thiet ke panel dau noi dong co 3fa

Việc sử dụng động cơ điện trong sản xuất và đời sống là rất rộng rãi, đặc biệt là động cơ điện một chiều bởi vì động cơ điện một chiều có rất nhiều ưu điểm so với động cơ xoay chiều .Như

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nhân loại ngành công nghệ kỹ thuật Điện- Điện

Tử đang từng bước đến với tầm cao của tri thức và khoa học Tuy là một nước

đi sau về ngành công nghệ kỹ thuật Điện- Điện tử và ứng dụng nó vào đời sống nhưng Việt Nam cũng đang từng bước hoà nhập để đi cùng với xu hướng chung của thời đại Máy móc sẽ thay thế con người thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế.

Việc sử dụng động cơ điện trong sản xuất và đời sống là rất rộng rãi, đặc biệt là động cơ điện một chiều bởi vì động cơ điện một chiều có rất nhiều ưu điểm so với động cơ xoay chiều Nhưng gắn liền với việc sử dụng động cơ điện một chiều là quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu thực tế.Vì vậy để đáp ứng yêu cầu đó nhóm chúng em thực hiện với đề tài:

“Tính toán,thiết kế modul thực tập điện tử cơ bản.”

Trong thời gian làm đồ án với sự cố gắng của cả nhóm cùng với sự giúp

đỡ tận tình của cô ……… và các thầy cô trong khoa Điện - Điện

Tử đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành.

Tuy đồ án của chúng em đã được hoàn thành nhưng do kiến thức cũng như tài liệu còn hạn chế cho nên bản đồ án của chúng em không tránh khỏi những sai sót Vậy chúng em kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến xây dựng để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn và chúng em có kinh nghiệm bổ sung kiến thức được tốt hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày 24 Tháng 10 Năm 2015

Ký tên (GVHD)

PHần i Tễ̉NG QUAN Vấ̀ Đệ̃NG CƠ KHễNG Đễ̀NG Bệ̃ BA PHA

1 Giới thiệu chung :

Động cơ không đồng bộ là máy điện xoay chiều, có tốc độ rôto khác tốc độstato Từ trờng quay có thể là 1 pha , 2 pha hoặc 3 pha, tuỳ thuộc vào cấu tạo dây quấn

ở stato là 1 pha, 2 pha hoặc 3 pha Theo cấu tạo dây quấn rôto , động cơ không đồng

bộ đợc chia làm 2 loại: Rôto lồng sóc và rôto dây quấn động cơ không đồng bộ lồngsóc có cấu tạo đơn giản, vận hành và bảo quản dễ dàng , độ tin cậy cao , giá thành rẻ ,nên đợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn có cấutạo phức tạp vận hành và bảo quản khó hơn, độ tin cây kém hơn, giá thành cao hơn nh-

ng nó có u điểm là có thể đa điện trở phụ ở ngoài vào để cải thiện tính năng mở máy

và điều chỉnh Tốc độ do đó nó không đợc sử dụng cho những nơi nào có cầu dao về

b/ Lõi sắt.

Lõi sắt là phần dẫn từ, vì từ thông đi qua lõi sắt là từ thông quay nên để giảmtổn hao, lõi sắt đợc làm bằng lõi thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ghép lại Khi đờngkinh ngoài lõi sắt nhỏ hơn 0,9mm Thì dùng cả tấm trên ghép lại Khi đờng kính ngoàilớn hơn 0,9mm thì phải dùng các tấm hình rẻ quạt ghép lại :

(hình I.1).

Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao

do dòng điện máy gây nên

Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành khối , nếu lõi sắt dài thì ghép thành từngthếp ngắn , mỗi thếp từ 6 - 8 cm đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt , mặt trongcủa lá thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn

Lõi sắt dùng là các lá thép kỹ thuật nh stato , lõi sắt đợc ép trực tiếp trên trục

động cơ hoặc lên một giá roto của động cơ phía ngoài của lá thép có sẻ rãnh để đặt dâyquấn

b/ Dây quấn to

Phân làm 2 loại chính: Loại rôto kiểu dây quấn và loại roto kiểu lồng sóc

- Loại rôto kiểu dây quấn: Roto có dây quấn giống dây quấn stato Trong độngcơ cỡ trung bình trở lên thờng dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp vì bớt đợc những dây

