PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG MỀM

Bên cạnh đó trong các ngành công nghiệp hiện tại thìđộng cơ điện không đồng bộ là được sử dụng nhiều và phổ biến nhất lý do bởi vì tínhchất đơn giản và dễ sử dụng của nó trong quá trình

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÀI TIỂU LUẬN NHÓM MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÀI TIỂU LUẬN NHÓM MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm tôi xin cam đoan bài tiểu luận này là công trình nghiên cứu của bảnthân, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời gian qua.Các thông tin và số liệu được sử dụng trong bài tiểu luận cuối kì này là hoàn toàntrung thực

Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021

Người cam đoan

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2021

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN

HỌ VÀ TÊN:

Tên tiểu luận cuối kì:

PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

2 Đặng Nhật Vinh Trình bày phần ” Tổng quan đề tài, phương pháp khởi

động động cơ roto dây quấn và kết luận”

Tìm tài liệu

3 Huỳnh Tấn Mẫn Trình bày phần ” Các phương pháp khởi động động

cơ không đồng bộ bằng phương pháp giảm áp ” Tìm tài liệu

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm tiểu luận môn học này, để hoàn thành được đề tài theo đúngyêu cầu và thời gian quy định của nhà trường cũng như của khoa ĐT-VT HÀNGKHÔNG không chỉ là sự cố gắng của nhóm tôi mà còn có sự giúp đỡ, chỉ dẫn tận tìnhcủa thầy NGUYỄN HỮU KHƯƠNG

Xin chân thành cảm ơn:

Thầy Nguyễn Hữu Khương đã hết lòng giúp đỡ nhóm tôi trong quá trình

thực hiện tiểu luận Vì tiểu luận yêu cầu thêm một vài phần kiến thức mới nên nhómtôi cũng không tránh khỏi những nghi vấn, thắc mắc nhưng nhận được sự giúp đỡ vàgiảng giải tận tình của thầy nên các vấn đề đó đã được giải quyết

Học viện đã tạo điều kiện học tập cũng như hoàn thành báo cáo tiểu luận một

cách tốt nhất

Trong lần làm bài tiểu luận này với đề tài đã được thầy giao cho, chúng tôi luôn

cố gắng hoàn thành một cách tốt nhất, tuy vậy bài báo cáo khó có thể tránh khỏi nhữngthiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của giáo viên hướng dẫn thầyNguyễn Hữu Khương và cùng Quý thầy, cô tại trường

Xin chân thành cảm ơn và kính chúc các thầy cô sức khỏe!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TpHCM, ngày 15 tháng 12 năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Mục Lục

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 2

1.1 Lý do chọn đề tài: 2

1.2 Mục tiêu nghiên cứu: 3

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu: 3

1.5 Kết cấu của đề tài: 3

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Các nội dung lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu 4

