Khi cho dịng điện 3 pha vào động cơ và do sự bố trí dây quấn cĩ các pha lệch nhau 1200 , nên tạo được từ trường quay làm phát sinh trong các thanh dẫn của rotor dịng điện cảm ứng và dưới tác dụng của từ trường quay tạo ra lực điện từ làm rotor quay theo chiều của từ trường quay, nhưng tốc độ quay của rotor bao giờ
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu cũng nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay. Cũng vì thế mà gọi động cơ này là động cơ khơng đồng bộ 3 pha.
Hình 5.1: Các cuộn dây dặt lệch nhau 1200
ðộng cơ khơng đồng bộ ba pha cĩ hai phần chính: stato (phần tĩnh) và rơto (phần quay). Stato gồm cĩ lõi thép trên đĩ cĩ chứa dây quấn ba pha. Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ cĩ các dịng điện chạy, hệ thống dịng điện này tao ra từ trường quay, quay với tốc độ:
p f n 60* = Trong đĩ: - f1: tần số nguồn điện (Hz). - p: sốđơi cực từ của dây quấn. 5.3.2 Cấu tạo của động cơ khơng đồng bộ Cấu tạo của động cơđiện khơng đồng bộ về cơ bản gồm hai bộ phận chủ yếu stator và rotor, ngồi ra cịn cĩ vỏ máy, nắp máy và trục máy. Trục làm bằng thép, trên đĩ gắn rotor, ổ bi và phía cuối trục cĩ gắn một quạt giĩ để làm mát máy.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Chương V: Sơ lược vềđộng cơđiện xoay chiều 3 pha
Hình 5.2: Cấu tạo của động cơđiện khơng đồng bộ. 1. Lõi thép stator; 2. Dây quấn stator; 3. Nắp máy; 4. Ổ bi; 5. Trục máy
6. Hộp dầu; 7. Lõi thép rotor; 8. Thân máy; 9. Quạt giĩ làm mát; 10. Hộp quạt.
5.3.2.1 Stato (phần tĩnh)
Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn.
Vỏ máy
Vỏ máy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục. Vỏ máy cĩ thể làm bằng gang, nhơm hay lõi thép.
Vỏ máy cĩ hai kiểu: vỏ kiểu kín và vỏ kiểu bảo vệ.
• Vỏ máy kiểu kín yêu cầu phải cĩ diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt trên bề mặt vỏ máy.
• Vỏ kiểu bảo vệ thường cĩ bề mặt ngồi nhẵn, giĩ làm mát thổi trực tiếp trên bề mặt ngồi lõi thép và trong vỏ máy.
Lõi sắt
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi sắt được làm những lá thép kỹ thuật điện dây 0,5mm ép lại. Yêu cầu lõi sắt là phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và chắc chắn.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều cĩ phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dịng điện xốy gây nên (hạn chế dịng điện phuco).
Dây quấn
Dây quấn stator được đặt vào rãnh của lõi sắt và làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép. Dịng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn stator sẽ tạo ra từ trường quay.
Dây quấn đĩng vai trị quan trọng của máy điện vì nĩ trực tiếp tham gia các quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại, đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá cao trong tồn bộ giá thành máy.
Hình 5.3: Cấu tạo stator
5.3.2.2 Phần quay (Rotor)
Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
Lõi thép: lõi thép gồm các lá thép kĩ thuật điện được dập rãnh mặt ngồi ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa cĩ lỗđể lắp trục.
Dây quấn: dây quấn của động cơ điện khơng đồng bộ cĩ hai kiểu là rotor ngắn mạch (cịn gọi rotor lồng sĩc) và rotor dây quấn.
• Rotor lồng sĩc: lọai rotor lồng sĩc cĩ cơng suất trên 100kW, trong các rãnh của lõi thép rotor đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch bằng hai vịng đồng tạo thành lồng sĩc (hình 5.4a). Ở động cơ cơng suất nhỏ, lồng sĩc được chế tạo bằng cách đúc nhơm vào các rãnh lõi thép rotor tạo thành thanh nhơm, hai đầu đúc vịng ngắn mạch và cánh quạt làm mát (hình 5.4B).
