Thiết kế bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha bằng Thyristor

Thiết kế bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha bằng Thyristor.II. Các số liệu ban đầu:Động cơ không đồ bộ xoay chiều ba pha có các thông số sau:Công suất định mức :Pđm = 200KW.Tần số định mức:fđm = 50 Hz.Điện áp định mức:Uđm = 220380V.Tốc độ định mức:nđm = 2970( vgph).Hệ số góc định mức: cosφđm = 0,94. Hiệu suất:ηđm = 0,91.

Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Quy Nhơn Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Họ tên : HÀ ANH TUẤN Khoá : K32 Khoa : Kỹ Thuật & Công Nghệ Ngành học : Kỹ thuật điện I Đầu đề thiết kế: Thiết kế khởi động cho động không đồng ba pha Thyristor II Các số liệu ban đầu: Động không đồ xoay chiều ba pha có thơng số sau: Cơng suất định mức : Pđm = 200KW Tần số định mức : fđm = 50 Hz Điện áp định mức : Uđm = 220/380V Tốc độ định mức : nđm = 2970( vg/ph) Hệ số góc định mức : cosφđm = 0,94 Hiệu suất : ηđm = 0,91 Tỷ số : λkd = M kd =1 M dm λmax = M max = 2, M dm III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Khái qt động không đồng Thiết kế mạch động lực Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor IV Các vẽ đồ thị ( ghi rõ loại vẽ, kích thước vẽ ) - - - - VI Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày …Tháng …Năm 2009 VII Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: Ngày …Tháng …Năm 2009 CHỦ NHIỆM KHOA ( Ký, ghi rõ họ tên ) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( Ký, ghi rõ họ tên ) TH.S: NGUYỄN THÁI BẢO Kết điểm đánh giá: Quá trình thiết kế: Bảo vệ thiết kế: Quy Nhơn, ngày … tháng ……năm 2009 Sinh viên thực ( Ký ghi rõ họ tên ) LỜI NĨI ĐẦU SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án mơn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Động không đồng ba pha thiết bị điện sử dụng phổ biến lĩnh vực sản xuất đời sống, thay cho động khác có nhiều ưu điểm khởi động đơn giản, rẻ tiền kích thước gọn nhẹ, vận hành tin cậy, loại rơto lồng sóc ( quạt gió, bơm nước, truyền động để di chuyển băng tải sản xuất…) Nhược điểm đặc tính phi tuyến mạnh nên trước với phương pháp điều khiển, mở máy động khơng đồng cịn gặp nhiều khó khăn hạn chế Bởi thiết bị điều khiển cịn thơ sơ, đơn giản, nên động khơng đồng phải nhường chổ cho động điện chiều Ngày với phát triển lý thuyết điều khiển, truyền động cộng với tiến khoa học kỹ thuật vi xử lý, điện tử công suất nên hạn chế nhược điểm trên, đưa động không đồng trở thành phổ biến Nhằm nâng cao suất tự động hố q trình sản xuất, góp phần đáng kể vào mục tiêu cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Do vai trị động khơng đông quan trọng nên em chọn đề tài “Thiết kế khởi động cho động không đồng ba pha Thyristor” đề tài khó thực tiện phổ biến đòi hỏi am hiểu định lĩnh vực điện tử máy điện Trong trình thiết kế hướng dẫn tận tình chu đáo Thạc sỹ: Nguyễn Thái Bảo thầy giáo có kinh nghiệm khoa: Kỹ Thuật Công Nghệ - Trường Đại Học Quy Nhơn Em hoàn thành “Đề Tài Tốt Nghiệp” Đề tài gồm có bốn phần sau đây: Phần I: Khái quát động không đồng ba pha Giới thiệu sơ lược động không đồng Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính động không đồngbộ Các phương pháp mở máy động không đồng Phần II: Chọn mạch động lực Chọn, tính tốn