Goàm voû maùy, loûi saét vaø daây quaán. a) Voû maùy: Thöôøng laøm baèng gang. Ñoái vôùi maùy coù coâng suaát lôùn (1000 kw), thöôøng duøng theùp taám haøn laïi thaønh voû. Voû maùy coù taùc duïng coá ñònh vaø khoâng duøng ñeå daãn töø. b) Loûi saét: Ñöôïc laøm baèng caùc laù theùp kyõ thuaät ñieän daøy 0,35 mm ñeán 0,5 mm gheùp laïi. Loûi saét laø phaàn daãn töø . Vì töø tröôøng ñi qua loûi saét laø töø tröôøng xoay chieàu, nhaèm giaûm toån hao do doøng ñieän xoaùy gaây neân, moãi laù theùp kyõ thuaät ñieän ñeàu coù phuû lôùp sôn caùch ñieän. Maët trong cuûa loûi theùp coù xeû raûnh ñeå ñaët daây quaán .
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I.CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM I.1 Cấu Tạo 1.Cấu tạo phần tónh (stato) Gồm vỏ máy, lỏi sắt dây quấn a) Vỏ máy: Thường làm gang Đối với máy có công suất lớn (1000 kw), thường dùng thép hàn lại thành vỏ Vỏ máy có tác dụng cố đònh không dùng để dẫn từ b) Lỏi sắt: Được làm thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại Lỏi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lỏi sắt từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên, thép kỹ thuật điện có phủ lớp sơn cách điện Mặt lỏi thép có xẻ rảnh để đặt dây quấn c) Dây quấn : Dây quấn đặt vào rảnh lỏi sắt cách điện tốt với lỏi sắt Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch 120 o điện Cấu tạo phần quay (Roto) a) Trục : Làm thép, dùng để đở lỏi sắt roto b) Lỏi sắt: Gồm thép kỹ thuật điện giống phần stato Lỏi sắt ép trực tiếp lên trục Bên lỏi sắt có xẻ rảnh để đặt dây quấn c) Dây quấn roto: Gồm hai loại: Loại roto dây quấn loại roto kiểu lồng sóc • Loại roto kiểu dây quấn : Dây quấn roto giống dây quấn stato có số cực số cực stato Các động công suất trung trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp để giảm đầu nối dây kết cấu dây quấn roto chặt chẽ Các động công suất nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha roto thường đấu hình (Y) Ba đầu nối vào ba vòng trượt đồng đặt cố đònh đầu trục Trang GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Thông qua chổi than vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch roto nhằm cải thiện tính mở máy điều chỉnh tốc độ • Loại roto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn khác với dây quấn stato Mỗi rảnh lỏi sắt đặt dẫn đồng nhôm nối tắt lại hai đầu hai vòng ngắn mạch đồng nhôm, làm thành lồng, người ta gọi lồng sóc Dây quấn roto kiểu lồng sóc không cần cách điện với lỏi sắt Khe hở: Khe hở động không đồng nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm) Do roto khối tròn nên roto I.2 Đặc Điểm Của Động Cơ Không Đồng Bộ - Cấu tạo đơn giản - Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha - Tốc độ quay roto nhỏ tốc độ từ trường quay stato n < n1 Trong đó: n tốc độ quay roto n1 tốc độ quay từ trường quay stato (tốc độ đồng động ) II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, động sinh từ trường quay Từ trường quét qua dẫn roto, làm cảm ứng dây quấn roto sức điện động E sinh dòng điện I2 chạy dây quấn Chiều sức điện động chiều dòng điện xác đònh theo qui tắc bàn tay phải M n1 Hình.1-1 Sơ đồ nguyên lý động không đồng Trang GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Chiều dòng điện dẫn phía roto hướng từ ngoài, dòng điện dẫn phía roto hướng từ vào Dòng điện I2 tác động tương hổ với từ trường stato tạo lực điện từ dây dẫn roto mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay từ trường Tốc độ quay roto n nhỏ tốc độ từ trường quay stato n Có chuyển động tương đối roto từ trường quay stato trì dòng điện I2 mômen M Vì tốc độ roto khác với tốc độ từ trường quay stato nên gọi động không đồng Đặc trưng cho động không đồng ba pha hệ số trượt: S = n1 −n n1 (1-1) Trong đó: n tốc độ quay roto f1 tần số dòng điện lưới P số đôi cực n1 tốc độ quay từ trường quay (tốc độ đồng động cơ) n1 = 60 f p (1-2) Khi tần số mạng điện thay đổi n1 thay đổi làm cho n thay đổi Khi mở máy n = S = gọi độ trượt mở máy Dòng điện dây quấn tư ø trường quay tác dụng lực tương hổ lên nên roto chòu tác dụng mômen M từ trường quay chòu tác dụng mômen M theo chiều ngược lại Muốn cho từ trường quay với tốc độ n1 phải nhận công suất đưa vào gọi công suất điện từ Pđt = Mω1 = M 2πn1 60 (1-3) Khi công suất điện đưa vào: P1 = 3.U I cos ϕ Trang (1-4) GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Ngoài thành phần công suất điện từ có tổn hao điện trở dây quấn stato ∆Pd = 3r 12 I 12 Tổn hao sắt: (1-5) ∆Pst = ∆P (1-6) Pđt = P1 − ΔPđt − ΔPst 2πn P '2 = M ω = M 60 (1-7) Công suất trục là: Công suất nhỏ công suất điện từ tổn hao dây quấn roto: P2 = Pđt − ΔPd (1-8) Trong đó: ∆Pd = m 2.I 2.r (1-9) m2 số pha dây quấn roto Vì p’2 < pđt n < n1 Công suất p2 đưa nhỏ p’2 tổn hao ma sát trục động tổn hao phụ khác: P = P '2 = ∆Pcơ −∆pf (1-10) Hiệu suất động cơ: η= P2 = (0,8 ÷0,9) P1 (1-11) III CÁC ĐẠI LƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ Các Đại Lượng a) Hệ số trượt: Trang GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Để biểu thò mức độ đồng tốc độ quay roto n tốc độ từ trường quay stato n1 Ta có : s= Hay tính theo phần trăm: n1 −n n1 S oo = (1-12) (1-13) n1 − n 100 o o n1 Xét mặt lý thuyết giá trò S biến thiên từ đến từ đến 100 o/o 60 f p (1-14) n = n1(1 − s ) n1 = Trong : b) Sức điện động mạch roto lúc đứng yên Trong đó: E 20 = 4,44 K f W 2Φm 20 (1-16) (1-15) φmtrò số cực đạïi từ thông mạch từ K2 hệ số dây quấn roto động f20 tần số xác đònh tốc độ biến đổi từ thông quay qua cuộn dây, roto đứng yên nên: f 20 = pn1 60 (1-17) f20 với tần số dòng điện đưa vào f1 c) Khi roto quay: Tần số dây quấn roto là: f 2s = ( n1 −n) p n1 −n = 60 n1 X n1 p 60 (1-18) (1-19) Trang GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Vậy f2s = s.f1 Sức điện động dây quấn roto lúc là: E s = 4,44 f sW K 2Φm (1-20) Với f2s = s.f1 vào (1-19), ta được: E s = 4,44 f 1W K 2ΦmS (1-21) 2.Phương Trình Cơ Bản Của Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha a) Sơ đồ đẳng trò pha U1~ o o o I1↓ • I2↓ • • • ĐKB • • x1 rf xo r1 U1 I1→ o x'2I 2→ Io↓ r’2/s ro o a) b) Hình 1-2 a) Sơ đồ nguyên lý b) Sơ đồ đẳng trò pha động không đồng 10k Trong đó: Trang GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp U1 điện áp pha đặt lên cuộn stato x1, r1, I1 điện kháng , điện trở, dòng điện