đồ án trang bị điện cho máy doa

Đồ án trang bị
điện cho máy doa
1
MỤC LỤC
Đồ án trang bị 1
điện cho máy doa 1
MỤC LỤC 2
Lời Nói Đầu
Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế Quốc Dân
cơ khí hóa có liên quan chặt chẽ đến cơ khí hóa và tự động hóa, hai yếu
2
tố sau cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất tăng năng
suất lao động, nâng cao chất lượng kinh tế của quá trình sản xuất và
giảm nhẹ cường độ lao động.
Việc tăng năng suất máy, giảm giá thành thiết bị điện là hai yêu
cầu chủ yếu với hệ thống truyền động điện và tự động hóa nhưng lại
mâu thuẫn nhau.Một bên đòi hỏi sự phức tạp và một bên là đòi hỏi sử
dụng yêu cầu hạn chế sử dụng thiết bị chung, máy và số thiết bị cao cấp.
Vì vậy việc lựa chon một phương án truyền động vẫn là một bài toán
khó cho những cán bộ thiết kế hệ thống truyền động điện.
Là một sinh viên khi làm đồ án này em đã hiểu được những cái
khó trong qua trình thiết kế, tính toán Trang Bị Điện cho các máy công
nghiệp. bởi vì khi thiết kế tính toán sẽ xuất hiện những mâu thuẫn,ưu
nhược điểm sau :
+ Năng suất, chất lượng kỹ thuật
+Giá thành trang bị
+ Kết cấu cơ khí và tuổi thọ máy
Từ những vấn đề trên người cán bộ kỹ thuật phải có sự lựa chọn gạt
bỏ chính xác kết hợp với các bước tính toán để đạt được những phương
án tối ưu nhất.
Với đề tài thiết kế hệ thống thiết kế hệ thống trang bị điện cho

máy sản xuất: ``Cho một hệ thống truyền động cho máy sản xuất dung
động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ có đảo chiều
quay ,có hãm động năng khi dừng” .Trong lúc thực hiện đề tài chúng
em cũng gặp nhiều khó khăn sự thiếu thốn về tài liệu tham khảo và hạn
chế về thực hành vì vậy trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi
những thiếu sót, khuyết điểm.Tuy nhiên với sự cố gắng của bản thân
cùng với sự giúp đỡ của thầy cô giáo và bạn bè đến nay đồ án của Em
đã hoàn thiện với đầy đủ các yêu cầu .
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tạo điều kiện và
giúp đỡ em hoàn thiện đề tài này !
Phần I
Ứng dụng của hệ thống truyền động trong thực tế
3
Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế Quốc dân khi
cớ khí hóa liên quan chặt chẽ đến điện khí hóa và tự động hóa, hai yếu
tố sau cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng
suất lao động, nâng cao chất lượng kĩ thuật của quá trình sản xuất và
giảm nhẹ cường độ lao động… Việc tăng năng suất và giảm giá thành
thiết bị điện cho máy là hai yêu cầu chủ yếu đối với một hệ thống truyền
động. Ngày nay khoa học càng phát triển, nó cũng kéo theo ngành
truyền động cũng phát triển theo. Ngày nay hệ thống truyền động được
sử dụng rất rộng rãi, như đối với hệ thống truyền động đã cho dùng
động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc với hai cấp tốc độ, đảo chiều
và hãm động năng, điển hình là nó được ứng dụng rất nhiều trong cuộc
sống, 2 trong số đó là:
- Nó được sủ dụng rộng rãi cho các thiết bị vận tải liên tục như:
+ Băng tải: dùng để vận chuyển các loại vật liệu dạng hạt và cục theo
phương nằm ngang, hoặc theo mặt phẳng nghiêng.
+ Băng gẩu: dùng để vận chuyển các vật theo phương thẳng đứng.
+ Đường goàng treo: dùng để trở hang và vận chuyển hành khách ở

những địa hình phức tạp, núi non hiểm trở.
+ Thang truyền: dùng để vận chuyển hành khách trong các cửa hàng
siêu thị, trong nhà ga, tàu điện ngầm, nơi mà có các lưu lượng hành
khách lớn.
+ Băng truyền: dùng để vận chuyển các vật, thành phẩm và các bán
thành phẩm, trong các phân xưởng nhà máy sẩn xuất theo dây chuyền.
Như chúng ta đã biết yêu cầu đối với các thiết bị vận tải liên tục
đó là: Chế độ dài hạn, với phụ tải hầu như không đổi, theo yêu cầu công
nghệ hầu hết các thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc
độ trong các phân xưởng sản xuất, theo dây chuyền nơi có yêu cầu phải
điều chỉnh tốc độ D = 2÷1 để tăng nhịp độ làm việc của toàn bộ dây
chuyền khi cần thiết.
Hệ truyền động trên còn được sử dụng rộng rãi cho các máy nâng
hạ có công suất lớn và trung bình.
Đặc biệt với hệ truyền động của động cơ không đồng bộ 3 pha
rôto lồng sóc được ứng dụng rất rộng rãi trong các máy nâng có tốc độ
thấp và máy nâng có tải trọng nhỏ, hay nó được sử dụng cho các loại
thang máy tốc độ trung bình.
Đặc biệt đối với hệ truyền động của động cơ không đồng bộ 3 pha
rôto lồng sóc mà được cấp nguồn từ bộ biến tần có thể dùng cho các
phòng máy có tốc độ cao (khi D > 1,5mm/s) cho phép hạn chế gia tốc và
độ giật trong giới hạn cho phép và đạt độ chính xác khi dừng rất cao
(∆3 ≤ ± 5 mm)
4
Ta xét điển hình với 1 thang máy với tốc độ di chuyển của buồng
thang V = (0,75 ÷ 1m/s) thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto
lồng sóc hai cấp tốc độ, dây cuốn stato độc lập, nâng cao độ chính xác
khi dừng buồng thang bằng cách chuyển từ tốc độ cao sang tốc độ thấp
khi buồng thang đi đến gần tầng cần dừng.
Chính vì vậy mà ngày nay khi thiết kế và chế tạo hệ thống truyền

động cho các thiết bị như các máy nâng vận chuyển các thiết bị vận tải
liên tục, thường chọn hệ truyền động với động cơ không đồng bộ 3 pha
rôto lồng sóc.
Hệ thống trên còn được ứng dụng cho các máy cắt gọt kim loại,
như chúng ta đã biết máy cắt gọt thường được dùng để gia công kim
loại bằng cách cắt bớt kim loại thừa, để sau khi gia công các chi tiết có
hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thỏa mãn hoàn toàn
yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bong
cần thiết cho bề mặt gia công, tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc
trưng bởi phương pháp gia công, dạng dao, đặc tính truyền động, các
máy cắt gọt được chia thành các phần cơ bản tiện, phay, bào, khoan,
doa, mài… và các nhóm máy khác như gia cổng răng, ren, vít…
Như đối với máy tiện, đặc biệt là máy tiện cỡ nhỏ và trung bình hệ
truyền động chính thường là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, và
hộp tốc độ có vài cấp tốc độ.
Hay đối với máy doa cũng vậy: yêu cầu đối với máy doa cần phải
đảo chiều quay phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không
đổi, độ trơn điều chỉnh y = 1,26. Hệ thống truyền động chính phải đảm
bảo đừng nhanh, chính vì vậy mà hiện nay máy doa thường sử dụng
động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và hộp tốc độ.
Như máy mài cũng vậy, thông thường máy mài không yêu cầu
điều chỉnh tốc độ nên sử dụng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc.
Hệ thống truyền động trên còn được sử dụng cho các loại máy
cán: Máy cán là loại máy thực hiện nguyên công chính là làm biến dạng
dẻo kim loại để có hình dạng và kích thước mong muốn, kim loại được
nén ép và kẹp kéo qua giữa 2 trục cán quay ngược chiểu. Như máy cán
dây thường là các máy cán dây cỡ nhỏ được ứng dụng rất rộng rãi động
cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc.
Với những ứng dụng đã nêu trên chúng ta thấy rằng với hệ thống
truyền động với động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc với 2 cấp

tốc độ có đảo chiều được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế.
5
Phần II
Tìm hiểu công nghệ của một số máy sản xuất sử
dụng hệ thống truyền động điện và thiết kế hệ
thống trang bị điện cho máy
Từ những ứng dụng của hệ thống truyền động đã cho em xin tìm
hiểu hệ thống công nghệ của máy doa và trang bị điện cho máy đó.
I, Tìm hiểu công nghệ của máy doa.
Máy doa là thiết bị với các nguyên công, gia công lỗ và yêu cầu độ
chính xác cao, hay có thể sử dụng để phay, khoan, gia công, ren… Thực
hiện các nguyên công trên máy mang lại độ chính xác rất cao.
Máy doa thường chia làm 3 loại chính, máy doa đứng và máy doa
ngang, máy doa xạ độ.
Truyền động chính của máy doa là chuyền động quay của dao
doa, và chuyển động ăn dao có thể là:
+ Chuyển động ngang hoặc dọc của bàn máy gá chi tiết gia công
+ Chuyển động di chuyển dọc trục của trục chính mang dàn doa
Chuyển động phụ chueyern động theo chiều thẳng đứng của ụ
dao, và các động cơ truyền động bơm dầu của hệ thống bôi trơn, và
động cơ bơm nước làm mát.
Đối với truyền động chính đa số là tần số đóng cắt điện không lớn,
phạm vi điều chỉnh tốc độ không rộng, thường dùng với hệ truyền động
với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và yêu cầu phải đảo chiều
quay. Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ
trơn điều chỉnh y =1,26. Hệ thống truyền động chính phải hãm dừng
nhanh. Hiện nay hệ truyền động của động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc và hộp tốc độ (có 1 hoặc nhiều cấp tốc độ) ở những máy doa cỡ nặng
có thể sử dụng động cơ một chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi
rộng nhờ vây có thể đơn giản kết cấu cơ khí mặt khác có thể hạn chế

