Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Trang bị điện. Máy điện
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI
GIÁO TRÌNH
Tên mô đun: Trang bị điện – máy điện
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại
Vĩnh Phúc, năm 2018
1
MỤC LỤC
BỘ CÔNG THƯƠNG......................................................Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC.........................................................................................................................1
Chương I. Máy biến áp
Thời gian: 06 giờ .....................................8
1.1.. Khái niệm về máy biến áp......................................................................................8
1.1.1. Khái niệm chung. ...............................................................................................8
1.1.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ. ..........................................................................8
1. 1.2.1. Dải điều chỉnh tốc độ ...............................................................................8
1. 1.2.2. Độ trơn điều chỉnh ....................................................................................9
1.1.3. Yêu cầu chung của việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện..................................9
1.1.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện DC. ................................................................9
1.1.5. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC kích từ độc lập......................................9
1.2. Cấu tạo máy biến áp..............................................................................................12
1.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.....................................12
1.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông....................................................13
1.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng.........................14
1.3. Nguyên lý làm việc của máy biến áp :..................................................................15
1.3.1. Đấu nối mạch điều khiển tốc độ động cơ DC .................................................15
1.3.2. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC ........................................................16
1.4. Các chế độ làm việc của máy biến áp....................................................................18
1.4.1. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha. ..............................18
1.4.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ. ...............................................................21
1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số: ......................................................21
1.5. Máy biến áp 3 pha.................................................................................................21
1.5.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato:.......................22
1.5.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto của động cơ rôto dây quấn:
....................................................................................................................................22
1.5.3. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ roto lồng sóc bằng cách
thay đổi tần số ............................................................................................................23
Chương 2. Máy điện không đồng bộ
Thời gian : 07 giờ....................................25
2.1. Khái niệm về máy điện không đồng bộ.................................................................26
2.1.1 Định nghĩa .........................................................................................................26
2.1.2.Ký hiệu hình vẽ và chữ viết trên sơ đồ TĐKC-TĐĐ .......................................27
2.1.2.1. Ký hiệu theo tiêu chuẩn đức: ................................................................27
2.1.2.2. Ký hiệu theo tiêu chuẩn pháp................................................................27
2.1.2.3. Ký hiệu theo tiêu chuẩn mỹ ..................................................................28
2.1.2.4. Ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt Nam........................................................29
M.....................................................................................................................................29
M.....................................................................................................................................29
2.2. Cấu tạo máy điện không đồng bộ...........................................................................30
2.2.1. Nguyên tắc thời gian. .......................................................................................30
a. Nội dung nguyên tắc điều khiển theo thời gian:............................................................30
2.2.2. Nguyên tắc dòng điện. .....................................................................................31
2.3. Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ..................................................33
2.3.1 Các mạch mở máy trực tiếp. .............................................................................33
2.3.1.1. Mạch khởi động động cơ điện ba pha bằng khởi động từ đơn..................33
2.3.2. Mô tả mạch điện.................................................................................................34
2.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ .....................................................35
2.4.1.Mạch điều khiển (mạch nhị thứ) ..........................................................................36
2.4.2. Mô tả mạch điện.................................................................................................36
2.5. Các đặc tính làm việc của động cơ điện không đống bộ .........................................36
2
2.6. Động cơ điện không đống bộ 2 pha.......................................................................37
2.7. Động cơ điện không đống bộ 1 pha .......................................................................38
Chương 3. Máy điện đồng bộ.......................................................................................41
3.1. Định nghĩa và công dụng của máy điện đồng bộ....................................................42
