thiết kế bộ khởi động động cơ không đồng bộ

§å ¸n tèt nghiÖp SV: T« Anh TuÊn

Môc lôc

Trang

Lêi nãi ®Çu..................................................................................................................2

PhÇn I 4

Giíi thiÖu m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé..........................................................4

PhÇn II 20 Khëi ®éng §éng c¬ kh«ng ®ång bé.........................................................20 PhÇn III: C¸c ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé.22 PhÇn IV: 31 Dïng ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng cuén kh¸ng ®Ó vËn hµnh b¬m..............................................................31 PhÇn V: M« pháng hÖ thèng khëi ®éng trªn MATLAB - SIMULINK 50

1

§å ¸n tèt nghiÖp SV: T« Anh TuÊn

Lêi nãi ®Çu

Trong giai ®o¹n hiÖn nay níc ta ®· vµ ®ang thùc hiÖn c«ng nghiÖp ho¸,

hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc. §Èy m¹nh vµ më réng c¸c ngµnh, nghÒ kü thuËt cao. Tuy

vËy níc ta vÉn lµ mét níc n«ng nghiÖp vµ lµ mét níc ®ang ph¸t triÓn. Nãi ®Õn

nghÒ n«ng ta kh«ng thÓ kh«ng ®Ò cËp ®Õn vÊn ®Ò cÊp tho¸t níc. Nhng ngµy

nay cÊp tho¸t níc kh«ng nh÷ng lµ c¸c c«ng tr×nh h¹ tÇng kü thuËt cña c¸c ®«

thÞ vµ n«ng th«n mµ cßn lµ c«ng tr×nh h¹ tÇng v« cïng quan träng cña x· héi,

nã gãp p hÇn lµm thay ®æi bé mÆt ®« thÞ, n«ng th«n, lµm cho cuéc sèng cña

ngêi d©n cµng tiÖn nghi, hiÖn ®¹i vµ v¨n minh h¬n.

Tõ ®ã mµ c¸c tr¹m b¬m ®· dÇn ®îc h×nh thµnh, nã ®ãng vai trß quan

träng trong hÖ thèng cÊp tho¸t níc. Vµ m¸y b¬m lµ thµnh phÇn kh«ng thÓ

thiÕu cña tr¹m b¬m. Trong nh÷ng n¨m tríc ®©y m¸y b¬m chØ ®îc dïng ®Ó vËn

chuyÓn níc. Ngµy nay m¸y b¬m ®· ®îc sö dông réng r·i trªn nhiÒu lÜnh vùc

kh¸c nhau, víi môc ®Ých kh¸c nhau. ChÝnh v× vËy ta ph¶i biÕt sö dông vµ chän

m¸y b¬m phï hîp víi chøc n¨ng vµ m«i trêng lµm viÖc.

Ngµy nay khi sö dông b¬m ngoµi c¸c yªu cÇu c¬ b¶n th× vÊn ®Ò lu«n

quan t©m ®Õn lµ vÊn ®Ò cÊp ®iÖn cho tr¹m b¬m, tù ®éng ho¸ tr¹m b¬m vµ ®Æc

biÖt lµ ph¶i chó ý ®Õn ®éng c¬ cña b¬m.

§Ó ®¶m b¶o vËn hµnh tr¹m b¬m ®îc tèt th× cÇn ph¶i cã sù truyÒn t¶i vµ

phèi ®iÖn ®Õn tr¹m b¬m.

§éng c¬ ®iÖn thêng ®îc cung cÊp ®ång bé víi m¸y b¬m. §éng c¬ th×

cã rÊt nhiÒu lo¹i, lo¹i dïng trong tr¹m b¬m chñ yÕu lµ ®éng c¬ ®iÖn kh«ng

®ång bé, ®«i khi cã thÓ dïng ®éng c¬ ®ång bé.

§©y lµ lo¹i ®éng c¬ dïng réng r·i ®Ó dÉn ®éng cho c¸c lo¹i m¸y. Cã cÊu

t¹o ®¬n gi¶n, dÔ sö dông. §Æc biÖt lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc më

m¸y rÊt ®¬n gi¶n. Cã thÓ më trùc tiÕp hoÆc h¹ ®iÖn ¸p stato råi më m¸y.

Më m¸y trùc tiÕp rÊt ®¬n gi¶n chØ cÇn ®ãng trùc tiÕp ®éng c¬ vµo líi

®iÖn nhê cÇu dao hoÆc bé khëi ®éng tõ. Nhng c¸ch nµy lµm sôt ¸p trªn líi,

dßng khëi ®éng lín h¬n dßng ®Þnh møc rÊt nhiÒu g©y ra ¶nh hëng ®Õn c¸c phô

t¶i kh¸c. V× vËy ta thêng më m¸y b»ng c¸ch h¹ ®iÖn ¸p Stato ®Ó tõ ®ã gi¶m ®-

îc dßng khëi ®éng.

