dieu khien ba bang tai

Nhưng cũng không thể thiếu được động cơ điện không đồng bộ ba pha roto dây quấn trong các truyền động yêu cầu momen lớn và có khả năng điều chỉnh tốc độ đơn giản, như trong các thiết bị

Trang 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

Hưng Yên, Ngày… Tháng… Năm 2016

Trang 2

MỤC LỤC

1.4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha 7

CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ

2.1.7 Tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải 27

2.2.1 Mạch mở máy tuần tự động cơ KĐB ba pha roto lồng sóc 32

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, ngành điện công nghiệp ở nước ta đang ngày càng được chú trọng và đầu tư phát triển Trong đó, lĩnh vực trang bị điện – điện tử ngày càng ứng dụng rộng rãi vào cuộc sống hay trong lao động sản xuất của con người Từ khi công nghệ bán dẫn phát triển ra đời thiết bị biến tần thì động cơ điện KĐB ba pharoto lồng sóc được sử dụng rất rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp Nhưng cũng không thể thiếu được động cơ điện không đồng bộ ba pha roto dây quấn trong các truyền động yêu cầu momen lớn và có khả năng điều chỉnh tốc độ đơn giản, như trong các thiết bị nâng hạ, hay truyền động cho các máy bơm nước

Với sự dẫn dắt của các Thầy, Cô khoa điện – điện tử trường ĐHSP kỹ thuật

Hưng Yên chúng em đã được nhận đề tài :” Thiết kế chế tạo tủ điều khiển 3 pha roto dây quấn qua ba cấp điện trở phụ hoạt động ” dưới sự hướng dẫn của thầy

Lê Thành Sơn

Với đề tài được giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình để tìm hiểu

và nghiên cứu các cơ sở lý luận về lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu vào tính toán thiết kế phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm đáp ứng với yêu cầu đề ra

Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy Lê Thành Sơn cùng với sự cố gắng

nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong đồ án của mình

Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ án này Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Trang 4

CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

• Phân tích tên đề tài :

Điều khiển động cơ 3 pha roto dây quấn qua 3 cấp điện trở phụ là khi ta muốn loại bỏ điện trở thì Ấn M1 thì M1 tắt, ấn tiếp M2 thì M2 tắt, ấn M3 thì M3 tắt loại

bỏ ba cấp điện trở phụ Khi ta ấn dừng tất cả ba điện trở phụ tắt phải dừng lại

Vì vậy nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài “động cơ 3 pha roto dây quấn qua 3 cấp điện trở phụ"

• Ứng dụng của đề tài

Hiện nay với sự phát triển của công nghiệp hiện đại và khoa học kỹ thuật cao đã

góp phần làm tăng năng suất lao động, giảm được chi phí vận chuyển và nguồn lao động là con người Hệ thống roto qua 3 cấp điện trở phụ đã đáp ứng được trong dây truyền xí ngiệp yêu cầu đó, vì giảm được phương tiện vận chuyển cồng kền

Hệ thống hiện nay roto day quấn trong các dây truyền sản xuất của nhà máy: vải, thuốc, cám con cò…Trong toàn bộ dây truyền sản xuất của nhà máy thì dây truyền roto day quấn là hệ thống quan trọng bậc nhất trong quy trình sản xuất của nhà máy Băng tải đóng vai trò trung gian, là liên kết chặt chẽ giữa người lao động trực tiếp sản xuất với các hệ thống máy móc tự động khác Đặc trưng của tuyến

Trang 5

băng tải là khối lượng công việc đòi hỏi là rất lớn và liên tục không có thiết bị nào thay thế được Ứng dụng của tuyến băng tải trong sơ đồ công nghệ nhà máy sản xuất giày: giày từ nơi công nhân chế biến thô chưa thành phẩm được đưa lên hệ thống băng tải rồi qua lò điện trở gia nhiệt được đặt trên một phần băng để sấy khô keo gián ở Lò điện trở trên dây truyền sản xuất phải đảm bảo sau khi giầy chuyển qua lò được khô keo dán, để đảm bảo được yêu cầu đó thì phải điều chỉnh hoặc phải tốc độ của băng tải hoặc phải điều chỉnh nhiệt độ của lò sao cho giày qua vẫn đảm bảo làm khô keo dán Lò điện trở được bố trí tren băng tải phải đảm bảo sau khi giày được sấy keo đến cuối chiều dài băng tải nhiệt độ của giày phải có đủ thời gian hạ xuống một lượng nào đó để có thể chuyển sang công đoạn tiếp theo mà không gây nguy hiểm cho người lao động.