đầu nối kết cấu của dây quấn trên rôto chặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ th ờng đồngtâm một lớp Dây quấn 3 pha của roto thờng đấu hình sao còn ba đầu kia đợc nối vào

ba rãnh trợt thờng làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than cóthể đấu với mạch dựa? Bên ngoài Đặc biệt của roto kiểu dây quấn là có thể thông quachổi than đa điện trở phụ vào mạch điện roto để cải thiện hệ số công suất của máy khimáy làm việc bình thờng Dây quấn roto đợc nối ngắn mạch

- Loại roto kiểu lồng sóc , kết cấu của loại dây quấn này rất khác, với dây quấnstato trong mỗi rãnh của lõi sắt roto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏilõi sắt và đợc nối tắt lại ở hai đầu bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làmthành một cái lồng gọi là lồng sóc

Dây quấn rôto lồng sóc không cách điện với lõi sắt Để cải thiện tính năng mởmáy trong máy công suất lớn Rãnh roto có thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc làmthành hai rãnh lồng sóc kín trong máy có công suất nhỏ , rãnh rôto thờng đợc làmchéo đi một góc so với tâm trục

* Khe hở.

Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đầu Khe hở trong động cơ không đồngbộ rấtnhỏ ( từ 0,2 ữ 1 mm ) để hạn chế dòng điện từ hoá lấy từ lới lên và nh vậy mới có thểlàmcho hệ số công suất của máy cao hơn

1.2.2.Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB 3 pha.

Sau khi nối thông cuộn dây stato với nguồn điện 3 pha , thì sẽ sản sinh ra từ ờng quay

tr-Nếu từ trờng quay theo chiều kim đồng hồ thì theo quya tắc bàn tay phải dâydẫn của roto ở phía cực N cắt từ trờng , dòng điện cảm ứng đi theo chiều xuyên từ mặtgiấy ra Dây dẫn này chịu tác dụng của lực đó sẽ làm cho roto quay theo chiều kim

đồng hồ Tơng tự nh vậy ở phía cực S , roto chịu tác dụng của lực cũng quay theochiều kim đồng hồ Các lực điện từ đó tạo thành một mômen điện từ đối với trục quay,

do đó làm cho rôt quay theo chiều quay cảu từ trờng quay

Tốc độ quay của N2 của roto luôn luôn nhỏ hơn tốc độ quay của n1 của từ trờngquay ( tốc độ quay đồng bộ ) Nếu tốc độ quay của roto đạt đến tốc độ quay đồng bộthì không còn có sự chuyển động tơng đối giữa nó và từ trờng nữa Dây điện của rôto

sẽ không cắt đờng sức do đó sức điện động cảm ứng , dòng điện và momen điện từ của

nó đều bằng 0 Do đó ta thấy roto luôn quay theo từ trờng quay với tốc độ n2 < n1

Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ.

Ta gọi động cơ không đồng bộ vì tốc độ quay n2 của roto không bằng tốc độquay đồng bộ của trờng quay của roto

Trong đó: n1 - n2 : Là hiệu số tốc độ quay của động cơ KĐB

Tỷ số giữa hiệu số tốc độ quay với tốc độ quay đồng bộ gọi là độ trợt Ký hiệu

là S :

1

2 1

n

n n

S = −

Khi động cơ KĐB 3 pha ở trạng thái phụ tải định mức thì độ trợt của nó rất bé( 0,02 ữ 0,06)

Sau khi nối thông cuộn dây stato của động cơ KĐB với nguồn điện xoay chiều

3 pha , qua tác dụng của từ trờng quay sẽ truyền điện năng cho rôto Hiện tợng nàygiống nh từ trờng biến đổi xoay chiều ở trong lõi sắt của MBA truyền điện năng từ

cuộn sơ cấp cho sơ cấp cho cuộn thứ cấp Do đó khi dòng điện trong roto tăng lên thìdòng điện trong stato cũng tăng lên.

