Sơ đồ nguyên lý mạch điện
Sơ đồ nguyên lý mạch điện đảo chiều quay động cơ và giới hạn hành trình đơn
Hình 1.1.1: Sơ đồ nguyên lý mạch điện đảo chiều quay động cơ và giới hạn hành trình đơn.
Giới thiệu các trang bị điện có trong mạch và vai trò của từng trang bị
Bảng 1.2.1: Các trang bị điện sử dụng trong mạch điện đảo chiều động cơ và giới hạn hành trình
Thiết bị điện Tên Kí hiệu trong mạch điện
Cấp điện cho mạch động lực
Cấp điện cho mạch điều khiển
Cầu chì Bảo vệ ngắn mạch
Rơ le nhiệt Bảo vệ quá tải
Công tắc tơ Đóng và mở các tiếp điểm trong mạch dùng cho chiều xoay thuận (nghịch)
Mở chế độ chạy thuận (nghịch)
Nút dừng khẩn cấp – Nút nhấn tự giữ
Ngừng động cơ khi chạm giới hạn hành trình Đèn Báo hiệu động cơ đang quay theo chiều thuận (nghịch) và giới hạn hành trình
Motor Thực hiện truyền động
Nguyên lý vận hành của mạch điện đảo chiều quay động cơ và giới hạn hành trình đơn
Bật 1CD để cấp điện cho mạch điều khiển Để động cơ M hoạt động theo chiều thuận, nhấn nút 1K, cuộn dây contactor T được cấp điện, đóng tiếp điểm duy trì T trong mạch điều khiển và đóng tiếp điểm chính T trong mạch động lực, cung cấp điện 3 pha cho động cơ M, đồng thời đèn 1DD sáng lên Ngoài ra, tiếp điểm T(11, 12) mở khống chế cuộn dây N khi nhấn nút 2K.
Khi động cơ hoạt động quay theo chiều thuận và đưa bàn máy về phía A, tiếp điểm 1CH(11,12) sẽ mở ra, làm cuộn dây contactor T mất điện Kết quả là tiếp điểm chính T trong mạch động lực mở ra, ngừng hoạt động của động cơ theo chiều thuận và đèn 1DD tắt Đồng thời, tiếp điểm 1CH(13,14) được đóng, khiến đèn 3DD sáng lên.
Để đưa bàn máy di chuyển từ A về B, nhấn nút 2K để kích hoạt cuộn dây contactor N, đóng tiếp điểm chính N và cấp điện 3 pha cho động cơ M, khiến động cơ quay ngược chiều và đưa bàn máy về B, đồng thời đèn 2DD sáng Khi nhấn nút 1K, tiếp điểm N(11,12) mở để khống chế cuộn dây T có điện.
Khi bàn máy di chuyển đến vị trí B, hành trình 2CH sẽ được kích hoạt, dẫn đến việc tiếp điểm 2CH (11,12) mở ra Điều này khiến cuộn dây contactor N mất điện, làm cho tiếp điểm chính N trong mạch động lực mở ra và ngừng hoạt động của động cơ theo chiều nghịch.
Khi bấm nút dừng Stop, toàn bộ mạch điều khiển mất điện, các tiếp điểm T hoặc
Khi n mở ra, động cơ sẽ ngừng hoạt động Việc bấm nút dừng khẩn cấp tương tự như bấm nút dừng Stop, nhưng nút dừng khẩn cấp sẽ giữ ở vị trí mở.
Khi xảy ra quá tải hoặc mất pha, rơ le nhiệt 1RN và 2RN sẽ tác động để mở tiếp điểm 1RN và 2RN, dẫn đến việc cuộn dây của contactor T hoặc N bị mất điện, làm cho tiếp điểm động lực T không hoạt động.
