ĐỒ án tốt NGHIỆP đề tài KHỞI ĐỘNG mềm MSF HÃNG EMOTRON

Động cơ không đồng bộ.Loại máy điện quay đơn giản nhất là loại máy điện không đồng bộ dị bộ.Máy điện dị bộ có thể là loại 1 pha, 2 pha hoặc 3 pha, nhưng phần lớn là máyđiện dị bộ 3 pha,

KHOA ĐIỆN - CƠ

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIÊP

====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KHỞI ĐỘNG MỀM MSF HÃNG EMOTRON

Giáo viên hướng dẫn 1 : Th.s Vũ Tiến Mạnh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VĂN CHINH Số hiệu sinh viên: 1151540004

Khóa: 2011-2016 Khoa/Viện: Điện cơ Ngành: Điện dân dụng và công nghiệp

1 Đầu đề thiết kế:

2 Các số liệu ban đầu:

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

5 Họ tên cán bộ hướng dẫn:

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

7 Ngày hoàn thành đồ án:

Ngày tháng năm …

Trưởng bộ môn

( Ký, ghi rõ họ, tên)

Cán bộ hướng dẫn

( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày… tháng … năm 2010

Người duyệt

( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên

( Ký, ghi rõ họ, tên)

1 Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.

………

………

………

………

2 Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ )

………

………

………

………

………

………

………

………

………

3 Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày tháng năm 2013 Cán bộ hướng dẫn chính

(Họ tên và chữ kí)

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

1 Đánh giá chất lượng của đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích

số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

2 Cho điểm cán bộ chấm phản biện

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày tháng năm 2013

Người chấm phản biện

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: KHỞI ĐỘNG MỀM MSF

HÃNG EMOTRON do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.s

Vũ Tiến Mạnh Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Hải Phòng, ngày28tháng11năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Chinh

LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG

ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU 3 PHA 2

1.1.1.Cấu tạo 2

1.1.2 Nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ 4

1.1.3.Phương trình đặc tính cơ 5

1.2.1 Phân loại các kiểu kết cấu máy điện đã định hình 8

1.2.3 Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc 11

1.3 Phương pháp khởi động của động cơ đi bộ 15

1.3.1 Khởi động trực tiếp 15

1.3.2 Cải thiện quá trình khởi động bằng phương pháp giảm dòng khởi điện 16

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG

CƠ 22 KHÔNG ĐỒNG BỘ 222.1 Giới thiệu 22

2.2 Nguyên lý hoạt động 24

* Kỹ thuật khởi động và dừng 25

2.3 Loại bỏ dao động mô men và dòng khởi động 27

2.4 Chiến lược điều khiển dòng khởi động 31

2.5 Loại bỏ momen quá độ khi đóng lại động cơ 34

CHƯƠNG 3: KHỞI ĐỘNG MỀM MSF HÃNG

EMOTRON 363.1.Lịch sử phát triển 36

3.4.2 Sơ đồ đấu dây tiêu chuẩn 47

3.4.3 Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ 48

3.4.4 Kết nối đầu vào, đầu ra kỹ thuật số và analog 49

3.4.5 Đảo chiều động cơ 50

3.4.7 Kết nối ngoại vi 52

3.5 Cài đặt thông số cho MSF 2.0 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG

ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU 3 PHA 2 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG

CƠ 22 KHÔNG ĐỒNG BỘ 22 CHƯƠNG 3: KHỞI ĐỘNG MỀM MSF HÃNG

EMOTRON 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG

ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU 3 PHA 2 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG

CƠ 22 KHÔNG ĐỒNG BỘ 22 CHƯƠNG 3: KHỞI ĐỘNG MỀM MSF HÃNG

EMOTRON 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

LỜI NÓI ĐẦU

Để tiến hành công nghiệp hóa hiện đại hóa các doanh nghiệp cần phải tiếnhành xây dựng lại các nhà máy, cơ sở sản xuất, trang thiết bị máy móc đưa côngnghệ hiện đại hóa vào sản xuất Hơn thế nữa, để vận hành tốt các nhà máy cầnphải có một đội ngũ công nhân kỹ thuật cao Là một sinh viên sắp tốt nghiệpngành điện công nghiệp và dân dụng, em hiểu rằng tự động hóa trong côngnghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển của ngành côngnghiệp Việt Nam

Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình củacác thầy cô giáo trong ngành Điện công nghiệp và dân dụng trường Đại học HảiPhòng, em đã kết thúc khóa học và tích lũy được vốn kiến thức nhất định Được

sự đồng ý của nhà trường và các thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốtnghiệp: “ Khởi động mềm MSF hãng EMOTRON “

Đồ án tốt nghiệp của em bao gồm 3 chương:

Chương 1: Động cơ không đồng bộ và các phương pháp khởi động động cơkhông đồng bộ xoay chiều 3 pha

Chương 2: Khởi động mềm

Chương 3: Khởi động mềm MSF hãng EMOTRON

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chuđáo của thầy giáo Th.s Vũ Tiến Mạnh, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn

Do thời gian là đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránhkhỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy

cô trong hội đồng để đồ án được hoàn thiện hơn nữa Em xin chân thành cảm ơnthầy giáo Th.s Vũ Tiến Mạnh, các thầy cô giáo trong ngành Điện công nghiệp

và dân dụng trường Đại học Hải Phòng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thờigian qua

Hải phòng, ngày 08 tháng 11 năm 2015

Sinh viên thực hiệnNguyễn Văn Chinh

CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU 3 PHA 1.1 Động cơ không đồng bộ.