thơng số bảo vệ mạch động lực Tính tốn đặc tính động SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Tính tốn thơng số điều khiển Phần III: Chọn tính tốn mạch điều khiển Các mạch điều khiển Tính tốn thơng số mạch điều khiển Phần IV: Thiết kế tủ điện Mặc dù thân em có nhiều cố gắng, nổ lực thời gian hạn chế kiến thức thiếu khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, tận tình bảo Đề Tài hoàn thiện Xin chân thành cám ơn tác giả, thầy, cô giáo, kỹ sư, bạn bè, đặc biệt Thạc Sỹ: Nguyễn Thái Bảo tận tình giúp đở em hồn thành Đề Tài Sinh Viên Thực Hiện HÀ ANH TUẤN MỤC LỤC SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Trang Lời nói đầu - PHẦN I KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I Cấu tạo đặt điểm động không đồng I.1 Cấu tạo: I.1.1.Cấu tạo phần tĩnh ( stato ) I.1.1.1 Võ máy I.1.1.2 lõi sắt I.1.1.3.Dây quấn I.1.2.Cấu tạo phần quay ( Rôto ) 9 9 – 10 10 10 I.1.2.1 Trục 10 I.1.2.2 Lõi sắt 10 I.1.2.3 Dây quấn Rôto 10 I.1.2.4 Khe hở 11 I.2 Đặc điểm động không đồng 11 – 12 I.3 Những đại lượng ghi động không đồng 12 I.4 Cách đấu dây động 12 I.5 Vai trị động khơng đồng 14 II Nguyên lý làm việc động không đồng 14 – 17 III Các phương pháp động không đồng 17 III.1 Các đặc tính động khơng đồng 17 III.1.1 Phương trình đặc tính III.2 Ảnh hưởng thơng số đến đặc tính ĐCKĐB 17 – 24 24 – 25 III.2.1 Ảnh hưởng điện áp nguồn cung cấp cho động 25 – 26 III.2.2 Ảnh hưởng tần số lưới điện f1 cấp cho động 26 – 27 SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor III.2.3 Ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato 27 – 28 III.2.4 Ảnh hưởng điện trở, điện kháng phụ mạch stato 28 – 29 III.2.5 Ảnh hưởng số đôi cực p 29 – 30 III.3 Mở máy động không đồng 30 III.3.1 Q trình mở máy động khơng đồng 30 III.3.2 Các phương pháp mở máy động ba pha 31 III.3.2.1 Phương pháp mở máy trực tiếp động điện khơng đồng rơto lồng sóc 31 – 32 III.3.2.2 Phương pháp hạ điện áp mở máy 32 III.3.2.2.1 Phương pháp nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato.32 – 33 III.3.2.2.2 Phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu giảm điện áp mở máy 33 – 34 III.3.2.2.3 Phương pháp mở máy phương pháp Y – Δ 34 – 35 III.3.2.2.4 Phương pháp mở máy cách nối thêm điện trở phụ vào mạch Rôto 36 – 37 III.3.2.2.5 Phương pháp mở máy nhờ linh kiện bán dẫn III.3.2.2.6 Phương pháp mở máy động khơng đồng lợi dụng hiệu ứng ngồi dây quấn Rơto lồng sóc 37 38 – 41 PHẦN II TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC I Chọn mạch động lực 42 I.1 Sơ đồ điều chỉnh điện áp 42 – 43 I.2 Nguyên lý điều chỉnh điện áp 43 – 46 I.3 Sơ đồ động lực nguyên lý động 46 - 48 II Tính tốn mạch động lực II.1 Chọn Tiristor cho mạch động lực II.2 Tính chọn bảo vệ cho van II.2.1 Bảo vệ dòng cho van SVTH:Hà Anh Tuấn 48 48 – 49 49 49 – 50 Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor II.2.2 Bảo vệ áp cho van 51 – 52 II.2.3 Bảo vệ nhiệt cho van 52 – 54 II.2.4 Chọn thiết bị đóng cắt 54 – 55 III Tính tốn đặc tính 55 III.1 Đặc tính tự nhiên 55 – 59 III.2 Tính tốn điện áp lúc đầu đặt lên động 59 – 62 III.3 Tính tốn góc mở α ứng với trường hợp 62 – 64 III.4 Các thông số điều khiển 64 – 66 PHẦN I KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I Cấu tạo đặt điểm động không đồng