Giáo trình Điện máy công cụ (Ngành: Cắt gọt kim loại - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:107

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Điện máy công cụ (Ngành: Cắt gọt kim loại - Trình độ: Cao đẳng)" với mục tiêu giúp sinh viên trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ điện 1 pha, 3 pha không đồng bộ rotor lồng sóc; nắm được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện; nêu được nguyên lý làm việc của các mạch điều khiển máy cắt gọt kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện máy công cụ (Ngành: Cắt gọt kim loại - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ

UBND THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT NGUYỄN TRƯỜNG TỘ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN MÁY CÔNG CỤ NGÀNH: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số 387/QĐ-CĐKTNTT ngày 31 tháng 12 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Tp. Hồ Chí Minh, 10/2022
LỜI NÓI ĐẦU Nhằm đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng đào tạo và đào tạo theo nhu cầu xã hội. Trường Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ tổ chức biên soạn giáo trình trình độ Trung cấp, Cao đẳng cho tất cả các môn học thuộc các ngành, nghề đào tạo tại trường. Từ đó giúp cho học sinh – sinh viên có điều kiện học tập, nâng cao tính tự học và sáng tạo. Giáo trình môn học Điện máy công cụ thuộc các môn chuyên ngành của ngành đào tạo Cắt gọt kim loại và là tài liệu tham khảo cho ngành Cắt gọt kim loạ • Vị trí môn học: được bố trí ở học kỳ 3 của chương trình đào tạo cao đẳng và học kỳ 3 của chương trình trung cấp. • Mục tiêu môn học: Sau khi học xong môn học này người học có khả năng: * Kiến thức: - Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ điện 1 pha, 3 pha không đồng bộ rotor lồng sóc. - Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện. - Trình bày được nguyên lý làm việc của các mạch điều khiển máy cắt gọt kim loại. * Kỹ năng: - Nhận dạng và phân loại các động cơ điện không đồng bộ. - Nhận dạng và phân loại khí cụ điện. - Lắp được mạch điều khiển và sửa chữa được một số hư hỏng thông thường mạch điện máy cắt gọt kim loại. * Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Nhận thức được tầm quan trọng của môn học đối với nghề nghiệp. - Hình thành ý thức học tập, sai mê nghề nghiệp qua từng bài học. - Có tác phong công nghiệp, an toàn lao động trong quá trình làm thí nghiệm và thực tập. • Thời lượng và nội dung môn học: Thời lượng: 45 giờ; trong đó: Lý thuyết 08, Thực hành 29, kiểm tra: 08 giờ. Nội dung giáo trình gồm các chương/ bài: - Bài 1: trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các phương pháp khởi động và thay đổi tốc độ của đồng cơ không đồng bộ 3 pha, 1 pha. 1/106
- Bài 2: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động các khí cụ điện và các mạch máy công nghiệp. - Bài 3: Trình bày nguyên lý hoạt động của các trang bị điện máy cắt gọt kim loại. Trong quá trình biên soạn giáo trình này tác giả đã chọn lọc những kiến thức cơ bản, bổ ích nhất, có chất lượng nhằm đáp ứng tốt nhu cầu giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh – sinh viên bậc cao đẳng, trung cấp tại trường. Tuy nhiên, quá trình thực hiện không thể tránh những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô đồng nghiệp và các em học sinh – sinh viên để hiệu chỉnh giáo trình ngày càng hiệu quả hơn. Trân trọng cảm ơn. Tác giả Đoàn Thanh Long 2/106
