Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề bài Nêu các phương pháp khởi động động cơ. Nêu rõ ưu nhược điểm của từng loại khởi động. Nêu rõ khi nào sử dụng từng loại khởi động đó dưới đây. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
Trang 1ĐỀ BÀI
Nêu các phương pháp khởi động động cơ; Nêu rõ ưu nhược điểm của từng loại khởi động; Nêu rõ khi nào sử dụng từng loại khởi động đó
TRẢ LỜI
1.KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP
►Ưu điểm:
_Tạo được momen khởi động lớn
_Đơn giản và tương đối rẻ tiền so với các phương pháp khác
► Nhược điểm:
_Dòng khởi động lớn ,nguyên nhân gây hiện tượng sụt áp trên
lưới điện
_Có thể làm nhiễu hệ thống nguồn cấp
_Gây sốc lực trên khung , trục và bộ truyền động của động cơ
_Xuất hiện lực cơ học vào trong dây quấn động cơ
► Ứng dụng:
_Trong các ứng dụng có lực quán tính nhỏ như là :bơm ly tâm,
máy tiện ,khoan cần ,máy mài
2 DÙNG CUỘN KHÁNG NỐI TIẾP TỤ ĐIỆN
+ Us giảm xuống k lần
Trang 2+ Te giảm xuống k2 lần
+ Ikđ giảm xuống k lần
Ưu điểm: dễ chế tạo, giá thành rẻ
Nhược điểm: chưa tối ưu vì Ikđ giảm rất ít
3 DÙNG MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU
+Us giảm xuống k lần
+Te giảm xuống k2 lần
+Ikđ giảm xuống k2 lần
Ưu điểm : Te, Ikđ tăng rất cao
Nhược điểm: tốn kém vì giá thành cao
► Ứng dụng:
Bơm thủy lực ,băng tải
4 BIẾN ĐỔI Y→ ∆
+ Te giảm xuống 3 lần
+ Ikđ giảm xuống 3 lần
Ưu điểm: rất dễ thực hiện,giá thành rẻ
Nhược điểm: Te , Ikđ tăng rất ít
► Ứng dụng:
Sử dụng phương pháp này để khởi động động cơ dưới chế
Trang 3độ không tải như bơm,các máy trong ngành gỗ
5 DÙNG BIẾN TẦN
+ Khi giảm f thì ω giảm do đó Te tăng
+ Khi tăng f thì ω cũng tăng do đó Te giảm
Ưu điểm : thay đổi f phù hợp thì thời gian khởi động sẽ ngắn do đó ít tổn hại đến động cơ
Nhược điểm : giá thành cao, khó sử dụng,khi tăng f đến giá trị max thì Ф bão hòa
6 DÙNG DẠNG RÃNH RÔTO ĐẶC BIỆT
Dùng dạng rãnh Rôto có dạng đặc biệt để cải thiện đặc tính mở máy:rãnh rôto
có thể được chế biến dạng rãnh sâu hay lồng sóc kép, cho phép rôto có điện trở lớn khi mở máy (tần số dòng điện Rôto cao) và điện trở đủ nhỏ khi vận hành bình thường (tần số dòng điện Rôto rất thấp)
7 DÙNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM DC
- Nguyên lý: Được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý 16 bit với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới Mạch lực gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha
- Ưu điểm: dễ lắp đặt, an toàn, bền vững, có chức năng điều khiển
- Khuyết điểm: khó sử dụng, giá thành đắt
8 MỞ MÁY BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỐI THÊM ĐIỆN TRỞ PHỤ VÀO ROTO
Phương pháp này chỉ dùng với động cơ không đồng bộ Roto dây quấn
Ưu điểm: dòng điện mở máy nhỏ ,momen mở máy lớn
Nhược điểm: động cơ roto dây quấn chế tạo phức tạp hơn động cơ roto lồng sóc ,bảo quản,vận hành khó khăn hơn, hiệu suất thấp hơn động cơ roto lồng sóc
Trang 49 DÙNG ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
► Ưu điểm :
_Giảm dòng khởi động
_Tăng tốc trơn tru khi tốc độ tăng dần
► Nhược điểm:
_Momen khởi động nhỏ
_Hiệu suất thấp vì mất năng lượng qua các điện trở lúc khởi động
_Đắt tiền
_Dòng khởi động lớn hơn so với phương pháp đổi nối sao /tam giác
► Ứng dụng:
Quạt,bơm ly tâm
10 DÙNG ĐIỆN TRỞ THỨ CẤP
► Ưu điểm:
_Đặc tính kỹ thuật momen khởi động hoàn hảo
_Tăng tốc trơn tru trong suốt quá trình khởi động
_Khả năng khởi động động cơ với tải ban đầu lớn
► Nhược điểm:
_Yêu cầu thêm các công tác bảo trì ,bảo dưỡng
Chi phí ban đầu lớn
Trang 5► Ứng dụng:
