Trang bị điện trong máy công nghiệp

Trang bị điện trong máy công nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CƠ KHÍ  BÁO CÁO MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP Sinh viên thực hiện KHƯƠNG KHÁNH DIỆN MSSV DH11804388 LỚP D18 CDT02 Tp HCM, ngày 22 tháng 3 năm 2022 Trang bị điện trong máy công nghiệp KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 2 Lời nói đầu Trong những năm gần đây với tốc độ phát triển kinh tế cao, sản xuất hàng hóa phải đẩy mạnh đòi hỏi phải thay đổi công nghệ sản xuất, chuyển hóa công nghệ, áp dụng công nghệ tự động hóa vào sản x.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN

KHOA CƠ KHÍ 

BÁO CÁO MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MÁY

CÔNG NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: KHƯƠNG KHÁNH DIỆN

Tp HCM, ngày 22 tháng 3 năm 2022

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 2

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây với tốc độ phát triển kinh tế cao, sản xuất hàng hóa phải đẩy mạnh đòi hỏi phải thay đổi công nghệ sản xuất, chuyển hóa công nghệ, áp dụng công nghệ tự động hóa vào sản xuất và đời sống xã hội

Trước đòi hỏi thực tế của sản xuất và xã hội như vậy đòi hỏi ngành kỹ thuạt phải có những bước phát triển vượt bậc đáp ứng nhu cầu sản xuất và bắt kịp xu thế xã hội

Chúng em là những sinh viên ngành kỹ thuật ngoài kiến thức đã nắm bắt ở trường cần có những kiến thức thực tế Sau khi học môn học “Trang bị điện trong máy công nghiệp” em có những kiến thức về hơn về mạch điện

Em đã hoàn thành xong nội dung báo cáo Do trình độ và thời gian nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy để bài làm này của em được hoàn thiện hơn Đồng thời giúp em nâng cao trình độ hơn

Em xin cảm ơn!

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 3

MỤC LỤC

1 Khái niệm 4

2 Cấu tạo 4

a) Phần tĩnh của motor điện (stato) 4

1 Vỏ máy 5

2 Lõi thép stato 5

3 Cuộn dây stato 5

4 Nắp máy 5

5 Lõi thép rôto 6

6 Cuộn dây rôto 6

7 Trục quay 6

8 Công tắc ly tâm 6

b) Phần quay của motor điện 1 pha (roto) 7

2 Nguyên lý hoạt động 7

3 Phân loại, 7

4 Chọn động cơ điện, 8

5 Chế độ vận hành điều khiển 8

1 Khởi động 8

2 Đảo chiều 9

3 Thay đổi tốc độ 10

4 Dừng động cơ 12

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 4

Motor điện 1 pha

1 Khái niệm

Motor điện 1 pha là loại động cơ có phần dây quấn stato chỉ bao gồm có 1 cuộn dây pha, còn nguồn cấp của nó chính là 1 dây pha và 1 dây nguội, đặc biệt, nó còn có thêm tụ điện để làm lệch pha Tuy nhiên, nếu như cấu tạo đơn giản chỉ có 1 cuộn dây pha thì trên thực tế, động cơ sẽ không thể tự mở máy được Bởi lẽ, từ trường 1 pha của nó còn có tên khác là từ trường đập mạch

2 Cấu tạo

Gồm có hai thành phần: Phần cố định gồm có: vỏ máy, lõi sắt, nắp máy, cuộn dây stato và chụp che quạt…

Bộ phận quay gồm có: lõi thép quay, cuộn dây rôto (thông thường có dạng lồng sóc), trục quay, ổ trục, cánh quạt và công tắc ly tâm hoặc rơle Ngoài ra, còn có tụ điện (tụ điện khởi động hoặc tụ điện quay và động cơ điện hai trị số điện dung),

a) Phần tĩnh của motor điện (stato)

Phần tĩnh bao gồm 2 bộ phận chủ yếu:

• Lõi thép: Đây là bộ phận dẫn từ của động cơ, chúng có hình dạng giống như 1 cái trụ rỗng, lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện xếp chồng lên nhau, có độ dày từ 0.35 0.5mm, được dập xuống theo hình vành khăn Còn phía trong có xẻ rãnh để bạn có thể đặt dây quấn và được sơn phủ kín lên bề mặt trước khi khép lại

• Dây quấn: Phần này được làm bằng dây đồng hoặc nhôm và được đặt vào trong các rãnh bên trong của lõi thép