bộ: SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor I.1 Cấu tạo: Động không đồng gồm hai phần chính: phần tĩnh phần quay Trong đó: 1) Quạt làm mát 2) Hộp đấu dây 3) Võ máy 4) Stato 5) Chân đế lắp cố định 6) Rôto Hình1-1: Động khơng đồng rơto dây quấn I.1.1: Cấu tạo phần tĩnh ( stato ): Gồm võ máy, lõi sắt dây quấn I.1.1.1 Võ máy: Võ máy làm nhôm gang, dùng để giữ chặt lõi thép cố định máy bệ không dùng để dẫn từ Đối với máy có cơng suất lớn (1000KW) thường dùng thép hàn lại thành võ I.1.1.2 Lõi sắt Được làm thép kỹ thuật điện dày 0,35mm đến 0,5mm ghép lại Lõi sắt phần dẫn từ từ trường qua lõi sắt từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên, thép kỹ thuật điện có phủ lớp sơn cách điện Mặt lõi thép có xẻ rãnh để đặc dây quấn SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor stato a b c Hình 1-2: a/ Mặt cắt ngang stato b/ thép kỹ thuật điện c/ Stato động không đồng I.1.1.3 Dây quấn: Dây quấn stato làm dây dẫn bọc cách điện ( dây điện từ ) đặt rãnh lõi sắt Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch 120 điện I.1.2 Cấu tạo phần quay ( Rôto ): I.1.2.1 Trục: Làm thép, dùng để đỡ lõi sắt rôto I.1.2.2 Lõi sắt: Gồm thép kỹ thuật điện giống phần stato dập rãnh mặt ghép lại, tạo thành rãnh theo hướng trục, có lỗ để lắp trục I.1.2.3 Dây quấn rôto: Gồm hai loại: loại rôto dây quấn loại rơto ngắn mạch ( cịn gọi rơto lồng sóc ) * Loại rơto kiểu dây quấn: Dây quấn rôto giống dây quấn stato có số cực số cực stato Các động cơng suất trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu song hai lớp để giảm đầu nối dây kết cấu dây quấn rôto chặc chẽ Các động công suất nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn rôto thường SVTH:Hà Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor nối ( Y ) Ba đầu nối với ba vòng tiếp xúc đồng, cố định trục rôto cách điện với trục nhờ chổi than tỳ sát vào vịng tiếp xúc, dây quấn rơto nối với biến trở bên để mở máy hay điều chỉnh tốc độ * Loại rôto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn khác với dây quấn stato, rãnh lõi sắt đặt dẫn đồng nhôm nối tắt lại hai đầu hai vịng ngắn mạch đồng nhơm, làm thành lồng người ta gọi lồng sóc Hình 1-3: Dây quấn rơto kiểu lồng sóc Ngồi dây quấn lồng sóc khơng cần cách điện với lõi thép, rãnh rơto làm thành dạng rãnh sâu thành hai rãnh gọi lồng sóc kép dung cho máy có cơng suất lớn để cải thiện tính mở máy Với động cơng suất nhỏ rãnh rơto thường chéo góc so tâm trục I.1.2.4 Khe hở: Khe hở động không đồng nhỏ (0,2mm ÷ 1mm) Do rơto khối trịn nên rơto I.2 Đặc điểm động không đồng bộ: Cấu tạo đơn giản đặc biệt động rơto lồng sóc Vận hành tin cậy, chắn, giá thành hạ Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thiết bị kèm theo Tốc độ quay rôto nhỏ tốc độ từ trường quay stato ( n < n1) SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 10 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor có tổn hao công suất ΔP lớn, tổn hao sinh nhiệt đốt nóng làm phá hỏng van Mặc khác van làm việc nhiệt độ cho phép nó, nên áp nhiệt độ cho phép van bị chọc thủng Để van làm việc an tồn khơng bị chọc thủng nhiệt ta phải thiết kế hệ thống toả nhiệt làm mát hợp lý Tổn hao công suất Tiristor xác định theo công thức: ΔP = ΔU.Iđm (2 – 9) =2.362,96 = 725,24 (W) > 