thiết kế panel đấu nối động cơ 1 pha

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của động cơ KĐ bộ một pha một dây quấna Từ trường đập mạch phân thành quay thuận và quay ngược b Từ thông và lực điện từ tác dụng lên roto Khi nối dây quấn một ph

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:

“Thiết kế panel đấu nối động cơ điện một pha.”

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!

Hưng Yên, Ngày 24 Tháng 10 Năm 2015

Ký tên (GVHD)

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA

1.1 Khái niệm chung

Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảmứng điện từ, có tốc độ của rotor n khác với tốc độ từ trường quay trong máy n1 Máyđiện không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ: Động cơ và máy phát Máy phát điệnkhông đồng bộ ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt , nên trong chương trình này

ta chủ yếu là xét động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiềutrong sản xuất và trong sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, hiệu suất cao và gần như khôngbảo trì Gần đây do kỹ thuật điện tử phát triển, nên động cơ không đồng bộ đã đáp ứngđược yêu cầu điều chỉnh tốc độ vì vậy động cơ càng sử dụng rộng rãi hơn Dãy côngsuất của nó rất rộng từ vài wat đến hàng ngàn kilowat Hầu hết là động cơ ba pha, cómột số động cơ công suất nhỏ là một pha

1.2 Cấu tạo

+ Starto: là phần cố định, bao gồm lõi thép và vỏ máy Lõi thép Startor được ghépbằng các lá thép kỹ thuật điện và được xẻ rãnh để đặt bộ dây quấn Startor Vỏ máythường được đúng bằng Gang hoặc hợp kim nhôm có cấu tạo phù hợp cho việc thônggió, làm mát trong quá trình làm việc

Dây quấn Startor là dây điện tử, được quấn thành các bối dây lồng vào các rãnhtrên lõi thép Startor và đấu nối theo quy luật nhất định

+ Roto: là phần quay, phổ biến là rotor lồng sóc có cấu tạo như sau:

- Lõi thép được ghép bởi các lá thép kỹ thuật điện

- Thanh dẫn : được làm bằng đồng hoặc nhôm

- Vòng đoản mạch: gồm 2 vòng ở 2 đầu rotor ( thanh dẫn được nối với vòng đoản mạch

• Ngoài ra còn có loại rotor dây quấn ( dùng cho động cơ công suất lớn)

- Lõi thép được ghép bởi lá thép kỹ thuật điện ( có rãnh để quấn dây)

- Dây quấn là đây điện tử được quấn quanh lõi thép

1.3 Nguyên lý làm việc.

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của động cơ KĐ bộ một pha một dây quấn

a) Từ trường đập mạch phân thành quay thuận và quay ngược

b) Từ thông và lực điện từ tác dụng lên roto

Khi nối dây quấn một pha stato vào lưới điện có điện áp u1 thì trong dây quấn có dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua:

i1 = I1sinwtDòng điện này sinh ra từ trường stato có phương không đổi nhưng có độ lớn thay đổi hình sin theo thời gian, gọi là từ trường đập mạch:

F = Fm.sinwt.cos

Ta phân sdt đập mạch này thanh hai std quay:

• Std quay thuận : F11m

• Std quay nghịch : F12mHai std quay này có :

Hình 2: Momen của động cơ KĐ bộ một phaTổng đại số hai momen này cho ta đặc tuyến M = f(s):

M = M1 + M2 = f(s)

Từ đặc tính ta thấy lúc mở máy ( n = 0, s = 1 ), M1 = M2 và ngược chiều nhau lên

M = 0 , vì vậy động cơ không thể quay được Nếu ta quay động cơ theo một chiều nào

đó, s # 1 tức M # 0 động cơ sẽ tiếp tục quay theo chiều đó Vì vậy để động cơ một phalàm việc được, ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa là tìm cách tạo ra cho động cơ mộtmomen lúc roto đứng yên ( M = Mk khi s = 1)

1.4 Phạm vi áp dụng

Động cơ điện không đồng bộ một pha được sử dụng rất rộng rãi trong dân dụng vàcông nghiệp như máy giặt, tủ lạnh, máy lau nhà, máy bơm nước, quạt, các dụng cụ

cầm tay,…….Nói chung là các động cơ công suất nhỏ Cụm từ “ động cơ công suấtnhỏ” chỉ các động cơ có công suất nhỉ tầm 750w Phần lớn động cơ một pha thuộc loạinày, mặc dù chúng còn được chế tạo với công suất đến 7.5kw và ở hai cấp điện áp110v và 220v.