Lõi thép
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Chương V: Sơ lược vềđộng cơđiện xoay chiều 3 pha
Hình 5.4 : Rotor lồng sĩc và rotor dây quấn
• Rotor dây quấn: Trong rãnh lõi thép rotor đặt dây quấn ba pha. Dây quấn rotor thường nối sao, ba đầu ra nối với ba vịng tiếp xúc bằng đồng cốđịnh trên trục rotor và được cách điện với trục (Hình 4.7). Nhờ ba chổi than tỳ sát vào ba vịng tiếp xúc, dây quấn rotor được nối với ba biến trở bên ngồi, để mở máy hay điều chỉnh tốc độ.
Hình 5.5: Rotor dây quấn.
5.3.3 Phương pháp khởi động động cơ khơng dồng bộ 3 pha:
ðối với động cơ cĩ cơng suất nhỏ vài HP (sức ngựa), cĩ thể khởi động trực tiếp bằng cách đưa thẳng điện áp nguồn vào động cơ. Khi khởi động thì động cơđạt mơmen khởi động tối đa, với cường độ dịng khởi động cao hơn lúc bình thường khoảng 3 đến 5 lần, nhưng khơng làm sụt áp gây ảnh hưởng đến mạng điện.
Nhưng đối với động cơ cĩ cơng suất lớn trên 30 HP, thì khơng thể khởi động trực tiếp được, vì lúc này dịng khởi động tăng cao hơn làm sụt áp gây ảnh hưởng đến mạng điện. Do đĩ cần phải cĩ phương pháp khởi động sao cho đạt yêu cầu là mơmen khỏi động cao và dịng khởi động nhỏđể khơng gây ảnh hưởng đến điện áp nguồn. Phương pháp thơng dụng nhất là khống chếđiện áp nguồn ở phần stator để hạn chế dịng khởi động, đĩ chính là cách khởi động sao tam giác.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 5.6: Mạch khởi động sao tam giác Khởi động
sao
Khởi động tam giác
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Chương VI: Giới thiệu một số loại cảm biến và sơ lược các phần tửđiều khiển
CHƯƠNG VI GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẢM BIẾN VÀ SƠ LƯỢC CÁC PHẦN TỬ ðIỀU KHIỂN 6.1 Giới thiệu một số cảm biến • Khái niệm cảm biến: Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và đại lượng khơng cĩ tính điện cần đo thành đại lượng điện cĩ thểđo và xử lý được. Các đại lượng cần đo thường khơng cĩ tính điện như: nhiệt độ, áp suất, chuyến động…Cảm biến là một thiết bị quan trọng trong các dây chuyền sản xuất tự động. Nguyên lý cơ bản của một số cảm biến như sau: Tín hiệu của đại Tín hiệu điện của đại lượng cần đo lượng cần đo Hình 6.1: Nguyên lý hoạt động của một cảm biến ðại lượng vật lý cần đo Hiệu ứng sử dụng Tín hiệu ra Lực Áp suất Gia tốc Áp điện ðiện tích Nhiệt độ Nhiệt điện ðiện áp Tốc độ Cảm ứng điện từ ðiện áp Vị trí Hiệu ứng Hall ðiện áp ðiện năng Biến đổi năng lượng Bộ phận xử lý thơng tin
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Từ thơng bức xạ quang Phát xạ quang Hiệu ứng quang áp Hiệu ứng quang điện từ Dịng điện ðiện áp ðiện áp Bảng 6.1: Các dạng chuyển đổi tín hiệu của các loại cảm biến 6.2 Các loại cảm biến: 6.2.1 Cảm biến quang
Cảm biến quang được dùng để truyền thơng tin từ tín hiệu ánh sáng nhìn thấy hoặc các tia hồng ngoại, tử ngoại thành tín hiệu điện.