100 (W) Diện tích bề mặt toả nhiệt xác định theo công thức: Stn = ∆P ktn τ ( – 10) Trong đó:  W  ktn = 8.10−  ÷ : Hệ số toả nhiệt đối lưu xạ  cm C  τ = Tlv – Tmt : Chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Với : Tlv = 800C: Nhiệt độ cánh toả nhiệt Tiristor làm việc định mức Tmt = 400C : Nhiệt độ môi trường Suy ra: τ = 80 – 40 = 400C Vậy: Stn = ∆P 725, 24 = = 2, 27(cm ) −4 ktn τ 8.10 40 Ta chọn thiết bị toả nhiệt nhơm có 25 cánh toả nhiệt Mổi Tiristor toả nhiệt hai phía làm mát cưỡng quạt gió Vì tổn hao Tiristor lớn nên dùng cánh tản nhiệt để làm mát kích thước thật cánh tản nhiệt lớn nên cồng kềnh nhiệm vụ làm mát không đảm bảo SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 53 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor a b h0 h h1 c z H.2-7: Cánh tản nhiệt cho Tiristor Kích thước cánh tản nhiệt chọn là: a = 25 (mm) b = 20 (mm) Vậy diện tích thật cánh tản nhiệt là: Stnt = 2.25.25.20 = 25000( mm2) = 2,5cm2 Vậy điều kiện làm mát đảm bảo II.2.4 Chọn thiết bị đóng cắt: Để thực việc đóng cắt điều khiển mở máy động theo u cầu cần phải mắt hai cơng tắc tơ K1, K2 hình ( H.2-4) đó: K1: có nhiệm vụ đóng cắt mạch động lực cần thiết điều khiển hai nút ấn M D K2: có nhiệm vụ nối ngắn mạch biến đổi khởi động song điều khiển Rơle thời gian R SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 54 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Như ta chọn công tắc tơ K K2 giống Tra Tài liệu “Hệ thống cung cấp điện” tác giả Nguyễn Công Hiền Nguyễn Mạnh Hoạch ta chọn cơng tắt tơ có thơng số kỹ thuật sau: Loại: Xoay chiều Dòng điện định mức qua tiếp điểm: Iđmc = 1000(A) Điện áp định mức: Uđm = 660(V) Có tiếp điểm, có tiếp điểm trì tiếp điểm động lực Chọn Rơle thời gian có thơng số kỹ thuật sau: Loại: Dòng điện Dòng điện định mức: Iđm = 1000(A) Điện áp định mức: Uđm = 660(V) III.Tính tốn đặc tính: III.1 Đặc tính tự nhiên: Động khơng đồng xoay chiều ba pha có thơng số sau: Công suất định mức : Pđm = 200 KW Tần số định mức : fđm = 50 Hz Điện áp định mức : Uđm = 380/660V Tốc độ định mức : nđm = 2970( vg/ph) Hệ số góc định mức : cosφđm = 0,92 Hiệu suất: ηđm = 0,91 Tỷ số λ kd = M kd = M dm λ max = M max = 2, M dm : Từ phương trình đặc tính động khơng đồng ( phương trình CLOSS): SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 55 Đồ án môn học M = Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor M th (1 + asth ) s s + th + 2.a.s th sth s ( – 11) Tại thời điểm làm việc định mức ta thay s = s đm vào phương trình (2 - 11) ta có: M = M th (1 +as th ) sdm s + th +2.a.s th sth sdm ( – 12) Tại thời điểm khởi động ( mở máy ) s = 1, thay vào phương trình (2 –12) ta có: M kd = M th (1 +as th ) +sth +2.a.s th sth ( – 13) Mặc khác ta có biểu thức gần đúng: Mkđ = λkđ.Mđm ( – 14) Mth = λmax.Mđm ( – 15) Trong đó: λkđ λmax : bội số mômen khởi động bội số mômen cực đại động Ta lập hệ phương trình sau: M th (1 + asth )  M =  sdm sth + + 2.a.sth  sth sdm   M λ = 2.λmax M dm (1 + a.s th )  dm kd + sth + 2.a.sth  sth  ( 2-16) (2-17) Trong đó: Phương trình (2-16) phương trình mơmen lúc định mức SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 56 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Phương trình (2-17) phương trình mơmen lúc khởi động ta thay: Mkđ = λkđ.Mđm v Mth = λmax.Mđm Rút gọn phương trình cách chia hai vế phương trình cho M đm ta có: 2.