mạch từ hóa x’2, r’2, I’2 điện kháng, điện trở, dòng điện pha cuộn dây roto qui đổi stato I’2 = KI I2 (1-22) Với KI = 1/KE , hệ số biến đổi dòng điện (1-23) KE = U1đm/E2đm U1đm Điện áp đònh mức đặt lên stato E2đm Sức điện động đònh mức roto (1-24) r’2 = kr r2 (1-25) x’2 = kx x2 , với kx = kr = k2E S độ trượt động n1 −n S = n1 (1-26) Trong đó: n tốc độ quay roto động (1-27) n = n1(1-S) n1 tốc độ quay đồng động n1 = (1-28) 60 f p a) Phương trình đặc tính tốc độ Theo sơ đồ đẳng trò pha hình (1-2), ta có biểu thức dòng điện roto qui đổi stato U1 I '2 = (r1 + Trang (1-29) r '2 ) + ( x1 + x'2 ) S GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Khi tốc độ động n = , theo (1-26) ta có s =1 Nếu điện áp đặt lên cuộn stato U = const biểu thức (1 –29) quan hệ dòng điện roto qui đổi stato I’2 với độ S hay với tốc độ n Do biểu thức (1-29) phương trình đặc tính tốc độ b) Phương trình đặc tính Công suất điện từ động Pđt = 3I '2 (1-30) r '2 s Mặt khác: n1 9,55 (1-31) 3I '2r '2 s n1 9,55 (1-32) Pđt = Mđt Do đó: Mđt = Mđt mômen điện từ gồm hai phần : Phần nhỏ tổn thất cuộn dây tổn thất ma sát ổ bi, ký hiệu ∆M Phần lớn biến thành mômen quay động M Mđt = M + ∆M (1-33) Mà M >> ∆M ,ta bỏ qua ΔM Vậy Mđt ~ M Khi : Mđt = M = Trang 3I '2 r '2 s n1 9,55 (1-34) GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Thay I’2 từ (1-26) vào (1-34), ta (1-35) 3U 1r '2 M = s r '2 r1 + + ( x1 + x '2 ) 9,55 s n1 Biểu thức (1-35) phương trình đặc tính Được biểu diễn quan hệ M = f(n) hình 1-3 Giá trò S biến thiên từ - ∞ đến + ∞ mômen quay có hai giá trò cực đại gọi mômen tới hạn (Mt) Lấy đạo hàm mômen theo hệ số trượt cho dM/ds = Ta có hệ số trượt tương ứng với mômen tới hạn Mt gọi hệ số trượt tới hạn St = ± r '2 r1 + ( x1 + x'2) 2 = ± r '2 r1 + xn 2 (1-36) Do ta biểu thức mômen tới hạn : (1-37) ± 3U 12 Mt = 2n1 ( ±r + r 12 + xn ) 9,55 Giải phương trình (1-35), (1-36), (1-37) đặt : ε= r '2 r1 + x n Mn = (1-38) (1-39) 2Mt (1 +ε ) s st +s + +2ε s s=t s Ta dạng đơn giản củan1phương trình đặc tính cơ: nđm St n= -n Mđm Mt M +s Hình 1-3 Đặc tính động không đồng Trang GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Nhận thấy dạng gần phương trình đặc tính sau: Đối với động roto lồng sóc, động có công suất lớn r1 n1 động làm việc trạng thái máy phát II PHƯƠNG PHÁP NỐI TẦNG DÙNG THYRISTOR Để vừøa điều chỉnh tốc độ động vừa tận dụng công suất trượt, ta khảo sát sơ đồ điều chỉnh công suất trượt (hay nối tầng) dùng thyristor hình 7-2 ~U o o o U2 • • • ĐKB • • • D1 D4 D3 D6 D5 D2 T1 L T3 T5 NL CL Pđt Trang ↑P ↓P1 58 ↓ GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 7-2 Hệ thống nối tầng van máy điện a) Sơ đồ nguyên lý b) Giản đồ lượng Trên sơ đồ hình 7-2, lượng trượt từ roto động không đồng sau chỉnh lưu thành chiều biến thành xoay chiều nhờ nghòch lưu trả lưới điện nhờ biến áp BA Sức điện động phụ đưa vào mạch roto động không đồng sức điện động nghòch lưu Trò số điều chỉnh cách thay đổi góc mở van thyristor nghòch lưu Điện áp xoay chiều nghòch lưu có biên độ tần số không đổi xác đònh điện áp tần số lưới điện Bộ nghòch lưu làm việc với góc điều khiển α thay đổi từ 90o đến 240o , phần lại dành cho góc chuyển mạch γ Độ lớn dòng điện roto phụ thuộc vào mômen tải động mà không phụ thuộc vào góc điều khiển nghòch lưu Điện áp U2 chỉnh lưu thành điện áp chiều nhờ chỉnh lưu D1 ÷ D6 qua điện kháng lọc L cấp cho nghòch lưu phụ thuộc vào nghòch lưu Giá trò trung bình điện áp chỉnh lưu nghòch lưu nhau: Ud = Udn (7-2) Sai lệch giá trò tức thờùi điện áp chỉnh lưu nghòch lưu điện áp điện kháng lọc L Giả thiết bỏ qua điện trở điện kháng tản mạch stato xem động có số vòng dây stato roto nhau, giá trò trung bình điện áp chỉnh lưu Id = là: Ud = 3U n1 − n π n1 (7-3) Trường hợp có tải Id ≠ điện áp giảm xuống sụt áp chuyển mạch van cầu chỉnh lưu sụt áp điện trở dây quấn roto Trang 59 Đồ Án Tốt Nghiệp III GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG NHẬN XÉT Các sơ đồ nối tầng có nhiều ưu điểm so với sơ đồ nối điện trở phụ vào mạch roto thay đổi thông số động Trong hệ thống nối tầng, công suất trượt trả lưới điện đưa lên trục động làm tăng công suất kéo Điều chỉnh tốc độ động không đồng hệ thống nối tầng có khả điều chỉnh phẳng Đặc tính điều chỉnh có độ cứng cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào công suất máy MC FĐ Tuy vậy, hệ thống phải sử dụng thêm máy chiều MC FĐ làm cho hệ thống đắt tiền không kinh tế Phương pháp dùng nhiều truyền động động điện không đồng dây quấn có công suất lớn Trang 60 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG KẾT LUẬN Qua sáu tuần thực đề tài: Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Và Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Đề tài nghiên lý thuyết nhiều việc tìm hiểu phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng cho ta thấy phương pháp có ưu khuyết điểm riêng Tập đồ án này, nhiều hạn chế trình thực đề tài, giúp em tự đánh giá hiểu kỹ kiến thức chuyên môn Đó kết sau nhiều năm học tập hướng dẫn tận tình thầy NGUYỄN DƯ XỨNG em thành thật cảm ơn Tuy nhiên công nghiệp hóa linh kiện điện tử ứng dụng rộng rải việc điều chỉnh tốc độ động điện Trong điều chỉnh tốc độ cách dùng thyritor dể dàng tiện lợi Trang 61 GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp TÀI LIỆU TAM KHẢO 1.Truyền Động Điện - NXB KH – KT- Hà nội 1994 BÙI QUỐC KHÁNH – NGUYỄN VĂN LIỄN – NGUYỄN THỊ HIỀN Giáo Trình Truyền Động Điện Tự Động – Tập Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM - 1989 NGUYỄN DƯ XỨNG SMOLENSKT –A.V.IVANOV Máy Điện - Tập Người dòch: VŨ GIA HANH – PHAN TỬ THU - KHKT -1992 Các Đặc Tính Của Động Cơ Trong Truyền Động Điện Người dòch: BÙI ĐÌNH TIẾU 5.Giáo Trình Máy Điện – Tập – TPHCM Đại Học Bách Khoa - 1981 Điện Tử Công Suất Và Điều Khiển Động Cơ Điện Trang 62 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG CYRIL W.LANDER Người dòch: LÊ VĂN DOANH NXB – KH – KT – HÀ NỘI 1997 – Tái Bản Lần Thứ Điện Tử Công Suất NXB – GD 1993 NGUYỄN BÍNH Trang Bò Điện – Điện Tử Công Nghiệp Nhà Xuất Bản Giáo Dục – 2000 VŨ QUANG HỒI Trang 63 [...]... (3-32) (3-33) 2 3U 1 Iđm cos ϕ ∆ η ∆ (3-34) * Trường hợp dấu sao kép cũng tương tự như trên, do đó: StYY = MtYY r '2 r 12 + xn 2 3U 12 = 2n1YY ( r1 + r12 + xn 2 ) 9,55 PYY =2.3 U1Iđm cos ϕYYηYY Trang (3-35) (3-36) (3-37) 28 GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Từ (3-32) và (3-36), ta được: MtYY 1 = Mt∆ 2 (3-38) Từ (3-33) và (3-37), ta được: PYY 2 cos ϕ YYη YY 2 = = ≈1 P∆ 3 cos ϕ ∆ η∆ 3 (3-39) Ngoài... 