_Dùng cho các tải có quán tính lớn như là máy nén ,
máy cắt đột
11 Part winding starter
► Ưu điểm:
_Ít tốn kém nhất trong các phương pháp
_Quá trình khởi động khép kín-không bị ngắt kế nối khi khởi động
_Không sinh nhiệt trong quá trình khởi động
► Nhược điểm :
_Chỉ sử dụng cho 1 số loại động cơ đặc biệt
Trang 6_Không đạt được tốc độ tối đa của động cơ
12 KHỞI ĐỘNG CỨNG
► Ưu điểm:
_Tăng tốc 1 cách êm dịu
_Điều chỉnh được dòng và monen khi khởi động
_Điều khiển kín động cơ và tải của nó
► Nhược điểm:
_Nhiệt nhận được khi SCR dẫn –có thể loại bỏ sau khi
khởi động bằng shorting contactor
a) KHỞI ĐỘNG MỀM
Là phương pháp hiện đại
Trang 7Điện áp stato được điều khiển thay đổi liên tục theo thời gian nhờ bộ điều khiển
điện áp xoay chiều
Mạch sử dụng công tắc bán dẫn để đóng điện
Ưu điểm:
Mômen khởi động thay đổi mềm, khống chế
được dòng khởi động
Đáp ứng nhanh khi đóng và ngắt
Không có vấn đề phát sinh hồ quang
Nhược điểm:
Sử dụng linh kiên bán dẫn dẫn đến tổn hao
nhiệt Linh kiện bán dẫn ngắt điện không hoàn toàn
Áp dụng:
Dùng cho các động cơ có công suất vừa và lớn
b) KHỞI ĐỘNG PART – WINDING( KHỞI ĐỘNG TỪNG
PHẦN )
Cuộn dây được chia thành ½ hoặc 1/3 phần
và lần lược được kết nối khi động cơ khởi động
Khi khóa K1 đóng dòng điện khởi động chỉ đạt 65-
70% , sau đó K2 đóng dòng điện khởi động đạt
100%
Ưu điểm:
Tăng trở kháng stato , giảm dòng khởi động
Nhược điểm:
Việc chia dây đấu nối đầu vào cung cấp nguồn khởi động phức tạp
Gây rung động do cấp nguồn không cân bằng
Trang 8Thời gian kéo dài => Nóng động cơ , cháy cuộn Stato
Áp dụng:
Thường dùng cho máy nén trên 75KW
KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ AC 3 PHA DÂY QUẤN
1 Khởi động trực tiếp
• - Là đóng động cơ vào lưới không qua thiết bị phụ nào
• Ưu điểm:
• + Tạo mooment quay khởi động lớn
+ Đơn giản và tương đối rẻ tiền
• Nhược điểm:
+ Dòng khởi động lớn => tụt áp trên lưới điện
+ Làm nhiễu hệ thống nguồn cấp
+ Gây sốc lực trên khung, trục và bộ truyền động cơ
+ Xuất hiện lực cơ học trong dây quấn động cơ
Ứng dụng: trong các động cơ có lực quán tính nhỏ: bơm ly tâm, tiện, máy khoan cần, máy mài
Dùng khởi động sao, tam giác:
- Khởi động sao tam giác khi động cơ ở chế độ không tải hoặc momen tải ở mức thấp nhất
• Ưu điểm:
+ Rẻ tiền
+ Giảm dòng khởi động 1/3 so với khởi động trực tiếp
• Khuyết điểm:
+ Xuất hiện nhiễu trên đường dây khi chuyển từ sao sang tam giác
+ Làm giảm moment khởi động => khởi động động cơ tải nhỏ
• Ứng dụng: kđ động cơ không tải như: bơm, máy trong ngành gỗ
Khởi động bằng điện trở sơ cấp:
- Điện trở sơ cấp mắc nối tiếp với các cuộn dây động cơ
• Ưu điểm:
Trang 9+ Giảm dòng khởi động
+ Tăng tốc trơn tru khi tốc độ tăng dần
• Nhược điểm:
+ Moment khởi động nhỏ (phụ thuộc điện áp rơi qua điện trở)
+ Hiệu suất thấp vì mất năng lượng trong các điện trở lúc khởi động
+ Đắt tiền
+ Dòng khởi động lớn hơn so với kđ sao/tam giác
• Ứng dụng: quạt, bơm ly tâm,
Dùng biến áp tự động:
- Thông qua biến áp tự động sẽ giảm điện áp cấp vào động cơ Khi động cơ đạt tốc độ biến áp sẽ cắt ra khỏi mạch điện
• Ưu điểm:
+ Cung cấp lựa chọn giá trị moment quay khởi động
+ Có thể chạy với tải trọng nặng
+ Có thể lựa chọn dải điện áp
• Nhược điểm: chi phí đầu tư thiết bị rất đắt
• Ứng dụng: Bơm thủy lực, băng tải
SỰ KHÁC BIỆT GIỮA ROTO LỒNG SÓC VÀ ROTO DÂY QUẤN