Trang 7

Hình 2.2.Hình ảnh của sản phẩm xi măng qua hệ thống băng tải

• Giới thiệu tổng quan về động cơ

Khái niệm về động cơ điện không đồng bộ

• Động cơ điện không đồng bộ là loại động cơ xoay chiều làm việc theo nguyên lýcảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rotor n (tốc độ quay của máy) khác với tốc độquay của từ trường

• Động cơ điện không đồng bộ có hai dây quấn: Dây quấn stator (sơ cấp) nối vớilưới điện, tần số không đổi f; dây quấn rotor (thứ cấp) được nối tắt lại hoặc khép kínqua điện trở, dòng điện trong dây quấn rôto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứngcó tần số không đổi phụ thuộc vào tốc độ của rotor (nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trêntrục của máy)

Trang 8

• Cũng như các loại động cơ điện quay khác, động cơ điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện, cũng như ở chế

độ máy phát điện

• Động cơ điện không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt

1.4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha

* Cấu tạo

Giống như các máy điện quay khác, cấu tạo của động cơ không đồng bộ gồm hai bộ phận chính là stato và roto, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy Trục máy làm bằng thép, trên đó gắn roto, ổ bi và phía cuối trục có gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục

Trang 9

Hình 1.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ

a) Phần tĩnh (stato)

Bộ phận chính của stato là lõi sắt và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

Trang 10

Hình 1.2

a) Mặt cắt ngang stato b) Lá thép kỹ thuật điện c) Stato của động cơ KĐB

• Vỏ máy

Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000 kW) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ Tùy theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau Vỏ máy có tác dụng giữ chặt lõi sắt, dây quấn và cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ Hai đầu vỏ có nắp máy, ổ đỡ trục Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy

• Lõi sắt

Trang 11

Lõi sắt là phần dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao thì lõi sắt được làm từ những lá thép kỹ thuật điện đã dập sẵn, được ghép cách điện với nhau, chiều dày các lá thép thường từ 0,35 mm đến 0,5 mm; phía trong của lá thép xẻ rãnh để đặt dây quấn Yêu cầu lõi sắt là phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và chắc chắn.

Mỗi lá thép kỹ thuật điện được sơn cách điện với nhau để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên (hạn chế dòng điện phuco) Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành một khối Nếu lõi sắt dài quá thì thường ghép lại thành các thếp ngắn, mỗi thếp dài từ 6 đến 8 cm, đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt Lõi sắt được

ép vào trong vỏ máy

• Dây quấn

Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt vào các rãnh của lõi sắt (hình 1.2c) và được cách điện tốt với lõi sắt Với động cơ không đồng bộ ba pha các pha dây quấn đặt lệch nhau một góc 1200

Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay

Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá cao trong toàn bộ giá thành của máy

b) Phần quay(roto)

Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn, ngoài ra còn có trục

• Lõi sắt

Lõi sắt của roto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như ở stato, điểm khác biệt

là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong roto rất thấp, chỉ vài Hz, nên tổn hao do dòng phuco trong roto rất thấp Các lá thép kỹ thuật

Trang 12

điện được dập rãnh mặt ngoài (hình 1.3a, 1.3b) ghép lại, tạo thành các rãnh theo hướng trục ở giữa có lỗ để lắp trục.

Hình 1.3 Roto

• Dây quấn roto

Phân làm hai loại chính : Roto kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc

- Loại roto kiểu dây quấn (hình 1.4):

Roto có dây quấn giống như dây quấn stato Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những dây đầu nối, kết cấu dây quấn trên roto chặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn ba pha của roto thường đấu hình sao, còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài

Trang 13

Chổi than

Vành trượt

Hình 1.4 Roto (a) và sơ đồ mạch điện (b) của dây quấn roto

Đặc điểm của loại động cơ điện roto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than luôn tỳ trên vành trượt để dẫn điện vào biến trở vào mạch điện roto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn roto được nối ngắn mạch

Trang 14

- Loại roto kiểu lồng sóc (hình 1.3c) :

Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi sắt roto đặt vào các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc Động cơ điện có roto lồng sóc gọi là động cơ không đồng bộ lồng sóc, được ký hiệu như hình 1.3e

Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh roto có thể làm sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh roto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục (hình 1.3d)

• Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

• Sự tạo thành từ trường quay trong lõi thép stato

Trên hình 1.5 a, b, c vẽ mặt cắt ngang của động cơ điện ba pha đơn giản, trong

đó dây quấn ba pha đối xứng ở stato AX, BY, CZ, đặt trong 6 rãnh Trục của các dây quấn lệch nhau trong không gian một góc 1200

Giả thiết trong ba dây quấn có dòng điện ba pha đối xứng chạy qua :

,

Trang 16

Hình 1.5 Sự tạo thành từ trường quay

Bây giờ ta xét từ trường tại các thời điểm khác nhau :

• Thời điểm : ở thời điểm này, dòng điện pha A cực đại và dương (hình 1.5a), dòng điện pha B và C âm Theo quy định trên, dòng điện pha A dương, nên đầu A

Trang 17

ký hiệu là (+), cuối ký hiệu là (.); dòng điện pha B và C âm nên đầu B và C ký hiệu

là (.); cuối Y và Z ký hiệu (+)

Dùng quy tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ do các dòng điện sinh

ra (hình 1.5a); từ trường tổng có một cực S và một cực N, được gọi là từ trường một đôi cực () Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha A là pha có dòng điện cực đại

• Thời điểm pha : là thời điểm sau khi đã xét ở trên chu kỳ Ở thời điểm này, dòng điện pha B cực đại và dương, các dòng điện pha A và C âm (hình 1.5c) Dùng quy tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ Ta thấy từ trường tổng đã quay

đi một góc là so với thời điểm trước Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn là pha B có dòng điện cực đại

• Thời điểm pha : là thời điểm chậm sau thời điểm đầu chu kỳ; lúc này dòng điện pha C đang cực đại và dương, còn đòng điện pha A và B âm (hình 1.5c)

Từ trường tổng thời điểm này đã quay đi một góc so với thời điểm ban đầu Trục của từ trường tổng trùng với trục của dây quấn pha C là pha đang có dòng điện cực đại

Qua sự phân tích trên, ta thấy từ trường tổng của dòng điện ba pha là từ trường quay Từ trường quay móc vòng với cả hai dây quấn stato và roto, đó là từ trường chính của máy điện, tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng

Với cách đấu dây quấn như trên, ta có từ trường quay một đôi cực Nếu tăng đều số cuộn dây của mỗi pha lên 2, 3 hay 4 cuộn, ta có từ trường 2, 3 hay 4 đôi cực

• Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha

Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, hệ thống dòng xoay chiều ba pha chạy vào dây quấn sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ:

Trong đó:là tần số của dòng điện nguồn

Trang 18

là số đôi cực của dây quấn stato

Từ trường quay quét qua các thanh dẫn của dây quấn roto, làm xuất hiện sức điện động cảm ứng Vì dây quấn roto nối ngắn mạch nên sức điện động này tạo ra dòng điện trong các thanh dẫn của roto Các thanh dẫn có dòng điện lại nằm trong

từ trường nên sẽ tương tác với nhau, tạo ra lực điện từ đặt vào các thanh dẫn

Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra momen quay đối với trục roto, làm cho roto quay theo chiều của từ trường với tốc độ

Để minh họa, trên hình 1.6 vẽ từ trường quay với tốc độ , chiều sức điện động

và dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn roto, chiều các lực điện từ F Hai vòng tròn phía ngoài biểu diễn lõi thép và dây quấn stato,vòng tròn phía trong thể hiện lõi thép roto

Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn với từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược chiều , từ đó áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều sức điện động như hình vẽ (dấu (+) chỉ chiều đi từ ngoài vào trang giấy)

Chiều điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay Khi động cơ làm việc, tốc độ của roto () luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường () () Thực vậy, nếu thì roto sẽ quay đồng bộ với từ trường, giữa từ trường và thanh dẫn roto không còn chuyển động tương đối Lúc đó sức điện động cảm ứng không hình thành, sẽ không có dòng điện trong các thanh dẫn do đó lực điện từ cũng như momen quay đều bị triệt tiêu