λth (1 + asth )  1=  sdm s + th + 2.a.sth  sth sdm   λ = 2.λmax (1 + a.sth )  kd + sth + 2.a.sth  sth  (2-18) (2-19) Với: λ = kd λmax = M kd =1 M dm M max = 2, M dm Mặc khác từ phương trình (1-1) (1-2) phần ta có: n1 − ndm n1 sdm = Trong đó: n1 =  Vg  60 f1 60.50 = = 3000  ÷ p  ph  Với p = 1: hệ số đôi cực động Suy ra: sdm = n1 − ndm 3000 − 2970 = = 0, 01 n1 3000 Thay giá trị vào hệ phương trình (2-18) (2-19) ta được: SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 57 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor 2.2, 2.(1 + as th )  1=  s 0, 01 + th + 2.a.s th  sth 0, 01    = 2.2, 2.(1 + a.s th ) 1  + sth + 2.a.sth  sth  Giải hệ phương trình ta được: (2 – 20) (2 – 22) sth = 0,1 a = 23, 44 Mômen định mức động xác định theo công thức: M dm = 0,975 Pdm 200.103 = 0,975 = 65, 656( KG.m) ndm 2970 (2 – 22) M dm = 656,56( N m) Suy ra: Mth = λmax.Mđm = 2,2.656,56 = 1444,43 (N.m) Thay giá trị sth = 0,1, a = 23,44 Mth = 1444,43 (N.m) vào phương trình đặc tính động không đồng ( 2- 11) ta được: M = = 2.M th (1 +as th ) sdm s + th +2.a.s th sth sdm 2.1444, 43.(1 + 23, 44.0,1) s 0,1 + + 2.23, 44.0,1 0,1 s = 9660, 35 ( N m) s 0,1 + +4, 688 0,1 s Thay giá trị s tương ứng ta nhận giá trị M bảng sau: SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 58 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor s 0,02 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 M(N.m) 977 1344 1444 1420 1343 1273 1204 s 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 M(N.m) 1081 977 890 817 754 700 653 Bảng 1: Bảng giá trị đặc tính tự nhiện Các đường đặc tính động biểu diễn hình (H.2-7): H.2-8: Đường đặc tính đặc tính điều chỉnh động KĐB SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 59 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor III.2 Tính tốn điện áp lúc đầu đặt lên động cơ: Khi mở máy động lúc đầu rôto đứng yên ( n = 0) từ trường quay dây quấn stato xuyên qua dây quấn rơto nhiều Do cảm ứng dây quấn rơto dịng điện lớn, nghĩa dây quấn stato xuất vòng điện lớn thơng thường: Ikđ = (5 ÷ 7)Iđm (2 – 23) Mặc dù thời gian khởi động ngắn gây sụt áp lưới điện gây phát nóng động cơ, tổn hao lớn, gây hỏng động thiết bị khác Để khắc phục nhược điểm người ta phải giảm I kđ cho toả mãn với thông số kỹ thuật động dòng điện mở máy cho phép: Icp = ( ÷ 2,5 ) Ikđ (2 – 24) Do người ta tìm cách mở máy thích hợp cho loại tải, loại động Nhưng động khơng đồng rơto lồng sóc thường sử dụng phương pháp mở máy cách hạ điện áp đặt vào cuộn dây stato để hạn chế dòng điện khởi động Khi điện áp lúc đầu đặt vào động xác định: I kd = U1 f ( R1 + R2' ) + X nm ( – 25) Trong đó: Xnm = X1 + X’2 : Điện kháng ngắn mạch Vậy: U1 f = I kd (R + R ' ) + X nm ( – 26) Vì động có cơng suất P = 27KW trung bình nên thường R bé so với Xnm lúc coi R1 ≈ Khi ta có biểu thức gần đúng: sth = ⇒ X nm SVTH:Hà Anh Tuấn ' R2 R12 + X nm ' R2 = sth ' R2 = X nm ( – 27) ( – 28) Trang 60 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor M th = 3.U12f ( 2.ω R1 + R + X ) nm = 3.U12f 2.ω X nm ( – 29) Thay biểu thức ( – 28) vào biểu thức (2- 29) ta được: M th = 3.U12f ' R2 2.ω sth ⇒ = R ' = = 3.U1 f ' 2.