Điều khiển động cơ: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của giáo trình Điều khiển động cơ tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Các phương pháp khởi động động cơ điện; Bộ khởi động điện áp giảm sử dụng linh kiện bán dẫn; Điều khiển và bảo vệ động cơ; Bộ điều khiển 3 pha; Máy biến áp; Máy phát điện; Hệ thống phân phối điện; Bộ điều khiển lập trình. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

٠ ^ á c ứng dụng của dộng cơ chia pha.

٠ N hận biết dộng cơ dẩy-cẩm ứng

٠ N hận biết dộng cơ khởi dộng-tụ

٠ Phương ph áp dảo chiều quaỵ dộng cơ khởi

động-tụ

٠ t^ông dụng cUa dộng cơ chia pha-tụ

♦ Cách vận h àn h của dộng cơ cực che

٠ Các phương pháp khởi dộng dộng cơ diện

٠ Cách vận h à n h khởi dộng diện trở sơ cấp

٠ Cách thức khởi dộng dây quấn-phân chia

٠ Các ưu nhược điểm của bộ khởi dộng dây

٠ N hận b iết bộ khởi dộng rẻ tiề n n h ất

٠ Cdc dặc tin h cơ bần của năm phiíơng pháp

khởi dộng

٠ Chọn bộ khởi dộng theo dặc tin h mong

muốn

ĐỘNG ctí fllỆN

Động cơ diện dược th iế t k ế dể cung cấp chế độ

hoạt dộng tối ﺎ ﻌ ﻟ khi vận h à n h với diện áp th iế t

kế, ghi trê n b ản g tê n dộng cơ, nhim g diện áp

này thitờng không dược duy tr l ổn định Thay

vào dO, diện ấp có th ể biến th iê n trong khoảng

giá trị giữa các giới h ạn cực dại và cực tiểu

K hoảng diện áp biến th iê n này thi^ờng do m ạng

diện và các b iến áp tro n g hệ thô'ng p h ân phô'i

diện, và thay dổi tỷ lệ với ciíờng độ dOng diện

tảl hoặc dộng cơ

Trong hầu h ế t các nhà máy hiện dại sử dụng

hệ thOng phân phối diện theo tru n g tâm tải, các

biến th iê n diện áp thường trong giới hạn cho

phép theo 110 dến 120 ٧, 220 dến 240 V, 440

dến 480, và 500 dến 600 V, cung cấp cho cẩc

dộng cơ lồng sóc và dộng cơ dồng bộ 1-pha và

3-pha Tuy n h iên , các nh à máy cũ cO th ể có hệ

thOng diện áp thấp Đường dây dài cấp diện áp

th ấp thường gây sụ t áp, và 'diện áp ở các cực

động cơ cO th ể dưới mức tiêu chuẩn, dặc biệt là

trong quá trin h khởi dộng dộng cơ, khi ciíờng độ

dOng diện cO th ể gấp 6 lầ n dOng diện tải binh

thường B ảng 12-1 liệ t kê ản h hưởng của biến

th iên điện áp đôi với hiệu su ất của động cơ cảm ứng nhiều pha

B ảng 12-1 Biến thiên điện áp

Biện á p định mức ؟ a\ô\V\a ٣ vû\j، d \ Giới hạn t ٢ ên

cơ 1-pha đều được khởi động bằng công tắc on-off hoặc bộ khởi động từ

KHỞI BỘNB BỘNG CơMột trong các bộ phận quan trọ n g n h ấ t của động

cơ điện là cơ cấu khởi động Động cơ 1-pha yêu cầu cơ cấu khới động chuyên biệt Công tắc ly

tâ m được dùng để tách cuộn khởi động ra khỏi

m ạch điện khi động cơ đ ạ t đến khoảng 75% tốc

độ vận h àn h bình thường Các động cơ 1-pha loại chia pha, khởi động bằng tụ, hoặc các biến

th ể của các loại n ày đều cần cơ cấu khởi động nêu tr ê n để hoạt động

S ta to r của động cơ chia pha có hai cuộn dây, cuộn vận h à n h (cuộn chạy) và cuộn khởi động (cuộn đề) Cuộn chạy được thực h iện bằng cách quấn dây đồng trá n g m en qua các rãn h stator Cuộn đề cũng được ch ế tạo theo cách tương tự nhưng với cỡ dây nhỏ hơn Các cuộn dây tạo

th à n h cuộn đề được bô" tr í theo từ ng cặp đối diện nhau trong stato r và xen giữa các cuộn chạy Khi

n h ìn từ đầu stato r b ạn sẽ th ấy các cuộn đề và cuộn chạy xen kẽ nhau

T ấ t cả các cuộn chạy được nôl với nhau, do

đó dòng điện phải đi qua m ột cuộn sau đó mới vào cuộn k ế tiếp, cho đến khi qua tấ t cả các cuộn chạy trong stator Các cuộn đề được nối với nhau theo cách thức tương tự và dòng điện phẩi đi qua từng vòng dây, H ình 12-1

H ai dây từ các cuộn chạy tro n g stato r được nôì với các đầu dây trê n khôi nôì dây ở đầu động

cơ, nơi nôl với dây điện nguồn Một dây từ cuộn

đề cũng nôi vào m ột tro n g các đầu dây này Tuy

Cuộn rotor

Cực chính

Hình 12-1 Động cơ cảm ứng 1 - pha

nhiên, dây th ứ hai từ cuộn đề nôi vào công tắc

tĩnh tại lắp ở đầu động cơ M ột dây nối công tắc

này với đầu dây đối diện trê n khối nô'i dây

Công tắc tĩn h tạ i không quay, nhưng được bố trí

sao cho các đối trọ n g tro n g phần quay của công

tắc này ở trê n trục rotor, quay hướng ra ngoài

khi động cơ tă n g tốc và md công tắc để ngắt

dòng điện đi vào cuộn đề

Khi đó động cơ chỉ chạy với các cuộn dây

chính (cuộn chạy) cho đến khi tắ t động cơ Sau

đó, khi rotor giảm dần tôc độ, các đối trọ n g trê n

công tắc quay di chuyển hướng vào tro n g để

đóng công tắc tĩn h tạ i và chuẩn bị cấp điện cho

cuộn đề trong lần khởi động kế tiếp

Đảo chìéu quay

Có thể dễ dàng đảo chiều quay của động cơ chia

pha bằng cách đảo các đầu dây cuộn đề

Cõng dụng

Kiểu động cơ này được dùng cho quạt, bộ thổi lò

nung, mỏ đố٠t nh iên liệu dầu, tra n g th iế t bị văn

phòng, bộ cấp nhiệt

BỘIVG CtfSẨY-CẢM ỨNG

Động cơ đẩy-cảm ứng khởi động dựa tr ê n một

nguyên lý vận h àn h , và khi gần đ ạt đến tôc độ

định mức sẽ chuyển sang kiểu vận h à n h khác

Ngẫu lực r ấ t cao được tạo ra trong khi khởi độjig

do lực đẩy giữa cực từ trong phần ứng và cực

cùng dấu trong cuộn trường stato r kê cận Lực

đẩy này được kiểm so át và thay đổi sao cho tôc

độ quay phần ứng tá n g n h an h , nếu k h ông dừng

lại, sẽ tiếp tục tầ n g và vượt quá tóc độ vặn hành

cần thiết Điều này được ngăn chặn bằn g công

tắc cơ học do tốc độ kích hoạt, làm cho p h ần ứng

tác động như rotor, về điện là hoàn to àn tương

tự rotor trong động cơ cảm ứng 1-pha Đó là lý

do để gọi động cơ này là động cơ đẩy-cảm ứng

S tator của động cơ này có cấu trúc tương tự

như trong động cơ chia pha hoặc động cơ khởi

động-tụ, nhưng bên trong chỉ lắp cuộn chạy hoặc

cuộn trường Các đầu động cơ giừ phần ứng và

trục đúng vị trí cùng với các ổ trục

Vòng ngắn lắp trên các trục Vành g(؛p lắp trên các trực

Lò xo đ5ỉ diện các đô’؛trọng Giá giữ CỈ.Ổ Ì

than lắp trẻn thanh đểy

Hình 12-2 Động cơ 1-pha nâng chổi than,

khởi đ ộ n g -đ ẩ y , chạy-cảm ứng.

P h ần ứng gồm nhiều cuộn dây riên g rẽ nôi với các đoạn trê n vành góp Các đối trọng điều tôc được lắp trê n một đầu p h ần ứng, dịch chuyển các th a n h đẩy đi qua lõi p h ần ứng Các th an h

đẩy này tựa lên vành ngắn m ạch lắp trê n trục ở

phía đầu vành góp của p h ần ứng Các giá chổi

th a n lắp ở đầu phần ứng, và các chổi th an , được nố.i bằng dây lớn, ép lên các các đoạn vành góp trê n các phía đối diện của vàn h góp, H ình 12-2.Khi động cơ dừng, tác động của các đối trọng điều tôc giữ cho vòng ngắn m ạch không chạm vào vành góp Khi có điện và dòng điện chạy qua các cuộn trường stato r, sẽ có dòng điện cảm ứng trong các cuộn ph ần ứng Hai chổi than nôi với nhau tạo th à n h cuộn nam châm điện p h á t sinh cực bắc và cực nam tro n g phần ứng, định vị sao cho cực bắc tro n g ph ần ứng s á t với cực bắc trong cuộn trường stato r Do các cực cùng dâu đẩy nhau, lực đẩy p h á t sinh trong trường hợp này có th ể thỏa chỉ theo m ột cách là phần ứng quay và cuộn dây ph ần ứng chuyển động ra xa các cuộn trường

P h ần ứng quay ngày càng nhanh cho đến khi đ ạt đến khoảng 80% tóc độ vận hành bình thường của động cơ Tại tốc độ này, các đôi trọng điều tôc bay ra xa và cho phép các th an h đẩy chuyển động Các th a n h đẩy, song song với trục phần ứng, trước đó vốn đã giữ vòng ngắn mạch cách xa vàn h góp Vào thời điểm này, khi bộ điều tốc đ ạ t đến tôc độ th iế t kế, các thanh đẩy

có th ể dịch chuyển theo cách thức tương tự các đĩa nhôm đúc trong ro to r động cơ lồng sóc Điều này có nghĩa là động cơ chạy theo nguyên lý tương tự động cơ cảm ứng

Cống đụng

FJộng cư đẩy-cảĩĩi irng có thế' khởi dộng VỚI các

tải nặng khO quay, khOng cần t ؛.êu thụ dOng

diện cường độ ỉớn ChUng dược chế tạo với

khodng công suất thô n g dụng 0.5 dê'n 20 hp

Kiê’u dộng cơ này dược dUng cho các ứng dụng,

chẳng hạn, m áy nén khl cờ lớn, tra n g th iế t bị

làm lạnh, tời nâng và dặc b iệt hữu dụng ứ các

nơi thương xảy ra vấn dề diện áp dương dây

thấp, hliện nay, hầu như không cơn sử dụng

kiểu dộng cơ này tro n g cOng nghiệp lạnh

ĐỘNG Cơ KHỞÌ flỘNG-Tụ

Động cơ khởi dộng bằng tụ hơi khác dộng cơ chia

pha ٢rụ dược mắc trong dường dẫn diện cUa cuộn

dề, H ình 12-3 Ngoại trừ tụ, linh kiện diện làm

Hỉnh 12-3 Sơ đổ d ؛ện 1-pha của bộ diều hOa khOng

khi vá máy nén bơm nhìệt.

độ vận h à n h binh thường Động cơ chia pha yêu cầu dOng diện khởi dộng gấp 3 - 4 lần dOng diện vận h à n h binh thường

TÍNH ĐẢO CH ١ ỂU

K hông phải lUc nào cUng cO th ể dảo chiều dộng

cơ cảm ứng tro n g khi dang chạy Động cơ có thể tiếp tục chạy theo chiều b an dầu nhưng hiệu suất giảm rỗ rệ t Tải quán tin h là loại khó dảo chiều

Hầu h ế t dộng cơ dược p h ân loại cO th ể dáo chiều trong khi chạy sè dảo chiều với tả i không quán tinh ChUng có th ể không dảo chiều nếu vận

h àn h tro n g diều kiện khOng tải, tảỉ nhẹ, hoặc

tẩ i quán tinh

Một vâ'n dề liên quan dến dảo chiều dộng cơ trong khi dang chạy là có th ể gây hư hOng hệ thống truyền dộng nối với tải Trong một số trường hợp, tả i cUng cơ th ể bا hư Một trong cẩc phương pháp dể tr á n h điều này là bảo dảm mắc dUng loại dộng cơ VỚI tải

CO th ể dảo chiều quay dộng cơ khởi dộng tụ trong khi dang dứng yên bằng cách hoán đổi các nối k ế t cuộn dề Động cơ thay th ế cơ th ể không quay theo chiều mong muOn, do dó thợ diện phải xác định các dầu dây cuộn dề và hoán dổi nối kết

dể dộng cơ khởi dộng theo chiều mong muốn

H lnh 12-5A m inh họa dộng cơ cảm ứng, khởi dộng tụ, dUng cho m áy nén Kiểu này sử dụng relay dể dóng/ngắt m ạch cho tụ, phần sau sẽ trin h bày chi tiế t về loại relay này Hình 12-5B

m inh họa vị tri cUa tụ dề phía ngoài máy nén

Cong đụngĐộng cơ tụ có công su ất từ 1/6 dến 20 hp ChUng dược dUng cho các tải hơi khó khởi dộng, có thể

d ạ t dến tỡC độ v ận h ành dưới 3 giây, máy cOng

cụ, bơm, diều hOa không khi, m áy nén không khi, b ăng tải

BỘNG Cơ CHIA PHA-TỤ VlNH cửu

Động cơ chia pha-tụ (PSC) dược dUng trong máy nén của các hệ th o n g làm lạn h và diều hòa khOng khi Loại này có ưu điểm so vớỉ dộng cơ khởi dộng tụ là khOng dUng cOng tắc ly tâm Động cơ chia pha-tụ (PSCl có tụ chạy mắc nối tiếp với cuộn dề ca tụ chạy và cuộn dề dều hoạt dộng trong mạch trong khỉ khơí dộng và

Tụ khỏ Kích cỡ t ٧ khởi động.

nén (B) V! tri tụ khỏ! động trong mạch máy nén

sau khi dộng cơ d ạ t tô'c độ vận hàn h Moment

quay cUa dộng cơ dU cho các hệ thống tự cân

bằng, khOng cần dUng tụ khởi dộng hoặc relay

Cuộn khởi dộng Cuộn chinh

(d) Sơ dồ mạch

HỊnh 12-6 Sơ đổ dộng cơ chia pha-tụ vinh cửu.

Động cơ PSC chU yè'u dược sư dụng tro.ng mdy nén cUa th iế t bị diều hOa khOng khi, cô١ng suất thông dụng ìà 3 hp trơ xuống, nhưng 'CUng cO loại 4 và 5 hp, Hình 12-6

ĐỘNG Cơ cực CHEĐộng cơ cảm ứng cực che là loại l.-pha١ :sứ dụng phương pháp độc dáo dể khơi động rotor, Hiệu ứng từ trường chuyển dộng dược tạo r:a thOng qua stato r với kết cấu dặc biệt, Hlnh 12-؟ Các phần bề m ặt cực dược bọc bằng dảy dai

Cu gọi là cuộn che Đai này làm cho từ trường dịch chuyến tớỉ-lui qua m ặt cực

Trên H lnh 12-8 m inh họa chuỗi th ứ tự cO đánh số và các điểm trê n dường cong tư hOa Khi trường sta to r b ắt dầu tă n g từ zero (1), các dường sức tư vượt qua bề m ặt cực và cắt qua dai Cu Điện áp dược cảm ứng vào dai này DOng diện

p h at sinh sẽ tạo ra trường ngược với tác dộng cắt (và giảm cương độ) cUa trường chinh Tác dộng này dẫn dến các k ế t quả xác định: khi trường tă n g từ zero dến cực đại ớ 90ﻻا phần lớn các dường sức từ tập tru n g vào phần cực không dược che (1) Tại 90(), từ trương này d ạ t giá trị cực dại Do các dường sức tư ngừng mở rộng, không còn lực diện dộng (emD cảm ứng trong dai Cu, tư trường ngược chiều cUng không phát sinh K ết quầ là từ trường chinh phân bố đồng dều qua các cực (2)

H lnh 12-6 Các cực che khi dược sử dụng trong

dộng cơ cực che ac.

