ĐỒ AN TRUYỀN ĐỘNG điện tự ĐỘNG rar

ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN KHÓA 2016 _2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ.ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN BAO QUÁT,DỄ HIỂU.RẤT BỔ ÍCH CHO NHỮNG BẠN SINH VIÊN CẦN TÀI LIỆU ĐẺ THAM KHẢO LÀM ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỆN TRONG NHÀ TRƯỜNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

 -ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

GVHD: ThS.Huỳnh Thị Ngọc Thường SVTH: Nguyễn Đức Chung

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO

CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC

LỜI MỞ ĐẦU

PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA ROTOR DÂY QUẤN CHƯƠNG I: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

I)ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1) Khái niệm2) Cấu tạo

3 )Ưu điểm

4 )Nhược điểmII)PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ

III)PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠIV)ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ

1.Ảnh hưởng của điện áp :

2 Ảnh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch

Stator :

3 Ảnh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor :

4 Anh hưởng của số đôi cực từ P :V)CÁC DẠNG KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ

1)Khởi động động cơ không đồng bộ

2)Khởi động trực tiếp3)Khởi động bằng máy biến áp tự ngẫu4)Khởi động bằng điện trở phụ mạch rotor:

5)Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ6)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ vào mạch rotor :7)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch stator :8)Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cung cấp :

VI)MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY

PHẦN II: . TÍNH TOÁN NÂNG CẦN TRỤCBẰNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

CHƯƠNG II: YÊU CẦU MỞ MÁY QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ

I)SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG CƠ AC KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR

DÂY QUẤN:

1)Dòng điện định mức của stator2)Dòng điện rotor ở chế độ định mức3)Tính toán phần trở kháng ngắn mạch4)Tính toán dòng điện mở máy5)Bội số dòng điện mở máy KI

6)Tốc độ trượt định mức Sđm7)Tốc độ định mức của động cơ nđm

8)Khả năng quá tải của động cơ9)Moment định mứcII)TÍNH ĐIỆN TRỞ PHỤ MỞ MÁY, ĐỘNG CƠ MỞ MÁY QUA 3 CẤP

ĐIỆN TRỞ PHỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ

CHƯƠNG III: .YÊU CẦU NÂNG TẢI

ĐỘNG CƠ NÂNG TẢI BẰNG 1/2 TỐC ĐỘ ĐỊNH MỨC

LỜI MỞ ĐẦU

Trong khoảng thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư Phạm

Kỹ Thuật, được sự dạy bảo tận tình của tập thể Thầy Cô của trường Em đãtiếp thu,mở mang được phần nào kiến thức và chuyên ngành mà em đam mêtheo học

Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô, những người đã tận tâmtruyền đạt những kiến thức cơ bản cũng như những kiến thức chuyên nghànhcho em Đặc biệt em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện - Điện Tử, khoa mà

em hiện đang theo học

Em xin gửi lời cảm ơn đến Cô HUỲNH THỊ NGỌC HƯỜNG, giảngviên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình hướngdẫn em thực hiện đồ án môn học Truyền Động Điện,lời chúc sức khỏe vàngày càng thành công trên bục giảng

Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã động viên, góp ý để mình hoàn thànhtốt đồ án này

-LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong bối cảnh Việt Nam hội nhập,hợp tác ngày càng sâu rộng với cácquốc gia trên thế giới trên nhiều lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực khoa học kỹthuật Các dây chuyền sản xuất mới có kỹ thuật hiện đại đã dần thay thếnhững dây chuyền lạc hậu, lỗi thời

Trong một dây chuyền sản xuất hiện đại thì khâu truyền động giữ một vaitrò quan trọng Tùy theo yêu cầu và mục đích của dây chuyền mà truyền độngthực hiện các công đoạn khác nhau trong một quy trình sản xuất Do đó nóảnh hưởng tới việc nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất

Để hiểu rõ hơn về truyền động điện và có kiến thức nhất định về vấn đềnày.Em đã được hướng dẫn làm đồ án : “Đặc Tính Cơ Của Động Cơ KhôngĐồng Bộ Ba Pha và Ứng Dụng Tính Toán Cụ Thể” Đồ án được chia làm 4chương:

Chương 1: Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha

rotor dây quấn

Nội dung chương trình này giới thiệu đặc tính cơ, đặc tính tốc độ, cácthông số ảnh hưởng tới dạng đặc tính cơ, tính toán điện trở phụ mở máy vàvấn đề hãm máy của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dâyquấn

