ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn pot

56 1,068 0

Daniel Gửi tin nhắn Báo tài liệu vi phạm

Tải lên: 111,441 tài liệu

  • Loading ...
1/56 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 22/03/2014, 11:20

ĐỒ ÁN HỌC PHẦNĐề Tài:Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máyđộng không đồng bộ ba pha roto dây quấnGVHD: LÊ THỊ MINH TÂMSVTH: VŨ THÀNH TÂM LÊ SỸ THÀNH TRẦN VĂN TẠLỜI NÓI ĐẦUSự phát triển của khoa học- công nghệ đã làm cho hệ thống điều khiển trongcông nghiệp và đời sống phát triển. Do đó đã nâng cao năng suất lao động vàhạn chế sức lao động của con người. Cùng với nó hệ thống tự động hoá quátrình sản xuất ngày càng được sử dụng, ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máyxí nghiệp. Trong các loại máy điện, máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làmviệc chắc chắn, sử dụng và bảo quản thuận tiện , giá thành hạ nên được sử dụngrộng rãi trong nền kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp thường dùng máy điệnkhông đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho cácmáy công cụ ở nhà máy công nghiệp nhẹ…Trong hầm lò dùng làm máy tời hayquạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản Thiết kế chế tạo hệ thống mở máy và hãm động điện không đồng bộxoay chiều ba pha rôto dây quấn là một đề tài quan trọng và cần thiết đối vớisinh viên chuyên ngành tự động hóa.Vì qua đồ án sinh viên được tìm hiểu kĩ hơnvề quá trình tính toán, các thông số, chỉ tiêu của loại động vô cùng thôngdụng này. Và em là một trong số những sinh viên nhận đề tài:“thiết kế chế tạohệ thống điều khiển mở máy động không đồng bộ ba pha roto dây quấn “ Nội dung đồ án nay gồm 4 chương:Chương 1:Khái quát về đông không đồng bộ ba phaChương 2:Các phương pháp điều khiển quá trình mớ máy động khôngđồng ba rôto dây quấnChương 3:phương pháp mở máy và hãm động điện không đồng bọ bapha roto dây quấn. Chương 4: phân tích lựa chọn thiết bịChơng 1khái quát về động không đồng bộ xoay chiềuba pha1.1. Gii thiu chung v ng c khụng ng b ng c khụng ng b l mỏy in xoay chiu, cú tc roto khỏc tc stato. T trng quay cú th l mt pha, hai pha, hoc ba pha, tựy thuc vocu to dõy qun. stato l mt pha, hai pha, hoc ba pha. Theo cu to dõyqun roto ng c khụng ng b c chia lm hai loi: roto lng súc v rụtdõy qun. ng c khụng ng b lng súc cú cu to n gin, vn hnh vbo qun d dng, tin cy cao, giỏ thnh r, nờn c ỏp dng rng rói trongthc t. ng c khụng ng b roto dõy qun cú cu to phc tp vn hnh vbo qun khú hn, tin cy kộm hn, giỏ thnh cao nhng cú u im l cú tha in tr ph ngoi vo ci thin tớnh nng m mỏy v iu chnh tc. Do ú nú khụng c s dng cho nhng ni no cú cu dao v m mỏy viu chnh tc m ng c lng súc khụng ỏp ng c.Tuy nhiờn ng c khụng ng b cú nhc im l iu chnh tc vkhng ch cỏc quỏ trỡnh quỏ khú khn riờng vi ng c roto lng súc cỏc chtiờu khụng ng b.1.2. Cấu tạo a) Cấu tạo phần tĩnh (stato): Gồm vỏ máy,lõi thép và dây quấn.Vỏ máy: Thờng làm bằng gang. Đối với máy công suất lớn (1000 kw),thờng dùng thép tấm hàn lại làm vỏ. Vỏ máy tác dụng cố định và không dùngđể dẫn từ. Hai đầu vỏ lắp máy ổ trục đỡ. Vỏ và lắp còn dùng để bảo vệ máy.Lõi thép: Đợc làm bằng các lá thép kỹ thật điện dầy 0,35 mm đến 0,5 mmghép lại tạo thành khối hình trụ rỗng. Lõi thép là phần dẫn từ. Vì từ trờng đi qualõi thép là từ trờng xoay chiều , nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lênmỗi lá thép kỹ thuật điện đều phủ lớp sơn cách điện. Mặt trong của lõi thép cóxẻ rãnh để đặt dây quấn. Lõi thép đợc ép