3.1.1 Trang bị điện cho máy tiện ...............................................................................42
3.1.1.1. Cấu tạo máy tiện .....................................................................................42
3.1.1.2. Nguyên lý vận hành máy tiện...................................................................43
3.1.2. Trang bị điện trong một số máy tiện ..................................................................45
3.2. Cấu tạo máy điện đồng bộ .....................................................................................53
3.2.1 Trang bị điện cho máy phay ............................................................................53
3.2.1.1.Khái niệm chung......................................................................................53
3.2.1.2. Cấu tạo và cách phân loại máy phay.........................................................54
3.2.2. Máy phay 6P81, 6P11, 6P81Γ ............................................................................55
3.3. Nguyên lý làm việc máy điện đồng bộ...................................................................55
3.3.1. Thiết bị dẫn động................................................................................................55
3.3.2.Thiết bị điều khiển...............................................................................................55
3.4. Động cơ điện đồng bộ ...........................................................................................55
3.4.1. Chạy máy ...........................................................................................................55
3.4.2. Dừng máy...........................................................................................................55
3.4.3. Thử nhấp ............................................................................................................55
3.4.4.. Bảo vệ mạch điện ..............................................................................................56
3.4.5. Bảo vệ mạch điện ...............................................................................................56
1.2.4. Mạch điện trong máy phay P82 và 6H82 (là máy phay của Liên Xô Kiểu 6H82,
6H83 và của Việt Nam kiểu P12A, P623, P82).....................................................56
Chương 4. Máy điện một chiều
Thời gian : 12 giờ ..........................57
4.1 Khái niện về máy điện một chiều ...........................................................................57
4.1.1 Các mạch mở máy trực tiếp. .............................................................................57
4.1.1. 1 Mạch khởi động động cơ điện ba pha bằng khởi động từ đơn...................57
4.1.2. Mạch đảo chiều động cơ điện ba pha .................................................................59
4.2. Cấu tạo máy điện một chiều ..................................................................................62
4.2.1. Khái niệm chung ................................................................................................62
4.2.2. Mạch điều khiển sử dụng nút nhấn .....................................................................62
4.3. Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều..........................................................64
4.3.1. Sơ đồ mạch :......................................................................................................64
4.3.2. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển khởi động động cơ điện ba pha bằng khởi
động từ đơn..................................................................................................................65
4.3.3. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục sự cố.............................................67
4.4. Máy phát điện một chiều .......................................................................................67
4.4.1.. Sơ đồ mạch :.....................................................................................................67
4.4.2. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển động cơ KĐB 3 pha quay hai chiều dùng
khởi động từ kép ..........................................................................................................69
4.4.3. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục sự cố.............................................70
4.5. Động cơ điện một chiều.........................................................................................71
4.5.1. Mạch động lực (mạch nhất thứ) ..........................................................................71
4.5.2.Mạch điều khiển (mạch nhị thứ) ..........................................................................71
4.5.3. Mô tả mạch điện.................................................................................................72
4.6. Động cơ vạn năng..................................................................................................73
4.6.1. Mạch động lực (mạch nhất thứ) ..........................................................................73
4.6.2. Mạch điều khiển (mạch nhị thứ) .........................................................................74
4.6.3. Mô tả mạch điện.................................................................................................74
4.6.4. Giải thích............................................................................................................75
Chương 5. Các phần tử điều khiển truyền động điện
Thời gian : 06 giờ ..........76
3
5.1. Các phần tử bảo vệ................................................................................................76
5.1.1. Khái niệm chung. .............................................................................................76
5.1.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ. ........................................................................76
5.2. Các phần tử điều khiển có tiếp điểm ......................................................................77
5.2.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện DC. ..............................................................77
5.2.2. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC kích từ độc lập....................................77
5.3. Các rơ le................................................................................................................80
5.3.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.....................................80