Momen điện từ (M) của động cơ KĐB tỷ lệ thuận với tích của từ thông quay (φ)

và thành phần tác dụng của dòng điện roto (I2 cosϕ2 )

M = CM I2 cosϕ2

CM: Là hằng số momen của động cơ KĐB

Đối với một động cơ đã chế tạo hoàn chỉnh thì nó là một trị số xác định không

đổi, thì trị số φ ở công thức trên về cơ bản không thay đổi nên momen điện tử của

động cơ KĐB tuỳ thuộc vào dòng điện I2 của roto và hệ số công suất cosϕ2 của mạch

điện roto

- Khi n1 - n2 giảm thì I2 giảm

Khi bắt đầu khởi động động cơ , roto cha quay , do đó hiệu số tốc độ quay n1

-n2 = n1 , lúc này dây dẫn của roto cắt từ trờng quay với tốc độ lớn nhất Khi roto bắt

đầu quay thì tốc độ tơng đối của dây dẫn roto cắt từ trờng quay giảm xuống, n1 - n2giảm xuống do đó I2 giảm

- Khi n1 - n2 giảm thì cosϕ2 tăng lên

Mạch điện rôto tơng đơng với một cuộn dây quấn trên lõi sắt nó cũng có cảmkháng, độ lớn của cảm kháng tỷ lệ thuận với tần số của dòng điện trong roto Cảmkháng càng nhỏ thì cosϕ càng lớn Tần số của dòng điện trong roto giảm khi n1 - n2giảm -> cosϕ tăng

Ta thấy quan hệ giữa momen điện từ và độ trợt khá phức tạp , đó là một đờngcong quan trọng biểu thị đặc tính vận hành của động cơ KĐB cho ta thấy độ trợt khimomen điện từ thay đổi

- Mmax : Momen cực đại

Đ ờng cong momen của động cơ KĐB

Sau khi đấu động cơ với nguồn điện ở thời điểm bắt đầu khởi động S = 1 , lúcnày I2 lớn nhất, cosϕ nhỏ nhất gọi là momen khởi động Nếu Mkđ lớn hơn momen cản

ở trên trục của động cơ thì roto sẽ quay và tăng dần tốc độ , momen điện từ của độngcơ cũng tăng dần theo đoạn đờng cong BA lên tới điểm A, sau khi đạt đến momen cực

đại Mmaxlại giảm dần theo đoạn đờng cong AO

Khi M = Mcản thì động cơ sẽ quay theo một tốc độ không đổi và vận hành ổn

định theo đoạn đờng cong OA

Khi động cơ làm việc ổn định ở OA , nếu tăng momen cản ( tăng phụ tải) thì tốc

độ quay của động cơ giảm xuống ( S tăng lên ) làm cho momen điện từ tăng lên Do

đó tạo nên sự cân bằng mới với momen cản, nếu phụ tải tăng lên đến mức làm chomomen cản vợt quá momen cực đại

Nếu phụ tải tăng lên đến mức làm cho momen cản vợt qua momen cực đại , thìtốc độ quay của động cơ sẽ giảm xuống nhanh chóng cho đến khi dừng lại Do đóphạm vi làm việc ổn định của động cơ chỉ hạn chế ở trong đoạn đờng cong OA

Khi động cơ làm việc liên tục và lâu dài, trên trục động cơ truyền ra mộtmomen định mức Momen định mức của động cơ phải nhỏ hơn momen cực đại Nếukhi thiết kế cho momen định mức gần bằng momen cực đại , thì khi hơi quá tải một ít

động cơ sẽ dừng lại ngay Do đó động cơ phải có một khả năng quá tải nhất định , khảnăng quá tải là tỷ số giữa momen cực đại và momen định mức kí hiệu λ

38,1

=

dm M

Ta thấy: Vì φ và I2 đều thay đổi theo điện áp U nên M biến đổi theo U2 Nh vậy

điện áp có ảnh hởng khá lớn đối với momen điện từ của động cơ KĐB

Điện áp thấp thì dòng điện trong stato tăng lên có thể làm cháy động cơ , do đócác động cơ cỡ lớn đều có thiết bị bảo vệ điện áp thấp ( hoặc kém điện áp )

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

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

- Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép

- Điện áp lới hoàn toàn sin đối sứng ba pha

Rà

1

R'2

Sà

Trong đó :

U1f : Điện áp pha đặt vào stato

Ià, I1,I'2 : Các dòng điện từ hoá, stato và dòng điện roto đã qui đổi về stato

Xà,X1,X2: Điện kháng mạch từ hoá , điện kháng tản stato và điện kháng tản roto

đã qui đổi về stato

Rà,R1,R2: Các điện trở tác dụng của mạch từ hoá của cuộn dây stato và roto đãqui đổi về stato