Từ 90" đến 180", từ trường chính b ắt đầu

giam hoặc suy sụp vào trong Từ trường p h át

sinh trong đai Cu ngược với từ trường chính

đang giám Kết quá là tập tru n g các dường sức

vào phần được che cúa các cực (3)

Chú ý, từ 0" đến 180", từ trường chính dịch

chuyến qua mật cực từ phần không che đến phần

được che Từ 180" đến 360", từ trường chính biến

thien hoàn toàn tương tự như từ 0" đến 180٠\

nhưng ngược chiều (4) Chiều của trường này

không ản h hưởng đến cách thức hoạt động cùa

cực che Chuyển động của trường này trong nửa

chu kỳ thứ hai hoàn toàn tương tự như trong nửa

chu kỳ thứ nhât

Chuyển động tứi - lui của trường này giửa

các phần được che và không được che tạo ra

moment yếu Do m om ent khởi động yếu, động

cơ cực che chỉ được chế tạo với công su ất nhỏ,

truyền động quạt, đồng hồ, bộ thổi,

Tính đảo chiều

Có th ế đáo.chiều động cơ cực che bằng phương

pháp cơ học Xoay vô hộp stato r và các cực che

đúng nứa vòng Công suất động cơ loại này trong

khoảng 0.004 đến 0.5 mã lực

Công dụng

Như đà đề cập, loại động cơ này được dùng làm

động cơ quạt trong tủ lạnh và tủ kem, m áy điều

hòa không khí cở nhó, truyền động các th iế t bị

thời chuấn xá tuyết hoặc các th iế t bị vận hành

theo chu kỳ

Tổ hợp quạt và động cơ được bố^ trí phía sau

ngăn m át cúa tú lạn h , ngay trê n bộ hóa hơi ờ

ngăn đá Q uạt hút kéo không k h í qua bộ hóa hơi

Hình 12-10 Bộ giá iắp động cơ quạt vá quạt,

và thổi qua ống dần không khí cùa ngán m át và lưới che quạt ngăn đa, H ình 12-9 Đây ìà động

cơ cực che với cánh quạt bằn g nhựa Để tuần hoàn không khí tôi đa, vị tr í quạt trê n trục động

cơ r ấ t quan trọng Lắp c án h quạt lùi về phía sau hoặc dịch về phía trước quá mức so với nắp bộ hóa hơi đều làm giảm hiệu quá tu ần hoàn không khí Quạt của ngán ca٠p đông (ngăn đá) phải được bố trí sao cho m ép dẫn của quạt cách m ặt trước n ắp bộ hóa hơi khoảng 1/4 inch

Bộ quạt, H ình 12-10, được dùng tro n g các tú lạnh với ngăn đá phía trê n , cách n h iệ t bằng sợi thúy tinh, không đóng tuyết Bộ động cơ và quạt của ngán đá được b ố trí ờ vách n găn ngay dưới ông dẫn không khí của ngăn đá

ĐỘNG C0 CHIA PHAThay vì quay, từ trư ờng của động cư 1-pha chỉ dao động, nghĩa là ro to r không quay Có th ể hình dung trường dao động 1-pha như hai trường quay cung tôc độ nhưng ngược chiều nhau Rotor

sẽ quay theo một tro٠ng hai chiều với tốc độ gần như đồng bộ, nếu được cấp động lực ban đẩu theo một trong hai chiều Giá trị chính xác của tôc độ quay ban đầu náy th a y đối k há rộng tùy theo kiểu động cơ Tôc độ cao hơn 15% tốc độ đồng bộ thường là đú để ro to r tăn g tốc đến vận tốc định mức hoặc tốc độ vận h àn h bình thường Có thể

H ình 12-11 Cô ng tắc khởi động 1 -pha

và co' cấu điều tốc

Hỉnh 12-12.

Dộng cơ chia pha, 1-pha.

chế tạo dộng cơ 1-phai kỉiểu tự khới dộng١ nếu cO

phương cách tạo ra từf tjrư(:ng quay Đô dộng cơ

1-pha vận h à n h , cần tiích híp cuộn chạy và cuộn

dề vào stato r của dộng^cơ Hình 12-11 minh họa

dộng cơ chia ph a với nắp dư،.í'c tháo ra dể dễ

quan Sílt công tắc khơi đỤng và cơ cấu diều tốc

Kiểu dộng cơ này r ấ t kho sứ dqng trong các

th iế t bị lạnh và diều hOa k.hông khi, do chUng cO

moment khởi dộng th ấp , không dU dể khOi động

máy nén Tuy n h iên , dộng cơ chia pha rấ t hữu

dụng trong th iế t bị cấp nhiệt, Hinh 12-12

Bộ KHỒ ا ĐỘNG BỘNG cơ NHIỀU РНД

Bộ khởi dộng bằn g tay dơn giản ddng cho cẩc

dộng cơ 1-pha cUng có thế sứ dụng cho dộng cơ

nhiều pha trong m ột số tri^ n g bợp Hấu hết các

bộ khởi dộng nhiều pha vận hành bằng tay dều

là loại chuyển m ạch on- off dược th iết kế cho các

dộng cơ khOng quá 1 hp Trên thị trường dầ có

bộ khơi dộng từ tin h dược thiết kế ch() các dộng

cơ lồng sOc diều kh iển qua dây cấp nguOn hoặc

diều khiển sơ cấp cho dộng cơ rotor dây quấn

ChUng khả dụng cho cấc ứng dụng hai-tô'c độ,

dảo chiều và không dảo chiều quay Bán vẽ trên

Hình 12-13A m inh họa sự khác biệt giừa các bộ

khởi dộng không dảo chiều 1-pha và 3-pha٠ Hlnh

12-13B m inh họa mạch diện bộ khdi dộng dảo

chiều quay: H ình 12-13C minh họa bộ khởi dộng

một-cuộn dây, hai-tốc độ؛ và Hình 12-13D là

mạch diện bộ khdi dộng haị-cuộn dây, haỉ-tốc độ

dUng cho cấc dộng cơ cố công su ất dến 100 hp

Trong quá trin h khởi dộng qua đường dây

nguồn, dOng diện vào dộng cơ gấp 5-8 lần dOng

diện tải toần phần Điều nàv cố thể gây ra sụt

áp tạm thời kha lớn trê n dường dây nguồn, dèn

cdnh báo cO thể n h áy sáng hoặc thậm chi diện

nguồn bị n g ắt tạ m thời

Để kỉểm soát độ sụt ấp tạm thời, các công ty

diện lực thường yêu cầu giới hạn:

٠ Cường độ dOng diện (hoặc k٧A) cực đại

chuyên biệt khi khởi dộng

٠ Giá trị giới h ạ n chuyên b iệt k V i p

٠ Công su ất cực dại cUa dộng cơ dược phép

khởi dộng qua dường dây diện nguồn

٠ Cường độ dOng diện cực dại cO thể phân

phOi theo bậc (khdi dộng theo số gia)

Các han ch ế này tùy thuộc cOng ty diện lực hoặc phân phối diện tạ i dịa phương

CÁC PHƯƠNG PHÃP KHỞI ĐỘNG VƠI BIỆN ÁP GIẲMCấc bộ khơi dộng giam điGii ap vận h à n h theo cách giảm dOng diện vào, do dó giảm mom ent trong quá trin h khơi dộng B ảng 12-2 tóm tắ t các phương ph áp khởị dộng, nêu rO tin h n ầ n g và nhược điểm của từng phương pháp

Khi dộng cơ khởi dộng vơi diện áp gidm, dOng diện ở các dầu dây dộng cơ giảm ty lệ thuận với mức giám diện ap, cOn m om ent gidm theo binh phương độ giảm diện ap Ví dụ, n ế٧ dộng

cơ "thông dụng" khởi dộng với 65%> diện áp nguồn, dOng khởi dộng sẽ là 42% và m om ent la 42% giá trị diện áp toàn phần Cơ chê' khới dộng với diện áp giảm này la phương tiệ n hiệu quá dể giảm cả dOng diện và m om ent, H lnh 1.2-16.KHƠI BỘNG VƠI aiỆN TRƠ sơ CÂ'P

Trong kiểu khởi dộng với diện trơ sơ cấp, linh kiện diện trở dược mác vào t(؛ng dường dây động cơ'(m ột dây trong bộ khởi dộng 1-pha) đế' tạo ra độ sụ t diện áp do dOng diện khơi dộng Relay thời chuẩn làm ngắn m ạch diện trở này sau khi dộng cơ ta n g tốc Động cơ sẽ khới dộng với diện áp giảm nhrnig vận h à n h vơi gia trị diện áp nguồn

Hlnh 12-14 m inh họa hai kiểu diện trơ trong

bộ khởi dộng dộng cơ P h ần tư diện trơ này vẫn giừ dược các tin h c h ất diện và cơ cả trong và sau các chﻻ kỳ nOng và nguội lặp lại Mọi bộ phận kim loại dều dược mạ hoặc xử ly bề m ặt VỚI lớp vật liệu chống a n mOn dể bảo vệ Trong các diều kiện xác đ ịn h ,'n h iệ t độ vận h à n h cơ th ể d ạ t dến 600.C và không, th ay dổi gia trị diện trở Các diện trở khơi dộng dộng cơ cO chiều dài 11, 14,

17 , và 20 in ؛ định mức công su ất 450 dến 1320

w Bảng 12-3 liệ t kê cấc khoẩng gia trị diện trở

và vài th ô n g sô' khác, bạn hãy chu ý khả nang dẫn dOng diện cUa các diện trở này

Bộ khởi dộng diện trở sơ cấp dôi khi cOn dược gọi là bộ khởi dộng dệm , do cO thể khơi dộng với chê' độ ta n g tô'c êm dl٧ và' chuyển tiếp kin Tuy nh iên , phương phap này khOng hiệu quả bằng các phương pháp khởi dộng giảm diện

ap khác, nhưng r ấ t thích hợp cho các ứng dụng như bang chuyền, m áy dệt, hoặc các máy móc yêu cầu giảm m om ent khơi dộng

Vận hành

Bộ khởi dộng tư tin h diện áp giảm sử dụng diện trơ dể vận h à n h dộng cơ 3-pha khi khởi dộng

Đóng nUt S ta rt hoặc lin h k iện diều khiển khác

sẽ cấp diện cho contactor khởi dộng (S), Hình12-15, mắc nối tiếp dộng cơ với các diện trở khởi dộng dể khởi dộng theo chê' độ giảm diộn áp

Contactor (S) này được làm kín th ô n g qua khóa liên động runa Các tiế p điểm (ruìi) đóng lại, rẽ

liên động (Sa) Relay thời c h u ẩ n (TR) được cấp n h án h các điện trở khởi động, động cơ vận điện, sau khoảng th ờ i gian cho trước, các tiếp h à n h với điện áp toàn phần C ontactor (S) vàđiểm TRtc đóng lại Điều này sẽ cấp điện cho relay thời chuẩn (TR) bị n g ắt điện khi mở khóa

contactor vận hành, run, được làm kín qua khóa liên động runiv

Hình 12-14 Điện trỏ' dáy quấn trong bộ khởi động

điện trỏ so' cấp.

،Sự quá tả i sẽ mở nút Sỉop hoác linh kiện

điều khiển khác, n g ắt điện contactor { r i ỉ ì ì ) và tách động cơ khỏi nguồn điộn

Bộ khới động điện trờ sơ cấp cung cấp sự khởi động r ấ t ■’ngọt”, do tă n g điện áp qua các đầu dây động cơ khi động cơ tăn g tốc Do dòng điện động cơ giám khi tốc độ tăng, độ sụt áp qua điện trở giảm dần khi động cơ tă n g tôc và diộn

áp đầu dây động cơ tăng Do đỏ, nếu làm ngắn mạch điện trở khi động cơ đ ạt tốc độ cực đại, dòng điện hoặc m om ent hầu như không táng

B ản g 12-2 Các đặc tính của phương pháp khởi động.

2 Moment khời động cao.

3 Sử dụng với mọi động co tiêu chuẩn.

4 Bảo trì ít nhất.

1 Dòng khởi động cao

2 Moment khởi dộng cao

3 Có thế gây va đập cho máy được truyển dộng

4 ỉt gây biến dạng cho động cơ

1 Có thể gây va đập cho máy được truyển động.

2 Giá cao.

Y -\

Khởi động với

cuộn dây nối Y,

sau đó nối lại

bằng 35%

moment tải toàn phẩn.

có tải.

C h ủ ý : M o m en t khởi d ộ n g g iả m (LRT) n êu trong B ả n g n à y ch o c á c ph ư ơ n g p h á p k h ở i đ ộ n g g iả m k h á c nhau có th ể kh ôn g

đủ đ ể khởi đ ộ n q tải q u á n tinh ca o , c ầ n x em x é t k ỹ khi ch ọn c ô n g s u ấ t đ ộ n g c ơ và b ộ kh ởi độn g.

B ả n g 12-3 Các tính chất và khoảng giá trị điện trở Dòng đỉện thâ'p điện trở cao D òng điện cao điện trỏ thấp Chiểu dài linh

kiện (in.)

K hoảng điện trở {Q)

K hoảng dòng điện (A)

Tiêu tán nhiệt (W/linh kiện.)

Khoảng*diện trở {Q)

K hoảng dòng điện (A)

Tiêu tán nhiệt (W/linh kiện ٥ )

Hình 12-15 So' đổ mạch bộ khƠỊ dộng

kiểu d؛ện trỏ so cấp.

KHỞI BỘNG VƠIBIẼNÁPTựNGẪU

Bộ khđi động kiểu m áy b؛ến áp cung cấp sự khơi

động diện áp giầm ơ cổc dầu dây dộng cơ hằng

cách dUng hiến áp tự ngẫu 3-pha٠ Khi khơi dộng

hộ diều khiển, contactor h a؛ hoặc ba cực dOng

lại dể nô'i dộng cơ với các dầu dây dược chọn

trước trơn hiến áp tự ngẫu Relay thơi chuấn cho

phép chuyển từ chế độ khơi dộng với diện ap

giơm sang chê' độ vận hành với diện áp nguồn,

khOng cần n g ắt nô'i k ế t dộng cơ với diện nguồn

Điều này dược gọi la kỉiởí ăộnq cỉiuyểìi tiếp.

Các dầu n ố ؛ trê n hiến ap tự ngẫu cung cấp

các lựa chọn 50%, 65% 80% diện ap nguồn làm

diện áp khơi dộng M oment khơ؛ dộng tương

ưng sẽ là 25%'١ 42%, và 64Cí' so VỚI giẩ trị tinh

theo diộn áp nguồn l٦u.y nhien, do tác động l)iến

ap, dOng điện hộ dỉều khiển sơ thííp hơn dhng

diện dộng cơ, chi la 25%'١%42 ﺍ hoặc 64%' gia trị ơ

diện áp toàn phần CO thể sơ dụng cơ chế khơi

dộng kiếu hiến áp tơ ngẫu này dể cung cấp

moment cực dại khd dụng với dOng diện nguồn

1 Moment đíèn áp toàn phần 2 Điẻn áp 80%-moment 64%

3 Điẽn áp 65% -m om ent 42% 4, Điên áp 50% -m omeni 25%

5 Moment tải đinh mửc binh thưởng

6 Moment tải

7 Tốc độ dộng cơ được duy trì theo khoảng giá tn này cho đến

khi nối với điện áp toàn phần

Hình 12-16 Đường cong moment - tốc độ khởi động

với biến áp tự ngầu.

