Xem mẫu
- Đồ án trang bị
điện cho máy doa
1
- MỤC LỤC
Lời Nói Đầu ................................................................................................................... 5
+Giá thành trang bị ....................................................................................................... 5
Phần I ............................................................................................................................. 6
Phần II ........................................................................................................................... 8
I, Tìm hiểu công nghệ của máy doa. ............................................................................. 8
II, Thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy doa. ......................................................... 9
Kết cấu cơ khí của máy bao gồm. ............................................................................... 10
Các bước tính toán chọn công suất đông cơ ............................................................... 10
Các đặc tính của động cơ không đồng bộ: .................................................................. 11
Theo công suất về hệ số trượt ta có n = n1(1-3) .......................................................... 11
Trong đó S =
PCu2 ..................................................................................................... 11
pđt
Đặc tính momen: M = f(P2) ......................................................................................... 11
Tổn hao và hiệu suất: n = f(P2) .................................................................................. 11
Tổn hao phụ: ................................................................................................................ 11
Tổn hao phụ bằng sắt cũng do sóng bậc cao của từ thông gây nên. .......................... 11
Trong đó Σp là tổn hao của máy. ................................................................................ 12
Hệ số công suất cosφ = f(p2) ........................................................................................ 12
Năng lực quá tải: ......................................................................................................... 12
Khi động cơ làm việc bình thường M ≤ Mđm .............................................................. 12
Các phương trình của động cơ không đồng bộ .......................................................... 12
U1 = IZ1 - E1 ................................................................................................................ 13
Trong đó : Z = R1 + jX1 là tổng trở của dây quấn stato ............................................. 13
R1: là điện trở dây quấn stato ..................................................................................... 13
E1 = 4,44 fW1 Kđp1 m .............................................................................................. 13
Phương trình dây quấn roto ....................................................................................... 13
Suất điện động pha dây quấn roto lúc quay là: .......................................................... 13
E2 = 4,44 f2 W2 Kđq2 m ......................................................................................... 13
E2S = 4,44 Sf2 W2 2 Kđq m ........................................................................................ 13
So sánh E2 và E2S ta thấy: E2S = E2 . S ........................................................................ 13
Cũng tương tự như vậy điện kháng tản dây quấn roto lúc quay là: ......................... 13
X2S = 2Mf2L2 = S . 2ML2 = S . X2 ................................................................................ 14
Từ đó ta có tỷ số suất điện động pha stato và roto là: ................................................ 14
Phương trình sức từ động của động cơ không đồng bộ: ............................................ 14
0
Trong đó I 0 là dòng điện stato lúc không tải. ............................................................. 14
0 0 0
Ta có: I1 I 0 I 2 ................................................................................................. 15
Gọi là hệ số quy đổi dòng điện roto. ........................................................................... 15
Momen quay của động cơ không đồng bộ 3 pha ........................................................ 15
Xây dựng biểu thức momen ........................................................................................ 15
Với Pđt = 3I²2 . P2/3 ..................................................................................................... 15
2
- Trong đó: ..................................................................................................................... 15
W2
W1: là tốc độ quay của từ trường quay W1 .................................................. 15
P
W: là tốc độ biến thiên của dòng điện ở stato. ............................................................ 15
D: là số đôi cực. Ta có: ................................................................................................ 15
Từ đó ta có: .................................................................................................................. 15
Sau khi đạo hàm ta tính được trị số Sth có momen là: .............................................. 16
Do R1 có giá trị rất nhỏ so với X1 và X’2 nên ta có thể bỏ qua R1 .............................. 16
Quan hệ giữa M, Mth và Sth có thể viết gần đúng như sau ....................................... 17
Khi mở máy n = 0, khi đó S = 1, từ đó ta có ............................................................... 17
Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc: ............................................... 17
Phương pháp giảm điện áp stato khi mở máy ............................................................ 18
Ta có thể sử dụng các biện pháp giảm điện áp như sau: ........................................... 18
Điện áp đặt vào động cơ qua cuộn kháng CK ............................................................ 18
Dùng máy biến áp tự ngẫu .......................................................................................... 19
Dòng điện chạy vào động cơ lúc có máy biến áp tự ngẫu là: ..................................... 19
Phương pháp đổi nối sao - tam giác ............................................................................ 19
3U1
Dòng điện khi nối tam giác: ...............................................................