1.5.Các phương pháp khởi động động cơ một pha

1.5.1 Động cơ không đồng bộ dùng cuộn dây phụ

Loại động cơ này được dùng khá phổ biến như máy điều hòa, máy giặt, dụng cụcầm tay, quạt, bơm ly tâm,……

Hình 3: Sơ đồ kết cấu, đồ thị vecto, đặc tính M của động cơ dùng dây quấn phụ.a) Sơ đồ kết cấu; b) Đồ thị vecto lúc mở máy; c) Đặc tính M = f(s)

Các phần chính của loại động cơ này cho trên hình 3a, gồm dây quấn chính ( dâyquấn làm việc ), dây quấn phụ ( dây quấn mở máy ) Hai cuộn dây này đặt lệch nhaumột góc 900 điện trong không gian Và roto lồng sóc

Để có được mômen mở máy, người ta tạo ra góc lệch pha giữa dòng điện quacuộn chính Ic và dòng qua cuộn dây phụ Ip bằng cách mắc thêm một điện trở nối tiếpvới cuộn phụ hoặc dùng dây quấn cỡ nhỏ hơn cho cuộn phụ, góc lệch này thưởng nhỏhơn 3000 Dòng trong dây quấn chính và trong dây quấn phụ sinh ra từ trường quay đểtạo ra momen mở máy Đồ thị vecto lúc mở máy được trình bày trên hình 3b

Khi tốc độ đạt được ( 70 75%) tốc độ đồng bộ, cuộn dây phụ được cắt ra nhờcông tắc ly tâm K và động cơ tiếp tục làm việc với cuộn dây chính Đặc tính momenđược trình bày trên hình 3c

1.5.2 Động cơ dùng tụ điện

Các động cơ không đồng bộ một pha có cuộn dây phụ được mắc nối tiếp vớimột tụ điện được gọi là động cơ tụ điện Loại động cơ này có cuộn dây phụ bố trí lệch

so với cuộn dây chính một góc 900 điện trong không gian, để tạo góc lệch về thời gian

ta mắc nối tiếp với cuộn dây phụ một tụ điện Nếu tụ điện mắc nối tiếp với cuộn phụchọn giá trị thích hợp thì góc lệch pha giữa IC và IP là gần 900 tùy theo yêu cầu vềmômen mở máy và mômen lúc làm việc ta có các loại động cơ tụ điện như sau:

1 Động cơ dùng tụ điện mở máy.

Khi mở máy tốc độ động cơ đạt đến 75 85% tốc độ đồng bộ, công tắc K mở ra

và động cơ sẽ đạt đến tốc độ ổn định

2 Động cơ đùng tụ điện thường trực

Cuộn đây phụ và tụ điện mở máy được max luôn khi động cơ làm việc bìnhthường Loại này có công suất thường nhỏ hơn 500w và có đặc tính cơ tốt

Ngoài ra, để cải thiện đặc tính làm việc và mômen mở máy ta dùng động cơ hai tụđiện Một tụ điện mở máy khá lớn ( khoảng 10 11 lần) tụ điện thường trực đượcghép song song với tụ điện thường trực Khi mở máy tốc độ động cơ đạt đến 75 85% tộc động đồng bộ, tụ điện mở máy được cắt ra khỏi cuộn phụ, chỉ còn tụ điệnthường trực nối với cuộn dây phụ khi làm việc bình thường

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý của động cơ một pha dùng tụ điện

a) Tụ điện mở máy, b) Tụ điện thường trực, c) Đồ thị vecto3.Động cơ dùng cả tụ làm việc lẫn tụ khởi động

Động cơ này sử dụng 2 tụ có điện dung khác nhau.Khi khởi động nó dùng tụ cóđiên dung lớn để tạo moment lớn giúp động cơ nhanh chóng đạt đến vận tốc cao.Khi

đã đạt vận tốc đủ lớn rồi thì nó ngắt tụ điện lớn ra , chỉ sử dụng tụ điện dung nhỏ