Hình 12-17 Mạch diện của bỌ khởi dộng từ tinh với

biến áp tụ' ngẫu.

cực tiế u١ cUng V ('íi các nơi k ết cho phhp thay đỏỉ

cả hai dại lương này H lnh 12-16 minh hpa các điểm nối diện áp và m oment

Bộ khơi dộng biến ap vận hành bằng tay dược dUng dể khơ؛ động ،:ac dộng cơ lồng sơc nhiều pha khi dặc tin h cUa tơi dưực truyền đOng hoặc các gỉơl hạn cUa Cong ty diện lực yêu cầu khơi dộng với d؛ện áp gidm, hllnh 1-2-17

NEMA (hiệp hội các nha chế tạo điện guơc gia - Hoa Kỳ) cho phép mỗi lần khơi dộng cdch nhau không dưứi 4 phUt, vơi tổng sơ' 4 lần khơi dộng١ sau dơ la khodng nghi (2 giờ) Mỗi lắn khơi dộng khơng guá 1.5 giây Hlnh 12-18 minh họa kiểu hiê'n ap tự ngẫu cUa hộ klìơi dộng vơị diện ap gidm Bạn hãy chu ý các vị tri nơ'i trong h؛ến ap khơi dộng

Bỉơ'n ap tự ngẫu cung cấp mtíment khơi dộng cao n h ấ t trơn mỗỉ am pere dOng dỉộn nguồn Hây

la phương tiện khơi dộng dộng cơ rấ t hiệu quá cho cdc Ung dụng yêu cầu giám dơng diện dồng thơi bdo dám m om ent khơi động cao Kiểu khơi dộng này dược coi la chuyển tiơ'p mạch kin, duy tri nối k ết dộng cơ VỚ I diện nguồn một cdch liơn tục trong khi chuyển tiếp từ diện áp gldm sang diện áp toàn p h ầ n١ cho phép trá n h dOng điộn chuyển tiếp cao như tro n g cdc hộ khơi dộng sơ dụng chuyển tiơ.p mơ, dồng thời giUp cho quá trin h tăn g tơc cUa dộng cơ êm hơn

Vận hànhVận h àn h nUt S ta rt bên ngoài hoặc linh kiện diều khiến sẽ dUng các contactor khơi động và tru n g hơa, -cung cấp diện áp gidm cho động cơ

Hình 12-18 Sơ đổ mạch kiểu biến áp tự ngẫu trong

bộ khởi động với điện áp giảm,

thông qua biến áp tự ngẫu Sau khoảng thời gian

được xác lập trước, các tiếp điểm bộ thời chuẩn

ngắt contactor trung hòa, n g ắt nối k ế t biến áp

tự ngẫu, nhưng để ìại phần các cuộn dây nối với

động cơ kiểu nối tiếp C ontactor run (chạy)

đóng, làm ngắn mạch điện trở này và cung cấp

điện áp toàn phần cho động cơ Sự chuyển tiếp

từ điện áp giảm đến điện áp toàn phần được

thực hiện, không cần n g ắt mạch động cơ

Đô'i với các bộ khởi động có định mức đến

200 hp, bạn được phép khởi động đến 15 giây

cách nhau 4 phút, có th ể thực hiện trong một

giờ với khoảng nghỉ là 2 giờ Đối với các bộ khởi

động có định mức trê n 200 hp, bạn được phép

vận hành ba lần 30 giây, cách nhau theo các

khoảng 30 giây, và khoảng nghỉ 1 giờ Nhược

điểm chính của kiểu khởi động này là định mức

công suất không cao và hệ sô^ công su ất thấp

KHỞI BỘNG v ٠ l MỘT PHẦN DÂY QUÂN

Động cơ dây quấn phân chia có hai bộ dây quấn

đồng n h ấ t - vận h àn h song song - có th ể được

cấp điện theo thứ tự để cung cấp dòng điện khởi

động giảm và mom ent khởi động giảm Hầu h ết,

nhưng không phải tấ t cả, các động cơ điện áp

kép 230/460 V đều thích hợp với kiểu khởi động

này ở điện áp 230 V

Khi một cuộn dây trong động cơ dây quấn

phân chia được cấp điện, m om ent được tạo ra là

khoảng 50% giá trị m om ent khi sử dụng cả hai

cuộn dây, và dòng điện là 60-70% giá trị theo

điện áp nguồn, tùy theo th iế t k ế động cơ Do đó,

tuy sự khởi động không thực sự giảm điện áp,

nhưng vần được xếp vào ìoại khdi động với điện

áp giám, vì giảm dòng điện và moment

Khi vận h àn h động cơ điện áp kép mắc tam giác với điện áp 230 V từ bộ khỏi động dây quấn

m ột phần có contactor đề 3-cực và contactor chạy 3“Cực١sự phân chia dòng điện không đều xảy ra trong khi vận h àn h bình thường sẽ dẫn đếp quá tải contactor khới động Để khắc phục điều này, một sô^ bộ khởi động dây quấn một phần sử dụng contactor (đề) khởi động 4-cực và contactor (chạy) vận h à n h 2-cực Điều này cho phép loại bỏ sự phán chia dòng điện không đều trong động cơ mắc tam giác, và cho phép động

cơ mắc sao ÍY) n h ận được 1/2 hoặc 2/3 cường độ dòng điện khới động dây quấn m ột phần

Các bộ khởi động cấp 8640 có contactor khởi động, relay thời chuẩn, contactor chạy, và relay (bảo vệ) quá tải Đóng tiếp điểm th iế t bị điều khiển làm cho contactor khởi động đóng lại để

nối cuộn dây khởi động và khởi đầu chu kỳ thời

gian Sau thời lượng cho trước, contactor vận hành đóng lại để nối k ế t cân bằng các cuộn dáy động cơ N ên xác lập thời lượng này khoảng 1 giây Hầu h ế t các nhà chế tạo động cơ đều không cho phép cấp điện cho m ột mình cuộn đề lâu hơn

3 giây Bộ khởi động dây quấn m ột phần hoạt động theo chế độ khởi động chuyển tiếp kín.Vận hành

Các chi tiết của bộ khởi động một phần dây quấn được bố trí để dễ hiểu chế độ vận hành Quan sát

sơ đồ điện, H ình 12-19, bạn có th ể hiểu cơ chê vận h àn h của bộ khới động này Đóng nút S tart hoặc th iế t bị điều khiển sẽ cấp n ăn g lượng cho contactor khởi động ( IM) làm kín qua khóa liên động (IM a) và cấp điện cho bộ thời chuẩn (TR) Các tiếp điểm (IM ) nối nửa cuộn dây thứ n h ấ t của động cơ với dây nguồn Sau khoảng thời gian cho trước, các tiếp điểm TRTC cúa bộ thời chuẩn

Nối kết động cơ

A A д д

Động cơ đấu sao (Y)

١ T2 T9

Oộng cơ đấu tam giàc (Л)

Hình 12-19 Sơ đồ điện bộ khởi động từ tính

kỉểu một phần dáy quấn.

sẽ đổng contactor (2M) Các tiếp điểm (2M) nối

nửa cuộn dây thứ hai của động cơ vào dây nguồn

Bộ báo vệ quá tải, mơ n ú t Stop hoặc th iế t bị

điều khiến khác, n g ắt diện các công tắc M I, M2,

và rclay thời chuấn TR, tách động cơ ra khỏi

điện nguồn Contactor 3-cực í IM) chí nối kết nửa

cuộn dây thứ n h ất của động cơ đê giảm dòng điện

vào khi kh(ỷi động, ó o n ta cto r 3-cực (2M) nối nửa

cuộn dây thứ hai của động cơ đê vận hành

Các liU nliưực điểm

Bộ khơi động m ột phần dây quấn là bộ điều

khiển điện áp giảm có giá th ấ p n h ấ t, sử dụng cơ

chế khởi động chuyến tiếp kín, kích thước nhỏ

Nhược điểm là chúng không thích hợp với chế

độ tăn g tốc lâu hoặc khơi động thường xuyên,

yêu cầu th iế t kế động cơ đặc biệt, và thiếu linh

hoạt trong lựa chọn các đặc tính động cơ

Bộ KHỞI ĐỘNG SAO-TAM GIÁC

HÒẠC TAMGIÁC-SAO

Bộ khời động sao-tam giác hoặc tam giác-sao

được dùng với động cơ lồng sóc quấn tam giác, và

tấ t cá các đầu dây được đưa ra ngoài để tiện đấu

sao (Y) cho sự khới động điện áp giám Phương

pháp khởi động này đặc b iệ t thích hợp với các

ứng dụng đòi hỏi thời gian tă n g tốc dài hoặc

kh(h động thường xuyên Bộ khới động sao-tam

giác thường dùng cho tái quán tín h cao, chẳng

hạn th iế t bị điều hòa không khí ly tâm , dù vẫn

có thế dùng cho các trường hợp yêu cầu m om ent

khởi động th ấ p hoặc dòng điện khởi động thấp

Khi động cơ 6 hoặc 12 dây mắc tam giác với

mạch khơi động níYi sao, khoảng 5S9c điện áp

toàn phần cấp cho từng cuộn dáy, động cơ có

m om ent khdi động khoang 33% m om ent khơi

động với điện áp toàn phần và 33% cường độ

dòng điện khỏa rotor bình thường từ đường dây

nguồn Khi động cơ đà tá n g tốc, nên vận hành

bình thường với mắc tam giác

Vận hành

N hán n ú t S ta rt bên ngoài sè cấp điện cho động

cơ theo nối k ế t sao tY), H ình 12-20, khoáng 58%^

điện áp toàn phần cho các cuộn dây Vdi điện áp

giám này, động cơ đ ạt khoảng 33% m om ent khơi

động với điện áp toàn phần và tiêu thụ 33% dòng

điện khóa rotor bình thường Sau khoảng thời

gian có th ể điều chỉnh, động cơ tự động mắc tam

giác, cung cấp điện áp toàn phần cho các cuộn

dây Trong các bộ khơi động với chuyển tiếp mở

mạch, động cơ tạm thời n g ắ t nôd k ế t với điện

nguồn tro n g khi chuyển tiếp từ mắc sao (Y) sang

tam giác (A) Với chuyến tiếp kín, H ình 12-21,

động cơ vẫn duy trì nối kết với điện nguồn thông

qua các điện trở Điều này cho phép trá n h các

đỉnh điện áp liên quan với chuyển tiếp mơ mạch

H lnh 12-20 Sơ đổ điện bộ khỏi dộng sao - tam giac,

chuyển tiếp mở mạch.

Hình 12-21 Sơ đồ diện bộ khơỉ dộng sao - tam giảc,

chuyển tiếp mạch kin.

Cácininhưực điểmCác ﺎﻌﻟ điểm là giổ th à n h vừa phai, thích hợp với các tả i quán tin h cao, thdi gian tă n g tốc dài,

và cO hiệu suất m om ent Nhược điếm chinh gồm yêu cầu th iế t k ế dộng cơ chuyên biệt, moment khơi dộng hơi th ấ p١ chuyến dổi từ chế độ chuyển tiếp mơ m ạch sang chế độ m ạch kin dOi hOi

th êm chi phi, và thiếu linh hoạt trong lựa chọn các dặc tin h khơi dộng

vệ do nhà chế tạo dộng cơ quy định, Bảng 12-4

Dùng cho dộng co 12 dáy, đlèn áp kép, quấn dây dể vận hanh khởi

động YA trẽn mộl trong hai điên áp, và các đỏng cơ 12 dây, mộỊ điện

5 v ớ i 8

6 với 9

6 5 ٠

، 3 2 1

Các dây động cơ

Chú ý; Cảc dây từ đông cơ đến bộ khởi động phải có định mức dòng điện không dưởi 60% cường độ dòng điện định mức tải toàn phần của động cơ Tiêu chuẩn Điện yêu cầu bảo vệ quá tải bằng relay.

Hình 12-22, Các nốt kết sao - tam giác.

B ả n g 12-4 Lựa chọn bộ điếu khiển theo các đặc tính cụ thể Đặc tính Kiểu bộ khởi động n ên dùng

Bộ KHỞI ĐỘNG NHIỂU Tốc Độ

Bộ khới động nhiều tốc độ được th iế t kế đế điều

khiển tự động các động cư lồng sóc hai tốc độ

kiểu cuộn dây riê n g hoặc kiểu cực liên tiếp Các

bộ khởi động n ày kh ả dụng cho động cơ 3-pha١

công su ất không đổi, m om ent không đổi hoậc

hiến thien 10ب khới động động C(í nhlỂu ا(ﻵ'ا độ

được dung trèỉì các máy cdng cụ, q u ạ t١ hộ thoi,

máv ncn khi tJ'ﺀرng Ịiệ اhةng lạ n h١ và nhiều loại

thicl hị khác

Relay tồc độ thấp ciíSng hức

Khi đưo'c lắ Ị ) vào hộ kh(ĩi dộng tiêu chuẩn, 1'elay

L(')c d() thấỊ) cưởng hức hưộc ngư('íi vận hành luhn

luhn khdi d jn g động cư theo chồ độ vận thc thcip

trước khi c'huv،؛ n ^ang t(')c độ cao Đây là tinh

năng an tohn được áp dụng nếu có nguy cư hư

hhng máy mOc khi dộng cư khdi dộng vdi tốc độ

cao, hhnh 12-23

Hinh ٦2-23 Sơ đổ diện của hộ khỏ؛ dộng dộng cơ

dây quấn rlèng rẽ hai tốc độ

Relay tự ٥ ỌPB gia tOc theo thứ tự

Ị/)ạĩ relay này diều khiến chuỗi th ư tự gia tỏ'c tư

tốc độ thả'p lجn tdc độ cao

Relay tự ٠ ộng g؛ảm tồc theo thứ tự

líelay tự động gldm tô'c theo th ư tự dưực dUng

vớl các tẩl quán tin h lưn Hiệu ứng hàm phdt

sinh do thay đối dột ngột từ tốc độ cao xuOng tOc

độ thả.p cd th ế làm hư dộng C íí diện hoặc mdy

đưí;c truyền dộng t)ê’ trd n h nguy cơ này, phải

cung cấp dU thơi gian cho dộng cơ chạy chậm

dần bằng cách nhâ'n ndt Stop và chờ trong thời

gian ngắn trước khi n h ân nUt chuyển sang tdc

độ thấp

Đế vận hành chuẩn xác, cO th ế tra n g bị bộ

khơì d()ng nhiều tốc độ với relay tự dộng gldm

tOc độ theo thư tự cho tưng bước gidm tốc Relay

này tự dộng xác lập thời gian trễ giữa các bước

tOc độ, do dó khOng cần nhíín nUt Stop khi

chuyển sang tô'c độ thấp

BỘOIỂU KHIỂN ĐỘNG cơ CHUỖI cực

Hình 12-24 Các nOi kết trong bộ khởỉ dộng chuỗi cực

dể cO moment khOng dổi hoặc moment biến thlèn

tăng 10 ز dộng cư dược quấn dây và lắp d ặt chắc chắn trong khung cô' d ịn h١ rấ t khó thèm hoặc bơt các cực và cuộn dây liên quan Vì vậy, cần tim phương tiện cho phep thay dối tốc độ dộng cơ bằng phương pháp số cực Một phương pháp thực hiện diều này la sắp xếp chuỗi cực, cO th ể áp dụng cho các dộng cơ hai cuộn dây, hai tốc dộ١

hoặc m ột cuộn dây, hai tỏ'c độ

Đdo ngưực m ột số dOng diện trong các cuộn dây sẽ cO tác dụng như tằn g hoặc gidm sO cực

Trong m ột số trường hợp, dộng cơ 3-pha dưqc' quấn vơi 6 dầu dây dưa ra ngoài dế nối kết Có thể’ nối các cuộn dây này, sơ dụng tổ hựp các dầu dây nối k ế t١ theo kiểu mắc tam giác (A) nối tiếp, hoặc mắc sao (Y) song song, Htnh 12-24 Rằng cách nối các cuộn dây này, có th ể dẫn dOng diện theo hai chiều khác nhau, tạo thCm số cực và gidm tOc độ động cơ một cách hiệu q٧a s ố cực tàn g gấp doi bằng cách đáo chiều qua một nưa pha CO th ể nhận dưực hai tốc độ bằng cách tạo

ra gâp dôi số cực dể vận hành với tdc độ thấp

Hlnh 12-25 minh hqa sơ dồ ndl dây bộ diều khiển dể tạo ra chuỗi cực với moment khOng dổi hoặc moment biến th iên Sơ dồ diện này và sơ

đồ bậc thang, Hlnh 12-2b, m inh họa các nối kêt

Hình 12-25 Sơ đổ diện dộng cơ cOng suất khOng dổi, chuỗi cực, hai tOc độ Cỡ NEMA 0-4.

theo chế độ vận h ành như sau: Động cơ có thể

khới động với vận tốc cao hoặc thấp Có th ể thực

hiện thay đổi tốc độ từ tìiấp lên cao hoặc từ cao

xuống thấp mà không cần n hấn nút Stop trưóc.

Hình 12-27 minh họa các th iế t bị điều khiển

với các nối kết có th ể thực hiện để n hận được

các chuỗi thứ tự và chế độ vận h ành khác nhau

Phương pháp mắc nối tiếp tam giác tạo ra tôc độ

cao Ngoài ra, còn tạo ra cùng định mức công

suất (hp) ở các tốc độ cao và thấp

Định mức moment là như nhau ở cá hai tôc

độ, nếu cuộn dây trong kiểu mắc nối tiếp tam

giác cho tôc độ th ấ p và mắc sao (Y) song song

cho tốc độ cao Động cơ chuỗi cực với một cuộn

dây cho hai tô’c độ có vị trí nối ở giữa cuộn dây

Điều này cho phép các k hả năng nối k ết khác

nhau Tuy nhiên, tốc độ bị giới hạn theo tỷ số

1:2, tương ứng 600/1200 hoặc 900/1800 v/ph

Hình 12-28 m inh họa các dấu đầu dây động

cơ và các nối kết tam giác công suất (hp) không

đổi Sơ đồ điện, Hình 12-29 và sơ đồ bậc thang,

Hình 12-30, mihh họa các nối kết cho chế độ vận

hành như sau: Động cơ có th ể khởi động theo

tốc độ cao hoặc thấp Có th ể thực hiện thay đổi

tốc độ từ th ấp lên cao, không cần n hân nút Stop

trước Khi thay đổi tốc độ từ cao xuông thấp,

phái nhấn níit Stop giữa hai tôc độ Các linh

kiện điều khiển, Hình 12-31, nêu rõ các nôi kết

khác, có thể thực hiện để nhận được các chuỗi

thứ tư và chê đô vân hành

T hấp

L1

Stop

Các nối kết nêu trên chỉ

cho phép thay dổi tốc độ

tử "thấp" lẽn “cao" không

sử dụng nút “Stop" Khởi

động từ một trong hai tốc độ.

Các nố l kết ở bộ kh ỏ i động Tốc độ Dây nguổn

Đánh dấu các đầu dây động cd

Công suất (hp) không đổi

Hình 12-28 Các nối kếí trong bộ khởi động để có

còng suất (hp) không đổi.

Hình 12-29 Sơ đổ điện bộ khởi động động cơ hai tốc độ, chuỗi cực, moment không đổi hoặc biến

thiên Cỡ NEMA 0-4.