Chương 2 : Tính toán và thiết kế cơ cấu dùng động cơ xoay chiều không

đồng bộ 3 pha rotor dây quấn

Nội dung của chương trình này là tính toán điện trở mở máy qua 3 cấpđiện trở, và thiết kế sơ đồ nguyên lý cho cơ cấu bằng cách dùng động cơ điệnxoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn

Kho tàng kiến thức là vô hạn, dù đã được trang bị một lượng kiến thứcchưa sâu, kinh nghiêm thực tế chưa nhiều nên trong quá trình làm đồ ánkhông tránh khỏi những sai lầm thiếu sót Rất mong sự đóng góp của quý thầy

cô và bạn bè

Chương 3: Yêu cầu nâng tải

Chương 4: Yêu cầu hạ tải

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng… năm…

Giáo viên hướng dẫn

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA :

1.

YÊU CẦU MỞ MÁY QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ :

Đặc tính cơ tự nhiên

 Xác định dòng điện định mức Stator I1đm

 Tính toán dòng điện rotor ở chế độ định mức I2đm

 Tính toán các thành phần trở kháng ngắn mạch

 Tính dòng điện mở máy Imm

 Xác định bội số dòng điện mở máy KI

 Tính tốc độ trượt định mức Sđm

 Tính tốc độ định mức của động cơ nđm

 Khả năng quá tải của động cơ

 Tính toán moment định mức Mđm

 Động cơ mở máy có tải được hay không?

Động cơ hạ tải với tốc độ bằng 2 lần tốc độ định mức

Chương 1: DTC của DC dien XC KDB 3 pha rotor dây quấn

Chương 2: Tính toán và thiết kế cơ cấu dùng DC XC KBD 3 pha rotor dây quấn

Chương 3: Yêu cầu nâng tải

Chương 4: Yêu cầu hạ tải

CHƯƠNG I ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀUKHÔNG ĐỒNG BỘ BA

PHA

I GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1.khái niệm:

-Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều , làm việc theo nguyên

lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường trong máy-Động cơ không đồng bộ 3 pha được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt

vì chế tạo đơn giản ,giá rẻ ,độ tin cậy cao , vận hành đơn giản , hiệu suất cao ,

và gần như không cần bảo trì Dải công suất rất rộng từ vài Watt đến 10000hp,Các động cơ từ 5hp trở lên hầu hết là 3 pha còn động cơ nhỏ hơn 1hp thường

là 1 pha

2 Cấu tạo:

-Động cơ không đồng bộgồm hai loại : Động cơ Rotor dây quấn và động cơ Rotor lồng sóc (động cơ Rotor ngắn mạch)

Động cơ điện không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế

-Giống như các loại máy điện quay khác, động cơ không đồng bộ 3 pha gồm

có các bộ phậnchính sau

- Phần tỉnh hay còn gọi la stator

- Phần quay hay còn gọi la rotor

a)Stator

-Trên stator có vỏ , lõi thép và dây quấn

-Võ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn

- Lõi sắt là phần dẫn từ được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày0,5mm ghép lại

-Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt vớilõi sắt

b)Rotor

- Phần này có 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn

-Nói chung người ta sử dụng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator

-Dây quấn rotor có 2 loại chính là rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc

c)Khe hở

-Vì rotor là 1 khối tròn nên khe hở đều.Khe hở trong mày điện không đồng

bộ rất nhò (từ 0,2 đến 1mm trong máy điện nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện

từ hóa lấy từ lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máycao hơn

3.Ưu điểm:

-Ưu điểm nổi bật của loại động cơ này là: Cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động

cơ Rotor lồng sóc So với động cơ một chiều,động cơ không đồng bộ giá thànhhạ,vận hành tin cậy, chắc chắn Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo

4.Nhược điểm:

-Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình khó khăn, riêng với các động cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động kém hơn.

II PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ:

U1đm:Điện áp định mức đặt vào ba pha

U1p là điện áp pha đặt vào Stator

: là độ trượt (Hệ số trượt của động cơ).: tốc độ góc của từ trường quay (rad/s)

: tốc độ góc của từ trường (rad/s)

: Tốc độ của từ trường quay( vòng /phút).

f : tần số của điện áp nguồn đặt vào Stator (Hz)

p : số đôi cực từ của động cơ

n : tốc độ quay của Rotor (vòng /phút)

I'

2=KqđI.I2 : Dòng điện qui đổi

: Hệ số qui đổi dòng điện

: Hệ số qui đổi sức từ động

N1,N2:số vòng mỗi pha dây quấn stator,rotor

E2đm: sức từ động định mức xuất hiện trên 2 vòng trượt rotor khiRotor hở mạch

Đặt điện áp vào stator là Uđm

Phương trình đặc tính tốc độ :