N mở ra động cơ ngừng hoạt động
Khi ngắn mạch, cầu chì 1CC,2CC,3CC bị chảy và ngắt dòng điện tại dây đó
Mô phỏng mạch điện hệ thống
Quá trình vận hành mạch điện đảo chiều quay động cơ và giới hạn hành trình đơn được mô tả như sau:
Cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển ta bật cầu dao 1CD và 2CD
Bật nút nhấn 1K, động cơ M quay theo chiều thuận và đồng thời đèn báo 1DD sáng
Khi công tắc hành trình 1CH được kích hoạt, động cơ sẽ dừng hoạt động và đèn báo 3DD sẽ sáng lên Để đảo chiều quay của động cơ, chỉ cần nhấn nút nhấn 2K, lúc này động cơ M sẽ quay ngược lại và đèn báo 2DD cũng sẽ sáng.
Khi công tắc hành trình 2CH chạm, động cơ dừng lại và đèn báo 4DD sáng
Sử dụng các điểm T, N của contactor để khóa chiều quay của động cơ, đảm bảo khi động cơ quay chiều thuận thì không thể điều khiển quay chiều nghịch và ngược lại Để chuyển đổi chiều quay, cần dừng động cơ bằng các nút nhấn D.
8 Khi gặp hiện tượng quá tải rơle nhiệt 1RN và 2RN sẽ ngắt các tiếp điểm của nó dẫn đến ngắt mạch điện, dừng động cơ
9 Khi gặp hiện tượng ngắn mạch, các cầu chì 1CC, 2CC, 3CC sẽ ngắt dừng động cơ và mạch điều khiển
Sử dụng nút nhấn E để dùng khẩn cấp
Câu 2: Đề bài: Tìm hiểu một số động cơ.
Động cơ không đồng bộ 3 pha
Động cơ không đồng bộ 3 pha là một loại máy điện xoay chiều hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, với tốc độ quay của roto khác biệt so với tốc độ của từ trường So với các loại động cơ khác, động cơ không đồng bộ 3 pha có cấu tạo và vận hành đơn giản, chi phí thấp và độ tin cậy cao, do đó được ưa chuộng trong sản xuất và sinh hoạt hàng ngày.
Hình 2.1.1: Động cơ không đồng bộ 3 pha
Khái quát chung về cấu tạo, động cơ máy điện không đồng bộ 3 pha gồm 2 phần chính: Stator và Rotor
Hình 2.1.2: Cấu tạo chung của động cơ 3 pha không đồng bộ
Stator bao gồm lỗi thép, dây quấn Stator (cuộn dây Stator) và vỏ máy
Hình 2.1.3: Cấu tạo chung Stator của động cơ 3 pha không đồng bộ
Hình 2.1.4: Sơ đồ mặt cắt Stator của động cơ 3 pha không đồng bộ
Vỏ máy để cố định lỗi thép và cố định máy, được làm bằng nhôm hoặc gang, hai đầu có nắp máy, còn có công dụng bảo vệ máy
Lõi thép: gồm nhiều lá thép có rãnh ở trong ghép lại có phủ cách điện để dẫn từ
Hình 2.1.5: Hình chiếu mặt cắt của lõi thép trong Stator của động cơ 3 pha không đồng bộ Được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ
Lõi thép stator hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục
Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ sơn cách điện để giảm hao tổn do dòng xoáy gây nên
Dây quấn Stator được làm bằng dây dẫn cách điện đặt vào rãnh của lõi thép cách điện và được quấn tùy theo cách kiểu quấn dây:
Hình 2.1.6: Sơ đồ khai triển dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh của động cơ 3 pha không đồng bộ
Dây quấn pha A trong các rãnh 1,4,7,10
Dây quấn pha B trong các rãnh 3,6,9,12
Dây quấn pha C trong các rãnh 5,8,11,2
Dòng xoay chiều ba pha chạy trong ba pha dây quấn stator sẽ tạo ra từ trường quay
Rotor cũng bao gồm lõi thép, dây quấn và trục động cơ
Hình 2.1.7: Cấu tạo chung rotor của động cơ 3 pha không đồng bộ
Hình 2.1.8: Sơ đồ mặt cắt rotor của động cơ 3 pha không đồng bộ
Lõi thép: giống Stator nhưng các lá thép có rãnh ngoài đặt dây quấn ở giữa có lỗ để gắn trục
Hình 2.1.9: Lõi thép rotor của động cơ 3 pha không động bộ Dây quấn
Dây quấn được đặt trong lõi thép Rotor và phân làm 2 loại chính: loại Rotor kiểu lồng sóc và Rotor kiểu dây quấn
Hình 2.1.10: Hình minh họa dây quấn bên trong rotor của động cơ ba pha không đồng bộ Rotor dây quấn
Hình 2.1.11: Rotor dây quấn và sơ đồ mạch điện của Rotor dây quấn
Dây quấn ba pha của Rotor được đấu theo kiểu sao, với ba đầu dây còn lại được kết nối với ba vành trượt bằng đồng Các vành trượt này được gắn ở một đầu trục và được cách điện với nhau cũng như với trục.