Víi vai trß quan träng nh vËy nªn khi sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé

ta ph¶i chó ý ®Õn sù khëi ®éng cña ®éng c¬. Vµ víi m¸y cÇn ph¶i khëi ®éng

b»ng c¸ch h¹ ®iÖn ¸p khëi ®éng th× bé khëi ®éng cña ®éng c¬ sÏ ®ãng mét vai

2

§å ¸n tèt nghiÖp SV: T« Anh TuÊn

trß hÕt søc quan träng. ChÝnh v× vËy mµ ®Ò tµi tèt nghiÖp em ®îc giao lµ

"ThiÕt kÕ bé khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé"

§å ¸n cña em gåm:

Ch¬ng I: Giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé.

Ch¬ng II: §Æt vÊn ®Ò khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé.

Ch¬ng III: C¸c ph¬ng ph¸p khëi ®éng.

Ch¬ng IV: Chän ph¬ng ¸n vµ tÝnh to¸n.

Ch¬ng V: M« pháng hÖ thèng khëi ®éng trªn Matlab Simlink

Qua ®©y em xin göi lêi c¶m ¬n ®Õn c¸c thÇy c« gi¸o ®· d¹y em trong

qu¸ tr×nh häc tËp võa qua vµ em xin göi lêi c¶m ¬n ®Õn thÇy TrËn Träng Minh,

thÇy ®· tËn t×nh híng dÉn, chØ b¶o ®Ó em hoµn thµnh tèt b¶n ®å ¸n nµy. Trong

thêi gian thùc hiÖn mÆc dï ®· rÊt cè g¾ng song kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai

sãt. Em mong c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o chØnh söa cho em.

Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n.

3

§å ¸n tèt nghiÖp SV: T« Anh TuÊn

PhÇn I

Giíi thiÖu m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé

I. Ph©n lo¹i vµ kÕt cÊu

1. Ph©n lo¹i.

- Theo kÕt cÊu cña vá, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã thÓ chia thµnh c¸c

kiÓu chÝnh sau: kiÓu hë, kiÓu b¶o vÖ, kiÓu kÝn, kiÓu phßng næ, v.v…

- Theo kÕt cÊu cña r«to, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé chia lµm hai lo¹i: lo¹i

r«to kiÓu d©y quÊn vµ lo¹i r«to kiÓu lång sãc.

- Theo sè pha trªn d©y qu©n stato cã thÓ chia thµnh c¸c lo¹i: mét pha,

hai pha, ba pha…

2. KÕt cÊu.

Gièng nh c¸c m¸y ®iÖn quay kh¸c, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé gåm c¸c

bé phËn chÝnh sau:

2.1. PhÇn tÜnh hay stato

Trªn stato cã vá, lâi s¾t vµ d©y quÊn.

a. Vá m¸y:

Vá m¸y cã t¸c dông cè ®Þnh lâi s¾t vµ d©y quÊn, kh«ng dïng ®Ó lµm

m¹ch dÉn tõ. Thêng vá m¸y lµm b»ng gang. §èi víi m¸y cã c«ng suÊt t¬ng

®èi lín (1000kW) thêng dïng thÐp tÊm hµn l¹i lµm thµnh vá. Tuú theo c¸ch

lµm nguéi m¸y mµ d¹ng vá còng kh¸c nhau.

b. Lâi s¾t

Lâi s¾t lµ phÇn dÉn tõ. V× tõ trêng ®i qua lâi s¾t lµ tõ trêng quay nªn ®Ó

gi¶m tæn hao, lâi s¾t ®îc lµm b»ng nh÷ng lµ thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,5 mm Ðp

l¹i. Khi ®êng kÝnh ngoµi lâi s¾t nhá h¬n 990 mm th× dïng c¶ tÊm trßn Ðp l¹i.

Khi ®êng kÝnh ngoµi lâi s¾t lín h¬n trÞ sè trªn th× ph¶i dïng nh÷ng tÊm h×nh rÎ

qu¹t ghÐp l¹i thµnh khèi trßn.

Mçi l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ®Çu cã phñ s¬n c¸ch ®iÖn trªn bÒ mÆt ®Ó gi¶m

hao tæn do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. NÕu lâi s¾t ng¾n th× cã thÓ ghÐp thµnh

mét khèi. NÕu lâi s¾t dµi qu¸ th× thêng ghÐp thµnh tõng thÕp ng¾n, mçi thÕp

dµi 6 ®Õn 8 cm. ®Æt c¸ch nhau 1 cm ®Ó th«ng giã cho tèt. MÆt trong cña l¸

thÐp cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn.

c. D©y quÊn.

D©y quÊn stato ®îc ®Æt vµo c¸c r·nh cña lâi s¾t vµ ®îc c¸ch ®iÖn tèt víi

lâi s¾t.

2.2. PhÇn quay hay r«to.

PhÇn nµy cã hai bé phËn chÝnh lµ lâi s¾t vµ d©y quÊn.

a. Lâi s¾t.

