cho ba người thực hành và đảm bảo học sinh thực hành trong tư
thế đứng một bên là: 100x48x75 (cm) tương ứng chiều dài, rộng và
cao của bàn
3.2 BO TRI CAC THIET BI TREN BAN THI NGHIEM - THUC HANH: “TRUYEN DONG DIEN”
Trang 40Đặc điểm:
- Lắp mạch phải quan sát trên sơ đồ cấu tạo
- Cuộn dây, tiếp điểm (đóng, mở) dồn vào một vị trí
- Khi lắp mạch các đường dây không bị bắt chéo nhau
3.2.2 Bố trí theo phương án phân bố các chỉ tiết của mỗi thiết bị theo sơ đô mạch điện Sơ đồ: ^ B c O s es Na ee ee ee ee JL Na Ka) Rì ee eee eee Ky C - Be cr eee eee Kì K ely: _ + Ur ee Nee ® ee ee Na JL Kp Rạ ee A' BB’ c Kn ° ° s e e Start Stop Na No x WY 2 â đ â @® ® Nút ân s® Nút cắm Đặc điểm:
- Các cuộn dây, tiếp điểm (đóng, mở) bố trí theo sơ đồ mạch điện - Từ sơ đồ mạch điện người học đễ tìm vị trí cắm các thiết bị