được momen ở cùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ ở
2 vùng.
Truyền động ăn dao phạm vi điều chỉnh của truyền dộng ăn dao
là p=1500/1 lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/phút ÷
600mm/phút, khi di chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5mm/phút ÷
3mm/phút, lượng ăn dao (mm/phút) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được
giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi.
6
Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ <10% hệ
thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, đừng
máy chính xác đảm bảo sự liên động với truyền động chính khi làm việc
tự động. Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng hệ thống truyền động
ăn dao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện.
II, Thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy doa.
1, Chọn động cơ: Để chọn được động cơ ta phải nắm vững được yêu cầu
sử dụng mà từ đó để lấy những căn cứ để chọn động cơ và công suất
động cơ, điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế. Nếu ta chọn
động cơ không phù hợp như công suất động cơ quá lớn so với nhu cầu
của tải dẫn đến hiệu suất làm việc của động cơ không cao non tải, đem
lại hiệu suất thấp không đảm bảo tính kinh tế, hoặc công suất động cơ
nhỏ hơn so với tải, khi đó động cơ sẽ làm việc ở chế độ quá tải, không
đảm bảo năng suất, thậm trí kéo dài sẽ gây chóng hỏng động cơ và
không đáp ứng được nhu cầu công nghệ.
Do vậy chọn động cơ phù hợp với tải là rất quan trọng nớ đảm
bảo yêu cầu kĩ thuật như yêu cầu về kinh tế.
Để chọn động cơ cho một hệ thống ta phải dựa vào những chỉ tiêu
sau
+ khả năng làm việc của động cơ yêu cầu công nghệ để chọn động cơ
cho phù hợp.
+ Dải điều chỉnh tốc độ càng lớn thì hệ có chất lượng càng cao.

+ Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải các động cơ điện 1
chiều, xoay chiều làm việc tối ưu nhất ở chế độ định mức, khả năng
mang tải.
+ Chỉ tiêu kinh tế có tính chất quyết định lựa chọn các phương án thiết
kế thể hiện ở chi phí lắp đặt và chi phí vận hành.
+ Chỉ tiêu tổn hao năng lượng: ∆P càng nhỏ càng tốt.
+ Tổn hao trong dây dẫn và tổn hao trong lõi thép.
Để tính chọn được công suất động cơ ta phải có đủ các số liệu ban
đầu như sau:
+ Các chế độ đặc trưng cho chế độ cắt gọt.
+ Khối lượng của chi tiết gia công.
+ Thời gian làm việc và thời gian nghỉ.
Kết cấu cơ khí của máy bao gồm.
- Sơ đồ động học của cơ cấu.
- Khối lượng của các bộ phận chuyển động.
Các bước tính toán chọn công suất đông cơ
7
Bước 1: chọn rơ bộ công suất động cơ truyền động được tiến hành theo
trình tự như sau:
- Xác định công suất mô men tác dụng lên trục làm việc của hộp tốc
độ (pz hoặc mz).
- Xác định công suất, moomen tác dụng lên trục động cơ và xây
dựng đồ thị phụ tải tĩnh. Tiến hành tính chọn sơ bộ công suất
động cơ.
Bước 2: Tiến hành kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo các tiêu điểm
sau:
- Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng.
- Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải.
- Kiểm nghiệm theo điều kiện mở máy.
• Đối với động cơ điện 1 chiều: đặc biệt là động cơ điện 1 chiều

kích từ độc lập, và kích từ song song
- Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều, Mô men khởi động lớn, dễ điều
chỉnh như ở các máy nâng vận chuyển, cán thép, có khả năng chịu
quá tải lớn, từ thông không phụ thuộc vào điện áp mà chỉ phụ
thuộc vào dòng điện, nên thường sử dụng khi nguồn cấp cho động
cơ là đường dây dài
- Nhược điểm: động cơ điện 1 chiều có kết cấu phức tạp trong quá
trình làm việc hay hỏng cổ góp và chổi than, dùng nguồn điện 1
chiều do vậy phải dùng thêm chỉnh lưu, động cơ đắt do vậy tính
kinh tế không cao.
• Đối với động cơ điện không đồng bộ:
- Ưu điểm: có cấu trúc đơn giản, chế tạo dễ dàng giá rẻ, được ứng
dụng rộng rãi, có thể sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha
giá rẻ hơn động cơ điện 1 chiều rất nhiều. Động cơ không đồng bộ
có khả năng làm việc rất tốt, chia làm 2 loại động cơ không đồng
bộ roto lồng sóc và day quấn.
- Nhược điểm: phương pháp điều chỉnh điện áp, cho chất lượng
điều chỉnh không cao, việc xây dựng đặc tính cơ khả năng điều
chỉnh thấp. Khi giảm điện áp sẽ rơi vào trạng thái làm việc không
ổn định, dải điều chỉnh của hệ số thấp, khó điều chỉnh vơ cấp.
Qua quá trình phân tích trên ta thấy rằng hệ truyền động với động
cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc với 2 cấp tốc độ và đảo chiều quay
rất thích hợp với hệ truyền động của máy doa bởi vì động cơ không
đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có kết cấu của hai dây quấn rất khác với kết
cấu các loại dây quấn stato trong mỗi rãnh của lõi sắt. Thanh dẫn bằng
đồng hoặc nhôm dài (ra khỏi lõi sắt và được nối tắt ở hai đầu bằng hai
8
vành ngắn mạch (bằng đồng hay nhôm làm thành 1 cái lồng người ta
quen gọi là lồng sóc.
Các đặc tính của động cơ không đồng bộ:

1, Đặc tính tốc độ: n = f(p
2
)
Theo công suất về hệ số trượt ta có n = n
1
(1-3)
Trong đó S =