5.3.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông....................................................81
5.3.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng.........................82
5.4. Thiết bị đóng cắt không tiếp điểm..........................................................................83
5.4.1. Đấu nối mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi điện áp dùng
hai nút nhấn thay đổi cấp tốc độ. ...............................................................................83
5.4.2. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi điện trở phụ dùng
hai nút nhấn thay đổi cấp tốc độ dùng khóa chéo, tự giữ thông qua nút dừng.........84
5.5. Công tắc hành trình không tiếp điểm .....................................................................86
5.5.1. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha. ..............................86
5.5.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ. ...............................................................89
Chương 6. Các mạch điều khiển động cơ điện thường gặp
Thời gian : 06 giờ ........90
6.1. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ, mở máy trực tiếp...........................91
6.1.1 Trang bị điện cho máy tiện ...............................................................................91
6.1.2. Nguyên lý vận hành máy tiện .............................................................................91
6.1.3. Trang bị điện trong một số máy tiện ..................................................................93
6.2. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ, mở máy gián tiếp ..........................98
6.2.1. Mạch động lực:...................................................................................................99
6.2.2. Mạch kích từ ......................................................................................................99
6.2.3. Điều kiện làm việc của máy..............................................................................100
6.3. Mạch điện hãm động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc ........................................100
6.3.1. Hãm máy..........................................................................................................100
6.3.2.Thử máy............................................................................................................101
6.3.3. Mạch tín hiệu: ..................................................................................................102
6.4. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ rôto dây quấn dùng công tắc tơ bán dẫn
..................................................................................................................................102
6.5. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc dùng biến tần..........102
6.5.1.Khái niệm chung...............................................................................................102
6.5.2. Cấu tạo và cách phân loại máy phay .................................................................103
6.6. Mạch điện điều khiển động cơ điện một chiều. ....................................................104
6.6.1.Thiết bị dẫn động...............................................................................................104
6.6.2.Thiết bị điều khiển............................................................................................104
6.6.3 Nguyên lý làm việc của máy..............................................................................104
Tài liệu cần tham khảo:................................................................................................106
1. Đặng Văn Đào, Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh (2002), Giáo trình máy điện, Vụ
THCN và DN.............................................................................................................106
2. Vũ Quang Hồi (2002), Giáo trình kỹ thuật điều khiển động cơ điện, Vụ THCN và DN.
..................................................................................................................................106
4
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: TRANG BỊ ĐIỆN - MÁY ĐIỆN
Mã môn học: MHTC16010151
Thời gian thực hiện môn học: 60 giờ (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo
luận, Chương tập: 27 giờ: Kiểm tra: 3 giờ)
I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC
- Vị trí: Học phần giới thiệu về máy biến áp, máy điện xoay chiều, máy điện một
chiều, các phần tử điều khiển truyền động điện và một số mạch điện điều khiển động
cơ điện.
- Tính chất: Môn học nằm trong nhóm kiến thức cơ sở và được học ở học kỳ I.
II. MỤC TIÊU MÔN HỌC
1. Kiến thức: Giúp sinh viên có kiến thức cơ bản về
+ Hiểu được cơ sở lý thuyết về máy điện và kỹ thuật điều khiển động cơ điện
+ Hiểu và phân tích được cấu tạo, nguyên lý làm việc, phạm vi ứng dụng một số
máy điện
+ Đọc, phân tích được một số sơ đồ trang bị điện
2. Kỹ năng:
+ Nhận biết được kí hiệu điện trên sơ đồ.
+ Đọc được sơ đồ và lắp ráp
3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Yêu nghề, cẩn thận, sáng tạo, có tinh thần
đoàn kết và tác phong công nghiệp. Đồng thời nghiêm túc, khoa học, tỉ mỉ.
III. NỘI DUNG MÔN HỌC
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian
Lý
Thực Kiểm
tra
TT
N i dung
Số tiết
thuyết hành
Chương I. Máy biến áp
1
2
3
4
5
15
5
2
8
3
5
3
6
2
4
Chương II. Máy điện không đồng bộ
Chương III. Máy điện đồng bộ
Chương IV. Máy điện một chiều
1
10
1
1
Chương V. Các phần tử điều khiển
truyền động điện
5
6
10
15
5
7
5
7
Chương VI. Các mạch điều khiển
động cơ điện thường gặp
5
60
30
27
3
Tổng số
2. Nội dung chi tiết
Chương I. Máy biến áp
* Mục tiêu:
Thời gian: 06 giờ
+Kiến thức: Trang bị cho sinh viên các khái niệm cơ bản và lý thuyết cơ sở về máy
biến áp
+ Kỹ năng: Nhận biết được các chế độ làm việc của máy biến áp
+ Thái độ: Rèn luyện thái độ cẩn thận, tỉ mỉ, tác phong công nghiệp.
* Nội dung:
1.1. Khái niệm về máy biến áp
1.2. Cấu tạo máy biến áp
1.3. Nguyên lý làm việc của máy biến áp
1.4. Các chế độ làm việc của máy biến áp
1.5. Máy biến áp 3 pha
Chương 2. Máy điện không đồng bộ
* Mục tiêu:
Thời gian : 07 giờ
+Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về máy điện không đồng bộ
+ Kỹ năng: Nhận biết được các loại động cơ điện
+ Thái độ: Rèn luyện thái độ cẩn thận, tỉ mỉ, tác phong công nghiệp.