Có thể sử dụng bộ điều khiển động cư chuỗi cực, hai cuộn dây, bốn tốc độ, trên các động cơ lồng sóc hai cuộn dây có thể tá i nối kết và hai tốc độ trê n mỗi cuộn dây Kiểu động cơ này yêu cầu chuỗi thứ tự khởi động chuyên biệt Nghĩa

là phái sử dụng các tín h c h ất của relay cường bức, relay gia tốc, và relay giảm tốc để vận hành môt cách chuẩn xác

L2

L2

Điều khiển bằng linh kiện

“ hai-dáy” tự dộng Công tẳc chọn được dùng để xác định tốc độ

Các nối kết đèn báo tốc

độ có thể bổ sung vào các sơ đồ mạch diều khiển nèu trên.

Hình 12-27 Sơ đổ mạch thỉết bị điều khiển nêu rõ các nối kết có thể thực hiện

để nhân được các chuỗi thứ tự và chế độ vận hành khác nhau.

Mộ؛ đèn chi th ị "ON" M ột đè n ch! th ị '"OFF”

ﻮﻣ ۴ آ

4

ه

3

ة ٠ ه

١١١ Ca ٥

4 F)ã'n manh ،1iDến mạch dièn nguón ٥n n n i ổ n

Hal dSn ch i thỊ '"ON'' va "OFF'"

ﺍ

٠ ٥ P ، H l Ỹ ì q L a Síap Cao

ه >

L

١Ca٥

\ ١

· Đ ế n mạch điện n g u ồ n

Ba dèn chỉ thị ‘th ấ p ’ , cao” , và *OFF".

Hình 12-30 Bản vẽ Cơ bản mạch điều khiển bộ khởi

động chuỗi cực.

Hình 12-32 m ؛nb họa hộ khcfi động chuỗi cưc, hai tốc độ, với các nối k ết mom ent không dOi và moment biến thiên Hlnh 12-33 minh họa cách thức nối k ế t bộ diều khiển hai cuộn dầ.y١

l.)ốn tốc độ, vdi các kha n ăn g sắp xếp sử dpng kiểu dộng co này

Bộ ĐIỂU bhiEn biện áp toàn phẩnboạí hộ khdl dộng rè tiền nhâ.t là kiê’u diện áp toàn phần KhOng cO giới hạn về cOng suất (hpí, kích cỡ, định mức điện áp, hoặc kiểu d()ng cơ ch thể dược khơi dộng v.ới diện áp toàn phần khi dược cấp diện

Bộ khởi dộng diện áp toàn phần luơn luỏn

là lựa chọn dầu tiê n khi hệ thồng diện nguồn cO

th ể cung cấp dOng diện ban dầu, dồng thời dộng

cơ và máy dược truyền dộng cO th ể chịu đưpc sự

va dập dột ngột khi khơi dộng Ví dụ, các máy khởi dộng không tải, các máy yêu cầu moment khơi dộng nhơ, hoặc các máy dược tra n g bإ một dạng th iế t bị không tải dể gidm m om ent khơi dộng, chẳng h ạn van giảm tái trong máy nén

CO thể lắp ly hợp giữa m áy và động cơ diện để dộng cơ khơi động không tái Khl dộng cơ dgt

Các nối kết nút nhán cho phép khởi

đòng theo một trong hai tõc dộ vá

thay dổi tư tốc đố này sang tốc độ

khác không cắn nhấn nút ’Stop” trươc.

Diếu khiển bằng linh kiện hai dây tư dOng Cồng tắc chọn dưọc dưng dế xác dinh tổc dỏ

Các nối kết dén báo tốc

độ cb thể bổ sung vào các mạch diếu khiển nèu trẻn

Hỉnh 12-31 c a c nổi kếí cho các chuỗi thư tự và chế dO vặn hành khác nhau.

H lnh 12-32 Sơ đổ diện bộ khỏ؛ dộng chuỗi cực, hai tốc độ

T7 T3 T2

M2 TOC ĐỘ THỬ BA

H ình 12-33 Sơ đổ điện cơ bản của bộ điều khiển hai cuộn dây bốn tốc độ,

vá các khả năng sắp xếp nối kết động cơ.

đến tốc độ vận h àn h , ly hợp sẽ đóng lại Ly hợp

đôi khi được dùng trê n các máy lớn đế’ có thể tác

dụng công suất (hp) cực đại khi ngắt ly hợp mà

không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống truyền

động Sử dụng ìy hợp còn cho phép dùng các

động cơ với m om ent và dòng điện khóa rotor thấp hơn Trong h ầu h ế t các trường hợp, các hệ thống hiện đại đều sử dụng bộ điều khiển động

cơ kiểu bán dần N hiều bộ khởi động kiểu cũ vẫn còn được sử dụng và có th ể tiếp tục phục vụ

Thủ hai T11 T I 2 T13 M ọi dây khác T14.T15 T16 T17

trong nhiều nồm nữa Khi xuOng- cấp, chUng

thường được thay hằng hộ khơi dộng bán dẫn,

và không cần dUng Iv hợp

Rộ khơi dộng dlộn áp toàn phần da năng

dược th iế t kế dể khơi dộng các dộng cơ ìồng sóc

nhiều pha VỚI diện áp toàn phần, và ìà hộ diều

khiển chinh dối với dộng cơ vành trượt, co thể

vận hành kiểu bộ khởi dộng này bằng diều

khiển từ xa với nUt n h ấ n١ công tắc phao, bộ diều

nhiệt, công tắc áp suất, cỗng tắc giứi hạn, hoặc

thiê't bị di.ều khiển thích hợp khác,

CHUỖI THỨ TựHHỞI ĐỘNG

Nếu khởi dộng với diện áp toàn phần dẫn dến

yêu cầu dOng diện quá mức dô'i với hệ thống

phân phô'i diện, các dộng cơ phải dược khởi

dộng riêng rẽ hoặc theo các khối với tổng công

suất cho phép, sơ dpng phương pháp thời gian

trế, chắng h ạn bộ truyền dộng dộng cơ, relay

thời chuẩn thUy ngân Khi khơi dộng các dộng

cơ ìớn và nhơ trê n cUng một hệ thống diện, nên

khởi dộng tư dộng cơ lớn n h ấ t trước Điều này

làm cho các dộng cơ lớn cO th ể n h ận dược tối da

từ hệ thống diện Nếu các dộng cơ dồng bộ trong

cUng hệ thống với các kiểu dộng cơ ac khác, nên

khởi dộng các dộng cơ dồng bộ trước, do chUng

cung cấp tinh ổn định diện áp dể khởi dộng các

dộng cơ cảm ứng

BẢO VỆ ĐÔIVứl ĐIỆN ÁP THÂ.P

Cần có chế độ bơo vệ diện áp th ấp trong khi

dộng cơ dang chạy, du sự khởi dộng có tin h hệ

thOng cho phép tấ t cả các dộng cơ khởi dộng mà

không làm sụt diện ap nguồn quá mức Khi sư

dụng mạch diồu khiển ؟ -dây, độ sụt diện áp

hoặc tạm thời n g ắt m ạch diều khiển, cO th ể làm

cho dộng cơ dừng lại Điều này yêu cầu cung cấp

sự bảo vệ diện áp th ấ p và ngăn các dộng cơ tầng

tốc dồng loạt dến tốc độ toàn phần sau khi bị

chậm lại do sụt diện ấp Tuy nhiên, tâ't cả các

dộng cơ dều dược n g ắt khơi dây nguồn trong khi

bị sụt diện áp quá mức, và phdi khơi dộng lại

từng dộng cơ

BẲO VỆ vOi thOi gian trễ

Có th ể nOi mạch dể sử dụng cơ chế sụ t diện ap

theo thời gian trễ Điều này cho phép tách bộ

diều khiển khi điện áp quá th ấp nhưng cho phép

khởi dộng lại m ột cách tự dộng nếu diện áp

binh thường dược khôi phục trong khoảng thời

gian trễ cho trước, thường khoảng 2 - 3 giây

Cơ chế bảo vệ này trê n các bộ diều khiển cO

thể trá n h sự n g ắt m ạch hoàn toàn nhưng vẫn

cần chU y khi áp dụng Nếu áp dụng cho tấ t cả

các bộ diều khiển dộng cơ, sự khoi phục diện áp

trong khodng thời gian cho trước sau khi sụt diện áp sẽ làm cho từng dộng cơ tà n g tơ'c dồng loạt, dẫn dến tiêu thụ dOng diện quá mức, có thế gây quá tai và n g ắ t mạch diện dộng cơ

Các linh kiện diều k h iển , chẳng h ạn công tắc áp suất, phao, hoặc n h iệ t độ, khơi dộng và ddng dộng cơ m ột cách tự dộng khi p h at sinh nhu cầu Khi xảy ra sụt áp lớn hoặc mâ't diện nguồn, các bộ diều khiển dộng cơ sẽ n g ất mạch

dU cơ yêu cầu dóng công tắc Khl khOi phục diện

áp toàn phần, mọi bộ diều khiển dều dồng loạt

nỗ lực khơi dộng lại Có th ể khắc phục diều này bằng cách mắc thêm bộ trễ thời gian trong mạch khới dộng của từng dộng cơ và lập thời chuẩn yêu cầu khơi dộng theo cắc thời điếm khác nhau, sao cho sau khi khOi phục diện áp, mỗi lần chỉ khởi dộng m ột hoặc m ột nhOm dộng

cơ với cương độ dOng diện dưới mức nguy hiểm

ÔN TẬP

1 Khoảng diện ap la gì?

2 Hãy nêu cOng dụng cUa cOng tắc ly tấm trong dộng cơ 1-pha

3 Hãy nêu phương pháp dảo chiều quay dộng

cơ chia pha

4 Kiểu dộng cơ nào sử dụng th a n h dẩy và phần ứng dây quấn?

5 Nêu công dụng cUa dộng cơ khơi d ộ n g - tụ

6 Hầy nêu phương pháp dẩo chiều quay dộng

cơ khởi dộng - tụ, khi dộng cơ dứng yên

7 Hãy nêu các ﺎﻌﻟ điểm cUa dộng cơ tụ - chia vĩnh cưu

8 Hãy nêu cOng dụng cUa dộng cơ ciíc che

9 Cần làm gì dể khởi dộng dộng cơ cliia pha^

10 Cường độ dOng diện cần th iế t dể khởi dộng dộng cơ là bao nhiêu?

11 Hây nêu các ﺎﻌﻟ điểm của chế độ khơi dộng dộng cơ với diện áp giảm

12 Rộ khởi dộng diện trở sơ cấp, dôi kbi còn dược gọi là gl?

13 H ãy nêu các nhitợc điểm cUa bộ khới dộng biến áp tự ngẫu

14 Rộ khơi dộng một p hần dây quấn cung cấp kiểu khởi dộng nào?

15 Phương pháp khởi động dộng cơ rẻ n h ất là gì?

16 Hãy nêu công dụng của bộ khơi dộng Y - A

17 Tại sao bộ khởi dộng Y - A dược dUng với dộng cơ lồng sóc dây quấn?

18 Tại sao cần sử dụng relay cương bức?

19 Hảy nêu quan hệ giừa sO cực từ và tốc độ dộng cơ

20 Hãy nêu phitơng pháp tạo ra hai tốc độ tro n g dộng cơ chuỗi cực

٠ Cong dụng cUa ưực cổng.

♦ Gla tốc vồ cấp với linh hiện bán dẫn

٠ Sự vận h àn h cUa diac trong mạch diều

LINH KIỆN BIỆN c.

Linh kiện diện cơ dược dUng từ nhiều nảm qua,

n hاmg vẫn hoạt dộng dáng tin cậy trong nhiều

tran g th iế t b؛ ٧ớì cấu trUc dơn g iả n١ linh hoạt

trong sứ dụng, và cO nhiều tổ hợp tiếp điểm,

chUng dược dUng dể thực hiện các nhiệm vụ như

lập chuồi thứ tự và khOa liên dộng ChUng cOn cO

th ể dẫn dOng diện lớn và n g ắ t mạch theo yêu

cầu

I^lnh kiện bán dẫn khOng có bộ phận chuyển

dộng cUng khOng cO các tiếp điểm dể làm sạch,

thay mơi١ hoặc diều chinh, sư dụng tran sisto r,

triac, diac, và SCR dể chuyển mạch Các linh

kiện logic này cO th ể thực h iện các chức nãng

trong hệ thống bán dẫn như các relay trong hệ

thô.ng điện cơ

130 diều khiển bán dẫn cO nhiều ﺎﻌﻟ điểm làm

cho chUng dược sử dụng tro n g nhiều lĩnh vực

khác nhau ChUng cO độ tin cậy cao hơn các linh

kiện diện cơ, dược cung cấp dưới dạng module

kin, cỏ th ể cám vào hoặc thay thê' theo bộ một

cách dễ dàng

KHỞI BỘNG BIỆN ÁP GIẲM

CO th ể thực hiện ch ế độ khơi dộng diện áp giảm

theo nl)lều cdch Tuy nhiên, trong mạch bán dẫn,

kiểu khơi dộng này dơn giản hơn so với linh

kiện diện cơ Tuy cẩc chi tiế t trong mạch diện

ban dần phdc tạp hơn -hệ thô'ng diện cơ, nhưng

không yêu cầu kiến thức chuyên sâu về bán dẫn

và diện tử dể làm việc với các mạch này

Bộ CHỈNH 1 ﻼ ﻟ ĐIỂU KHIỂN BẰNG SIIIC (SCB)

Bộ chỉnh lưu diều k h iển bằng Si (SCB) là linh

kiện thOng dụng n h ấ t trong các mạch diều

khiển dộng cơ diện SCR thực ch ất là thyristor

nhưng th u ậ t ngừ SCR được dùng nhiều trong các tài liệu và được chấp n hận rộng rãi Đày là loại linh kiện bán dẫn đặc b iệt được dùng để điều khiển các m ạch điện

SCR chỉ dẫn điện theo chiều thuận Ký hiệu của SCR được nêu trê n H ình 13-1 Dòng điện đi qua SCR từ cathode (C) đến anode (A) Minh họa này cho th ấy SCR còn có cổng (G)

Anode

Cực cổng

Calhode

H ìn h 1 3 - 1 K ý b ؛ệ u S C R ,

Chức n ấng của SCR dược m inh họa trong sơ

dồ mạch trê n H inh 13-2 Công dụng chinh cUa SCR là dUng cho mạch diều khiển, chẳng hạn

bộ làm mơ dèn, bộ diều khiển tốc độ dộng cơ K.iểu mạch này dược m inh họa trê n H lnh 1:3-2 Diện trơ R trong m ạch này là biến trơ (diện trở

cO th ể diều chinh), dược dUng dể diều khiển giá trị diện áp cung cấp cho cổng cUa SCR Diộn áp cung cấp càng cao, dOng diộn di qua càng lớn Nếu m ạch diều khiển dèn, giảm diện áp dến biến trơ sẽ làm mờ bOng dèn Nếu tai là dộng

cơ, tốc độ sẽ giảm Các H ình 13-3, '13-4, và 13-5

47.62 (1.875)

1C' đa 27.6b (1.090)

^Đường kỉnh lối đa

74.29 (2.925)

Hình 13-5 Cường độ dòng điện càng lớn, yêu cấu

SCR càng lớn.

minh họa hình dạng SCR với các đầu dây tương

ứng nôi k ết đến cathode, anode, và cực cổng

Một trong các lý do chính sử dụng linh kiện

bán dẫn để điều khiển động cơ là k h ả n ăn g khởi

động động cơ trong điều k iện giảm điện áp, và

cho phép động cơ đ ạt đến tốc độ toàn ph ần ở mức

moment th ấ p hơn Bằng cách giảm cường độ

dòng điện đi vào khi khơi động, va đập cơ học

đối với th iế t bị được truyền động sè giám rõ rệt

Bộ khởi động động cơ điện áp giảm sử dụng

linh kiện bán dẫn SCR để điều k h iể n công suất

SCR chỉ dẫn điện theo m ột chiều, chiều mũi tên

trên ký hiệu Để sử dụng SCR và tậ n dụng ưu

th ế của linh kiện này đối với điện ac١ cần dùng

hai SCR mắc song song và ngược nhau, Hình

13-6 Các SCR phải được chuyền m ạch ON để

cho phép dòng điện đi qua; nghĩa là cần có xung

cổng để đóng m ạch ON Khi SCR được tạo cổng

Hình 13-6 Các SCR mắc song song (ngược) cho

điện ac m ột pha.

Hình 13-7 Mắc các SCR trong mạch ba pha

trạ n g th á i ON, sẽ liên tục dẫn điện theo chiều thuận Điều khiển toàn sóng sứ dụng hai SCR trong từng pha, do đó vận h à n h ba pha phải dùng 6 SCR, Hình 13-7

Có thể điều khiển dòng điện qua SCR bằng cách tạo cổng SCT tạ i các thời điểm khác nhau trong nứa chu kỳ، Điều nàv cũng cho phép điều khiến thời gian tă n g tốc của động cơ Nếu xung cổng được cấp sớm tro n g nửa chu kỳ, sóng ra sè cao Nếu xung cổng được cấp trễ trong nứa chu

kỳ, chí một phần nhỏ d ạn g sóng đi qua, sóng ra

sẽ thấp Do đó, bằng cách điều khiển điện áp ra của SCR, có th ể điều k h iến đặc tính gia tốc cúa động cơ (H ình 13-8)

/ /

25% tín hiẻu ra

75% tín hiệu ra (Cấp sớm)

(Cấp đẩy đủ)

Hình 13-8 Tín hiệu ra của các SCR với chế độ cổng

، khác nhau.