Tụ điện được đóng ngắt tự động bằng công tắc ly tâm

2.3.Động cơ dùng vòng ngắn mạch

Hình 5: Cấu tạo, đồ thị vecto, đặc tính mômen của Động cơ KĐ một pha có vòng ngắn

mạch ở cực từa) Cấu tạo; b) Đồ thị vecto; c) Đặc tính mômenHình 5a cho thấy cấu tạo loại động cơ này Trên stato ta đặt dây quấn một pha vàcực từ được chia làm hai phần, phần có vòng ngắn mạch K ôm 1/3 cực từ và roto lồngsóc Dòng điện chạy trong dây quấn stato I1 tạo nên từ thông qua phần cực từ cóvòng ngắn mạch Từ thông cảm ứng trong vòng ngắn mạch sdd En một góc

En < 900 Dòng điện In tạo ra từ thông và ta có từ thông tổng qua phần cực từ cóvòng ngắn mạch:

Từ thông lệch pha so với từ thông qua phần cực từ không có vòng ngắn mạchmột góc là Do từ thông và lệch nhau trong không gian nên chúng tạo ra từtrường quay và làm quay roto Loại động cơ này có mômen mở máy khá nhỏ Mk =( 0,2 -0,5)Mdm hiệu suất thấp ( từ 25 - 40%), thường chế tạo với công suất 20-30w, đôikhi cũng có thể chế tạo công suất đến 300w và hay sử dụng quạt bàn, quạt trần, máyquay đĩa,……

CHƯƠNG II : ĐẤU ĐỘNG CƠ MỘT PHA 2.1 Đấu động cơ một pha ba đầu dõy.

- Khi động cơ cú 3 mối dõy ra

•Người ta thường kớ hiệu 3 mối dõy ra là C (dõy chung), R (dõy chạy), S (dõy đề)

Việc của chỳng ta là xỏc định trong 3 mối dõy đú, dõy nào là C, dõy nào là R, làS

•Vỡ điện trở của cuộn dõy chạy nhỏ hơn điện trở cuộn dõy đề, nờn:

Điện trở đo giữa R và C là nhỏ nhất, giữa R và S là lớn nhất, giữa S và C ở khoảng giữa hai trị số trờn

2.1.1.Cỏch xỏc định đầu dõy :

- Đỏnh số 1, 2, 3 một cỏch tuỳ ý ba đầu dõy ra, dựng ụmmột với thang đo Rx1

đo điện trở ở từng cặp đầu dõy: 1-2; 1-3; 2-3 và ghi cỏc kết quả đo để cú cơ sở kết luận

- Cặp nào cú trị số điện trở lớn nhất thỡ cặp đú là R và S, đầu cũn lại sẽ là C Khi biết được C, đo giữa C và hai đầu dõy kia, nếu đầu nào cú điện trở lớn là S, cũn lại

là R

2.1.2 Đấu động cơ:

2.2 Đấu động cơ có năm đầu dõy :

Hình 6 : Ph ơng pháp đảo chiều quay động cơ chạy tụ

Hình 7 :Đảo chiều bằng công tắc 4 cực.

2.2.1 Xác định đõ̀u dõy:

- Đo điện trở giữa các đầu dây và ghi nhận giá trị điện trở lớn nhất trong các phép đo; Ta xác định đợc là phép đo giữa hai đầu 1 và 2 (Tổng điện trở của tất cả các cuộn dây) Dùng cách thắt nút hoặc đeo biển đề tên để đánh dấu hai

đầu dây này.

- Lần lợt đo điện trở giữa hai đầu vừa xác định đợc với các đầu còn lại và ghi nhận các giá trị điện trở nhỏ nhất của hai lần đo Phép đo cho giá trị điện trở nhỏ hơn là phép đo giữa hai đầu 1 và 5 (là điện trở của cuộn LV) Ta xác

định đợc chính xác tên các đầu dây 1, 2 và 5.

- Cố định que đo ở đầu số 5, đo điện trở với hai đầu còn lại (đầu 3 và 4) phép đo nào cho giá trị nhỏ hơn là điện trở giữa hai đầu 5 và 4, ta xác định tiếp

đợc đầu dây số 4 Đầu dây còn lại là số 3.

