Trong quá trình vận hành động cơ điện khi khởi động chúng ta cần quan
tâm đến vấn đề. Giảm thấp dòng điện khởi động (qua hệ thống dây dẫn chính vào dây quấn stato động cơ ngay thời điểm khởi động.
Phương pháp giảm thấp dòng điện khởi động thực chất là giảm thấp điện áp cung cấp vào động cơ tại thời điểm khởi động. Theo lý thuyết chúng ta có được quan hệ: moment (hay ngẫu lực) khởi động tỷ lệ thuận với bình phương giá trị điện áp hiệu dụng cấp vào động cơ. Như vậy, giảm giá trị dòng điện khởi động dẫn tới hậu quả giảm thấp giá trị của moment khởi động.
Trong thực tế các biện pháp giảm dòng khởi động có thể chia làm hai dạng
như sau:
Giảm điện áp nguồn cấp vào dây quấn stato bằng phương pháp: biến áp giảm áp, hay lắp đặt các phấn tử hạn áp (cầu phân áp) dùng điện trở hay điện cảm.
Sử dụng bộ biến đ i điện áp xoay chiều 3 pha,dùng linh kiện điện tử điều ch nh thay đ i điện áp hiệu dụng nguồn áp 3 pha cấp vào động cơ. Hệ thống khởi động này được gọi là phương pháp khởi động mền soft start cho động cơ.
3.2.1. ộ dây stato động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha
Các phương pháp ra dây trên stato của động cơ không đồng bộ 3 pha:
Động cơ 3 pha 6 đầu dây ra đấu vận hành theo một trong hai cấp điện áp
nguồn 3 pha tương ứng với sơ đồ đấu Y hay Δ .
Động cơ 3 pha 9 đầu dây ra đấu vận hành theo một trong hai phương pháp: đấu Y nối tiếp – Y song song, Δ nối tiếp–Δ song song)
Động cơ 3 pha 12 đầu dây ra (đấu vận hành theo một trong bốn cấp điện áp nguồn 3 pha tương ứng với một trong các sơ đồ: Y nối tiếp, Y song song, Δ nối tiếp, Δ song song)
3.2.1.1. ộ dây stato có đầu dây
Hình 3-9: Sơ đồ ra dây của dây quấn stator 6 đầu dây.
Các điều cần chú khi đấu dây vận hành cho động cơ 3 pha ra 6 đầu dây
được tóm tắt như sau: Các đầu ra dây của 3 pha dây quấn stator được đánh thứ
tự bằng các ký tự số theo tiêu chuẩn NEMA.
ĐẦU của các pha được đánh số thứ tự theo: 1, 2, 3. CUỐI của các pha được đánh số thứ tự theo: 4, 5, 6.
ĐẦU & CUỐI của cùng một pha số thứ tự chênh lệch 3 đơn vị.
Nếu gọi điện áp Uđm pha là điện áp định mức qui định của nhà sản xuất cho mỗi pha dây quấn. Tùy theo sơ đồ đấu liên kết giữa các pha dây quấn khi vận hành; giá trịđiện áp dây của nguồn điện lưới cấp vận hành cho động cơ thỏa một trong các quan hệ sau:
Khi động cơ đấu Y vận hành: UdâyY = √ .Uđm pha
Khi động cơ đấu Δ vận hành: UdâyΔ =Uđm pha
Từ các quan hệ trên chúng ta rút ra nhận xét như sau:
UdâyY = √ .UdâyΔ (3-22)
Tóm lại, với động cơ 3 pha ra 6 đầu, thay đ i sơ đồđấu dây khi vận hành là
để nhằm tạo sự tương thích giữa điện áp qui định của nhà sản xuất cho mỗi sơ đồđiện dây với điện áp nguồn lưới.
3.2.1.2. ộ dây stato có đầu dây
Mỗi pha dây quấn được tách thành 2 nửa, liên kết 3 nửa pha của 3 pha ta có nửa bộ dây đấu Y và 3 nửa pha rời, t ng cộng là 9 đầu ra dây; điểm trung tính của nửa bộdây đấu Y không đưa ra ngoài.
Hình 3-10: Sơ đồ ra dây của dây quấn stator 9 đầu dây.
3.2.2. Cách đấu dây bộ dây stato có đầu 3.2.2.1. Đấu theo hình (Y)
Muốn thực hiện phương pháp đấu Y, chúng ta tạo mối nối chung bằng
phương pháp đấu đính chung 3 đầu đồng tính chất của 3 bộ dây.
