Tài liệu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ppt

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG Động không đồng pha máy điện xoay chiều ,làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ , có tốc độ rotor khác với tốc độ từ trường quay máy Động không đồng pha dùng nhiều sản xuất sinh hoạt chế tạo đơn giản , giá rẻ , độ tin cậy cao , vận hành đơn giản , hiệu suất cao , gần không cần bảo trì Dải cơng suất rộng từ vài Watt đến 10.000hp Các động từ 5hp trở lên hấu hết pha động nhỏ 1hp thường pha 1.2 CẤU TẠO Giống loại máy điện quay khác ,động không đồng ba pha gồm có phận sau : + phần tỉnh hay gọi stato + phần quay hay gọi roto 1.2.1 PHẦN TỈNH ( hay STATOR ): Trên stator có võ , lõi thép dây quấn 1.2.1.1 VÕ MÁY : Võ máy có tác dụng cố định lõi thép dây quấn Thường võ máy làm gang Đối với vỏ máy có cơng suất tương đối lớn ( 1000 kw ) thường dung thép hàn lại làm vỏ máy ,tùy theo cách làm nguội ,máy dạng vỏ máy khác SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 1.2.1.2.LỎI THÉP Lõi thép phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi thép từ trường quay nên để giảm bớt tổn hao , lõi thép làm thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại Khi đường kính ngồi lõi thép nhỏ 990mm dùng thép trịn ép lại Khi đường kính ngồi lớn trị số phải dùng thép hình rẻ quạt ( hinh 1.2 ) ghép lại thành khối tròn Mỗi lõi thép kỹ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm hao tổn dịng điện xốy gây nên Nếu lõi thép ngắn ghép thành khối lõi thép dài ghép thành ngắn thép dài từ đến cm đặt cách 1cm để thơng gió cho tốt Mặt cùa thép có rảnh để dặt dây quấn 1.2.1.3 DÂY QUẤN: Hình 1.2 thép hình rẻ quạt Dây quấn stator đặt vài rãnh lõi thép cách điện tốt với lõi thép Dây quấn phấn ứng phần dây đồng rãnh phần ứng làm thành nhiều vịng kín Dây quấn phận quan trọng động trực tiếp tham gia vào q trình biến dổi lượng từ điện thành Đồng thời mặt kinh tế giá thành dây quấn chiếm tỷ lệ cao toàn giá thành máy + Các yêu cầu dây quấn bao gồm : - Sinh sức điện động cần thiết cho dịng điện định chạy qua mà khơng bị nóng q nhiệt độ định để sinh moment cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt - Triệt để tiết kiệm vật liệu , kết cấu đơn giản làm việc chắn an toàn - Dây quấn phấn ứng phân làm loại chủ yếu sau : + Dây quấn xếp đơn dây quấn xếp phức tạp + Dây quấn song đơn dây quấn song phức tạp ∗ Trong số máy cở lớn cịn dùng dây quấn hỗn hợp kết hợp hai dây quấn xếp song 1.2.2 PHẦN QUAY ( hay ROTOR ) Phần gồm phận lõi thép dây quấn rotor: 1.2.2.1 LÕI THÉP : Nói chung người ta dùng thép kỹ thuật điện stator lõi thép ép trực tiếp lên trục máy lên giá rotor máy Phía ngồi thép có rãnh để đặt dây quấn SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 1.2.2.2 DÂY QUẤN ROTOR: Phân loại làm hai loại rotor kiểu dây quấn va roto kiểu lồng sóc: Loại rotor kiểu dây quấn : rotor kiểu dây quấn (hình 1.3 ) giống dây quấn ba pha stator có số cực từ dây quấn stator Dây quấn kiểu ln đấu hình ( Y ) có ba đấu đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay rotor cách điện với trục Ba chổi than cố định tỳ vành trượt để dẫn điện biến trở nối nằm động Cơ để khởi động điều chỉnh tốc độ Hình 1.3 : rotor kiểu dây quấn Rotor kiểu lồng sóc ( hình 1.4 ) : Gồm đồng nhôm đặt rãnh bị ngắn mạch hai vành ngắn mạch hai đấu Với động nhỏ ,dây quấn rotor đúc nguyên khối gồm dẫn , vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt cánh quạt làm mát Các động công suất 100kw dẫn làm đồng đặt vào rãnh rotor gắn chặt vành ngắn mạch SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÒN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 1.2.3 KHE HỞ : Vì rotor khối trịn nên khe hở , khe hở máy điện không đồng nhỏ ( từ 0,2mm đến 1mm máy điện cở nhỏ vừa ) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào ,và làm cho hệ số cơng suất máy tăng cao 1.