MỤC LỤC TRANG Lời mở đầu 1 BÀI 1: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 5 Giới thiệu 5 1.1. Khái niệm chung và cấu tạo 5 1.1.1. Khái niệm chung 5 1.1.2. Cấu tạo 5 1.2. Nguyên lý hoạt động 9 1.2.1. Nguyên lý hoạt động tạo động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc một pha 9 1.2.2. Nguyên lý hoạt động tạo động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc ba pha 10 1.3. Các phương pháp khởi động, thay đổi tốc độ quay của động cơ 10 1.3.1. Các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ 10 1.3.2. Các phương pháp thay đổi tốc độ quay của động cơ 15 BÀI 2: KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 21 Giới thiệu 21 2.1. Cấu tạo và công dụng của khí cụ điện hạ áp 21 2.1.1. Cầu chì 21 2.1.2. Cầu dao 27 2.1.3. Công tắc, nút ấn 32 2.1.4. Áp tô mát 37 2.1.5. Công tắc tơ 42 2.1.6. Timer 50 2.2. Mạch máy công nghiệp 55 2.2.1. Mạch khởi động động cơ ba pha không đồng bộ roto lồng sóc 55 2.2.2. Mạch đảo chiều động cơ ba pha không đồng bộ roto lồng sóc 59 2.2.3. Mạch khởi động động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc theo phương pháp sao – tam giác. 63 2.2.4. Mạch khởi động tuần tự 2 động cơ. 68 3/106
2.2.5. Mạch khởi động động cơ hai tốc độ. 72 BÀI 3: TRANG BỊ ĐIỆN MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI 79 Giới thiệu 79 3.1. Khái niệm chung về máy cắt gọt kim loại. 79 3.1.1. Khái niệm, phân loại 79 3.1.2. Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 80 3.2. Trang bị điện nhóm máy tiện. 81 3.2.1. Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 81 3.2.2. Trang bị điện máy tiện T616 83 3.3. Trang bị điện nhóm máy phay. 89 3.3.1. Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 89 3.3.2. Trang bị điện máy phay 90 3.4. Trang bị điện nhóm máy doa. 96 3.4.1. Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 96 3.4.2. Trang bị điện máy doa 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 4/106
BÀI 1: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Giới thiệu: Trong các mày cắt gọt kim loại ngoài các chi tiết, bộ phận cơ khí, còn có các máy điện không đồng bộ chủ yếu là động cơ điện xoay chiều trong các nguồn động lực. Kỹ thuật ngành cắt gọt kim loại ngoài công ciệc chính, còn phải có kiến thức và kỹ năng về một số loại động cơ điện sử dụng làm nguồn động lực trong máy cắt gọt kim loại. Hiểu biết quá trình hoạt động và có thẻ xử lý một số hư hỏng nhỏ của các động cơ điện. Mục tiêu: - Kiến thức: Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ một và ba pha. - Kỹ năng: Xác định được khác phương pháp khởi động và thay đổi tốc độ quay của động cơ không đồng bộ một pha và ba pha. - Năng lực tực chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung: 1.1. KHÁI NIỆM VÀ CẤU TẠO. 1.1.1. khái niệm chung. Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho các máy công cụ… Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm một vị trí quan trọng: quạt gió, động cơ tủ lạnh...Tóm lại phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi. Tuy vậy máy điện không đồng bộ có những nhược điểm sau: cosϕ của máy thường không cao lắm, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng của nó có phần bị hạn chế. 1.1.2. Cấu tạo. 1.1.2.1. Cấu tạo động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc một pha. Động cơ một pha thường được sử dụng trong các thiết bị điện gia dụng và công nghiệp, công suất thường nhỏ, từ vài W (Watt) đến một vài kW, thường được sử dụng nguồn điện 5/106
xoay chiều một pha. So với động cơ không đồng bộ ba pha cùng kích thước thì công suất của động cơ không đồng bộ một pha chỉ bằng khoảng 50% công suất động cơ không đồng bộ ba pha. Do nguyên lý khởi động khác nhau và yêu cầu về tính năng kỹ thuật khác nhau, nên kết cấu động cơ cũng có nhiều đặc điểm khác nhau, nhưng cấu tạo chính cũng gầm hai phần là stator và rôtor. a) b) Hình 1.1-1: a- Động cơ lồng sóc; b- Động cơ một pha 1. Stator (phần tĩnh): Stator bao gồm: lõi thép, cuộn dây và võ máy. - Lõi thép chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện (thép silic) có chiều dày (0,35 ÷ 0,5)mm hình tròn được đập rãnh phía trong theo hướng tâm (hình 1.1-3), sau đó ghép cách điện với nhau tạo thành hình trụ rỗng với các rãnh đặt dây quấn. Lõi thép được ép vào trong vỏ máy. Hình 1.1-2: Lá thép kỹ thuật điện dập định hình các rãnh - Cuộn dây được làm bằng đồng, phía ngoài có tráng lớp ê may cách điện và được đặt vào rãnh của lõi thép và cách điện với lõi thép. Số cuộn dây và số vòng dây trong mỗi cuộn phụ thuộc vào công suất động cơ, điện áp sử dụng và tốc độ quay của rôto. Thường có hai cuộn dây: cuộn chính và cuộn phụ có kết cầu thường không giống nhau, đặt lệch nhau góc 90o về điện. - Vỏ máy: Để cố định lõi sắt và dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ. Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1 mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa), khe hở càng nhỏ càng tốt để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới điện vào. 6/106
Hình 1.1-3: Cấu tạo stator của động cơ 2. Rôtor (phần động) Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau thành hình trụ, phía trên có xẻ rãnh đặt các thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm (rôtor lồng sóc) hoặc dây quấn (rôtor dây quấn). Hai phía đầu rôtor có hai vòng ngắn mạch bằng đồng hoặc bằng nhôm tạo thành mạch kín. Các đường rãnh của rôtor động cơ một pha thường được thiết kế lệch xiên so với trục rôtor, nhằm mục dích cho động cơ dễ dàng khởi động và khi vận hành giảm bới hiện tượng rung chuyển do lực điện từ tác động lên rôtor không liên tục. 7/106
Hình 1.1-4: Cấu tạo rôtor Hình 1.1-5: Lõi thép rôtor Hình 1.1-6: Cấu tạo rôtor lồng sóc 8/106
1.1.2.2. Cấu tạo động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc ba pha 1. Stator (phần tĩnh): Stator bao gồm: lõi thép, day quấn và vỏ máy - Lõi thép chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện (thép silic) hình tròn được đập rãnh phía trong theo hướng tâm, sau đó ghép cách điện với nhau tạo thành hình trụ rỗng với các rãnh đặt dây quấn (hình 1.1-3). Lõi thép được ép vào trong vỏ máy. - Dây quấn: Dây quấn của stator được đặt vào các rãnh của lõi thép và cách điện tốt đối với rãnh. Các pha dây quấn đặt cách nhau 120o về điện và không gian (tính trên cùng một mặt phẳng). - Vỏ máy: Để cố định lõi sắt và dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ. Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại. 2. Rotor (phần tĩnh): Dây quấn của stator được đặt vào các rãnh của lõi thép và cách điện tốt đối với rãnh. Loại rotor kiểu lồng sóc (hình 1.1-6): Cấu tạo của loại dây quấn này khác với dây quấn stator. Trong mỗi rãnh của stator đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hoặc bằng nhôm mà người ta thường quen gọi là lồng sóc 3. Vỏ máy: Để cố định lõi sắt và dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ. Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1 mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa), khe hở càng nhỏ càng tốt để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới điện vào. Kết cấu của động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc được trình bày trên hình 4.1-02. 1.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. 1.2.1. Nguyên lý hoạt động động cơ một pha. Nếu sử dụng nguồn điện 1pha sẽ không tạo ra được từ trường quay. Do đó,sẽ không tạo được momen quay. Vì thế, nếu trên stator của động cơ một pha chỉ có 1 cuộn dây, khi cấp điện vào, từ trường sinh ra do cuộn dây này là từ trường đập mạch, chỉ nằm trên 1 phương nhất định, được coi như là từ trường tổng hợp của hai từ trường chuyển động ngược chiều nahu. Do đo, sinh ra các momen tác động lên rotor có cùng một độ lớn nhưng ngược chiều nhau. Vì thế rôtor không thể quay được. Nếu ta quay trục rôtor thì trục sẽ được quay theo bất kỳ chiều lực quay.đó là đặc điểm không tự khởi động được của động cơ không đồng bộ một pha. Vì khi đó từ trường dập mạch bị mấtcân bằng. để động cơ tự khởi động được, người ta bố trí thêm một cuộn dây phụ trên stator, cuộn dây phụ được bố trí lệch với cuộn dây chính 1 góc 900 và phải có tổng trở cuộn dây lớn hơn cuộn chính, thông thường cuộn phụ được mắc nối tiếp với tụ điện nhằm mục đích tạo sự chênh lệch dòng điện trong 2 cuộn chính và phụ, như thế động cơ mới tự khởi động được. 9/106
1.2.2. Nguyên lý hoạt động động cơ ba pha. Khi đặt điện áp xoay chiều ba pha có tần số f vào ba cuộn dây quấn trên stator, hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha chạy vào dây quấn sẽ sinh ra từ trường quay, quay với tốc độ n = 60f/p. từ trường quay quét qua các thanh dẫn rôtor, cảm ứng trong rôtor sức ức điện động E2. Các thanh dẫn trên rôtor nối ngắn mạch nên E2 sẽ sinh ra dòng điện I2 chạy trong các thanh dẫn trên rôtor. Chiều của E2 và chiều của I2 được xác định theo qui tắc bàn tay phải. Dòng điện I2 nằm trong từ trường quay sẽ chịu lực tác dụng tương hỗ, tạo thành momen M tác dụng lên rôtor làm nó qauy với tốc độn n theo chiều từ trường (dùng qui t8ác bàn tay trái xác định chiều của lực và chiều của momen M tác dụng lên rotor). Tốc độ n trên trục của động cơ không thể bằng được tốc độ từ trường quay n0, mà nhỏhơn một ít (n