Kết quả là roto quay chậm lại nên luôn nhỏ hơn , vì thế động cơ được gọi là động cơ không đồng bộ

Trang 19

Độ sai lệch giữa tốc độ roto và tốc độ từ trường được gọi là hệ số trượt, ký hiệu là và được tính bằng:

Hoặc được tính theo phần trăm:

Trên lý thuyết, biến thiên từ đến , hoặc đến Thực tế thì trị số của ở tại định mức đối với động cơ không đồng bộ thông thường trong giới hạn; Với động cơ không đồng bộ có hệ số trượt nâng cao, có thể đạt đến Vì tốc độ làm việc của động cơ không đồng bộ vẫn gần bằng tốc độ của từ trường, giả sử tốc độ của từ trường là v/ph thì tốc độ của roto khoảng v/ph…

• Các thông số cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha.

Động cơ điện không đồng bộ có các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kĩ thuật của máy Các trị số này do nhà máy thiết kế, chế tạo quy định và được ghi trên nhãn của động cơ Trên nhãn của động cơ ghi các giá trị định mức, các giá trị

Trang 20

CHƯƠNG II : SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ROTO DÂY QUẤN QUA 3 CẤP ĐIỆN

TRỞ PHỤ 2.1 Tính toán lựa chọn thiết bị

2.1.1 Thông số động cơ

Giả sử ta có động cơ với thông số như sau để chuyển động cho băng tải :

Động cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc có:P=0,55kW; =220V/380 ;=0,71 ; ;

Trang 21

n=1390vòng/phút; dòng điện định mức

2.1.2 Tính toán lựa chọn aptomat

- Aptomat là thiết bị điện tự động đóng cắt mạch điện khi có sự cố, dùng bảo vệ

cho mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch , sụt áp, truyền công suất ngược

*Phân loại:

- Aptomat dòng điện cực đại

- Aptomat dòng điện cực tiểu

- Aptomat bảo vệ công suất điện ngược

- Aptomat vạn năng

- Aptomat định hình

Hình 2.1: hình ảnh aptomat thực tế

Trang 22

*Các yêu cầu với aptomat:

-Chế độ 1: làm việc định mức của aptomat phải làm việc dài hạn

+ Aptomat chỉ ngắt được sự cố ngắn mạch lớn tức công suất ngắn mạch lớn.Sau khi ngắt được dòng mở máy aptomat vẫn làm việc ở chế độ định mức

+ Để nâng cấp tính ổn định nhiệt và điện của các thiết bị hạn chế sự phá hỏng của dòng ngắn mạch gây ra aptomat phải có thời gian đóng cắt nhanh,muốn vậy phải kết hợp với các thao tác cơ học và hệ thống dập hồ quang bên trong aptomat.+ Để thực hiện yêu cầu thao tác có bảo vệ chọn lọc aptomat có khả năng điều chỉnh trị số dòng điện I tác động và thời gian tăng tốc

* Hệ thống tiếp điểm,hệ thống dập hồ quang,cơ cấu truyền động đóng cắt aptomat

và các phần tử bảo vệ

-Hệ thống tiếp điểm:

+Hệ thống tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động Yêu cầu của tiếp điểm là ở trạng thái đóng điện, điện trở tiếp xúc phải nhỏ để giảm đủ độ bền nhiệt, độ bền điện động để không bị hư hỏng do dòng điện ngắt gây lên.Trong aptomat tác động nhanh,để giảm thời gian tác động người ta sử dụng tiếp điểm đối diện có cánh tay đòn nhỏ.-Hệ thống dập hồ quang:

+Có nhiệm vụ nhanh chóng dập tắt hồ quang khi ngắt,không cho nó lặp lại

-Cơ cấu chuyển động đóng cắt aptomat:

+Thường có 2 dạng bằng tay và bằng cơ điện.Điều khiển bằng tay(núm gạt hoặc nút ấn) được thực hiện với các aptomat có dòng định mức không lớn hơn

600A.Điều khiển bằng cơ điện(nam châm điện, động cơ điện hay hệ thống thủy lực) thường dùng đóng cắt từ xa và được ứng dụng ở các aptomat có dòng điện định mức lớn hơn 600A

-Phần tử bảo vệ:

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	1,85 MB

dieu khien ba bang tai

Tính toán lựa chọn rơle nhiệt