4

§å ¸n tèt nghiÖp SV: T« Anh TuÊn

Nãi chung th× ngêi ta dïng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn nh ë stato. Lâi s¾t

®îc Ðp trùc tiÕp lªn trôc m¸y hoÆc lªn mét gi¸ r«to cña m¸y. PhÝa ngoµi cña l¸

thÐp cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn.

b. R«to vµ d©y quÊn r«to.

R«to cã hai lo¹i chÝnh: r«to kiÓu d©y quÊn vµ r«to kiÓu lång sãc.

- Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn: R«to cã d©y quÊn gièng nh d©y quÊn stato.

Trong m¸y ®iÖn cì trung b×nh trë lªn thêng dïng d©y quÊn kiÓu sãng hai líp

v× bít ®îc nh÷ng d©y ®Çu nèi, kÕt cÊu d©y quÊn trªn r«to chÆt chÏ. Trong m¸y

®iÖn cì nhá thêng dïng d©y quÊn ®ång t©m mét líp. D©y quÊn ba pha cña r«to

thêng ®Êu h×nh sao, cßn ba ®Çu kia ®îc nèi vµo ba vµnh trît thêng lµm b»ng

®ång ®Æt cè ®Þnh ë mét ®Çu trôc vµ th«ng qua chæi than cã thÓ ®Êu víi m¹ch

®iÖn bªn ngoµi. §Æc ®iÓm cña lo¹i ®éng c¬ ®iÖn r«to kiÓu d©y quÊn lµ cã thÓ

th«ng qua chæi than ®a ®iÖn trë phô hay s.®.® phô vµo m¹ch ®iÖn r«to ®Ó c¶i

thiÖn hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y. Khi m¸y lµm viÖc b×nh thêng d©y quÊn r«to ®-

îc nèi ng¾n m¹ch.

- Lo¹i r«to kiÓu lång sãc: KÕt cÊu cña lo¹i d©y quÊn nµy rÊt kh¸c víi

d©y quÊn stato. Trong mçi r·nh cña lâi s¾t r«to vµo thanh dÉn b»ng ®ång hay

nh«m dµi ra khái lâi s¾t vµ ®îc nèi t¾t l¹i ë hai ®Çu b»ng hai vµnh ng¾n m¹ch

b»ng ®ång hay nh«m lµm thµnh mét c¸i lång mµ ngêi ta quen gäi lµ lång sãc.

D©y quÊn lång sãc kh«ng cÇn c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t. §Ó c¶i thiÖn tÝnh

n¨ng më m¸y, trong m¸y c«ng suÊt t¬ng ®èi lín, r·nh r«to cã thÓ lµm thµnh

d¹ng r·nh s©u hoÆc lµm thµnh hai r·nh lång sãc hay cßn gäi lµ lång sãc kÐp.

Trong m¸y ®iÖn cì nhá, r·nh r«to thêng dïng ®îc lµm chÐo ®i mét gãc so víi

t©m trôc.

2.3. Khe hë.

V× r«to lµ mét khèi trßn nªn khe hë ®Òu. Khe hë trong m¸y ®iÖn kh«ng

®ång bé rÊt nhá (tõ 0,2 ®Õn 1 mm trong m¸y ®iÖn cì nhá vµ võa) ®Ó h¹n chÕ

dßng ®iÖn tõ hãa lÊy tõ líi vµo vµ nh vËy míi cã thÓ lµm cho hÖ sè c«ng suÊt

cña m¸y cao h¬n.

3. C¸c lîng ®Þnh møc

Còng nh tÊt c¶ c¸c lo¹i m¸y ®iÖn kh¸c, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã c¸c

trÞ sè ®Þnh møc ®Æc trng cho ®iÒu kiÖn kü thuËt cña m¸y. C¸c trÞ sè nµy do nhµ

m¸y thiÕt kÕ, chÕ t¹o quy ®Þnh vµ ®îc ghi trªn nh·n m¸y. V× m¸y ®iÖn kh«ng

®ång bé chñ yÕu lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn nªn trªn nh·n m¸y ghi c¸c trÞ

sè ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn khi m¸y t¶i ®Þnh møc. C¸c trÞ sè ®ã thêng bao

gåm: c«ng suÊt ®Þnh møc ë ®Çu trôc P®m (kW hay W), dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc

I®m (A), ®iÖn ¸p ®Þnh møc U®m (V), c¸ch ®Êu d©y (Y hay ∆), tèc ®é quay ®Þnh

møc n®m (vg/ph), hiÖu suÊt ®Þnh møc η®m vµ hÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc cosϕ®m

…..

Tõ c¸c trÞ sè ®Þnh møc ghi trªn nh·n m¸y cã thÓ t×m ®îc c¸c trÞ sè quan

träng kh¸c nh:

C«ng suÊt ®Þnh møc mµ ®éng c¬ ®iÖn tiªu thô:

®m

1®m ®m ®m ®m

®m

P

P 3U I cos = = ϕ

η

5