GIA tOc vO cap Với linh kiện bAn dẫn

Bộ điồu khiển điện áp giam 8660 sứ dpng linh

kltn l)án dần cung cấp gia tốc vO cảp èm dịu cho

độig c(í cảm ứng 8-pha ٠Bộ diều khiển này cung

cáp các t.ính n ăn g tiốu chuẩn ٧à tinh năng tùy

ch.n dé diều khiến, giám s á t, và báo vệ dộng cơ

tiín g cdc chế độ khdi dộng và vận hành Do câu

t٢Lc theo module, bộ diều khiển này càng linh

hoảt và dễ bảo tri Khííi dộng mềm dược thực

h.ièn bằng cách lần lượt chuyển mạch ON sẩu

linh kiện SCR Hai linh k iện SCR dược mắc dấu

lư٢.g nhau (song song ngược) và lắp trê n bộ tản

n hاệt đê’ tạo th à n h cọc cOng suât Cọc công suất

C(')n chứa bản mạch in và cdm biến nhiệt

Thứ tự kích hoạt các SCR dược diều khiển

bằng các module trê n giàn logic Các module này

cOn kiếm tra các diều k iện khdl dộng^và chạy

dộng cơ, cung cấp thông tin về trạ n g th á i cUa bộ

điều khiển b ằn g cách sư dụng các dèn LED Mỗi

mcdule dều cO vỊ tri và chức n ăn g chuyên biệt

GIAN LOGIC

Gian logic ơ ph ần dưới cUa bộ diều khiển và có

các ố cám cho 8 module, H ình 13-9 Mỗi module

dều cO vị tri riên g và thực th i chức năng chuyên

biệt trong vận h àn h bộ diều khiển Module ở vị

tri thư n h ất thuộc về bộ diều khiển và cung cấp

các nối kê't dây giữa cợc công su ất và các module

logic Các module tư vị tri th ư hal dến thứ tám

diều khiển th ư tự kích h o ạ t các SCR, kiểm tra

tinh chinh xác cUa các diều kiện khdi dộng và

ЛЛО

'.،،

٠60 ( І Д ١ وﺀ 44 ك،ع ﺀﺀﻵ

58 ﺀ؛

|»ﺀ ﺍ>ﺀ ٠ ﺍ ١۶ ﺀ ЧгР ﺍ»ﺀﺍ

tTPf

8-

В -2 B-3B В -4 А В 5 В -6 В 7 В

ه

٠ ١ ,اﻻ ا ٠ ١

، ا ا ١٠ ٨

ا ، ! ا ( ١

su ất dang sán g (GN), và không dược phép khdi dộng nếu dèn này t ắ t (GFF)

M o d u leB ^Relay ban dẫn (bảo vệ) quá n h iệt, 3-pha, bU

n h iệ t độ, dược cung cấp như một ph ần tích hợp của bộ diều kh iển Relay này cung cấp các dặc tin h kích h o ạ t thời gian ngược, cấp 10, bẩo vệ dộng cơ trước các sự cố quá tải Cắc bộ điều khiển vơi địn h mức dOng diện 200, 320, 500,

720 A sử dụng loại module B-3 khác Các xác lập dOng diện tả i to àn p h ầ n cUa dộng cơ (MELC) có

th ể diều ch in h b ằn g cách dUng chiết áp kế trên module B-3 Diều k iện quá tả i sẽ tự dộng ngắt dOng diện vào bộ diều kh iển , dOng các tiếp điểm báo dộng, dèn LED ng ãn chặn khới dộng và dèn

lE D n g ắ t m ạch sẽ sáng Tinh năn g kiểm tra

quá tả i trê n giàn logic kiểm tr a sự vận hành của

m ạch bán d ẫn (bảo vệ) quá tải Thời gian ngắt

m ạch do quá tả i là h àm cUa xác lập giới hạn dOng diện Xác lập này càng th ấp , thời gian di dến n g ắ t m ạch càng dài Thời gian n g ắt mạch cUa ba xác lập giới h ạ n dOng diện dược nêu trên

B ảng 13-1 Các kiểu bộ diều kh iển khác có thể cung câ'p thời gian n g ắt mạch dài hơn cho các tải quán tin h cao D ạng Z72 cung cấp các dặc tinh

n g ắt m ạch thơi gian ngược cấp 30 bằng cách dUng module B-3 dặc b iệ t và các cọc cOng suất với định mức dOng d iện cao Thời gian ngắt

m ạch quá ta i câ'p 30 dược nêu trê n B ảng 13-1

Bẩng 13-1 Thờí gian ngắt mạch do quá tảl

Gíới hạn dOng diện /.M FLC

Thời gian n g ắt m ạch (giây)

(iiới hạn dòng điện (Moduie B-4A) Tính năng

giới hạn dòng đ iện sè luôn luôn'giới hạn cường

độ dòng điện động cơ đến mức xác lập trước trong các điều k iện khởi động và chạy động cơ

Khung thời gian cô

định khoảng ١ /i giày

Xác lập giới hạn dòng đỉện có thể điéu chỉnh trong khoảng 150-425% MFLC

— Dòng điện chạy (vận hành động cơ)

Hình 13-10 Module B-4A.

Giới h ạn dòng điện có th ể điều chỉnh trong

khoảng 150 - 425% dòng điện tả i toàn phần của

động cơ (MFLC) thông qua chiết áp k ế trê n giàn

logic Nếu sử dụng contactor ngắn m ạch, tính

năng này sẽ chỉ áp dụng tro n g điều kiện khởi

đọng, m n h 1 3 -1 0 ^ '

Hồi tiếp vận tô'c kế (B-4B) gia tôc thời gian

tuyến tính Tùy chọn này cho phép tốc độ động

cơ tá n g tuyến tín h theo thời gian cho đến khi

đ ạt đến tôc độ toàn phần, H ình 13-11 Có thể

điều chỉnh thời gian khởi động từ 3 đến 30 giây

và không dao động theo tả i động cơ Phương

pháp này cung cấp sự tầ n g tôc r ấ t êm, nhưng

yêu cầu tín hiệu n h ập từ vận tôc kế Dòng điện

động cơ bị giới h ạ n theo xác lập giới hạn cường

độ dòng điện

Độ dô"c điện áp (Module B-4C) Tùy chọn này

cho phép điện áp cấp cho động cơ tă n g tuyến

tính từ 0 đến 100% tro n g khoảng thời gian có

th ể điều chỉnh 3 đến 30 giây Dòng điện động cơ

bị giới h ạn theo xác lập giới h ạ n cường độ dòng

điện Phương pháp này cung cấp sự gia tôc gần

như tuyến tín h từ đứng yên đến tôc độ toàn

phần, nhưng không yêu cầu vận tôc kế Thời

gian gia tốc thực tế tùy thuộc động cơ và tải,

Hình 13-12

Độ dôc dòng điện (Module B-4D) Tùy chọn

này cung cấp giá trị cường độ dòng điện ban đầu

đến động cơ khi khởi động, sau đó tă n g tuyến

tính đến xác lập giới h ạn dòng điện Có th ể điều

chỉnh dòng điện ban đầu từ 0 đến 150% dòng

điện tả i toàn phần của động cơ (MFLC) Khoảng

<ĐỘ dốc thời gian điếu chỉnh trong khoảng 0-7 giây

Điều chỉnh dòng điện ban đầu

٠Xác lập giới hạn dỏng điện điếu chỉnh trong khoang 150-425% MFLC

.0-150% MFLC Khởi động

— Dòng điện chạy {vận hành)

I Chạy

Hình 13-13 Module B-4D.

điều chỉnh độ dôc thời gian là 0 đến 7 giây Phương pháp này cung cap k h ả n ăn g điều khiển cao n h ấ t đô١ với dòng khdi động, H ình 13-13

Tăng tôc/giảm tỏc (Module B-4K)- Tùy chọn

này cung cấp chế độ khơi động m ềm và dừng mềm Các đặc tín h khđi động hoàn toàn tương

tự chế độ khởi động với độ dôc điện áp, module B-4C Tùy chọn này còn cho phép giám tuyến tín h điện áp cấp cho động cơ từ 50% đến 0% trong khoảng thời gian có th ể điều chỉnh 3 - 3 0 giây để dừng động cơ m ột cách êm dịu, đồng thời còn có cả tính năn g dừng k h ẩn cấp, Hình 13-14.Nếu xảy ra m ột tro n g các điều nêu trê n , bộ điều k h iển sẽ tắ t và các đèn LED tương ứng sẽ sáng Chức n ăn g không cân bằng pha được kích

h o ạt mỗi khi có dòng điện 3-pha ở các cực nối dây nguồn của bộ điều kh iển , nhưng sẽ bị n gắt trong kh i khởi động T rạn g th á i sự cô^ xảy ra khi giá trị không cân bằn g điện áp lớn hơn xác lập không cân bằng Theo tiêu chuằn NEMA, có th ể

điều chinh xác lập không cân hằng điện áp từ

đến 14%

Chức năng đảo pha được kích h o ạt mỗi khi

có dòng điện 3-pha ở các cực nối dây cap nguồn

của bộ điều kh iển T rạn g th á i sự cố xảy ra nếu

ba pha này không theo đúng chuỗi th ứ tự Nếu

không có module B-7, bộ điều khiển không nhạy

với pha và sè vận h àn h với thứ tự pha bất kỳ

C.hức năn g dưới tái được kích h o ạt sau khi

động cơ ’Tăng tôc'١ dVạng th ái sự cô xáy ra khi

động cơ sụt xuống dưới xác lập dưới tải, với

khoảng điều chỉnh 0% đến 90% cường độ dòng

điện tả i toàn phần Có th ể khứ điều này bằng

cách điều chỉnh xác lập dưới tải là 0%

Module B-5

Module này xác định th ứ tự kích h o ạt các SCR

Module B-6

Module này cung cấp góc pha kích h o ạ t của các

SCR, xác định số ph ần tră m dẫn (dòng điện) đối

với từng SCR

Module gỉám sát điện áp B-7

Đây là module tùy chọn có 3 chức n ă n g riêng rè:

• K hông cân bằn g pha

n hاл٦g giám tiêu thụ công su ất điện íkVA) khi

t ả ؛ giảm Nếu tải tầng, module này sẽ tăn g công suất (kVA) tương ứng dể khOng làm giam tốc độ dộng cơ KhOng th ể sử dụng tin h nầng này t.rên các bộ d؛ều khiển cO contactor ngắn mạch

CÔNG TẮC SCB NGẮN MẠCHNếu SCR bị ngắn m ạch, sự cố này sẽ dược phat hiện và công tắc SCR ngắn mạch sẽ chuyển sang

vị tri vận h à n h (ycs) Công tắc này cOn kích hoạt

bộ n gắt m ạch mắc rẽ (nếu cO) ơ phía trước bộ diều khiển Nếu cO hơ m ạch giừa bộ diều khiển

và dộng cơ, mạch SCR ngắn mạch sẽ hoạt dộng Diều này có th ể xảy ra, nếu cO công tắc n gất nối

k ết giữa bộ diều kh iến và dộng cơ N ên lắp các contactor cô lập phía trước bộ diều khiển Tẩi dộng cơ phẩi dược nối với bộ diều khiển dể ngản mạch SCR ngấn m ạch h o ạt dộng ngoài y muỗ'n

s ٥ ٠ ồ BIỆN CB BẢN bOi vởi linh kiện bán bẫn

Bộ diều khiển bán dân diện áp giảm với contac- tor cô lập dược nêu trê n H ình 13-15 Bưu ý, M, SR2, OT, alarm (báo dộng), SCR ngắn mạch, và

1 M, SR2, OT, ALARM , SCR ngắn mạch, và các relay tàng

tốc đều iắp trong bộ điều khiển và nối dây bên trong.

2 M là chức nâng cuộn dây của bộ điều khiển bán dản

điện áp giảm.

3 Relay SR2 điẽu khiển chuỗi thứ tự Start và Stop,

và có các tiếp điểm dược dùng làm khỏa lièn động điện.

4 OT là cống tắc quá nhiệt độ, mở khi xảy ra quá nhiệt độ.

5 OL là tiếp điểm relay quá tải; mỏ khi phát hiện quá tải:

khi không có các điện áp ở L1, L2, hoệc L3: hoậc

khi không có điện áp điếu khiển 120 V.

6 Công tắc ALARM (báo dộng) đóng khi phát hiện quá tải.

7 Tiẽp diểm SCR ngắn mạch đóng khi xáy ra ngán mạch

Tiếp điểm này được dũng với bộ ngắt mach hoặc

cỏng tắc ngẳt nối kết với cuộn kích hoat mắc rẽ.

8 Tiếp điểm tàng tốc độ dóng khl các SCR có trạng thái dẫn

toàn phẩn, đưọc dùng với contactor ngắn mạch.

STOP

1

Ị

٠ ٠ ٠ ٠ ٠ ٠ 1 ﻉ

C u ố n k l c h

Hình 13-17 Bộ điều khiển bán dẫn diện áp giảm

với contactor ngắn mạch và contactor cô lập

các relay tá n g tốc được lắp trong bộ điều khiển

và nối dây bên trong H ình 13-16 m inh họa bộ

điều khiển bán dẫn điện áp giảm với công tắc

ngắn mạch; H ình 13-17 m inh họa bộ điều khiển

với contactor n g ắt m ạch và contactor cô lập

DIAC

Về cơ bản, diac là linh kiện có hai đầu dây Diac

có tố’ hợp các lớp bán dẫn xếp song song ngược

nhau Tổ hợp này cho phép kích h oạt linh kiện

Chú ý, tro n g ký hiệu diac không có cực cổng hoặc phần tử điều khiển Linh kiện này có thể được dùng như diode chuyền m ạch hai chiều,

H ình 13-20B D òng điện có th ể đi theo một tro n g hai chiều khi có đủ điện áp cung cấp để kích hoạt Nói chung, điện th ê kích h o ạ t là khoảng 30 V theo m ột trong hai chiều Diac duy trì trạ n g th á i off (không dẫn) cho đến khi điện

áp qua các đầu dây T I và T2 vượt quá giá trị kích hoạt Trong các mạch điều khiển công suất,

có th ể sử dụng diac để tă n g hiệu quả điều khiển điểm kích h o ạt (on) cho điện cực cổng của triac hoặc SCR

TRIACTriac, về cơ bản là diac có thêm cực cổng Cực cổng điều k h iển các trạ n g th ái hoạt động (đóng mạch) của linh kiện hai chiều này Dòng điện cổng có th ể điều kh iển h oạt động của linh kiện theo m ột tro n g hai chiều Điều này tương tự SCR, nhưng các đặc tín h của triac hơi khác với diac H ình 13-19 m inh họa ký hiệu và vị trí của cực cổng

H inh 13-19 Ký híệu triac.

B ằng cách m ắc triac vào m ạch١ cO th ể m inh họa nguyên lý vận hành cUa linh kiện này, H lnh13-20 Trong' m ạch này, công tẩc dược dUng dể

chọn các trạn g thái khác nhau cho triac Tải có

thể là bóng đèn hoặc động cư ac Khi công tắc ớ

vị trí 1 ١ khồng có nôi k ế t cống, không có điện áp

kích hoạt câp cho cổng, triac không dẫn điện, do

đó động cơ không chạy VỊ trí 2, diode được lắp

vào mạch vth cực tính được sẩp xếp đô cho phép

điện áp kích hoạt cấp cho cống theo xung dương

ac cáp cho mạch Triac dẫn điện, nhưng chỉ theo

một nứa chu kỳ sóng sine ac

Điều này có nghĩa là chí kho ản g nứa cường

độ dòng điện bình thường cung cấp cho động cơ,

hoàn toàn tương tự với SCR Động cơ ac có th ể

gặp sự cố với kiểu xung điện áp dc này Khi công

tắc chuyển sang vị trí 3, điện áp ac toàn sóng

sine được câp cho cổng, nhưng vớì giá trị giảm

do điện trở R mắc nốì tiếp Cả hai nửa sóng sine

đều cung cấp cho cổng, triac d ẫn điện toàn thời

gian và động cơ ac được cấp điện áp với giá trị

toàn phần Động cơ chạy ở to٠c độ toàn phán R

có th ể là biến trớ với giá trị được dùng để điều

khiển cường độ dòng điện ac đi qua triac và đến

động cơ

Hình 13-20B m inh họa cách sắp xếp triac

thứ hai, sử dụng diac để kích h o ạt triac Điện áp

kích hoạt được điều k h iển b ằn g biến trd Điều

này cho phép điều k h iển động cơ linh h o ạt hơn

Triac

Triac được xếp trong các vó tương tự như SCR, do đó bàng m ắt r â t khó hoặc không thể phân biệt hai loại linh kiện này Các số trôn vó hộp cho b iết đó là triac hay diac Ngày nay đã có loại triac có th ể làm việc với các tái trẽn 10 kW.DiODE PHÁT QUANG

Diode p h á t quang (LED) được dùng làm đèn báo trên các bảng module của bộ điều khiển bán dẫn LED có kích cở nhỏ, cung cấp đủ ánh sáng cho mục đích này với các màu đỏ, xanh lá, và màu hổ phách, nhưng tiêu thụ dòng điện râ t nhỏ, Hình 13-21

LED được chế tạo với tiếp giáp galli- arsenide (một loại vật liệu bán dẫn) Sự tạo

th à n h các cặp điện tứ - lỗ là quá trìn h thuận nghịch N ăng lượng được giái phóng khi điện tử tái hợp với lỗ Trong galli-arsenide, điện tử đi vào lỗ m ột cách trực tiếp và p h á t xạ photon

n ăng lượng Các tiế p giáp galli-arsenide cung cấp điều kiện tô١ nha't để p h á t sinh bức xạ trong khoảng tầ n sô^ th ấy được Một sô^ được chế tạo với khoảng tần sô^ hồng ngoại

LED được dùng làm đèn báo Trong hầu hết trường hợp, chúng phái mắc nôì tiếp với điện trớ Chúng cũng được dùng đế chí báo logic cho các mạch m áy tính Khi được th iên áp ngược, LED không dẫn điện N ghĩa là phái nôd k ết cực tính thích hợp đến cathode và anode để LED

p h át sáng LED dẫn điện khi có th iên áp thuận, nghĩa là p h át sán g khi dẫn dòng điện thiên áp thuận LED thường vận h àn h với điện áp 1 đến

3 V Dòng điện quá cao sẽ phá huy LED, do đó trong hầu h ế t các mạch đều mắc điện trứ nôd tiếp để báo vệ

H ình 13-20 (A) Mạch m inh họa triac.