2. Khởi động động cơ sử dụng tụ thường trực (tụ dầu). Phương pháp khởi động đối với loại động cơ này dựa vào nguyên lý mắc nối tiếp của tụ điện với cuộn dây klhởi động. Do đó, tụ này vừa tham gia quá trình khởi động, vừa tham gia quá trình làm việc vì vậy mới gọi là tụ thường trực hay tụ làm việc. Cuộn làm việc Ngắt điện ly tâm CTT Cuộn khởi động Hình 1.3-2: Sơ đồ đấu dây của động cơ với tụ thường trực. 3. Khởi động động cơ sử dụng tụ khởi động và tụ thường trực. Một trong các phương pháp khởi động 1 pha là sử dụng kết hợp cả hai loại tụ thường trực và tụ khởi động. Việc kết hợp này tạo ra mô men khởi động lớn. Khi khởi động, điện dung nối tiếp với dây quấn phụ do đó mô men khởi động lớn với thời gian khởi động được rút ngắn đáng kể. Ngắt điện Cuộn làm việc ly tâm CTT CKĐ Cuộn khởi động Hình 1.3-3: Sơ đồ đấu dây của động cơ với tụ thường trực và tụ khởi động. 4. Khởi động động cơ không sử dụng tụ khởi động Phương pháp khởi động này khá đặc biệt và được áp dụng với động cơ công suất bé khoảng ¼, 1/3 HP. Việc khởi động có thể dùng chính trở kháng của dây quấn phụ để tạo sự lệch pha của dòng điện trong dây quấn chính và dây phụ. Loại này cho mô men khởi động lớn hơn tụ thường trực nhưng bé hơn tụ khởi động. 1.3.1.2 Các phương pháp khởi động động cơ ba pha. Trong quá trình vận hành động cơ điện khi khởi động chúng ta cần quan tâm đến hai vấn đề: - Giảm thấp dòng điện khởi động (qua hệ thống dây dẫn chính vào dây quấn stato động cơ) ngay thời điểm khởi động. 11/106
- Phương pháp giảm thấp dòng điện khởi động thực chất là giảm thấp điện áp cung cấp vào động cơ tại thời điểm khởi động. Theo lý thuyết chúng ta có được quan hệ moment (hay ngẫu lực) khởi động tỷ lệ thuận với bình phương giá trị điện áp hiệu dụng cấp vào động cơ,như vậy giảm giá trị dòng điện khởi động dẫn tới hậu quả giảm thấp giá trị của moment khởi động. Trong thực tế các biện pháp giảm dòng khởi động có thể chia làm hai dạng như sau: - Giảm điện áp nguồn cấp vào dây quấn stato bằng phương pháp: biến áp giảm áp ,hay lắp đặt các phần tử hạn áp (cầu phân áp) dùng điện trở hay điện cảm. - Sử dụng bộ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha,dùng linh kiện điện tử điều chỉnh thay đổi điện áp hiệu dụng nguồn áp 3 pha cấp vào động cơ. Hệ thống khởi động này được gọi là phương pháp khởi động mền (soft start) cho động cơ. Khi lựa chọn các phương pháp điều khiển khởi động động cơ cần xem xét công suất của đường dây điện, công suất động cơ và tải nặng hay tải nhẹ mà ta có phương pháp khởi động phù hợp: 1. Khởi động trực tiếp. Phương pháp khởi động trực tiếp thì các cuộn dây trên stato của động cơ sẽ được nối trực tiếp với nguồn 3 pha. Động cơ sẽ khởi động với dòng điện từ 5 – 7 lần dòng điện định mức trong thời gian ngắn. Dòng điện khởi động phụ thuộc vào thiết kế và kích thước, công suất của động cơ. Dòng điện này hầu như không ảnh hưởng đến động cơ, nhưng có khả năng làm sụt áp trên áp nguồn và ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Hình 1.3-4: Sơ đồ đấu dây khởi động trực tiếp động cơ 3 pha không đồng bộ. 12/106