Chổi than và vành trượt cho phép kết nối dây quấn Rotor với điện trở phụ bên ngoài Trong điều kiện làm việc bình thường, dây quấn Rotor sẽ được nối ngắn mạch.
Hình 2.1.12: Rotor lồng sóc và rotor lồng sóc rãnh chéo
Rotor lồng sóc của máy công suất lớn hơn 100 kW được cấu tạo từ các thanh đồng đặt trong rãnh lõi thép, với hai đầu nối ngắn mạch bằng vòng đồng tạo thành lồng sóc Trong khi đó, đối với động cơ công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép của Rotor, tạo thành thanh nhôm, cùng với hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh làm mát.
Khi dòng điện 3 pha có tần số f được cung cấp vào 3 dây quấn Stator, nó sẽ tạo ra một từ trường quay với p đôi cực và tốc độ n1 Từ trường này sẽ cắt qua các thanh dẫn của dây quấn Rotor, dẫn đến sự cảm ứng các sức điện động.
Dây quấn Rotor nối ngắn mạch tạo ra sức điện động cảm ứng, sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn của Rotor Lực tương tác giữa từ trường quay và các thanh dẫn mang dòng điện cảm ứng làm cho Rotor quay theo cùng chiều với từ trường, đạt tốc độ n.
Nếu coi từ trường đứng yên thì chiều chuyển động tương đối của htnah dẫn ngược chiều từ trường
Tốc độ của máy luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay, n < n1, vì nếu hai tốc độ bằng nhau sẽ không có chuyển động tương đối Khi đó, trong dây quấn stator sẽ không xuất hiện sức điện động và dòng điện cảm ứng, dẫn đến lực điện từ bằng 0.
𝑛 1 là tốc độ của từ trường
𝑛 là tốc độ rotor động cơ
𝑠 là độ trượt/ hệ số trượt
𝑛 2 là tốc độ từ trường đối với tốc độ động cơ
Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ 𝒏 < 𝒏 𝟏 (𝟎 < 𝒔 < 𝟏)
Theo quy tắc bàn tay phải, chiều sức điện động E2 và I2 được xác định, trong khi theo quy tắc bàn tay trái, lực F và moment M cũng được xác định Lực F cùng chiều quay của Rotor cho thấy điện năng được cung cấp cho Stator, và thông qua từ trường, điện năng đã chuyển đổi thành cơ năng trên trục quay Rotor theo chiều từ trường quay n1 Do đó, động cơ hoạt động ở chế độ động cơ điện.
Hình 2.1.13: Hình minh họa chế độ động cơ điện
Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ 𝒏 > 𝒏 𝟏 (𝒔 < 𝟎)
Khi động cơ sơ cấp quay Rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ 𝑛 > 𝑛 1, chiều từ trường quay sẽ quét qua dây quấn rotor theo hướng ngược lại, dẫn đến sức điện động và dòng điện trong dây quấn Rotor cũng đổi chiều Kết quả là moment M sẽ ngược chiều với n1, tức là ngược chiều với Rotor, tạo ra moment hãm Do đó, máy đã chuyển đổi cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện thành điện năng, cung cấp cho lưới điện, nghĩa là động cơ hoạt động ở chế độ máy phát.
Rotor quay ngược chiều từ trường 𝒏 < 𝟎 (𝒔 > 𝟏)
Khi rotor của máy điện quay ngược chiều với từ trường quay, sức điện động và moment sẽ tương tự như ở chế độ động cơ Tuy nhiên, moment sinh ra lại ngược chiều với rotor, dẫn đến việc hãm rotor lại Trong tình huống này, máy không chỉ nhận điện năng từ lưới điện mà còn lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp Chế độ hoạt động này được gọi là chế độ hãm điện từ.
Hình 2.1.14: Hình minh họa chế độ hãm điện từ Ứng dụng:
Các ngành công nghiệp từ quy mô nhỏ đến lớn đều áp dụng động cơ không đồng bộ ba pha trong hệ thống sản xuất, chẳng hạn như trong việc vận hành thang máy.
Sử dụng trên các cẩu trục, cần cẩu
Là động cơ chính của các loại máy mài, máy tiện, máy cắt
Nhà máy chiết xuất dầu
Dùng trong các hệ thống máy nghiền công suất lớn
Động cơ DC không chổi than (Brushless DC motor)
Động cơ một chiều (ĐCMC) có hiệu suất cao và phù hợp cho các truyền động servo, nhưng chúng cần có cổ góp và chổi than, dễ bị mòn và yêu cầu bảo trì thường xuyên Để khắc phục nhược điểm này, động cơ không cần bảo dưỡng đã được phát triển bằng cách thay thế cổ góp và chổi than bằng thiết bị bán dẫn, như biến tần số transistor công suất Những động cơ này được gọi là động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, hay còn gọi là động cơ một chiều không chổi than (BLDC).
Động cơ DC không chổi than (Brushless DC Motor) khắc phục hầu hết các nhược điểm của động cơ một chiều truyền thống nhờ vào việc loại bỏ cổ góp và chổi than.
Hình 2.2.1: Động cơ BLDC Cấu tạo
Hình 2.2.2: Các thành phần cơ bản của động cơ BLDC
Động cơ một chiều không chổi than có cấu tạo tương tự như động cơ xoay chiều đồng bộ sử dụng nam châm vĩnh cửu Hình 2.2.2 minh họa cấu tạo của động cơ một chiều không chổi than ba pha điển hình.
Hình 2.2.3: Sơ đồ khối động cơ BLDC
Dây quấn stator của động cơ một chiều không chổi than tương tự như dây quấn của động cơ xoay chiều nhiều pha, trong khi rotor sử dụng nam châm vĩnh cửu Điểm khác biệt chính giữa động cơ một chiều không chổi than và động cơ xoay chiều đồng bộ là việc xác định vị trí rotor để tạo ra tín hiệu điều khiển cho bộ chuyển mạch điện tử Hình 2.2.3 minh họa rằng động cơ xoay chiều đồng bộ được kích thích bởi nam châm vĩnh cửu và bộ đổi chiều điện tử hoạt động dựa trên vị trí của rotor.
Việc xác định vị trí rotor chủ yếu thông qua cảm biến vị trí, trong đó cảm biến Hall là phổ biến nhất, bên cạnh đó một số động cơ còn sử dụng cảm biến quang học Mặc dù động cơ ba pha chiếm ưu thế trong các ứng dụng chính thống và năng suất cao, động cơ một chiều không chổi than hai pha cũng được ưa chuộng nhờ vào cấu tạo và chuyển mạch đơn giản.
Khác với động cơ một chiều thông thường, động cơ một chiều không chổi than có stator chứa dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng thường là ba pha, mặc dù cũng có thể là hai pha hoặc nhiều pha Dây quấn ba pha được nối theo hai sơ đồ chính: hình sao (Y) hoặc hình tam giác.
Hình 2.2.4: Stato của động cơ BLDC
Stator của động cơ BLDC được làm từ các lá thép kỹ thuật điện và có các cuộn dây đặt trong các khe cắt quanh chu vi phía trong Cấu trúc của stator tương tự như động cơ cảm ứng, nhưng các cuộn dây được phân bố khác nhau Hầu hết động cơ một chiều không chổi than có ba cuộn dây được nối theo hình sao hoặc tam giác, với mỗi cuộn dây bao gồm nhiều dây nối liền Bố trí và số rãnh của stator ảnh hưởng đến số cực của động cơ.