Khi không tải tổn hao trên roto PCu
2
rất nhỏ so với công suất
điện tử nên hệ số trượt S ≈ 0, động cơ điện quay gần tốc độ đồng bộ n ≈
n
1
khi tải tăng lên thì tổn haoPCu
2
cũng tăng lên nên tốc độ giảm xuống
1 ít, thường khi tải định mức hệ số trượt vào khoảng 1,5 → 5% đặc tính
n = f(p
2
) là 1 đường hơi dốc xuống.
Đặc tính momen: M = f(P
2
)
Theo đường M = f (s) thì momen thay đổi rất nhiều theo hệ số
trượt S, nhưng trong phạm vi 02S < Sm thì đường M = f(s) rất gần
giống đường thẳng trong phạm vi làm việc bình thường, do tốc độ thay
đổi ít, nên momen không tải hầu như không đổi và quan hệ giữa momen
đưa ra M
2

= M - M
0
. Với công suất đưa ra P
2
cũng gần như đường
thẳng.
Tổn hao và hiệu suất: n = f(P
2
)
Tổn hao của máy điện không đồng bộ bao gồm tổn hao động
trong stato tổn hao động cơ và tổn hao phụ, tổn hao sắt trong roto rất
nhỏ, do tần số thấp nên có thể bỏ qua
Tổn hao phụ:
Bao gồm tổn hao trong đồng và sắt, tổn hao phụ trong đồng gồm
có tổn hao phụ trong hiệu ứng mặt ngoài gây nên, và do sóng bậc cao
của từ thông gây ra, dòng điện trong roto thường dùng dây quấn
statocos bước quấn ngắn, chọn phối hợp rãnh thích hợp như: Z
2
, 1,25
Z
1
giảm bớt tổn hao phụ.
Tổn hao phụ bằng sắt cũng do sóng bậc cao của từ thông gây nên.
Tổn hao phụ rất phức tạp nên thường lấy bằng 0,5 công suất đưa
vào.
Trong các tổn hao thì tổn hao đồng thay đổi theo tải hiệu suất của
máy bằng:

2
2

.100%
p
p p
η
=
−
∑
Trong đó Σp là tổn hao của máy.
9
Hệ số công suất cosφ = f(p
2
)
Vì máy điện không đồng bộ phải lấy công suất kích từ từ lưới vào
nên cosφ luôn luôn nhỏ hơn 1, lúc không tải cosφ rất thấp thường không
vượt quá 0,2, khi có tải do dòng điện I
2
tăng lên nên cosφ cũng tăng lên
và đạt trị số lớn nhất khi tải xấp xỉ định mức.
Năng lực quá tải:

max
dm
M
m
M
K
=
Khi động cơ làm việc bình thường M ≤ M
đm
Nhưng trong một thời gian ngắn máy có thể chịu tải lớn hơn (quá

tải) mà không xảy ra hư hỏng gì. Trong động cơ không đồng bộ năng
lực quá tải Km từ 1,6 ÷ 1,8 đối với máy nhỏ và bằng 1,8 ÷ 2,5 đối với
máy vừa và lớn trong động cơ điện không đồng bộ, dòng điện mở máy,
momen mở máy, momen cực đại, hiệu suất và hệ số công suất đến tiêu
chuẩn hóa, từ đó ta có đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ.
0
0,3 1,0
P
2
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
S
M
2
M
Cos
n
n
Các phương trình của động cơ không đồng bộ
1, Phương trình điện áp dây quấn stato
Dây quấn stato động cơ điện tương tự như dây quấn sơ cấp của
máy biến áp. Ta có phương trình cân bằng điện áp là:
U
1
= IZ
1
- E

1
10
Trong đó : Z = R
1
+ jX
1
là tổng trở của dây quấn stato
R
1
: là điện trở dây quấn stato
X
1
: là điện kháng tản của dây quấn stato, đặc trưng cho từ thông tản
stato
E
1
: là sức điện động pha stato do từ trường của từ trường quay sinh ra
có trị số là:
E
1
= 4,44 fW
1
Kđp
1

φ
m
W
1
, Kđp

1
là số vòng dây và hệ số dây quấn của 1 pha hệ số Kđp
1
< 1, nói
lên sự giảm suất điện động của dây quấn do quấn dải trên các rãnh và
rút ngắn bước quấn so với quấn tập trung như ở máy biến áp.
Phương trình dây quấn roto
Dây quấn roto được coi như dây quấn thứ cấp và chuyển động đối
với từ trường quay với tốc độ trượt là: n
2
= n
1
- n = Sn
1
. Như vậy suất
điện động và dòng điện trong dây quấn roto có tần số là:
2 1
2
60 60
Pn SPn
f Sf= = =
Tần số dòng điện roto lúc quay bằng hệ số trượt nhân với tần số
dòng điện stato f. Lúc roto đứng yên tần số dòng điện roto là f:
Suất điện động pha dây quấn roto lúc quay là:
E
2
= 4,44 f
2
W
2

Kđq
2

φ
m
E
2S
= 4,44 Sf
2
W
2
Kđq
2

φ
m
W
2
, Kđq
2
thứ tự là số vòng dây quấn, hệ số dây quấn của dây
quấn roto
Hệ số Kđq
2
< 1 nói lên sự giảm suất điện động của dây quấn do
quấn rải trên các rãnh và rút ngắn bước quấn.
Khi roto đứng yên S = 1, tần số f
2
= f suất điện động dây quấn roto
lúc không quay là: E

2
= 4,44 f W
2
Kđq
2
φ
m
So sánh E
2
và E
2S
ta thấy: E
2S
= E
2
. S
Suất điện động pha của roto lúc quay bằng suất điện động pha
roto lúc không quay nhân với hệ số trượt S
Cũng tương tự như vậy điện kháng tản dây quấn roto lúc quay là:
X
2S
= 2Mf
2
L
2
= S . 2ML
2
= S . X
2
Trong đó L