2. Khởi động sao – tam giác (Y-Δ). Phương pháp này được thiết kế cho động cơ chạy mặc định ở chế độ tam giác. Khi khởi động mạch sẽ điều khiển động cơ chạy với đấu nối sao, lúc này dòng điện của động cơ giảm đi 3 lần so với dòng định mức. Khi động cơ chạy đến 75% tốc độ định mức thì chuyển sang chế độ tam giác, động cơ làm việc đúng với thông số định mức. Ưu điểm của mạch khởi động sao tam giác là đơn giản dễ thực hiện, tuy nhiên hạn chế là moment khởi động cũng giảm đi 3 lần. Các phương pháp ra dây trên stato của động cơ không đồng bộ 3 pha: - Động cơ 3 pha 6 đầu dây ra (đấu vận hành theo một trong hai cấp điện áp nguồn 3 pha tương ứng so với sơ đồ đấu sao hay tam giác). - Động cơ 3 pha 9 đầu dây ra (đấu vận hành theo một trong hai phương pháp: đấu Y nối tiếp – Y song song , tam giác nối tiếp -tam giác song song) - Động cơ 3 pha 12 đầu dây (đấu vận hành theo một trong bốn cấp điện áp nguồn 3 pha tương ứng với một trong sơ đồ đấu dây Y nối tiếp, Y song song ,tam giác nối tiếp ,tam giác song song) L1 L2 L3 1 3 5 Q1 2 4 6 1 3 5 1 3 5 1 3 5 KM1 KM ∆ KMY 2 4 6 2 4 6 2 4 6 1 3 5 F1 2 4 6 U1 V1 W1 M 3~ W2 U2 V2 Hình 1.3-5: Mạch động lực khởi động sao – tam giác. 13/106
12 11 48V F1 11 S1 12 13 13 S2 KM1 14 14 11 13 KA1 KA1 12 14 KY 11 11 K∆ 12 12 KY A1 A1 A1 A1 KM1 KA1 K∆ A2 A2 A2 A2 0V Hình 1.3-6: Mạch điều khiển khởi động sao – tam giác. 3. Phương pháp khởi động bằng điện cảm. Khi khởi động động cơ 3 pha thì cuộn dây stato mắc nối tiếp với điện kháng. Khi đó điện áp rơi trên cuộn dây stato giảm, nhưng moment sẽ giảm theo vì moment tỉ lệ với bình phương điện áp. Hình bên dưới là ví dụ về mạch khởi động động cơ 3 pha bằng điện kháng, sử dụng hai cầu dao D1 và D2. Khi khởi động thì đóng cầu dao D1, khi động cơ khởi động xong thì đóng cầu dao D2 để động cơ hoạt động đúng định mức. Trường hợp này để giảm áp cấp vào dây quấn stator tại lúc khởi động. Chúng ta đấu nối tiếp điện cảm ( có giá trị điện kháng ) Xmm với dây quấn stator . Do tính chất moment tỉ lệ bình thường điện áp cấp vào động cơ, thường chúng ta chọn các cấp giảm áp : 80%, 64%, và 50% cho động cơ .Tương ứng với các cấp giảm áp này , moment mở máy chỉ còn khoảng 65%, 50%, và 25% giá trị moment mở máy khi cấp nguồn trực tiếp bằng đúng định mức vào dây quấn stator . 14/106
Hình 1.3-7: Khởi động động cơ ba pha không đồng bộ bằng điện cảm. 5. Phương pháp khởi động bằng bộ khởi động mềm. Đặc điểm của phương pháp này là thiết bị khởi động mềm sử dụng công cụ thyristors để điều khiển dòng điện áp được cấp cho động cơ. Do vậy nó sẽ làm giảm dòng khởi động, đồng thời làm gia tốc của động cơ cũng không bị tăng đột ngột, do đó hạn chế được hiện tượng sụt áp của máy biến áp trong khi động cơ đang khởi động. Ưu điểm của phương pháp khởi động này là hạn chế được dòng khởi động, đồng thời điều chỉnh các momen lực mở máy 1 cách hợp lý. Hiện nay, hầu như tất cả các phương pháp khởi động mềm đều được tích hợp sẵn các chức năng để bảo vệ động cơ là vì vậy. Phương pháp này còn có chức năng dừng mềm, chẳng hạn như biến tần, nó loại trừ được các hiện tượng xấu cho dòng điện như xung áp lực nước, hạn chế tình trạng tăng vọt áp suất trong hệ thống bơm và tránh được các hư hỏng cho các vật liệu dễ vỡ khi chúng được tải trên băng chuyền, từ đó làm tăng tuổi thọ cho các chi tiết truyền dẫn lực. Đặc biệt, khởi động mềm điều chỉnh tốc độ động cơ khi khởi động hoạt động rất mịn mượt và êm. Tuy nhiên, đối với nhiều trường hợp, chức năng điều tốc như vậy vẫn chưa đủ. Khi đó, người ta sẽ phải dùng 1 bộ khởi động mềm để điều khiển được mô men nhằm làm giảm lực, đồng thời giúp dừng động cơ theo cách tối ưu nhất để có thể tránh được hiện tượng búa nước. 1.3.2. Các phương pháp thay đổi tốc độ quay của động cơ không đồng bộ 3 pha. 1.3.