Sự khác biệt trong cách nối các bối dây trong cuộn dây stator dẫn đến hình dáng khác nhau của sức phản điện động trong động cơ BLDC, bao gồm hai dạng chính là hình sin và hình thang Dòng điện pha của động cơ cũng tương ứng với hai dạng này, ảnh hưởng đến momen của động cơ Động cơ hình sin có momen phẳng hơn nhưng chi phí cao hơn do cần các bối dây mắc liên tục, trong khi động cơ hình thang có giá thành rẻ hơn nhưng đặc tính momen lại không ổn định do sự thay đổi điện áp của sức phản điện động lớn hơn.
25 a) Sức điện động hình thang b) sức điện động nam châm vĩnh cửu
Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) thường có cấu hình 1 pha, 2 pha và 3 pha, tương ứng với số cuộn dây trên stator Việc lựa chọn động cơ điện phụ thuộc vào tỉ lệ điện áp và khả năng cấp công suất điều khiển; động cơ nhỏ hơn hoặc bằng 48 V thường được sử dụng trong máy tự động, robot và các chuyển động nhỏ, trong khi động cơ trên 100 V thích hợp cho thiết bị công nghiệp và tự động hóa Rotor của động cơ được gắn vào trục với các nam châm vĩnh cửu, trong đó các động cơ yêu cầu quán tính lớn sẽ có các thanh nam châm vĩnh cửu dán trên rotor, còn các động cơ yêu cầu quán tính nhỏ thường có trục hình trụ rỗng.
Rotor được cấu tạo từ các nam châm vĩnh cửu Số lượng đôi cực dao động từ 2 đến 8 với các cực Nam (S) và Bắc (N) xếp xen kẽ nhau
Hình 2.2.6: Roto của động cơ BLDC
Dựa vào yêu cầu về mật độ từ trường trong rotor, nam châm Ferrite thường được sử dụng do giá thành thấp, nhưng mật độ thông lượng trên đơn vị thể tích của nó lại thấp Ngược lại, nam châm làm từ hợp kim ngày càng phổ biến nhờ vào mật độ từ cao hơn, cho phép thu nhỏ kích thước rotor mà vẫn duy trì momen tương tự Do đó, với cùng thể tích, rotor sử dụng nam châm hợp kim luôn có momen lớn hơn so với rotor sử dụng nam châm Ferrite.
Hình 2.2.7: Các dạng Rotor của động cơ một chiều không chổi than c) Cảm biến vị trí Rotor
Để xác định vị trí từ thông rotor và điều chỉnh chiều dòng điện, việc sử dụng các thiết bị cảm biến là rất quan trọng Điều này giúp xác định cuộn dây trên stator nào sẽ được cấp điện tiếp theo theo thứ tự.
Cảm biến từ trở MR (magnetoresistor sensor) Đèn LED hoặc transistor quang
Động cơ một chiều không chổi than hoạt động khác biệt so với động cơ một chiều dùng chổi than, nhờ vào việc điều khiển điện tử Các cuộn dây của stator được cấp điện thông qua sự chuyển mạch của các van bán dẫn công suất, và thứ tự cấp điện cho các cuộn dây phụ thuộc vào vị trí của rotor Điều này có nghĩa là việc xác định vị trí của rotor là rất quan trọng để đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả.
Cuộn dây stator trong động cơ một chiều không chổi than được cấp điện theo thứ tự nhất định, với vị trí rotor được xác định bởi các cảm biến Hall ẩn bên trong stator, thường nằm ở phần đuôi trục của động cơ.
Khi các cực nam châm của rotor di chuyển qua các cảm biến Hall, chúng sẽ phát tín hiệu cao hoặc thấp tương ứng với cực Bắc hoặc Nam Từ tổ hợp tín hiệu của 3 cảm biến Hall, thứ tự chuyển mạch chính xác được xác định Hiệu ứng Hall xảy ra khi dòng điện chạy qua vật dẫn trong từ trường, tạo ra lực ngang lên các điện tích di chuyển, đẩy chúng về một phía Sự chênh lệch số lượng điện tích bị đẩy tạo ra hiệu điện thế giữa hai mặt vật dẫn, và hiệu điện thế này được gọi là hiệu ứng Hall, được phát hiện vào năm 1879.
Hình 2.2.9: Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang
Hình 2.2.9 minh họa mặt cắt ngang của động cơ một chiều không chổi than, trong đó rotor được trang bị các nam châm vĩnh cửu Cảm biến Hall được lắp đặt trong phần đứng yên của động cơ.