ω.R2 3.U1 f sth ( – 30) 2.ω.M th 3.380 2.0,1 = 0, 048(Ω) 2.314.1444, 43 Trong đó: ω1 = 2.π f1 2.3,14.50  rad  = = 314  ÷: Tốc độ đồng đông p  s  ⇒X nm = ' R2 0, 048 = = 0, 48(Ω ) sth 0,1 Khi khởi động động dịng khởi động lớn ta khống chế Ikđ = Icp = ( ÷ 2,5)Iđm điện áp lúc đầu đặc vào động là: U x = I dm = 2.362,96 ' ( R1 +R2 ) +X nm ( + 0, 048 ) 2 ( – 31) + 0, 482 = 350,18(V ) * Tính tốn đặc tính điều chỉnh ứng với điện áp ban đầu: Khi Tiristor làm việc ta bỏ qua điện trở lúc góc mở α = 0, tức Uđk = Uđkmax ta có điện áp biến đổi đặt lên động Uđm Lúc ta vẽ đặc tính tự nhiên đường cong hình (H.2-8) Dựa vào đặc tính tự nhiên điện áp lúc đầu đặt vào động U x ta xây dựng đặc tính điều chỉnh động sau: Hệ số tương đối điện áp ban đầu điện áp định mức là: SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 61 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor γ= Ux 350,18 = = 0,92 U dm 380 ( – 32) Mà mơmen động tỷ lệ với bình phương điện áp theo biểu thức: M1 = M.γ2 ( – 33) Từ ta lập bảng giá trị đặc tính điều chỉnh động là: s 0,02 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 M(N.m) 827 1138 1222 1201 1137 1078 1091 s 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 M(N.m) 915 827 753 692 638 593 553 Bảng 2: Bảng giá trị đặc tính điều chỉnh Từ bảng ta biểu diễn đặc tính điều chỉnh ứng với điện áp U x đường hình (H.2-8) III.3.Tính tốn góc mở α ứng với trường hợp sau: Trong việc điều chỉnh thiết bị nghịch lưu việc tạo thời điểm cho xung mơ Tiristor khâu quan Tiristor thường điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng Nguyên tắc bày thời điểm phát xung mở thời điểm xuất cân điện áp điều khiển điện áp tựa Điện áp tựa thường có dạng cưa trùng pha với điện áp Anod Tiristor nên mở α xác định sau: SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 62 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor U Urc Udk t φ π 2π φ 3π H.2-2: Đồ thị điện áp xác định góc mở φ Ta có đẳng thức: a a = π A ( – 34) Trong đó: α: điện áp điều khiển A: biện độ điện áp cưa Dưa vào bảng trang 22 “ Tài liệu thiết kế điện tử cơng suất” chọn biểu thức tính điện áp tải: U x = U0 + Cosa ⇒ Cosa = ( – 35) Ux −1 U0 Nếu cho Tiristor mở hồn tồn điện áp tải điện áp lưới điện Khi góc mở φ xác định sau: Cosϕmax = 380 −1 380 ⇒ ϕ max = 00 Nếu cho Tiristor mở với điện áp tải Ux góc mở φ xác định sau: Cosϕ x = SVTH:Hà Anh Tuấn 350,18 − = 0,84 380 Trang 63 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor ⇒ ϕ x = 32,50 Để xác định thông số điều khiển ta phải chọn điện áp khâu đồng pha Urc = 12V Khi đó: A = Urc = 12V Từ biểu thức (2 – 34) ta có: a= A.ϕ π ( – 36) Nếu Tiristor mở ứng với điện áp định mức điện áp điều khiển xác định: amax = A.ϕ max 12.00 = = 0(V ) π 1800 Nếu Tiristor ứng với điện áp Ux điện áp điều khiển xác định sau: ax = A.