* Nội dung:
2.1. Khái niệm về máy điện không đồng bộ
2.2. Cấu tạo máy điện không đồng bộ
2.3. Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ
2.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ
2.5. Các đặc tính làm việc của động cơ điện không đống bộ
2.6. Động cơ điện không đống bộ 2 pha
2.7. Động cơ điện không đống bộ 1 pha
Chương 3. Máy điện đồng bộ
* Mục tiêu:
Thời gian: 14 giờ
+ Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về động cơ đồng bộ
+ Kỹ năng: Nhận biết được các loại động cơ điện đồng bộ
+ Thái độ: Rèn luyện thái độ cẩn thận, tỉ mỉ, tác phong công nghiệp.
* Nội dung:
6
3.1. Định nghĩa và công dụng của máy điện đồng bộ
2.2. Cấu tạo máy điện đồng bộ
3.3. Nguyên lý làm việc máy điện đồng bộ
3.4. Động cơ điện đồng bộ
Chương 4. Máy điện một chiều
Thời gian : 12 giờ
* Mục tiêu:
+Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về máy điện 1 chiều
+ Kỹ năng: Nhận biết được các máy điện một chiều
+ Thái độ: Rèn luyện thái độ cẩn thận, tỉ mỉ, tác phong công nghiệp.
* Nội dung:
4.1. Khái niện về máy điện một chiều
4.2. Cấu tạo máy điện một chiều
4.3. Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều
4.4. Máy phát điện một chiều
4.5. Động cơ điện một chiều
4.6. Động cơ vạn năng
Chương 5.
giờ
Các phần tử điều khiển truyền động điện
Thời gian : 06
* Mục tiêu:
+Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến cơ bản về một số thiết bị điện bảo vệ thông
dụng
+ Kỹ năng: Nhận biết được một số thiết bị bảo vệ thông dụng
+ Thái độ: Rèn luyện thái độ cẩn thận, tỉ mỉ, tác phong công nghiệp.
* Nội dung:
5.1. Các phần tử bảo vệ
5.2. Các phần tử điều khiển có tiếp điểm
5.3. Các rơ le
5.4. Thiết bị đóng cắt không tiếp điểm
5.5. Công tắc hành trình không tiếp điểm
Chương 6. Các mạch điều khiển động cơ điện thường gặp
* Mục tiêu:
Thời gian : 06 giờ
+Kiến thức: Trang bị cho học sinh một số mạch điều khiển thong dụng
+ Kỹ năng:
7
- Nhận biết được các ký hiệu điện
- Đọc được sơ đồ điện
+ Thái độ: Rèn luyện thái độ cẩn thận, tỉ mỉ, tác phong công nghiệp.
* Nội dung:
6.1. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ, mở máy trực tiếp
6.2. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ, mở máy gián tiếp
6.3. Mạch điện hãm động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc
6.4. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ rôto dây quấn dùng công tắc tơ
bán dẫn
6.5. Mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc dùng biến tần
6.6. Mạch điện điều khiển động cơ điện một chiều.
8
Chương I. Máy biến áp
Giới thiệu:
Thời gian: 06 giờ
Do nhu cầu phát triển trong công nghiệp, áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong
các dây chuyền sản xuất của các nhà máy ngày càng đơn giản hoá trong vận hành để
nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí thì việc ứng dụng động cơ điện vào trong sản
xuất rất phổ biến. Do đó người học cần có những kiến thức về nguyên lý hoạt động và
kỹ năng thực hành điều khiển tốc độ động cơ điện nhằm phục vụ nhu cầu ứng dụng
trong sản xuất.
Mục tiêu:
- Thực hiện điều chỉnh tốc độ động cơ 3 pha, động cơ một chiều đúng phương
pháp.
- Áp dụng các phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với từng loại động cơ,
phù hợp với đặc tính, trạng thái làm việc của hệ thống sản xuất.