2
là điện cảm tản pha dây quấn roto, X
2
là điện kháng
tản roto lúc không quay.
Từ đó ta có tỷ số suất điện động pha stato và roto là:
11
1 1 1
2 2 2
W dq
W dq
c
E K
K
E K
= =
Phương trình sức từ động của động cơ không đồng bộ:
Khi động cơ làm việc, từ trường quay trong máy do đồng thời
dòng điện của cả hai dây quấn sinh ra. Dòng điện trong dây quấn stato
sinh ra từ trường quay của stato với tốc độ n
1
đối với stato, dòng điện
trong dây quấn roto sinh ra từ trường quay roto quay đối với roto tốc
độ:
2
2 1
60 60.f S f
n Sn
p p
= = =

Vì roto quay đổi stato do tốc độ n cho nên từ trường roto sẽ quay đối với
stato tốc độ là: n
2
+ n = Sn
1
+ n = Sn
1
+ n(1-S) = n
1
Như vậy từ trường quay stato và từ trường roto không chuyển
động tương đối với nhau, từ trường tổng hợp của máy và từ thông
φ
m
có giá trị hầu như không đổi ứng với chế độ không tải và chế độ có tải
do đó ta có thể viết phương trình cân bằng từ của động cơ:
m
1
W
1
Kđq
0
1
I
- m
2
W
2
Kđq
0
2

I
= m
1
W
1
Kđq
1
0
0
I
Trong đó
0
0
I
là dòng điện stato lúc không tải.

0
1
I
,
0
2
I
là dòng điện stato, roto khi động cơ kéo tải
m
1
,m
2
là số pha dây quấn stato và roto
Các hệ số m

1
W
1
Kđq
1
, m
2
W
2
Kđq
2
nói lên từ trường quay do đồng
thời m stato và m
2
pha roto sỉnh ra và có đến số vòng dây, cấu tạo dây
quấn.
Dấu trừ trước
0
2
I
vì theo quy tắc cảm ứng điện từ chia cả hai vế
cho m
1
W
1
Kđq
1
và đặt
0 0
0

2 2
2
1 1 1
2
2 2 2
W
W
I I
I
m Kdq
K
m Kdq
= =
Ta có:
0 0 0
1 0 2
I I I
= +
0
2
I
: là dòng điện roto quy đổi về stato hệ số:
12
1 1 1
2 2 2
W
W
m Kdq
Ki
m Kdq

=
Gọi là hệ số quy đổi dòng điện roto.
Momen quay của động cơ không đồng bộ 3 pha
Xây dựng biểu thức momen
Ở chế độ động cơ điện, momen điện từ đóng vai trò momen quay
được tính là: M= Mđt = P.d
ư
/W
1
Với Pđt = 3I²
2
. P
2
/3
Trong đó:
W
1
: là tốc độ quay của từ trường quay
2
1
W
W
P
=

W: là tốc độ biến thiên của dòng điện ở stato.
D: là số đôi cực. Ta có:
( )
2
1

2
2
2
2
2
1 1 2
U
I
R
R X X
S
=
 
+ + +
 ÷
 
Từ đó ta có:
( )
2
1 2
2
2
2
1 1 2
3
3
PU R
M
R
W R X X

S
=
 
 
+ + +
 
 ÷
 
 
 
Nếu thay S = (n
1
- n)n
1
ta sẽ có quan hệ M = f(n) đó là đường đặc
tính của động cơ không đồng bộ khi đó động cơ sẽ làm việc ở điểm M =
Mc
0
Sth
S
M
n
M
max
M
13
- Các đặc điểm của momen động cơ không đồng bộ 3 pha từ biểu thức
momen ta thấy momen của động cơ phụ thuộc vào những yếu tố sau:
Momen tỉ lệ với bình phương điện áp, nếu điện áp đặt vào động
cơ thay đổi thì momen của động cơ thay đổi rất nhiều.

Momen trị số cực đại M
max
ứng với giá trị tới hạn Sth làm cho đạo
hàm

0
M
S
∂
=
∂

Sau khi đạo hàm ta tính được trị số Sth có momen là:
'
2 2 2
'
1 1 2 1 2 n
R R R
Sth
R X X X X X
= + =
+ +
Do R
1
có giá trị rất nhỏ so với X
1
và X’
2
nên ta có thể bỏ qua R
1

( )
( )
2 2
1 1
'
2
2 2
1 1 2
1 1 1 2
3 3
max
2
2
PU PU
M
W R X X
W R R X X
= ≈
 
+ +
+ + +
 
 
Hệ số trượt tới hạn Sth tỉ lệ thuận với điện trở roto, còn M
max
không phụ thuộc vào điện trở roto, khi cho thêm điện trở phụ R
P
,
đường đặc tính M=f(S), thay đổi trên hình dưới tính chất này được sử
dụng để điều chỉnh tốc độ và mở máy roto dây quấn.