vào trong vỏ máy.Hình1.1: Cấu tạo statoDây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện(dây điện từ).Thờng làm bằng dây đồng đợc đặt trong các rãnh của lõi thép stato và cách điệntốt với lõi thép. Dây quấn stato 3 cuộn dây đặt lệch nhau 1200 điện dòng điệnxoay chiều 3 pha chạy trong 3 pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trờng quay. b) Cấu tạo phần quay(rôto): Gồm trục, lõi thép và dây quấn.Trục: Làm bằng thép hình trụ tròn cố định để đỡ lõi thép rôto.Lõi thép: Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại giống nh ở lõi thépstato.Lõi thép đợc ép trực tiếp trên trục bên ngoài lõi thép xẻ rãnh dọc theo h-ớng trục để đặt dây quấn.Dây quấn rôto: Gồm hai loại: Rôto dây quấnrôto kiểu lồng sóc. - Rôto kiểu dây quấn: Dây quấn rôto giống nh dây quấn stato và số cựcbằng số cực stato .Các động công suất trung bình trở lên thờng dùng dâyquấn sóng kiểu hai lớp để giảm đợc những đầu nối và kết cấu dây quấn rôtochặt chẽ hơn. Các động công suất nhỏ thờng dùng dây quấn đồng tâm mộtlớp .Dây quấn ba pha của roto thờng đấu hình Y, ba đầu kia nối vào ba vành trợtbằng đồng cố định ở đầu trục thông qua chổi than và vành trợt, đa điện trở phụvào mạch rôto nhằm cải thiện tính năng mở máyđiều chỉnh tốc độ.- Rôto kiểu lồng sóc: Loại dây quấn này khác với loại dây quấn stato. Mỗirãnh của lõi thép đợc đặt một thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm và đợc nối tắt lạiở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch đồng hoặc nhôm làm thành một cái lồng, ng-ời ta gọi đó là lồng sóc. Dây quấn kiểu rôto lồng sóc không cần cách điện với lõithép.Với loại rôto kiểu lồng sóc thì động không đồng bộ ba pha kiểu lồngsóc đợc kí hiệu : H×nh 1.2: CÊu t¹o r«to c) Khe hë :Khe hë trong ®éng c¬ kh«ng ®éng bé rÊt nhá tõ 0.2mm ®Õn 1 mm do ®ãd©y quÊn r«to lµ mét khèi trßn ®Òu.1.3. Các lượng định mức Máy điện không đồng bộ các trị số định mức đặc trưng cho điều kiện kỹthuật mở máy. Các chỉ số này do nhà máy thiết kế, ché tạo quy định và được ghitrên nhã máy. Vì máy điện không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơđiện nên trên nhãn máy ghi các trị số định mức của động điện. Khi tải địnhmức các trị số đó thường bao gồm: công suất định mức ở trên đầu trục Pđm (kWhay W), dòng điện dây định mức Idm (A), điện áp dây định mức Udm (V), cáchđấu dây (Y hay Δ) tốc độ quay định mức nđm ( vg/ph ), hiệu suất định mức ηđmvà hệ số công suất định mức cosϕđm,…1.4. Công dụng của máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơđiện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành hạ nênđộng không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rai nhất trong các ngànhkinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong côngnghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động cho máy cán theploại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nặngv.v trong hầm mỏ dùng làm máy tời hoặc quạt gió. Trong nông nghiệp dùng đểlàm máy bơm hoắc máy gia công nông sản phẩm. Trong dời sống hàng ngày máyđiện không đồng bộ cũng dần dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quangđiện, động trong tủ lạnh. Tóm lại theo sự phát triển của nền sản xuất điện khíhóa, tự động hóa và sinh hoạt hàng ngày, phạm vi ứng dụng của máy điện khôngđồng bộ ngày càng rộng rãi. Tuy vậy máy điện không đồng bộ những nhược điểm sau: cosϕ củamáy thường không cao và đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên được ứngdụng của máy điện không đồng bộ phần bị hạn chế. Máy điện không động bộcó thể dùng làm máy phát điện nhưng đặc tính không tốt so với máy phát điệnng b nờn ch trong mt s trng hp no ú cp ngun in ph tm thi thỡnú cng cú mt ý ngha quan trng.1.5 . Đặc điểm của động không đồng bộ - Cấu tạo đơn giản - Giải công suất rộng từ nhỏ cho đến trung bình và lớn - Đấu trực tiếp đợc vào lới điện xoay chiều ba pha - Tốc độ quay của rôto nhỏ hơn tốc độ từ trờng quay của stato n<n1Trong đó : n : là tốc độ quay của rôto n1 : là tốc độ từ trờng quay của stato (tốc độ không đồng bộ của độngcơ) 1.6. Nguyên lý hoạt động Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trờngquay p đôi cực quay với tốc độ là , 0n= pf160 từ trờng quay cắt các thanh dẫncủa dây quấn rôto, cảm ứng các sức điện độngdây quấn rôto nối ngắn mạchnên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng trong các thanh dẫn rôto. Lực tácdụng tơng hỗ giữa từ trờng quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto,kéo rôto quay cùng chiều quay từ trờng với tốc độ n. Để minh hoạ, trên hình 1.3 từ trờng quay tốc độ n1 chiều sức điện động vàdòng điện cảm ứng trong thanh dẫn rôto, chiều các lực điện từ FđtHình 1.3: Quá trỡnh to mụmen ca ụng c khụng ng b Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căncứ vào chiều chuyển động tơng đối của thanh dẫn với từ trờng. Nếu coi từ trờngđứng yên, thì chiều chuyển động tơng đối của thanh dẫn ngợc chiều n1, từ đó taáp dụng bàn tay phải, xác định chiều sức điện động nh hình vẽ (dấu chỉ chiềuđi từ ngoài vào trang giấy ). Chiều điện từ xác định theo quy tắc bàn tay tráitrùng với chiều quay n1.Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trờng quay n1 vì nếu tốc độ bằng nhauthì không sự chuyển động tơng đối trong dây quấn rôto không sức điệnđộng và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng không. Nếu tốc độ từ trờng quaylà 0 (rad/s) hay n0(vòng /phút) thì tốc độ quay của phần cảm ( hay n) luônnhỏ hơn(<0;n<n0).sai lệch tơng đối giữ hai tốc độ là độ trợt S S =00 (1-1) Từ đó : 0=(1-S) hay n = n0(1-S) Với 60.2 n= ; pfn100.260.2== (1-2)Trong đó : - n: là tốc độ của rôto - f1: là tần số dòng điện lới - p:số đôi cực - n0: Tốc độ quay của từ trờng quay (tốc độ đồng bộ của động ) Tốc độ0 (rad/s) hay n0(vòng /phút) là tốc độ lớn nhất mà rôto thể đạtđợc nếu không lực cản nào. Tốc độ này gọi là tốc độ không tải lý tởng hay tốcđộ đồng bộchế độ động cơ, độ trợt S giá trị 0 S.1 Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây phần ứng ở rôto cũng là dòng điện xoaychiều với tần số xác định bởi tốc độ tơng đối của rôto đối với từ trờng quay 102.60)(fSnnpf== (1-3)Động điện không đồng bộ nhận năng lợng điện từ lới điện, nhờ từ tr-ờng quay điện năng đã đợc biến thành năng. Đồ thị quá trình năng lợng đợcvẽ trên hình 1.4 khi số pha stato m1 = 3 ta có:P1 công suất điện động tiêu thụ của lới điện : P1= 3.U1.I1.cos Trong đó : U1:điện áp pha I1: dòng điện pha Hình 1.4: Đồ thị quá trình năng lợng Pdt : công suất điện từ : SRImSRIPdt2222'2'22 3== (1-3) Pcơ : Là công suất trên trục: SSRImSSRIPco)1( )1( 32222'2'22== (1-4) P2 :công suất hữu ích trên trục động : P2 = Pcơ - Pcf (1-5) Hiệu suất của động : PPPPP+==2212 (1-6)P :là tổng công suất hao tổn trong máy: efddtstPPPPP+++=21 (1-7)Pst1: Tổn hao sắt từ trong lõi thép stato do dòng điện xoáy và từ trễ :Pdt : Tổn hao điện trở dây quấn stato: Pdt = 3.R1.I12 (1-8)Pd2 : Tổn hao trên điện trở dây quấn rôto Pd2 = 3.R2.I22 = m2.R2.I22 (1-9)Tổn hao sắt từ trong lõi thép rôto nhỏ ( thể bỏ qua ) vì tần số dòng điệnrôto nhỏ.Thông thờng ngời ta xác định gần đúng hiệu suất nh sau : nPkPPP.21022++= (1-10)Trong đó: kt = I1/I1đm hệ số tải P0 = Pst1 + Pef tổn hao không tải Pn : Là tổn hao trên điện trở dây quấn stato và rôto khi dòng điệnbằng định mức.Hiệu suất định mức của động không đồng bộ khoảng (0,75 ữ 0,95).