Mối nối chung hình Y có thể là giao điểm của 3 đầu 1, 2, 3: Với phương pháp đấu nối này các dây nguồn L1, L2, L3 sẽ cấp vào các đầu còn lại là 4, 5, 6.
Nếu mối nối chung hình Y là giao điểm của 3 đầu 4, 5, 6: Các dây nguồn L1, L2, L3 sẽ cấp vào các đầu còn lại là 1, 2, 3.
Hình 3-11: Sơ đồđấu dây quấn stator 6 đầu dây theo hình Y.
3.2.2.2. Đấu theo hình (Δ)
Muốn thực hiện phương pháp đấu Δ, ta cần dựng 3 đ nh; đ nh của Δ có thể
xem là giao điểm của 2 đầu khác tính chất của 2 bộ dây quấn. Khi đã dựng được một đ nh Δ, thực hiện qui cách liên kết trên nhưng hoán vị vòng thứ tự ta có
được hai đ nh khác còn lại.
Hình 3-12: Sơ đồđấu dây quấn stator 6 đầu dây theo hình Δ.
Giả sử, ta dựng đ nh đầu tiên bằng cách nối đầu CUỐI 4 của pha dây quấn thứ 1 với ĐẦU 2 của pha dây quấn thứ 2. Đ nh thứ 2 của sơ đồ được xây dựng bằng cách nối chung đầu CUỐI 5 của pha dây quấn thứ 2 với ĐẦU 3 của pha dây quấn thứ 3. Đ nh cuối cùng của Δ là giao điểm của đầu CUỐI 6 của pha dây quấn thứ 3 của ĐẦU 1 của pha dây quấn thứ 1.
3.2.3. Cách đấu dây bộ dây stato có đầu dây 3.2.3.1. Hình sao nối tiếp
Hình 3-13: Sơ đồđấu dây theo dạng Y nối tiếp của động cơ 3 pha ra 9 đầu dây.
3.2.3.2. Hình sao song song
Khi động cơ Y nối tiếp để vận hành: UdâyY = √ .Uđm pha Khi động cơ đấu Y song song để vận hành:
UdâyY//Y = 2√ .Uđm pha
Từ các quan hệ trên chúng ta rút ra nhận xét như sau:
UdâyY = 2.UdâyY//Y (3-23)
3.2.3.3. Tam giác nối tiếp
Hình 3-15: Sơ đồđấu dây theo dạng Δ nối tiếp của động cơ 3 pha ra 9 đầu dây.
3.2.3.4. Tam giác song song
+ Khi động cơ đấu Δ nối tiếp để vận hành: Udây = Uđm pha
+ Khi động cơ đấu Δ song song để vận hành:
+ Từ các quan hệ trên chúng ta rút ra nhận xét như sau:
Udây Δ = 2.Udây Δ//Δ (3-24) Gọi:
Immtt: dòng điện khởi động trực tiếp khi đấu vận hành theo sơ đồ Δ song song.
ImmΔ: dòng khởi động khi dây quấn stator đấu Δ nối tiếp.
Mmmtt: momen hởi động trực tiếp, khi cấp nguồn áp bằng đúng giá trị định mức vào dây quấn stator.
MmmΔ: momen khởi động khi đấu dây quấn theo dạng Δ nối tiếp để giảm dòng mở máy.
Ta có các quan hệ như sau:
(3-25)
(3-26)
3.3. Phƣơng pháp đổi chiều quay động cơđiện xoay chiều không đồng bộ ba pha 3.3.1. Phƣơng pháp đổi chiều quay động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba
pha
Theo nguyên lý làm việc của động cơ KĐB 3 pha, chiều quay của rotor cùng chiều với từ trường quay, do đó khi chiều từ trường quay thay đ i thì chiều quay của rotor cũng thay đ i theo. Đểđảo chiều quay ta thay đ i thứ tự đạt cực
đại của dòng điện ở các pha bằng cách đ i vị trí bất kỳ hai trong ba mối dây của
3.3.2. Sơ đồ nguy n lý
Hình 3-17: Sơ đồ đảo chiều quay động cơ trực tiếp.
Nguyên lý hoạt động:
Đóng cầu dao CD cấp điện cho mạch, muốn động cơ quay theo chiều thuận
ấn MT, công tắc tơ T có điện, đóng tiếp điểm T(3-4) tự duy trì, mở tiếp điểm T(7-8) tránh sự tác động đồng thời của công tắc tơ N. Đồng thời các tiếp điểm T
ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho động cơ ĐC quay theo chiều thuận.