0
1 2 3
4
S
1
S
2
S
3
S
4
1
R
2
R
2
+R'p
R
2
+R''p
R
2
+R' 'p
U'
1
<U
1
U
1
M

S
Quan hệ giữa M, Mth và Sth có thể viết gần đúng như sau
14
2 maxM
M
S Sth
Sth S
=
+
Khi mở máy n = 0, khi đó S = 1, từ đó ta có
( ) ( )
2 '
1 2
2 2
' '
1 2 1 2
3
W R
PU R
Mmm
R X X
=
 
+ + +
 
 
Đặc biệt đối với động cơ roto lồng sóc thường được thiết kế với các tỉ số
sau:
1,1÷1,6
Mmm

Mdm
=
,
max
1,6÷2,5
M
Mdm
=
Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc:
Sử dụng phương pháp mở máy trực tiếp: Đây là phương
pháp đơn giản nhất, chỉ việc đóng động cơ trực tiếp vào lưới điện
Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, làm tụt
điện áp lưới rất nhiều, nếu quán tính mở máy lớn, thời gian mở máy sẽ
rất lâu, có thể làm cháy cầu chì bảo vệ, do đó phương pháp này chỉ
được sử dụng khi công suất của nguồn lớn hơn rất nhiều so với công
suất của dây.
Phương pháp giảm điện áp stato khi mở máy
15
D
2
Khi mở máy ta giảm điện áp đặt vào động cơ, có thể giảm dòng điện mở
máy, khuyết điểm của phương pháp này là momen giảm xuống rất
nhiều, vì thế chỉ được sử dụng với các trường hợp không yêu cầu
momen mở máy lớn.
Ta có thể sử dụng các biện pháp giảm điện áp như sau:
Điện áp đặt vào động cơ qua cuộn kháng CK
Lúc mở máy, cầu dao D
1
đóng, cầu dao D
2

mở, khi tốc độ động cơ đã ổn
định thì đóng D
2
để ngắn mạch cuộn kháng. Nhờ điện áp rơi trên cuộn
kháng mà điện áp đặt trực tiếp vào động cơ giảm đi K lần. Dòng điện
giảm đi K lần thì momen giảm đi K² lần.
D
2
CK
D
1
Dùng máy biến áp tự ngẫu
Điện áp nguồn đặt vào các cuộn sơ cấp của MBA điện áp thứ cấp
được đưa vào động cơ.
Điện áp đặt vào động cơ có thể thay đổi được nhờ dịch chuyển con chạy
để thay đổi số vòng dây thứ cấp máy biến áp tự ngẫu. Thay đổi
vị trí con chạy để lúc điện áp đặt vào động cơ nhỏ sau đó dần
dần tăng đến định mức, gọi K là hệ số biến đổi của máy biến áp
tự ngẫu, U
1
là điện áp lưới, Zn là tổng trở động cơ lúc mở máy
là:
1
U
Udc
K
=
Dòng điện chạy vào động cơ lúc có máy biến áp tự ngẫu là:
16
1

UUdc
Idc
KZn KZn
= =
Ta thấy khi dùng máy biến áp tự ngẫu dòng điện mở máy giảm đi K²
lần, so với dùng cuộn kháng chỉ giảm Kº đồng bộ lần
Phương pháp đổi nối sao - tam giác
Phương pháp này chỉ được sử dụng với những động cơ khi làm
việc bình thường, dây quấn stato đấu hình tam giác
Y
Z
A
B
C
X
Khi mở máy ta nối hình sao để điện áp đặt vào động cơ giảm đi
3
lần.
Sauk hi mở máy ta nối lại thành hình tam giác theo đúng quy định của
máy, trên hình vẽ để mở máy ta đóng cầu dao phía sao, mở máy xong ta
đóng cầu dao phía tam giác
Dòng điện khi nối tam giác:
1
3
n
U
Id
Z
∆ =
Dòng điện khi nối sao :

1
3
n
U
IdY
Z
=
So sánh ta thấy lúc mở máy kiểu nối sao - tam giác, dòng điện dây mang
điện áp giảm đi
3
lần.
Qua việc nghiên cứu các phương pháp giảm điện áp ta đều thấy momen
mở máy giảm đi nhiều lần, để khắc phục điều này người ta chế tạo ra
những động cơ điện không đồng bộ có cải thiện đặc tính mở máy.
17
7.3. Mạch điện hệ thống truyền Động máy doa
ngang 2620
7.3.1. Giới thiệu sơ hệ thống truyền động máy doa
ngang 2620
Máy doa ngang 2620 là máy cỡ trung bình.
* Máy có thông số kỹ thuật
- Đờng kính trục chính : 90mm
- Công suất động cơ TĐ chính : 10/ 7,5 kW
- Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi ( 12,5 1600)
v/ph.
- Công suất động cơ ăn dao : 2,1 KW.
- Tốc độ động cơ ăn dao có thể điều chỉnh trong phạm vi ( 2,1 1500
) v/ph, tốc độ lớn nhất : 3000 v/ph
* Máy doa ngang đợc trang bị các máy điện sau:
- 1Đ động cơ truyền động trục chính là động cơ không đồng bộ rôto lồng

sóc hai cấp tốc độ kiểu A61-4/2; P
đm
= 7,5/10 kw; n
đm
= 1460/2890
vòng/phút.
- 2Đ, động cơ truyền động bơm dầu bôi trơn kiểu IT-21/4;
P
đm
= 0,26kw; n
đm
= 1400 vòng/phút.
- 3Đ, động cơ truyền động cơ cấu ăn dao là động cơ điện một chiều
kích từ độc lập mã hiệu CT-42; P
đm
= 1,6kw; U
đm
=220v; .n
đm
=1500
vòng/phút.
- MĐKĐ- máy điện khuếch đại từ trờng ra. Ngoài ra còn có một số
động cơ không đồng bộ truyền động các cơ cấu phụ khác (không thể hiện
trong sơ đồ nguyên lý).
7.3.2. Sơ đồ truyền động chính máy doa ngang 2620
a) Sơ đồ nguyên lý
Động cơ TĐ chính là động cơ KĐB rô to lồng sóc hai cấp tốc độ :
1460 v/ph khi dây quấn stato đấu tam giác và 2890 v/ph khi đấu sao kép ,
việc chuyển đổi tốc độ từ thấp đến cao tơng ứng với chuyển đổi từ đấu -
YY và ngợc lại đợc thực hiện bởi tay gạt cơ khí 2KH có liên quan đến thiết