Động cơ bước
Không phải tất cả các động cơ bước đều có cấu trúc nội bộ giống nhau, do sự khác biệt trong các cấu hình rôto và stato.
ROTOR: về cơ bản có 3 loại rotor
Rotor nam châm vĩnh cửu là một nam châm thẳng hàng với từ trường do mạch stato tạo ra, giúp đảm bảo mô-men xoắn tốt và mô-men xoắn hãm Điều này có nghĩa là động cơ có khả năng chống lại sự thay đổi vị trí, ngay cả khi không được cấp điện Tuy nhiên, giải pháp này có nhược điểm là tốc độ và độ phân giải thấp hơn so với các loại khác Hình ảnh dưới đây minh họa một phần của động cơ bước nam châm vĩnh cửu.
Hình 2.3.1: Động cơ bước có rotor là nam châm vĩnh cửu
Rotor từ trở biến thiên được chế tạo từ lõi sắt với hình dạng đặc biệt, giúp nó thẳng hàng với từ trường Giải pháp này mang lại khả năng đạt tốc độ và độ phân giải cao hơn, tuy nhiên, mô-men xoắn mà rotor tạo ra thường thấp và không có mô-men xoắn hãm.
Hình 2.3.2: Động cơ bước có rotor là từ trở biến thiên
Rôto hybrid (lai) là một loại rôto có cấu trúc đặc biệt, kết hợp giữa nam châm vĩnh cửu và từ trở thay đổi, với hai nắp có răng xen kẽ và được từ hóa dọc trục Cấu hình này mang lại cho động cơ những ưu điểm như độ phân giải cao, tốc độ nhanh và mô-men xoắn lớn Mặc dù hiệu suất cao hơn đi kèm với cấu trúc phức tạp và chi phí cao hơn, nhưng nó vẫn giữ nguyên nguyên lý hoạt động giống như động cơ bước truyền thống Khi cuộn dây A được cấp điện, các răng từ tính của rôto và stato sẽ thẳng hàng, cho phép động cơ đạt kích thước bước nhỏ nhờ vào số lượng răng lớn.
Động cơ bước có rotor là từ trở biến thiên bao gồm phần stato, chịu trách nhiệm tạo ra từ trường để rotor thẳng hàng Các đặc điểm chính của mạch stato bao gồm số pha, số cặp cực và cấu hình dây dẫn Số pha thể hiện số cuộn dây độc lập, trong khi số cặp cực cho biết số cặp răng chính mà mỗi pha chiếm Động cơ bước hai pha là loại phổ biến nhất, trong khi động cơ ba pha và năm pha ít được sử dụng hơn.
Hình 0.1Hình 2.3.4: Stator 2 pha và stator 3 pha Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của động cơ bước dựa trên việc cung cấp năng lượng cho các pha của stato, tạo ra từ trường từ dòng điện trong cuộn dây, giúp rôto thẳng hàng với từ trường này Khi các pha được cấp điện theo thứ tự, rôto sẽ quay một góc cụ thể để đạt được vị trí mong muốn Ví dụ, khi cuộn dây A được cấp điện, rôto thẳng hàng với từ trường của nó, và khi cuộn dây B được cấp điện, rôto quay 60° theo chiều kim đồng hồ để thẳng hàng với từ trường mới Quá trình tương tự diễn ra với cuộn dây C, với màu sắc của răng stato thể hiện hướng của từ trường do cuộn dây tạo ra.
Hình 2.3.5: Nguyên lý hoạt động của động cơ bước
Máy biến áp 3 pha
Máy biến áp ba pha là thiết bị điện tĩnh dùng để truyền tải năng lượng và tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch thông qua cảm ứng điện từ của Faraday Để phù hợp với các hệ thống lưới điện lớn, máy biến áp ba pha có cấu trúc phức tạp và bao gồm ba thành phần chính.
Lõi thép là thành phần quan trọng của máy biến áp 3 pha, bao gồm ba trụ từ để quấn dây và gông từ để hoàn thiện mạch từ Được chế tạo từ những lá thép kỹ thuật điện với hai mặt phủ sơn cách điện, lõi thép được ghép lại thành hình trụ, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho máy biến áp.