• Ngoài 2 bộ phận chính này, motor điện còn có các bộ phận phụ với công dụng đó

là bao bọc lõi thép Bao gồm có vỏ máy được làm bằng chất liệu nhôm hoặc bằng gang, được dùng để giữ chặt lõi thép ở phía dưới là chân đế được bắt chặt vào bệ

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 5

máy Đồng thời, 2 đầu motor có 2 chiếc nắp được làm bằng vật liệu cùng loại với phần vỏ của máy, bên trong nắp còn có ổ đỡ (phần bạc) dùng để nâng đỡ cho trục quay của roto

1 Vỏ máy

Vật liệu vỏ máy của phần cố định thường chế tạo bởi tấm thép, nhôm đúc hoặc gang Tác dụng của vỏ máy dùng để giữ lõi sắt của stato, chụp đầu và mômen ngược chịu phụ tải, vỏ máy làm thành dạng có hình đậy kín, mở ra và phòng hộ Vật liệu chế tạo vỏ máy thường dùng tấm thép dày 1,2÷2mm cuốn thành, mục đích là để giảm giá thành sản phẩm, ưu điểm của vỏ máy đúc bằng nhôm là có trọng lượng nhẹ Đối với những vỏ máy

có kích thước lớn thường dùng vỏ gang, tiện lợi khi gia công, giảm được chấn động, tăng được tính ổn định của vỏ máy

2 Lõi thép stato

Lõi thép stato được cấu tạo bởi những lá tôn silic dày khoảng 0,35÷0,5mm xếp chồng lên nhau Đầu tiên dùng cách dập nguội những lá tôn silic đó Sau đó, xếp các tấm đó lại với nhau rồi dùng đinh rivê tán ép chặt lại; cũng có thể dùng biện pháp hàn hồ quang khí Ác-gông Arg để cố định các lá tôn silic vào nhau hoặc còn có cách ép dập trực tiếp các lá tôn silic chặt trong vỏ hợp kim nhôm

3 Cuộn dây stato

Thông thường có hai bối dây, một bối dây chính gọi là cuộn dây làm việc và một bối dây phụ, còn gọi là cuộn dây khởi động, chúng được đặt lệch nhau trong không gian một góc 90º

4 Nắp máy

Vật liệu dùng làm nắp máy và vỏ máy giống nhau, yêu cầu dung sai lắp ghép của nắp máy phải chính xác, độ đồng tâm cao phải phù hợp với yêu cầu, ngoài ra, phải cứng vững (độ chắc chắn) bảo đảm cho rôto hoạt động

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 6

5 Lõi thép rôto

Lõi thép rôto cũng được chế tạo bằng cách ép chồng những lá tôn silic mà thành, khác với lõi thép stato là ở chỗ các rãnh được dập nghiêng để giảm thiểu sự chấn động và tiếng ồn; đối với rãnh kín yêu cầu cách điện của các lá tôn silic không cao lắm, có thể không cần phải quét lớp sơn cách điện

6 Cuộn dây rôto

Cuộn dây rôto thường đúc bằng nhôm, sử dụng loại nhôm nguyên chất L1÷L5 Khi sửa chữa, không được tiện đứt đầu của rôto Nếu khi tiện nhỏ lại của đai đầu, điện trở của rôto sẽ tăng lên, tổn hao công suất lớn làm cho tính năng làm việc của động cơ điện xấu đi.Dùng những thanh đồng thay cho thanh nhôm làm cho điện trở của rôto giảm, tổn hao công suất thấp, tổn hao đồng giảm đi, có thể nâng cao hiệu suất của động cơ điện, nhưng mômen khởi động bị hạ thấp

7 Trục quay

Yêu cầu kỹ thuật đối với trục quay phải đảm bảo các kích thước, hình dáng nhất định, lại còn phải đảm bảo độ cứng bề mặt Thông thường trục quay được chế tạo bằng thép cacbon số 45, thép cacbon số 65 hoặc các loại thép đặc biệt khác