S: Độ trợt của động cơ, đặc trng cho tốc độ quay động cơ KĐB với từ trờngquay

p

f W

p

f n

n

n n W

W W S

0

0 0

2 2 1

2 2 1

2 2

1

2 2 1

2 2 1

2 2

1

1

''

11

''

11

X X S

R R X

R

U

X X S

R R X

à à

R X

R

U

++

R

2 2 2 1

Sω

Mđt: Momen điện từ của động cơ

Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì Mđt = Mω = MCông suất đợc chia thành 2 phần

Pcơ: Công suất đa ra trên trục động cơ

∇P2: Công suất tổn hao động trong roto

P12 = Pcơ +∇P2-> Mω0 = Mω+∇P2-> ∇P2 = M.( ω0 - ω) = Mω0.S

Mặt khác : ∇P2 = 2

2

2 ''

Nên: M =

S W

R I

'.'.30 2

2 2

Thay I'2 đã tính đợc ở trên vào ta đợc:

S X S

R R W

R U M

nm o

f

.'

'.3

2

2 2 1

2

2 1

d

ta xác định đợc các điểm cực trị

Trị số của M và S tại điểm cực trị ký hiệu là Mth và Sth

2 2 1 2'

nm

th

X R

R I S

2 1

2

.3

nm o

f th

X R R W

U M

Mω

Hình 1.6: Đồ thị đặc tính cơ của động cơ KĐB

Khi nghiên cứu hệ truyền động với động cơ KĐB Ngời ta quan tâm đến trạngthái làm việc của động cơ nên đờng đặc tính cơ thờng biểu diễn khoảng tốc độ 0 ≤ S ≤

Sth

th t

S a S

S S S

S a M M

.1(.2

++

M M

th th

nm th

X W

U M

X

R S

2

.3'

1

2 1

Điều kiện mở máy là: Mm>Mco ( momen cán ban đầu trên trục máy)

Khi mở máy thờng Im ( 5 - 7 ) Iđm Vì vậy nếu cùng một lúc có nhiều động cơ

mở máy thì dòng điện tổng từ lới điện quốc gia vào xí nghiệp sẽ lớn -> Mđmc giảm.Thời gian mở máy tm lớn -> aptomat tổng bị tác động -> mất điện toàn xí nghiệp -> taphải tìm cách giảm dòng mở máy

Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình của lới điện yêu cầu về mở máy đối với

động cơ điện cũng khác nhau Nói chung khi mở máy động cơ cần xét đến yêu cầu cơbản 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

- Phơng 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

1.5 Xác định 6 đầu dây động cơ điện xoay chiều KĐB ba pha

Trớc hết ta phải xác định các đầu dây của từng pha để xác định đợc ba pha.Sau đó, ta phải xác định đầu nào là đầu đầu pha, đầu nào là đầu cuối pha Có hai ph -

ơng pháp để xác định là phơng pháp dùng nguồn một chiều và phơng pháp dùng nguồnxoay chiều, gọi chung là phơng pháp cảm ứng điện từ

a.Phơng pháp dùng nguồn một chiều (Hình 8.1).

Lấy một cặp đầu dây (hai đầu của một pha) làm

chuẩn, rồi quy định một đầu làm đầu đầu cuộn, một đầu

làm đầu cuối cuộn Dùng một nguồn một chiều (2 ữ

4)V, âm nguồn đấu vào đầu đầu của cuộn chuẩn, còn

d-ơng nguồn thì mồi liên tục vào đầu cuối của nó Các

xung điện đi qua cuộn chuẩn sẽ làm xuất hiện bên các

cuộn dây khác một điện áp ngắt quãng với đầu dơng ở

đầu cuộn và đầu âm ở cuối cuộn Đo bằng milivônkế

trên hai đầu của từng cuộn dây ta sẽ xác định đợc dấu

của điện áp đó Nếu kim của vônkế chỉ thuận chiều thì

đầu dây ứng với que dơng của vônkế là đầu đầu của

cuộn dây, còn đầu ứng với que âm của vônkế là đầu

cuối Nếu kim của vônkế chỉ ngợc chiều thì phải xác định ngợc lại

b.Phơng pháp dùng nguồn xoay chiều.