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
Nội dung chính:
1.1.. Khái niệm về máy biến áp
1.1.1. Khái niệm chung.
Mục tiêu:
- Hiểu được việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện.
- Nắm vững hiệu quả của các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Khái niệm về điều chỉnh tốc độ.
- Ngày nay, đại đa số các máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến cả một dây
chuyền sản xuất đều sử dụng truyền động điện (TĐĐ). Để đảm bảo những yêu cầu
của các công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức độ tự động cũng như năng
suất, các hệ TĐĐ thường phải điều chỉnh tốc độ, tức là cần phải điều chỉnh được
tốc độ máy theo yêu cầu công nghệ. Có thể điều chỉnh tốc độ máy bằng phương
pháp cơ khí hoặc bằng phương pháp điện qua việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện.
Ở đây, ta chỉ xem xét việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện.
1.1.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ.
- Chất lượng của một phương pháp điều chỉnh tốc độ được đánh giá qua một số
các chỉ tiêu sau đây :
1. 1.2.1. Dải điều chỉnh tốc độ
- Dải điều chỉnh tốc độ (hay phạm vi điều chỉnh tốc độ) là tỉ số giữa các giá trị
tốc độ làm việc lớn nhất và nhỏ nhất của hệ TĐĐ ứng với một mômen tải đã cho :
9
ωmax
ωmin
D =
1. 1.2.2. Độ trơn điều chỉnh
- Độ trơn điều chỉnh tốc độ khi điều chỉnh được biểu thị bởi tỷ số giữa 2 giá trị
tốc độ của 2 cấp kế tiếp nhau trong dải điều chỉnh:
Error! Not a valid link.
: tốc độ ổn định ở cấp i
ωi
Trong đó:
ω
i+1 : tốc độ ổn định ờ cấp i+1
1.1.3. Yêu cầu chung của việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện.
- Dãi điều chỉnh phải đủ rộng.
- Sự thay đổi tốc độ đáp ứng được yêu cầu thay đổi tốc độ của thiết bị mang tải.
- Điều chỉnh dễ dàng.
1.1.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện DC.
Mục tiêu:
- Hiểu rõ đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC
- Nắm vững các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
1.1.5. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ DC kích từ độc lập.
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Cuộn kích từ được cấp điện từ nguồn
một chiều độc lập với nguồn điện cấp cho rôto. ( hình 1.2, 1.3)
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý
động cơ điện một chiều
kích từ độc lập
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý
động cơ điện một chiều
kích từ song song
- Nếu cuộn kích từ và cuộn dây phần ứng được cấp điện bởi cùng một nguồn điện
thì động cơ là loại kích từ song song. Trường hợp này nếu nguồn điện có công
suất rất lớn so với công suất động cơ thì tính chất động cơ sẽ tương tự như động
cơ kích từ độc lập.
- Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay trong từ trường của
cuộn cảm nên trong cuộn ứng xuất hiện một sức điện động cảm ứng có chiều
ngược với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Theo sơ đồ nguyên lý trên hình 1.2
10
và hình 1.3, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng (rôto)
như sau:
U = E + (R + R ).I
Trong đó:
(2.1)
- U- là điện áp phần ứng động cơ, (V)
- E- là sức điện động phần ứng động cơ (V).
- R- là điện trở cuộn dây phần ứng
- Rp là điện trở phụ mạch phần ứng.
- I- là dòng điện phần ứng động cơ.
Rư = rư + rct + rcb + rcp
(2.2)
rư - Điện trở cuộn dây phần ứng.
rct - Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp.
rcb - Điện trở cuộn bù.
rcp - Điện trở cuộn phụ.
Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto:
p.N
Eu =
*Φ*ω = K *Φ*ω
( 2.3)
2πa
p.N
K =
là hệ số kết cấu của động cơ
2π a
- Từ thông qua mỗi cực từ.
Φ
p - Số đôi cực từ chính.
N - Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng.
a - Số mạch nhánh song song của cuộn ứng.