bị chuyển đổi tốc độ , nếu tiếp điểm 2KH hở dây quấn động cơ đợc dấu tơng
18
øng víi tèc ®é thÊp , khi 2 KH kÝn d©y quÊn ®éng c¬ ®îc ®Êu t¬ng øng víi
tèc ®é cao .
19
H×nh 7-2
Tiếp điểm 1KH liên quan đến thiết bị chuyển đổi tốc độ trục chính, nó
ở trạng thái hở trong thời gian chuyển đổi tốc độ và chỉ kín khi đã chuyển
đổi xong.
Động cơ đợc đảo chiều nhờ các công tắc tơ 1T, 1N, 2T, 2N.
Trong sơ đồ còn có động cơ bơm dầu bôi trơn ĐB , nó đợc đóng cắt
điện đồng thời với động cơ chính nhờ công tắc tơ KB và các tiếp điểm liên
động .
b) Nguyên lý làm việc
* Nguyên lý khởi động động cơ TĐ chính quay thuận
Giả thiết 1Kh kín , 2Kh kín . Để khởi động động cơ theo chiều thuận
ta ấn nút MT công tắc tơ 1T có điện , đóng các tiếp điểm thờng mở 1T
dây quấn động cơ đợc nối với lới đồng thời lúc này công tắc tơ KB có điện ,
đóng tiếp điểm KB cấp điện cho rơ le thời gian Rth nhng tiếp điểm thờng
đóng mở chậm Rth cha mở ngay công tắc tơ Ch có điện , đóng các tiếp
điểm thờng mở Ch , còn tiếp điểm thờng mở đóng chậm của Rth cha đóng
nên các công tắc tơ 1Nh, 2Nh cha có điện dây quấn động cơ đợc đấu
( tơng ứng với tốc độ thấp ). Sau thời gian duy trì của rơ le thời gian tiếp
điểm thờng đóng mở chậm Rth mở cắt điện của Ch , đồng thời tiếp điểm th-
ờng mở đóng chậm của Rth đóng lại cấp điện cho 1Nhvà 2Nh dây quấn
động cơ đợc đấu YY tơng ứng với tốc độ cao .
* Quá trình khởi động động theo chiều ngợc : tơng tự
* Nguyên lý dừng động cơ TĐ chính
Sau khi ấn nút dừng D , động cơ đợc hãm ngợc đến khi dừng máy .
Quá trình hãm ngợc xảy ra nh sau :

20
Để chuẩn bị mạch hãm và kiểm tra tốc độ động cơ ở sơ đồ dùng rơ le
kiểm tra tốc độ RKT, khi máy đang làm việc ở chiều quay thuận tiếp điểm
RKT 1 kín sẵn rơ le 1RH có điện do đó trong quá trình hãm công tắc
tơ 2N có điện , đổi nối hai trong ba pha điện áp stato để thực hiện hãm ngợc
động cơ , khi tốc độ động cơ giảm nhỏ tiếp điểm RKT 1 mở , công tắc tơ
2N mất điện kết thúc quá trình hãm . Quá trình hãm động cơ ở chiều quay
ngợc xảy ra tơng tự chỉ khác là tiếp điểm RKT 2 sẽ điều khiển sự tác động
của công tắc tơ 2T.
* Thử động cơ TĐ chính :
Muốn điều chỉnh thử máy ấn nút TT hoặc TN 2T hoặc 2N có điện ,
ở chế độ này dây quấn động cơ luôn đợc đấu và có điện trở phụ trong
mạch stato.
7.2.3. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 ( tham
khảo)
a) Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 nh hình7-3.
21
r
3
r
3
Hình 7-3. Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620
Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ-Đ có bộ
khuếch đại điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín với phản hồi âm tốc độ.
Tốc độ ăn dao đợc điều chỉnh trong phạm vi (2,2-1760) mm/ph. Di chuyển
nhanh đầu dao với tốc độ 3780mm/ph chỉ bằng phơng pháp điện khí. Tốc độ
ăn dao đợc thay đổi bằng cách chuyển đổi sức điện động của khuếch đại máy
điện khi từ thông động cơ là định mức, còn di chuyển nhanh đầu dao đợc
thực hiện bằng giảm nhỏ từ thông động cơ khi sức điện động của MĐKĐ là