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số. Ta biết tốc độ của động cơ điện không đồng bộ được tính theo công thức: 60f1 n = n1 ( 1 - s ) = (1-s) p Khi hệ số trượt thay đổi ít thì n tỉ lệ thuận với f1. Phương pháp thay đổi tần số điều chỉnh tốc độ là một phương pháp điều chỉnh bằng phẳng, động cơ có thể quay với bất cứ tốc độ nào. Muốn vậy phải sử dụng một thiết bị đặc biệt đó là máy biến tần. 15/106
Khi thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ ta phải đồng thời điều chỉnh cả điện áp đưa vào động cơ điện để đảm bảo điều kiện năng lực quá tải không đổi. Thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ, đặc tính cơ như (hình 2-20). n f >f đm n f đm đm f
τ τ τ τ a A1 X1 A2 X2 A X τ τ b A1 X1 A2 X2 A X τ τ c A1 X1 A2 X2 A X Hình 1.3-9: Sơ đồ nguyên lý thay đổi số đôi cực Tùy theo cách đấu Y hay ∆ và cách đấu dây quấn pha song song hay nối tiếp mà có động cơ hai tốc độ thành loại có mô men không đổi và công suất không đổi hình 1.3-9. A B C A B C I 12 I 12 If If If If ( P2 = 2 P1 ) ( P1 ) Hình 1.3-10. Sơ đồ đấu dây quấn khi đổi tốc độ theo tỷ lệ 2:1 và mô men không đổi (Y/YY) 17/106
Gọi công suất động cơ điện hai cấp tốc độ, ứng với đôi cực ít là P1 và số cực gấp đôi là P2 , theo hình 2-13 với cách đấu Y/ YY, ta có: P2 = 3U1I1 cos ϕ1 (W - kW) P1 = 3U1 2I1 cos ϕ1 (W - kW) 2 Giả thiết khi tốc độ, hiệu suất η và cosϕ không đổi, ta có: P1 =2 ( 1.3-1) P2 Như vậy, khi thay đổi cách đấu từ Y  YY, công suất đã tăng 2 lần và n tăng 2 lần. Với quan hệ: Như vậy, khi thay đổi cách đấu từ Y  YY, công suất đã tăng hai lần và tốc độ tăng hai lần. Với quan hệ: P = ω. M Ta có: P1 ω1M1 2M1 = = =2 P2 ω2 M 2 M 2 Từ đó ta được: M1 = M2, nghĩa là động cơ được chế tạo theo loại mô men không đổi. * Trường hợp đấu ∆/ YY (hình 1.3-10): A B C A B C I 12 I 12 If If If If ( P2 = 2 P1 ) ( P1 ) Hình 1.3-11. Sơ đồ đấu dây quấn khi đổi tốc độ theo tỷ lệ 2:1 và công suất không đổi(∆/ YY) 18/106
Ta có công suất của ĐC là: P2 = 3U1 3I f cos φη (W - kW) P = 3U1 2 I1 cos φη 1 1 (W - kW) P1 2 Ta có = = 1,15 ≈ 1 (1.3-2) P2 3 Động cơ điện hai cấp độ theo kiểu này có công suất không thay đổi. * Đặc tính cơ M = f ( n ) của động cơ điện hai cấp tốc độ đấu theo Y / YY và đấu ∆/ YY được biểu diễn ở (hình 1.3- 11 a.b) . M M 0 0 n n a b Hình 1.3- 12. Đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực a. Bằng đổi nối Y/YY; b. Bằng đổi nối ∆/ YY 1.3.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp cấp vào stator. Khi thay đổi điện áp lưới, ví dụ giảm điện áp xuống x lần (x < 1) điện áp định mức (U1 = x Uđm) thì mô men sẽ giảm xuống còn x2 lần: M = x2 Mđm . Nếu mô men tải không đổi thì tốc độ giảm xuống, hệ số trượt tăng lên. Hệ số trượt chỉnh tối đa là s = sđm . M max Giả thiết = 2 , sdm = 0, 04 , thì theo biểu thức Klox: Mdm M 2 = M max s sm + sm s Tính được sm = 0,15 nghĩa là phạm vi điều chỉnh tối đa là 15%. Khi mô men tải bằng mô men định mức thì điện áp thấp nhất là U1 = 0,707 Uđm. Nếu mô men tải nhỏ hơn tải định mức thì điện áp còn có thể giảm nhỏ hơn nữa. 19/106