Hình 2.4.1: Lõi thép máy biến áp
Dây quấn máy 3 pha gồm 6 dây quấn bằng đồng được bọc cách điện và quấn quanh trụ, có nhiệm vụ nhận và truyền năng lượng trong quá trình vận hành của máy.
Vỏ máy biến áp 3 pha đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của thiết bị Thông thường, vỏ máy được chế tạo từ các nguyên liệu như nhựa, sắt, thép, tùy thuộc vào cấu trúc và từng thương hiệu của máy biến áp.
Hình 2.4.2: Cấu trúc chung của máy biến áp Nguyên lý hoạt động
Máy biến áp 3 pha hoạt động dựa trên nguyên lý dòng điện được sinh ra từ hiệu điện thế ở cuộn dây sơ cấp, tạo ra một dải từ trường biến thiên trong lõi sắt Dải từ trường này sẽ ảnh hưởng đến mạch điện, góp phần vào quá trình chuyển đổi điện năng.
Hiệu điện thế sơ cấp của máy biến áp 3 pha có khả năng điều chỉnh hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường Sự biến đổi này được kiểm soát bằng các vòng quấn xung quanh lõi sắt của máy biến áp.
Hình 2.4.3: Nguyên lý hoạt động của máy biến áp
Máy biến áp 3 pha ngâm dầu là thiết bị có dây dẫn dạng tròn với kết cấu đơn giản, sử dụng lõi thép công nghệ quấn liền, giúp giảm thiểu tổn hao điện năng Nhờ vào thiết kế này, máy biến áp mang lại lợi ích lâu dài cho khách hàng, và hiện nay, hầu hết các máy biến áp 3 pha điện lực đều áp dụng lõi sắt kiểu này.
Máy biến áp 3 pha ngâm dầu có kết cấu vững chắc, giúp nó chịu đựng tốt điện động lục và ngắn mạch, từ đó nâng cao hiệu quả làm việc và đảm bảo an toàn Bên cạnh đó, thiết bị này sử dụng ít vật liệu, mang lại tính tiết kiệm cho người sử dụng.
Hình 2.4.4: Máy biến áp 3 pha ngâm dầu
Máy biến áp 3 pha tự ngẫu
Máy biến áp này được thiết kế để chuyển đổi nguồn điện cho các thiết bị công nghiệp, phù hợp với tiêu chuẩn điện áp của Nhật Bản, Mỹ, Đài Loan, thường sử dụng điện áp 110V.
Hình 2.4.5: Máy biến áp 3 pha tự ngẫu
Máy biến áp 3 pha cách ly
Máy biến áp này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ giống như các loại máy biến áp thông thường khác Khi điện áp xoay chiều U1 được áp dụng vào cuộn dây sơ cấp với số vòng dây N1, dòng điện xoay chiều sẽ chạy qua, tạo ra từ thông biến thiên trong lõi thép.
Hình 2.4.6: Máy biến áp 3 pha cách ly Ứng dụng
Máy biến áp 3 pha được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền tải và phân phối điện năng lớn, đặc biệt là những đường dây cao áp
Máy biến áp 1 pha có cấu tạo đơn giản, thường được sử dụng trong các hộ gia đình và những nơi tiêu thụ điện năng thấp Ngược lại, máy biến áp 3 pha có cấu trúc phức tạp, thích hợp cho các công trình tiêu thụ điện năng lớn Với cấu tạo phức tạp, máy biến áp 3 pha cần được kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định.
Máy biến áp 3 pha thường được lắp đặt tại các khu vực tiêu thụ điện năng lớn như khu công nghiệp, bệnh viện, trường học, trung tâm mua sắm và các tòa cao ốc.
Câu 3: Đề bài: Liệt kê các trang bị điện được sử dụng trong sơ đồ, nêu vai trò của từng trang bị.
