Tính toán ,lắp ráp mô hình mạch điện điều khiển, động cơ quay 2 chiều có hãm ngược

Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

LI NểI U
Trong nhng nm va qua nn kinh t nc ta ó t c nhiu
thnh tu to ln, to ra nhng tin c bn bc vo thi k mi, thi
k cụng nghip húa v hin i húa t nc m trong ú ngnh in úng
mt vai trũ then cht.Cựng vi s phỏt trin ca nn kinh t, nhu cu v in
nng khụng ngng gia tng , thờm vo ú, vic ỏp dng cỏc quy trỡnh cụng
ngh tiờn tin trong nhiu lnh vc khỏc nhau dn n s ra i ca hng
lot mỏy múc hin i, ũi hi yờu cu v cht lng , tin cy v an
tonht sc nghiờm ngt . iu ú ũi hi h thng in phi c thit
k hon ho, m bo v h thng in mc cao nht.
ỏn tt nghip l mt bi kim tra ca hc sinhsinh viờn ca cỏc
trng i hc-Cao ng v trung hc chuyờn nghip trc lỳc ra trng .
ỏn tt nghip l tp hp kin thc v lý thuyt cng nh thc hnh
ca mi hc sinh sinh viờn sau quỏ trỡnh hc tp trng , ng thi giỳp
cho sinh viờn ngnh k thut in cú nhiu lnh vc nghiờn cu.
bi ỏn tt nghip ny em mun i sõu nghiờn cu tớnh toỏn ,lp
rỏp mụ hỡnh mch in iu khin, ng c quay 2 chiu cú hóm ngc vi
cỏc yờu cu sau :
P=3,7KW, n = 1490 v/p, U=380, cos=0,85/Y
Do thi gian cha c nhiu v kin thc cũn hn hp, do ú trong
bi ỏn khụng th trỏnh khi nhng sai sút .Kớnh mong cỏc thy giỏo, cụ
giỏo trong khoa k thut in , c bit l thy giỏo Mai Th Thng to iu
kin giỳp em , em hon thnh bi ỏn tt nghip mt cỏch tt nht.

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

1

Đồ án tốt nghiệp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em nói chung
và bản thân em nói riêng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo cô giáo trong
khoa kỹ thuật điện , đặc biệt là thầy giáo Mai Thế Thắng đã tạo mọi điều
kiện giúp đỡ hết sức nhiệt tình để em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này.
Em xin kính gửi tới các thầy giáo cô giáo trong khoa kỹ thuật điện và
thầy giáo Mai Thế Thắng lời chúc sức khỏe và thành công.
Do lượng kiến thức còn hạn hẹp, và thời gian chưa được nhiều, nên
không tránh khỏi những sai sót.
Kính mong các thầy cô giáo trong khoa kỹ thuật điện nói chung và
thầy giáo Mai Thế Thắng tạo điều kiện giúp đở em để em hoàn thành báo
cáo và đồ án tốt nghiệp được tốt nhất.

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

2

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Lời nhận xét của thầy giáo hướng dẫn
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………

Hà nội, ngày…tháng….năm 2006

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

3

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Lời nhận xét của hội đồng bảo vệ

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

Hà nội , ngày…. Tháng…. Năm 2006

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

4

§å ¸n tèt nghiÖp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

GII THIU CHUNG V CễNG DNG CA MCH MY
Bớc vào thế kỷ 21 là bớc vào những thời kỳ cạnh tranh gay gắt của
nền công nghiệp, trong đó phải kể đến những thành tựu to lớn của các nhà
khoa học đã chế tạo ra những thiết bị, vật liệu rất phù hợp và phục vụ lợi ích
sát sao cho con ngời nh năng suất lao động, chất lợng kỹ thuật của quá trình
sản xuất và độ tin cậy của một máy sản xuất, phục vụ rất nhiều vào ngành
điện , mạch điều khiển trang bị cho máy ở nớc ta đẫ và đang nhập khá nhiều
loại máy móc thiết bị rất hiện đại , trong đó có rất nhiều kiểu v mạch điện
điều khiển động cơ quay hai chiều hãm ngựoc cũng đợc quan tâm nhiều
trong các nhà máy xí nghiệp.mạch điện điều khiển động cơ quay hai chiều
hãm ngợc co rất nhiều u điểm nh hãm dừng nhanh , mạch điều khiển đơn
giản.
Bên cạnh đó nó còn có một số nhợc điểm khi hãm dừng nhanh động
cơ có công suet lớn sẽ gây ra độ giật, tổn hao năng lợng lớn trong quá trình
hãm.
Để rõ hơn về mạch điều khiển động cơ quay hai chiều hãm ngợc ta
sẽ đI sâu vào nghiên cứu mạch đợc thuýêt minh ở các phần sau.