ϕ x 12.32,50 = = 2,17(V ) π 1800 Từ số liệu tính tốn ta lập bảng: φ Uđk 32,50 380 2,17 00 Ux U 350,18 Bảng 3: Các thông số điều khiển III.4 Các thông số điều khiển: Ta khảo sát q trình q độ hệ khơng có phụ tải (M c = 0) Lúc đặc tính động biểu diễn phương trình CLOSS sau: M = SVTH:Hà Anh Tuấn 2.M th s s + th sth s ( – 37) Trang 64 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Từ phương trình chuyển động động là: M − Mc = J dω dt ( – 38) Ta thay Mc = cân mômen từ phương trình (2-37) (2-38) ta được: 2.M th dω = J s sth dt + sth s ( – 39) Vì: ω = ω0( 1– s ) ⇒ dω ds = −ω0 dt dt dt = − J thay vào phương trình (2 – 39) ta được: ω0  sth s   + ÷.ds 2.M th  s sth  ( – 40) Thời gian trình độ diễn tương ứng với biến thiên độ trượt từ giá trị ban đầu sbd đến giá trị s xét: Vậy: s tqd = ∫ sbh − J ω  sth s   + ÷.ds 2.M th  s sth  ( – 41) J ω Lấy tích phân đặt M = T0 : gọi hệ số thời gian quy ước: th Khi đó: s   sbd − s tqd = T0  + sth ln bd ÷  2.sth s  ( – 42) Thời gian kết thúc qúa trình độ sẻ tương ứng với biến thiên độ trượt từ giá trị ban đầu đến giá trị cuối cùng: Thay s = scc ta được: s   sbd − scc tqd = T0  + sth ln bd ÷  2.sth scc  ( – 43) Tính số thời gian: SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 65 Đồ án môn học T0 = Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor J ω0 M th ( – 44) Trong đó: J: số mơmen Tra sách máy điện ta xác định số mômen tính J = 1,075 (KG.m2) 2.π f1 2.3,14.50  rad  = = 314  ÷ p  s  ω0 = Mth = 1444,43 (N.m) = 144,443 (KG.m) Vậy: T0 = 1, 075.314 = 2,34( s) 144, 443  12 − 0, 012 1  ⇒ tqd = 2,34  + 0,1.ln ÷ = 6,388( s ) 2.0,1 0, 01   Như việc chọn thời gian mở máy động 10s hợp lý * Tính thời gian độ tương ứng với đặc tính giảm áp: Thời gian qúa độ đặc tính giảm áp tính theo biểu thức(2 – 43): s   sbd − scc tqd = Tx  + sth ln bd ÷  2.sth scc  Trong đó: Sbd = Sthx = 0,1 Mthx = Mth.γ2 = 144,443.0,922 = 122,25(KG.m2) Suy ra: Tx = J ω0 1, 075.314 = = 2, 76( s) M thx 122, 25  12 − 0, 012 1  ⇒ tqd = 2, 76  + 0,1.ln ÷ = 7,53( s ) 0, 01   2.0,1 SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 66 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Thịnh Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất – Nhà Xuất Bản KHKT,2003 [2] Nguyễn Bính Điện tử công suất – Nhà Xuất Bản KHKT, Hà Nội - 2000 [3] Vũ Gia Khanh - Trần Khánh Hà - Nguyễn Văn Sáu Máy điện – Nhà Xuất Bản KHKT,1997,1998 [4] Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễu - Nguyễn Thị Hiền Sách truyền động điện – Nhà Xuất Bản KHKT [5] Đỗ Xuân Thụ Kỹ thuật điện tử - Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 2000 [6] Nguyễn Bính Kỹ thuật biến đổi lương – Nhà Xuất Bản KHKT,1982 [7] Trần Ngọc Sơn Sách tra cứu Transistor Nhật Bản [8] Dương Minh trí Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả [9] Nguyễn Công Hiền - Nguyễn Mạch Hoạch Thiết Kế Cung Cấp Điện – Nhà Xuất Bản KHKT [10] Vũ Quang Hoài Trang thiết bị điện - điện tử công nghiệp – Nhà Xuất Bản Giáo Dục Trong q trình thiết kế cịn sử dụng nhiều tài liệu liên quan khác SVTH:Hà Anh Tuấn Trang 67 ... I: Khái quát động không đồng ba pha Giới thiệu sơ lược động không đồng Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính động không đồngbộ Các phương pháp mở máy động không đồng Phần II: Chọn mạch động lực Chọn,... Anh Tuấn Trang Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor Trang Lời nói đầu - PHẦN I KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I Cấu tạo đặt điểm động không đồng I.1 Cấu tạo: I.1.1.Cấu... Trang 12 Đồ án môn học Thiết kế khởi động cho ĐCKDB ba pha Thyristor I.5 Vai trị động khơng đồng bộ: Máy điện không đồng máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động điện Do kết cấu đơn giản, làm