Hoặc ta có thể viết:
Ee = K e Φ N
( 2.4 )
Và
Vậy: Ke = K/ 9,55 = 0,105K
Nhờ lực từ trường tác dụng vào dây dẫn phần ứng khi có dòng điện, rôto quay
dưới tác dụng của mômen quay:
M = KΦIu
(2.5)
Từ hệ 2 phương trình (2.1) và (2.3) ta có thể rút ra được phương trình đặc tính cơ
điện biểu thị mối quan hệ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập như sau:
R +R
U
u
p *M
u
ω= −
kΦ (KΦ)2
( 2.6 )
11
Có thể biểu diễn đặc tính cơ dưới dạng khác:
ω = ω0 − ∆ω
R ,
R 2 + X
2
S th = ±
Trong đó:
gọi là tốc độ không tải lý tưởng
( 2.7 )
2
1
nm
Ru + R
(KΦ)2
∆ω =
p *M
gọi là độ sụt tốc độ
Phương trình đặc tính cơ (2.6) có dạng hàm bậc nhất y = B + Ax, nên đường
biểu diễn trên hệ tọa độ M0 là một đường thẳng với độ dốc âm. Đường đặc tính
ω
cơ cắt trục tung 0ω tại điểm có tung độ:
Tốc độ ω 0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng khi không có lực cản nào cả.
Đó là tốc độ lớn nhất của động cơ mà không thể đạt được ở chế độ động cơ vì
không bao giờ xảy ra trường hợp Mc = 0.
Hình 1.4. đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Khi phụ tải tăng dần từ Mc = 0 đến Mc = Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần từ ω 0
đến
ω đm
Điểm A(Mđm,ω đm) gọi là điểm định mức. Rõ ràng đường đặc tính cơ có thể vẽ
được từ 2 điểm w0 và A. Điểm cắt của đặc tính cơ với trục
hoành 0M có tung độ
= 0 và có hoành độ suy từ phương trình (2.6):
ω
Udm
( 2.7 )
= Kφdm*Inm
M = Mnm = Kφdm
Ru
12
Hình 1.5. đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Mômen Mnm và Inm gọi là mômen ngắn mạch và dòng điện ngắn mạch. Đó là giá
trị mômen lớn nhất và dòng điện lớn nhất của động cơ khi được cấp điện đầy đủ
mà tốc độ bằng 0. Trường hợp này xảy ra khi bắt đầu mở máy và khi động cơ
đang chạy mà bị dừng lại vì bị kẹt hoặc tải lớn quá
kéo không được. Dòng điện Inm này lớn và thường bằng: Inm = (10 đến 20)Iđm
Nó có thể gây cháy hỏng động cơ nếu hiện tượng tồn tại kéo dài.
1.2. Cấu tạo máy biến áp
1.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
- Sơ đồ nguyên lý được biểu diễn như trên hình 1.6. Từ thông động cơ được giữ
không đổi. Điện áp phần ứng được cấp từ một bộ biến đổi.
- Điện áp U chỉ có thể thay đổi về phía giảm (U<Uđm) nên phương pháp này chỉ
cho phép điều chỉnh giảm tốc độ.
Hình 1.6. điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp
thay đổi điện áp phần ứng
13
Hình 1.7. quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp
- Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng biện pháp thay
đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm sau:
- Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
- Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh.
- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh.
- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen là như nhau.
Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh. Do
vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) của đặc tính cơ thấp nhất không vượt quá
sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh.
- Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể: D ~ 10:1.
- Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với Uu ≤ Uđm
- Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn để có thể thay đổi trơn điện áp
ra.
1.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
- Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ của
động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ. Rõ ràng phương pháp này
chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa là chỉ có thể giảm dòng điện
kích từ Ikt ≤ Iktđm do đó chỉ có thể thay đổi về phía giảm từ thông. Khi giảm từ
thông, đặc tính dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn. Họ đặc tính giảm từ thông
như hình 1.8.
14
Hình 1.8. – Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ
pháp thay đổi từ thông kích từ.
độc lập bằng phương
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông có các đặc điểm sau:
- Từ thông càng giảm thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc
độ động cơ càng lớn.
- Độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thông.
- Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh:D ~ 3:1.
- Chỉ có thể điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía tăng.