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

5

Đồ án tốt nghiệp

Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Phần I: Cơ sở lý thuyết về trang bị điện
Khí cụ điện và máy điện
Chương I : Cơ sở lý thuyết về trang bị điện
Ngày nay, trong lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân ,cơ khí
hóa có 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 kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ
lao động
Việc tăng năng suất của máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy
là hai yếu tố chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hóa
nhưng chúng mâu thuận nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức
tạp , một bên lại yêu cầu hạn chế số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết
bị cao cấp . vậy việc lựa chọn một hệ thống truyền động điện và tự đông hóa
thích hợp cho máy là một bài toán khó.
Sách “ Trang bị điện điện tử máy gia công kim loại `` đề cập đến phần
điện - điện tử của máy gia công kim loại là những chủ yếu và quan trọng
trong công nghiệp nặng của nền kinh tế quốc dân với hai loại máy : máy cắt
kim loại và máy gia công kim loại bằng áp lực.
Ở mỗi loại máy có các đặc điểm làm việc , phương pháp xác định phụ
tải , công suất động cơ truyền động cho máy, các đặc điểm và yêu cầu đối
với hệ thống trang bị điện - điện tử của máy , các khâu điều khiển hìnhvà
một số sơ đồ điều khiển của các máy cụ thể trong thực tế.

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

6

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Chương II: Cơ sở lý thuyêt về khí cụ điện
1. Khái niệm về khí cụ điện.
Khí cụ điện là thiết bị dùng để điều khiển,kiểm tra,tự động điều chỉnh,
khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chúng trong
trường hợp có sự cố.
Khí cụ điện có rất nhiều chủng loại với chức năng nguyên lý làm
việc và kích cỡ khác nhau, được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc
sống.
Khí cụ điện thường được phân loại theo chức năng, theo nguyên lý
và môi trường làm việc cũng như điện áp.
-Theo chức năng, khí cụ điện được phân thành các nhóm chính sau:
a. Nhóm khí cụ điện đóng cắt:Chức năng chính của nhóm này là
đóng cắt tự động hoặc bằng tay mạch điện ở các chế độ làm việc khác
nhau .Các khí cụ điện đóng cắt gồm cầu dao, dao cách ly, dao phụ tải, máy
cắt tự động (aptomat),máy cắt mạch cầu chì ,các bộ phận chuyển đổi
nguồn.Dao cách ly dung để ngắt mạch khi không có dòng điện và đóng cắt
dòng điện không tải của máy biến áp và đường dây.Dao phụ tải dung để
đóng cắt mạch điện khi có tải.Còn cầu chì, máy cắt dung để tự động cắt
mạch điện khi bị ngắn mạch.
Đặc điểm của nhóm khí cụ điện đóng cắt là tần số thao tác

thấp(thỉnh thoảng mới phải thao tác).Do đó tuổi thọ của chúng thường
không cao(đến hàng chục ngàn lần đóng cắt).
b.Nhóm khí cụ điện hạn chế dòng điện , điện áp:Nhóm này có chức
năng hạn chế dòng điện , điện áp trong mạch không tăng quá cao khi bị sự
cố.Kháng điện dung để hạn chế dòng ngắn mạch ,còn van chống sét dung để
hạn chế đi ện áp
c.Nhóm khí cụ điện mở máy điều khiển:Nhóm này gồm các loại khí
cụ điện như:các bộ mở máy,khống chế, điện trở mở máy, công tắc tơ,khởi
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

7

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

động từ…Đặc điểm của nhóm này là tần số thao tác cao, có thể tới
1500lần/giờ, vì vậy tuổi thọ của nó có thể tới hàng triệu lần đóng cắt.
d. Nhóm khí cụ điện kiểm tra, theo dõi :nhóm này có chức năng kiểm
tra, theo dõi sự làm việc của các đối tượng và biến đổi các tín hiệu không
điện thành tín hiệu điện.Các khí cụ điện thuộc nhóm này gồm các loại
rơle,các bộ cảm biến…Đặc điểm của nhóm khí cụ điện này là công suất thấp
, thường được nối mạch ở thứ cấp để biến đổi, truyền tín hiệu.
e. Nhóm khí cụ điện tự động điều chỉnh, khống chế, duy trì chế độ
làm việc và các tham số của đối tượng như các bộ ổn định điện áp, ổn định
tốc độ, ổn định nhiệt độ…
F.Nhóm khí cụ điện biến đổi dòng điện, điện áp gồm máy biến

dòng điện và máy biến áp.Chúng có chức năng biến đổi dòng điện lớn, điện
áp cao thành dòng điện và điện áp có trị số thích hợp,an toàn cho việc đo
lường, điều khiển , bảo vệ.
-Theo nguyên lý làm viẹc,khí cụ điện được chia theo các nhóm với
nguyên lý điện cơ, điện từ, từ điện, điện động, nhiệt, có tiếp xúc và không
tiếp xúc.
-Theo nguồn điện, ta có khí cụ điện một chiều và khí cụ điện xoay
chiều.Theo độ lớn của điện áp làm việc, khí cụ điện chia thành khí cụ điện
hạ áp(có điện áp đến 1000V)và khí cụ điện cao áp(điện áp từ 1000V trở lên)
Trong nhóm khí cụ điện cao áp, người ta lại chia thành ba nhóm :khí
cụ điện trung áp có điện áp đến 36kV, khí cụ điện cao áp có điện áp từ 36
đến 400kV và khí cụ điện siêu cao áp có điện áp từ 400kV trở lên.
-Theo điều kiện môi trường, có các loại khí cụ điện lắp đặt trong nhà,
khí cụ điện lắp đặt ngoài trời ,khí cụ điện làm việc trong môi trường dễ cháy
nổ…
Việc phân loại khí cụ điện chỉ là tương đối, không có ranh giới rõ
ràng .Ví dụ như máy biến áp điện lực và máy biến áp điện áp có nguyên lý
làm việc hoàn toàn như nhau,song máy biến áp điện lực lại là máy điện ,còn
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