12 +xn 2 9,55 ( PYY = 2.3.U 1.Iđm cos ϕYYηYY (3-10) ) (3-11) (3-12) So sánh biểu thức (3-7) và (3-11) Ta được: MtYY 4n1Y = =2 MtY 2n1YY Vậy MtYY = 2MtY (3-13) Từ biểu thức (3-8) và (3-12), nếu xem cosϕY = cosϕYY Ta được: PYY =2 PY Vậy PYY = 2PY (3-14) So sánh biểu thức (3-6) và (3-10), ta có StY = StYY (3-15) Ngoài ra ta có biểu thức : P = n.M Trang (3-15a) 22 GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Trong... 2 (3-19) 3U 12 MtY = 2n1Y ( r 1 + r 1 2 +xn 2 ) 9,55 (3-20) PY = 3.U1.Iđm.cosϕ Yη Y * Khi nối sang sao nữa ngược: Khi đổi nối thành sao nữa ngược thì hai cuộn dây stato cũng đấu nối tiếp nên: StY 1 / 2 ng = Mty1 / 2 ng = r '2 r1 2 + Xn 2 = StY (3-22) 3U 1 2 (3-23) 4n1Y 1 / 2 ng (r1 + r1 2 + Xn 2 ) 9,55 PY 1 / 2 ng = 3U 1Iđm cos ϕY 1 / 2 ngηY 1 / 2 ng Từ (3-20 và (3-23), ta có quan hệ: MtY 1 / 2 ng... 9,55 ) (3-6) Công suất tiêu thụ từ lưới là: (3-7) P1 = 3U 1Iđm cos ϕYηY (3-8) Khi nối sao kép YY thì hai cuộn dây nối song song nên: r1 x1 ; X 1YY = 2 2 r2 x2 = ; X 2YY = 2 2 R1YY = R 2YY Trang (3-9) 21 GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp Lúc đó, ta tính được r '2 StYY = MtYY r 12 +xn 2 3U 12 = 2n1YY r 1 + r 12 +xn 2 9,55 ( PYY = 2.3.U 1.Iđm cos ϕYYηYY (3-10) ) (3-11) (3-12) So sánh biểu thức (3-7) và... hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở Nếu xem đoạn đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ, tức là đoạn có độ trượt S = 0 đến S= St là thẳng thì khi điều chỉnh điện trở, ta có thể viết: s = si r2 , M = const r 2d (2-4) Trong đó: S là độ trượt khi điện trở mạch roto là r2 Si là độ trượt khi điện trở mạch roto là r2d thay (2- 4) vào (2-3), ta được biểu thức mômen 3I 2 2 r 2 d M = n.si (2-5) Nếu giữ dòng... giá trò trung bình của điện trở toàn mạch Hoạt động của mạch như sau: Khi khóa T1 ngắt điện trở Ro được đóng vào mạch, dòng điện roto giảm với tần số đóng ngắt nhất đònh Nhờ điện cảm L mà dòng điện roto coi như không đổi và khi T1 đóng thì điện trở R0 bò loại ra khỏi mạch, dòng điện roto tăng lên, ta có giá trò tương đương điện trở Rc và thời gian ngắt tn = T – tđ Nếu điều chỉnh tỉ số giữa thời gian ngắt... thất động cơ - Hệ số công suất lớn Khi mắc cuộn kháng bảo hòa vào mạch roto hình 4-1b Mặc dù có giảm chỉ tiêu năng lượng nhưng vẫn có các khuyết điểm sau: Quán tính hệ thống lớn làm cho hệ số công suất cosϕ giảm sinh ra tổn hao trên điện trở phụ Trang 32 GVHD: NGUYỄN DƯ XỨNG Đồ Án Tốt Nghiệp U1~ o o o o U1~ o o o+ Xck ĐKB Wlv Ukc • • o+ Rđc o - Xck • Wlv ĐKB Rđc Wkc Ukc oa) b) Hình 4-1 Sơ đồ nguyên lý... kc tă tốc độ động cơ nĐ giảm và khi tăng Rđc thì quá trình diễn ra ngược lại * Khả năng tự ổn đònh điều chỉnh tốc độ: ↓H2 ↑H3 ↓H1 Chẳng hạn khi cơ Xck cấu sản xuất cần tốc độ yêu cầu không đổi (n yc = const) nhưng vì lý do nào đó đột nhiên phụ tải M c giảm xuống, tốc độ động cơ tăng Wlv Wck1 Wck3 lên, Ufh tăng, Ukc giả m, Ikc giảm, µ tăng, xck tăng,Wck2 nên = U- U ck giảm và nĐ CL1 giảm về vò trí ban