Muốn động cơ quay theo chiều ngược ấn MN, công tắc tơ N có điện đóng
tiếp điểm N(6-7) tự duy trì, mở tiếp điểm N(4-5) tránh sự tác động đồng thời của công tắc tơ T. Đồng thời các tiếp điểm N ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho
động cơ Đ quay theo chiều ngược lại.
Muốn dừng động cơ, ấn nút D, công tắc tơ T hoặc N) mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn và dừng tự do.
3.3.3. Sơ đồ lắp đặt mạch điện đảo chiều quay động cơ điện xoay chiều khôngđồng bộ ba pha b ng cầu dao đảo ba pha đồng bộ ba pha b ng cầu dao đảo ba pha
Hình 3-18: Nguyên lý đảo chiều quay động cơ không đồng bộ 3 pha và sơ đồ đảo chiều quay động cơ điện không đồng bộ ba pha bằng cầu dao đảo ba pha.
3.3.4. Trình t vận hành
Trong quá trình động cơ vận hành nếu yêu cầu đ i chiều xảy ra thường xuyên thì phải lưu rằng cần để cho tốc độ động cơ giảm gần bằng không rồi mới thao tác đ i chiều. Nếu không, khi thay đ i thứ tự pha từ trường đã đ i chiều mà rotor vẫn còn quay theo chiều quán tính thì sự chuyển động tương đối giữa thanh dẫn rotor và từ trường rất lớn, trong các thanh dẫn rotor sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng và dòng điện lớn, đồng thời dòng điện trong stator cũng
rất lớn, điều này gây ảnh hưởng xấu đến tu i thọđộng cơ.
3.4. Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha 3.4.1. Định ngh a 3.4.1. Định ngh a
Quá trình mở máy (khởi động): là quá trình kể từ lúc đóng điện vào động
cơ (từ khi rotor đứng yên) cho tới khi tốc độ động cơ đạt đến tốc độ làm việc n
định.
3.4.2. Điều kiện mở máy
Động cơ KĐB 3 pha muốn mở máy được thì moment mở máy phải lớn hơn
moment cản (MC) của tải lúc mở máy, đồng thời moment động cơ phải đủ lớn để
thời gian mở máy trong phạm vi cho phép. Khi mở máy, dòng điện mở máy lớn bằng 5 7 lần dòng định mức, đối với lưới điện công suất nhỏ thì sẽ làm ảnh
Điều kiện mở máy: Mmm > Mcản (moment cản ban đầu trên trục máy)
Khi bắt đầu mở máy thì rotor đứng yên, hệ số trượt s = 1 nên trị số dòng điện mở máy có thể tính được theo mạch điện thay thế.
√ (3-27)
là điện trở rotor quy đ i về stator. là điện kháng rotor quy đ i về stator.
Trên thực tế, do mạch từ bảo hòa rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy thường vào khoảng (5÷7)Iđm. Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lưới giảm sút
nhiều, nhất là đối với những lưới điện công suất nhỏ.
Từ những phân tích trên, chúng ta cần phải chọn phương pháp khởi động hợp l để hạn chế dòng điện khởi động của các thiết bị điện. Tùy theo yêu cầu sản xuất, động cơ điện không đồng bộ lúc làm việc bình thường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất của tải và tình hình của lưới điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu moment mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả
hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ phải có tính năng mở máy thích ứng. Trong nhiều trường hợp, do phương pháp mở máy hay do chọn động cơ điện có tính năng mở máy không thích hợp nên thường gây hư hỏng cho máy
điện.
Khi chọn phương pháp khởi động cho động cơ, ta cần lưu đến các yêu cầu sau:
Moment mở máy phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của phụ tải.
Dòng điện khởi động có giá trị càng gần với giá trị dòng điện định mức càng tốt hay bội số dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt
Thiết bị sử dụng đơn giản, đảm bảo an toàn, giá thành hạ thao tác đơn giản độ tin cậy cao.
T n hao công suất trong quá trình khởi động càng thấp càng tốt.
Tuy nhiên, chúng ta không thể thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên. Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau như khi đòi hỏi dòng điện mở máy nhỏ thì thường làm cho moment mở máy giảm theo hoặc cần thiết bịđắt tiền. Vì vậy, phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phương pháp mở máy thích hợp.