8 Công tắc ly tâm

Do cuộn dây phụ chỉ hoạt động khi động cơ bắt đầu làm việc, khi tốc độ đạt tới

72%÷83% tốc độ định mức cuộn dây phụ sẽ rời khỏi trạng thái làm việc, cho nên cần có công tắc ly tâm Sau khi tốc độ quay tăng cao, vì tác dụng của lực ly tâm, làm cho tiếp điểm của công tắc ly tâm nhả ra, khiến cho cuộn dây phụ tách khỏi nguồn điện Do cuộn dây phụ chỉ có tác dụng khi khởi động, cho nên số vòng dây tương đối nhiều, dây dẫn tương đối mảnh Nếu công tắc ly tâm mất tác dụng thì cuộn dây phụ sẽ làm việc liên tục, dẫn đến làm việc quá tải có thể làm cuộn dây phụ bị cháy

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 7

b) Phần quay của motor điện 1 pha (roto)

Phần quay còn có tên gọi khác là roto, bao gồm có các bộ phận nhỏ hơn:

• Lõi thép: Có dạng hình trụ, thường được chế tạo bằng các lá thép kỹ thuật điện, chúng được dập thành hình dĩa và được ép chặt lại Ở phía trên mặt có các đường rãnh để bạn có thể đặt các thanh dẫn hoặc cuộn dây quấn Lõi thép cũng được ghép chặt vào bên trong trục quay và đặt lên trên 2 ổ đỡ của bộ phận stato

• Dây quấn: Phía trên roto có 2 bộ phận là rôto lồng sóc và 1 cuộn roto dây quấn Loại rôto dây quấn có 1 cuộn dây được quấn vào giống như bộ phận stato, loại này

có ưu điểm là mô men quay lớn nhưng kết cấu của chúng lại rất phức tạp và giá thành sản phẩm cũng tương đối cao

2 Nguyên lý hoạt động

Trong quá trình động cơ quay, từ trường sinh ra sẽ liên tục được quét qua các thanh dẫn của rôto Điều này sẽ làm xuất hiện 1 suất điện động cảm ứng Vì dây quấn rôto đang kín mạch nên lúc này xuất điện động này sẽ tạo dòng điện ở trong các thanh dẫn của bộ phận rôto Các thanh dẫn còn lại có dòng điện sẽ nằm bên trong từ trường, cho nên chúng sẽ tương tác với nhau, đồng thời tạo ra lực điện từ được đặt vào các thanh dẫn

Để động cơ điện 1 pha hoạt động được tốt nhất, stato của động cơ cần phải được cấp vào 1 dòng điện xoay chiều Dòng điện chạy qua dây quấn stato lúc này

sẽ tạo nên một từ trường quay cực nhanh với tốc độ là: n = 60f/ p (vòng/ phút) Trong đó, ký hiệu f chính là tần số của nguồn điện, còn ký hiệu p chính là số đôi cực của phần dây quấn bên trong stato

3 Phân loại,

Động cơ sử dụng nguồn AC, 1pha, hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 8

4 Chọn động cơ điện,

- Điện áp: nguồn điện 220V

- Công suất: 0.37 kw

- Số vòng quay: 1500 vòng/phút

- Môi trường hoạt động :

- Đối với motor hoạt động trong nhà máy nên chọn động cơ kích từ độc lập hoặc kích từ song song vì khi tải bao nhiêu thì tốc độ của động cơ không thay đổi hoặc chỉ thay đổi một ít đối với động động cơ kích từ song song trong khi làm việc

5 Chế độ vận hành điều khiển

1 Khởi động

- Khởi động động cơ dùng tụ thường trực:

Phương pháp khởi động đối với loại động cơ này dựa vào nguyên lý mắc nối tiếp của tụ điện với cuộn dây phụ Do đó, nó vừa tham gia vào quá trình khởi động vừa tham gia vào quá trình làm việc Vì vậy mới được gọi là tụ thường trực

Loại tụ thường trực dùng trong khởi động động cơ làm mô men khởi động không cao nên thường dùng cho các động cơ công suất bé

- Khởi động động cơ dùng tụ thường trực và tụ khởi động:

Một trong các phương pháp khởi động 1 pha là sử dụng kết hợp cả hai loại

tụ thường trực và tụ khởi động Việc kết hợp này tạo ra mô men khởi động lớn Khi khởi động, điện dung nối tiếp với dây quấn phụ do đó mô men khởi động lớn với thời gian khởi động được rút ngắn đáng kể

- Khởi động động cơ không dùng tụ:

Phương pháp khởi động này khá đặc biệt và được áp dụng với động cơ công suất

bé khoảng ¼, 1/3 HP Việc khởi động có thể dùng chính trở kháng của dây quấn phụ để tạo sự lệch pha của dòng điện trong dây quấn chính và dây phụ Loại này cho mô men khởi động lớn hơn tụ thường trực nhưng bé hơn tụ khởi động

