nghiên cứu xây dựng các đặc tính làm việc của máy điện dc và ac bằng phần mềm lv sim ems

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DC VÀ AC BẰNG PHẦN MỀM LV SIM - EMS S K C 0 5 MÃ SỐ: SV2009 - 77 S KC 0 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ~~~~~~~o0o~~~~~~~ ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DC VÀ AC BẰNG PHẦN MỀM LV SIM – EMS Mã Số: SV2009 – 77 THUỘC NHĨM NGÀNH NGƢỜI CHỦ TRÌ NGƢỜI THAM GIA ĐƠN VỊ : KHOA HỌC KỸ THUẬT : Nguyễn Thị Thanh Thúy : Nguyễn Hữu Phước : Khoa Điện – Điện Tử TP HỒ CHÍ MINH – 06/2010 TĨM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ SINH VIÊN ******** Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng đặc tính làm việc máy điện DC AC phần mềm LV Sim – EMS Mã số: SV2009 – 77 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thị Thanh Thúy Tel.: 0944274209 E-mail: saobangvt512@gmail.com Cơ quan chủ trì đề tài: Phòng quản lý khoa học đào tạo sau đại học Cơ quan cá nhân phối hợp thực hiện: Nguyễn Hữu Phước Thời gian thực hiện: 12 tháng Mục tiêu: Nghiên cứu xây dựng đặc tính làm việc máy điện DC AC phần mềm LV Sim – EMS Nội dung chính:  Tổng quan LV Sim  Nghiên cứu dạng đặc tính máy điện  Mơ LV Sim Kết đạt (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế – xã hội, v.v…) - Báo cáo kết nghiên cứu - Sản phẩm đề tài sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Điện, Điện tử Điểm - Mơ đặc tính làm việc loại máy điện phần mềm LV SIM Địa ứng dụng - Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM MỤC LỤC ******** Đề mục Trang A PHẦN MỞ ĐẦU i I Lý chọn đề tài i II Mục tiêu nghiên cứu i III Nội dung nghiên cứu i IV Phương pháp nghiên cứu i B NỘI DUNG Chƣơng 1: Tổng quan LV Sim 1.1 LV Sim 1.2 Hệ thống đào tạo Lab - Volt 11 Chƣơng 2: Các dạng đặc tính máy điện 14 2.1 Máy biến áp 14 2.2 Động chiều DC 18 2.3 Động đồng AC 27 2.4 Động khơng đồng AC 31 Chƣơng 3: Mơ máy điện LV Sim 34 3.1 Máy biến áp 34 3.2 Động chiều DC 48 3.3 Động đồng AC 63 3.4 Động khơng đồng AC 70 C KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 76 A PHẦN MỞ ĐẦU I Lý nghiên cứu đề tài Trong sống ngày đại, nhu cầu người ngày cao, đòi hỏi khoa học kỹ thuật phải đáp ứng đầy đủ cho người việc ăn mặc, lại, vui chơi giải trí Trong học tập làm việc đòi hỏi phải có máy móc, phần mềm tiên tiến phục vụ cho việc giảng dạy thực hành cho học sinh sinh viên trường đại học trung học phổ thơng Nhưng nước ta phần mềm chưa áp dụng rộng rãi học viên chưa tiếp cận với cơng nghệ Để giúp cho sinh viên hiểu đặc tính làm việc động AC, DC, hệ thống đào tạo Lab – Volt phát minh phần mềm LV Sim – EMS Đây phần mềm tiên tiến để sinh viên mơ để nắm vững kiên thức học Nó phần mềm giao tiếp máy tính, mơ xác hệ thống điện Lab-Volt hệ thống khác kích hoạt mạch điện mơ II Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng đặc tính làm việc máy điện AC DC phần mềm LV Sim – EMS III Nội dung nghiên cứu Tổng quan LV Sim Nghiên cứu dạng đặc tính máy điện Mơ LV Sim IV Phƣơng pháp nghiên cứu Người nghiên cứu sử dụng phương pháp: Nghiên cứu lý thuyết  Tìm hiểu đặc tính làm việc máy điện i Phải nắm rõ loại máy điện về: cấu tạo, ngun lý hoạt động, đường đặc tính ii Ứng dụng loại máy điện Phƣơng pháp thực nghiệm Từ kiến thức lý thuyết cách sử dụng phần mềm LV Sim để đưa vào để thực nghiệm, xem xét kết từ rút thiếu sót tìm cách sữa chữa Kiểm tra kết thực tế phải có hướng dẫn giảng viên hướng dẫn Xây dựng mơ hình học tập cho học sinh, sinh viên trường trung cấp trung học phổ thơng GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG B PHẦN NỘI DUNG Chƣơng I: Tổng quan LV Sim 1.1 Lv Sim 1.1.1 Giới thiệu phần mềm LVSIM - EMS LVSIM – EMS phần mềm chạy Window, sử dụng để mô hệ thống máy điện Lab – Volt (EMS) Hình 1.1 Màn hình đặt module thí nghiệm Trong phần mềm này, module sử dụng mô hoàn toàn giống với module vật lý dùng thí nghiệm Nhờ đó, sinh viên làm thí nghiệm ảo để kiểm tra kết thí nghiệm trước tiến hành thí nghiệm thực mô hình vật lý Các module phần mềm đặt hình dạng panel ảo kết nối lại với dây dẫn theo sơ đồ thí nghiệm để tiến hành mô kết quả, hình 1.1 Trên hình thí nghiệm có công cụ để lựa chọn thiết bò thí nghiệm, thiết bò đo, thay đổi màu dây kết nối, hình 1.2 a, SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG b, c, Hình 1.2 (a) Chọn thiết bò thí nghiệm (b) Chọn chế độ hiển thò kết thí nghiệm (c) Chọn màu dây kết nối 1.1.2 Các module thí nghiệm thiết bị Để lấy module thí nghiệm, vào cửa số Equipment công cụ, hình 1.3 - Data Acquisition Interface (D.A.I): Bộ thu thập liệu Power Supply: Module nguồn Load: Module tải Transformer: Module máy biến áp Machine: Module máy điện Synchronizing Module: Module đồng Blank Module: Module trống SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 1.3 Cửa sổ lấy thiết bò thí nghiệm Tại cửa sổ Equipment, cần lấy thiết bò nhấp chuột trái vào mục tương ứng sau đặt thiết bò vừa lấy vào panel - Data Acquisition Interface (D.A.I): Bộ thu thập giữ liệu Hình 1.4 Bộ thu thập liệu E1, E2, E3: Đo điện áp (mắc song song với điện áp cần đo, đỏ dương đen âm) I1, I2, I3: Đo dòng điện (mắc nối tiếp với tải cần đo) T: Đo moment N: Đo tốc độ SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG - Power Supply: Module nguồn Hình 1.5 Module nguồn – – – N : Nguồn AC pha 220/380V không thay đổi điện áp – – – N : Nguồn AC pha - 220/380V thay đổi điện áp – N : Nguồn DC thay đổi điện áp từ – 220V – N : Nguồn DC 220V không thay đổi điện áp - Load: Các module tải Hình 1.6 Module tải SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG - Transformer: Module máy biến áp Hình 1.7 Module máy biến áp Module máy biến áp pha : + – : Cuộn dây sơ cấp (U1 = 220V) + – – : Các cuộn dây thứ cấp Module máy biến áp pha : + – 2, – 7, 11 – 12 : Cuộn dây sơ cấp + – 5, – 10, 13 – 15 : Cuộn dây thứ cấp - Prime Mover / Dynamometer: Module động sơ cấp / thiết bò đo moment Hình 1.8 Module động sơ cấp / thiết bò moment SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 3.61 Màn hình đo kết thí nghiệm không tải Hình 3.62 Bảng kết thí nghiệm không tải SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 61 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.3.2.2 Đồ thị đặc tính Hình 3.63 Đặc tính biểu diễn quan hệ E0 = f(If) 3.3.3 Thí nghiệm có tải 3.3.3.1 Tải trở 3.3.3.1.2 Bảng kết Hình 3.64 Kết nối module thí nghiệm tải R SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 62 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 3.65 Màn hình đo kết thí nghiệm tải R Hình 3.66 Bảng ghi kết thí nghiệm tải R SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 63 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.3.3.1.2 Đồ thị đặc tính Hình 3.67 Đặc tính biểu diễn quan hệ U = f(I) với tải R 3.3.3.2 Tải cảm 3.3.3.2.1 Bảng kết Hình 3.68 Kết nối module thí nghiệm tải L SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 64 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 3.69 Bảng ghi kết thí nghiệm tải L 3.3.3.2.2 Đồ thị đặc tính Hình 3.70 Đặc tính biểu diễn quan hệ U = f(I) với tải L SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 65 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.3.3.3 Tải dung 3.3.3.3.1 Bảng kết Hình 3.71 Kết nối module thí nghiệm tải C Hình 3.72 Bảng ghi kết thí nghiệm tải C SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 66 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.3.3.3.2 Đồ thị đặc tính Hình 3.73 Đặc tính biểu diễn quan hệ U = f(I) với tải C 3.4 Động khơng đồng 3.4.1 Sơ đồ thí nghiệm I A A B n V + C Hình 3.74 Sơ đồ thí nghiệm động không đồng pha rotor lồng sóc SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 67 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.4.2 Thí nghiệm khơng tải 3.4.2.1 Bảng kết Hình 3.75 Kết nối module thí nghiệm động không đồng Hình 3.76 Màn hình đo kết thí nghiệm không tải động không đồng SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 68 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 3.77 Kết thí nghiệm không tải động không đồng 3.4.2.2 Đồ thị đặc tính Hình 3.78 Đồ thò biểu diễn quan hệ I = f(E) động không đồng SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 69 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 3.79 Đồ thò biểu diễn quan hệ n = f(E) động không đồng Hình 3.80 Đồ thò biểu diễn quan hệ P0 = f(I0) động không đồng SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 70 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.4.3 Thí nghiệm có tải 3.4.3.1 Bảng kết Hình 3.81 Màn hình đo kết thí nghiệm có tải động không đồng Hình 3.82 Kết thí nghiệm có tải động không đồng SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 71 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 3.4.3.2 Đồ thị đặc tính Hình 3.83 Đồ thò biểu diễn quan hệ n = f(M) động không đồng Hình 3.84 Đồ thò biểu diễn quan hệ n = f(P) động không đồng SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 72 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Hình 3.85 Đồ thò biểu diễn quan hệ M = f(P) động không đồng C Kết luận – Kiến nghị I Đánh giá Từ trước đến có nhiều đề tài nghiên cứu xây dựng mơ đặc tính làm việc động DC AC phần mềm LV Sim đề tài trước gặp phải khó khăn kỹ thuật kinh tế Đề tài hồn thành hạn hồn thành mục tiêu đề ban đầu thời gian kiến thức người nghiên cứu có hạn nên khơng thể nghiên cứu bao qt hết mặt mạnh Đề tài nghiên cứu dựa việc ứng dụng vào thực tiễn học tập cao II Tổng kết Đề tài ’’Xây dựng mơ đặc tính làm việc động DC AC phần mềm LV Sim EMS’’ gồm nội dung sau: tìm hiểu phần mềm LV Sim; tìm hiểu hệ thống đào tạo Lab – Volt; phân tích điểm mạnh, điểm yếu, nhu cầu cần thiết phần mềm LV Sim việc giảng dạy học tập; khảo sát đặc tính máy điện mơ chúng phần mềm LV Sim Đề tài hồn thành với hi vọng phần giúp sinh viên hiểu vận dụng phần mềm LV Sim để mơ đặc tính làm việc máy điện, giúp cho sinh viên tiếp cận với thực tế, hiểu rõ mơn học học Vì hiểu biết chưa sâu thời gian có hạn nên đề tài khơng tránh khỏi khuyết điểm, thiếu sót cần sữa chữa Rất mong nhận nhận ý kiến đóng góp q báu thầy q đọc giả SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 73 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG Tài liệu tham khảo [1] Đặng Đào – Lê Văn Doanh Kỹ Thuật Điện, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2004 [2] Bùi Văn Hồng Giáo trình thực tập điện bản, NXB Đại Học Quốc Gia Tp HCM, 2009 [3] Bùi văn hồng, Phạm thị nga, Đặng văn thành Giáo trình thực hành máy điện, NXB Đại học quốc gia Tp HCM, 2010 [4].LAB – VOLT LVSIM®-EMS Version 2.11, © Copyright Lab-Volt, 2003 SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 74 [...]