3.4.3. Mở máy động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc3.4.3.1. Mở máy tr c tiếp 3.4.3.1. Mở máy tr c tiếp
Đây là phương pháp đơn giản nhất, ch việc đóng điện trực tiếp động cơ vào lưới điện. Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, ảnh
hưởng đến điện áp lưới nhiều. Nếu quán tính của động cơ lớn thì thời gian mở
máy sẽ rất lâu làm chảy cầu chì bảo vệ. Vì thế phương pháp này dùng được khi công suất của nguồn lớn hơn công suất động cơ nhiều.
Hình 3-19: Sơ đồ mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc.
3.4.3.2. Giảm điện áp stator khi mở máy
Khi ta mở máy giảm điện áp đặt vào động cơ để làm giảm dòng mở máy thì
cũng làm moment mở máy của động cơ giảm đi rất nhiều, vì thế nó ch được sử
dụng trong những trường hợp không yêu cầu moment mở máy lớn. Có các biện pháp làm giảm điện áp khi mở máy sau:
a)Khởi động dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator
Điện áp mạng đặt vào động cơ thông qua điện kháng. Sau khi mở máy, tốc
độđộng cơ đã n định thì ta ngắn mạch điện kháng đểđộng cơ làm việc với điện
áp định mức. Nhờ có điện áp rơi trên điện kháng, điện áp đặt trực tiếp trên stator
động cơ giảm k lần, dòng khởi động sẽ giảm k lần song moment khởi động giảm k2 lần.
Hình 3-20: Sơ đồ mở máy dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator.
Khi khởi động: CD2 cắt, đóng CD1 để nối dây quấn stator vào lưới điện thông qua điện kháng ĐK, động cơ quay n định, đóng CD2 để ngắn mạch cuộn
điện kháng KĐ, nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới.
Điện áp đặt váo dây quấn stato khởi động là: UK= kU1 (k < 1)
Dòng điện khởi động: I’K= k.IK (3-28) Với IK: dòng khởi động trực tiếp.
Mômen khởi động:
b)Khởi động dùng máy biến áp t ngẫu
Hình 3-21: Sơ đồ mở máy qua biến áp tự ngẫu.
Đóng cầu dao CD3 sang vị trí khởi động, đóng cầu dao CD1 và CD2, điện áp nguồn được đưa vào BATN, động cơ được cấp nguồn từ phía thứ cấp của BATN và bắt đầu khởi động ở điện áp thấp. Khi độn cơ đạt tốc độ n định, đóng
cầu dao CD3 sang vị trí làm việc (LV), ngắt CD2 cắt nguồn ra khỏi BATN, kết thúc quá trình khởi động, động cơ hoạt động trực tiếp với nguồn cấp từ lưới
điện.
Thay đ i vị trí con trượt để khi mở máy điện áp đưa vào động cơ nhỏ, sau
đó dần tăng lên định mức, gọi k là hệ số biến áp tự ngẫu, U1 điện áp pha của lưới
điện, Zn t ng trở động cơ lúc mở máy, điện áp pha đặt vào động cơ lúc mở máy Uđc= .
Dòng điện chạy vào động cơ lúc có MBA:
(3-30)
Dòng điện lưới cung cấp cho động cơ khi có BATN.
Khi mở máy trực tiếp:
So sánh ta thấy, lúc có máy tự biến áp, dòng điện của lưới giảm đi k2 lần,
đây là một ưu điểm so với phương pháp dùng điện kháng. Vì thế phương pháp
dùng máy biến áp tự ngẫu thường được dùng nhiều với những động cơ có công
suất lớn. Nếu lấy từ lưới vào một dòng điện khởi động bằng dòng điện khởi
động, khi dùng điện kháng thì moment khởi động sẽ lớn hơn nhiều, đó là ưu điểm của phương pháp dùng BATN.
Ví dụ 3.4:Động cơ KĐB ba pha khởi động bằng BATN có: UKĐ = 0,8Uđm.
I’KĐ = (0,8)2IKĐ = 0,64IKĐ
M’KĐ = (0,8)2MKĐ = 0,64MKĐ
Trong đó: IKĐ, MKĐlà dòng điện và moment khi khởi động trực tiếp.
I’KĐ, M’KĐlà dòng điện và moment khi khởi động dùng BATN.
c) Khởi động b ng cách đổi nối sao – tam giác
Hình 3-22: Sơ đồ mởmáy đổi nối YΔ
•Phương pháp này ch áp dụng với động cơ khi làm việc bình thường dây