Đồ án khởi động mềm dùng tiristo + diot

Thiết kế môn học Điện tử công suất LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nhờ phát triển khoa học, kỹ thuật, nhiều loại máy móc thiết bị đời, phục vụ công nghiệp sinh hoạt Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, nguồn động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ,… Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió,trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công sản phẩm,trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng: Quạt gió, máy quay đĩa, động tủ lạnh,…Bởi có ưu điểm bật so với máy điện chiều máy điện đồng bộ, là:Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo,làm việc chắn, vận hành tin cậy, chi phí vận hành, bảo trì sửa chữa thấp, hiệu suất cao, giá thành hạ Tuy nhiên, máy điện không đồng chủ yếu sử dụng chế độ động động điện Chúng có số nhược điểm dịng điện khởi động động khơng đồng thường lớn(từ đến lần dòng điện định mức) Dịng điện mở máy q lớn khơng làm cho máy bị nóng mà cịn làm cho điện áp lưới giảm sút nhiều, lưới điện cơng suất nhỏ Do vấn đề đặt ta phải giảm dòng điện mở máy động không đồng , đặc biệt động khơng đồng rơto lồng sóc Bởi việc tác động vào động rơto lồng sóc khó khăn so với động không đồng rôto dây quấn Đối với động đồng có cấu tạo phức tạp, mở máy khó khăn lại có đặc tính q hệ số công suất cosφ cao, không cần lấy công suất phản kháng từ lưới khả tải lớn mômen tỷ lệ bậc với điện áp Vì người ta cố gắng khắc phục nhược điểm động đồng Trong việc tìm phương pháp khởi động động cách hiệu quan tâm thường khởi động động theo phương pháp không đồng Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử công suất CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 1.1.1.ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO Động không đồng gồm có phần chính: phần tĩnh phần quay a Phần tĩnh Lõi thép stato : nhiều thép kĩ thuật dập sẵn, ghép cách điện với chiều dày thép thường từ 0.35mm đến 0.5mm phía có rãnh đặt dây quấn Mỗi thép sơn cách điện với để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Nếu thép ngắn ghép lại thành khối Nếu thép dài xếp lại thành thếp, thếp dài từ 6cm đến 8cm, cách 1cm để thơng gió Sinh viên: Nguyễn Xn Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử công suất Dây quấn : Được đặt lõi rãnh lõi thép , xung quanh dây quấn có bọc lớp cách điện để cách điện với lõi thép Với động không đồng ba pha pha dây quấn đặt cách 120 độ điện Vỏ máy : Để bảo vệ giữ chặt lõi thép stato ,và không dùng để dẫn từ Vỏ máy làm nhôm (máy nhỏ) gang , thép (máy lớn) Vỏ máy có chân đế cố định máy bệ , hai đầu có nắp máy để đỡ trục rôto bảo vệ dây quấn b Phần quay Lõi thép rôto: Cũng gồm thép kĩ thuật điện ghép lại giống stato Lõi thép ép trực tiếp lên trục ,bên ngồi có sẻ rãnh để đặt dây quấn Trục máy: Được làm bắng thép, có gắn lõi thép rơto Trục đỡ nắp máy nhờ ổ lăn hay ổ trượt Dây quấn :Tuỳ theo động không đồng mà ta chia rơto dây quấn hay rơto lồng sóc  Rơto kiểu dây quấn : Rơto dây quấn có kiểu giống dây quấn stato có số cực số cực stato Trong động trung bình lớn dây quấn quấn theo kiểu sóng hai lớp để bớt đầu nối , kết cấu dây quấn chặt chẽ Trong động nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha động thường đấu hình , ba đầu nối với ba vịng trượt đồng thau gắn trục rơto Ba vịng trượt cách điện với với trục ,tỳ ba vịng trượt ba chổi than Thơng qua chổi than đưa điện stato trở phụ vào mạch rơto,có tác dụng cải thiện tính mở máy , điều chỉnh tốc độ , hệ số công suất thay đổi  Rơto lồng sóc : Kết cấu khác với dây quấn stato dây quấn đồng hay nhôm đặt rãnh lõi thép rôto Hai đầu dẫn nối với vịng đồng hay nhơm gọi vịng ngắn mạch Như dây quấn rơto hình thành lồng quen gọi lồng sóc Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế mơn học Điện tử cơng suất Ngồi Giữa phần tĩnh phần quay khe hở khơng khí , khe hở thường 0,2 mm đến 1.mm, rơto khối trịn nên rơto Mạch từ động không đồng khép kín từ stato sang rơto qua khe hở khơng khí Khe hở khơng khí lớn dịng từ hố gây từ thông cho máy lớn hệ số công suất lớn Đặc điểm: + Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo + Làm việc chắn, vận hành tin cậy + Chi phí vận hành bảo trì sửa chữa thấp ,hiệu suất cao,giá thành hạ + Máy điện không đồng sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều ta khơng cần phải tốn thêm chi phí cho thiết bị biến đổi Tuy nhiên bên cạnh động khơng đồng cịn có nhiều nhược điểm(cosj máy thường khơng cao , đặc tính điều chỉnh máy thường khơng tốt ) Nhưng nhược điểm lớn động khơng đồng dịng khởi động thường lớn ( từ đến lần dòng định mức) Dòng điện mở máy lớn làm cho thân máy bị nóng chóng hỏng mà cịn làm cho điện áp lưới khởi động sụt giảm mạnh Do vấn đề mà ta cần giải phải giảm dịng khởi động q trình mở máy động không đồng bộ, đặc biệt với động khơng đồng rơto lồng sóc Bởi việc tác động vào động rơto lồng sóc khó khăn so với động khơng đồng roto dây quấn Tuy nhiên, Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử công suất với phát