Đồ án Mô phỏng hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ lồng sóc có m=const
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
ISO 9001:2015
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
MỀM ĐỘNG CƠ DỊ BỘ LỒNG SÓC
CÓ M=CONST
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
HẢI PHÒNG - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
ISO 9001:2015
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG MỀM
ĐỘNG CƠ DỊ BỘ LỒNG SÓC CÓ M=CONST
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
Sinh viên:Nguyễn Ngọc Sơn
Người hướng dẫn: GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn
HẢI PHÒNG - 2019
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc
----------------o0o-----------------
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Sinh viên : Nguyễn Ngọc Sơn
Lớp : ĐC1801
MSV : 1412102093
Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp
Tên đề tài : Mô phỏng hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ lồng sóc có
m=const
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp
(về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ).
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp..........................................................................:
CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Người hướng dẫn thứ nhất:
Họ và tên
:
:
Thân Ngọc Hoàn
Học hàm, học vị
Cơ quan công tác
GS.TSKH
:
Trường Đại học dân lập Hải Phòng
Toàn bộ đề tài
Nội dung hướng dẫn :
Người hướng dẫn thứ hai:
Họ và tên
:
:
Học hàm, học vị
Cơ quan công tác
:
Nội dung hướng dẫn :
Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 15 tháng 10 năm 2018.
Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 07 tháng 1 năm 2019
Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N
Sinh viên
Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N
Cán bộ hướng dẫn Đ.T.T.N
Nguyễn Ngọc Sơn
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn
Hải Phòng, ngày........tháng........năm 2019
HIỆU TRƯỞNG
GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP
Họ và tên giảng viên: ...................................................................................................
Đơn vị công tác:
........................................................................ ..........................
Họ và tên sinh viên:
.......................................... Chuyên ngành: ...............................
Nội dung hướng dẫn: .......................................................... ........................................
....................................................................................................................................
1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp
....................................................................................................................................
................................................................................................................................... .
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
2. Đánh giá chất lượng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra
trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu…)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
.............................................................................................................................
3. Ý kiến của giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp
Được bảo vệ
Không được bảo vệ
Điểm hướng dẫn
Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2019
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên giảng viên: ..............................................................................................
Đơn vị công tác:
Họ và tên sinh viên:
Đề tài tốt nghiệp:
........................................................................ .....................
...................................... Chuyên ngành: ..............................
......................................................................... ....................
........................................................................................................................
............
........................................................................................................................
............
1. Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện
....................................................................................................................................
........................................................................................... 2. Những mặt
còn hạn chế
........................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện
Được bảo vệ
Không được bảo vệ
Điểm hướng dẫn
Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2019
Giảng viên chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................... 1
PHÁP KHỞI ĐỘNG ..................................................................................... 2
1.1. MỞ ĐẦU................................................................................................. 2
1.2. CẤU TẠO ............................................................................................... 2
3.1.1. Cấu tạo của rôto..................................................................................... 3
1.6.1. Khởi động trựctiếp................................................................................. 8
ĐỒNG BỘ.................................................................................................... 15
2.1 MỞ ĐẦU................................................................................................. 15
2.2.1. Sơ đồ hệ thống..................................................................................... 16
2.3.1. Sơ đồ đấu sao có trung tính ................................................................. 18
2.3.2. Sơ đồ tải đấu tam giác ......................................................................... 19
2.3.3. Sơ đồ đấu sao không trung tính ........................................................... 19
2.4. VI ĐIỀU KHIỂN AVR .......................................................................... 24
2.4.1.1. Kiến trúc vi điều khiểnavr ................................................................ 27
LỜI NÓI ĐẦU
Một trong những mục tiêu quan trọng hàng đầu mà Đảng và Nhà nước
đãđặt là tiến trình công nghệ hoá , hiện đại hoá đất nớc.
Để tiến hành công nghệ hoá, hiện đại hoá các doanh nghiệp cần phải
tiến hành xây dựng lại các nhà máy, cơ sở sản xuất, trang thiết bị máy móc
đưa công nghệ hiện đại hoá vào sản xuất. Hơn thế nữa, để vận hành tốt các
nhà máy cần phải có một đội ngũ công nhân kỹ thuật có trình độ chuyên môn
cao. Là một sinh viên sắp tốt nghiệp ngành điện công nghiệp vàdân dụng,em
hiểu rằng tự động hoá nghiệp công nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng
trong sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam. Trong đợt thực tập tốt
nghiệp này em được thầy giáo GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn hướng dẫn em
thiết kế đồ án tốt nghiệp với đề tài là: "Xây dựng hệ thống khởi động mềm
động cơ dị bộ có m=const”
Đề bài bao gồm 3 chương :
Chương 1: Động cơ không đồng bộ và các phương pháp khởi động.
Chương 2: Hệ thống khởi động mềm động cơ không đồng bộ.
Chương 3:Khởi động mềm động cơ dị bộ với điều khiển moment
quay
Để hoàn thành tốt đợc đồ án, em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của bộ
điện công nghiêp tự động hóa và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
GS.TSKH.Thân Ngọc Hoàn. Sau mời hai tuần làm đồ án em đã hiểu đợc cấu
tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ. Và qua đó em đã biết
cách tính toán và thiết kế hệ thống khởi động động cơ không đồng bộ. Đó là
những kinh nghiệm quý báu giúp em vững tin hơn trong công việc sau này.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng đề tài của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em
rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!
1
CHƯƠNG 1:
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
KHỞI ĐỘNG
1.1. MỞ ĐẦU[1]
Loại máy điện quay đơn giản nhất là loại máy điện không đồng bộ (dị
bộ). Máy điện dị bộ có thể là loại một pha, hai pha hoặc ba pha, nhng phần
lớn máy điện dị bộ ba pha, có công suất từ một vài W tới vài MW, có điện áp
từ 100V đến 6000V.
Căn cứ vào cách thực hiện rô to, ngời ta phân biệt hai loại: loại có rô to
ngắn mạch và loại có rô to dây quấn. Cuộn dây rô to dây quấn là cuộn dây
cách điện, thực hiện theo nguyên lý của cuộn dây dòng xoay chiều.
Cuôn dây rô to ngắn mạch gồm một lồng bằng nhôm đặt trong các rãnh
của mạch từ rô to, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha có số pha bằng
số rãnh. Động cơ rô to ngắn mạch có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền, còn máy
điện rô to dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhưng có tính năng động tố thơn, do đó
có thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh.
1.2. CẤU TẠO
Máy điện quay nói chung và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm hai
phần cơ bản: phần quay (rô to) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và phần
quay là khe hở không khí.
1.3. CẤU TẠO CỦA STATO
Stato gồm 2 phần cơ bản: mạch từ và mạch điện.
stato
a
Roto
cuôn dây stato
Hình 1.1. Cấu tạo động cơ không đồng bộ
2
a. Mạch từ:
Mạch từ của stato đợc ghép bằng các lá thép điện có chiều dàykhoảng
0,3-0,5mm, được cách điện hai mặt để chống dòng Fuco. Lá thép stato có
dạng hình vành khăn, phía trong đợc đục các rãnh. Để giảm dao động từ
thông, số rãnh stato và rô to không được bằng nhau. Mạch từ được đặt trong
vỏ máy.
Ở những máy có công suất lớn, lõi thép đợc chia thành từng phần được
ghép lại với nhau thành hình trụ bằng các lá thép nhằm tăng khả năng làm mát
của mạch từ. Vỏ máy được làm bằng gang đúc hay gang thép, trên vỏ máy có
đúc các gân tản nhiệt. Để tăng diện tích tản nhiệt. Tùy theo yêu cầu mà vỏ
máy có đế gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh có móc
để giúp di chuyển thuận tiện. Ngoài vỏ máy còn có nắp máy, trên lắp máy có
giá đỡ ổ bi. Trên vỏ máy gắn hộp đấudây.
b. Mạch điện:
Mạch điện là cuộn dây máy điện đã trình bày ở phần trên.
3.1.1. Cấu tạo của rôto
a. Mạch từ:
Giống như mạch từ stato, mạch từ rô to cũng gồm các lá thép điện kỹ
thuật cách điện đối với nhau. Rãnh của rô to có thể song song với trục hoặc
nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông và loại trừ một số
sóng bậc cao. Các lá thép điện kỹ thuật đợc gắn với nhau thành hình trụ, ở tâm
lá thép mạch từ được đục lỗ để xuyên trục, rô to gắn trên trục. Ở những máy
có công suất lớn rô to còn được đục các rãnh thông gió dọc thân rô to.
b. Mạch điện:
Mạch điện rôto được chia thành hai loại:loại rôto lồng sóc và loại rôto
dây quấn.
Loại rô to lồng sóc (ngắn mạch)
Mạch điện của loại rô to này được làm bằng nhôm hoặc đồng thau. Nếu
3
làm bằng nhôm thì được đúc trực tiếp và rãnh rô to, hai đầu được đúc hai
vòng ngắn mạch, cuộn dây hoàn toàn ngắn mạch, chính vì vậy gọi là rô to
ngắn mạch. Nếu làm bằng đồng thì đợc làm thành các thanh dẫn và đặt vào
trong rãnh, hai đầu được gắn với nhau bằng hai vòng ngắn mạch cùng kim
loại. Bằng cách đó hình thành cho ta một cái lồng chính vì vậy loại rô to này
có tên rô to lồng sóc. Loại rô to ngắn mạch không phải thực hiện cách điện
giữa dây dẫn và lõi thép.
Loại rô to dây quấn:
Mạch điện của loại rô to này thờng được làm bằng đồng và phải cách điện
với mạch từ. Cách thực hiện cuộn dây này giống như thực hiện cuộn dây máy
điện xoay chiều đã trình bày ở phần tưrớc. Cuộn dây rôto dây quấn có số cặp
cực và pha cố định. Với máy điện ba pha, thì ba đầu cuối được nối với nhau ở
trong máy điện, ba đầu còn lại được dẫn ra ngoài và gắn vào ba vành trợt đặt
trên trục rô to, đó là tiếp điểm nối với mạch ngoài.
1.4. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DỊ BỘ
Để xét nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ , ta lấy mô hình máy điện
ba pha gồm ba cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi máy điện một góc 1200, rô
to là cuộn dây ngắn mạch. Khi cung cấp vào ba cuộn dây ba dòng điện của hệ
thống điện ba pha có tần số f1 thì trong máy điện sinh ra từ trờng quay với tốc độ
60f1/p. Từ trường này cắt thanh dẫn của rôto và stato, sinh ra ở cuộn stato sđđ tự
cảme1 và cuộn dây rôto sđđ cảm ứng e2 có giá trị hiệu dụng như sau:
E1 =4,44W1Φ1f1kcd1
E2 = 4,44W2Φ2f2kcd
(1.1)
(1.2)
Do cuộn rô to kín mạch, nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn của
cuộn dây này. Sự tác động tơng hỗ giữa dòng điện chạy trong dây dẫn rô to và
từ trường, sinh ra lực đó là ngẫu lực (hai thanh dẫn nằm cách nhau đường
kính rô to) nên tạo ra mômen quay. Mô men quay có chiều đẩy stato theo
chiều chống lại sự tăng từ thông móc vòng với cuộn dây.
4
N
n1
n
S
F
Hình1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ
Nhng vì stato gắn chặt còn rô to lại treo trên ổ bi, do đó rô to phảiquay
với tốc độ n theo chiều quay của từ trường. Tuy nhiên tốc độ này không thể
bằng tốc độ quay của từ trường, bởi nếu n = ntt thì từ trường không cắt các
thanh dẫn nữa,do đó không có sđđ cảm ứng, E2= 0 dẫn đến I2 = 0 và mô men
quay cũng bằng không, rô to quay chậm lại, khi rô to chậm lại thì từ trường
lại cắt các thanh dẫn, nên có sđđ, có dòng và mô men nên rô to lại quay. Do
đó tốc độ quay của rô to khác tốc độ quay của từ trường nên xuất hiện độ trợt
và được định nghĩa như sau:
(1.3)
Do đó tốc đô quay của rô to có dạng:
n = ntt(1–s)
(1.4)
Do n#ntt nên (ntt-n) là tốc độ cắt các thanh dẫn rôto của từ trường quay. Vậy
tần số biến thiên của sđđ cảm ứng trong rô to biểu diễn bởi:
5
Khi rô to có dòng I2, nó cũng sinh ra một từ trờng quay với tốc độ:
60f2 60sf1
ntt 2
sntt (1.6)
p
n tt
So với một điểm không chuyển động của stato, từ trường này sẽ quay với tốc độ:
ntt2s = ntt2 + n = s.ntt + n = s.ntt + ntt (1-s)= ntt (1.7)
Nh vậy so với stato, từ trường quay của rô to có cùng giá trị với tốc độ
quay của từ trường stato.
1.5. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNHCƠ
Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta dựa
vào đồ thay thế với các giả thiết sau:
-
-
-
Ba pha của động cơ là đốixứng.
Các thông số của động cơ không đồng bộ khôngđổi.
Tổng dẫn mạch từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá không phụ
thuộc tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato động cơ.
-
-
Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép.
Điện áp lới hoàn toàn sin đối sứng bapha
I1
X1
I2
R1
X2
I
R/
U f
X
2
s
R
Hình 1.3. Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ
6
R1, R , R ::Điện trở tác dụng của mạch từ hoá của cuộn dây stato và rôto
2
quy đổi về phía stato.
Phương trình mômen
(1.8)
(1.9)
Độ trượt tới hạn
Dấu ( +) ứng với trạng thái động cơ ( - ) ứng với trạng thái máy phát
n
n 0
n dm
S th
M t h
M d m M n m
M
0
Hình 1.4. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ
7
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DỊ BỘ
Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình của lới điện yêu cầu về mở máy
đối với động cơ điện cũng khác nhau. Nói chung khi mở máy động cơ cần xét
đến yêu cầu cơ bản sau:
- Phải có momen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải
- Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.
- Phương pháp mở máy và thiết bị cần dung đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn.
- Tổn hao công suất quá trìnhmở máy càng thấp càng tốt.
1.6.1. Khởi động trựctiếp.
Đây là phương pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động
cơ vào lới điện nhờ cầu dao.
Hình 1.5. Mở máy trực tiếp
ưu điểm :
- Thiết bị khởi động đơn giản. Khuyết điểm:
- Dòng điện mở máy lớn, làm sụp áp lưới điện lớn.
- Nếu quán tính của máy lớn thì thời gian mở máy sẽ rất lâu có thể làm cháy
cầu chì bảovệ.
8
- Khởi động dùng phương pháp giảm dòng khởi động [1]
- Giảm điện áp nguồn cung cấp.
- Đưa thêm điện trở vào mạch rôto.
- Khởi động bằng thay đổi tầnsố.
1.6.1.1. Khởi động động cơ dị bộ rô to dây quấn
Với động cơ dị bộ rô to dây quấn để giảm dòng khởi động ta đưa thêm
điện trở phụ vào mạch rô to.
Việc đa thêm điện trở phụ Rp vào mạch rô to ta đợc hai kết quả: làmgiảm
dòng khởi động nhưng lại làm tăng mô men khởi động. Bằng cách chọn điện
trở phụ ta có thể đạt được mô men khởi động bằng giá trị mô men cực đại. Khi
mới khởi động, toàn bô điện trở được đưa vào rô to, cùng với tăngtốc độ rô to,
ta cũng cắt dần điện trở phụ ra khỏi rô to để khi tốc độ đạt giá trị định mức thì
điện trở phụ cũng được cắt hết ra khỏi rôto.
9
1.6.1.2. Khởi động động cơ dị bộ rô to lồng sóc
Với động cơ rô to ngắn mạch do không thể đưa điện trỏ vào mạch rô to
như động cơ dị bộ rô to dây quấn để giảm dòng khởi động ta thực hiện các
phương pháp sau :
a. Phương pháp giảm điệnáp
Để giảm điện áp ta dùng các phương pháp sau:
- Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato.
Khi khởi động, cầu dao D1 đóng, cầu dao D2 mở để nối cuộn kháng vào
cuộn dây stato của động cơ. Khi động cơ đã quay ổn định thì đóng cầu dao D2
để ngắn mạch điện kháng.
Điện áp đặt vào dây quấn stato khi khởi động:
U’k=kU1
(k<1)
(1.13)
(1.14)
Dòng điện khởi động:
I’k=kIk
Ik là dòng khởi động trực tiếp với U1
UL
Hình 1.7. Hạ áp mở máy bằng điện kháng
10
Mômen khởi động:
M’k=k2Mk
(1.15)
u điểm: Thiết bị đơn giản.
Nhược điểm: Khi giảm dòng khi động thì mômen khởi động cũng giảm
xuống bình phương lần.
- Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy[2]
Khi mở máy, ta cắt cầu dao D2, đóng cầu dao D1và D2để động cơ nối với
điện lới thông qua máy biến áp tự ngẫu. Thay đổi con chạy để cho lúc mởmáy
điện áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó dần dần tăng lên bằng định mức. động cơ
quay ổn định thì đóng D2 và cắt D3 để ngắn mạch máy biến áp tự ngẫu.
Khi khởi động, động cơ được cấp điện áp:
Uk=kU1
Dòng điện khởi động:
I’k =kIk
(k<1)
(1.16)
(1.17)
UL
D1
T
D2
D3
Hình 1.8. Mở máy bằng biến áp tự ngẫu
11
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Mô phỏng hệ thống khởi động mềm động cơ dị bộ lồng sóc có m=const", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
do_an_mo_phong_he_thong_khoi_dong_mem_dong_co_di_bo_long_soc.pdf