Loại máy điện quay đơn giản nhất là loại máy điện không đồng bộ (dị bộ).Máy điện dị bộ có thể là loại 1 pha, 2 pha hoặc 3 pha, nhưng phần lớn là máyđiện dị bộ 3 pha, có công suất từ một vài W cho đến vài MW, có điện áp từ100V đến 6000V

Căn cứ vào cách thực hiện roto, người ta phân biệt 2 loại: loại có roto ngắnmạch và roto dây quấn Cuộn dây roto dây quấn là cuộn dây cách điện, thực hiệntheo nguyên lý của các cuộn dây dòng xoay chiều

Cuộn dây roto ngắn mạch gồm một lồng bằng nhôm đặt trong các rãnh củamạch từ roto, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây có nhiều pha, số pha bằng sốrãnh Động cơ roto ngắn mạch có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền, còn các máy điệnroto dây quấn có cấu tạo phức tạp hơn, chế tạo đắt hơn, nặng hơn nhưng có tínhnăng động tốt hơn, do có thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh

1.1.1.Cấu tạo.

Máy điện quay nói chung và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm 2phần cơ bản: phần quay (roto) và phần tĩnh (stato) Giữa phần tĩnh và phần quay

là khe hở không khí.Dưới đây chúng ta nghiên cứu từng phần riêng biệt

Hình 1.1: Cấu tạo động cơ không đồng bộ.

1.1.1.1.Cấu tạo của stato.

Stato gồm 2 phần cơ bản: mạch từ và mạch điện

a, Mạch từ:

Mạch từ của stato được ghép bằng các lá thép kĩ thuật điện có chiều dàykhoảng 0.3-0,5 mm, được cách điện 2 mặt để chống dòng Fuco Lá thép stato códạng hình vành khăn, phía trong được đục các rãnh.Để giảm dao động từ thong,

số rãnh stato và roto không được bằng nhau.Mạch từ được đặt trong vỏ máy

Ở những máy có công suất lớn, lõi thép được chia thành từng phần được ghéplại với nhau thành hình trụ bằng các lá thép nhằm làm tăng khả năng làm mátcủa mạch từ Vỏ máy được làm bằng gang đúc hay gang thép, trên vỏ máy cóđúc các gân tản nhiệt Để tăng diện tích tản nhiệt, tùy theo yêu cầu mà vỏ máy

có gắmn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc Trên đỉnh có móc để giúp

di chuyển thuận lợi.Ngoài vỏ máy còn có lắp máy, trên lắp máy có giá đỡ ổbi.Trên vỏ máy có gắn hộp đấu dây

b,Mạch điện:

Mạch điện là cuộn dây máy điện đã trình bày ở phần trên

1.1.1.2.Cấu tạo của mạch roto.

a, Mạch từ.

Giống như mạch từ của stato, mạch từ của roto cũng gồm các lá thép điện kỹthuật các điện đối diện với nhau.Rãnh của roto có thể song song với trục hoặcnghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông và loại trừ một sốsóng bậc cao.Các lá thép điện kỹ thuật được gắn với nhau thành hình trụ, ở tâm

lá thép mạch từ được đục lỗ để xuyên trục, roto gắn trên trục.Ở những máy cócông suất lớn roto còn được đục các rãnh thông gió dọc thân roto

+ Loại roto dây quấn

Mạch điện của loại roto này thường được làm bằng đồng và phải cách điệnvới mạch từ.Cách thực hiện cuộn dây này giống như thực hiện cuộn dây máyđiện xoay chiều đã trình bày ở phần trước Cuộn dây roto dây quấn có số cặpcực và pha cố định Với máy điện 3 pha, thì 3 đầu được nối với nhau ở trongmáy điện, 3 đầu còn lại được dẫn ra ngoài và gắn vào 3 vành khăn trượt trên trụcroto, đó là tiếp điểm nối với mạch ngoài.

1.1.2 Nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ.

Để xét nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ, ta lấy mô hình máy điện 3 phagồm 3 cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi của máy điện 1 góc 120º, roto là cuộndây ngắn mạch Khi cung cấp vào 3 cuộn dây 3 dòng điện của hệ thống điện 3pha có tần số f thì trong máy điện sinh ra từ trường quay với tốc độ1 60 /f p Từ1

trường này cắt thanh dẫn của roto và stato, sinh ra ở cuộn stato sdd tự cảm e và1

cuộn dây roto sdd cảm e ứng có giá trị hiệu dụng như sau:2

Nhưng vì stato gắn chặt còn roto lại treo trên ổ bi, do đó roto phải quay vớitốc độ n theo chiều quay của từ trường Tuy nhiên tốc độ này không thể bằng tốc

độ quay của từ trường, bởi nếu n n= ttthì từ trường không cắt các thanh dẫn nàonữa, do đó không có sdd cảm ứng, E2 = 0dẫn đến I2= 0và momen quay cũngbằng không, roto quay chậm lại, khi roto chậm lại thì từ trường lại cắt các thanhdẫn, nên có sdd, có dòng và momen roto lại quay Do đó tốc độ quay của rotokhác tốc độ quay của từ trường nên xuất hiện độ trượt và được định nghĩa nhưsau:

tt .100%

tt

n n s

n

−

= (1.3)

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ.