Trong đó :

: điện kháng ngắn mạch : điện trở qui đổi

Khi mở máy tốc độ n = 0 nên hệ số trượt s=1

dòng điện khi mở máy :

K

K

ñ I ñ

1



2 2

1 1 1

dq

dq q

K N

K N U

2 ' 1

p '

2

XS

RR

UI

pR R

2 ' '  

1

1 2

'

N

p mm

X R

R

U I

' 1

Giản đồ công suất:

Mđt :moment điện từ động cơ

Nếu tổn hao phụ không đáng kể thì Mđt = Mcơ =M

Mà:

Thay vào ta được :

(2)(2) là phương trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha

1 ñt

ñt M

2 cu phuï

2

1 0

p 2

X S

R R

Đường biểu diễn của phương trình đặc tính cơ có dạng đường cong nên

toạ độ điểm cực trị được xác định bằng cách giải phương trình tađược :

Độ trượt tới hạn :

(3)Thay phương trình (3) vào phương trình đặc tính cơ ta được moment tới hạn :

(4)Trong đó : (+) : ứng với trạng thái động cơ

(-) : ứng với trạng thái máy phát

Hệ số quá tải về moment :

Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết R 1 ,X 1 ,R 2,, X 2 chỉ biết các tham số định mức của đông cơ trên nhãn máy và cần thực hiện các bước sau:

Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không bộ ba pha

Bươc 1 :Xác định toạ độ 3 điểm đặt biệt.

0ds

dM



2 2

1

max

N

X R

R S

1 0

2 1 max

R n

U M

N p

 Điểm đồng bộ của từ trường: A(M=0,n=n0)

với

 Điểm tới hạn : B(Mmax , Smax )

Mặt khác:

Giải phương trình ta được:

 Điểm mở máy : C(M=Mmm ,n=0)

Thay S = 1 vào phương trình (2) ta được :

Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 0 1 thay vào biểu thức

Ta sẽ được moment tương ứng

2

21

2 max

max

2

max max

0

max max

ñm ñm

0

ñm ñm

ñm max

ñm ñm

n

S

S S

S S

S

S S

S

n n

S

S

S S

M

M

M

M M

1 0

2 1

55 , 9

3

N

p mm

X R

R n

U R M

M





Bước 3 :Từ toạ độ (S , M) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta sẽ được đường đặc tính cơ của động cơ.

Các dạng khác của đặc tính cơ :

Lập tỉ số và lấy dấu dương (+) ta được :

Xác định toạ độ 3 điểm đặc biệt :

Toạ độ điểm tới hạn :

Thay toạ độ điểm làm việc định mức vào phương trình đặc tính cơ (6)

th th

th

th th

aS S

S S

S

aS M

M

2

1 2





2 2

1

1 max

nm

X R

R aS





0

1 max  

nm

X

R aS

S

S S

S

M M

max max

U M

55,92

3

0

1 max 

M



p

f 60

n0 

giải phương trình bậc 2 theo Smax

Ta được toạ độ điểm tới hạn B( Mmax , Smax)

Thay S = 1 vào phương trình (6) ta được :

Lấy tuỳ ý nhiều giá trị của S thay vào phương trình (6) ta tìm được M

S S1 S2 S3…….Smax

M M1 M2 M3…….M

Hệ số moment mở máy :

Hệ số dòng điện mở máy :

m

S

S S

S

M M

ñ ñ

ñ

max max

m

M S

S S

2

max max

max

S S

M55

MF

M

1) Ảnh hưởng của điện áp :

-Khi điện áp đặt vào động cơ giảm :

-Từ phương trình :

-Ta thấy moment tới hạn sẽ giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm củađiện áp

- Trong khi tốc độ đồng bộ: không thay đổi

- Và độ trượt tới hạn cũng không thay đổi

- Mmax nói lên khả năng quá tải của động cơ

- Moment mở máy (Mmm = K2U1P2 ) giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suygiảm của điện áp

2) Ảnh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator :

-Khi thêm điện trở phụ Rp vào Stator thì tốc độ đồng bộ n0 không đổi, trượt tớihạn Smax giảm, moment tới hạn Mmax giảm và moment mở máy Mmm cũnggiảm

1 0

2 1 max

55,92

3

R X

R n

U M

N p

60

20

n

2 2

1

' 2 max

nm

X R

R S





ĐC không đồng bộ 3 pha khi thêm điện trở phụ.