(B) Triac sử dụng diac để kích hoạt cực cổng.

sử DỤNG ه ﺎﻏ ﻻ KHIỂN BÁN DẪN

VÀ CÀC LINH KIỆN BIỆN TỪ

K^I؛ sứ dụng bộ d؛ề٧ khiển bán dẫn tnong mạch

cO các linh kiện diện từ١ thường xảy ra các vấn

dề về nguồn diện bị "bẩn'' S ự h ìn h th à n h và suy

gidm từ trường mỗi khi cuộn dây hoặc cuộn cảm

dưực cấp diện và n gắt diện tạo ra các dinh và

nhiều kiểu nhiễu điện khác Các dinh này có thể

gây sự cố cho các linh kiện bán dẫn, do chUng

rấ t nhạy và dễ bị tển thương với các dinh diện

áp di kèm với quá trin h nạp diện các cuộn dây

relay, và sự chuyển mạch on-off dộng cơ diện

Bộ TBIỆT B!NH

Bộ triệ t dinh dược lắp trê n các cuộn dây cUa

linh kiện điện từ, chắng h ạn relay, contactor,

và bộ khơi dộng dộng cơ Bộ tr iệ t diện áp dinh

cO thể cO các dầu dây nối với các dầu cuộn dây

Công dụng của bộ này la giới h ạ n nhiễu diện ap

và các dinh quá diện áp do cuộn dây bộ khởi

dộng tạo ra khi n g ắt mạch cuộn dây này

Bộ tr iệ t dinh dược chế tạo dể dễ dàng lắp

trực tiếp với các dầu cuộn dây cUa contactor hoặc

bộ khởi dộng với các cuộn dây 120 và 240 V ac

COng dụng của bộ triệ t này là giới h ạn các diện

áp chuyển tiếp cho những ứng dụng yêu cầu giao

diện với các linh kiộn bán dẫn Mỗi cuộn dây phdi cO một bộ triệt

BẲO VỆ chONg SÉTSét có th ể gảy ra các sOng diện áp cao Bộ triệ t dinh (sét) thứ cấp có th ể ngãn chặn các vấn dề liên quan dê'n sét đánh Bộ triệ t dinh có th ể bảo

vệ hệ th ố n g 1-pha, hai hoặc ba dây nối dất co

th ể lắp hai bộ này dể bảo vệ hệ th ố n g 208Y/ 120-Vac, 3-pha, bốn dây ChUng cO th ể chịu dược

1500 A vớl diện áp 040 V, 5000 A vơi diện áp

1600 V, 10 kA vớl diện áp 2200 ٧ , và 20 kA ở diện áp 3250V

ÔN TẬP

l S C R l à g ì ?

2 SCR cOn dược gọị là gì?

3 Dò tlm sự m ất cân bằng pha cO nghĩa là gì?

4 Sự dẩo pha có nghĩa là gl?

5 Hãy nêu công dụng cUa LED trê n các linh kiện bán dẫn

6 Nguồn công suất "bẩn’' có nghĩa là gj?

7 Công dụng cUa bộ triệ t dinh là gì?

8 Hãy nêu phương pháp chOng sét, bảo vệ linh kiện bán dẫn

9 Hãy nêu cOng dụng của diac

10 Triac la gl?

C h ư ơ n g 14

GIÁM SÁT VÀ ĐIÊU KHIỂN TÔC ĐỘ

NỘI DUNG CHÍNH

♦ Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện

٠ Sự khác biột giừa động cơ đồng bộ và động

٠ Phương pháp khời động Korndorfer

٠ Điều tiế t tốc độ b ằn g điện trở

♦ Các kiểu điều kh iển tôc độ động cơ rotor dây

quấn

٠ Sử dụng điện trở th ứ cấp để điều khiển động

cơ cảm ứng rotor dâv quân

♦ ư u điểm của bộ điều khiển tốc độ sử dụng

các linh kiện điện tứ

♦ Sử dụng nguyên lý thay đổi tầ n số để thay

đối tốc độ

ĐIỂU KHIỂN TỐC Độ DỘNG C0

Trong m ột sô^ trường hợp, hoàn toàn có th ể điều

khiến tôc độ động cơ điện, nhưng luôn luôn phái

trá giá cho điều này Động cư thường được th iế t

kê để vận h àn h với tốc độ xác định, sự khác biệt

so VỚI tôc độ này luỏn luôn ìàm giám moment

khởi động hoặc p h á t sinh n h iệ t trong quá trin h

vặn hành

Các quá trìn h công nghiệp yêu cầu động cơ

có th ế thay đổi tốc độ N ghĩa là phải có phương

pháp giãi quyết yẽu cầu th ay đổi tôc độ Điều

thứ n h á t cần xem xét là đặc tính của động cơ,

tìm kiêm các kh á n ăn g và khoáng thay đối tôc

độ có tín h khá thi

DỘNG CÚ LỔNG sóc

Tốc độ động cơ cảm ứng lồng sóc, H ình 14-1, gần

như không đổi trong các điều kiện tả i và điện

áp bình thường, nhưng phụ thuộc vào số cực từ

và tầ n số của nguồn điện ac Tuy nh iên , tôc độ

động cơ sẽ giám khi tả i tă n g đến mức vừa đủ

làm tăng dòng điện để đáp ứng yêu cầu moment

Đối với tá i cho trước b ấ t kỳ, chênh lệch giừa

tòc độ tả i và tốc độ đồng bộ được gọi là sự trượt

động cơ, biểu th ị theo phần tră m tốc độ đồng bộ

Tốc độ đồng bộ b ằn g tốc độ trường quay Do

mức độ trượt phụ thuộc vào tải, tả i càng lứn,

trượt càng lớn, nghĩa là động cơ chạy càng

Loại động cơ này không thích hợp với các ứng dụng công nghiệp yêu cầu điều khiển tốc độ trong khoảng tương đối rộng, do tôc độ này chỉ

cổ th ể điều khiển bằng cách thay đổi tần số, sô cực từ, hoặc trượt Điều khiến tô'c độ bằng cách thay đối tầ n số dần dần trớ nên thông dụng Đỏi khi có th ể thay đổi số cực từ bằng cách dùng hai hoặc nhiều cuộn dây phân biệt hoặc bằng cách nối k ết lại cuộn dây đó với số cực từ khác

ĐỘNG Cơ eỔNG BộTheo định nghĩa, động cơ đồng bộ là loại đồng pha với dòng điện ac vận h à n h động cơ Trong thực tế, điều kiện này chi là gần đúng, do luôn luôn có độ lệch pha, dù r ấ t nhổ Máy p h á t điện

ac 1-pha hoặc 3-pha sè vận h àn h như động cơ đồng bộ khi được eung cấp dòng điện với cùng điện thế, tầ n số, và dạng sóng như của máy p hát

này, điều kiện cơ bản đối với trường hợp máy

p h át ỉà phải tăn g tốc để đồng bộ hóa trước khi đưa vào rnạch

Động cơ đồng bộ có th ể có phần ứng quay hoặc từ trường quay Hầu h ế t các động cơ đồng

bộ đều là kiểu từ trường quay P hần ứng tĩnh tại lắp trê n khung stato r, còn các nam châm trường lắp vào khung quay với trục

Các cuộn trường được kích thích bằng dòng điện m ột chiều, dc, từ máy p h á t điện dc nhó (lắp

Hình 14.2 Động cơ đổng bộ

với bộ kích thích nối trực tiếp,

trên cùng một trục với động cơ và được gọi là bộ

kích thích), hoặc từ nguồn khác Hình 14-2 minh

họa bộ kích thích nối kết trực tiếp

Trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp

ngày nay, mạch điện tử bán dẫn cung cấp điện

dc cần thiết để vận hành loại động cơ này Mạch

điện tử bán dẫn còn cung cấp sự thay đổi tần số

cần thiế t để điều khiển tốc độ động cơ

Ctf chê kích thích

Kích thích trường trong động cơ đồng bộ được

thực hiện thông qua bộ kích truyền động bằng

động cơ cảm ứng, bộ kích nôì trực tiếp, hoặc qua

bộ truyền động đai, hoặc từ nguồn điện áp dc

không đổi Điện áp kích thích tiêu chuẩn là 125

hoặc 250 V, nhưng cuộn trường của động cơ được

thiết kế với điện áp kích thích dưới giá tr ị này

khoảng 10% để dự phòng sự sụt điện áp trên

đường dây nguồn

TỐC ũộ

Tôc độ của động cơ đồng bộ được xác định bằng

tần sô^ dòng điện cung cấp và sô' cực từ của động

cơ Nghĩa là tốc độ vận hành không đổi đối với

tần số và số cực từ cho trước Phương trình xác

định tô'c độ động cơ như sau;

120 V sẽ từ 3000 v/ph với máy 2 cực từ giảm đến

75 v/ph với máy 80 cực từ Điều này cho phép

động cơ nô'i trực tiếp với tải, ngay cả ở các tô'c độ

thấp, không thế’ sử dụng động cơ cảm ứng do có

hệ sồ' công suất và hiệu suất vận hành thấp

Một sô' động cơ được yêu cầu vận hành với

nhiều tô'c độ, nhưng ỉại là các máy có tôc độ vận

hành chuyên biệt Ví dụ, khi cần tỷ sô' tốc độ 2:1,

có thể chọn động cơ đồng bộ, khung đơn, 2-tốc

độ Có thể sử dụng động cơ 4-tốc độ khi yÔLi cầu hai tô'c độ không theo tỷ số 2:1

Động cơ 2-tốc độ, khung đơn thường là loại

có kết cấu cực lồi, với số cực từ tương ứng to'c độ thấp Có thê nhận được tốc độ cao bằng cách tái lập nhóm các cực từ sao cho hai cực sát nhau có cùng cực tính, kế tiếp là hai cực ngược cực tính Điều này có tác dụng làm giảm một nứa sỏ cực

từ trên rotor để vận hành với tốc độ cao, nhưng phải thay đổi các nối kết tương ứng trên stator

Sự chuyển đổi này thường được thực hiện một cách tự động thông qua bộ khởi động từ tính, hoặc thiế t bị thay đổi cực từ vận hành bằng tay Hình 14-3 minh họa động cơ đồng bộ và bộ kích thích với biến trở trường kícih thích, công tắc trường, và các đồng hồ trường kích thích

bộ, rotor được câ.p điện Khi động cơ đồng bộ khởi động, trường dc không được kích thích cho đến khi rotor gần đạt tốc độ đồng bộ Moment khởi động cần th iế t để đưa rotor đến tô'c độ này được tạo ra bằng sự cảm ứng

Cùng với cuộn dây trường dc, động cơ đồng

bộ còn được cung cấp cuộn giảm chấn Cuộn này

có thanh ngắn mạch bằng Cu lắp vào rãnh trong các mặt cực và nô'i kết với nhau ở một đầu bằng các vành Cu Cuộn này thường gọi là cuộn lồng sóc, tạo điều kiện cho động cơ nhận được moment khởi động đủ để động cơ khởi động với tải.Moment khởi động cần th iế t để đưa động cơ đến tốc độ đồng bộ được gọi là moment kéo toàn phần Moment cực đại, động cơ có thể cung cấp

và vẫn duy trì tính đồng bộ, được gọi là moment đồng bộ toàn phần

Khi cuộn stator trong động, cơ đồng bộ đang

dư.íc kích thích bằng nõi kết tuyến ac, từ trường

Uiay dưực xác lập hầu như tức thời Từ thông

quay cúa từ trường này cắt qua cuộn giám chấn

cùa rotor và cảm ứng dòng điộn thứ cáp trong

các th an h cũa cuộn này P hản ứng giữa từ thông

ciia các trường thứ cấp này và cùa trường stato r

quay tạo ra m om ent cần th iế t đế khởi động và

tăng tỏc độ rotor

Khi tốc độ rotor gần đạt đôn tốc độ đồng bộ

(như dộng cơ cẩm ứng do cuộn giảm chấn), các

cực tư dc được kích thích và từ thông m ạnh làm

cho chúng trcỳ nên đồng bộ với các cực từ trường

quay của stator Trong quá trìn h vận h àn h bình

thường, rotor tiếp tục quay với tốc độ đồng bộ,

tựa như các cực dc bị khóa với các cực từ trường

quay của stato r Do động cư đồng bộ không có

hiện tượng trượt sau khi rotor đạt đến tốc độ

toàn phần, sẽ không cảm ứng dòng điện th ứ cấp

vào các th an h của cuộn giám chấn trong quá

trình vận h àn h bình thường

Các phưtfng pháp khử؛ động

Khi khời động động cơ đồng bộ như động cơ cám

ứng, điện áp cấp cho động cơ phải giảm trong

khi khơi động và tă n g tốc Nói chung, có thể

nhận được điện áp khơi động giảm từ bộ bù khỡi

động (biến áp tự ngẫu), tương tự loại được dùng

trong cơ chế khởi động các động cơ cảm ứng

Khdi động với biê'n áp tự ngẫu Trong thực tế,

phương pháp này thường được thực hiện bằng

cách đóng contactor khới động tì١ư(k' đế nối

stato r với điện áp giảm Khi tốc độ gần đ ạt đến

giá trị đồng bộ hóa, contactor khởi động sè mở

và contactor vận h à n h đóng lại, nối k ết động cơ

với điện áp toàn phần Sau khi đạt được tốc độ

đồng bộ công tắc trường đóng lại thông qua điện

trờ tương đối nhó Dòng điện trường lúc này

được điều chỉnh để động cơ vận hàn h với hệ sô

công suất theo yêu cầu

Khởi động vứi (lỉện áp (iây toàn phần Nếu yêu

cầu động cơ vận h à n h với m om ent khởi động

cao, thường sử dụng điện áp dây toàn phần để

khới động cùng với relay quá dòng thời gian trễ

Relay này sẽ hoạt động trước khi đỉnh dòng điện

khởi động có th ế làm hư các cuộn dây động cơ

H ình 14-4 m inh họa bộ khới động động cơ đồng

bộ tư động qua điện nguồn Khới động qua điện

nguồn và khơi động với điện áp giảm đã được

trìn h bày trong phần trước, sư đồ điện khởi động

với điện áp giám được nêu trê n Hình 14.5 Chú

ý cách thức chuyển m ạch biến áp tự ngẫu vào

mạch khởi động Phương ph áp khởi động với

điện áp giảm này sử dụng ba cồng tắc hoặc ba

contactor Hai công tắc hoặc contactor khởi động

được nôi với hai phía của máy biến áp tự ngẫu

hoặc bộ bù, và cả hai đều đóng đồng thời Sau

khi động cơ gần đ ạ t tốc độ dồng bộ, hai công tắc

Hình 14-4 Sơ đồ mạch điện co' bản bộ khởi động động cơ với điện áp dáy toàn phần, khởi động sẽ mở, và công tắc chạy (vận hành) đóng lại Điều này đúng về lý thuyết, nhưng không phải lúc nào cũng th à n h công Động cơ có

th ể không trớ nên đồng bộ hóa, do đó có thể phái khới động lại đế đồng bộ hoặc sử dụng phương pháp tự động

Khởi động vó’i điẹn kháng Khởi động với điện

k h án g tương tự phương pháp khới động với điện

áp giảm, ngoại trừ bước th ứ n h ấ t thu được bằng điện kh án g mắc nôl tiếp với phần ứng động cơ thay vì biến áp tự ngẫu Trong phương pháp khới động điện kháng, với cùng m om ent trong bước thứ n h ấ t, cần dòng điện từ nguồn lớn hơn

so với khi sứ dụng bộ bù hoặc biến áp tự ngẫu Phương pháp này có ưu điểm là không cần mở

m ạch khi động cơ chuyển sang chạy với điện áp toàn phần Sự chuyển tiếp được thực hiện bằng cách làm ngắn mạch điện kháng

Khởi động với điện trở Mạch sử dụng phương

pháp khới động điện áp giảm với điện trđ được nêu trê n Hình 14.6 Đóng công tắc 1 trước đê nỗi động cơ vào dây nguồn thông qua điện trở toàn phần Sau đó, lần lượt đóng các công tắc 2, 3, và

4, với cách khoảng thời gian giữa từng lần đóng Mỗi công tắc sẽ làm ngắn mạch một phần điện trở Đôi khi có th ể sử dụng phương pháp khởi động này nếu công ty điện lực quy định dòng điện khởi động tá n g dần từng bậc

Khdi động theo phương pháp Korndoríer

Phương pháp khởi động K orndorĩer tương tự các phương pháp sử dụng điện k h án g hoặc điện trớ

để khởi động động cơ Phương pháp khới động này không yêu cầu làm hở m ạch động cơ Trước

h ế t, động cơ được nối qua các đầu nôi thích hợp của bộ bù (biến áp tự ngẫu), sau đó khởi động

b ằn g cách nô.i bộ bù vào dây nguồn Điện áp toàn phần được nối k ế t sau khi n g ắt dây trung hòa của bộ bù khởi động Điều này cho phép

H'inh 14-6 So đổ mạch điện bộ khOt dộng dộng co

đổng bộ k؛ểu diện trỏ.