1.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng
- Sơ đồ nguyên lý nối dây như hình 1.9. Khi tăng điện trở phần ứng, đặc tính cơ
dốc hơn nhưng vẫn giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng. Họ đặc tính cơ khi thay
đổi điện trở mạch phần ứng như hình 1.9.
- Đặc điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở
mạch phần ứng:
- Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn, đặc tính cơ
càng mềm và độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn.
- Phương pháp chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía giảm (do chỉ có
thể tăng thêm điện trở).
- Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng cho nên tổn hao
công suất dưới dạng nhiệt trên điện trở càng lớn.
Hình 1.9 - Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích
pháp thay đổi điện trở phần ứng.
từ độc lập bằng phương
15
1.3. Nguyên lý làm việc của máy biến áp :
1.3.1. Đấu nối mạch điều khiển tốc độ động cơ DC
a. Sơ đồ mạch :
b. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi
điện áp
Nội dung công việc
Yêu cầu kỹ thuật
Dụng cụ, thiết bị
Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo thực tế - Các tiếp điểm tiếp xúc - Đồng hồ vạn
thiết bị điện và các thông số kỹ của các nút nhấn, relay năng V.O.M,
thuật cơ bản của thiết bị trong còn tốt.
- cầu chì
mạch điện. Vẽ lại sơ đồ kết nối - điện áp đặt vào cuộn - nút nhấn
trong mạch
dây relay và động cơ DC - Relay
phải bằng điện áp định
mức
Bước 2: Lắp đặt thiết bị điện và - Lắp đặt chắc chắn thiết Panel lắp đặt thiết
đấu nối mạch điện theo sơ đồ bị điện vào panel điện, bị điện, áp tô mát
nguyên lý.
làm đầu cốt và đấu dây 1 pha, cầu chì,
- Đấu mạch động lực
- Đấu mạch điều khiển
nối phải chắc chắn
- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ
dây dẫn, relay, nút
nhấn, động cơ
điện một chiều,
kềm cắt dây điện,
kềm bấm đầu cốt,
tua vít ba ke (4
chấu), tua vít dẹt,
16
bịt đầu cốt,…
Đồng hồ vạn năng
V.O.M
Bước 3: Kiểm tra nguội theo các - Thao tác chính xác
bước sau:
- Đúng theo sơ đồ
- Kiểm tra mạch động lực.
- Kiểm tra mạch điều khiển.
Bước 4: Hoạt động thử theo các Mạch hoạt động tốt, Nguồn điện cung
bước sau:
đúng nguyên lý.
cấp
- Nối dây nguồn.
- Đóng áp tô mát nguồn.
- Ấn nút S1 động cơ hoạt động ở
điện áp 12VDC.
- Ấn nút S2 động cơ hoạt động ở
điện áp 24VDC.
c. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục sự cố
TT
Hiện tượng
Nguyên nhân
Cách khắc phục
1
Mạch điều khiển không họat - Đấu dây mạch điều Kiểm tra và đấu
động.
khiển tiếp xúc không tốt lại tiếp điểm duy
- Chưa cấp nguồn cho trì, kiểm tra lại
mạch điều khiển
các đầu nối, cấp
- chưa đấu tiếp điểm duy nguồn cho mạch
trì
2
Mạch động lực không họat - Đấu dây mạch động kiểm tra lại các
động lực tiếp xúc không tốt đầu nối, cấp
- Chưa cấp nguồn cho nguồn cho mạch
mạch động lực
1.3.2. Lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC
a. Sơ đồ mạch :
17
b. Quy trình kỹ thuật lắp mạch điều khiển tốc độ động cơ DC bằng cách thay đổi
điện trở phụ
Nội dung công việc
Yêu cầu kỹ thuật
Dụng cụ, thiết bị
Bước 1: Tìm hiểu cấu tạo thực - Các tiếp điểm tiếp - Đồng hồ vạn năng
tế thiết bị điện và các thông số xúc của các nút nhấn, V.O.M,
kỹ thuật cơ bản của thiết bị relay còn tốt.
- cầu chì
trong mạch điện. Vẽ lại sơ đồ - điện áp đặt vào - nút nhấn
kết nối trong mạch
cuộn dây relay và - Relay
động cơ DC phải
bằng điện áp định
mức
- độn
g
cơ
DC.