Id
Zn
20
7.3.1. Giíi thiÖu s¬ hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y doa ngang 2620 ............................. 20
7.2.3. S¬ ®å truyÒn ®éng ¨n dao m¸y doa ngang 2620 ( tham kh¶o) ........................ 24
a) S¬ ®å nguyªn lý........................................................................................................ 24
b) Nguyªn lý lµm viÖc .................................................................................................. 25
Fb= Ib.Wb lµ søc tù ®éng cña cuén bï ............................................................................. 26
Phần 3 .......................................................................................................................... 28
1.1 Giới thiệu sơ đồ ...................................................................................................... 29
Các công tắc tơ hãm và thay đổi tốc độ cho động cơ ................................................. 29
Q0.0 điều khiên công tắc tơ hãm H . ........................................................................... 30
Q0.2 điều khiển công tắc tơ làm động cơ quay thuận T............................................. 30
Q0.3 điều khiển công tắc tơ làm động cơ quay ngược N. ........................................... 30
Q0.4 điều khiển công tắc tơ làm động cơ quay với tốc độ chậm Ch. ......................... 30
Q0.5 điều khiển công tắc tơ làm động cơ quay với tốc độ cao Nh. ............................ 30
Network 1 .................................................................................................................... 31
Network 2 .................................................................................................................... 32
Network 3 .................................................................................................................... 33
Network 4 .................................................................................................................... 33
Network 5 .................................................................................................................... 33
Chú thích ..................................................................................................................... 34
I0.0 nút dừng ............................................................................................................... 34
I0.1tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt tiếp điểm này mở ra khi sự cố. ................ 34
I0.2 nút quay thuận ..................................................................................................... 34
I0.3 nút quay ngược..................................................................................................... 34
I0.4 nút quay tốc độ thấp ............................................................................................ 34
3
- I0.5 nút quay tố độ cao ................................................................................................ 34
SM0.5 tiếp điểm tao tần số 1 hz .................................................................................. 34
M0.0,V0.0 các biến trung gian .................................................................................... 34
P tiếp điểm tác động cạnh lên ..................................................................................... 34
Q0.0 công tác tơ hãm ................................................................................................... 34
Q0.2 công tác tơ quay thuận ....................................................................................... 34
Q0.3 công tắc tơ quay ngược ....................................................................................... 34
Q0.4 công tắc tơ quay tốc độ thấp............................................................................... 34
Q0.5 công tắc tơ quay tốc độ cao................................................................................. 34
Q0.6,Q0.7 đèn báo dừng và báo sự cố......................................................................... 34
3.Phân tích nguyên lí làm việc của hệ thống............................................................... 34
4
- 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
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 !
5
- Phần I
Ứng dụng của hệ thống truyền động trong thực tế
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.
6
- 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)
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.
7
- 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.
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.
8
- 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.
Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ
- 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
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
10
- 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
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(p2)
Theo công suất về hệ số trượt ta có n = n1(1-3)
Trong đó S = PCu2
pđt
Khi không tải tổn hao trên roto PCu2 rất nhỏ so với công suất
điện tử nên hệ số trượt S ≈ 0, động cơ điện quay gần tốc độ đồng bộ n ≈
n1 khi tải tăng lên thì tổn haoPCu2 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(p2) là 1 đường hơi dốc xuống.
Đặc tính momen: M = f(P2)
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 M2 = M - M0. Với công suất đưa ra P2 cũng gần như đường
thẳng.
Tổn hao và hiệu suất: n = f(P2)
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: Z2 , 1,25
Z1 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:
11
- p2
.100%
p2 p
Trong đó Σp là tổn hao của máy.
Hệ số công suất cosφ = f(p2)
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 I2 tăng lên nên cosφ cũng tăng lên
và đạt trị số lớn nhất khi tải xấp xỉ định mức.
Năng lực quá tải:
M max
Km
M dm
Khi động cơ làm việc bình thường M ≤ Mđm
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.
n
1,0
n
0,8
Cos
0,6
M2
M
0,4
S
0,2
0 0,3 1,0 P2
Các phương trình của động cơ không đồng bộ
12
- 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:
U1 = IZ1 - E1
Trong đó : Z = R1 + jX1 là tổng trở của dây quấn stato
R1: là điện trở dây quấn stato
X1: là điện kháng tản của dây quấn stato, đặc trưng cho từ thông tản
stato
E1: là sức điện động pha stato do từ trường của từ trường quay sinh ra
có trị số là:
E1 = 4,44 fW1 Kđp1 m
W1, Kđp1 là số vòng dây và hệ số dây quấn của 1 pha hệ số Kđp1 < 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: n2 = n1 - n = Sn1. Như vậy suất
điện động và dòng điện trong dây quấn roto có tần số là:
Pn2 SPn1
f2 Sf
60 60
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:
E2 = 4,44 f2 W2 Kđq2 m
E2S = 4,44 Sf2 W2 Kđq2 m
W2, Kđq2 thứ tự là số vòng dây quấn, hệ số dây quấn của dây
quấn roto
Hệ số Kđq2 < 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 f2 = f suất điện động dây quấn
roto lúc không quay là: E2 = 4,44 f W2 Kđq2 m
So sánh E2 và E2S ta thấy: E2S = E2 . 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:
13
- X2S = 2Mf2L2 = S . 2ML2 = S . X2
Trong đó L2 là điện cảm tản pha dây quấn roto, X2 là điện kháng
tản roto lúc không quay.