+Loại rôto lồng sóc: kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stato Loại rôto lồng sóc công suất >100kW, trong các rãnh của lõi thép đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch bằng hai vòng đồng tạo thành lồng sóc Ở động cơ công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép rôto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch Động cơ điện rôto lồng sóc gọi là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc
roto lồng sóc gồm những lá thép kỹ thuật điện ghép lệch với nhau mà không ghép thẳng song song và dọc trục là vì không cho từ trường Stator cắt các thanh dẫn 1góc 90
Trang 10các rãnh của rotor lồng sóc ghép lệch với nhau, để triệt tiêu lực điện từ họa tần bậc cao, làm cho rotor quay êm hơn
.DC STEP:
Động cơ bước hay còn gọi là động cơ step là loại động cơ tạo ra chuyển động quay khi có dòng điện chạy qua motor Kích thước của động cơ bước lớn hay nhỏ tùy vào công suất của chúng Khác với động cơ DC thông thường, động cơ step chạy theo từng bước đúng như tên gọi của chúng Tuy nhiên, ta có thể bắt chúng chạy liên tục như động cơ DC bằng cách áp dụng các dạng sóng điều khiễn thích hợp lên động cơ bước Phần sau mô tả một số loại động cơ bước thông dụng
CÁC PP KĐ ĐC CÓ CÁI BẢNG CỤ THỂ HƠN
Khởi đông trực tiếp (hình a) Đơn giản: chỉ
cần đóng trực tiếp động cơ điện vào hệ thống điện là được
Thiết bị đóng ngắn đơn giản,
rẻ tiền
Thời gian khởi động ngắn vì moment khởi động lớn
Động cơ dễ bị nóng
Cần cung cấp công suất khởi động lớn cho động cơ
Dòng khởi động lớn làm cho sụt áp lưới điện, gây trở ngại cho các thiết bị phụ tải
Dùng để khởi động cho những động
cơ có công suất trung bình và nhỏ so với công suất của nguồn và khởi động nhẹ
Khởi động
gián tiếp
Dùng biến
áp tự ngẫu
hạ điện áp
mở máy (hình b)
Dòng khởi động nhỏ
Hạ thấp điện
áp khởi động
Moment mở máy lớn
Giá thành thiết
bị mở máy bằng phương pháp này đắt tiền hơn so với khởi động trực tiếp hoặc sao/tam giác
Không có khả năng cung cấp
Dùng khởi động động cơ cao áp, có dãy lựa chọn các điện áp
Trang 11một điện áp khởi động hiệu quả đối với tải trọng thay đổi
Nối điện
kháng nối
tiếp vào
mạch stato
(hình c)
Thiết bị đơn giản
Dễ điều chỉnh trở kháng của stato
Có thể áp dụng cho động cơ roto lồng sóc hoặc dây quấn
Giảm độ lớn của dòng mở máy
Khi giảm dòng khởi động thì moment khởi động cũng giảm bình phương lần
Dùng để khởi động động cơ
có công suất nhỏ và trung bình
Nối điện
kháng nối
tiếp vào
mạch roto
(hình c)
Thiết bị đơn giản
Dễ điều chỉnh trở kháng của roto
Dòng khởi động nhỏ hơn phương pháp nối điện kháng vào mạch stato
Giảm dòng khởi động thì moment mở máy giảm
Thời gian khởi động tăng
Dùng để khởi động động cơ
có công suất nhỏ và trung bình
Đổi mối nối
Y-Δ
(hình d)
Dòng khởi động giảm đi
√3 lần
Bảo vệ an toàn cho động cơ và thiết bị
Moment khởi động giảm đi
√3 lần
Có bước nhảy lớn về cường
độ moment khi hệ thống thực hiện chuyển đổi
Y-Dùng khởi động những máy làm việc bình thường đấu tam giác
Trang 12Δ làm cho thiết bị dễ bị
hư hỏng Thời gian khởi động lớn
Khởi động mềm (hình e)
Khống chế được dòng khởi động
Moment khởi động thay đổi mềm
Đáp ứng nhanh khi đóng và ngắt
Không sinh hồ quang
Tổn hao nhiệt
vì sử dụng linh kiện bán dẫn
Ngắt điện không hoàn toàn
Dùng khởi động các động
cơ có công suất vừa và lớn
Khởi động Part – Winding (khởi động từng phần)
Tăng trở kháng Roto
Giảm dòng khởi động
Moment khởi động nhỏ
Giá thành đắt
Dùng cho máy nén trên 75
kW
Khởi động bằng phương pháp tần số (hình f)
Đảm bảo dòng khởi động không vượt quá giá trị định mức
Điện áp cấp cho quá trình khởi động nhỏ
Giá thành đắt
Khó sửa chữa, bảo trì
Dùng khởi động các động
cơ bơm, máy điện chuyên chở vật liệu, động cơ có quán tính lớn (quạt, máy nén, băng chuyền,…)