... số của đường cong đặc tính cơ động cơ một chiều (hình 2.24) 2.3 Động cơ AC đồng bộ 2.3.1 Đặc tính khơng tải Đặc tính khơng tải là quan hệ E0 = U0 = f(it) và dòng điện kích từ It khi máy làm việc khơng tải (I=0) và tốc độ quay của rotor khơng đổi (hình 2.26) Nó chính là dạng đường cong từ hóa B= f(H) của vật liệu sắt từ E = U0 = f(It) I = 0, f = fđm Hình 2.26 Đặc tính khơng tải E0 = f (It) 2.3.2 Đặc tính. .. tải có tính dung khi I tăng, phản ứng phần ứng là trợ từ, điện áp tăng và đường biểu diễn đi lên 2.3.3 Đặc tính điều chỉnh Đặc tính điều chỉnh của máy phát là quan hệ giữa dòng điện kích từ It theo dòng điện tải I khi điện áp U khơng đổi và tốc độ quay rotor n, cosφ cũng thay đổi (hình 2.28) Đặc tính này cho biết cần phải điều chỉnh dòng điện kích từ như thế nào để giữ điện áp U trên đầu cực máy phát... Tải có tính dung: tăng tải thì giảm It do phản ứng phần ứng trợ từ - SVTH: NGUYỄN THI THANH THUY NGUYỄN HỮU PHƯỚC 25 GVHD: Ths BÙI VĂN HỒNG 2.3.4 Đặc tính tải Đặc tính tải là quan hệ U = f(I) khi I = const; cosφ = const và f = fđm Với các trị số khác nhau của I và cosφ sẽ có các đặc tính tải khác nhau, trong đó có ý nghĩa nhất là đặc tính tải thuần cảm ứng với Cosφ = 0 (φ = ) và I = Iđm Để có đặc tính. .. nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp Ta điều chỉnh điện áp vào dây quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định mức Điện áp Un gọi là điện áp ngắn mạch Lúc đó các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau; Un là điện áp ngắn mạch; Pn là tổn hao ngắn mạch; I1đm và I2đm là dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức Hình 2.2: Mạch điện thay thế MBA khi ngắn mạch và sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch... tải E0 = f (It) 2.3.2 Đặc tính ngồi Đặc tính ngồi là quan hệ U = f(I) khi it = const; cosφ = const và f = fđm Nó cho thấy lúc giữ kích thích khơng đổi, điện áp của máy thay đổi như thế nào theo tải Khi lấy đặc tính này phải thay đổi tải I sao cho cosφ = const rồi đo U và I ứng với các giá trị khác nhau của tải Z Dạng của đặc tính ngồi ứng với các tính chất khác nhau của tải được trình bày trên hình 2.27... chỉnh dòng điện kích thích sao cho khi I = Iđm có U = Uđm, sau đó giữ nó khơng đổi khi thay đổi tải Dòng điện it ứng với U = Uđm; I = Iđm; cosφ = cosφđm; f = fđm được coi là dòng điện từ hóa định mức Hình 2.27 Đặc tính ngồi máy phát đồng bộ Từ hình 2.27 ta thấy dạng của đặc tính ngồi phụ thuộc vào tính chất của tải Nếu tải có tính cảm khi I tăng, phản ứng khử từ của phần ứng tăng, điện áp giảm và đường... f(β) với các cosφ2 khác 2.2 Động cơ một chiều DC 2.2.1 Máy phát một chiều 2.2.1.1 MÁY PHÁT KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Dòng điện kích từ It do nguồn một chiều ngồi máy tạo ra, khơng phụ thuộc dòng điện phần ứng Iư Trên hình 2.5 là mạch điện tương đương của máy phát điện một chiều độc lập Các phương trình của máy phát một chiều kích từ độc lập: Phương trình điện áp: + Mạch kích từ: U t = R mt I t + Mạch phần ứng:... chuyển tiếp vì nếu trên đoạn tuyến tính sđđ E sẽ thay đổi nhiều theo dòng điện It nên điện áp ra của máy bị dao động; còn trên đoạn bão hòa dòng điện I t lớn làm tăng tổn hao b Đặc tính ngồi : U =f(I), khi n = const và It = const • Tác dụng phản ứng phần ứng làm từ thơng Φ giảm, kéo theo sđđ Eư giảm • Điện áp rơi trong mạch phần ứng RưIư tăng Độ biến đổi điện áp định mức của máy phát: (It= Itđm) U dm %... Điều chỉnh điện áp U đặt vào mạch phần ứng U 2 Điều chỉnh từ thơng Φ 3 Điều chỉnh điện trở phụ mắc nối tiếp với mạch phần ứng 2.2.2.2 Động cơ điện một chiều nối tiếp a Mạch điện tương đương và các phương trình Động cơ kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng Vì dòng kích từ bằng dòng điện phần ứng nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, ít vòng dây và điện trở nhỏ Mạch điện tương... Volt để học các kỹ năng cần thiết để gìn giữ sự phát triển cơng nghệ vượt bậc của thế giới Chƣơng II: Các dạng đặc tính của máy điện 2.1 Máy biến áp 2.1.1 Chế độ khơng tải của máy biến áp: Chế độ khơng tải của MBA là chế độ mà thứ cấp hở mạch (I2=0), còn sơ cấp được cung cấp một điện áp U1 Thí nghiệm khơng tải là để xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ trong lõi thép PFe và các thơng số của MBA ở