Từ đó ta có tỷ số suất điện động pha stato và roto là:
E1 W1 Kdq1
Kc
E2 W2 Kdq 2
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 n1 đối với stato, dòng điện
trong dây quấn roto sinh ra từ trường quay roto quay đối với roto tốc
độ:
60 f 2 S 60. f
n2 Sn1
p p
Vì roto quay đổi stato do tốc độ n cho nên từ trường roto sẽ quay đối với
stato tốc độ là: n2 + n = Sn1 + n = Sn1 + n(1-S) = n1
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 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:
0 0 0
m1W1Kđq I1 - m2W2Kđq I 2 = m1W1Kđq1 I 0
0
Trong đó I 0 là dòng điện stato lúc không tải.
0 0
I1 , I 2 là dòng điện stato, roto khi động cơ kéo tải
m1,m2 là số pha dây quấn stato và roto
Các hệ số m1W1Kđq1, m2W2Kđq2 nói lên từ trường quay do đồng
thời m stato và m2 pha roto sỉnh ra và có đến số vòng dây, cấu tạo dây
quấn.
0
Dấu trừ trước I 2 vì theo quy tắc cảm ứng điện từ chia cả hai vế
cho m1W1Kđq1 và đặt
0 0
I2 I2 0
I2
m1W1 Kdq1 K 2
m2 W2 Kdq2
14
- 0 0 0
Ta có: I1 I 0 I 2
0
I 2 : là dòng điện roto quy đổi về stato hệ số:
m1W1 Kdq1
Ki
m2 W2 Kdq2
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.dư/W1
Với Pđt = 3I²2 . P2/3
Trong đó:
W2
W1: là tốc độ quay của từ trường quay W1
P
W: là tốc độ biến thiên của dòng điện ở stato.
D: là số đôi cực. Ta có:
2 U1
I2
2
2 R2 2
R 1 X1 X 2
S
Từ đó ta có:
3PU12 R2
M 2
R2 2
3W R1 X 1 X 2
S
Nếu thay S = (n1 - n)n1 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
15
- M n
0 S M
Sth Mmax
- 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 Mmax ứng với giá trị tới hạn Sth làm cho đạo
hàm
M
0
S
Sau khi đạo hàm ta tính được trị số Sth có momen là:
'
R2 R2 R2
Sth
R1 X 1 X 2 X 1 X '2 X n
Do R1 có giá trị rất nhỏ so với X1 và X’2 nên ta có thể bỏ qua R1
3PU12 3PU12
M max
2 2 2W R1 X 1 X 2
'
2W R1 R1 X 1 X 2
2
Hệ số trượt tới hạn Sth tỉ lệ thuận với điện trở roto, còn Mmax
không phụ thuộc vào điện trở roto, khi cho thêm điện trở phụ RP,
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.
16
- M
R2 R2+R'p
R2+R''p
U1
R2+R' 'p
1 2 3
4
U'1
- 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
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 D1 đóng, cầu dao D2 mở, khi tốc độ động cơ đã ổn
định thì đóng D2 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.
18
- D2 D1
CK
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, U1 là điện áp
lưới, Zn là tổng trở động cơ lúc mở máy là:
U1
Udc
K
Dòng điện chạy vào động cơ lúc có máy biến áp tự ngẫu là:
D2
Udc U
Idc 1
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
19
- A X
B Y
C Z
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
3U1
Dòng điện khi nối tam giác: Id
Zn
U1
Dòng điện khi nối sao :
IdY
3Z n
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.
7.3. M¹ch ®iÖn hÖ thèng truyÒn §éng m¸y doa
ngang 2620
7.3.1. Giíi thiÖu s¬ hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y doa
ngang 2620
M¸y doa ngang 2620 lµ m¸y cì trung b×nh.
* M¸y cã th«ng sè kü thuËt
- §êng kÝnh trôc chÝnh : 90mm
20
nguon tai.lieu . vn