động co chạy với m ột phần c.uộn dây hộ bù mắc

nối tiếp với dộng co, sau dO toàn bộ cuộn dây bộ

bù dưọc làm ngắn mạch, H lnh 14-7

Công tắc 1 dOng, nối m ột trong các cuộn dây

bộ bU vOi điện á-p nguồn Sau dó, dOng công tắc 2,

H lnh 14-7 So đổ díện bộ khOì dộng dộng co

đổng bộ kiểu horndorfer.

hoàn chinh mạch dộng CO vOi diện áp gidm Khi dộng co tă n g tốc độ, relay thOi chuấn vận hành bằng cOng tắc 2 làm hO mạch công tắc 3١ ngắt dây trung hOa cUa biến áp Tiếp theo, cOng tắc 4 dOng, nối dộng co vOi điện áp toàn phần bằng

cách !ầm ngan mạch hộ hù íỉằng cách mở công

Lắc 2١ các đầu dảv glhm điện áp cUa bộ bU đưí.yc

ngắt n،١i kết, và nô'i kết vận hành ìâu dài vdi

d()ng cơ dưcíc hoàn tất

CiU' phưo.ĩig phiJp kh<>'i động khác Nguồn đ()ng

lực Ị)hụ١ thcídng là dộng co cdm ứng١ cO th ể đưcỊc

dUng làm hộ khdi dộng Phưctng phap khdi dộng

này ốp dụng chfj dộng co k h hng cO cuộn lồng sóc

hoậc dUng vOi máy p h ẩt d-iộn xoay chiều dược

chuvển dổi dế sử dụng dưứi dạng động co Kĩếu

dộng cơ này khOng th ế khdi dộng khi ch thi

Cfing đụng cUa flộng ctf ồng hộ

Động co dồng bộ ch th ể dưpc dUng dể hiệu chinh

hệ sO chng suất; truyền dộng vhi tốc độ khhng

dối, hoặc tdi khhng dổi, và diều hha diện áp Do

hiệu sơất cao, ch th ể sử dụng dộng co dồng bộ

trẽn hảu h ết các tải yêu cầu tô'c độ khhng dổi

Các ứng dụng chinh hao gồm m áy nốn, g u ạt١ bộ

thô'ị١ tí.ục, bom ly tâm , m áy xeo giây, máy cán

cao su, và truyền dộng m áy p h át điện dc

ĐỘNG c ٥ ROTOR DÂY OUẨN

Dộng co rotor dây quấn khá.c với kiểu lồng shc

Dộng cO này ch các cuộn dây trong rotor thay vl

chuỗi các th a n h dẫn tro n g rã n h rotor Mắc diện

trO ngoài vào mạch động co khi khdi dộng sẽ

tạo ra moment cao vhi dhng khOí dộng tưong dối

thấp l(hi động co tă n g thc d ộ١ lẩn lưọt ngắt bht

các đ itn trh cho dên khi rot()r đưọc làm ngan

mạch ơ tốc độ toàn phần Ch th ể diều chinh tốc

độ trong giOi hạn nhíít định bằng chch thay dổi

gia t r ؛ diộn trO trong mạch rotor, H lnh 14-8

Ch thế sứ dụng các diện trO dể diều chinh thc độ

dộng co, nếu chUng ch giá trị diện trh' phù hợp dể

khhng gây quá n h iệ t khi sư dụng thường xuyên

Ciấc diặn trO khOi dội٦g chi dưọc dUng tro n g thOi

g ian r.gắn, chn cổc diện trO dUng để gidm dần

Diẻn tru

Hlnh 14-9 Bộ díểu khiển - khởi dộng dUng cho dộng

cơ cảm ứng rotor dảy quấn

tOc độ dộng co ch th ể sử dụng trong thOi gian dài N ghĩa là phải chọn diện trO phU h(.íp vhi mục dích sư dụng

Cẩc dộng co dc tạo ra tOc độ biến thihn híệu qud n h ấ t ٢l٦uy nhiên, do ch th ể diều chinh gia trị diện trO cUa rotor, dộng co rotor dây quấn là một trong vài dộng co ac ch th ể diều khiển tốc độ

Dộng co rotor dây quấn gồm các cuộn dây dược cách d iện١ không bị ngắn mạch vĩnh viễn như tro n g dộng co lồng shc, nhưng dược nô'i vhi nhau theo thứ tự liên tiếp, tạo th à n h vUng cực hừu hạn ch cUng số cực tư như stator Dầu dảy cUa cdc cuộn rotor tập tru n g vào vành ghp, chn dược gọi la vành trư(.ít

l)hng diện chm ứng trong rotor dưqc dẫn qua các vành trượt (và các chổi than tựa trhn vành trượt) đến diện trớ lắp phía ngoài, Hlnh 14.9

Ch th ể diều chinh hoặc thay dổi các diện trh này theo yêu cẩu chuỗi thư tự khhi dộng Dằng cách thay đổi diện trO trong mạch rotor, ch thể thay dổi thC độ dộng co Khi d ạ t dến the độ dồng bộ, các diện trd dược làm ngắn mạch và dộng co chạy V Ớ I các dặc tin h tưong tự kihu lồng shc

f٢u٠y nhiên, ch th ể để lại vàl điện trd trong mạch để hỗ trợ diều khiển tOc độ, nếu kích cỡ (định mức tinh theo W) cUa các diện trd này chiu dưqc dhng diện không dổi di qua chUng Dằng cách mắc diện trd cao tr()ng m ạch rotor, ch thể khOi dộng dộng co và tạo ra m om ent khOi dộng cao vhl cưhng độ dhng diện khOi dộng thấp

cac kĩểu đỉéu khiển tô.c độ

Ch thế sư dụng dộng co rotor dây quấn 0 noi tốc

độ tưong dối nhO, noi thC độ mong muh.rì khhng trUng vhi tốc độ dồng b() theo tầ n số diện nguồn,

và noi cần thay dổi tốc độ từ từ hoặc thường xuyên thay dố’i tư gia trị này sang gia trỊ khác;

vl dụ, m áy nén khi, máy nghiền bột, băng tai

D ộng co rotor dây quấn ch th ể tạo ra chế độ khOi dộng êm, khhng g iậ t cục, vấn dề cOn lại là lựa chọn th iế t bị diều khiển phu hợp

Bộ khửỉ động nhiều cõng tắc

Hình 14-10 m inh họa cách đấu nối bộ khởi động

nhiều công tắc dùng cho rotor dây quấn vào

mạch rotor Kiểu bộ khới động này được dùng

trong mạch thứ cấp của động cơ cảm ứng rotor

dây quấn cờ lớn đến 2000 hp với dòng điện rotor

đến 1000 A Các đòn bấy tiếp điểm là loại hai

cực và được sắp xếp để chúng phải đóng theo

chuỗi thứ tự cho trước, và mỗi lần chĩ đóng một

bộ tiếp điểm Do các công tắc được th iế t k ế để

vận hành lần lượt, cần có yếu tố thời gian để

trán h tă n g tôc động cơ quá n h an h Khi công tắc

cuôi đã đóng, trạ n g th ái này sẽ được duy trì bằng

Đến nguổn AC

Hình 14-10 Sơ đổ điện bộ khởi động nhiếu công tắc

dùng cho động cơ rotor dây quấn.

cuộn từ tín h , và do tín h n ăn g liên khóa C(í học,

tấ t cả các công tắc khác đều giữ trạ n g thái đóng Kiểu bộ khơi động này chỉ có chức năng khởi động, không có tính năn g điều khiển tỏc độ

Bộ diều khiển kiểu trống quay

Có thể dùng bộ điều khiến kiểu trố n g quay để khởi động và điều khiển tô’c độ động cơ rotor dây quấn, H ình 14-11 Bộ điều khiển kiểu trống quay được chế tạo để xử lý cả hai m ạch stato r và rotor Ông trụ lắp trê n các đoạn tiếp điểm gồm hai phần cô lập Khi chúng được th iế t lập để xử

lý m ạch rotor, chỉ m ạch sta to r được điều khiển bằng bộ n g ắ t mạch hoặc bộ khơi động từ dây nguồn Ngoài chức năng khởi động và điều chỉnh tốc độ, bộ này còn sử dụng các bộ góp điều chỉnh tốc độ kiểu trố n g để đảo chiều tốc độ

Các bộ điều khiển truyền động bằng động cư được dùng trong một sô' hệ thống truyền động cần điều chính tốc độ tự động với độ chính xác cao, chẳng h ạn trong hệ th ố n g điều hòa không khí cờ lớn, m áy thổi khí, lò đốt, và các ứng dụng tương tự Một sô' th iế t bị này đã được sử dụng từ lâu, và dần dần được thay bằng các phương pháp điều khiển động cơ hiện đại hơn

Bộ khử؛ dộng từ tính

Bộ khởi động từ tín h được th iế t k ế đê điều chỉnh tốc độ động cơ, khơi động động cơ, và xác lập tốc độ cho động cơ Chúng gồm contactor từ tính đế nối k ết mạch sta to r với dây nguồn, một

Đến nguổn AC

L3

7 8 9 1 0 U OfF 1 2 3 4 5 6 7 8 9

I M I

H ình 14-11 Bộ điều khiển kiểu trống quay không đảo chiểu dùng cho động cơ rotor dáy quấn với thứ cấp 3 “pha.

Cốc dây nguổn

hoặc ohiều contactor gia tốc dể' chuyển mạch các

diện trd trong m ạch rotor Số iượng contactor

gia tốc th ứ cấp th ay dổi theo định mức nhưng

p hải dU dể hảo dẩm gia tỗ'c êm và duy trt dOng

diện vào trong các giới hạn thực tiễn Sự vận

h à n h cUa các contactor gia tốc dược diều khiển

bàn g th iế t bị thời chuẩn, cung câ'p chẽ' độ gia tốc

theo thời lượng xác định Dối với vận h àn h tư

nguồn diện áp cao, contactor sư cấp thường la

kiểu ngâm dầu Sơ dồ diện cơ bdn cUa bộ khdi

dộng tư tinh dUng cho dộng cơ cảm ứng rotor dây

quâ.n dược nêu trê n Hình 14-12

Unti kỉện điện tp ٥

N.ói chung, các linh kiện diện trd thứ cấp dUng

cho dộng cơ cẩm ứng rotor dây quấn dược th iế t

k ế vơi kê't nOi sa^(Y ) Các diện trở dUng cho hầu

h ế t các bộ diều kh iển bằn g tay có th ể dược nô'i

với cả ba pha th ứ cấp dOng, hoặc với m ột pha thư

câp mơ trê n dlểm th ứ nhâ't của bộ diều khiển

Ciác diện trơ dUng cho bộ diều kh iển tư tinh

dược nối với cả ba pha dơng trong ph ần th ư cấp

tr ؛ên điểm thứ n h ấ t M oment n h ận dược với cấp

di'ện trở dã cho sẽ th a y dổi theo nối k ế t dược áp

dụng trê n điểm th ứ n h ấ t cUa bộ diều khiển

Ghi nhớ dộng cơ rotor dây quấn cO th ể khới

dộ')ng với tả i và khOng tiêu thụ dOng diện quá

cao ChUng có th ể dược dUng với các tầi, chẳng

h ạ n áp su ất ngược do 1ىا] chat (lOng hoặc khi)

tro n g bơm và máy nén kiểu piston, cUng có thể dUng dể truyền dộng th a n g máy, cần cẩu Nhưng loại dộng cơ này cUng cO các nhược điểm.Gác nhưqc điểm chinh bao gồm chi phi ban dầu cao, do yêu cầu rotor dây quấn Các vành trư ợt và chổi than cần bảo trl thường xuyên, các diện trớ và sắp xếp chuyển m ạch yêu cầu kiểm tra và bảo dưỡng định ky

Bộ điều khỉển tốc ٥ ộ bán đẫn cố thể đỉều chinh

H iện cO nh iều bộ diều kh iển tỏ'c độ sứ dụng linh kiện bán dẫn cho phép khơi dộng êm và tiế t kiệm n ăn g lượng 4٦rong hầu h ết các trương hợp, loại bộ diều khiển này không cần bdo tri, dễ vận

h àn h và huấn luyện cOng n h ân mới

ư u điểm cUa loại diều khiển với linh kiện bán dẫn la chUng cung cấp chế độ diều khiển tốc

độ vô cấp m ột cách êm dịu và có th ể diều chinh cho dộng cơ rotor dây quâ'n N ghĩa la không cần dUng linh k iện diện trở, biến trở lOng, và ly hợp

từ tin h , do dó r ấ t tiế t kiệm n ăn g lượng Mạch bán dẫn dược dUng dể cung cấp sự kích thích cho rotor B ằng cách diều kh iển dOng diện rotor, có

th ể diều k h iển tô'c độ và m om ent dộng cơ

ĐIỂU KHIỂN tOc ٠ộ bằng tẩn sO'Diều kh iển dộng cơ ac vơi linh kiện bán dẫn dược thực h iện bằn g cách thay dố’i tầ n số diện nguồn DOng sản phẩm Accutrol cUa W estinghouse la

bộ truyền dộng ac có th ế diều chinh tỏ'c độ, định

mức 1 dến 5 hp với diện áp 230 V, và 3 dến 250

hp với diện áp 400 V, 3-pha, 60 Hz

Điều chinh tô'c độ dộng cơ bằn g cách diều

khiển tần sô' và diện áp ra của th iế t bị này Điều

này dược thực hiện bằng cách chinh lưu diện ap

cung cấp ac th à n h dc, sau đó bộ chuyển dối

3-pha chuyển diện áp dc này th à n h diện nang

xuất với tần số có th ể diều chinh và diện áp

dược diều chinh tỷ lệ vdi tầ n số dể cung cấp chế

độ kích thích cO tỷ số diện á p /tầ n số không dổi

cho các dầu dây dộng cơ dến 60 Hz 3٦rên 60 Hz,

diện áp có th ể duy tri khỗng dổi theo giá trị

định mức B ằng cách này có th ể n h ậ n dược sự

diều khiển tốc độ ít tổn th ấ t n à n g lượng trong

khodng 2 - t20 Hz

Kiểu diều khiển tốc độ này có nhiều ưu điểm

so với các máy dc, vì dộng cơ dc kho bảo tri và

cdc vấn dề trong mOi trư ờng ẩm , ăn mOn, hoặc

dễ chẩy nổ Các diều khiển n ày dược dOng nhiều

trong n hà máy dOng hộp thực phẩm , chế biến

sữa, hOa chất, xứ ly cát, da sOi, n h a m áy giấy,

nhà m áy xi mồng Bơm ly tâm và bộ thổi dặc

biệt thích hợp với kiểu diều k h iể n dộng cơ này,

do cO th ể giảm tiêu thụ n ả n g lượng m ột cách

dáng kể bằng cách thay dổi tốc độ dể diều khiển

dOng ch ất khi hoặc ch ất lOng lưu dộng, th a y vl

sư dụng các th iế t bị tiế t lưu, ch ắn g h ạ n các van,

bộ giảm chấn, hoặc bộ tá i tu ần hoàn lưu chất

Bộ KHỞI BỘNG NHIỀU tOc bộ

Bộ khOi dộng nhiều tốc độ dược th iế t k ế dể diều

khiển tự động các dộng cơ lồng sOc hai-tỗ'c độ

kiểu chuỗi cực hoặc kiểu cuộn dây riê n g rẽ Hiện

cO các bộ khơi động dUng cho dộng cơ 3-pha٠

cOng suất Ihp) khOng dổi, m om ent khOng dố'i

hoặc biến th ỉên , H lnh 14-13 Bộ khơi dộng

nhiều tốc độ thông dụng trẽ n các m áy cOng cụ,

quạt, máy nén tro n g hệ th ố n g lạn h , và nhiều

kiểu th iế t bị khác

giAm sát t٥ 'c bộ

co thể sử dụng cOng tắc cảm biến tô'c độ dể th iế t

lập chuỗi thư tự vận h àn h các b ăn g chuyền khi

yêu cầu một băng chuyền chạy với vận tốc gần

như toàn phần trước khi khởi dộng b âng chuyền

thứ hai CUng cO th ể dUng cOng tắc này dế báo

chiều chuyển dộng cUa v ật liệu trê n băn g chuyền

dựa trê n chiều quay cUa trục dược tru y ền dộng

COng tắc tốc độ diện tử là bộ dO tim tốc độ

trục cO độ tin cậy cao, gọn nhẹ, H lnh 14-14 Nếu

tô'c độ trục vượt quá hoặc giảm xuOng dưới glá

trị cho trước, cOng tắc tốc độ sẽ p h á t h iệ n sự

thay dối này và kích h o ạt các relay, đèn cảnh

báo, hoặc âm th a n h báo dộng

Hình 14-13 Sơ đổ điện dộng cơ chuỗỉ cực vOi moment khOng dổí hoặc biến thiên.