2.1.1 Khái niệm chung về máy điện 4

2.1.2 Phân loại 4

2.1.3 Động cơ không đồng bộ 6

2.1.3.1 Khái niệm 6

2.1.3.2 Cấu tạo 7

2.1.3.3 Phân loại 7

2.2 Các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ 8

2.2.1 Khởi động trực tiếp 9

2.2.2 Khởi động bằng phương pháp sao- tam giác 10

2.2.3 Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu 11

2.2.4 Khởi động dùng cuộn kháng (hoặc điện trở phụ) mạch Stato 12

2.2.5 Khởi động Part- Winding 12

2.2.6 Khởi động động cơ roto dây quấn bằng phương pháp mắc R phụ 12

2.2.7 Khởi động bằng thiết bị bán dẫn 13

2.3 Phương pháp khởi động mềm 14

2.3.1 Khái niệm 14

2.3.2 Cấu tạo 15

2.3.3 Nguyên lý hoạt động 15

2.3.4 Đặc tính kỹ thuật 17

2.3.5 Ưu- nhược điểm 18

2.3.6 Lợi ích khi sử dụng khởi động mềm 18

2.3.7 Ứng dụng 20

2.3.8 Ví dụ một vài bộ khởi động mềm 21

2.3.8.1 Bộ khởi động mềm ATS01 21

2.3.8.2 Khởi động mềm LS 22

2.3.8.3 Khởi động mềm Chint 22

2.3.8.4 Khởi động mềm Siement 23

2.3.8.5 Khởi động mềm ABB 24

PHẦN II: KẾT LUẬN 25

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 25

3.1 Tổng kết đề tài: 25

Mục Lục Hình Ảnh

Hình 2.1.2.1: Sơ đồ phân loại máy điện 6

Hình 2.2.1.1: Phương pháp khởi động trực tiếp 9

Hình 2.2.2.1: Khởi động theo phương pháp đổi nối Y-Δ 10

Hình 2.2.3.1: Sơ đồ MBA tự ngẫu 11

Hình 2.3.3.1: Điện áp động cơ khi dừng tự do 15

Hình 2.3.3.2: Điện áp động cơ khi dừng mềm 16

Hình 2.3.8.1: Bộ khởi động mềm ATS01 21

Hình 2.3.8.2: Bộ khởi động mềm LS 22

Hình 2.3.8.3: Bộ khởi động mềm Chint 22

Hình 2.3.8.4: Bộ khởi động mềm Siement 23

Hình 2.3.8.5: Bộ khởi động mềm ABB 24

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, chúng ta đang sống trong kỉ nguyên của công nghệ,công nghiệp hóa, hiện đại hóa Bên cạnh đó trong các ngành công nghiệp hiện tại thìđộng cơ điện không đồng bộ là được sử dụng nhiều và phổ biến nhất lý do bởi vì tínhchất đơn giản và dễ sử dụng của nó trong quá trình hoạt động Tuy nhiên trong quátrình sử dụng động cơ không đồng bộ có công suất không nhỏ thì sẽ phải cần chú ý tớicác phương pháp khởi động động cơ lý do là khi mà chúng ta khởi động động cơ thìRotor sẽ ở trạng thái ngắn mạch dẫn đến dòng lúc khởi động sẽ lớn, nếu không có biệnpháp khởi động thích hợp có thể không khởi động được động cơ và có thể làm cho cácthiết bị khác trong hệ thống điện bị hư hỏng Bản thân nhóm chúng tôi, đang là sinhviên học tập dưới mái trường Học Viện Hàng Không Việt Nam tự ý thức được tráchnhiệm của mình là phải cố gắng tìm tòi nghiên cứu về các phương pháp khởi động củađộng cơ điện không đồng bộ và đặc biệt là phương pháp khởi động mềm Sau một học

kì tiếp xúc với môn học” Kỹ thuật điện” dưới sự giảng dạy chỉ bảo nhiệt tình của thầyNguyễn Hữu Khương thì nhóm chúng tôi đã quyết định trình bày sơ lược về một phầntrong bài giảng của môn học là” Phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ-Phương pháp khởi động mềm” Hy vọng rằng bài báo cáo này có thể giúp các bạn cóthể hiểu rõ và nắm được sơ lược về môn học này

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài:

Qua qua trình học tập dưới sự giảng dạy của thầy Nguyễn Hữu Khương thìnhóm của tôi rất tâm đắc với vấn đề “Động cơ không đồng bộ” của môn học KỹThuật Điện Do yêu cầu của công việc cũng như khả năng làm việc của máy điệnkhông đồng bộ nên cho đến nay nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh

tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilôoat Trong công nghiệpthường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loạivừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ…Tronghầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió.Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm haymáy gia công sản phẩm.Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ cũngdần chiếm một vị trí quan trọng :quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủlạnh….Bởi nó có những ưu điểm nổi bật hơn hẳn so với máy điện một chiều cũngnhư máy điện đồng bộ, đó là :

Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc chắc chắn, vận hành tin cậy Chi phívận hành và bảo trì sửa chữa thấp, hiệu suất cao, giá thành hạ

Máy điện không đồng bộ sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều do đó không cầnphải tốn kếm thêm chi phí cho các thiết bị biến đổi

Tuy nhiên, máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chế độ động cơ,nên nó cũng có một số nhược điểm là dòng khởi động của động cơ không đồng bộthường lớn (từ 4 đến 7 lần dòng định mức) Dòng điện mở máy quá lớn khôngnhững làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lưới giảm sút nhiều(hiện tượng sụt áp lưới điên), nhất là đối với lưới điện công suất nhỏ

Do đó vấn đề đặt ra là ta cần phải giảm được dòng điện mở máy của động cơkhông đồng bộ, đặc biệt là với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc Bởi vì việc tácđộng vào động cơ rôto lồng sóc khó khăn hơn so với động cơ không đồng bộ rôto

dây quấn Tuy nhiên, hiện nay với việc áp dụng những ứng dụng của điện tử thìcông việc đó đã trở nên dễ dàng hơn.