-Khi thêm điện kháng phụ Xp (giả sử Xp = Rp) vào mạch Stator ta thấy tốc độđồng bộ n0 không đổi, độ trượt tới hạn giảm (nhưng vẫn còn lớn hơn khi thêm

Rp), moment mở máy Mmm giảm(bằng với khi thêm Rp)

ĐC không đồng bộ khi thêm điện kháng và điện trở phụ.

-Ta thấy khi thêm Xp ta tăng được khả năng quá tải của động cơ (Mth nói lênkhả năng quá tải của động cơ)

-Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp có dạng:

Đặc tính cơ khi thêm R p và X p

3) Anh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor :

M

Rp

ĐC KĐB 3 pha khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor.

-Động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc (hay rotor ngắn mạch) không thểthay đổi được điện trở mạch rotor Việc thay đổi chỉ sử dụng đối với động cơkhông đồng bộ rotor dây quấn vì mạch rotor có thể nối với điện trở ngoài qua

hệ vòng trượt -chổi than.(như hình vẽ)

L1 L2 L3

- Dễ thấy,điện trở mạch rotor R2 do đó điện trở quy đổi R2'chỉ có thể thay đổi

về phía tăng.Khi R2'tăng thì độ trượt tới hạn tăng,còn tốc độ đồng bộ và

monment tới hạn giữ nguyên

Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor.

4)Anh hưởng của số đôi cực từ P :

Ta có :

-Khi tăng(giảm) số đôi cực từ p thì tốc độ đồng bộ n0 giảm(tăng) nên tốc độquay của Rotor giảm(tăng) còn Smax không phụ thuộc vào p nên không thayđổi, nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên.Nhưng khi thay đổi sốđôi cực từ sẽ phải thay đổi cách đấu dây ở Stator động cơ nên một số thông

số như R1, X1 có thể thay đổi và do đó tuỳ trường hợp sẽ ảnh hưởng khácnhau đến moment tới hạn Mmax của động cơ

Dạng của đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực từ p còn phụ thuộc vào yêu cầu của việc đổi tốc :

-Đổi tốc độ đảm bảo moment không đổi(Δ / YY 

0

n 0

M S

1n

n

P=1P=2

0

n01

n02

-Đổi tốc đảm bảo công suất không đổi (YY/ )

- Đổi tốc độ đảm bảo moment và công suất không đổi



M 0

n 02

n 01

p=2 p=1

n

YY / Y

5) Ả nh hưởng của tần số :

Từ biểu thức : ta thấy khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ động

cơ thay đổi

Từ biểu thức (7)

Trong đó : f1 là tần số điện áp đặt vào Stator

 Khi thay giảm f1 thì smax và Mmax tăng , nhưng Mmax tăng mạnh hơn

 Do vậy độ cứng đặc tính cơ tăng khi f1 giảm

 Khi f1 giảm xuống dưới fđm.thì tổng trở các cuộn dây giản nên nếu giữnguyên điện áp cấp Uđm thì dòng điện động cơ sẽ tăng ,đốt nóng động

cơ quá mức

 Từ biểu thức (8)

Khi thay đổi tần số sẽ làm thay đổi Mmax

Khi tăng tốc độ thì khả năng quá tải của động cơ sẽ giảm đi Muốn giữ chokhả năng quá tải không thay đổi thì ta phải kết hợp điều chỉnh tần số và điện

Như vậy Mmaxsẽ giữ không đổi ở vùng f1<f(như hình) Ở vùng f1>f1đm thìkhông thể tăng điện áp nguốn cấp mà giữ U1=U1đm nên ở vùng này Mmax sẽgiảm tỉ lệ nghịch với bình phương tần số

n0 

nm

nm f L

R X

R S

2 1 1

2 1 max

255,9

602

32

55,9

602

3

f L

pU L

f

p U

M

nm

P nm

U1P



Đặc tính cơ khi thay đổi tần số

V MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY :

-Đối với động cơ Rotor dây quấn để hạn chế dòng khởi động, tăng momentkhởi động người ta đưa điện trở phụ vào mạch Rotor trong quá trình khởiđộng sau đó loại dần các điện trở phụ này theo từng cấp

-Khi đóng điện trực tiếp vào stator động cơ không đồng bộ thì thoạt đầu dorotor chưa quay ,độ trượt lớn (s=1) nên sức điện động cảm ứng và dòng điệncảm ứng lớn:

2 1 max

1 max

1

1

f M

f

S