Trang thiết bị sử dụng trong sơ đồ mạch điện và vai trò của chúng
Bảng 3.1.1: Trang thiết bị điện trong máy tiện T620
Thiết bị điện Tên Vai trò
Ampe kế Đo cường độ dòng điện Phích cắm ngắt động cơ Đ 𝑑 khi cần Máy biến áp
Công tắc tơ nghịch đóng ngắt điện cho Đ 𝑛
Công tắc hành trình thứ 2 cho phép rơ le thời gian hoạt động
Công tắc hành trình thứ 1 cho phép công tắc tơ
Rơ le thời gian có chức năng ngắt mạch khi mạch chạy không tải trong thời gian quy định Công tắc tơ một hướng được sử dụng để đóng ngắt điện cho các thiết bị Đ𝑐, Đ𝑏 và Đ𝑑 Nút khởi động K được sử dụng để khởi động máy.
Rơ le nhiệt thứ 1, 2 và
3 Đóng ngắt động cơ khi đủ điều kiện về nhiệt
Dây nối đất Bảo vệ người dùng khỏi rò rỉ điện Đèn chiếu sáng Sáng
Công tắc thường Bật đèn
Cầu chì thứ 1, 2 và 3,4 Bảo vệ hệ thống điện khi mạch xảy ra ngắn mạch hoặc quá tải có thể xảy ra tình trạng cháy nổ
Công tắc xoay thứ 1 và 2
Cấp điện Động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc
Thực hiện truyền động chính Động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc
Quay bơm dung dịch làm nguội Động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc
Dùng cho hệ thống dầu ép Động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc
Dùng cho hành trình chạy nhanh của hợp xe dao
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ mạch
Để đảm bảo sử dụng điện áp phù hợp cho mạch điều khiển, máy biến B được sử dụng Khi cần cấp nguồn cho mạch động lực, cầu dao 1Cx được đóng Khi ấn nút khởi động K, các mạch 1 – 2 – 3 – 4 sẽ có điện, làm cho công tắc tơ M dẫn điện và đóng các tiếp điểm của nó Tiếp điểm M trên mạch điều khiển sẽ giữ dòng điện khi nút nhấn K được nhả ra Đồng thời, các tiếp điểm M trên mạch động lực cũng đóng lại, khởi động động cơ Đc và Đd Khi cầu dao 2Cx được đóng, động cơ Đb cũng sẽ khởi động Nếu cần thiết, có thể ngắt động cơ bơm dung dịch làm nguội Đb bằng cầu dao 2Cx và ngắt Đd bằng phích cắm F, lưu ý rằng động cơ ĐD chỉ được lắp khi sử dụng bàn dao truyền động bằng dầu ép.
Sau khi gia công xong chi tiết, ly hợp ma sát đĩa mở ra sẽ đóng tiếp điểm thường mở của công tắc hành trình 1CH, làm cuộn dây rơle thời gian RT có điện Tiếp điểm thường đóng mở chậm RT sau thời gian chỉnh định sẽ dẫn đến công tắc tơ M mất điện, mở các tiếp điểm chính trong mạch động lực, ngưng hoạt động các động cơ Đc, Đb và Đd Rơle thời gian RT tự động ngắt động cơ khi thời gian chạy không tải quá dài, nhằm hạn chế thời gian chạy không tải và nâng cao hệ số công suất Nếu thời gian chạy không tải ngắn hơn thời gian chỉ định của rơle RT, mạch vẫn hoạt động bình thường Động cơ chạy dao nhanh Đn được khởi động bởi công tắc tơ N khi công tắc hành trình 2CH đóng, nhờ vào việc quay trục phụ lắp trên hộp xe dao Sơ đồ điện còn có ampe kế A lắp vào một pha của động cơ chính, với vòng chia độ gồm 3 phần: phần trắng bên trái chỉ máy chạy không tải và làm việc với phụ tải nhỏ, phần đen ở giữa chỉ phụ tải đạt từ 85 đến 100%, và phần trắng bên phải chỉ quá tải Các động cơ được bảo vệ quá tải bằng các rơle nhiệt 1RN, 2RN và 3RN.
Khi xảy ra hiện tương ngắn mạch các cầu dao 1C, 2C tự động ngắt
Khi làm việc trong môi trường thiếu ánh sáng ta có thể bật Công tắc Ct để bật đèn Đt
Dừng động cơ ta nhấn nút dừng D