Do đó tốc độ quay của roto có dạng:

n = ntt(1 − s ) (1.4)

Do n n≠ ttnên (n tt−n) là tốc độ cắt các thanh dẫn roto của từ trường quay

Vậy tần số biến thiên của sdd cảm ứng trong roto biểu diễn bởi:

Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta dựa vào sơ

đồ thay thế với các giả thiết sau:

- Ba pha của động cơ là đối xứng

- Các thông số của động cơ không đồng bộ không đổi

- Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng điện từ hóa không phụ thuộc tải

mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato động cơ

- Bỏ qua các tổn thất mà sắt, tổn thất trong lõi thép

- Điện áp lưới hoàn toàn sin đối xứng ba pha.

Hình 1.3: Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ.

I I Iµ : Dòng điện từ hóa, stato, dòng điện roto quy đổi về

stato R R R1, µ, 2' : Điện trở tác dụng của mạch từ hóa của cuộn dây stato vàroto quy đổi về phía stato

Phương trình momen

1 2 '

2 2

1

3 f

nm

U R M

=±

+

(1.9)Momen tới hạn

( )

2 1

32

f th

nm

U M

ω

= ±

± + (1.10)Dấu (+) ứng với trạng thái động cơ (-) ứng với trạng thái máy phát

Hình 1.4: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ.

1.2 Ứng dụng của động cơ KĐB roto lồng sóc.

Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện Do kếtcấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản, Nênđộng cơ không đồng bộ là loại máy điện được sử dụng rộng rãi nhất trong cácngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW Trongcông nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộlàm nguồn động lực cho máycán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy côngnghiệp nhẹ Trong hầm mỏ dùng làm máy tưới hay quạt gió Trong nông nghiệpdùng làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm Trong đời sống hàng ngày,máy điện không đồng bộ cũng đã chiếm một vị trí quan trọng như quạt gió, động

cơ trong tủ lạnh, máy giặt, máy bơm, nhất là loại roto lồng sóc Tóm lại sự pháttriển của nền sản xuất điện khí hóa tự động hóa và sinh hoạt hằng ngày, phạm vicủa máy điện không đồng bộ ngày càng được rộng rãi

Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính khôngtốt so với máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trường hợp nào đó( như trong quátrình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng cómột ý nghĩa rất quan trọng

*Kết cấu của máy điện

Mặc dù kích thước của các bộ phận vật liệu tác dụng và đặc tính của máy phụthuộc phần lớn vào tính toán điện từ và tính toán thông gió tản nhiệt, nhưngcũng có phần liên quan đến kết cấu của máy Thiết kế kết cấu phải đảm bảo sao

cho máy gọn nhẹ, thông gió tản nhiệt tốt mà vẫn có độ vững và độ bền nhấtđịnh.Thường căn cứ vào điều kiện làm việc của máy để thiết kế ra một kết cấuthích hợp, sau đó tính toán cơ các bộ phận để xác định độ cứng và độ bền củacác chi tiết máy Vì vậy thiết kế kết cấu là một phần quan trọng trong toàn bộthiết kế mấy điện.

Máy điện có rất nhiều kiểu kết cấu khác nhau Sở dĩ như vậy vì những nguyênnhân chính sau:

+ Có nhiều loại máy điện và công dụng cũng khác nhau như máy một chiều,máy đồng bộ, máy không đồng bộ,… cho nên yêu cầu đối với kết cấu máy cũngkhác nhau Công suất máy khác nhau nhiều.Ở những máy công suất nhỏ thì giá

đỡ trục đồng thời nắp máy.Đối với máy lớn thì phải có trục đỡ riêng

+ Tốc độ quay khác nhau Máy tốc độ cao thì roto cần phải chắc chắn hơn, máytốc độ chậm thì đường kính roto thường lớn

+ Sự khác nhau của động cơ sơ cấp kéo nó (đối với máy phát điện) hay tải( đốivới động cơ điện) như tuabin nước, tuabin hơi, máy diezen, bơm nước hay máycông tác… Phương thức truyền động hay lắp ghép cũng khác nhau

+ Căn cứ vào tính toán điện tử và tính toán thông gió có thể đưa ra nhiềuphương án khác nhau Những phương án này về kích thước, trọng lượng, tínhtiện lợi khi sử dụng, độ tin cậy khi làm việc, tính giản đơn khi chế tạo và giáthành của máy có thể không giống nhau Vì vậy khi thiết kế cần chú ý để tất cảcác yếu tố đó

Nguyên tắc chung để tiết kế kết cấu:

+ Đảm bảo chế tạo đơn giản, giá thành hạ

+ Đảm bảo bảo dưỡng máy thuận tiện

+ Đảm bảo độ tin cậy của máy khi làm việc

1.2.1 Phân loại các kiểu kết cấu máy điện đã định hình.

Kết cấu của những máy điện hiện nay được hình thành theo cách bảo vệ, cáchlắp ghép, thông gió, đặc tính của môi trường bên ngoài

a) Phân loại theo phương pháp bảo vệ máy đối với môi trường bên ngoài.