Thành phần cấu tạo quan trọng nhất của cảm biến quang là tế bào quang điện. Cơ sở vật lý của tế bào quang điện là quang dẫn. ðĩ là kết quả của hiệu ứng quang điện. Hiện tượng giải phĩng các hạt mang điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu, dẫn đến thay đổi điện trở của vật liệu.
Cảm biến quang được cấu tạo gồm hai bộ phận chính đĩ là bộ phận phát và bộ phận thu.
Bộ phận phát: bao gồm bộ phận phát sĩng là diode phát quang, chùm tia này hướng tới bộ phận thu là một transitor quang hoặc photodiode. Ở bộ phận nhận, tia hồng ngoại được xử lý và cho tín hiệu ra sau khi đã khuyếch đại. Tín hiệu này được đưa đến bộ điều khiển. Nếu cĩ vật cản, chùm tia sáng khơng tới được bộ phận thu thì tín hiệu ngõ ra ở mức tích cực.
6.2.2 Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển
Việc xác định vị trí dịch chuyển đĩng vai trị rất quan trọng trong kỹ thuật. Hiện nay cĩ hai phương pháp cơ bản để xác định vị trí và dịch chuyển.
Trong phương pháp thứ nhất, bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của một trong các phần tử của cảm biến, đồng thời phần tử này cĩ liên quan đến vật cần xác định dịch chuyển
Trong phương pháp hai, ứng dụng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một xung. Việc xác định vị trí và dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm số xung phát ra.
Một số cảm biến khơng địi hỏi liên kết cơ học giữa cảm biến và vật cần đo vị trí hoặc dịch chuyển. Mối liên hệ giữa vật dịch chuyển và cảm biến được thực hiện thơng qua vai trị trung gian của điện trường, từ trường hoặc điện từ trường, ánh
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Chương VI: Giới thiệu một số loại cảm biến và sơ lược các phần tửđiều khiển
Hình 6.2: Cảm biến đo sự dịch chuyển của băng tải
6.2.3 Cảm biến đo vận tốc
Trong cơng nghiệp, phần lớn trường hợp đo vận tốc là đo tốc độ quay của máy. ðộ an tồn cũng như chế độ làm việc của máy phụ thuộc rất lớn vào tốc độ quay. Trong trường hợp chuyển động thẳng, việc đo vận tốc dài cũng thường chuyển vềđo tốc độ quay. Bởi vậy, các cảm biến đo vận tốc gĩc đĩng vai trị quan trọng trong việc đo vận tốc.
Phương pháp đo vận tốc hay gia tốc cĩ thể thực hiện trực tiếp đại lượng đo thành các tín hiệu điện như suất điện động, dịng điện, điện tích q hoặc các thơng số điện như R, L, C để suy ra các đại lượng cần đo.
Phương pháp cĩ độ chính xác cao là biến đổi các đại lượng đo thành tần số, đo tần số rồi suy ra đại lượng cần đo.
ðo tốc độ bằng phương pháp đếm xung :
- ðo tốc độ phương pháp đếm xung đo tốc độ quay là phương pháp đo được sử dụng nhiều do chúng cĩ những ưu điểm mà các phương pháp khác khơng đạt được, đĩ là độ chính xác cao, chống nhiễu tốt, thực hiện dưới dạng số, kết cấu đơn giản và độ tin cậy cao.
