Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm viêc, ưu nhược Điêm của Động cơ không Đồng bộ 3 pha

Động cơ không đồng bộ ba pha là loại động cơ mà khi làm việc có tốc độ quay của roto n tốc độ của máy khác với tốc độ quay của từ trường n .1 -Động cơ không đồng bộ 3 pha so với các loại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ - š›&š›

BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH

MÔN: ĐỒ ÁN 1

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Nguyễn Tá Dũng

MSV 21A170100040

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:

Ts BÙI VĂN THI

Nhiệm vụ

1.Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm viêc,

ưu nhược điêm của động cơ không đồng bộ 3 pha

Các phương pháp mở máy động cơ không

đồng 3 pha, đăc điểm các phương pháp đó

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ, động cơ không đồng bộ 3 pha, đặc điểm các phương pháp đó.

* Khái niệm động cơ không đồng bộ 3 pha

-Động cơ KĐB 3 pha là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện

từ Động cơ không đồng bộ ba pha là loại động cơ mà khi làm việc có tốc độ quay của roto n (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n 1

-Động cơ không đồng bộ 3 pha so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất

và sinh hoạt

Động cơ KĐB 3 pha

*Cấu tạo của máy điện không đồng bộ 3 pha

Cấu tạo của máy điện không đồng bộ 3 pha gồm hai bộ phận chính là: stato và roto, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

Stato

-Stato là phần tĩnh gồm hai phần chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra có võ máy và nắp máy

Lõi thép:

Lõi thép stato có các rãnh hướng trục

Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong, ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục Lõi thép được ép và bên trong vỏ máy

Dây quấn:

Sơ đồ triển khai dây quấn ba pha đặt trong 12 rãnh

Dây quấn roto có hai kiểu: roto ngắn mạch (còn gọi là roto KĐB lồng sóc) và roto dây quấn

– Roto lồng sóc:

mạch hai vòng đồng tạo thành các lồng sóc.

Ở động cơ roto lồng sóc công suất nhỏ được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto, tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc ngắn mạch và cánh quạt làm mát – Roto dây quấn:

Loại động cơ có roto dây quấn gọi là động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn Trong rãnh lõi thép roto người ta đặt dây quấn ba pha Dây quấn roto thường nối sao,

ba đầu ra nối với ba vòng tiếp xúc bằng đồng, cố định trên trục roto và được cách điện với trục

Nhờ ba chổi than tì sát vào ba vòng tiếp xúc, dây quấn roto được nối với 3 vòng tiếp xúc, nhờ đó chổi than dây quấn roto nối được với ba biến trở bên ngoài để mở máy hay điều chỉnh tốc độ

Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc đảm bảo Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ song giá thành đắt và vận hành kém tin cậy hơn động cơ lồng sóc, nên chỉ được dùng khi động cơ lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động

*Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha

Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba pha dây quấn stato, sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto, cảm ứng các sức điện động Vì trong dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sinh sẽ sinh ra dòng điện chạy trong các thanh dẫn roto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường qua của máy với thanh dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều quay với từ trường với tốc độ n

Để minh họa, hình bên dưới vẽ từ trường quay tốc độ n , chiều sức điện động và dòng 1 điện cảm ứng trong thanh dẫn roto, chiều vẽ lực điện từ F đt

Khi xác định chiều sức điện động:

Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn với từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược với chiều n , từ đó áp dụng quy 1 tắc bàn tay phải, xác định được chiều suất điện động như hình vẽ (dấu chỉ chiều đi ⨂

từ ngoài vào trang giấy)

Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n 1 Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n vì nếu tốc độ bằng nhau thì không 1

Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n 2

n2 = n – n1

Hệ số trượt của tốc độ là:

Khi roto đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1; khi roto quay định mức s = 0,02 ÷ 0,06

Tốc độ động cơ là:

vòng/phút

*Ưu điểm của đ ộng cơ không đồồ ng bộ ba pha

Kếết c ấế đ u ơn giản, chính vì vậy giá thành c ng rẻ ũ

Vận hành d dàng, bảo quản thuận tiện, không có gì quá khó ếễ

kh n ă

Sử dụng rộng rãi và phổ bi ếế n ở trong những phạm vi có công suấết nhỏ và vừa.

Sản xu ấế t với nhi ếề u c ấế đ p iện áp khác nhau (từ 24 V – 10 kV) nên có thể áp ứng ược đ đ đại đ a s ốế nhu c ấề u của khách hàng

*Nhược iểm của ộng cơ không đ đ đồồ ng bộ ba pha

Hệ s ốế công su ấế t th ấế p là nguyên nhân chính gây tổn th ấế t nhi ếề u công su ấế t phản kháng của lưới điện.

Không sử dụng ược khi nó ở lúc non tải hoặc không tải đ

Khó điếề u chỉnh ược t đ ốế độ c

Mở máy không t ốế t, dòng mở máy r ấế t lớn (g ấế p trung bình 6-7 lấền dòng ịnh mức) đ

Một nhược iểm lớn của ộng cơ không đ đ đốề ng bộ ba pha nữa

là Moment mở máy nhỏ.

*Các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha và đặc điểm của chúng:

PHƯƠNG PHÁP ĐỔI ĐẦU DÂY QUẤN

-Trong quá trình vận hành ộng cơ iện khi khởi ộng chúng ta c đ đ đ ấề n quan tâm đếế n hai v ấế n

đếề:

Giảm th ấế p dòng iện khởi ộng(qua hệ th đ đ ốế ng dây d ấễ n chính vào dây qu ấế n stato ộng cơ ) ngay thời iểm khởi ộng đ đ đ Phương pháp giảm th ấế p dòng iện khởi ộng thực ch đ đ ấế t là giảm th ấế đ p iện áp cung c ấế p vào ộng cơ tại thời iểm khởi đ đ

đ ộng Theo lý thuy ếế t chúng ta có ược quan hệ moment đ ( hay ng ấễ u lực) khởi ộng tỷ lệ thuận với bình phương giá trị đ điện áp hiệu dụng cấế p vào ộng cơ,như vậy giảm giá trị dòng đ điện khởi đ ộng d ấễ n tới hậu quả giảm th ấế p giá trị của moment khởi động.

-Trong thực t ếế các biện pháp giảm dòng khởi ộng có thể chia làm đ hai dạng như sau:

Giảm iện áp ngu đ ốề n c ấế p vào dây qu ấế n stato b ng phương ăề pháp : bi ếế n áp giảm áp ,hay l p ặt các ph ăế đ ấề n tử hạn áp(c ấề u phân áp)dùng iện trở hay iện cảm đ đ

Sử dụng bộ bi ếế đổi đ n iện áp xoay chi ếề u 3 pha,dùng linh kiện

đ iện tử iếề đ u chỉnh thay ổi đ đ iện áp hiệu dụng ngu ốề n áp 3 pha cấếp vào ộng cơ Hệ th đ ốế ng khởi ộng này ược gọi là phương đ đ pháp khởi ộng m đ ếề n (soft start) cho ộng cơ đ

-Các phương pháp ra dây trên stato của ộng cơ không đ đốề ng bộ 3

pha :

+Đ ộng cơ 3 pha 6 đấề u dây ra ( đấế u vận hành theo một trong hai c ấế p điện áp nguốề n 3 pha tương ứng so với sơ đốề đấếu Y hay tam giác

Đ ộng cơ 3 pha 9 đấề u dây ra ( đấế u vận hành theo một trong hai

phương pháp : đấế u Y n ốế i ti ếế p – Y song song , tam giác n ốế i ti ếế p -tam giác song song )

+Đ ộng cơ 3 pha 12 đấề u dây ( đấế u vận hành theo một trong b ốế n c ấế p điện áp nguốền 3 pha tương ứng với một trong sơ đốề đấế u dây Y n ốế i ti ếế p , Y song song ,tam giác n ốế i ti ếế p ,tam giác song song )

GIẢM DÒNG KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ GIẢM ÁP CẤP VÀO DÂY QUẤN

-Một trong các biện pháp giảm áp là đấế u n ốế i ti ếế đ p iện trở Rmm với bộ dây qu ấế n stator tại lúc khởi ộng tác dụng của Rmm trong trường đ

hợp này là làm giảm áp ặt vào từng pha dây qu đ ấế n stator

-Tương tự như phương pháp ổi sơ đ đốề đấế u dây ể giảm dòng khởi đ

đ ộng phương pháp giảm áp c ấế p vào dây qu ấế n stator cũng làm giảm

moment mở máy Do tính ch ấế t moment tỉ lệ bình phương iện áp đ

cấếp vào ộng cơ thường chúng ta chọn các c đ ấế p giảm áp : 80 % ,

64% , 50% cho ộng cơ Tương ứng với các c đ ấế p giảm áp này

,moment mở máy chỉ khoảng 65% ;50% và 25% giá trị moment mở

máy khi c ấế p ngu ốề n trực ti ếế p b ng ịnh mức vào dây qu ăề đ ấế n stator

GIẢM DÒNG KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN CẢM GIẢM ÁP CẤP VÀO DÂY QUẤN

-Trường hợp này ể giảm áp c đ ấế p vào dây qu ấế n stator tại lúc khởi

đ ộng Chúng ta đấế u n ốế i ti ếế p điện cảm ( có giá trị iện kháng ) Xmm đ với dây qu ấế n stator

-Do tính ch ấế t moment tỉ lệ bình thường iện áp c đ ấế p vào ộng cơ, đ

thường chúng ta chọn các c ấế p giảm áp : 80%, 64%, và 50% cho

đ ộng cơ Tương ứng với các c ấế p giảm áp này , moment mở máy chỉ

còn khoảng 65%, 50%, và 25% giá trị moment mở máy khi c ấế p

nguốền trực ti ếế p b ng úng ịnh mức vào dây qu ăề đ đ ấế n stator

GIẢM DÒNG KHỞI ĐỘNG DÙNG MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẦU GIẢM ÁP

-Với các phương pháp giảm dòng mở máy dùng Rmm hay Xmm,dòng

điện mở máy qua

dây qu ấế n c ng chính là dòng iện qua dây ngu ũ đ ốề n Khi sử dụng bi ếế n

áp giảm áp ặt vào dây qu đ ấế n stator lúc khởi ộng ,dòng iện mở máy đ đ qua dây qu ấế n giảm th ấế p Nhưng dòng iện này chỉ xu đ ấế t hiện phía thứ cấếp bi ếế n áp còn dòng iện qua dây ngu đ ốề n chính là dòng qua sơ c ấế p biếến áp.

-Với bi ếế n áp giảm áp, dòng iện phía sơ c đ ấế p s có giá trị th ẽễ ấế p hơn dòng iện phía thứ c đ ấế p Tóm lại khi dùng máy bi ếế n áp giảm áp ể đ

giảm dòng khởi ộng , dòng iện mở máy qua dây ngu đ đ ốề n s th ẽễ ấế p hơn

dòng iện mở máy khi dùng phương pháp giảm dòng với Rmm hay đ Xmm.

-Khi dùng bi ếế n áp giảm áp ể giảm dòng khởi ộng thời gian hoạt đ đ

đ ộng của máy bi ếế n áp t ốề n tại r ấế t ng n ; chúng ta có thể sử dụng một ăế trong các dạng bi ếế n áp tự ng ấễ u sau :

Biếến áp tự ng ấễ u loại 3 pha 3 trụ

Biếến áp tự ng ấễ u 3 pha do.

-Tương tự trường hợp ã nêu trong các danh mục trên , máy bi đ ếế n áp giảm áp ược b đ ốế trí nhi ếề u c ấế đ p iện áp ra tương ứng với các mức 80%, 64% và 50% giá trị moment mở máy trực ti ếế p chỉ còn khoảng 65%, 50%, 25% giá trị moment mở máy trực ti ếế p (khi c ấế p ngu ốề n trực ti ếế p băềng úng ịnh mức c đ đ ấế p vào stator)

*Các phư ng pháp điềều ch nh tốốc đ c a đ ng c khống đốềng b ba ơ ỉ ộ ủ ộ ơ ộ pha và đ c đi m c a chúng: ặ ể ủ

Thay đổi số cực từ (Multi Speed Three Phase Induction Motor)

-Trên rãnh stator gt nhiêhu bộ dây có sôi ôi cưgc khác nhau ( ộc lập) bộ này làmđă đ đ việc thì bộ kia hơj mạch

Chk tạo một bộ dây có 2 tôic ộ ( ôji nôii các âhu dây) tỉ sôi biêin tôic là 2:1.đ đ đ

Động cơ không đôhng bộ muln tạo ra moment quay trên rotor thì sôi cưgc của rotor

và của stator phải b hng nhau Vâgy khi thay ôji p ơj trên stator ta phải thay ôji pă đ đ trên rotor iêhu này khó thưgc hiện ôii vơii ộng cơ rotor dây quâin Ơ ộng cơĐ đ đ đ không ôhng bộ rotor lnng sóc có khả n ng gc biệt khi cuộn stator chưa đ ă đă đóng điện áp vào thì rotor là khôii lôhng sóc chưa cưgc nhưng khi cuộn stator đươgc óngđ

U và tạo ra dòng iện thì cuộn rotor s tưg ộng hình thành sl ôi cưgc hoàn toànđ ẽẽ đ đ phù hơgp sôi ôi cưgc stator.đ

Tùy theo tính chpt của tải mà chọn kiêju âiu cho phù hơgp:đ

Tải nâng hạ hàng phải âiu kiêju: M = const.đ

Máy công cụ thì âiu kiêju: P = const.đ

Động cơ bơm, quạt gió, chân vịt tàu thủy … M,P const.≠

Thay đổi tần số

-Mặt khác, từ biểu thức: E1 = 4,44.f.N1KdqØmax ta nhận thầốy max tỷ lệ thuận với

E1/f

Chúng ta mong muốốn giữ cho Ømax= const?

Muốốn vậy phải điềầu chỉnh đốầng thời cả E/f, có ngh a là phải sử dụng một nguĩ ốần

điện ặc biệt , ó là các bộ máy biềốđ đ n tầần công nghiệp

-Do sự phát triển mạnh m của k thuật vi iện tử và iện tử công suẽẽ ỹẽ đ đ ầốt, các bộ máy biềốn tầần ra ời ã mở ra một triển vọng lớn trong l nh vực đ đ ĩ điềầu khiển ộng cơđ xoay chiềầu b ng phương pháp tăầ ầần sốố Sử dụng biềốn tầầ đ điềần ể u khiển ộng cơ theođ các quy luật khác nhau (luật U/f, điềầu khiển vector) ã tạo ra những hệ đ điềầu khiển tốố đc ộ motor – ộng cơ iện có các tính n ng vượt trội.đ đ ă

-Nguyên lý hoạt ộng của bộ bikn tâhn:đ

Lươii nguôhn xoay chiêhu 50Hz (1 pha hay 3 pha) ươgc chỉnh lưu, san phẳng, đ sau óđ

đươgc tách thành 2: biêin tâhn sôi và iện áp 3 kiểu biêin tâhn.đ

Bộ dao ộng dùng ngunn dòng (CSI) ộng cơ vâgn hành êm, không sưj đ Đ dụng cho

nhiyu động cơ âiu song song.đ

Bộ iêhu biên xung (PAM) Cho nhiêhu ộng cơ âiu song song, nhưng gây ôhn.đ đ đ Bộ

điêhu rộng xung (PWM)

Phương pháp thay đổi điện áp

-Điện áp giảm k lâhn thì M giảm k l|n Nêiu M không 2 đ

tải đôji thì tôic ộ giảm, hệ sl trươgt t ng tưh s ă a→ sb → s c

-Do momen giảm nhiyu nên giảm r} rệt khả n ng quá tải của ộng cơ, nêiu iện ă đ đ

áp thpp êin mưic momen lơin nhâit thâip hơn momen phụ tải đ → đ ộng cơ không quay

Ngày nay ngươhi ta dùng bộ chỉnh npc iện áp (dùng Thyristor) êj thay ôji iện đ đ đ đ

áp ngunn nuôi cho ộng cơ.đ

Phương pháp thay ổi iện trơ3 phụ trên m6ch rotor đ đ

=

n n′= 1.(1−s′)

-Với moment tải nhầố đt ịnh, R càng lớn thì hệ sp ốố trượt ở iểm làm việc càng lớn –đ

tốốc ộ quay giảm xuđ ốống

-Phương pháp này gây tổn hao trong biển trở nên làm giảm hiệu suầố đt ộng cơ,

tuy vậy, nó khá ơn giản, vận tđ ốố đc ược điềầu chỉnh liên tục nên ược dùng nhiđ ềầu

trong các ộng cơ có công suđ ầốt trung bình

Câu 2: Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc có: Pđm = 11,2 kW, Y/∆ -380/220V, tần số f=50Hz, số đôi cực p=3, ở chế độ định mức hệ số trượt s=0,03 , hiệu suất ŋ=0,085 ,cosβ=0,825 , khi mở máy trực tiếp có Imở = 5I đm, Mmở = 1,2Mđm Điện áp lưới Uđ = 380 V.

a) Động cơ nối Y hay ∆

b) b) Có thể dùng phương pháp mở máy đôi nôi Y - ∆ ,được không,tại sao?

c) Tính Iđm, tốc độ quay định mức nđm, mô men định mức Mđm và Imở, Mmở khi mở máy trực tiếp.

a) Để xác định động cơ có nối Y (sao) hay ∆ (tam giác), ta cần điện áp nối Y/∆ 380/220 V và điện áp lưới Ud=380 V

Nếu điện áp nối Y (sao): điện áp giữa các cuộn dây của động cơ (U/Y)

sẽ là 220 V (điện áp nối Y) thấp hơn điện áp lưới Ud (380 V) Vì vậy, động cơ được nối Y

Nếu điện áp nối ∆ (tam giác): điện áp giữa các cuộn dây của động cơ (U/∆) sẽ là 380 V (điện áp lưới Ud) Trong trường hợp này, điện áp nối ∆ trùng khớp với điện áp lưới Ud, nhưng do đã xác định động cơ nối Y, nên động cơ không thể nối ∆.

Vậy, động cơ này được nối Y (sao).

b) Phương pháp mở máy đổi nối Y (sao) và ∆ (tam giác) là một cách để khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha mà không cần sử dụng khởi động mềm hoặc thiết bị khởi động đặc biệt Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp này, điện áp nối Y/∆ của động cơ và điện áp lưới phải phù hợp với nhau.

ở đây, điện áp nối Y/∆ của động cơ là 380/220 V, điện áp lưới Ud là 380

V Điều này có nghĩa là điện áp nối ∆ (Delta) của động cơ không phù hợp với điện áp lưới, vì nó là 380 V và không trùng khớp với điện áp lưới 380 V Nó có thể gây ra các vấn đề và sự cố khi áp dụng phương pháp mở máy đổi nối Y/∆.

Do đó, trong trường hợp này, bạn nên tiếp tục sử dụng cách khởi động trực tiếp (direct-on-line starter) hoặc xem xét sử dụng các phương pháp khởi động mềm hoặc thiết bị khởi động đặc biệt nếu cần thiết để bảo vệ

và điều khiển động cơ một cách hiệu quả.

c) Dòng điện định mức:

Idm =

Tốc độ đồng bộ là: ==2000(v/ph)

Mô men định mức:

Mdm =9550*

Dòng điện khi mở máy:

Im = 5Idm=5* (A)

Mô men mở máy:

M =1.2 M = 1.2*53,48=64.176 (Nm)m dm

3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc, công dụng

của rơ le nhiệt

Cấu tạo chính của Rơ le nhiệt:

Hình ảnh mô tả cấu tạo rơ le nhiệt

– Đòn bẩy

– Tikp điểm thường hay đóng

– Tikp điểm thường hay mở

– Vít chỉnh dòng điện tác động

– Thanh lưỡng kim

– Dây đlt nóng

– C|n gạt

– Nút phục hni

Nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt:

– Như tên gọi của nó, rơ le nhiệt hoạt động dựa trên sự thay đổi nhiệt độ của dòng điện Khi dòng điện quá tải sẽ phát sinh ra một nhiệt lượng lớn khikn cho tpm kim loại của rơ le bị đlt nóng dẫn tới hiện tượng bị giãn nở Trong thành ph|n cpu tạo nên rơ le nhiệt, phikn kim loại kép đóng vai trò vô cùng quan trọng để thikt bị hoạt động được hiệu quả nhpt Phikn kim loại kép này được ghép từ 2 thanh kim loại có chỉ sl giãn nở khác nhau

– Thông thường thì thanh kim loại sẽ có hệ sl giãn nở ít hơn và thường dùng invar (gnm 36% Ni + 64% Fe) Thanh kim loại thứ 2 thường được làm bằng đnng thau hoặc thép crom – niken bởi chỉ sl giãn nở của nó lớn hơn khoảng

20 l|n so với invar

– Khi dòng điện có sự thay đổi đột ngột, nhiệt độ sẽ tác động lên thanh thép kép khikn nó uln theo chiyu thanh kim loại có hệ sl giãn nở ít hơn Lúc này ,ta có thể sử dụng trực tikp để dòng điện hoặc dây trở bao quanh Độ ulng cong ít hay nhiyu sẽ phụ thuộc vào độ dài và độ dày mỏng cả thanh kim loại