ở chế độ động điện mômen điện từ đóng vai trò mômen quay ,đợc tínhlà: 1dtdtPMM == (1-11)Mà công suất điện từ : SRImSRIPdt2222222 '.'.3 == (1-12)Tần số góc của từ trờng P=1Khi đó dòng điện I2 đợc tính là : 2212211)()( XXSRRUM+++= (1-13) => ])()[(. 32212'21'221XXSRRsRUPM+++= (1-14)Nếu thay 00nnnS= ta mối quan hệ n = f(M). Đó là đặc tính củađộng không đồng bộ.Chơng 2 Các phơng pháp điều khiển quá trình mở máy V HM NG C không đồng bộ ba pha rôto dây quấn2.1. Lý luận chung về điều chỉnh tốc độ động không không đồng bộ2.1.1 Khái niệm chung. Động không đồng bộ đợc sử dụng nhiều. Tuy nhiên trớc đây các hệ thốngtruyền động động không đồng bộ điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỉ lệ nhỏ, đólà việc điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ khó khăn hơn động mộtchiều. Trong thời gian gần đây do phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn côngsuất và điện tử tin học động không đồng bộ mới đợc khai thác các u điểm củamình.Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh hiệu quả với hệ truyền động tiristorđộng một chiều, động không đồng bộ đợc cấu tạo đơn giản, phần cảm ứngvà phần không tách đặc biệt từ thông động cũng nh mômen động sinh raphụ thuộc vào nhiều tham số. Do vậy hệ điều chỉnh động không đồng bộ là hệđiều chỉnh nhiều tham số phi tuyến mạnh.2.1.2 Những yếu tố ảnh hởng tới tốc độ động không đồng bộ trong quá trình làm việc 1. ảnh hởng của sự suy giảm điện áp cấp cho động cơTa mômen tới hạn và trợt tới hạn là: ++=2212(2nmfthXRRmM (2-1) 221'2nmthXRRS+= (2-2) Trong đó: Uf : Giá trị hiệu dụng của điện áp pha stato . m: Số pha 1: Tốc độ của từ trờng quay.[...]... máy cực đại, hệ số trợt tới hạn phải bằng 1 Sth = R '2 +R 'mo =1 X '1 + X '2 I Pmo = U1 3 (2-19) Nhờ Rmở dòng điện mở máy giảm xuống Nh vậy Rmở mômen mở máy tăng lên, dòng điệ mở máy giảm xuống, đó là u điểm lớn của loại động này a Phơng pháp mở máy bằng điện trở phụ đối xứng mở máy rôto Trên hình (2-9a) trình bày sơ đồ nguyên lý nối động không đồng bộ ba pha rôto dây quấn để mở máy qua hai... Hộp nối dây stato động không đồng bộ rôto dây quấn khi mở máy bằng đổi nối sao- tam giác Hộp nối dây của động nh hình a và khi mở máy nhờ đổi nối sao- tam giác thì mắc nh sơ đồ ở hình b Lúc mở máy thì các tiếp điểm K 1 đóng ,K2 mở Sau đó K1 mở, K2 đóng và quá trình mở máy kết thúc 5.Cỏc phng phỏp hóm ng c 5.1 Hãm tái sinh Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ của động lớn hơn tốc độ đồng bộ 1 khi... giảm mômen mở máy cho động công suất nhỏ và trung bình mà không cần hạn chế dòng mở máy phơng pháp này đơn giản,rẻ tiền mà vẫn đáp ứng đựơc yêu cầu cần thiết 3 Phơng pháp mở máy dùng biến áp tự ngẫu Phơng pháp này đợc sử dụng để đạt đợc một điện áp thấp cho động lúc mở máy nhằm giảm điện áp do đó giảm dòng điện lúc mở máy nhng cũng kéo theo giảm mômen mở máy Hình2-13: Sơ đồ mở máy qua MBA tự ngẫu(a)... suất động rất nhiều, việc mở máy sẽ rất nhanh và đơn giản Đặc tính khi mở máy trực tiếp (hình 2-7b) 2.2.2 Phơng pháp mở máy gián tiếp 1 Phơng pháp mở máy bằng điện trở phụ ở mạch rôto Khi mở máy dây quấn rôto đợc nối với biến trở mở máy( hình -8a) Đầu tiên