Tính toán và thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động với động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (890.62 KB, 44 trang )
tuthienbao.com
Hướng dẫn đồ án
truyền động điện
[Type the document title]
Lời Cảm Ơn
Chúng em xin cảm ơn thầy NGUYỄN PHAN THANH là người trực
tiếp hướng dẫn,giúp đỡ và chỉ bảo chúng em trong ĐỒ ÁNMÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN. Thầy đã giúp chúng em giải quyết các vấn đề nảy
sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đề tài đúng thời gian định
hướng ban đầu. Đặc biệt là học hỏi được những kinh nghiệm và thái độ
làm việc của thầy để chúng em áp dụng sau này.
Chúng em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô khoa Điện -Điện tữ của
trường ĐH Sư Phạm KỹThuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy
truyền đạt cho chúng em những kiến thức về chuyên ngành nói chung và
bộ môn TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN nói riêng. Đó là những kiến thức và kinh
nghiệm quý báu mà chúng em đã học được trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa chúng em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến quý thầy cô đã
giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án.
Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe.
Nhĩm sinh vin thực hiện:
Nguyễn Minh Tn
Lưu Hoàng Linh
Nhĩm SVTH: Nguyễn Minh Tn – Lưu Hồng Linh
Page 2
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Lời Mở Đầu
Ở nước ta, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế,với những
cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn.Sự phát triển nhanh chóng của
khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riên.Ngày càng
xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự động hóa cao với những
khâu truyền động hiện đại.Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền
sản suất.Đóng góp trực tiếp trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản
phẩm nhằm tăng khả năng cạnh tranh với các nước trên thế giới.
Ngày nay, do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh
vực:tin học,điện tử……nên các khâu truyền động ngày càng phát triển theo
hướng hiện đại.Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh,độ chính xác cao
và cón giảm kích thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp
Một trong những khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục.Nâng hạ
cầu trục là khâu truyền động cơ bản của nền công nghiệp nước ta hiện nay.
Được sử dụng rộng rải từ các hải cảng, khu công nghiệp đến các nhà máy xí
nghiệp và các công trường xây dựng. Giúp con người hạn chế lao động bằng
chân tay.Đồng thời góp phần đẩy nhanh quá trình vận chuyển và đảm bảo an
toàn cho người lao động.Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được nhữngđiều kiện
thực tiển trong quá trình điều khiển và vận hành đòi hỏi người kĩ sư phải có
kiến thức cơ bản về chuynngành.
Nội dung của đồ án này là trình bày những kiến thức cơ bản về truyền động
điện. Bao gồm phân tích các đặc tính của hệ thống truyền động cho hệ thống
nâng hạ cầu trục. Tính toán và thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động
với động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn.
Do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn nội dung đồ án còn nhiều vấn đề
sai sót nhất định và cần bổ sung . Mong các thầycơ cũng nhưnhư các bạn
góp ý thêm để bài báo cáo chúng em được hoàn thiện hơn
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 3
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
..................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
Ngày . . . tháng . . . năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 4
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cần
trục dùng động cơ AC không đồng bộ 3 pha có các số liệu sau đây:
P đm (KW)
U 1đm (V)
2p
N1
N2
K dq1
K dq2
R1 (Ω)
R2 (Ω)
X1 (Ω)
X2 (Ω)
M1
M2
I0
cosư
Công suất động cơ
Điện áp định mức
Số cực từ
Số vòng mỗi pha day quấn stator
Số vòng mỗi pha day quấn rotor
Hệ số dây quấn stator
Hệ số dây quấn rotor
Điện trở dây quấn stator
Điện trở dây quấn rotor
Điên kháng dây quấn stator
Điện kháng dây quấn rotor
Số pha dây quấn stator
Số pha dây quấn rotor
Dòng điện không tải
Hiệu suất
Hệ số công suất
52
400
10
62
32
0,952
0,952
0,22
0,03
0,32
0,052
3
3
32
0,82
0,833
Dây quấn Rotor và Stator được đấu Y/Y
Sức từ động trên stator > sức từ động trên rotor 20%
Động cơ làm việc ở tần số 50Hz
Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:
1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ. Tính điện trở phụ mở máy,
biết rằng động cơ kéo tải định mức.
2. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên
với các tốc độ lần lượt là: 1/2nđm và 1/4nđm.
3. Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với
các tốc độ lần lượt là: 1/4nđm, 1/2nđm, nđm, 2nđm. Biết rằng moment cản
khi hạ tải là 0,8 lần Mđm
PHỤ LỤC
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 5
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
CHƯƠNG I :ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀUKHÔNG
ĐỒNG
BỘ
BA
PHA
6
I.
GIỚI THIỆU VỀĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ
II.
6
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ
III.
7
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ
IV.
9
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH CƠ
V.
15
MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY
21
VI. HÃM MÁY
24
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG
ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
33
I.
II.
III.
IV.
TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ
BIẾT RẰNG ĐỘNG CƠ KÉO TẢI ĐỊNH MỨC
33
TÍNH TOÁN CÁC ĐIỆN TRỞ PHỤ CẦN THIẾT ĐÓNG VÀO
MẠCH ROTOR ĐỂ NÂNG TẢI LÊN VỚI CÁC TỐC ĐỘ LẦN
LƯỢT LÀ: ½ NĐM, ¼ NĐM
40
TÍNH TOÁN CÁC ĐIỆN TRỞ PHỤ CẦN THIẾT ĐÓNG VÀO
MẠCH ROTOR ĐỂ HẠ TẢI VỚI CÁC TỐC ĐỘ LẦN LƯỢT LÀ:
1/4NĐM, 1/2NĐM, NĐM, 2NĐM. BIẾT RẰNG MOMENT CẢN KHI
HẠ TẢI LÀ 0,8 LẦN MĐM
44
SƠ ĐỒ ĐỘNG LỰC DÙNG ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG
ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR DÂY QUẤN MỞ MÁY QUA 3 CẤP
ĐIỆN TRỞ VÀ NÂNG HẠ CẦU TRỤC VỚI NHIỀU CẤP TỐC
ĐỘ
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 6
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
51
51
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 7
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU
TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHAROTO
DÂY QUẤN
CHƯƠNG 1:ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY
CHIỀUKHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
I.
GIỚI THIỆU VỀĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I.
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.
II. 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
thành hạ,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.
III. 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:
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 8
Đồ án Truyền động điện
L1
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
L2
L3
ĐC
Sơ đồ nguyên lý
R1
Ii
U1P
I2
R0
X2
I0
X0
R
S
Sơ đo tương đương
Trong đó:
R0, X0, I0 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch từ
hoá.
R1, X1, I1 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator.
R’ ,X’2 ,I’2: điện trở, điện kháng và dòng điện Rotor đã qui đổi về
Stator.
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).
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 9
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
: 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 khi
Rotor 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 :
với :
Thông thường :
III.
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ :
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 10
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Giản đồ công suất:
Hình a
Hình b
Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào
điều kiện cân bằng công suất động cơ.
Công suất điện từ chuyển từ Stator sang Rotor
Trong đó :
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.
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 ta được :
Độ trượt tới hạn :
(3)
Thay phương trình (3) vào phương trình đặc tính cơ ta được
moment tới hạn :
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 11
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
(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 R1,X1,R2,,X2 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.
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 :
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 12
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 01 thay vào
biểu thức
Ta sẽ được moment tương ứng.
S
0
S1
S2 . . . . . . . 1
M
M 0 M1
M2 . . . . . . . Mmm
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 :
(5)
Trong đó :
Đối với động cơ có công xuất lớn :R 1<< Xnm thì
Lúc này(5) có dạng gần đúng :
(6)
(7)
(8)
Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết các thông
số R1 , X1 ,R2 , X2 mà chỉ biết :
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)
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 :
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 13
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Hệ số dòng điện mở máy :
Nhận xét:
2n0>n>n0
-1
M<0
Đoạn đặc tính hãm tái sinh(hãm máy
n0>n>0
0
Đoạn đặc tính động cơ quay thuận.
M>0
-n0
Đoạn đặc tính động cơ quay ngược.
M<0
IV.
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN ĐẶC
TÍNH CƠ
1) Anh 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 của điện 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 suy giảm của điện áp.
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 14
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
n
n0
smax
U2
U2
MC
U1
TN(Uđm)
Đặc tính cơ của ĐC không đồng bộ 3 pha khi thay đổi
điện áp.
S
2) Anh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối
tiếp trên mạch Stator :
Khi thêm điện trở phụ R p vào Stator thì tốc độ đồng bộ n 0
không đổi, trượt tới hạn Smax giảm, moment tới hạn Mmax giảm
và moment mở máy Mmm cũng giảm.
ĐC không đồng bộ 3 pha khi thêm điện trở phụ.
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 15
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Khi thêm điện kháng phụ Xp (giả sử Xp = Rp) vào mạch
Stator ta thấy tốc độ đồng bộ n0 không đổi, độ trượt tới hạn
giảm (nhưng vẫn còn lớn hơn khi thêm R p), 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 lên khả năng quá tải của động cơ).
Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp có dạng:
n
n0
Smax
0
Mmax
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 16
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp
3) Anh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn
Rotor :
L1
L2
L3
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 thể thay đổi được điện trở mạch rotor .Việc thay
đổi chỉ sử dụng đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn
vì mạch rotor có thể nối với điện trở ngoài qua hệ vòng trượt
-chổi than.(như hình vẽ)
Dễ thấy,điện trở mạch rotor R 2do đó điện trở quy đổi
'
R2 chỉ có thể thay đổi về phía tăng.Khi R 2'tăng thì độ trượt tới
hạn tăng,còn tốc độ đồng bộ và monmenttới hạn giữ nguyên.
n
n0
TN
R P2> RP1
R P1
R P2
0
S
M max M
Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn
Rotor.
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 17
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
4) Anh hưởng của số đôi cực từ P :
Ta có :
Khi tăng(giảm) số đôi cực từ p thì tốc độ đồng bộ n 0
giảm(tăng) nên tốc độ quay của Rotor giảm(tăng) còn S max
không phụ thuộc vào p nên không thay đổi, nghĩa là độ cứng
của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên.Nhưng khi thay đổi số đôi 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 khác nhau 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
n
n01
P=1
n 02
P=2
0
M
Đổi tốc đảm bảo công suất không đổi
n
n01
p=1
n02
p=2
1 M
Đổi tốc đảm bảo moment và công suất không đổi
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 18
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
n
n01
p=1
n02
p=2
0
M
5) Anh 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 : f1l 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 giữ nguyên 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 M max
Khi tăng tốc độ thì khả năng quá tải của động cơ sẽ giảm đi.
Muốn giữ cho khả năng quá tải không thay đổi thì ta phải kết
hợp điều chỉnh tần số và điện áp sao cho tỷ số : .
Như vậy Mmaxsẽ giữ không đổi ở vùng f1
U1=U1đm nên ở vùng này Mmax sẽ giảm tỉ lệ nghịch với bình
phương tần số .
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 19
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
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 moment khởi động người ta đưa điện trở phụ vào mạch
Rotor trong quá trình khởi động 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 do rotor chưa quay ,độ trượt lớn (s=1) nên sức
điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng lớn:
Dòng điện này có giá trị đặc biệt lớn ở các loại động cơ công
suất trung bình và công suất lớn .
Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động được biểu diễn trên hình
vẽ.
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 20
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động
Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta có thể sử
dụng sơ đồ các đặc tính đã được tuyến tính hoá trong đoạn khởi
động.
Quá trình tính toán khởi động như sau :
Bước 1 : Dựa vào các thông số định mức của động cơ tiến
hành vẽ đường đặc tính cơ tự nhiên.
Bước 2: Chọn giá lớn nhất và nhỏ nhất cho phép trong
quá trình mở máy :
Chọn
nếu MC> Mđm
nếu MC< Mđm
Đặt 2 giá trị M1, M2 lên trục hoành từ đó kẻ 2 đường thẳng I , II
song song với trục tung nó sẽ cắt đường đặc tính cơ tự nhiên tại
g ,h. Kẻ đường thẳng g h kéo dài cắt đường thẳng song song với
trục hoành xuất phát từ n 0 tại t (t là điểm xuất phát của tia mở
máy).
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 21
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Từ g dựng đường thẳng song song với trục hoành cắt II
tại f ,nối t và f kéo dài cắt I tại e(đường số 1).
Từ e dựng đường thẳng song song trục hoành ,cắt II tại
d,nối d và t kéo dài cắt I tại c(đường số 2).
Từ c dựng đường thẳng song song trục hoành ,cắt II tại
b ,nối b và t kéo dài cắt I tại a (đường số 3).
Tia cuối cùng phải đi qua điểm a là giao điểm của trục
hoành và đường thẳng song song với trục tung xuất phát từ M 1.
Nếu không phải tiến hành chọn lại M1, M2 hoặc cả hai.
Bước 3 : Tính điện trở phụ bằng phương pháp đồ thị .
Từ phương trình (7) :
ta có :
Lập tỉ số:
- Trên đường số (1) ta có :
- Trên đường số 2 ta có :
-Tương tự trên đường số 3:
Vậy:
VI.
HÃM MÁY :
1) Hãm tái sinh :
Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ n > n 0. Lúc này động cơ
máy phát điện trả điện năng về lưới điện và tạo ra moment
hãm ngược chiều với chiều mà dòng điện đang quay.Vì tốc độ
hãm lớn nên hãm tái sinh không dùng để hãm dừng mà chỉ
dùng trong trường hợp hãm ghìm.
Hãm tái sinh có thể thực hiện một trong hai cách
sau :
Cách 1:Giảm tốc độ bằng phương pháp tăng số đôi từ cực đảm
bảo moment không đổi.
Lúc này hãm tái sinh xảy ra ở góc phần tư thứ hai.
Ở góc phần tư thứ hai :
Đoạn Bn02 :
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 22
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Ta có : n > n0 thay vào phương trình
MĐ<0
Đoạn Bn02 là đoạn hãm tái sinh
Đoạn n02C :
Vì n < n02 S > 0 nên khi thay vào phương trình đặc tính cơ
MĐ> 0
Đoạn n02C là đoạn đặc tính động cơ giảm tốc.
Đến điểm C thì MĐ=MC và động cơ quay ổn định với tốc
độ nhỏ
Cách 2: Ta tiến hành hạ tải thế năng bằng phương pháp
đảo cực tính 2 trong 3 pha nguồn đưa vào động cơ.
Thì hãm tái sinh sẽ xảy ra ở góc phần tư thứ tư.
2) Hãm ngược :
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 23
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Giống như động cơ một chiều kích từ độc lập, trạng thái
hãm ngược của động cơ không đồng bộ cũng có hai cách :
Cách 1 :Động cơ đang quay thuận thì tiến hành đảo thứ tự 2
trong 3 pha nguồn đưa vào động cơ thì hãm ngược xảy ra ở góc
phần tư thứ hai.
Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trên đặc tính cơ 1 sang B trên đặc tính
cơ với cùng tốc độ (do quán tính cơ ).Quá trình hãm nối ngược bắt đầu.Khi tốc
độ động cơ giảm theo đặc tính 2 tới điểm D thì . Lúc này nếu cắt điện thì động
cơ sẽ dừng.Đoạn hãm ngược (MĐ<0,) là BD.Nếu không cắt điện khi thì
MĐ>MCnên bắt đầu tămg tốc ,mở máy quay ngựơc lại theo đặc tính 2 và làm
việc ổn định tại E với tốc độ theo chiều ngược lại
Khi động cơ hãm nối ngược theo đặc tính 2,điểm B ứng với moment âm trị số
nhỏ nên tác dụng hãm không hiệu quả.Thực tế phải tăng cường moment hãm
ban đầu .
Tới điểm L thì .Lúc này nếu cắt điện động cơ sẽ dừng .Nếu không cắt điện
động cơ sẽ quay theo chiều ngược tới điểm N.Lúc này nếu lại cắt điện trở phụ
thì động cơ sẽ chuyển điểm làm việc sang đặc tính cơ 2 và tăng tốc tiếp tới điểm
E.
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 24
Đồ án Truyền động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh
Trường hợp Rp quá lớn ,động cơ có đặc tính 3 khi hãm nối ngược thì quá trình
hãm kết thúc tại điểm I.Động cơ không thể tăng tốc chạy ngược vì
Cách 2 :Ta thêm điên trở phụ vào mạch Rotor lúc đó hãm
ngược xảy ra ở góc phần tư thứ tư.
+ Đoạn :là đoạn đặc tính cơ giảm tốc.
+ Đoạn :là đoạn đặc tính cơ hãm ngược thêm điện trở
phụ RP
Phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ rotor dây quấn
truyền động các cơ cấu nâng -hạ tải .Để dừng và hạ vật
xuống,động cơ được nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng
nhờ mở cáctiếp điểm K (công tắc tơ K thôi tác động ).Đặc tính
cơ tương ứng là đường rất dốc.
Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trên đường 1 sang B trên đường 2 với
tốc độ .Lúc này Moment động cơ M Đ=MB
xuống D theo đặc tính 2.Tới D thì và vật dừng lại.Do tải trọng gây moment
MC>MĐnên vật bắt đầu tụt xuống.Chiều quay đảo lại.Động cơ vẫn sinh moment
dương,nhưng vì MĐ
IV.Điểm làm việc khi hãm của động cơ dịch chuyển theo đặc tính hãm từ D tới
E.
Tại E thì MĐ=ME=MC và động cơ quay đều ,hãm ghìm vật để hạ vật xuống đều
với tốc độ .
Ởchế độ này động cơ làm việc ở chế độ máy phát.
Nhóm SVTH: Nguyễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 25