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.4 Khi có dịng điện ba pha chạy dây quấn stato khe hở khơng khí suất từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 tần số lưới điện ; p số cặp cực ; tốc độ từ trường quay ) Từ trường quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên dây quấn rotor có dịng diện I2 chạy qua Từ thơng dịng điện sinh hợp với từ thơng stator tạo thành từ thông tổng khe hở Dòng điện dây quấn rotor tác dụng với từ thơng khe hở sinh moment Tác dụng có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n rotor Trong phạm vi tồc độ khác chế độ làm việc máy khác Sau ta nghiên cứu tác dụng chúng ba phạm vi tốc độ Hệ số trượt s máy : s= = Như n = n1 s = , cịn n = s = ; n > n1 ,s < rotor quay ngược chiều từ trường quay n < s > SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 1.3.1 ROTOR QUAY CÙNG CHIẾU TỪ TRƯỜNG NHƯNG TỐC ĐỘ n < n1 ( < s < 1) Giả thuyết chiều quay n từ trường khe hở Φ rotor n hình 1.5a Theo qiu tắc bàn tay phải , xác đinh chiều sức điện động E I2 ; theo quy tắc bàn tay trái , xac định lực F moment M Ta thấy F chiều quay rotor , nghĩa điện đưa tới stator , thông qua từ truờng biến đổi thành trục quay rotor theo chiều từ trường quay n1 , đông làm việc chế độ động điện 1.3.2 ROTOR QUAY CÙNG CHIỀU NHƯNG TỐC ĐỘ n > n1 (s < 0) Dùng động sơ cấp quay rotor máy điện không đồng vượt tốc độ dồng n > n1 Lúc chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor ngược lại , sức điện động dòng điện dây quấn rotor đổi chiều nên chiều nên chiều M ngược chiều n , nghĩa ngược chiều với rotor , nên moment hãm ( hình 1.5b ).Như máy biến tác dụng lên trục động điện ,do động sơ cấp kéo thành điện cung cấp cho lưới điện ,nghĩa động làm việc chế độ máy phát 1.3.3 ROTOR QUAY NGƯỢC CHIỀU TỪ TRƯỜNG n < (s > 1) Vì ngun nhân mà rotor máy điện quay ngược chiều từ trường quay hình 1.5c , lúc chiều sức điện động moment giống chế độ động Vì moment sinh ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại Trường hợp máy vừa lấy điện lưới điện vào , vừa lấy từ động sơ cấp Chế độ làm việc gọi chế độ hãm điện từ 1.4 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG DỒNG BỘ Đặc tính tốc độ n = F(P ) Theo cơng thức hệ số trượt ,ta có : SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN n = n1(1-s) Trong : s = Khi động không tải Pcu 7) Ta chọn: Immtt = 6.Iđm = 6.87,8 = 526,9 (A) Dòng điện khởi động qua dây quấn nguồn dùng phương pháp đổi đấu dây quấn từ chuyển sang ∆ ∆ // Imm ∆ // = 4.Imm ∆ Immtt = 4.Imm Suy ra: Imm ∆ = Ikđ ∆ = Im mtt = 132 (A) Tóm lại với kết dòng mở máy cao dòng điện định mức 1.5 lần, nhiên moment khởi động giảm thấp lần ( so với lúc khởi động trực tiếp ) 2.1.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC: Với: M; S; R1; R2 lần luợt CONTACTOR: + Đấu tam giác nối tiếp: M, S + Đấu tam giác song song: M; R1; R2 SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 21 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÒN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 22 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 2.1.2.1: CHỌN MCCB :NF125-CW (LOẠI 100A) Ta chọn MCCB theo điều kiện sau: In ≥ Iđm (X lần ).In ≥ Imm SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 23 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 24 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 25 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÒN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 2.1.2.2: CHỌN CONTACTOR: S-N25.