định mức.
Kích từ của MĐKĐ là 2 cuộn 1CK và 2CK đợc cung cấp từ bộ khuếch
đại điện tử 2 tầng. Tầng 1 là khuếch đại điện áp (đèn kép 1ĐT) và tầng 2 là
khuếch đại công suất (đèn 2ĐT và đèn 3ĐT)
Tín hiệu vào tầng 1 là:
U
VL
=U
CĐ
- . - U
M2
(7-1)
Trong đó:
U
CĐ
- Điện áp chủ đạo lấy trên biến trở 1BT
. - Điện áp phản hồi tốc độ động cơ, lấy trên máy phát tốc độ FT.
U
M2
- Điện áp phản hồi mềm, tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm`gia tốc, lấy ở
đầu ra quận thứ cấp 2BO-2 và 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của 2BO
(2BO-1) nối tiếp với mạch R,C song song. Do đó dòng điện sơ cấp biến áp vi
phân 2BO-1 gồm 2 thành phần tỷ lệ với tốc độ và tỷ lệ với gia tốc động cơ.
Nh vậy điện áp thứ cấp biến áp 2BO sẽ tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm gia tốc
động cơ.
Điện áp vào tầng khuếch đại 2 là U
V2
đợc xác định bằng biểu thức:
U
V2

= U
R1
- U
M1
(7-2)
Trong đó: U
R1
- Điện áp đầu ra tầng 1, là điện áp rơi trên điện trở R8,
R9.
U
M1
Điện áp phản hồi mềm tỷ lệ với đạo hàm dòng điện mạch ngang,
đợc lấy trên 2 cuộn thứ cấp 1BO-2 và 1BO-3; Cuộn sơ cấp 1BO-1 mắc nối
tiếp trong mạch ngang của MĐKĐ.
b) Nguyên lý làm việc
Khi điện áp chủ đạo bằng không, do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ
đồ cân bằng nên dòng điện Anôt 2 nửa đèn 1ĐT là nh nhau (I
AP
=I
AT
), điện áp
rơi trên R
8
và R
9
là bằng nhau, nh vậy điện áp ra tầng 1 là bằng không.
22
U
R1
=( I

AP
- I
AT
) x R
8
= 0 (7-3)
Tơng tự, dòng điện Anốt 2 đèn 2ĐT và 3ĐT bằng nhau (I
A2
= I
A3
), 2
cuộn 1CK và 2CK có điện trở và số vòng nh nhau, sức từ động của chúng
tác động ngợc chiều nhau nên sức từ động tổng của MĐKĐ bằng không
F


= F
1CK
- F
2CK
=(I
A2
- I
A3
) .W = 0 (7-4)
Khi U
CĐ
> 0 (khi tiếp điểm RT kín) thì do sự phân cực của điện áp chủ
đạo nên nửa đèn phải thông yếu hơn nửa đèn trái 1ĐT, điện áp trở trên R
8

>
R
9
, điện áp ra của tầng 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh hơn 2ĐT
tứ là I
A3
> I
A2
hay I
2CK
> I
1CK
và sức tự động F

có dấu tơng ứng với chiều quay
thuận của động cơ. Tốc độ động cơ lớn hay bé là tùy thuộc vào điện áp chủ
đạo. Tơng tự ta có thể xét khi U
CĐ
< 0 (tiếp điểm RN kín)
Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt: Lợi dụng tính chất của MĐKĐ
là khi có dòng điện phản ứng, điện áp ra của nó sẽ giảm do tác dụng của
phản ứng phần ứng. Tác dụng của cuộn bù là bù lại phản ứng phần ứng.
Mạch phản hồi âm dòng điện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lu 1V và
biến trở 2BT. Khi dòng điện phần ứng còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (I
< I
ng
), sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áp trên biến trở 2BT (U
0
): Cầu chỉnh
lu 1V không thông và dòng điện cuộn bù hoàn toàn tơng ứng với dòng điện

phần ứng, MĐKĐ đợc bù đủ. Với giả thiết I
b
= I thì s.t.đ của cuộn bù sẽ là:
F
b
= I
b
.W
b
= I

.W
b
(7-5)
Khi I

> I
ng
thì ta có U
b
> U
0
; các van 1V thông, xuất hiện dòng phân
mạch I
1v
và dòng điện cuộn bù sẽ giảm đi một lợng.
I
b
= I

- I
1V
(7-6)
Mức độ bù giảm đi và kết quả điện áp ra của MĐKĐ giảm nhanh khi
dòng điện phần ứng tăng. Nh vậy dòng điện phần ứng đợc hạn chế.
Trong trờng hợp này, sức từ động của MĐKĐ là:
F


= F
12
+ F
b
- F
d
= F
12
+ (I

- I
1V
) .W
b
- I

.W
b
=F
12
-I

1v
.W
b
(7-7)
Trong đó: F
12
sức từ động của 2 cuộn 1CK và 2CK;
F
b
= I
b
.W
b
là sức tự động của cuộn bù
F
b
= I .W
b
Sức tự động dọc trục đợc bù đủ khi I

< I
ng
Từ công thức (7-8) ta thấy: Khi I

>I
ng
thì sức từ động của MĐKĐ bị
giảm đi một lợng (I
1v
x W

b
). Nh vậy có thể coi sức từ động tổng của MĐKĐ
đợc sinh ra bởi 2 cuộn 1CK-2CK là F
12
và cuộn bù (I
1v
.W
b
) với sức từ động
(I
1v
.W
b
) ngợc chiều sức từ động F
12
.
23
Phần 3
Thiết lập sơ đồ mạch điện, mô hình thực
24
Sơ đồ mạch điện khống chế động cơ không đồng bộ 3
pha rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ có đảo chiều quay và hãm
động năng khi dừng
1.Sơ đồ mạch động lực
Rn
Rn
CC1
CC2
D
BA

CD2
Rh
Nh
Nh
Nh
ChCh
H
H
H
N
T N
NT
T
CD1
25