- Điệ
n
trở
phụ
Bước 2: Lắp đặt thiết bị điện và - Lắp đặt chắc chắn Panel lắp đặt thiết bị
đấu nối mạch điện theo sơ đồ thiết bị điện vào panel điện, áp tô mát 1 pha,
nguyên lý.
điện, làm đầu cốt và điện trở phụ, cầu chì,
đấu dây nối phải chắc dây dẫn, relay, nút nhấn,
- Đấu mạch động lực
- Đấu mạch điều khiển
chắn
động cơ điện một chiều,
kềm cắt dây điện, kềm
bấm đầu cốt, tua vít ba
ke (4 chấu), tua vít dẹt,
- Thao tác chính xác
- Đúng theo sơ đồ
18
bịt đầu cốt,…
Bước 3: Kiểm tra nguội theo - Thao tác chính xác
Đồng hồ vạn năng
V.O.M
các bước sau:
- Đúng theo sơ đồ
- Kiểm tra mạch động lực.
- Kiểm tra mạch điều khiển.
Bước 4: Hoạt động thử theo các Mạch hoạt động tốt, Nguồn điện cung cấp
bước sau:
đúng nguyên lý.
- Nối dây nguồn.
- Đóng áp tô mát nguồn.
- Ấn nút S1 động cơ hoạt động
có điện trở phụ.
- Ấn nút S2 động cơ hoạt động
không có điện trở phụ.
- Ấn nút S3 động cơ dừng
c. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục sự cố
Cách khắc
phục
TT
Hiện tượng
Nguyên nhân
1
Mạch điều khiển không họat - Đấu dây mạch điều Kiểm tra và
động.
khiển tiếp xúc không tốt đấu lại tiếp
- Chưa cấp nguồn cho điểm duy trì,
mạch điều khiển
- chưa đấu tiếp điểm duy các đầu nối,
trì cấp nguồn
cho mạch
- Đấu dây mạch động lực kiểm tra lại
tiếp xúc không tốt các đầu nối,
- Chưa cấp nguồn cho cấp nguồn
mạch động lực cho mạch
kiểm tra lại
2
Mạch động lực không họat động
1.4. Các chế độ làm việc của máy biến áp.
1.4.1. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha.
- Khi coi 3 pha động cơ là đối xứng, được cấp nguồn bởi nguồn xoay chiều hình
sin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hoà thì có thể xem xét động cơ
qua sơ đồ thay thế 1 pha. Đó là sơ đồ điện một pha phía stator với các đại lượng
điện ở mạch rôto đã quy đổi về stator.
19
Hình 1.10. sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ
- Khi cuộn dây stator được cấp điện với điện áp định mức U1phđm trên 1 pha mà
giữ yên rotor (không quay thì mỗi pha của cuộn dây rotor sẽ xuất hiện một sức
điện động E2phđm theo nguyên lý của máy biến áp. Hệ số quy đổi sức điện động là:
E1phdm
KE =
E2 phdm
- Từ đó ta có hệ số quy đổi dòng điện:
1
K =
1
KE
và hệ số quy đổi trở kháng:
KE
2
KR = Kx =
=KE
K
1
- Với các hệ số quy đổi này, các đại lượng điện ở mạch rotor có thể quy đổi về
mạch stator theo cách sau:
- Dòng điện: I'2 = kII2
- Điện kháng: X'2 = kXX2
- Điện trở: R'2 = kRR2
- Trên sơ đồ thay thế ở hình 2.25, các đại lượng khác là:
I0 - Dòng điện từ hóa của động cơ.
Rm, Xm - Điện trở, điện kháng mạch từ hóa.
I1 - Dòng điện cuộn dây stator.
R1, X1 - Điện trở, điện kháng cuộn dây stator.
Dòng điện rotor quy đổi về stator có thể tính từ sơ đồ thay thế:
U1ph
2
I, =
R2,
2
R1 +
+ X + X ,
(
)
√
1
2
s
↵
Tải về để xem bản đầy đủ
107 trang
12941
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Trang bị điện. Máy điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nghe_dien_tu_cong_nghiep_modun_trang_bi_dien_may.pdf