(50A) Chế độ AC4 dùng cho việc đóng ngắt động khơng đồng pha rotor lồng sóc chế độ hoạt động thường xuyên : M R (chịu dòng từ 43.9A chở lên ) Chế độ AC3: dùng để đóng ngắt động khơng đồng pha rotor lồng sóc suốt q trình vận hành thông thường : Do S hoạt động thời hạn ngắn nên ta chọn 132 = 22 A Contactor chịu dịng từ SV: NGUYỄN CƠNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 26 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 27 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÒN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 28 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 2.2 ĐỘNG CƠ II: động pha rotor lồng sóc; đổi tốc độ dùng phương pháp đấu đổi cực; đổi tốc ngẩu lực công suất thay đổi số cực động 2p=8 cực 2p=16 cực thông số động vận hành tốc độ nhanh gồm: Pđm =10HP Uđm =380v (áp dây) Hiệu suất động cơ: η =82% Hệ số định mức động cơ: Cosϕ =0,86 2.2.1 TÍNH TỐN: Đầu tiên xác định cấp tốc độ động cơ: + Tốc độ nhanh: 2P1= => P1= ; f = 50 (Hz) Đấu Y// ( M2 & M4 ) : n1 = 60.50 = 750 (V/P) + Tốc độ chậm: 2P2= 16 => P3 = Đấu Y ( M1 ) => n3 = 60.50 =375 (V/P) Giá trị dòng điện cung cấp vào động mang tải định mức tốc độ nhanh: Iđmnh = Pnh = 3.Udây.Cosϕ nh.η nh 10.746 3.380.0,86.0,82 = 16 (A) Công suất định mức vận hành tốc độ chậm: Pch = 0.35 => Pch= Pnh.0,35 = 10.0,35 = 3,5 (HP) Pnh Dòng điện qua dây nguồn cung cấp vào động lúc vận hành tốc độ chậm: Iđmch = Pch Cosϕch.ηch Với = 0,7 Cosϕnh.ηnh 3Udây.Cosϕ ch.η ch => Cos ϕ ch.η ch= Cosϕ nh.η nh 0,7= 0,86.0,82 0,7 = 0,543  Iđmnh = 3,5.746 = 7,3(A) 3.380.0,543 2.2.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 29 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 30 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 2.2.2.1: CHỌN MCCB: NF32-SW (LOẠI 16A) SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 31 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 32 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 33 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN 2.2.2.2 CHỌN CONTACTOR: S-N10 Catologue có câu 2.3 ĐỘNG CƠ III: động pha rotor lồng sóc có thơng số sau: Pđm = 5HP Uđm: Y/ ∆:380V/220V Hiệu suất động cơ: : η =82% Hệ số công suất định mức động cơ: Cosϕ =0,84 2.3.1 TÍNH TỐN: Dịng điện định mức đầy tải là: Iđm = P.đm 3Udây cos ϕ η = 5.746 = 8,03(A) 3.380.0.82.0.84 Giá trị điện áp dòng qua dây nguồn ( dòng dây ) cấp vào dây quấn stator động (đang đấu theo sơ đồ tam giác) Dòng điện khởi động trực tiếp qua dây nguồn ( động đấu tam giác cấp pha có giá trị định mức trực tiếp vào dây quấn stator) Tacó: Immtt = (5 – 7).Iđm Nên chọn: Immtt = 6.Iđm = 6.8,03 = 48,18(A) SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 34 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GỊN  BT LỚN: KỸ THUẬT ĐIỆN Dịng điện khởi động qua dây nguồn dùng phương pháp đổi đấu dây quấn từ Y sang ∆ ImmY = Im mtt = 16,06(A) Tóm lại với kết dòng mở máy cao dòng định mức lần, nhiên moment khởi động giảm thấp lần ( so với lúc khởi động trực tiếp ) điện áp nguồn cấp vào sơ đồ Y thấp lần giá trị định mức 2.3.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 3.3.2.1: CHỌN MCCB: NF32-SW (LOẠI 10A) SV: NGUYỄN CÔNG BẰNG - HỒNG CHẤN HUY Trang 35 ... không đồng nhỏ ( từ 0,2mm đến 1mm máy điện cở nhỏ vừa ) để hạn chế dịng điện từ hóa lấy từ lưới vào ,và làm cho hệ số công suất máy tăng cao 1.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. .. động Các phương pháp dây stato cua động không đồng pha :  Động pha đầu dây ( đấu vận hành theo hai cấp điện áp nguồn pha tương ứng so với sơ đồ đấu Y hay   Động pha đầu dây ( đấu vận hành theo... CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 2.1 ĐỘNG CƠ I: động pha rotor lồng sóc có thông số sau: Pđm = 60Hp Uđm: ∆ /( ∆ // )760v/380v Hiệu suất động cơ: η =88% Hệ số định mức công suất động