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 9

2 Đảo chiều

Loại động cơ này sẽ có 2 cuộn dây riêng biệt, mỗi cuộn dây được đưa ra 2 đầu dây Ta có thể xác định cuộn dây làm việc và cuộn dây khởi động bằng cách đo điện trở của từng cuộn dây Cuộn dây có điện trở cao hơn là cuộn khởi động, cuộn dây có điện trở thấp hơn là cuộn làm việc

Để đảo chiều động cơ này ta sẽ đảo chiều 1 trong hai cuộn cuộn làm việc hoặc cuộn khởi động Hình dưới đây là cách đảo chiều động cơ bằng cách đảo chiều cuộn khởi động

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 10

Ta có thể điều khiển đảo chiều quay bằng 2 contactor 3 pha như hình bên dưới

Khi nhấn nút thuận mạch điện contactor K1 hoạt động, điểm thường hở của K1 đóng lại giữ cho mạch điện hoạt động, và điểm thường đóng K1 mở ra khiến cho mạch chạy ngược không hoạt động tránh tình trạng ngắn mạch

Khi nhấn nút nghịch trên mạch điều khiển contactor K2 hoạt động, điểm thường hở K2 đóng lại giữ cho mạch điện hoạt động, và điểm thường đóng K2 mở

ra khiến cho mạch chạy thuận dừng lại

Khi muốn tắt chỉ cần nhấn nút off mạch sẽ mất điện và ngừng hoạt động

3 Thay đổi tốc độ

- Điều khiển tần số đưa vào động cơ

- Điều khiển điện áp đưa vào động cơ

- Thay đổi số vòng dây của stato

- Sơ đồ điều khiển bằng triac

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 11

Khi đóng khóa K lại dòng điện chưa chạy qua được triac nên động cơ chưa hoạt động, lúc này dòng điện chạy qua biến trở tới tụ C3, khi tụ được nạp đủ điện

nó sẽ phóng điện làm mở triac lúc này dòng điện chạy qua triac khiến cho động cơ

hoạt động, càng di chuyển biến trở qua phải thì tốc độ của motor càng tăng và

ngược lại

Vậy thay đổi điện áp nạp vào tụ điện bằng biến trở, nó sẽ thay đổi thời gian nạp điện cho tụ và thay đổi thời gian của triac

- Mạch dử dụng triac dung R,C và diac

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 12

Khi đóng khóa SW1 dòng điện chạy qua biến trở chạy ra R đến tụ điện và diac, sau khi nạp đầy cho tụ nó sẽ phóng làm mở diac và làm mở triac và quay về lại tụ

và khi đó dòng điện chạy qua và làm cho động cơ quay

4 Dừng động cơ

- Sử dụng thắng từ gắn ở phía sau motor

- Về bản chất, bất kỳ thắng từ nào cũng bao gồm 2 thành phần chính:

Nam châm điện: Được cấu tạo từ các cuộn dây quấn quanh lõi kim loại và được bao bọc bởi lớp vỏ kim loại chắc chắn Phần này được cố định chắc chắn trên động cơ hoặc gá tại các vị trí dọc trục quay của máy và ứng dụng

Phần ứng: Kết nối trực tiếp với trục quay của động cơ

Trạng thái hoạt động:

Khi nam châm điện đang trong trạng thái hoạt động thì từ trường sẽ sinh ra, nhằm tạo lực hút lên trên phần cứng, cụ thể nhất vẫn là đĩa quay

Đĩa quay bị hút chặt vào phần nam châm điện, cùng với 1 lực ma sát lớn tạo ra giữa bề mặt của đĩa quay Lúc này lớp vật liệu ma sát của nam châm điện góp phần làm giảm tốc và thực hiện dừng động cơ 1 cách nhanh nhất

Điều kiện để thắng từ motor hoạt động là tại thời điểm đó phải có khoảng hở bằng không

Trạng thái không hoạt động:

Khoảng hở duy trì sẽ xuất hiện khi nam châm ở trạng thái không hoạt động Còn phần ứng và phần trục motor thì quay bình thường

Về cơ chế hồi, lò xo là chủ đạo ở trên phần ứng, nó sẽ kéo đĩa quay về vị trí ban đầu, trước khi ngừng kết nối với thắng từ

KHƯƠNG KHÁNH DIỆN 13