Các loại quạt dùng trong sinh hoạt đợc sử dụng là các động cơ điện 1 pha vòng

chập và động cơ 1 pha chạy tụ Ta gọi tên tơng ứng là Quạt vòng chập và Quạt chạy

tụ.

Đặc điểm về cấu tạo rất dễ nhận biết của Quạt vòng chập là có một vòng ngắn

mạch bằng đồng đặt trên bề mặt của mỗi cực và cuộn dây quấn của nó đa ra ngoài 2

đầu dây; Để điều khiển cho quạt là việc ta chỉ việc cấp nguồn cho quạt vào 2 đầu dây

Hình 8 :Đấu quạt vòng chậpTrong trờng hợp sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ của quạt (hộp số) thi ta đấu hộp

số nối tiếp với quạt

- Một điểm cần lu ý trớc khi đấu các loại quạt và động cơ điện là ta phải tiếnhành kiểm tra điện trở cách điện của cuộn dây với Stator, vỏ của quạt Dùng đồng hồvạn năng, để ở thang đo điện trở cách điện; Đo điện trở giữa các cuộn dây với Stator,

vỏ máy Với các động cơ mới thì giá trị của điện trở cách điện rất cao (trên 3MΩ), đốivới các động cơ cũ thì điện trở cách điện giảm nhỏ nhng không đợc nhỏ hơn 0,5MΩ.Nếu điện trở cách điện của quạt nhỏ hơn 0,3 MΩ thì động cơ đã bị ẩm hoặc có vòngdây bị chạm ra vỏ, cần phải kiểm tra để sửa chữa hoặc quấn lại bộ dây mới

- Các loại quạt vòng chập hiện nay ít đợc dùng vì hệ số công suất thấp, mômenkhởi động nhỏ và không ổn định, khả năng quá tải thấp Dùng phổ biến hiện nay trong

sinh hoạt là các loại Quạt chạy tụ; Về cấu tạo chung của các loại quạt chạy tụ là bộ

dây Stato gồm có 2 cuộn dây, ta gọi là cuộn làm việc (LV) và cuộn khởi động (KĐ) Để

quạt quay đợc thì cuộn khởi động phải đợc nối tiếp với một tụ điện rồi mắc song songvới cuộn làm việc.

* Các loại quạt bàn cũ thờng đợc chế tạo cuộn dây giống nh quạt trần và cũng

sử dụng cuộn cảm gắn bên ngoài để điều chỉnh tốc độ Ngày nay ngời ta

thờng quấn luôn các cuộn dây số ở bên trong của quạt, do đó từ trong quạt đa ra ngoàikhông chỉ là 3 nữa mà sẽ là 5 đầu dây theo sơ đồ sau

2.2.2 Cỏch đấu nụ́i:

Hình 9 : Quạt bàn chạy tụ với cuộn dây số quấn ở trong

CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG 3.1 Đồng hồ vạn năng.

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

o ┌┐ hoặc →: Phương đặt nằm ngang

o ┴ hoặc ↑: Phương đặt thẳng đứng

o Ð : Phương đặt xiên góc (thường là 450)

· Điện áp thử cách điện: 5 KV

· 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

- (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

Hình 1.18: Sơ đồ mạch điện bên trong đồng hồ Kyoritsu KEW 1109S

- OUT PUT và COM: Đầu cắm que đo

- Khối hiển thị gồm M: Cơ cấu đo và R22

- Khối nguồn: 2 pin 1,5V (BT1) và pin 9V (BT2)

- Hệ thống điện trở bù nhiệt, làm giảm ảnh hưởng của nhiệt độ khi có dòngchạy qua CCCT: R23 điện trở bù bằng Cu mắc song song với CCCT và R18 điệntrở bù bằng Mn mắc nối tiếp với CCCT

- Khối bảo vệ gồm có:

· F1: Cầu chì khi quá dòng

· D3: bảo vệ khung dây M của CCCT theo chiều thuận

· D2: bảo vệ khung dây M của CCCT theo chiều ngược

- Khối đo gồm

· Đo điện áp một chiều DC.V: chuyển mạch (R1, R2, R3, R4, R5, R6)

· Đo dòng điện 1 chiều nhỏ Dm.A: chuyển mạch (R11, R12, R13)

· Đo điện áp xoay chiều AC.V: chuyển mạch (R7, R8, R9, R10); diode