Công suất ra dược chuyển m ạch thOng qua triac, cOng tắc bán dẫn Loại linh kiện này khẩ dụng với model lắp ứ chân dê' và model lắp trên

m ặt bích Bảng 14-1 liệt kê các khoảng tô'c độ khẩ dụng của công tắc tốc độ

B ẩng 14-1 Các khoảng tOc độ ٥

x a c lập khoáng do

Khoẩng tố c độ

5 - 5 0 0 0 v؛ph (tiêu chuẩn)

0.7 - 7 0 0 v/ph (tùy chọn D)

Máy p h á t vận tô'c k ế cho phép gidm sá t chinh xác các tốc độ vận h à n h cUa máy mOc Khi diều này dược th iế t lập tro n g bộ diều khiển tốc độ kiểu vOng kin (cO hồi tiếp), cO th ể sứ dụng mắy p h at vận tô'c kế dể diều khiển tốc độ m áy

đó, H inh 14-15

On тДр

1 Hay nêu phương pháp thay dổl tc)c٠ độ cUa dộng cơ lồng sóc

2 Bộ hích thích la gì? Bược sư dụng ớ dâu؟

3 Cuộn gidm chấn trê n dộng cơ là gì?

4 Hãy trin h bày phương pháp K orndơrter khơi dộng dộng cơ

5 K hodng tốc độ, v/ph, cUa dộng cơ là gì?

6 H ãy nêu chdc n â n g th ơ hai cha dộng cơ đồng bộ.,

7 Kiểu dộng cơ nào có tốc độ biến thiGn hiệu quả n h ấ t?

8 Kiê'u dộng cơ nào sứ dụng bộ khơi dộng nhiều cOng tắc?

9 H ãy nêu hai công dụng cUa bộ diều khiển kiểu trô'ng trê n dộng cơ rotor dây quấn

10 H ầy nêu các nhược điểm cUa dộng cơ rotor dây quấn

11 H ãy nêu lý do ch in h sử dụng bộ diều khiển tốc độ với các lin h kiện bán dẫn

12 H ãy nêu chức n ă n g cUa bộ chuyển dổi (bộ biến tần)

13 H ãy nêu công dụng cUa m áy p h a t vận tốc kế dối với các tô'c độ máy

14 H ãy định ng h ĩa dộng cơ dồng bộ

15 Hãy nêu phương pháp cung câ'p sự kích thích trường tro n g dộng cơ dồng bộ

16 Điều gi xác định tỏ'c độ cUa dộng cơ dồng bộ?

17 Hộng cơ 4-tốc độ dưqc ddng ớ dâu?

18 Hãy nêu phương phap dộng cơ dồng bộ tự khơi dộng

19 Bộ bù khới dộng cơn dược gọi là gì?

20 Hdy nêu phương phap diều chinh tốc độ bằn g diện trở

♦ Định nghĩa cơ chế chông chặn động cơ.

♦ Thắng (hảm) động cơ với m ach điện tử

♦ Các nhược điểm của phương pháp th ắ n g

♦ Nguyên nhân th ắ n g không ổn định

♦ Bảo bệ quá tả i cho động cơ

٠ ư u điểm của giám s á t điện áp nguồn

٠ Cơ chê vận h àn h của bộ bảo vệ động cơ lập

trình

♦ Cơ chế vận h àn h của module dò tìm n h iệ t độ

từ xa

ĐIỂU KHIỂN ĐỘNG c ơ

Điều khiển động cơ có th ể là nhiệm vụ đơn giản,

nhưng cũng có th ể r ấ t phức tạp, tùy theo yêu cầu

của máy được truyền động từ động cơ đó Các

động cơ được k ế t hợp với nhiều loại máy móc, do

đó cần điều khiển động cơ phù hợp với yêu cầu

của máy được truyền động Khi sử dụng, động cq

có thể gặp các sự cố, do đó cần áp dụng các biện

pháp bảo vệ thích hợp để động cơ vận h à n h ốn

định và tin cậy, đáp ứng các yêu cầu truyền

động trong thời gian dài Lưu ý, không phải mọi

động cơ đều là loại vận tôc biến th iên , m ột sô"

được chế tạo để chạy với tô’c độ không đổi

Động cơ phải có khả n ăn g khởi động, dừng,

đảo chiều, và điều khiển tốc độ trong khoảng

cho phép Chúng eòn p h ải có khả n ăn g chạy

theo bước, chặn tốc độ, và trong một sô" trường

hợp, có th ể phải dừng nhanh T ất cả các chế độ

vận hành này yêu cầu tra n g th iế t bị và mạch

điện thực th í công việc m ột cách chính xác và

không làm hư hại động cơ

Chương này trìn h bày các chế độ vận hành nêu trê n và tra n g th iế t bị cần th iế t đế động cơ điện ho ạt động chuẩn xác trong các điều kiện

tả i biến thiên

Bộ KHỞI ĐỘNG VẬN HÀNH BẰNG TAY

Bộ khởi động vận h àn h bằng tay, Hình 15-1, cung cấp sự khởi động với điện áp toàn phần, bảo vệ quá tả i n h iệ t tin cậy và bảo vệ dưới điện

áp (sụt áp) Các ứng dụng chính là trê n máy gia công gỗ, máy cưa vật liệu kim loại, và các loại máy gia công cắt gọt yêu cầu bảo vệ dưới điện áp theo các têu chuẩn an toàn Bằng cách loại bó dây nô"i tắ t "A", người vận hành dừng khẩn cấp

từ xa có th ể nối dây vào các đầu dây còn trống Bạn hãy chú ý cách thức đèn báo được mắc vào mạch để đèn này sáng lên khi động cơ được cấp điện Vận h àn h 3-pha sử dụng cùng kiểu bộ khởi động được nêu trê n H ình 15-2 Mạch điện nút nhấn được nêu trên H ình 15-3 Bạn hãy chú ý các khác biệt giữa mạch điện cư bán và sơ đồ bậc

th an g nhưng có cùng thông tin Mạch bậc thang biểu th ị cách thức cấp điện cho linh kiện điều khiển M trong mạch này biểu thị cuộn contactor

sẽ đóng các tiếp điểm trong các đường dây 3-pha đến động cơ khi được cấp điện N hấn nút

S ta rt sẽ đóng mạch cấp điện cho cuộn dây này

٥ ٠

Hình 15-3 Bộ khởi động 3-pha.

Một biến th ể của bộ khởi động s ta rt - stop

tiêu chuẩn được nêu trê n H ình 15-4, trong đó bộ

khời động 3-pha được dùng với động cơ 1-pha

Hình 15-5 m inh họa biến th ể được dùng với

O.L. L2

Hình 15-4 Động cơ 1-pha sử dụng bộ khởi động

3-pha tiéu chuẩn.

động cơ 3-pha, cung cấp nhiều trạ m s ta rt - stop

Sơ đồ cơ bản nêu rõ các nút S ta rt mắc song song với các tiếp điểm của cuộn M bộ khởi động Đây

là cách sắp xếp hữu dụng khi động cơ phải được khởi động và dừng từ vị trí b ấ t kỳ trong các vỊ trí cách xa nhau Với mạch này vẫn có th ể chỉ sử dụng m ột trạm start-sto p và có vài nút Stop tại các vị trí khác nhau để có th ể dừng khẩn cấp.Các trạm s ta r t - stop công suất tiêu chuẩn được cung cấp với các nôi k ế t A, Hình 15-5 Nôi

k ế t này phải được loại bỏ khỏi t ấ t cả các trạm , trừ trạ m đang được sử dụng

Bảo vệ điện áp th ấp là phương pháp bảo vệ người vận hàn h , trá n h chấn thương do tái khởi động m áy một cách tự động khi khôi phục điện

áp sau sự cố m ất nguồn Điều này thường được thực h iện với bộ khởi động từ tín h và bộ điều khiển ba dây Bảo vệ này có th ể dùng với bộ khởi động tiêu chuẩn vận h àn h bằng tay, Hình 15-6 T ính náng điện áp th ấ p được hoàn tấ t với

bộ solenoid tác vụ liên tục lắp trong cơ cấu relay quá tải Khi xảy ra sự cố điện nguồn hoặc điện

áp cung cấp bị cắt, cuộn solenoid sẽ m ất điện, do

đó sẽ n g á t các tiếp điểm bộ khới động Khi khôi phục điện nguồn, bộ khởi động phải được xác lập lại bằng tay trước khi có th ể đóng các tiếp điểm

và khôi phục chế độ vận h àn h bình thường

Bảo vệ điện áp th ấ p được yêu cầu theo quy định của OSHA trê n các máy gia công gỗ và máy nén cơ học NFPA đưa ra các quy định về bảo vệ điện áp th ấp trê n các máy gia công kim loại Một sô.^ quy định an toàn còn mở rộng sang các ứng dụng khác, chẳng h ạn máy trộn, băng tải

LI L2 L3

Hình 15-6 Sơ đổ diện bộ khởi động vận hành bằng

tay VỚI cuộn dây d!ện áp thấp.

BÔ ĐIỂU KHIỂN ĐỘNG cơ "

sử DỤNG LINH KIỆ.N BÁN BẪN

Có th ể ứng dụng các ﺎﻌﻟ điểm ciJa diện tử bán

dẫn trong bộ diều k h iển dộng cơ Một chương

di^ợc dành riên g cho bộ diều khiển lập trin h , các

ﺎﻌﻟ điểm và ứng dụng Chư٠ng nàỵ chỉ nêu các bộ ơ

khởi dộng cỡ nhỏ diều k h iển bằng máy tinh,

dUng cho các dộng cơ cảm ứng lồng sOc

Allen-Bradley chế tạo bộ diều khiển dộng cơ

thông m inh, SMC, cO ba chế độ gồm khởi dộng

mềm, giới h ạn cường độ dOng diện, và khơi

dộng với diện áp toàn phần

Khởi dộng mềm PhÌÍơng pháp này cO ứng

dụng tổng quát nhâ't Điện áp dộng cơ tă n g từ từ

trong giai đoạn tâ n g tốc tuyến tinh Giai đoạn

này cO th ể diều chỉnh từ 2 dến 30 giây Sau dó,

ngtíời dUng xác lập cơ chế khơi dộng tối ﺎﻌﻟ trong

khoảng tảl yêu cầu

( 1 'ذأة hạn dOng điện G hế độ khới động này dược áp dpng khi cần glơỉ hạn cươỉ٦g độ d(:)ng diện khơi dộng cực dại Giới h ạn dOng diơn dưqc diều chinh theo các hạn chế dOng diện khơi dộng, từ 200 dến 4 5 0 ^ cuoiig độ dOng diện tải toàn phần

Điộn áp toàn phần Đôi vơi các ứng dụng yêu cầu khởi dộng với tả i toàn ph ần , thơi gian gia tOc dược xác lập tối thiểu la 0.25 giây Điều này cho phép bộ khới dộng cO th ể khởi dộng tai với diện áp nguồn

Điện tử bán dẫn dược ứng dụng nhiều trong diều kh iển dộng cơ, dần dần thay th ế các linh kiện diện-cơ Giá cá linh kiện diện tư ngày càng

hạ với m ạch diện ngày càng hoàn th iện Các máy móc cU cUng di^ợc tra n g bị bộ diều khiển mơi với các mạch bán dẫn

BIỂU KHIỂN THEO CHoOi THỨ Tự Trong m ột số ứng dụng, cần bảo dẩm bộ khởi dộng này khOng vận h à n h trước khi bộ khác dược cấp diện Kiểu ứng dụng này thi^ờng gặp trong các th iế t bị có nhu cầu bỗi trơn áp suất cao hoặc với bơm thUy lực

Các linh kiện phụ này p h ải sẵn sàn g triíớc khl mơ máy H lnh 15-7 m inh họa các bộ khởi dộng dược sắp xếp dể diều k h iển hệ thống bầng

tả i theo chuSi th١-'í tự Hai bộ khơi dộng dược nối dây sao cho М2 khOng t.hể khơi dộng trư٠c khi ớ

MI vận hàn h Điều này la cần th iết, nếu MI dang truyền dộng bảng tả i dược cấp vật liệu từ bảng tả i khác do М2 truyền dộng Vật hệu từ bảng tải М2 sẽ dồn dOng nếu b ân g tai M I không chuyển dộng dể m ang v ật liệu di

Nếu có nhiều bàng tả i liên tiếp, m ạch diều khiển của cốc bộ diều khiển cO thế' dược khOa

lien động với nhau Lheo cẩch thức nêu tnên

Nghĩa là M3 dược nô'l với M2 tương tự cách thức

M2 nỏ'i với M l

NUt M l, nUt Stop, h()ặc hảíj vệ quá tả i trê n

M l١ sẽ dừng cả hai h ăn g tải NUt Stop M2, hoặc

bdo vệ quá tải trê n M2١ sẽ chỉ dừng M2

KHI sự KHỞI ĐỘNG MỘT ٥ ỘWG CG

YÊU C ẩu uộn G cơ k HA c

Nhiều dộng cơ có th ế chạy độc lập vơi nhau V Ớ I

một số bộ khởi dộng dược kích h o ạt bằng th iế t

bị diều khiển hal hoặc ba dây Mỗi khi một

trong các dộng cơ này vận h à n h , dộng cơ bơm

hoặc quạt cUng phải chạy, H ình 15-8

Trạm nUt nhấn start-sto p chinh cO relay diều

khiển dUng dể tắ t k h ẩ n cấp toàn bộ hệ thống

Relay diều khiển, CR, cung câ'p diều khiển 3-dây

cho M l, trong khi M I dược diều kh iển bằng linh

kiện diều kh iển 2-dây, ch ẳn g h ạ n công tắc ap

suất Các dộng cơ M2 và M3 dược diều khiển

thOng qua các trạ m nUt n h ấ n start-stop

Các tiếp điểm phụ trê n M l, M2, và M3 diều

khiển M4 Các tiếp điểm phụ này dều dược mắc

song song dể mỗi công tác cơ th ể khơi dộng M4

Trên một số bộ khơi dộng, các tỉếp điểm phụ

dược bO sung cho M2 và M3 cho mục dích này Tiếp điểm duy tri tiêu chuấn trê n M I cO thế dUng làm công tắc phụ nếu loại bỏ dây Y CO thể khOng cần các tiê'p dỉểm duy trl kh.1 dUng linh kiện diều k h iển hai-dây

Khi sử dụng hệ thOng này, các nô'i k ết pha trơn tấ t cá các bộ khởi dộng phải như nhau Nghĩa là, Ll của từng bọ khơi dộng phải dược nối cUng dầy pha vào; L2 và L3 cUa từng bộ khỏi dộng cũng dược nối tương tự

S؛ỂU khiển lự ٥ ộnB Iheo chuỗ؛ thứ tựĐiều khiển tự dộng theo chuỗi th ư tự có th ể thực hiện với sơ dồ m ạch trê n H ình 15-9 Trong hệ thống này, yêu cầu dộng cơ th ứ hai tự dộng khởi dộng khi dộng cơ th ứ n h ấ t dừng lại Động cơ thứ hai chỉ chạy với thơi lượng cho trước Điều này dược ứng dụng, chẳng hạn , khi cần chạy dộng cơ thứ hai dể' quay quạt làm m át hoặc bơm sau khi dừng dộng cơ th ứ n h ấ t

Để thực hiện diều này, cơ th ể sử dụng bộ thời chuẩn n g ắt-trê, TR Khi n h ấn n ú t S tart, diện dược cấp cho cả M I và TR TR vận hàn h sẽ dơng công tắc thời gian trễ , nhưng mạch dến M2 vẫn hở do mở công tắc tức thời Ngay khi

G hí chủ: Các nối kết dây phssổ phảt như nhau cho tất cả các dộng

cd-Hình 15-8 Sơ đổ mạch díều khìển theo chuỗì thứ tự.