Nối mạch nh hình vẽ 8.2.Đa nguồn xoay chiều

điện áp thấp (20%Uđm) vào hai đầu 1 và 4, ta

quan sát kim vônkế: nếu kim không lên hoặc chỉ

nhích ra khỏi vị trí "0" một ít thì hai đầu dây 2

và 3 ra cùng cực tính, tức là cùng là đầu đầu

hoặc cùng là đầu cuối Còn nếu kim vônkế chỉ

một số nào đó, thì hai đầu ra 2 và 3 sẽ khác cực

tính, tức là, một đầu ra sẽ là đầu đầu, còn đầu

kia là đầu cuối Làm tơng tự ta cũng sẽ xác định

đợc hai đầu 5 và 6

Chú ý: Khi đặt điện áp vào các cuộn dây phải tiến hành nhanh chóng chỉ đủ thời

gian để quan sát kim vônkế mà thôi, nếu để lâu sẽ làm ảnh hởng xấu đến dây quấn

động cơ

1.6 Đấu động cơ

a) Đấu tam giác.

Giả sử chúng ta có động cơ điện 3 pha với thống số điện định mức là 220v/380v và lới

điện hiện tại của ta là 110v/220v 3 pha Trong trờng hợp này động cơ điện sẽ đợc đấukiểu tam giác cho phù hợp giữa mức điện áp thấp (220v) của động cơ và mức điện ápcao của lới điện (220v)

mV (2 - 4)V

1 – Kim chỉ thị 7 – Mặt chỉ thị

2 – Vít điều chỉnh điểm 0 tĩnh 8 – Mặt kính

3 – Đầu đo điện áp thuần xoay chiều 9 – Vỏ sau

4 – Đầu đo dương (+), hoặc P (Bán dẫn

dương)

10 – Nút điều chỉnh 0Ω (0Ω ADJ)

5 – Đầu đo chung (Com), hoặc N (Bán

dẫn âm)

11 – Chuyển mạch chọn thang đo

· Bảo vệ bằng cầu chì và diode

· DC.V (Direct Current Voltage): Thang đo điện áp một chiều.

· AC.V (Alternating Current Voltage): Thang đo điện áp xoay chiều.

· DC.A (Direct Current Ampe): Thang đo dòng điện một chiều.

· AC.A (Alternating Current Ampe): Thang đo dòng điện xoay chiều

· Ω: Thang đo điện trở

· 0Ω ADJ (0Ω Adjust): Chỉnh không ôm (chỉnh điểm không động)

· COM (Common): Đầu chung, cắm que đo màu đen

· + : Đầu đo dương

· OUTPUT cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo điện áp thuần xoay

chiều

· AC15A cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo dòng xoay chiều lớn

cỡ A

c Cung chia độ

- (A) Là cung chia thang đo điện trở Ω : Dùng để đọc giá trị khi sử dụng

thang đo điện trở Cung chia độ thang đo Ω có giá trị lớn nhất bên trái và nhỏ nhất

bên phải (ngược lại với tất cả các cung còn lại)

- (B) Là mặt gương: Dùng để giảm thiểu sai số khi đọc kết quả, khi đọc kết

quả hướng nhìn phải vuông góc với mặt gương – tức là kim chỉ thị phải che khuấtbóng của nó trong gương

- (C) Là cung chia độ thang đo điện áp: Dùng để đọc giá trị khi đo điện áp

một chiều và thang đo điện áp xoay chiều 50V trở lên Cung này có 3 vạch chia độlà: 250V; 50V; 10V

Hình 1.17: Các cung chia độ trên mặt đồng hồ Kyoritsu KEW 1109S

- (D) Là cung chia độ điện áp xoay chiều dưới 10V: Trong trường hợp đo

điện áp xoay chiều thấp không đọc giá trị trong cung C Vì thang đo điện áp xoaychiều dùng diode bán dẫn chỉnh lưu nên có sụt áp trên diode sẽ gây ra sai số

- (E) Là cung chia độ dòng điện xoay chiều tới 15A.

(F) Là cung chia độ đo hệ số khuếch đại dòng 1 chiều của transistor

-h fe

- (G, H) Là cung chia độ kiểm tra dòng điện và điện áp của tải đầu cuối.

- (I) Là cung chia độ thang đo kiểm tra dB: Dùng để đo đầu ra tín hiệu tần

số thấp hoặc âm tần đối với mạch xoay chiều Thang đo này sử dụng để độ khuếchđại và độ suy giảm bởi tỷ số giữa đầu vào và đầu ra mạch khuếch đại và truyền đạttín hiệu theo đơn vị đề xi ben

d Mạch điện bên trong đồng hồ