8

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

máy biến điện áp lại là khí cụ điện .Với máy biến áp điện lực ,các chỉ tiêu về

năng lượng , hiệu suất , tổn hao được quan tâm đặc biệt;còn ở máy biến điện
áp, độ chính xác mới là đại lượng cần quan tâm.Vì vậy trong
thiết kế và tinh toán các thông số về từ cảm ,mật độ dòng điện của
máy biến điện áp thường lấy thấp hơn nhiều so với máy biến áp điện lực.
Sự phân biệt giữa máy điện và khí cụ điện còn chưa rõ ràng, ví dụ như
trong một máy điện có thể có vài khí cụ điện, và ngược lại trong một khí cụ
điện cũng có vài loại máy điện. Ở máy biến áp điện lực có các khí cụ điện là
bộ điều chỉnh điện áp, rơle nhiệt độ ,rơle hơi…còn ở máy cắt điện có các
máy điện như động cơ điện làm nhiệm vụ tích lũy cơ năng cho thao tác, các
máy biến áp công suất nhỏ cấp nguồn nuôi cho mạch điều khiển…
Tùy theo chức năng , các khí cụ điện có các yêu cầu cụ thể, riêng biệt,
nhưng các yêu cầu cơ bản nhất vẫn là các yêu cầu về kĩ thuật và các yêu cầu
về kinh tế.

2.Nam châm điện
2.1.Khái niệm về nam châm điện
Nam châm điện (NCĐ) là loại cơ cấu điện từ biến đổi điện năng thành
cơ năng .NCĐ được dung rộng rãi trong mọi lĩnh vực như cơ cấu truyền
động của rơle điện cơ ,công tắc tơ , các thiết bị đóng cắt ,bảo vệ, như cơ cấu
chấp hành của van điện từ ,khớp nối, phanh hãm, bộ phân ly…kiểu điện từ.
Hình dáng, kết cấu và kích thước của NCĐ rất đa dạng ,tùy thuộc vào
chức năng và mục đích sử dụng.NCĐ có hai bộ phận chính là mạch từ (phần
từ) và cuộn dây (phần điện).Trên hình 1.1 trình bày nguyên lý của một NCĐ
có khe hở không khí làm việc, thường gặp trong các rơle, công tắc tơ…Cuộn
dây 1 với w vòng được quấn trên lõi của phần tĩnh 2 của mạch từ và nối với
nguồn điện qua khóa K.Phần động 3 của mạch từ (thường gọi là nắp của
NCĐ) nằm cách cực từ của thân NCĐ bởi khe hở không khí δ nhờ lò xo
phản lực 4.

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

9

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

3.Sự pháp nóng của khí cụ điện.
3.1.Khái niệm về sự phát nóng của khí cụ điện.
Ở trạng thái làm việc, trong các bộ phận của thiết bị điện (TBĐ)
như:mạch vòng dẫn điện ,mạch từ, các chi tiết bằng kim loại và ccáh điện
đều có tổn hao năng lượng tác dụng và biến thành nhiệt năng.Một phần của
nhiệt năng này làm tăng nhiệt độ của TBĐ,còn một phần khác tỏa ra môi
trường xung quanh.. Ở chế độ xác lập nhiệt ,nhiệt độ của thiết bị không tăng
lên nữa mà đạt trị số ổn định, còn toàn bộ nhiệt năng tổn hao cân bằng với
nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh.
Nếu nhiệt độ của thiết bị điện tăng cao thì cách điện bị già hóa nhanh
và độ bền cơ của các chi tiết bị suy giảm.Khi tăng nhiệt độ của vật liệu cách
điện lên 8oC so với nhiệt độ cho phép ở chế độ dài hạn thì tuổi thọ của cachs
điện giảm đi 50%.Với vật liệu dẫn điện thông dụng nhất là đồng,nếu tăng
nhiệt độ từ 1000C đến 2500C thì độ bền cơ giảm đi 40%.Khi bị ngắn mạch ,
Nhiệt độ các phần tử dẫn điện có thể đạt tới 200 đến 300 0C, độ bền cơ
của chúng giảm đi nhiều nên lực điện độngddo dòng ngắn mạch sinh ra có
thể làm hỏng hóc thiết bị điện. Độ tin cậy của thiết TBĐ phụ thuộc vào nhiệt
độ phát nóng của chúng ,nhất là của các chi tiết được chế tạo bằng vật liệu
cách điện.
3.2.Các dạng năng lượng tổn hao

-Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện.
-Tổn hao trong các phần tử sắt từ.
-Tổn hao trong vật liệu cách điện
3.3.Các phương pháp trao đổi nhiệt.
3.3.1.Dẫn nhiệt:Là quá trình truyền nhiệt giữa các phần tử có tiếp xúc
trực tiếp ,do chuyển động nhiệt của các nguyên tử và phân tử cấu tạo vật
chất tạo nên .
3.3.2. Đối lưu là quá trình truyền nhiệt trong chất lỏng , chất khí gắn
liền với sự chuyển động của các phần tử mang nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao
đến nơi có nhiệt độ thấp hơn.
Có hai dạng đối lưu : đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

10

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

3.3.3.Bức xạ nhiệt : Đây là quá trình tỏa nhiệt của vật thể nóng ra môi
trường xung quanh bằng phát xạ song điện từ.
3.4.Tính toán nhiệt ở chế độ xác lập.
-Tiết diện dây dẫn theo dòng điện dài hạn
-Sự phát nóng của dây dẫn có vỏ bọc cách điện.
-Sự phát nóng của cuộn dây.
3.5.Quá trình phát nóng ở chế độ quá độ.

-Bắt đầu làm việc nhiệt độ của thiết bị tăng dần, sau một thời gian
quá độ nó không tăng nữa và đạt trị số xác lập.
-Có 3 chế độ:
-Chế độ làm việc dài hạn
-Chế độ làm việc ngắn hạn
-Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.
3.6.Quá trình phát nóng khi ngắn mạch.
Khi ngắn mạch ,dòng điện chảy trong dây dẫn có trị số rất lớn gấp vài
chục lần dòng điện ở chế độ định mức,nhưng vì thời gian ngắn mạch không
dài ,nên nhiệt độ phát nóng cho phép ở chế độ này thường lớn hơn chế độ
dài hạn.

4.Lực điện động ở khí cụ điện
Mạch vòng dẫn điện của các thiết bị điện được liên kết bởi chi tiết dẫn
điện có kích thước, hình dáng khác nhau, với các vị trí tương hỗ khác
nhau.Khi có dòng điện chạy qua sẽ sinh ra lực cơ khí giữa các chi tiết của
mạch vòng và giữa các mạch vòng gần nhau,gọi là lực điện động (LĐĐ)
Ở chế độ làm việc xác lập, vì dòng điện định mức có trị số không lớn
nên LĐĐ được sinh ra không đáng kể .Nhưng ở chế độ ngắn mạch , dòng
điện đạt trị số rất lớn, có thể làm hỏng thiết bị điện,LĐĐ đạt trị số lớn nhất
khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là dòng điện xung
kích.
Với điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính theo công thức:
IXK=KXK√2.Inm

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

11

§å ¸n tèt nghiÖp

Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Trong đó, KXK là hệ số xung kích của dòng điện, tính đến ảnh hưởng
của thành phần không chu kỳ và thường lấy KXK=1,8 ; Inm là trị hiệu dụng
của dòng ngắn mạch xác lập.

5.Hồ quang điện
5.1.Khái niệm về hồ quang điện.
5.1.1.Quá trình phóng điện trong chất khí.
Ở điều kiện bình thường,chất khí hầu như không dẫn điện và là môi
trường cách điện tốt.Nếu đặt 2 điện cực trong môi trường không khí của một
điện trường có cường độ dủ lớn thì có thể phá vỡ tính cách điện của chất
khí:nó trở nên dẫn điện và có khả năng dẫn dòng lớn, phụ thuộc vào tính
chất của chất khí , áp suất của nó , nhiệt độ môi trường ,vật liệu làm điện
cực, độ lớn của cường độ điện trường.
5.1.2.Quá trình Ion hóa.
Quá trình Ion hóa gồm các dạng Ion hóa sau:
-Tự phát xạ điện tử
-Phát xạ nhiệt điện tử
-Ion hóa do va chạm
-Ion hóa do nhiệt độ cao
5.1.3.Quá trình phản Ion
Quá trình phản Ion là quá trình ngược của quá trình Ion hóa tức
là quá trình suy giảm số lượng Ion trong vùng hồ quang .Nguyên nhân chính
gây ra quá trình là tái hợp và khuyếch tán.

6.Tiếp xúc điện
6.1.Khái niệm về tiếp xúc điện.
Dòng điện đi từ vật dẫn này qua vật dẫn khác phải đi qua chỗ tiếp
xúc.Bề mặt tiếp xúc cho dòng điện đi qua gọi là bề mặt tiếp xúc điện, còn
các vật dẫn có bề mặt tiếp xúc điện gọi là tiếp điểm.
Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, người ta chia tiếp xúc điện ra
thành ba dạng: tiếp xúc cố định, tiếp xúc trượt và tiếp xúc đóng cắt.
Tiếp xúc cố định là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa hai vật dẫn,
được lien kết bằng ốc ,vít,bulông, đinh tán,hàn, ép, kẹp như giữa thanh cái
với nhau, thanh cái với dây dẫn, giữa dây dẫn với đầu cốt,giữa dây cáp với
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

12

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

dây cáp điện…Tiếp xúc cố định khong những chỉ đảm bảo cho điện trở tiếp
xúc bé , mà còn phải chịu lực,mômen khá lớn lên chỗ tiếp xúc như chỗ nối
cáp-cáp, thanh cái…
Tiếp xúc trượt là tiếp xúc giữa vật dẫn chuyển động và vật dẫn
tĩnh.Vật chuyển động dạng quay như cổ góp, vành trượt các máy điện ,dạng
tịnh tiến như ở một số máy cắt điện cao áp, cầu trục, tàu điện…Tiếp xúc
trượt thường gắn liền với hiện tượng phóng tia lửa điện.
Tiếp xúc đóng -cắt là tiếp xúc giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động
của các thiết bị đóng cắt và chuyển mạch điện cơ. Ở chế độ đóng ,hai tiếp

điểm tiếp xúc chặt với nhau ,còn ở chế độ cắt, chúng tách rời nhau để cắt
dòng điện.Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình đóng- cắt ,chuyển
mạch ở loại tiếp xúc này xảy ra khá phức tạp.
Dựa vào hình dạng chỗ tiếp xúc, người ta chia tiếp xúc điện thành ba
loại: tiếp xúc điểm,tiếp xúc đường và tiếp xúc mặt.
Tiếp xúc điểm là tiếp xúc giữa mặt cầu -phẳng,cầu-cầu,thường gặp ở các
thiết bị đóng cắt có dòng điện bé, dưới 10A.Tiếp xúc đường là tiếp xúc giữa
mặt trụ -phẳng,giữa hai mặt trụ ,thường gặp ở các tiếp điểm có dòng điện trung
bình cỡ vài chục đến hàng trăm ampe.Tiếp xúc mặt là tiếp xúc giữa hai phần
của mặt phẳng, thường gặp ở các dòng điện lớn đến hàng ngàn ampe.
Ở bất kì dạng tiếp xúc nào, muốn có tiếp xúc điện tốt, tức là điện trở
tiếp xúc bé, cần phải có lực đủ lớn tác động lên bề mặt tiếp xúc sạch
,nhẵn.Lực này do bulông, ốc vít, đinh tán,kẹp ở tiếp xúc cố định và do lò
xo ,trọng vật…ở tiếp xúc trượt hoặc tiếp xúc đóng cắt tạo nên.

7.Cách điện trong khí cụ điện
7.1.Khái niệm
Cách điện đóng một vai trò rất quan trọng trong khí cụ điện. Độ tin
cậy , kích thước, khối lượng và giá thành của khí cụ điện phụ thuộc vào cách
điện, nhất là với các thiết bị điện có điện áp từ 1000V trở lên.Trong thiết bị
điện có các loại cách điện sau :cách điện giữa các pha, cách điện giữa pha
với đất(là phần vỏ kim loại không dẫn điện được nối đất),cách điện giữa tiếp
điểm động và tiếp điểm tĩnh của một pha.Vật liệu cách điện thường dùng có

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

13

§å ¸n tèt nghiÖp

Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

ba loại :cách điện rắn,cách điện lỏng(như dầu biến áp),cách điện khí(không
khí,khí SF6 hay chân không) hoặc tổ hợp của các loại trên.
Cách điện của thiết bị điện phụ thuộc vào điện áp định mức của
chúng.
Uđm là điện áp dây của hệ thống điện ba pha, được tính theo trị hiệu
dụng mà thiết bị điện có cấp điện áp tương ứng phải làm việc lâu dài ở hệ
thống điện đó.Với các thiết bị điện một chiều, điện áp định mức được hiểu là
điện áp của nguồn cấp chow thiết bị.
Với điện áp đến 1000V,ta thường gặp các trị số điện áp định mức sau
6; 12; 24; 36; 48; 60; 110; 220; 380; 440; 660V
Với điện áp trên 1000V,các cấp điện áp định mức thường gặp là:
3; 6; 10; 15; 20; 24; 35; 36; 75; 110; 150; 220; 330; 500; 750kV
Trong lưới điện với điện áp dưới 36kV gọi law lưới trung áp, còn trên
36kV đến 330kV là lưới cao áp, còn khi điện áp cao hơn nữa gọi là siêu cao áp.
7.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến cách điện.
Đặc trưng cho cách điện law khi có một điện áp đủ lớn đặt lên nó với
thời gian xác định, sẽ có sự phóng điện giữa hai điện cực làm cách điện bị
hỏng và sẽ tạo ra cầu dẫn điện giữa chúng.Quá trình phóng điện có thể đánh
thủng chất điện môi hoặc phóng trên bề mặt cách điện, phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố như: đặc tính, kích cỡ của chất điện môi, trạng thái bề mặt của
cách điện , độ lớn của điện áp,dạng song của nó, thời gian duy trì điện áp…
Khi làm việc, cách điện bị các tác động sau:
-Tác động của điện trường do điện áp gây nên, đó là điện áp định mức
của lưới điện, quá điện áp do thao tác và quá điện áp có nguồn gốc khí
quyển.

-Tác động nhiệt do sự thay đổi nhiệt độ của môi trường và nhiệt độ do
tổn hao công suất trong thiết bị điện gây nên.
-Tác động cơ học lên cách điện do phương pháp cố định cách điện
,mối lien kết cơ học của cách điện với các phần tử khác,lực điện động khi
nhắn mạch tác động lên cách điện…
-Tác động của môi trường như độ ẩm, bụi ,bẩn, các tác nhân hóa học,
áp suất khí quyển…
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

14

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Chương III: Cơ sở lý thuyết về máy điện
2.1..Khái niệm về máy điện và truyền động điện.
2.1.1..Khái niệm về truyền động điện.
-Hệ truyền động điện là 1 tập hợpấcc thiết bị như: thiết bị từ, thiết
bị điện tử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện cơ cũng như gia công
truyền tín hiệu để điều khiển quá trình biến đổi năng lượng đó.
*.Cấu trúc chung của hệ thống truyền động điện.
-Bao gồm 2 phần chính:
+Phần lực là bộ biến đổi và điều chỉnh truyền động.Các bộ phận biến
đổi thường dung là bộ biến đổi máy điện( máy phát điện 1 chiều và xoay
chiều)
Bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hòa),bộ biến đổi

điện tử( chỉnh lưu tiristo, biênd đổi tần tranzito, tiristo). Động cơ điện có các
loại: động cơ điện 1 chiều ,xoay chiều đồng bộ và xoay chiều không đồng
bộvà các loại động cơ điện đặc biệt khác…
+Phần điều khiển gồm các cơ cấu đo lường, các bộ phận điều chỉnh
tham số và công nghệ ngoài ra còn các thiết bị điều khiển , đóng cắt phục vụ
công nghệ và cho người vận hành đồng thời 1 số hệ truyền động có cả mạch
ghép nối với các thiết bị tự động khác trong một dây truyền sản xuất.
-Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất , không phi hệ truyền động nào
cũng có đầy đủ cấu trúc như vậy.Cho nên có thể phân loại hệ truyền động
như sau:
+Truyền động không điều chỉnh
+Truyền động có điều chỉnh
2.2.Khái niệm máy điện
2.2.1..Khái niệm máy điện.
-Việc nghiên cứu máy điện chow ta biết được các hiện tượng vật lý
xảy ra trong máy điện dựa vào các định luật vật lý ta tìm được phương trình
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

15

§å ¸n tèt nghiÖp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

din t s lm vic ca mỏy in . ú l mt mụ hỡnh tớnh toỏn t ú ta thit
lp c mụ hỡnh mch ú l s thay th ca mỏy in khai thỏc s dng
theo yờu cu c th ca tng mỏy.

2.2.2..Cu to,thụng dng v phõn loi ng c in.
a.Cu to ng c in
-ng c in l thit b hot ng da trờn hin tng lc in t
cho nờn cu to c bn ca nú gm cú b phn in l cun dõy v b phn
dn t l lừi thộp theo kt cu ng c in bao gi cng cú hai phn:
+Phn tnh (stato)
+Phn ng (roto) c ngn cỏch nhau bng khe h khụng khớ
-Stato l mt khi thộp hỡnh vnh khn c t va khớt trong v
kim loi .V ny cú hai np hai u.Chớnh gia np cú hai bc hoc
bi .vừ v np cú nhim v nh v chow rụt v stato c ng tõm , khi
quay chỳng khụng c va chm vo nhau.
Trong long stato ngi ta khoột cỏc rónh t cun dõy v cun dõy
gi law cun dõy stato , nú cú nhim v to ra t trng quay. Tựy theo cu
to ca cỏc cun dõy stato am rónh ny cú th bng nhau hoc cú th rng
hp khỏc nhau.
chng dũng fucụ sinh núng ng c stato khụng phi c ỳc lin
mt khi am u8c ghộp bng thộp lỏ k thut inmừng, bờn ngoi thộp lỏ
cú ph lp sn cỏch in . a s cỏc stato u nm bờn ngoi ch cú mt s
trng hp c bit c bit t nm bờn trong nhng ng c in thụng
dng .
- Roto : l mt khi thộp hỡnh tr cng c ghộp bng thộp lỏ k

thut in vi rónh mt ngoi .Trong cỏc rónh cú t cỏc cun dõygi l
cun dõy roto. Chỳng cú nhim v sinh ra dũng in cm ng tỏc dng
tng h vúi t trng quay lm quay roto .chớnh gia tõm ca roto cú mt
trc trũn v thng, trcny s xuyờn qua hai np ca ng c bc hoc
bi truyn chuyn ng quay ca roto ra phớa ngoi .Roto ny c gi l
Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

16

Đồ án tốt nghiệp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

roto dây quấn.Nó có nhược điểm phải sử dụng bộ góp bằng sợi quét và
vành khuyên nên hay hỏng và sinh ra nhiễm điện từ .
b.Các thông dụng và phân loại động cơ điện .
-So với động cơ hơi nước và động cơ đốt trong động cơ điện có nhiều
ưu điểm như tiếng ồn nhỏ, không gây ô nhiễm môi trường, kích thước nhỏ
gọn dung nguồn năng lượng rẻ tiền, tiện lợi trong sử dụng có khả năng tự
động hóa điều khiển từ xa…Vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật
cũng như trong dân dụng.
-Trong dân dụng động cơ điện dung để phục vụ cho tiện nghi sinh
hoạt của con người.
- trong công nghiệp , đa số các máy có nguồn lực là động cơ điện ở đó
động cơ điện được sử dụng để truyền tải động lực cho các máy công cụ nhờ
hệ thống truyền lực bằng puli ,dây cuaroa, trục khuỷu và các bánh răng
trung gian.Tùy theo yêu cầu về công suất mà các động cơ điện có công suất
lớn thì kích thước phải lớn và ngược lại. Theo cấu tạo và nguồn điến
dụng người ta chia động cơ

sử

thành động cơ 1 chiều và động cơ xoay chiều .

*Trong đồ án tốt nghiệp về đề tài mô hình mạch điện điều khiển động

cơ quay 2 chiều có hãm ngược em được sử dụng động cơ có các thông số
sau: P=3,7kW,

n =1490v/p,

U=380,

cosφ=0,85, mắc theo kiểu ∆/Y,

Z=36.

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

17

§å ¸n tèt nghiÖp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Chng IV: Cỏc phng Phỏp hóm ng c khụng ng b
1. Các phơng pháp hãm động cơ không đồng bộ 3 pha.
1.a Hãm tái sinh:
Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của rôto lớn hơn tốc độ quay của
từ trờng,(w>w 1 )
Khi đang làm việc ở trạng thái động cơ thì từ trờng quay cắt qua các
thanh dẫn của cuộn dây stato và rôto theo chiều nh nhau nên sức điện động
Stato E 1 và sức điện đông rôto E 2 trùng pha nhau, còn khi hãm tái sinh E 1

vẫn giữ chiều nh cũ còn sức điện động E 2 có chiều ngợc lại vì khi đó
w> w 1 các thanh vẫn giữ rôto cắt từ trờng quay theo chiều ngợc lại.
Dòng điện trong cuộn dây đợc tính:
I2 =

E + R2 s
E2s
sE 2
=
= 12 2
-j
R2 + jX 2 s R2 + jX 2 s R2 + ( X 2 s ) 2

E 2 R2 s 2
2

R2 + ( X 2 s ) 2

Khi chuyể sang hãm tái sinh s<0, chỉ có thành phần tác dụng của dòng
điện rôto đổi chiều, do đó mômen đổi chiều, còn thành phần phản kháng vẫn
giữ nguyên chiều cũ. ở trạng thái hãm tái sinh động cơ làm việc nh một
maý phát điện song song với lới, trả công suất tác dụng về lới còn vẫn tiêu
thụ công suất phản kháng để duy trì từ trờng quay.
Những động cơ không đồng bộ điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp
tần số hoặc số đôi cực khi giảm tốc độ có thể thực hiền hãm tái sinh.
Đối với những động cơ không đồng bộ đợc sử dụng trong hệ truyền
động có tải là thế năng có thể thực hiện hãm tái sinh học tải trọng với tốc độ
w>-w 1

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

18

Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội
TS

W

Khoa Điện

Wp1
a

b

Wp2

b,

a,

Wp3

TS

Wp4

0

Mc

M

Hình 1: Đặc tính cơ hãm tái sinh khi giảm tốc độ bằng cách thay đổi tần số.
W
W1

a

Mc
M

-W
b

Hình 2: đặc tính cơ hãm tái sinh của động cơ không đồng bộ với tải thế năng
* Ưu điểm của phơng pháp hãm tái sinh là tiết kiệm năng lợng điện
trong quá trình hãm dừng động cơ. Đây là phơng pháp hãm kinh tế nhất vì
động cơ sinh ra điện năng hu ích.
* Nhợc điểm:

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

19

Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Phơng pháp này chỉ đợc áp dụng đối với những động cơ có công suất
lớn vì chi phí để thực hiện phơng pháp này khá tốn kém.
1.b Hãm động năng.
Trạng thái hãm động năng xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt Stato
động cơ khỏi nguồn điện xoay chiều, rồi đóng vào nguồn một chiều. Có 2
phơng pháp hãm động năng.
1.2.1 Hãm động năng kích từ độc lập

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hãm động năng kích từ độc lập
Phơng pháp thực hiện: muốn hãm động năng thì ta phải cắt nguồn
xoay chiều 3 pha khỏi dây quấn Stato và đa nguông 1 chiều vào sẽ sinh ra từ
thông đứng yên so với Stato. Nhng vì rôto của động vẫn quay theo quán
tính, do đó sẽ xuất hiện 1 sức điện động cảm ứng E 2 ở dây quấn rôto. Vì
rôto đợc đấu kín mạch nên sinh ra dòng điện i 2 ở rôto cùng chiều với chiều
của sức điện động E 2 . Sự tơng tác giữa dòng điện i 2 của dây quấn rôto và từ
trờng đứng yên ở Stato sẽ tạo ra một lực điện từ F ( Xác định theo quy tắc
bàn tay trái). Lực điện từ F sinh ra mômen hãm, chiều của mômen ngợc
chiều với chiều của tốc độ quay do đó sẽ có tác dụng làm cho động cơ quay
chậm lại.

1.1.2 Hãm động năng tự kích.

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

20

Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Hình 4: Hãm động năng tự kích dùng tụ điện

Hình 5: Hãm động năng tự kích từ mạch rôto

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

21

Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Hình 6: Nguyên lý tạo mômen hãm động năng động cơ không đồng bộ

1

W
2

3

TN

Wth2
Wth1
Mth2

Mth1

0

M

Hình 7: Đặc tính hăm động năng tự kích từ độc lập của động cơ không đồng bộ
* Ưu điểm của phơng pháp động năng.
Hãm động năng u việt hơn so với hãm ngợc về mặt năng lợng đặc biệt
là hãm động năng tự kích vì năng lợng dùng để hãm do động cơ đã hãm do
động cơ đã tích luỹ đợc.
* Nhợc điểm:
Hãm động năng có hiệu quả kém hơn so với hãm ngợc khi chúng có
cùng tốc độ ban đầu cà cũng mômen cản.
M h =k *I h

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

22

Đồ án tốt nghiệp

Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Việc hãm dừng phụ thuộc vào dòng điện hãm( phụ thuộc vào điện áp
và điện trở hãm)
1.3 Hãm ngợc
1.3.1 Đa điện trở phụ vào mạch rôto
Hãm ngợc xảy ra khi động cơ đang làm việc ta đóng vào mạch rôto
điện trở phụ lớn. Giả sử động cơ đang làm việc nâng tải độ xác lập ứng với
điểm b. Tại điểm b mômen do động sinh ra nhỏ hơn mômen cản Mc nên
động cơ giảm tốc độ nhng tải vẫn theo chiều nâng lên. Đến điểm c tốc độ
bằng 0 nhng vì mômen động cơ nhỏ hơn mômen tải nên dới tác động của
trọng tải, động cơ quay theo chiều ngợc lại. Tải trọng đợc hạ xuống vơi tốc
độ tăng dần đến diểm d thì Mđ/c =Mc nên hệ ổn định. Đoạn cd là đoạn đặc
tính hãm ngợc.
W0
b

a

MC
0

c
d

M

Hình 8: Đặc tính cuả đông cơ không đồng bộ khi hãm ngợc với tải thế năng
1.3.2 Đảo 2 trong 3 pha điện áp đặt vào stato
Khi động cơ đang làm việc ta đổi thứ tụ 2 trong 3 pha điện áp đặt vào
stato. Động cơ đang làm việc tại điềm a với mômen cản Mc sẽ chuyển sang
làm viẹc tại điểm b. Tại b mômen đã đổi chiều chống lại chiều quay của
động cơ nên tốc độ giảm theo đoạn bc. Động cơ sẽ chuyển sang làm việc
trên đặc tính hãm ngợc bc hoặc bc. Nếu tải có tính phản kháng hệ thống sẽ
làm việc ổn định tại d hoặc d.
Trong cả 2 trờng hợp hãm ngợc vì:
=

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

23

w1 + w
>1
w1

Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Nên dòng điện rôto có giá trị lớn. Mặt khác, vì tần số dòng điệnrôto f2
= sf1 lớn nên đợc kháng X2a lớn. Do đó mômen nhỏ, vì vậy để tăng cờng
mômen hãm Mh và hạn chế dòng điện rôto ta cần đa thêm điện trở phụ đủ
lớn vào mạch rôto ( đối với loại động cơ rôto dây cuốn) .

W
b

b

W0

a

Mc
c

c

0

Mc

M

d

d

-W0

Hình 9: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi hãm ngợc bằng
cách đảo chiều từ trờng quay

Ưu điểm của phơng pháp hãm ngợc



Hãm dừng động cơ nhanh hơn quá trình hãm động năng.



Mạch điều khiền đơn giản.



Nhợc điểm:



Khi hãm dừng nhanh động cơ có công suất lớn sẽ gây ra độ giật.



Tổn thất năng lợng lớn trong quá trình hãm.

PHN 2: THIT K LP S MCH IN V S
TRI B DY CA DNG C

Chng I:Thit lp s nguyờn lý mch in

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

24

Đồ án tốt nghiệp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

Khoa §iÖn

25

§å ¸n tèt nghiÖp