Cấp bảo vệ máy có ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu của máy Cấp bảo vệ được kýhiệu bằng chữ IP và hai chữ số kèm thao, trong đó có chữ số thứ nhất chỉ mức

độ bảo vệ chống sự tiếp xúc của người và các vật khác rơi vào máy, được chialàm 7 cấp đánh số từ 0 đến 6, trong đó số 0 chỉ rằng máy không được bảo vệhoàn toàn không cho người tiếp xúc, đồ vật và bụi không lọt vào, chữ số thứ haichỉ mức độ bảo vệ chống nước vào máy gồm cấp đánh số từ 0 đến 8, trong đó

số 0 chỉ rằng máy không được bảo vệ còn số 8 chị máy có thể ngâm trong nướctrong thời gian vô hạn định

Thường có thói quen chia cấp bảo vệ theo phương pháp làm nguội máy Theocách này máy điện được chia thành các kiểu kết cấu sau:

-Kiểu hở

Loại này không có trang bị bảo vệ sự tiếp xúc tự nhiên, các bộ phận quay và bộphận mang điện, cũng không có trang bị bảo vệ các vật bên ngoài rơi vào máy.Loại này được chế tạo theo kiểu tự làm nguội Theo cấp bảo vệ thì đây là loạiIPOO.Loại này thường đặt trong nhà có người trông coi và không cho ngườingoài đến gần

-Kiểu bảo vệ

Có trang bị bảo vệ chống sự tiếp xúc ngẫu nhiên các bộ phận quay hay mạngđiện, bảo vệ các vật ở ngoài hoặc nước rơi vào theo các góc độ khác nhau Loạinày thường tự thông gió.Theo cấp bảo vệ thì kiểu này thuộc các cấp bảo vệ từIP11 đến IP33

Kiểu bảo vệ đặc biệt như loại chống nổ, bảo vệ chống môi trường hóa chất

b) Phân loại theo cách lắp đặt.

Theo cách lắp đặt máy, ký hiệu chữ IM kèm theo 4 chữ số tiếp theo Ở đây, chữ

số thứ nhất chỉ kiểu kết cấu gồm 9 số đánh từ 1 đến 9 chỉ cách lắp đặc biệt.Chữ

số thứ 2 và ba chỉ cách thức lắp đặt và hướng trục máy Số thứ tư chỉ kết cấu của

đầu trục gồm 9 loại đánh số từ 0 đến 8 trong đố số 0 chỉ máy có một đầu trụchình trụ, số 8 chỉ đầu trục có các kiểu đặc biệt khác

1.2.2 Ưu nhược điểm của động cơ KĐB roto lồng sóc Cách khắc phục.

a) Ưu điểm.

- Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ

- Vận hành dễ dàng, bảo quản thuận tiện

- Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa

- Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau ( từ 24V đến 10kV) nên rất thíchnghi cho từng người sử dụng

b) Khuyết điểm.

- Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện

- Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải

- Chế tạo roto có khe hở thật nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa và nâng cao hệ sốcông suất

- Tiêu chuẩn về dãy sản suất:

Chuẩn hóa dây công suất của động cơ phù hợp với trình độ sản xuất của từngnước Dãy công suất được sắp xếp theo chiều tăng dần

-Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt

-Độ cao tâm trục

d) Nhận xét.

Mặc dù có nhiều khuyết điểm nhưng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc cónhững ưu điểm mà những động cơ khác không có được và quan trọng nhất làđơn giản, dễ sử dụng, giá thành rẻ Thực tế động cơ không đồng bộ roto lồng sócđược áp dụng rộng rãi, chiếm số lượng 90%, về công suất chiếm 55%

Tiêu chuẩn sản xuất: lắp đặt được đồng bộ, thể hiện trình độ sản xuất, trang bịmáy công cụ sản xuất

-Khoảng cách chân đế ( giữa các lỗ chắn bulon)

1.2.3 Các tiêu chuẩn đối với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc.

a) Tiêu chuẩn về dãy công suất.

Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu chuẩn.Dãy động cơ điện không đồng bộ công suất từ 0.55 kW đến 90 kW Ký hiệu Ktheo tiêu chuẩn Việt Nam 1987- 1994

Công suất (kW): 0,55 / 0,75/ 1,1 / 1,5 / 2,2 /3 / 4 / 5,5 / 7,5 /11 / 15 / 18,5 / 22/

30 /37 / 45 / 55/ 75 /90

2* 1 2

2*

n HP

n

P K

P

+

= (1.11)

b) Tiêu chuẩn về kích thước lắp đặt độ cao tâm trục.

- Độ cao tâm trục: từ tâm của trục đến bộ máy.Đây là một đại lượng rất quantrọng trong việc lắp ghép động cơ với những cơ cấu thiết bị khác

- Kích thước lắp đặt: chiều cao tâm trục có thể được chọn theo dãy công suất củađộng cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc

c) Ký hiệu máy.

Ví dụ : 3K250 M4

-3K: động cơ điện không đồng bộ dày K thiết kế lại 3 lần

- 250 : chiều cao tâm trục bằng 250mm

số 8 chỉ rằng máy có thể ngâm trong nước trong thời gian vô định hạn

Khi chọn vật liệu cách điện cần chú ý đến những vấn đề sau:

-Vật liệu cách điện phải có độ bền cao, chịu tác dụng cơ học tốt, chịu nhiệt vàdẫn nhiệt tốt lại ít thấm nước

- Phải chọn vật liệu cách điện có tính cách điện cao để đảm bảo thời gian làmviệc của máy ít nhất là 15- 20 năm trong điều kiện làm việc bình thường, đồngthời đảm bảo giá thành của máy không cao

- Một trong những yếu tố cơ bản nhất là làm giảm tuổi thọcủa vật liệu cách điện(cũng là tuổi thọ của máy) là nhiệt độ Nếu nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phépthì chất điện môi,độ bền cơ học của vật liệu giảm đi nhiều , dẫn đến sự già hóanhanh chóng chất cách điện

Hiện nay, theo nhiệt độ cho phép của vật liệu( nhiệt độ mà vật liệu cách điệnlàm việc tốt trong 15 -20 năm ở điều kiện làm việc bình thường)

Vật liệu cách điện thuộc các cấp cách điện trên đại thể có các loại sau :

-Cấp Y: Gồm có sợi bông, tơ, sợi nhân tạo, giấy và chế phẩm của giấy, các tông,

gỗ v.v Tất cả đều không tẩm sơn cách điện.Hiện nay không dùng cách này vìchịu nhiệt kém

- Cấp A : vật liệu cách điện chủ yếu của cấp này cũng giống như cấp Y nhưng

có tẩm sơn cách điện Cấp A được dùng rộng rãi cho các máy điện công suất đến100kW, nhưng chịu ẩm kém, sử dụng ở vùng nhiệt đới không tốt

- Cấp E : dùng các màng mỏng và sợi bằng polyetylen tereftalat, các sợi tẩmsơn tổng hợp làm từ epoxy, trealat và aceton buterat xenlulo, các màng sơn cáchđiện gốc vô cơ tráng ngoài dây( dây emay có độ bền cơ cao) Cấp E được dùngrộng rãi cho các máy điện có công suất nhỏ và trung bình ( đến 100kW hoặc hơnnữa), chịu ẩm tốt nên thích hợp cho vùng nhiệt đới

- Cấp B : dùng vật liệu từ vô cơ như mica, amimang, sợi thủy tinh, dầu sơn cáchđiện, chịu nhiệt độ cao Cấp B được sử dụng nhiều trong các máy công suấttrung bình và lớn

- Cấp F : vật liệu cũng tương tự như cấp b nhưng có tẩm sơn cách điện gốcsilicat chịu nhiệt độ cao Ở cấp F Không dùng các chất hữu cơ như vải lụa, giấy

và các tông

- Cấp H: Vật liệu chủ yếu ở cấp này là sợi thủy tinh, mica, amiăng như ở cấp F.Các chất này được tẩm sơn cách điện gốc silicat chịu nhiệt đến 180ºC Người tadùng cấp H trong các máy điện làm việc ở điều kiện phức tạp có nhiệt độ cao

- Cấp C: dùng các chất như sợi thủy tinh, thạch anh, sự chịu nhiệt độ cao Cấp Cđược dùng ở các máy làm việc với điều kiện đặc biệt có nhiệt độ cao

Việc chọn vật liệu cách điện trong các máy điện có một ý nghĩa quyết định đếntuổi thọ và độ tin cậy lúc vận hành của máy Do vật liệu cách điện có nhiềuchủng loại , kỹ thuật chế tạo cách điện ngày càng phát triển, nên việc chọn kếtcấu cách điện để thỏa mãn được những yêu cầu về cách điện

Vật liệu cách điện trong ngành chế tạo máy điện thường do nhiều vật liệu hợplại như mica phiến, chất phụgia( giấy hay sợi thủy tinh) và chất kết dính(sơn haykeo dán) Đối với vật liệu cách điện, không những yêu cầu có độ bền cơ cao, chế

tạo để mà còn có yêu cầu về tính năng điện; có độ cách điện cao, rò điệnít.Ngoài ra còn có yêu cầu về tính năng nhiệt; chịu nhiệt tốt, dẫn nhiệt tốt và yêucầu chịu ẩm tốt.

Vật liệu cách điện dùng trong một máy điện hợp thành một hệ thống cách điệnviệc tổ hợp các vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắn chặt chúng lại,ảnh hưởng giữa các chất cách điện với nhau, cách gia công và tình trạng bề mặt vật liệu v.v sẽ quyết định tính năng về cơ, điện, nhiệt của hệ thống cáchđiện và tính năng của hệ thống cách điện này không thể hiện một cách đơn giản

là tổng hợp tính năng của từng loại vật liệu cách điện

1.3 Phương pháp khởi động của động cơ đi bộ.

Tùy theo tính chất của tải và tình hình của lưới điện yêu cầu về mở máy đối vớiđộng cơ điện cũng khác nhau Nói chung khi mở máy động cơ cần xét đến yêucầu cơ bản sau:

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

- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt

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

- Tổn hao công suất quá trình mở máy càng thấp càng tốt

1.3.2 Cải thiện quá trình khởi động bằng phương pháp giảm dòng khởi

-Giảm điện áp nguồn cung cấp

- Đưa thêm điện trở vào mạch roto

- Khởi động bằng thay đổi tần số

1.3.2.1 Khởi động động cơ dị bộ roto dây quấn.

1.3.2.2 Khởi động động cơ dị bộ roto lồng sóc.

Với động cơ roto ngắn mạch do không thể đưa điện trở vào mạch roto như động

cơ dị bộ roto dây quấn để giảm dòng khởi động ta thực hiện các phương pháp

sau:

a, Phương pháp giảm điện áp.

Để giảm điện áp ta dùng các phương pháp sau:

-Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato.

Khi khởi động, cầu dao D1 đóng, cầu dao D 2 mở để nối cuộn kháng vào cuộndây stato của động cơ Khi động cơ đã quay ổn định thì đóng cầu dao D 2 đểngắn mạch điện kháng.

Điện áp đặt vào dây quấn stato khi khởi động:

U’k = kU1 (k<1) (1.14)Dòng điện khởi động

I k' =kI k (1.15)

Ik là dòng điện khởi động trực tiếp với U1.

Vật liệu cách điện dùng trong một máy điện hợp thành một hệ thống cách điện.Việc tổ hợp các vật liệu cách điện, việc dùng sơn hay keo để gắn chặt chúng lại,ảnh hưởng giữa các chất cách điện với nhau, cách gia công và tình trạng bề mặtvật liệu v.v sẽ quyết định tính năng về cơ, điện, nhiệt của hệ thống cách điện,

và tính năng của hệ thống cách điện này không thể hiện một cách đơn giản làtổng hợp tính năng của từng loại vật liệu cách điện

Việc chọn vật liệu trong các máy điện có một ý nghĩa quyết định đến tuổi thọvà

độ tin cậy lúc vận hành của máy Do vật liệu cách điện có nhiều chủng loại, kỹthuật chế tạo cách điện ngày càng phát triển, nên việc chọn kết cấu cách điệncàng khó khăn và thường phải chọn tổng hợp nhiều loại cách điện để thỏa mãnđược những yêu cầu về cách điện

Hình 1.6: Khởi động bằng cuộn kháng.

Mô men khởi động.

M k' =k M2 k (1.16)

Ưu điểm: Thiết bị đơn giản

Nhược điểm: Khi giảm dòng khởi động thì mô men khởi động cũng giảm xuốngbình phương lần

-Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy.

Hình 1.7: Khởi động động cơ bằng biến áp tự ngẫu.

Khi mở máy ta cắt cầu dao D2, đóng cầu dao D1 và D3 để động cơ nối với điệnlưới thông qua máy biến áp tự ngẫu Thay đổi con chạy để cho lúc mở máy điện

áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó dần dần tăng lên bằng định mức động cơ quay

ổn định thì đóng D2 và cắt D3 để ngắn mạch máy biến áp

Khi khởi động động cơ được cấp điện áp

Uk = kU1 (k<1) (1.17)Dòng điện khởi động:

I k' =kI k (1.18)

Ik là dòng khởi động

k là hệ số máy biến áp tự ngẫu

Dòng điện máy biến áp tự ngẫu nhận từ lưới điện

I1 = kIk' = k I2 k (1.19)

Mô men khởi động.

Mk' = k M2 k (1.20)

Ưu điểm :

-Phương pháp này làm giảm điện áp hơn so với phương pháp điện kháng

Nhược điểm:

Mô men có bước nhẩy do sự chuyển đổi giữa các điện áp

-Chỉ có thể lựa chọn một số lượng các điện áp do đó dẫn đến sự lựa chọn dòngđiện không tối ưu

- Không có khả năng cung cấp một điện áp có hiệu quả đối với tải trọng thayđổi

- Mở máy bằng phương pháp Y -∆

Phương pháp này thích ứng với những máy khi làm việc bình thường đấu tamgiác Lúc mở máy chuyển sang đấu Y để điện áp đặt vào mỗi pha giảm lầnsau khi mở máy thì lại chuyển về nối tam giác

Dòngđiện dây khi nối tam giác:

-Mức độ giảm cường độ điện áp và momen là cố định

-Có bước nhảy lớn khi bộ khởi động chuyển đổi sao sang tam giác

Đặc điểm chung của các phương pháp giảm điện áp là cũng với việc giảm dòngkhởi động, momen khởi động cũng giảm theo, nên chỉ thực hiện ở những động

cơ có khởi động nhẹ còn đối với động cơ khởi động nặng không áp dụng được,người ta khởi động bằng phương pháp khởi động mềm.

Hình 1.8: Khởi động bằng đổi nối sao – tam giác.

b, Khởi động bằng phương pháp tần số.

Do sự phát triển của công nghệ điện tử, ngày nay người ta chế tạo được các bộbiến tần có tính chất kĩ thuật cao và giá thành rẻ, do đó có thể áp dụng phươngpháp khởi động bằng biến tần

Động cơ được cấp điện từ bộ biến tần tĩnh, lúc đầu tần số và điện áp nguồn cungcấp có giá trị rất nhỏ sau khi đóng động cơ vào nguồn cung cấp, ta tăng dần tần

số đạt giá trị định mức thì tốc độđộng cơ đạt giá trị định mức

Phương pháp khởi động này đảm bảo dòng khởi động không vượt quá giá trịdòng định mức

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ

Khởi động động cơ AC sử dụng thiết bị bán dẫn đang ngày càng tăng lên thaythế cho các bộ khởi động từ và giảm điện áp thông thường vì có khả năng khởiđộng mềm với sự giới hạn dòng khởi động

Trong số này, bộ khởi động mềm thyristor được áp dụng để giảm điện áp khởiđộng động cơ, đây là thiết bị có giá thành rẻ, đơn giản, độ tin cậy cao, và do đó

sử dụng chúng là một giải pháp khả thi cho vấn đề khởi động một số lớn động

cơ xoay chiều trung thế cho các trường hợp khởi động máy yêu cầu momen khởiđộng không cao Khi các động cơ làm việc được cung cấp liên tục từ các khởiđộng mềm thyristor, nó cũng giảm rất nhiều quá trình làm việc quá độ gây nênđối với động cơ do sự nhiễu loạn của lưới cung cấp Các rối loạn có thể rất nhỏnhư sự dao động điện áp tức thời hoặc rất lớn như gián đoạn điện áp cungcấp.Nếu sụt giảm điện áp lớn, cầu dao chính hoặc khởi động mềm sẽ ngắt động

cơ khỏi nguồn cung cấp điện Việc dừng một động cơ thiết yếu trong quá trìnhhoạt động có thể dẫn đến một sự tốn kém lớn Do đó, trước khi động cơ đạt đếntốc độ bằng không, nó nên được ngay lập tức kết nối vào một thanh cái ( bus)mới, đảm bảo cấp điện liên tục cho động cơ ( thường đó là một tổ hợp động cơmáy phát điện), hoặc quay trở lại cung cấp điện sau khi điện áp phục hồi Trong

hệ thống thông thường, điều này sẽ dẫn đến xảy ra quá độ nghiêm trọng trongmomen và dòng điện.Các giải pháp tối ưu đã được giải quyết bởi một số tácgiả.Để thỏa mãn việc đóng lại động cơ cần kiểm soát việc nối các tiếp điểm củađộng cơ với nguồn cung cấp điện Bên cạnh sự phát triển và tiến bộ trong côngnghệ khởi động mềm thương mại, nhiều lỗ lực đã thực hiện phân tích tính chất

và kỹ thuật điều khiển của động cơ cảm ứng ba pha (IMs) cấp điện từ bộ điềukhiển điện áp thyristor Khi sử dụng chức năng động học cho hệ thống điềukhiển điện áp là một cách hiệu quả để cải thiện tính chất quá độ.Bằng áp dụngmột góc mở thích hợp với giá trị mà tại đó từ thông được tạo nên sẽ giảm và quá

độ momen sẽ mềm hơn Một động cơ có thể tạo ra sự rung động của mô menđiện từphụ thuộc vào giá trị đầu vào khi đóng điện áp 3 pha của lưới điện cungcấp, bất kể nó được điều khiển bởi một thiết bị khởi động trực tiếp hoặc mộtkhởi động mềm Số lượng dao động của momen điện từ tác động lên trục động

cơ khi khởi động và khi đóng lại phụ thuộc vào các tham số của hệ thống cơ khí.Điều này có thể gây ra sốc cho các thiết bị truyền động, và gây hỏng hóc tại cácthành phần hệ thống cơ khí như trục, khớp nối và bánh răng ngay lập tức nếunhư sức bền của vật liệu bị vượt quá hoặc vì chạy trong thời gian dài

Trong chương này tìm hiểu một số chiến lược điều khiển để loại trừ rung độngmomen cả khi khởi động và khi khởi động lại, và giữ cho các dòng điện lưới gầnnhư không đổi ở một giá trị định sẵn trong toàn bộ giai đoạn khởi động Chiếnthuật loại trừ dao động của momen được xác định khi sử dụng góc mởtức thờicủa khởi động mềm thyristors ở chu kỳ đầu tiên của điện áp cung cấp cho độngcơ

Các chiến lược điều khiển đề xuất bao gồm sự so sánh hàm cosin và hàm khôngđổi để xác định góc mở các thyristor Tất cả các chức năng điều khiển, bảo vệ vàhiển thị được thực hiện trên một vi điều khiển 8 bít hoặc 16 bít Phân tích tínhchất quá độ kết quả khởi động mềm được thực hiện bằng một mô hình laiABC/DQ trong đó thực hiện đổi 3 pha sang 2 pha và mô hình hoạt động khôngliên tục với các biểu thức gồm các biến số tức thời của stato

2.2 Nguyên lý hoạt động.

Động cơ không đồng bộ 3 pha dùng rộng rãi trong công nghiệp, vì chúng có cấutrúc đơn giản, làm việc tin cậy, nhưng có nhược điểm là dòng điện khởi độnglớn, gây ra sụt áp trong lưới điện Phương pháp này tối ưu hiện nay là dùng bộđiều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăngmomen mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu dồn nén

về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động cơ Ngoài việc tránhdòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơnkhông gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới Phương pháp khởiđộng được áp dụng ở đây là cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dầnđiện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trịxác định đến điện áp định mức Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộquá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý 16 bitvới các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới.Ngoài ra còn cung cấp cho chúng ra những giải pháp tối ưu hóa nhờ nhiều chứcnăng như khởi động mềm và dừng mềm, dừng đột ngột, phanh dòng trực tiếp,tiết kiệm năng lượng khi non tải Có chức năng bảo vệ động cơ như bảo vệ quátải, mất pha

* Những ứng dụng điển hình của bộ khởi động mềm

-Động cơ điện chuyên chở vật liệu

-Động cơ bơm

-Động cơ vận hành non tải lâu dài

-Động cơ có bộ chuyểnđồi( Ví dụ hộp số, băng tải,…)

-Động cơ có quán tính lớn (quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang máy, máynghiền, máy ép, máy khuấy, máy dệt…)

*Những đặc điểm khác:

-Bền vững tiết kiệm không gian lắp đặt

-Có chức năng điều khiển và bảo vệ

-Khoảng điện áp sử dụng 200 – 500 V, tần số 45 – 65 Hz

-Có phần mềm chuyên dụng đi kèm

áp là thay đổi.Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòngđiện dừng tại điểm qua không kế tiếp của điện áp nguồn.

Giải thích:

Ia : Dòng điện ban đầu khi khởi động trực tiếp

Is : Dòng điện bắt đầu có ramp điện áp

In : Dòng điện định mức của động cơ

Us : Điện áp bắt đầu ramp

Un : Điện áp định mức của động cơ

Tr : Thời gian ramp

n : Tốc độ động cơ

Nếu phát hiện động cơ đạt tốc độ yêu cầu trước khi hết hạn thời gian đặt của bộkhởi động mềm, điện áp vào lập tức được tăng lên 100% điện áp lưới, đó chính

là chức năng phát hiện tăng tốc

b) Dừng tự do theo quán tính.

Nếu điện áp cấp bị cắt trực tiếp, động cơ chạy theo quán tính cho tới khi dừngtrong khoảng thời gian xác định Thời gian dừng với momen quán tính nhỏ cóthể rất ngắn, cần tránh trường hợp này đề phòng sự phá huỷ về cơ và dự dừng tảiđột ngột không mong muốn

c) Dừng mềm.

Không nên cắt trực tiếp các động cơ có momen quán tính nhỏ như băng truyền,thang máy, máy nâng để đảm bảo không nguy hiểm cho người, thiết bị và sảnphẩm

Nhờ chức năng dừng mềm màđiệnáp động cơđược giảm từ từ trong quá khoảng

từ 1 đến 20 giây tùytheo yêu cầu Điệnáp ban đầu cho dừng mềmUstop =0,9Unvàđiệnáp cuối quá trình vào khoảng 0.85 điệnáp ban đầu Thời gian ramp điệnáptới 1000 giây cùngđiệnápđầu và cuối quá trình dừng mềm đặttheo chương trình

Như vậy, thực chất dừng mềm là cố ý kéo dài quá trình dừng bằng cách giảm từ

từ điện cáp nguồn cung cấp vào động cơ.Nếu trong quá trình dừng mà có lệnhkhởi động, thì quá trình dừng này lập tức được hủy bỏ và động cơ được khởiđộng trở lại

d) Tiết kiệm năng lượng khi non tải.

Nếu động cơ điện vận hành không tải hay non tải, trong trường hợp này khởiđộng mềm giúp tiết kiệm điện năng nhờ giảm điện áp động cơ tới giá trị Uo,việc giảm điện áp do đó làm giảm dòng điện, dẫn đến giảm bớt cả tổn hao đồng

và tổn hao sắt

e) Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khởi động mềm.

2.3 Loại bỏ dao động mô men và dòng khởi động.

Nguyên nhân của sự rung động trong mô men điện từ ở tần số điện cung cấp làcác chuyển đổi không được kiểm soát của ba giai đoạn vận động với việc cungcấp điện áp vào chu kì đầu tiên Đồng thời chuyển đổi của các giai đoạn cơ giớiluôn luôn đưa đến phần dao động momen điện tử đáng kế.Trong trạng thái mới