triển công nghiệp điện tử việc áp dụng ứng dụng điện tử công suất vào sản xuất vấn đề trở nên dễ dàng 1.1.2 ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Ngày nay, hệ thống điện sử dụng rộng rãi thiết bị dây truyền sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải, thiết bị điện dân dụng…Ước tính có khoảng 50% điện sản xuất tiêu thụ bơi hệ thống truyền động điện Động không đồng loại máy sử dụng rộng rãi hoạt động sản xuất : +Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ +Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió +Trong nơng nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công sản phẩm +Trong đời sống hàng ngày động không đồng chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa , động tủ lạnh 1.2.CÁC BIỆN PHÁP KHỞI ĐỘNG Khi bắt đầu mở máy roto đứng yên, hệ số trượt s=1 nên trị số dòng điện mở máy tính theo mạch điện thay : Ik  U1 (r1  C1r2)  ( x1  C1x 2) Từ cơng thức ta thấy , dịng điện khởi động động không đồng phụ thuộc vào thân cấu tạo động phụ thuộc nhiều vào điện áp lưới Trên thực tế , mạch từ tản bão hòa nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy lớn so với trị số tính theo cơng thức trên,ở điện áp định mức thường dòng mở máy đến lần dòng định Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử cơng suất mức Điều khơng làm cho động nhanh bị hỏng mà làm cho điện áp lưới khi khởi động giảm nhiều Do thiết ta phải làm giảm dòng điện mở máy 1.2.1.u cầu khởi động + Phải có mơmen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải + Dòng điện mở máy nhỏ tốt + Phương pháp mở máy thiết bị cần dùng đơn giản , rẻ tiền , chắn + Tổn hao cơng suất q trình mở máy nhỏ tốt 1.2.2 Các phương pháp khởi động 1.2.2.1.Khởi động trực tiếp Đây phương pháp đơn giản nhất, ta đóng trực tiếp động điện vào lưới điện Khi điện áp U đặt vào dây quấn stato điện áp lưới Do dịng điện mở máy lớn , qn tính tải lớn thời gian mở máy dài làm cho máy sinh nhiệt ảnh hưởng điện áp lưới 1.2.2.2.Khởi động hạ điện áp Từ công thức dòng điện mở máy ta thấy, giảm điện áp đặt vào stato mở máy giảm dòng điện mở máy Nhưng hạ điện áp mở máy làm cho mơmen khởi động giảm xuống Mk  m1pU12 r2 2 f1[(r1 +C1r2)  (x1  C1x 2) ] a Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato Đây phương pháp sử dụng điện kháng mắc nối tiếp với mạch điện stato Sau mở máy xong cách đóng cầu dao D điện kháng bị nối ngắn mạch (như hình vẽ) Điều chỉnh trị số điện kháng có đợc dịng điện mở máy cần thiết Do có điện áp đặt lên điện kháng nên điện áp mở máy nhỏ điện áp lưới Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử công suất Ưu điểm: Thiết bị đơn giản Nhược điểm : giảm dịng khởi động mơmen khởi động động giảm xuống bình phương lần b.Dùng biến áp tự ngẫu Dùng biến áp tự ngẫu T, bên cao áp nối với lưới điện , bên hạ áp nối với động điện Sau mở máy xong cắt máy biến áp T khỏi mạch điện ( cách đóng cầu dao D2 vào mở D3 ) Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử công suất Ưu điểm: Khi khởi động động cho mômen khởi động lớn so với phương pháp nối điện kháng vào mạch stato c.Mở máy phương pháp đổi nối Y- D Khi mở máy ta đấu hình Y, sau máy khởi động xong đổi lại đấu hình Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử công suất Ưu điểm: Tương đối đơn giản, rẻ tiền sử dụng rộng rãi động điện làm việc đấu D Nhược điểm:Do tính chất việc đổi nối Y - D nên có dịng điện mơmen khởi động 1/3 dịng điện mơmen mở máy trực tiếp Khi mở máy ta đóng cầu dao D cịn cầu dao D2 đóng phía bên ,máy đấu theo hình Y Khi máy khởi động xong đóng cầu dao D phía trên, máy đấu theo hình D d Sử dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều pha Ta sử dụng cặp( thyristor +Diot ) đấu song song ngược theo sơ đồ hình vẽ: Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 Thiết kế môn học Điện tử cơng suất Ưu điểm: Có thể hạn chế dịng dễ dàng điều chỉnh điện áp xoay chiều nhờ vào việc điều chỉnh góc a thích hợp xung điều khiển đặt vào thyristor Nhược điểm: Dòng điện điện áp có dạng khơng sin thời gian mở máy ngắn (thường từ 1¸ giây) Do ta chọn phương án sử dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều để thiết kế khởi động mềm cho động không đồng pha roto lồng sóc 1.3.U CẦU CƠNG NGHỆ 1.3.1 Yêu cầu: Thiết kế khởi động mềm cho động không đồng pha 1.3.2 Mục tiêu: Thiết kế điều chỉnh điện áp xoay chiều 1.3.3 Thông số: Điện áp:380V, Công suất:120KW Sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn - Lớp ĐTĐ49 -ĐH1 10 ... phương án sử dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều để thiết kế khởi động mềm cho động khơng đồng pha roto lồng sóc 1.3.U CẦU CÔNG NGHỆ 1.3.1 Yêu cầu: Thiết kế khởi động mềm cho động không đồng pha... áp lưới khởi động sụt giảm mạnh Do vấn đề mà ta cần giải phải giảm dòng khởi động q trình mở máy động khơng đồng bộ, đặc biệt với động không đồng rôto lồng sóc Bởi việc tác động vào động rơto... bơi hệ thống truyền động điện Động không đồng loại máy sử dụng rộng rãi hoạt động sản xuất : +Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ,