Thiết kế mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất part5

Chia sẻ: Vanthi Bichtram | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khái quát về động cơ đồng bộ + Định nghĩa và công dụng Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ quay của từ trường n1 gọi là máy điện đồng bộ. Máy điện đồng bộ có 2 dây quấn: dây quấn stato nối với lưới điện có tần số f không đổi, dây quấn rôto được kích thích bằng dòng điện một chiều.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất part5

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 §−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c triac c«ng suÊt ChØ cã mét ®iÖn trë han dßng cho phototriac H×nh 1.38 H×nh 1.38: Photriac dïng ®Ó ®iÒu khiÓn triac c«ng suÊt Víi bé läc RC ®Ó chèng nhiÔu dV/dt vµ c¸c xung ®iÖn cao tÇn. H×nh 1.39 H×nh 1.39: Phototriac dïng thªm bé läc RC Varistor b¶o vÖ phototriac kh«ng bÞ c¸c xung ®iÖn qu¸ cao lµm háng khi triac lµm viÖc víi dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cao. H×nh 1.40 H×nh 1.40: Phototriac dïng varistor chèng xung ®iÖn qu¸ cao Ta cã b¶ng so s¸nh ®Æc tÝnh c¸c linh kiÖn ghÐp tÝn hiÖu 41
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 (Signal Coupling Devices) Linh kiÖn −u ®iÓm KhuyÕt ®iÓm Bé - Kinh tÕ, rÎ tiÒn - Khi ng¾t ®iÖn hay dÉn ®iÖn ghÐp - Cã thÓ chÕ t¹o víi vËt liÖu b¸n ®Òu cã mét ®iÖn trë giíi h¹n quang dÉn (®iÖn trë kh«ng thÓ b»ng 0 - Lµm viÖc víi c¶ tÝn hiÖu 1 hay ∞) chiÒu vµ xoay chiÒu ë tÇn sè cao - Dßng ®iÖn khi dÉn ®iÖn vµ - C¸ch ®iÖn tèt ®Õn vµi KV dßng ®iÖn khi ng¾t ®iÖn ®Òu - Tæng trë c¸ch ®iÖn cao cã trÞ sè giíi h¹n - KÝch th−íc nhá (Dip) - HÖ sè truyÒn ®¹t thÊp - Kh«ng cã c«ng t¾c nªn kh«ng bÞ n¶y - C«ng suÊt tiªu thô Ýt R¬ le - Lµm viÖc víi c«ng suÊt lín - §¾t tiÒn v× m¸ r¬le lµm - Khi dÉn ®iÖn cã ®iÖn trë rÊt b»ng kim lo¹i quý thÊp - C«ng suÊt tiªu thô cao - Cã thÓ truyÒn tÝn hiÖu mét - VËt tèc lµm viÖc rÊt chËm chiÒu - KÝch th−íc lín - C¸ch ®iÖn tèt BiÕn - TruyÒn tÝn hiÖu víi vËn tèc cao - Kh«ng thÓ truyÒn tÝn hiÖu thÕ - KÝch th−íc trung b×nh mét chiÒu hay xoay chiÒu ë xung - Cã hÖ sè truyÒn ®¹t tèt tÇn sè thÊp. - §Õ c¸ch ®iÖn (cã tæng trë cao ) nªn rÊt ®¾t tiÒn IC ph¸t - Cã thÓ chÕ t¹o víi vËt liÖu b¸n - Tæng trë c¸ch ®iÖn bÐ vµ nhËn dÉn, KÝch th−íc bÐ - §iÖn thÕ ®¸nh thñng rÊt tÝn hiÖu - TruyÒn tin víi vËn tèc cao thÊp d−íi 30 KV ®−êng - Cã thÓ truyÒn tÝn hiÖu DC rÎ dµi tiÒn B¶ng 8: Mét sè bé ghÐp quang dïng opto- triac 42
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Ký hiÖu Tªn bé ghÐp §iÖn ¸p Dßng ®iÖn dv/dt (V/μs) quang ®Çu ra ®Çu ra (V) (mA) MOC3009 7500V PX 250 40 42 MOC3010 7500V PX 250 45 42 MOC3011 7500V PX 250 50 42 MOC3012 7500V PX 250 55 42 TIL3009 3535V PX 250 30 42 TIL3010 3535V PX 250 35 42 TIL3011 3535V PX 250 40 42 TIL3012 3535V PX 250 45 42 MOC3020 7500V PX 400 50 42 MOC3021 7500V PX 400 55 42 TIL3020 3535V PX 400 50 42 TIL3021 3535V PX 400 55 42 43
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Ch−¬ng 2 Giíi thiÖu vÒ m¹ch ®iÖn xoay chiÒu ba pha vµ ®éng c¬ ba pha 2.1 M¹ch ®iÖn ba pha 2.1.1 Dßng ®iÖn sin Dßng ®iÖn sin lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu biÕn ®æi theo quy luËt hµm sin cña thêi gian. BiÓu thøc dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p: i= Imaxsin(ωt + Ψi) (2-1) u= Umaxsin(ωt + Ψu) Trong ®ã i, u lµ trÞ sè tøc thêi cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. Imax , Umax TrÞ sè cùc ®¹i biªn ®é cña dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p. (ωt + Ψi), (ωt + Ψu): lµ gãc pha gäi t¾t lµ pha cña dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p. Pha x¸c ®inh trÞ sè vµ chiÒu cña dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p ë thêi ®iÓm t. Ψi, Ψu Pha ban ®Çu cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. Pha ®Çu lµ pha ë thêi ®iÓm t=0. Phô thuéc vµo chän to¹ ®é thêi gian, pha ®Çu cã thÓ b»ng kh«ng ©m hoÆc d−¬ng. ω TÇn sè gãc cña dßng ®iÖn sin, ®¬n vÞ lµ rad/s. Chu k× T cña dßng ®iªn lµ kho¶ng thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó dßng ®iÖn lÆp l¹i trÞ sè vµ chiÒu biÕn thiªn, nghÜa lµ trong kho¶ng thêi gian T gãc pha biÕn ®æi mét l−îng: ωT = 2π. Sè chu k× cña dßng ®iÖn trong mét gi©y gäi lµ tÇn sè f. ω = 2π f (2- 2) 2.1.2 M¹ch ®iÖn ba pha M¹ch ®iÖn ba pha bao gåm nguån ®iÖn ba pha, ®−êng d©y truyÒn t¶i vµ c¸c phô t¶i ba pha. §Ó t¹o ra nguån ®iÖn ba pha ta dïng m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ba pha. Cã cÊu t¹o gåm hai phÇn: PhÇn tÜnh (cßn gäi lµ stato) gåm cã lâi thÐp xÎ r·nh, 44
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 trong c¸c r·nh ®Æt 3 d©y quÊn AX, BY, CZ cã cung sè vßng d©y vµ lÖch nhau mét gãc 1200 trong kh«ng gian. Mçi d©y quÊn ®−îc gäi lµ mét pha. PhÇn quay (cßn gäi lµ roto) lµ nam ch©m ®iÖn N- S. Nguyªn lý lµm viÖc nh− sau: Khi quay r«to, tõ tr−êng sÏ lÇn l−ît quÐt c¸c d©y quÊn stato, vµ c¶m øng vµo d©y quÊn stato c¸c søc ®iÖn ®éng sin cïng biªn ®é, cïng tÇn sè vµ lÖch pha nhau mét gãc 1200. NÕu chän pha ®Çu cña søc ®iÖn eA cña d©y quÊn AX b»ng kh«ng th× biÓu thøc søc ®iÖn ®éng cña c¸c pha lÇn l−ît lµ: eA= 2 Esinωt Pha A: 2π eB= 2 Esin(ωt - Pha B: ) (2- 3) 3 2π eC= 2 Esin(ωt + Pha C: ) 3 Nguån ®iÖn gåm ba søc ®iÖn ®éng sin cïng biªn ®é, cïng tÇn sè, lÖch 2π nhau vÒ pha gäi lµ nguån ba pha ®èi xøng. 3 H×nh 2.1: TrÞ sè tøc thêi søc ®iÖn ®éng ba pha 2.2 §éng c¬ ba pha 2.2.1 Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé + CÊu t¹o vµ ®Æc ®iÓm. - CÊu t¹o PhÇn tÜnh (Stato): gåm vá m¸y, lâi s¾t vµ d©y quÊn. 45
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 * Vá m¸y: th−êng lµm b»ng gang. §èi víi m¸y cã c«ng suÊt lín (trªn 1000kW), th−êng dïng thÐp tÊm hµn l¹i thµnh vá. Vá m¸y cã t¸c dông b¶o vÖ vµ cè ®Þnh c¸c chi tiÕt m¸y. * Lâi thÐp: §−îc lµm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn dµy tõ 0.35mm ®Õn 0.5 mm ghÐp l¹i víi nhau. Lâi s¾t lµ phÇn dÉn tõ. V× tõ tr−êng ®i qua lâi s¾t lµ tõ tr−êng xoay chiÒu, nh»m gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn, mçi l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ®Òu cã phñ líp s¬n c¸ch ®iÖn. MÆt trong cña lâi thÐp cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. * D©y quÊn: D©y quÊn ®−îc ®Æt vµo trong r·nh cña lâi s¾t vµ c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t nhê giÊy c¸ch ®iÖn. D©y quÊn stato gåm ba cuèn ®Æt lÖch nhau 1200 ®iÖn. PhÇn quay (R«to) * Trôc: Lµm b»ng thÐp, dïng ®Ó ®ì lâi s¾t roto. * Lâi s¾t: Gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn gièng nh− ë phÇn stato. Lâi thÕp ®−îc Ðp trùc tiÕp lªn trôc. Bªn ngoµi lâi s¾t cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. * D©y quÊn gåm hai lo¹i: lo¹i r«to d©y quÊn vµ lo¹i r«to kiÓu lång sãc. Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn: D©y quÊn r«to gièng d©y quÊn ë stato vµ cã sè cùc b»ng sè cùc stato. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt trun trë lªn th−êng dïng d©y quÊn kiÓu sãng hai líp ®Ó gi¶m ®−îc nh÷ng ®Çu nèi d©y vµ kÕt cÊu d©y quÊn ®−îc chÆt chÏ h¬n. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th−êng dïng d©y quÊn ®ång t©m mét líp. D©y quÊn ba pha cña r«to th−êng ®Êu h×nh sao (Y). Ba ®Çu kia nèi vµo ba vßng tr−ît b»ng ®ång ®Æt cè ®Þnh ë ®Çu trôc. Th«ng qua chæi than vµ vßng tr−ît, ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to nh»m c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y vµ ®iÒu chØnh tèc ®é. Lo¹i r«to kiÓu lßng sãc: Lo¹i d©y quÊn nµy kh¸c víi d©y quÊn stato. Mçi r·nh cña lâi s¾t ®−îc ®Æt mét thanh dÉn b»ng ®ång hoÆc b»ng nh«m vµ ®−îc nèi t¾t l¹i ë hai ®Çu b»ng hai vßng ng¾n m¹ch lµm b»ng ®ång hoÆc nh«m, h×nh thµnh mét c¸i lång, ng−êi ®ã gäi lµ lång sãc. D©y quÊn r«to kiÓu lång sãc kh«ng cÇn c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t. * Khe hë: Khe hë trong ®éng c¬ kh«ng ®ång bé rÊt nhá (0.2mm ÷1mm). 46
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 - §Æc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha * CÊu t¹o ®¬n gi¶n. * §Êu trùc tiÕp vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha. * Tèc ®é quay cña r«to nhá h¬n tèc ®é tõ tr−êng quay cña stato n< n1. Trong ®ã: n Tèc ®é quay cña r«to. n1 Tèc ®é quay tõ tr−êng quay cña stato (tèc ®é ®ång bé cña ®éng c¬) + Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé Khi nèi d©y quÊn stato vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha, trong ®éng c¬ sÏ sinh ra mét tõ tr−êng quay. Tõ tr−êng nµy sÏ quÐt qua c¸c thanh dÉn r«to, lµm c¶m øng lªn d©y quÊn r«to mét søc ®iÖn ®éng E2 sÏ sinh ra dßng ®iÖn I2 ch¹y trong d©y quÊn. ChiÒu cña søc ®iÖn ®éng vµ chiÒu cña dßng ®iÖn ®−îc x¸c ®Þnh theo quy luËt bµn tay ph¶i. M n1 H×nh 2.2: S¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ChiÒu dßng ®iÖn ë nöa phÝa trªn r«to h−íng tõ trong ra ngoµi, cßn chiÒu dßng ®iÖn cña c¸c thanh dÉn ë nöa phÝa d−íi cña r«to h−íng tõ ngoµi vµo trong. Dßng ®iÖn I2 t¸c ®éng t−¬ng hç víi tõ tr−êng stato t¹o ra lùc ®iÖn tõ trªn d©y dÉn r«to vµ m«men quay lµm cho r«to quay víi tèc ®é n theo chiÒu tõ tr−êng quay. Tèc ®é quay cña r«to n lu«n nhá h¬n tèc ®é cña tõ tr−êng quay stato n1. cã sù chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a r«to vµ tõ tr−êng quay stato duy tr× ®−îc dßng ®iÖn I2 vµ m«men M. V× tèc ®é cña r«to kh¸c víi tèc ®é cña tõ tr−êng quay stato nªn gäi lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. 47
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 §Æc tr−ng cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha lµ hÖ sè tr−ît: n1 − n S= (2 -4) n1 Trong ®ã: n lµ tèc ®é quay cña r«to f1 lµ tÇn sè cña dßng ®iÖn l−íi. P sè ®«i cùc. n1 tèc ®é quay cña tõ tr−êng quay 60 f 1 n1 = (2- 5) p Khi tÇn sè cña m¹ng ®iÖn thay ®æi th× n1 thay ®æi lµm cho n thay ®æi theo. Khi më m¸y th× n= 0 vµ S= 1 gäi lµ ®é tr−ît më m¸y. Dßng ®iÖn trong d©y quÊn vµ tõ tr−êng quay t¸c dông lùc t−¬ng hç lªn nhau khi r«to chÞu t¸c dông cña momen M th× tõ tr−êng quay còng chÞu t¸c dông cña m«men M theo chiÒu ng−îc l¹i. Muèn cho tõ tr−êng quay víi tèc ®é n1 th× nã ph¶i nhËn mét c«ng suÊt ®−a vµo gäi lµ c«ng suÊt ®iÖn tõ. 2π n1 Pñt = Mω1 = M (2 − 6) 60 Khi ®ã c«ng suÊt ®iÖn ®−a vµo: P = 3UI cos ϕ (2- 7) 1 Ngoµi thµnh phÇn c«ng suÊt ®iÖn tõ cßn cã tæn hao trªn ®iÖn trë d©y quÊn stato. ΔPd1= 3r12I12 (2- 8) ΔPst = ΔP Tæn hao s¾t: (2- 9) C«ng suÊt c¬ ë trôc lµ: 2π n P2, = M ω = M (2- 10) 60 48
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 C«ng suÊt c¬ nhá h¬n c«ng suÊt ®iÖn tõ v× cßn tæn hao trªn d©y quÊn r«to: P2= P®t - ΔPd2 (2-11) ΔPd2 = m2I2r2 (2- 12) Trong ®ã: m2 sè pha cña d©y quÊn r«to. V× P’2 < p®t do ®ã n < n1 c«ng suÊt c¬ cña P2 ®−a ra nhá h¬n P2, v× cßn tæn hao do ma s¸t trªn trôc ®éng c¬ vµ tæn hao vµ tæn hao phô kh¸c: P2 = P ' 2 = ΔPc − ΔPf (2- 13) P2 η= = (0,8÷ 0,9) HiÖu suÊt cña ®éng c¬: (2- 14) P1 + C¸c ®¹i l−îng vµ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé - C¸c ®¹i l−îng HÖ sè tr−ît: §Ó biÓu thÞ møc ®é ®ång bé gi÷a tèc ®é quay cña r«to n vµ tèc ®é cña tõ tr−êng quay stato n1. n1 − n s= ta cã : (2- 15) n1 Hay tÝnh theo phÇn tr¨m: n1 − n s= 100% (2- 16) n1 XÐt vÒ mÆt lý thuyÕt gi¸ trÞ S sÏ biÕn thiªn tõ 0 ®Õn 1 hoÆc tõ 0 ®Õn 100 o/o 60f1 n1 = Trong ®ã: (2- 17) p n= n1(1- s) (2- 18) Søc ®iÖn ®éng cña m¹ch r«to lóc ®øng yªn: E2 = 4, 44 K 2 f 2W2φm (2- 19) 49
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Trong ®ã: φm TrÞ sè cùc ®¹i cña tõ th«ng trong m¹ch K2 lµ hÖ sè d©y quÊn r«to cña ®éng c¬. f2 TÇn sè x¸c ®Þnh ë tèc ®é biÕn ®æi cña tõ th«ng quay qua cuén d©y, v× r«to ®øng yªn nªn: pn1 f2 = (2- 20) 60 f2 b»ng víi tÇn sè dßng ®iÖn ®−a vµo f1 -Khi roto quay: TÇn sè trong d©y quÊn r«to: n1 − n n − n n1 p f2s = p= 1 (2- 20) 60 n1 60 VËy f2s = s.f1 (2 -22) Søc ®iÖn ®éng trªn d©y quÊn r«to lóc ®ã lµ: E2s= 4,44f2sW2K2φm (2- 23) Víi f2s = s.f1 thÕ vµo (2- 20) Ta ®−îc: E2s= 4,44f1W2K2φms (2- 24) + −u nh−îc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha - −u ®iÓm Trong c«ng nghiÖp hiÖn nay phÇn lín ®Òu sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha. V× nã tiÖn lîi h¬n, víi cÊu t¹o mÉu m· ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh h¹ so víi ®éng c¬ mét chiÒu Ngoµi ra ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha dïng trùc tiÕp víi l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha, kh«ng ph¶i tèn kÐm thªm c¸c bé biÕn ®æi. VËn hµnh tin cËy, gi¶m chi phÝ vËn hµnh, b¶o tr× söa ch÷a. - Nh−îc ®iÓm 50