Cho nên nhóm tôi đã được phân chia làm chuyên đề “Phương pháp khởi độngđộng cơ điện không đồng bộ- Phương pháp khởi động mềm” làm đề tài cho bài tiểuluận nhóm cuối học kì I

1.2 Mục tiêu nghiên cứu:

Mục tiêu chính của nhóm chúng tôi là trình bày rõ các nội dung:

- Tổng quan về động cơ máy điện không đồng bộ

- Các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ

- Phương pháp khởi động mềm

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Các kiến thức liên quan đến đề tài

- Phạm vi nghiên cứu: Nằm trong phạm vi mà qua quá trình thầy Nguyễn HữuKhương giảng dạy nhóm tôi tiếp thu được cùng với các nghiên cứu mà thầyhướng dẫn tìm hiểu thêm ở ngoài bài giảng trong lớp

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu các kiến thức có sẵn mà thầy Nguyễn Hữu Khương hướng dẫn, bêncạnh đó nghiên cứu thêm các kiến thức trên mạng và trong các cuốn sách liên quantới môn học” Kỹ Thuật Điện”

1.5 Kết cấu của đề tài:

Đề tài bao gồm 2 phần và 3 chương:

Phần 1: Tổng quan về đề tài

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Phần 2: Kết luận

Chương 3: Kết luận đề xuất kiến nghị

3

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các nội dung lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu

2.1.1 Khái niệm chung về máy điện

Trước tiên để tìm hiểu sâu về các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ thì chúng ta phải hiểu sơ bộ về máy điện là gì và phân loại được chúng

Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn), dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành

cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi thông số điện như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha, v.v…

2.1.2 Phân loại

Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau, ví

dụ phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều) theo nguyên lý làm việc v.v ở đây ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng như sau:

a) Máy điện tĩnh

Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau.

Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi điện năng có thông số U1,I1,f,

4

thành điện năng có thông số U2,I2,f, hoặc ngược lại biến đổi hệ thống điện U2,I2,f, thành hệ thống điện U1,I1, f, (hình 1.1).

b) Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng)

Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tương cảm ứng điện từ, lực điện từ,

do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra.

Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đồi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng (máy phát điện) Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch (hình1.2) nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện.

Trên hình 2.1.2.1vẽ sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp.

5

Hình 2.1.2.1: Sơ đồ phân loại máy điện

2.1.3 Động cơ không đồng bộ

2.1.3.1 Khái niệm

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theonguyên lý cảm biến điện từ có tốc độ quay của roto n khác với tốc độquay từ trường

Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp)với lưới điện tần số không đổi, dây quấn roto (thứ cấp) Dòng điện trongdây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ phụthuộc vào roto, nghĩa là phụ thuộc vào tải trên trục của máy

Cũng như các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có tính thuậnnghịch, có nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hoặc máy phátđiện

6

2.1.3.2 Cấu tạo

 Stato

- Lõi thép: được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ Lõi thép statohình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại vớinhau tạo thành các rãnh Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ sơn cáchđiện để giảm hao tổn do dòng xoáy gây nên

- Dây quấn: được làm bằng dây đồng bọc cách điện, đặt trong rãnh củalõi thép

- Vỏ máy: được làm bằng gang hoặc nhôm để cố định máy trên bệ và lõithép Còn có nắp máy và bạc đạn…

 Roto

- Lõi thép: lá thép được dùng như stato Lõi thép được ép trực tiếp lên lõimáy hoặc lên giá roto của máy

- Roto: roto lồng sóc và roto dây quấn

- Roto chi làm 2 loại: cực lồi và cực ẩn

- Theo kết cấu roto: roto kiểu lồng sóc và roto kiểu dây quấn

- Theo số pha trên dây quấn sato: 1 pha, 2 pha, 3 pha

2.2 Các phương pháp khởi động động cơ điện không đồng bộ

7

 Khởi động động cơ điện không đồng bộ.

Động cơ không đồng bộ ba pha có mômen mở máy Để mở máy được, mômen

mở máy động cơ phải lớn hơn mômen cản của tải lúc mở máy, đồng thời mômenđộng cơ phải đủ lớn để thời gian mở máy trong phạm vi cho phép

Khi mở máy, hệ số trượt s=1, theo sơ đồ thay thế gần đúng, dòng điện pha lúc

mở máy :

I pmở= U1

√ (R1+R2')2

+(X1+ X2')2Dòng điện mở máy lớn bằng 5÷ 7 lần dòng điện định mức Đối với lưới điệncông suất nhỏ sẽ làm cho điện áp mạng điện tụt xuống, ảnh hưởng đến sự làm việccủa các thiết bị khác Vì thế ta cần có các biện pháp giảm dòng điện mở máy

 Các phương pháp khởi động

Các yêu cầu mở máy cơ bản:

 Phải có mômen 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 trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt

8

2.2.1 Khởi động trực tiếp

Hình 2.2.1.1: Phương pháp khởi động trực tiếp

Đây là phương pháp mở máy đơn giản Dùng trong trường hợp công suất củanguồn cung cấp lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ hoặc mở máy khôngtải. Lúc mới đóng điện dòng mở máy lớn, tốc độ động cơ tăng dần thì dòng mở máygiảm xuống Khi tốc độ ổn định thì dòng điện ở lại trị số bình thường

Đóng cầu dao CD nối trực tiếp dây quấn stato vào lưới, động cơ quay

+ Dòng khởi động Ik lớn làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác

+ Phương pháp này dùng cho những động cơ công suất nhỏ và công suất của nguồnlớn hơn nhiều lần công suất động cơ

Ứng dụng: máy mài, tiện, bơm ly tâm…

9

2.2.2 Khởi động bằng phương pháp sao- tam giác

Hình 2.2.2.1: Khởi động theo phương pháp đổi nối Y-Δ

Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ khi làm việc bình thường, dây quấnstator đấu hình Δ, điện áp pha bằng điện áp dây của lưới Thường dùng cho cácđộng cơ hoạt động từ 11KW đến 45KW

– Dòng mở máy giảm k2 lần, Mmm giảm k2 lần

– Thứ tự đóng mạch biến áp:

Đóng K1 để nối sao các cuộn máy biến áp

Thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vào động cơ nhỏ sau

đó tăng dần lên (70-80)%.Uđm

Sau khi động cơ quay ổn định, ngắt K1 đóng K2 đưa Uđm vào động cơ

Ưu điểm:

- Dòng khởi động giảm đi căn 3 lần bảo vệ an toàn cho động cơ và thiết bị

- Đây là phương pháp đơn giản nên được dùng nhiều

Nhược điểm:

- Momen khởi động giảm đi 3 lần, thời gian khởi động lâu

10

- Yêu cầu người vận hành phải hiểu được bài bản, được hướng dẫn cẩn thận

2.2.3 Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu

Động cơ được kết nối thêm máy biến áp tự ngẩu trong quá trình khởi động

Hình 2.2.3.1: Sơ đồ MBA tự ngẫu

Nguyên lý hoạt động:

Khi khởi động: cắt CD2, đóng CD3, MBA TN để ở vị trí điện áp đặt vào động

cơ khoảng (0.6÷0,8) Uđm, đóng CD1 để nối stato vào lưới điện thông qua MBA

TN

Khi động cơ quay ổn định: cắt CD3, đóng CD2 để ngắn mạch MBA TN, nốitrực tiếp dây quấn stato vào lưới

Ưu Điểm: là dòng điện mở máy nhỏ, momen mở máy lớn Dùng cho các động

cơ cao áp có dải lựa chọn các điện áp

Nhược điểm: là giá thành thiết bị mở máy đắt tiền hơn phương pháp mởi máy

trực tiếp hay mớ máy bằng phương pháp sao – tam giác

Ứng dụng:

11