- Các cảm biến đo tốc độ quay thường là cảm biến cảm ứng, cảm biến quang…kết hợp với một đĩa gắn liền trên trục quay. ðĩa dạng trịn và được chia thành nhiều phần bằng nhau, mỗi phần cĩ thể thực hiện dưới dạng lỗ, rãnh hoặc răng.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Tần số của tín hiệu xung được tính theo cơng thức:
F = P.N P: số phần trên đĩa;
N: số vịng quay của đĩa trong 1 giây;
Hình 6.3: Sơđồ cấu tạo cảm biến cảm ứng đo tốc độ
Hình 6.4 : Cảm biến đo tốc độ
6.2.4 Cảm biến đo khối lượng (Load cell):
Load cell là thiết bị biến sự thay đổi độ lớn của lự tác dụng lên một vật thành sự thay đổi điện áp. Thiết bịứng dụng tính chất của kim loại là khi chiều dài biến đổi thì trị số cảu kim loại biến đổi theo.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Chương VI: Giới thiệu một số loại cảm biến và sơ lược các phần tửđiều khiển
Hình 6.5: Cảm biến đo khối lượng (Load cell )
6.3 Các phần tửđiều khiển:
Các phần tử điều khiển truyền động điện là các phần tử tham gia vào mạch truyền động điện với chức năng điều khiển hoặc bảo vệ. ðiều khiển cĩ thể bằng tay hay tự động. Một phần tửđiều khiển cĩ thể chỉ giữ một chức năng hoặc điều khiển hoặc bảo vệ hoặc giữ cả hai chức năng.
6.3.1 Cơng tắc: 6.3.1.1 Khái niệm:
Cơng tắc là loại khí cụđiện dùng đểđĩng ngắt mạch điện cĩ cơng suất nhỏ và dịng điện định mức nhỏ hơn 6A. Cơng tắc thường cĩ hộp bảo vệđể tránh sự phĩng điện khi mở. ðiện áp của cơng tắc nhỏ hơn hay bằng 500V. Trạng thái của cơng tắc sẽ bị thay đổi khi cĩ ngoại lực tác động và giữ nguyên khi bỏ lực tác động (trừ cơng tắc hành trình).
Hình 6.6: Các loại cơng tắc
6.2.1.2 Phân loại:
Phân loại theo cơng dụng làm việc cĩ các loại cơng tắc sau:
• Cơng tắc đĩng ngắt trực tiếp
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
• Cơng tắc hành trình và cuối hành trình loại cơng tắc này được áp dụng trong các máy cắt gọt lim loại để điều khiển tựđộng quá trình làm việc của mạch điện.
Các thơng sốđịnh mức của cơng tắc:
• Uđm : điện áp định mức của cơng tắc.
• Iđm: dịng điện định mức của cơng tắc.
Ngồi ra cịn cĩ các thơng số thử cơng tắc như: độ bền cơ khí, độ bền cách điện, độ phĩng điện.
ðiều quan trọng khi lựa chọn cơng tắc ta cần chú ý đến hai thơng số kỹ thuật là dịng điện định mức và điện áp định mức.
6.2.2 Nút ấn:
Nút ấn cịn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ diện dùng đểđĩng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau: các nút ấn thường cĩ các tiếp điểm thường đĩng và thường mở. Khi ta tác động thì các tiếp điểm này sẽ thay đổi trạng thái sử dụng thường đĩng sang thường mở và ngược lại.
Nút ấn cĩ độ bền lên tới 1.000.000 lần đĩng ngắt khơng tải và 200.000 đĩng ngắt cĩ tải. Khi thao tác nút ấn cần phải dứt khốt đểđĩng hoặc mở mạch điện. Cĩ hai loại nút ấn: • Nút ấn đơn (hình a) . • Nút ấn kép (hình b). Hình 6.7: Nút ấn
Khi lựa chọn nút ấn ta cần chú ý đến các thơng số kỹ thuật là dịng điện định mức, điện áp định mức, trạng thái của các cặp tiếp điểm khi cĩ ngoại lực tác động và khi khơng cĩ ngoại lực tác động.
a)
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Chương VI: Giới thiệu một số loại cảm biến và sơ lược các phần tửđiều khiển
6.2.3 Contactor:
Contactor là một khí cụđiện dùng đểđĩng ngắt các tiếp điểm của mạch động lực. Khi sử dụng contactor ta cĩ thể điều khiển mạch điện từ xa cĩ phụ tải với điện áp dến 500V và dịng là 600A.
Phân loại contactor tùy theo các đặc điểm sau:
• Theo nguyên lý hoạt động ta cĩ contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ ), kiểu hơi ép, kiểu thủy lực. Thơng thường sử dụng contactor kiểu điện