biến trở ở vị trí lớn nhất, sau đó giảm dần đều về không Đờng đặc tình mômen ứng với các giá trị Rmở vẽ trên ( hình -8b) Muốn mômen mở máy. .. ngẫu(a) Đặc tính cơ( b) Lúc mở máy, các tiếp điểm K1 ,K2 đóng ,K3 mở Khi các tiếp điểm K3 đóng, K1 và K2 mở thì quá trình mở máy kết thúc 4 Phơng pháp mở máy nhờ đổi nối sao - tam giác Với động không đồng bộ rôto dây quấn làm việc bình thờng ở sơ đồ mắc tam giác các cuộn dây stato thì mở máy thể mắc theo sơ đồ hình sao Thực chất của phơng pháp này là giảm điện áp đặt vào các cuộn dây stato Khi đổi... chuyển động của hệ thống f2 W = M (0 )dt = j + Wco.t f1 (2-15) Trong đó tổn thất nhiệt không phụ thuộc vào dạng đặc tính mà chỉ phụ thuộc vào giá trị tốc độ đấu cuối 2 W j = J 1 (0 )d (2-16) Còn tổn thất học trên tải là: t2 Wco.t = M c ( 0 )dt (2-17) t1 2.2 Các phơng pháp điều chỉnh quá trình mở máy Mở máy: khi đóng điện trực tiếp vào stato động không đồng bộ ba pha rôto dây quấn. .. khi mở máy thì thoạt đầu rôto cha quay, độ trợt lớn (S=1) Nếu suất điện độngdòng điện cảm ứng lớn: Imm=(5 ữ 8)Iđm, dòng điện này giá trị đặc biệt lớn gây ra đốt nóng động vào gây xung lực hại cho động Tuy dòng điện lớn nhng mômen mở máy lại nhỏ Mmm=( 0.5 ữ 1,5 )Mđ Do vậy cần phải biện pháp mở máy để hạn chế dòng điện lúc mở máy và đảm bảo một mômen mở máy cần thiết 2.2.1 .Mở máy trực... của động giảm hay nới cách khác khi thay đổi tải thì tốc độ động sẽ thay đổi theo 2.1.3 Các chỉ tiêu chất lợng khi điều chỉnh tốc độ quay của động không đồng bộ Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất Điều chỉnh tốc độ truyền động điện là dùng các phơng pháp trực tiếp tác động nên bản thân hệ thộng truyền động. .. Hình 2-11: Sơ đồ mở máy dùng R1 hoặc X1 ở mạch stato (a,b)Đặc tính khi mở máy( c) Lúc mở máy các tiếp điểm K2 đóng, K1 mở để điện trở (hình 2-11a) hoặc điện kháng (hinh2-11b)tham ra vào mạch stato nhằm hạn chế dòng điện mở máy Khi tốc độ động đã tăng tới một mức nào đó (tuỳ theo hệ truyền động) thì các tiếp điểm K1 đóng, K2 mở để loại điện trở hoặc điện kháng ra khỏi mạch stato Động chuyển điểm... (hình 2-2) ta thấy khi cần tạo ra đặc tính mômen khởi động là Mnm thì đặc tính với Xf trong mạch cứng hơn đặc tính với Rf Hình 2-2 : Đặc tính khi nối Rf hoặc Xf vào mạch stato 3 ảnh hởng của điện trở mạch rôto Đối với động không đồng bộ rôto dây quấn ngời ta thờng mắc thêm điện trở phụ vào mạch rôto để hạn chế dòng điện khởi động hoặc để điều chỉnh tốc độ động Khi đa Rf càng lớn thì . ĐỒ ÁN HỌC PHẦN Đề Tài: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn GVHD: LÊ THỊ MINH TÂMSVTH:. dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản Thiết kế chế tạo hệ thống mở máy và hãm động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha rôto dây quấn là một đề tài
- Xem thêm -

Xem thêm: ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn pot, ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn pot, ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn pot, khái quát về động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha, Hình 1.4: Đồ thị quá trình năng lượng, Hình2-6: Đặc tính cơ, 2 . Các phương pháp điều chỉnh quá trình mở máy, Hình2-13: Sơ đồ mở máy qua MBA tự ngẫu(a) Đặc tính cơ(b), Cỏc phng phỏp hóm ng c, 3 .1 S MCH NG LC V MCH IU KHIN :, Với mạch một chiều ta áp dụng công thức để tính điện trở khởi động, Hình 4.3 Xác định điện trở khởi động bằng phương pháp giải tích i vi mch xoay chiều

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn