Đồ án kỹ thuật điện pdf

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền công nghiệp ngày nay, tất cả các nước trên thế giới nói chung

và nước ta nói riêng đều sử dụng động cơ điện. Trong công nghiệp thì động cơ

không đồng bộ được dùng nhiều hơn và chúng đang thay thế ngày một nhiều

cho các động cơ một chiều. Sở dĩ như vậy là do động cơ không đồng bộ có kết

cấu đơn giãn, dễ chế tạo vận hành an toàn, sử dụng trực tiếp từ lưới điện xoay

chiều ba pha. Đến nay phần lớn các cần trục được trang bị động cơ không đồng

bộ, nhiều cơ cấu của máy cắt kim loại, truyền động phụ của máy cán và nhiều cơ

cấu khác trong các lĩnh vực công nghiệp cũng đang sử dụng động cơ không

đồng bộ. Tuy nhiên khi điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ của

động cơ rất khó khăn, riêng đối với động cơ rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi

động xấu hơn so với động cơ điện một chiều. Nhưng động cơ điện một chiều thì

lại sử dụng phức tạp đòi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện riêng, khi hoạt động

sẽ gây ra tia lửa điện.… Chính vì những điểm yếu đó của động cơ điện một

chiều và ưu điểm của động cơ không đồng bộ mà hiện nay xu hướng nghiên cứu

dùng động cơ không đồng bộ để thay thế động cơ điện một chiều ngày càng

được quan tâm hơn.

Bên cạnh những ưu điểm của động cơ không đồng bộ ba pha nó còn có

những nhược điểm như là: Momen tới hạn, Momen khởi động sẽ giảm xuống rất

nhiều khi điện áp lưới tụt xuống, dễ phát sinh tình trạng nóng quá mức đối với

Stato nhất là khi điện áp lưới tăng và đối với Roto khi điện áp lưới giảm, khe hở

không khí nhỏ cũng phần nào làm giảm bớt độ tin cậy của chúng.

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trong đó có sự phát

triển của ngành công nghệ chế tạo bán dẫn công suất và công nghệ điện tử đã

làm cho các hệ truyền động của động cơ không đồng bộ có thể khai thác hết các

ưu điểm để cạnh tranh với động cơ điện một chiều nhất là ở vùng công suất

truyền lớn và tốc độ làm việc cao.

Mặc dù em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi và

quyết tâm cao, tuy nhiên đây là lần đầu tiên em làm đồ án và nhận thức về thực

tế của em còn nhiều hạn chế nên em không tránh khỏi những sai sót. Vì thế, em

mong nhận được sự phê bình, nhận xét, góp ý của các thầy để giúp em hiểu rõ

hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng dụng thực tế của nó để đồ án

của em được hoàn thiện hơn.

Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy và

đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Hào Nhán đã giúp em hoàn

thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn thầy và hi vọng thầy sẽ giúp đỡ

trong việc học tập của em sau này.

GVHD: NGUYỄN HÀO NHÁN 1/50 SVTH: PHẠM BÁ THIỆN

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG

ĐỒNG BỘ BA PHA

I.Khái niệm chung.

1. Khái niệm chung.

Máy điện không đồng bộ (KĐB) là loại máy điện xoay chiều làm việc

theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rotor n (tốc độ của máy)

khác với tốc độ quay của từ trường n1.

Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato (dây quấn sơ

cấp) nối với lưới điện có tần số f, dây quấn rotor (thứ cấp) được nối tắt lại hoặc

khép kín trên điện trở. Dòng điện trên dây quấn rotor được sinh ra nhờ sức điện

động cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ rotor nghĩa là phụ thuộc vào tải

ở trên trục của máy.

Cũng như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận

nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ cơ điện, cũng như chế độ máy phát

điện.

Máy điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt lắm so với máy

phát điện đồng bộ nên ít được sử dụng.

Động cơ không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận

hành không phức tạp, giá rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản

xuất và sinh hoạt. Động cơ không đồng bộ có các loại: động cơ ba pha, động cơ

hai pha, động cơ một pha.

Động cơ điện không đồng bộ có công suất lớn trên 600W thường là loại

ba pha có ba dây quấn làm việc, trục các dây quấn lệch nhau trong không gian

một góc 1200

điện.

Các động cơ có công suất nhỏ hơn 600W thường là loại hai pha hoặc một

pha. Động cơ hai pha có hai dây quấn làm việc, trục của hai dây quấn đặt lệch

nhau trong không gian một góc 900

điện. Động cơ điện một pha chỉ có một dây

quấn làm việc.

Các số liệu định mức của động cơ không đồng bộ:

Công suất cơ có ích trên trục Pđm

Điện áp dây stato Ulđm

Dòng điện dây stato Ilđm

Tần số dòng điện stato f

Tốc độ quay rotor nđm

Hệ số công suất ϕđm cos

Hiệu suất ηđm

Gọi là động cơ không đồng bộ vì tốc độ quay của rotor khác với tốc độ

của từ trường quay trong máy. Đôi khi còn gọi là động cơ cảm ứng (vì sức điện

động và dòng điện có được trong rotor là do cảm ứng).

GVHD: NGUYỄN HÀO NHÁN 2/50 SVTH: PHẠM BÁ THIỆN

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN

2. Phạm vi áp dụng:

Động cơ điện không đồng bộ 3 pha được sử dụng trong nông nghiệp và

công nghiệp như: máy bơm nước ở các trạm bơm, trong nhà máy xi măng thì

được dùng cho các máy nghiền, máy khuấy, băng lăn vận tải…Các động cơ từ

5hp trở lên hầu hết là 3 pha còn động cơ nhỏ hơn 1hp thường là 1 pha.

II. Phân loại, cấu tạo:

1.Phân loại:

Theo kết cấu của động cơ không đồng bộ có thể chia ra làm các kiểu

chính: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ…

Theo kết cấu rotor, máy điện không đồng bộ chia làm 2 loại: Loại rotor

kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc.

Theo số pha trên dây quấn stator có thể chia làm các loại: Một pha, hai

pha, ba pha.

2. Cấu tạo:

Giống như các loại máy điện quay khác ,động cơ không đồng bộ ba pha

gồm có các bộ phận chính sau :Phần tỉnh hay còn gọi là stator, phần quay hay

còn gọi là rotor, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy được vẽ trên hình 1.1

Hình 1.1

2.1. Phần tĩnh (stator)

Trên stator có võ, lõi thép và dây quấn.

2.1.1. Vỏ máy:

Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn. Thường võ máy làm

bằng gang hoặc nhôm. Hai đầu vỏ máy có nắp máy, ổ trục đở. Đối với vỏ máy

có công suất tương đối lớn (100 kw) thường dùng thép tấm hàn lại làm vỏ máy,

tùy theo cách làm nguội, máy và dạng vỏ máy cũng khác nhau. Vỏ máy và nắp

máy còn dùng bảo vệ máy, như hình 1.2

GVHD: NGUYỄN HÀO NHÁN 3/50 SVTH: PHẠM BÁ THIỆN

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN

Hình 1.2

2.1.2. Lõi thép:

Lõi thép là phần dấn từ. Do từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay

nên giảm bớt tổn hao, lõi thép được làm bằng những lá thép (hình 1.3a) kỹ thuật

điện dày 0,5 mm ép lại. Khi đường kính ngoài của lõi thép nhỏ hơn 990 mm thì

dùng cả tấm thép tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải

dùng những tấm thép hình rẻ quạt (hình 1.3b) ghép lại thành khối tròn.

Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm

hao tổn do dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi thép ngắn thì có thể ghép thành một

khối nếu lõi thép có thể ghép thành một khối nếu lõi thép quá dài thì ghép thành

những tấm ngắn mỗi tấm thép dài từ 6 đến 8 cm đặt cách nhau 1cm để thông gió

cho tốt. Mặt trong của lá thép sẽ có rảnh để đặt dây quấn.

2.1.3. Dây quấn:

Dây quấn stator được đặt vài các rãnh của lõi thép và được cách điện tốt

với lõi thép (hình 1.4). Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng (hình 1.4a)

được ép trong các rãnh phần ứng và làm thành một hoặc nhiều vòng kín. Dây

quấn là bộ phận quan trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá

trình biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng. Đồng thời về mặt kinh tế

thì giá thành của dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của

máy.

GVHD: NGUYỄN HÀO NHÁN 4/50 SVTH: PHẠM BÁ THIỆN

Hình 1.3. Lõi thép stato: a) Lõi thép hình vành

khăn; b) Lõi thép hình rẻ quạt; c) Mạch từ stato

a) b) c)

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN

Hình 1.4. Dây quấn của stato động cơ không đồng bộ 3 pha

Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm:

Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một dòng điện nhất

định chạy qua mà không bị nóng quá, một nhiệt độ nhất định để sinh ra một

moment cần thiết đồng thời đảm bảo đối chiều tốt.

Triệt để tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn.

Dây quấn phần ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau:

Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp.

Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp.

Trong một số máy cỡ lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp

giữa hai dây quấn xếp chồng và song.

2.2. Phần quay (hay rotor).

Phần là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy (hình 2.1a).

2.2.1. Lõi thép.

Lõi thép rotor được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện (hình 2.2)

được dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh theo hướng trục, ở giữa có

lỗ để lắp trục. Phía ngoài của lá thép được xẻ rãnh để đặt dây quấn. Lõi thép

được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rotor của máy.

GVHD: NGUYỄN HÀO NHÁN 5/50 SVTH: PHẠM BÁ THIỆN

Hình 2.1. Rôto (a) và (b) sơ đồ

mạch điện của rôto dây quấn

b)

R

Vòng

trượt

Chổi

than

Dây quấn

rôto

a)