(TIỂU LUẬN) CHUYÊN đề PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG cơ điện KHÔNG ĐỒNG bộ PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG mềm

Bên cạnh đó trong các ngành công nghiệp hiện tại thìđộng cơ điện không đồng bộ là được sử dụng nhiều và phổ biến nhất lý do bởi vì tínhchất đơn giản và dễ sử dụng của nó trong quá trình

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ

Sinh viên thực hiện:

Gvhd: Th.s Nguyễn Hữu Khương

TP HCM, 24/11/2021

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm tôi xin cam đoan bài tiểu luận này là công trình nghiên cứu của bảnthân, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời gian qua.Các thông tin và số liệu được sử dụng trong bài tiểu luận cuối kì này là hoàn toàntrung thực

Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021

Người cam đoan

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK

TP.Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 11 năm 2021

HỌ VÀ TÊN:

Tên tiểu luận cuối kì:

PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG MỀM

GIẢNG VIÊN BỘ MÔN

( Ký và ghi rõ họ tên)

Số thứ Họ và tên tự

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm tiểu luận môn học này, để hoàn thành được đề tài theo đúngyêu cầu và thời gian quy định của nhà trường cũng như của khoa ĐT-VT HÀNGKHÔNG không chỉ là sự cố gắng của nhóm tôi mà còn có sự giúp đỡ, chỉ dẫn tận tìnhcủa thầy NGUYỄN HỮU KHƯƠNG

Xin chân thành cảm ơn:

Thầy Nguyễn Hữu Khương đã hết lòng giúp đỡ nhóm tôi trong quá trình

thực hiện tiểu luận Vì tiểu luận yêu cầu thêm một vài phần kiến thức mới nên nhómtôi cũng không tránh khỏi những nghi vấn, thắc mắc nhưng nhận được sự giúp đỡ

và giảng giải tận tình của thầy nên các vấn đề đó đã được giải quyết

Học viện đã tạo điều kiện học tập cũng như hoàn thành báo cáo tiểu luận một

cách tốt nhất

Trong lần làm bài tiểu luận này với đề tài đã được thầy giao cho, chúng tôi luôn

cố gắng hoàn thành một cách tốt nhất, tuy vậy bài báo cáo khó có thể tránh khỏi nhữngthiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của giáo viên hướng dẫn thầyNguyễn Hữu Khương và cùng Quý thầy, cô tại trường

Xin chân thành cảm ơn và kính chúc các thầy cô sức khỏe!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TpHCM, ngày 03 tháng 06 năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1.Lý do chọn đề tài:

1.2.Mục tiêu nghiên cứu:

1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

1.4.Phương pháp nghiên cứu:

1.5.Kết cấu của đề tài:

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.Các nội dung lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu

2.1.1 Khái niệm chung về máy điện

2.1.3 Động cơ không đồng bộ

2.2.Các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ

2.2.1 Khởi động trực tiếp

2.2.2 Khởi động bằng phương pháp sao- tam giác

2.2.3 Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu

2.2.4 Khởi động dùng cuộn kháng( hoặc điện trở phụ) mạch Stato

2.2.6 Khởi động động cơ roto dây quấn bằng phương pháp mắc R phụ

2.3.Phương pháp khởi động mềm

2.3.3 Nguyên lý hoạt động

2.3.4 Đặc tính kỹ thuật 16

2.3.5 Ưu- nhược điểm 16

2.3.6 Lợi ích khi sử dụng khởi động mềm 17

2.3.7 Ứng dụng 18

2.3.8 Ví dụ một vài bộ khởi động mềm 19

2.3.8.1 Bộ khởi động mềm ATS01 19 2.3.8.2 Khởi động mềm LS .20

2.3.8.3 Khởi động mềm Chint 21 2.3.8.4 Khởi động mềm Siement 22 2.3.8.5 Khởi động mềm ABB 23 PHẦN II: KẾT LUẬN 24

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 24

3.1 Tổng kết đề tài: 24

3.1 Đề xuất kiến nghị 24

Mục Lục Hình Ảnh

Hình 2.1.2.1: Sơ đồ phân loại máy điện 6

Hình 2.2.1.1: Phương pháp khởi động trực tiếp 8

Hình 2.2.2.1: Khởi động theo phương pháp đổi nối Y-Δ 9

Hình 2.2.3.1: Sơ đồ MBA tự ngẫu 11

Hình 2.3.3.1: Điện áp động cơ khi dừng tự do 14

Hình 2.3.3.2: Điện áp động cơ khi dừng mềm 14

Hình 2.3.8.1: Bộ khởi động mềm ATS01 19

Hình 2.3.8.2: Bộ khởi động mềm LS 20

Hình 2.3.8.3: Bộ khởi động mềm Chint 20

Hình 2.3.8.4: Bộ khởi động mềm Siement 21

Hình 2.3.8.5: Bộ khởi động mềm ABB 22

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, chúng ta đang sống trong kỉ nguyên của công nghệ,công nghiệp hóa, hiện đại hóa Bên cạnh đó trong các ngành công nghiệp hiện tại thìđộng cơ điện không đồng bộ là được sử dụng nhiều và phổ biến nhất lý do bởi vì tínhchất đơn giản và dễ sử dụng của nó trong quá trình hoạt động Tuy nhiên trong quátrình sử dụng động cơ không đồng bộ có công suất không nhỏ thì sẽ phải cần chú ý tớicác phương pháp khởi động động cơ lý do là khi mà chúng ta khởi động động cơ thìRotor sẽ ở trạng thái ngắn mạch dẫn đến dòng lúc khởi động sẽ lớn, nếu không có biệnpháp khởi động thích hợp có thể không khởi động được động cơ và có thể làm cho cácthiết bị khác trong hệ thống điện bị hư hỏng Bản thân nhóm chúng tôi, đang là sinhviên học tập dưới mái trường Học Viện Hàng Không Việt Nam tự ý thức được tráchnhiệm của mình là phải cố gắng tìm tòi nghiên cứu về các phương pháp khởi động củađộng cơ điện không đồng bộ và đặc biệt là phương pháp khởi động mềm Sau một học

kì tiếp xúc với môn học” Kỹ thuật điện” dưới sự giảng dạy chỉ bảo nhiệt tình của thầyNguyễn Hữu Khương thì nhóm chúng tôi đã quyết định trình bày sơ lược về một phầntrong bài giảng của môn học là” Phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ-Phương pháp khởi động mềm” Hy vọng rằng bài báo cáo này có thể giúp các bạn cóthể hiểu rõ và nắm được sơ lược về môn học này

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài:

Qua qua trình học tập dưới sự giảng dạy của thầy Nguyễn Hữu Khương thìnhóm của tôi rất tâm đắc với vấn đề “Động cơ không đồng bộ” của môn học KỹThuật Điện Do yêu cầu của công việc cũng như khả năng làm việc của máy điệnkhông đồng bộ nên cho đến nay nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh

tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilôoat Trong công nghiệpthường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loạivừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ…Tronghầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió.Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm haymáy gia công sản phẩm.Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ cũngdần chiếm một vị trí quan trọng :quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủlạnh….Bởi nó có những ưu điểm nổi bật hơn hẳn so với máy điện một chiều cũngnhư máy điện đồng bộ, đó là :

Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc chắc chắn, vận hành tin cậy Chi phí vận hành và bảo trì sửa chữa thấp, hiệu suất cao, giá thành hạ

Máy điện không đồng bộ sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều do đó không cầnphải tốn kếm thêm chi phí cho các thiết bị biến đổi

Tuy nhiên, máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chế độ động cơ,nên nó cũng có một số nhược điểm là dòng khởi động của động cơ không đồng bộthường lớn (từ 4 đến 7 lần dòng định mức) Dòng điện mở máy quá lớn khôngnhững làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lưới giảm sút nhiều(hiện tượng sụt áp lưới điên), nhất là đối với lưới điện công suất nhỏ

Do đó vấn đề đặt ra là ta cần phải giảm được dòng điện mở máy của động cơkhông đồng bộ, đặc biệt là với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc Bởi vì việc tácđộng vào động cơ rôto lồng sóc khó khăn hơn so với động cơ không đồng bộ rôtodây quấn Tuy nhiên, hiện nay với việc áp dụng những ứng dụng của điện tử thìcông việc đó đã trở nên dễ dàng hơn

Cho nên nhóm tôi đã được phân chia làm chuyên đề “Phương pháp khởi độngđộng cơ điện không đồng bộ- Phương pháp khởi động mềm” làm đề tài cho bài tiểuluận nhóm cuối học kì I

1.2 Mục tiêu nghiên cứu:

Mục tiêu chính của nhóm chúng tôi là trình bày rõ các nội dung:

- Tổng quan về động cơ máy điện không đồng bộ

- Các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ

- Phương pháp khởi động mềm

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Các kiến thức liên quan đến đề tài

- Phạm vi nghiên cứu: Nằm trong phạm vi mà qua quá trình thầy NguyễnHữu Khương giảng dạy nhóm tôi tiếp thu được cùng với các nghiên cứu màthầy hướng dẫn tìm hiểu thêm ở ngoài bài giảng trong lớp

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu các kiến thức có sẵn mà thầy Nguyễn Hữu Khương hướng dẫn, bêncạnh đó nghiên cứu thêm các kiến thức trên mạng và trong các cuốn sách liên quantới môn học” Kỹ Thuật Điện”

1.5 Kết cấu của đề tài:

Đề tài bao gồm 2 phần và 3 chương:

Phần 1: Tổng quan về đề tài

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Phần 2: Kết luận

Chương 3: Kết luận đề xuất kiến nghị

3

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các nội dung lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu

2.1.1 Khái niệm chung về máy điện

Trước tiên để tìm hiểu sâu về các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ thì chúng ta phải hiểu sơ bộ về máy điện là gì và phân loại được chúng.

Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn), dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành

cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi thông số điện như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha, v.v…

2.1.2 Phân loại

Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau, ví

dụ phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều) theo nguyên lý làm việc v.v ở đây ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng như sau:

a) Máy điện tĩnh

Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau.

Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi điện năng có thông số U1 , I 1 , f ,

4

thành điện năng có thông số U2 , I 2 , f , hoặc ngược lại biến đổi hệ thống

điện U2 , I 2 , f , thành hệ thống điện U 1 , I 1, f, (hình 1.1).

b) Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng)

Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tương cảm ứng điện từ, lực điện từ,

do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra.

Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đồi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng (máy phát điện) Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch (hình1.2) nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện.

Trên hình 2.1 2.1vẽ sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp.

5

Hình 2.1.2.1: Sơ đồ phân loại máy điện

2.1.3 Động cơ không đồng bộ

2.1.3.1 Khái niệm

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theonguyên lý cảm biến điện từ có tốc độ quay của roto n khác với tốc độquay từ trường

Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp)với lưới điện tần số không đổi, dây quấn roto (thứ cấp) Dòng điện trongdây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ phụthuộc vào roto, nghĩa là phụ thuộc vào tải trên trục của máy

Cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có tính thuậnnghịch, có nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hoặc máy phátđiện

6

2.1.3.2 Cấu tạo

Stato

- Lõi thép: được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ Lõi thép statohình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lạivới nhau tạo thành các rãnh Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ sơn cáchđiện để giảm hao tổn do dòng xoáy gây nên

- Dây quấn: được làm bằng dây đồng bọc cách điện, đặt trong rãnh của lõi thép

- Vỏ máy: được làm bằng gang hoặc nhôm để cố định máy trên bệ và lõi thép Còn có nắp máy và bạc đạn…

Roto

- Lõi thép: lá thép được dùng như stato Lõi thép được ép trực tiếp lên lõimáy hoặc lên giá roto của máy

- Roto: roto lồng sóc và roto dây quấn

- Roto chi làm 2 loại: cực lồi và cực ẩn

- Theo kết cấu roto: roto kiểu lồng sóc và roto kiểu dây quấn

- Theo số pha trên dây quấn sato: 1 pha, 2 pha, 3 pha

7

2.2 Các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ 

Khởi động động cơ điện không đồng bộ.

Động cơ không đồng bộ ba pha có mômen mở máy Để mở máy được, mômen

mở máy động cơ phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy, đồng thời mômenđộng cơ phải đủ lớn để thời gian mở máy trong phạm vi cho phép

Khi mở máy, hệ số trượt s=1, theo sơ đồ thay thế gần đúng, dòng điện pha lúc

 Các phương pháp khởi động

Các yêu cầu mở máy cơ bản:

Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải

Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt

Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền , chắc

chắn Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt

8

2.2.1 Khởi động trực tiếp

Hình 2.2.1.1: Phương pháp khởi động trực tiếp

Đây la phương pháp mơ máy đơn gian Dung trong trương hơp công suât cuanguôn cung câp lơn hơn nhiêu so vơi công suât cua động cơ hoăc mơ máy khôngtai Luc mơi đong điện dong mơ máy lơn, tôc độ động cơ tăng dân thi dong mơ máygiam xuông Khi tôc độ ôn đinh thi dong điện ơ lai tri sô binh thương

Đóng cầu dao CD nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới, động cơ quay

+ Dòng khởi động Ik lớn làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác

+Phương pháp này dùng cho những động cơ công suất nhỏ và công suất của nguồn lớn hơn nhiều lần công suất động cơ

Ứng dụng: máy mài, tiện, bơm ly tâm…

9

2.2.2 Khởi động bằng phương pháp sao- tam giác

Hình 2.2.2.1: Khởi động theo phương pháp đổi nối Y-Δ

Phương pháp nay chi dung cho động cơ khi lam việc binh thương, dây quânstator đâu hình Δ, điện áp pha băng điện áp dây cua lươi Thường dùng cho cácđộng cơ hoạt động từ 11KW đến 45KW

– Dong mơ máy giam k2 lân, Mmm giam k2 lân

– Thư tư đong mach biên áp:

Đong K1 đê nôi sao các cuộn máy biến áp

Thay đôi vi tri con chay đê cho luc mơ máy điện áp đăt vao động cơ nho sau

đo tăng dân lên (70-80)%.Uđm

Sau khi động cơ quay ôn đinh, ngăt K1 đong K2 đưa Uđm vao động cơ

Ưu điểm:

- Dòng khởi động giảm đi căn 3 lần bảo vệ an toàn cho động cơ và thiết bị

- Đây la phương pháp đơn gian nên đươc dung nhiêu

Nhược điểm:

- Momen khởi động giảm đi 3 lần, thời gian khởi động lâu

10

- Yêu cầu người vận hành phải hiểu được bài bản, được hướng dẫn cẩn thận

2.2.3 Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu

Động cơ được kết nối thêm máy biến áp tự ngẩu trong quá trình khởi động

Hình 2.2.3.1: Sơ đồ MBA tự ngẫu

Nguyên lý hoạt động:

Khi khởi động: cắt CD2, đóng CD3, MBA TN để ở vị trí điện áp đặt vào động

cơ khoảng (0.6÷0,8) Uđm, đóng CD1 để nối stato vào lưới điện thông qua MBATN

Khi động cơ quay ổn định: cắt CD3, đóng CD2 để ngắn mạch MBA TN, nốitrực tiếp dây quấn stato vào lưới

Ưu Điểm: là dòng điện mở máy nhỏ, momen mở máy lớn Dùng cho các động

cơ cao áp có dải lựa chọn các điện áp

Nhược điểm: là giá thành thiết bị mở máy đắt tiền hơn phương pháp mởi máy

trực tiếp hay mớ máy bằng phương pháp sao – tam giác

Ứng dụng:

11

Dùng cho các động cơ có công suất lớn và quán tính lớn ví dụ như máy bơm

và máy nén khí…

2.2.4 Khởi động dùng cuộn kháng (hoặc điện trở phụ) mạch Stato

Dùng cho động cơ không đồng bộ roto dây quấn bằng cách lần lược đóng cáctrởi kháng phụ hay điện trở phụ vào Roto bằng các khóa K

Ưu điểm: thiết bị đơn giản và có thể điều chỉnh điện kháng (trở kháng) Roto

một cách dể dàng Dòng khởi động nhỏ hơn phương pháp dùng trở kháng Stato

Nhược điểm: là khi giảm dòng điện mở máy thì momen mở máy giảm, thời

gian mở máy chậm

2.2.5 Khởi động Part- Winding

Part winding starting có thể được sử dụng khi các đặc tính của nguồn điện không cho phép khởi động toàn điện áp Phương pháp khởi động từng phần thường được áp dụng trong kỹ thuật lạnh, nhà máy sản xuất máy nén.

2.2.6 Khởi động động cơ roto dây quấn bằng phương pháp mắc R

phụ

Khi mở máy, dây quấn rôto được nối với biến trở mở máy (hình ) Đầu

tiên để biến trở lớn nhất, sau đó giảm dần đến không Đường đặc tính mômen ứngvới các giá trị Rmở vẽ trên hình 2.1 b

Muốn mômen mở máy cực đại, hệ số trượt tới hạn phải bằng 1:

=

2.1 a