Đề tài Thiết kế mạch đảo chiều gián tiếp tại 2 vị trí độc lập

: Kiểm tra mạch điện và sửa lỗi trên thực tế. - Khảo sát khả năng ứng dụng, sửa đổi, đáp ứng thực tế. - Phương tiện. - Sách tham khảo các tài liệu trên mạng. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 8 CHƢƠNG 3 : GIỚI THIỆU TRANG BỊ ĐIỆN TRONG MẠCH A. Động cơ Động cơ sử dụng trong máy tiện SU50A là những động cơ không đồng bộ (KĐB)3 pha có những đặc tính như sau: 2.1 Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, bảo quản thuận tiện, giá thành rẻ nên được sử dụng khá rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân. Động cơ điện có động cơ điện roto lồng sóc và động cơ điện roto dây quấn. Các loại động cơ có công suất trung bình và nhỏ thì thường được làm từ động cơ điện roto lồng sóc đúc nhôm. Nhưng với loại động cơ này điều khiển vô cùng khó khăn và có dòng khởi động lớn.Thông thường có thể đến 6-7 lần dòng định mức. Khắc phục nhược điểm này người ta chế tạo loại roto rãnh sâu, lồng sóc kép để hạ dòng điện khởi động và đồng thời tăng momen khởi động lên. Còn động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn thì có thể điều khiển tốc độ được song có giới hạn nhất định, có thể tạo ra momen khởi động lớn mà vẫn đảm bảo dòng khởi động không lớn lắm nhưng việc chế tạo động cơ này khó hơn, giá thành đắt hơn và việc bảo quản gặp nhiều khó khăn. Động cơ điện không đồng bộ được sản xuất theo kiểu bảo vệ IP23 và kiểu kín IP44. Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm đặt ở hai đầu rôto động cơ điện. Trong các động cơ rôto lồng sóc đúc nhôm thì cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch. Loại động cơ điện theo cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ở ngoài vỏ máy để thổi gió ở mặt ngoài vỏ máy, do đó tản nhiệt có kém hơn do với loại IP23 nhưng bảo dưỡng máy dễ dàng hơn. Ký hiệu của một động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc được ghi theo ký hiệu về tên gọi của dãy động cơ điện, ký hiệu về chiều cao tâm trục quay, ký hiệu về kích thước lắp đặt dọ trục và ký hiệu về số trục. 2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ Động cơ không đống bộ ba pha có hai phần chính: stato (phần tĩnh) và rôto (phần quay). Stato gồm có lõi thép trên đó có chứa dây quấn ba pha. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 9 Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ có các dòng điện chạy, hệ thống dòng điện này tao ra từ trường quay, quay với tốc độ: Trong đó: f 1 : tần số nguồn điện p: số đôi cực từ của dây quấn Phần quay, nằm trên trục quay bao gồm lõi thép rôto. Dây quấn rôto bao gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đầu được nối bằng hai vành ngắn mạch. Từ trường quay của stato cảm ứng trong dây rôto sức điện động E, vì dây quấn stato kín mạch nên trong đó có dòng điện chaỵ. Sự tác dụng tương hổ giữa các thanh dẫn mang dòng điện với từ trường của máy tạo ra các lực điện từ F đt tác dụng lên thanh dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái. Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề măt rôto tạo ra mômen quay rôto. Như vậy, ta thấy điện năng lấy từ lưới điện đã được biến thành cơ năng trên trục động cơ. Nói cách khác, động cơ không đồng bộ là một thiết bị điện từ, có khả năng biến điện năng lấy từ lưới điện thành cơ năng đưa ra trên trục của nó. Chiều quay của rôto là chiều quay của từ trường, vì vậy phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đăt trên dây quấn stato. Tốc độ của rôto n 2 là tốc độ làm việc và luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường và chỉ trong trường hợp đó mới xảy ra cảm ứng sức điện Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 10 động trong dây quấn rôto. Hiệu số tốc độ quay của từ trường và rôto được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là hệ số trượt s: Khi s=0 nghĩa là n 1 =n 2 , tốc độ rôto bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi là chế độ không tải lý tưởng (không có bất cứ sức cản nào lên trục). Ở chế độ không tải thực, s≈0 vì có một ít sức cản gió, ma sát do ổ bi … Khi hệ số trượt bằng s=1, lúc đó rôto đứng yên (n 2 =0), momen trên trục bằngmomen mở máy. Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trựơt định mức. Tương ứng với hệ số trượt này gọi tốc độ động cơ gọi là tốc độ định mức. Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng: Một đăc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn stato không được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rôto có được là do cảm ứng, chính vì vậy người ta cũng gọi động cơ này là động cơ cảm ứng. Tần số dòng điện trong rôto rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trựơt của rôto so với từ trường: Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó được nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của nó được kích bằng các tụ điện. Động cơ không đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở … Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 11 2.3 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ Động cơ không đồng bộ về cấu tạo được chia làm hai loại: động cơ không đồng bộ ngắn mạch hay còn gọi là rôto lồng sóc và động cơ dây quấn. Stato có hai loại như nhau. (Trong giới hạn này chúng em chỉ giới thiệu về động cơ không đồng bộ roto lồng sóc) a. Stato (phần tĩnh) Stato bao gồm vỏ máy, lõi thép và dây quấn. Hình ảnh về động cơ điện không đồng bộ 1. Lõi thép stator 4. Ổ bi 7. Lõi thép roto 2. Dây quấn stator 5. Trục máy 8. Thân máy 3. Nắp máy 6. Hộp dầu 9. Quạt gió làm mát 10.Hộp quạt Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 12 - Vỏ máy Vỏ máy là nơi cố định lõi sắt, dây quấn và đồng thời là nơi ghép nối nắp hay gối đỡ trục. Vỏ máy có thể làm bằng gang nhôm hay lõi thép. Để chế tạo vỏ máy người ta có thể đúc, hàn, rèn. Vỏ máy có hai kiểu: vỏ kiểu kín và vỏ kiểu bảo vệ. Vỏ máy kiểu kín yêu cầu phải có diện tích tản nhiệt lớn người ta làm nhiều gân tản nhiệt trên bề mặt vỏ máy. Vỏ kiểu bảo vệ thường có bề mặt ngoài nhẵn, gió làm mát thổi trực tiếp trên bề mặt ngoài lõi thép và trong vỏ máy. Lá thép stator Lõi thép stator Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 13 Hộp cực là nơi để dấu điện từ lưới vào. Đối với động cơ kiểu kín hộp cực yêu cầu phải kín, giữa thân hộp cực và vỏ máy với nắp hộp cực phải có giăng cao su. Trên vỏ máy còn có bulon vòng để cẩu máy khi nâng hạ, vận chuyển và bulon tiếp mát. - Lõi sắt Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay, nên để giảm tổn hao lõi sắt được làm những lá thép kỹ thuật điện dây 0, 5mm ép lại. Yêu cầu lõi sắt là phải dẫn từ tốt, tổn hao sắt nhỏ và chắc chắn. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên (hạn chế dòng điện phuco). - Dây quấn Dây quấn stator được đặt vào rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt. Dây quấn đóng vai trò quan trọng của máy điện vì nó trực tiếp tham gia các quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hay ngược lại, đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm một phần khá cao trong toàn bộ giá thành máy. qu n st to b. Phần quay (Rôto) Rôto của động cơ không đồng bộ gồm lõi sắt, dây quấn và trục (đối với động cơ dây quấn còn có vành trượt). - Lõi sắt. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 14 Lõi sắt của rôto bao gồm các lá thép kỹ thuật điện như của stator, điểm khác biệt ở đây là không cần sơn cách điện giữa các lá thép vì tần số làm việc trong rôto rất thấp, chỉ vài Hz, nên tổn hao do dòng phuco trong rôto rất thấp. Lõi sắt được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy. Phía ngoài của lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn rôto. - Dây quấn rôto Phân làm hai loại chính: loại rôto kiểu dây quấn va loại rôto kiểu lồng sóc - Loại rôto kiểu dây quấn Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato. Máy điện kiểu trung bình trở lên dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp, vì bớt những dây đầu nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ. Máy điện cỡ nhỏ dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn ba pha của rôto thường đấu hình sao. Đặc điểm của loại động cơ kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chinh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất của máy. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 15 - Loại rôto kiểu lồng sóc (a) Kết cấu của loại dây quấn rất khác với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto, đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm. Nếu là rôto đúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có các cánh khoáy gió. Rôto thanh đồng được chế tạo từ đồng hợp kim có điện trở suất cao nhằm mục đích nâng cao mômen mở máy. Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép. Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto được làm chéo góc so với tâm trục. Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 16 c. Trục Trục máy điện mang rôto quay trong lòng stato, vì vậy nó cũng là một chi tiết rất quan trọng. Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép Cacbon từ 5 đến 45. Trên trục của rôto có lõi thép, dây quấn, vành trượt và quạt gió. d. Khe hở Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0, 2÷1 mm trong máy cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới vào, nhờ đó hệ số công suất của máy cao hơn. 2.4 Ứng dụng Máy điện không đồng bộ là máy điện chủ yếu dùng làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu quả cao, giá thành rẻ, dễ bảo quản … Nên động cơ không đồng bộ là loại máy điện được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất vài chục W đến hàng chục kW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ… Trong hầm mỏ dùng làm máy tưới hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công nông phẩm. Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng bộ cũng đã chiếm một vị trí quan trọng như quạt gió, quay đĩa động cơ trong tủ lạnh, máy giặt, máy bơm … nhất là loại rôto lồng sóc. Tóm lại sự phát triển của nền sản suất điện khí hóa, tự động hóa và sinh hoạt hằng ngày, phạm vi của máy điện không bộ ngày càng được rộng rãi. Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính không tốt so với máy điện đồng bộ, nên chỉ trong vài trường hợp nào đó (như trong quá trình điện khí hóa nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có một ý nghĩa rất quan trọng. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 17 2.5 Các phƣơng pháp mở động cớ không đồng bộ ba pha Khái quát chung Do yêu cầu của sản xuất, động cơ điện KĐB khi làm việc thường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần.Tùy theo tính chất tải và tình hình của lưới điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khác nhau. Có khi yêu cầu momen mở máy lớn có khi lại cần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả hai yếu tố đó. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điên KĐB phải có tính năng mở máy thích ứng. Nếu việc áp dụng phương pháp mở máy không thích hợp sẽ dẫn đến hỏng động cơ và máy móc sản xuất. Vậy những yếu tố cơ bản nào cần phải có để mở máy động cơ.Đó là: + 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 dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn. + Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt. Để đạt được những yêu cầu trên không dễ dàng chút nào.Vì chúng thường mâu thuẫn với nhau.Ví như khi đòi hỏi dòng điện mở máy nhỏ thì thường làm cho momen mở máy bị giảm theo hoặc cần thiết bị đắt tiền chẳng hạn. Đo đó chúng ta phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể để chọn phương pháp mở máy thích hợp. Trong giới hạn này chúng em giới thiệu những phương pháp mở máy thông dụng sau đây: + Mở máy trực tiếp động cơ điện roto lồng sóc. + Mở máy bằng phương pháp hạ điện áp. + Mở máy bằng phương pháp Y/  . + Mở máy bằng phương pháp thêm điện trở phụ vào roto. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 18 2.5.1 Mở máy trực tiếp động cơ điện Phương pháp này sử dụng nguồn điện lưới để khởi động động cơ không đồng bộ.Xem hình sau: Khởi động trực tiếp Đóng cầu dao CD nối trực tiếp dây quấn stator vào lưới điện, động cơ quay. Ưu điểm của phương pháp này là: + Thiết bị khởi động đơn giản. + Momen khởi động lớn. + Thời gian khởi động nhỏ. Nhược điểm của phương pháp này là: Dòng điện khởi động lớn làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác. ứng dụng: Phương pháp này chủ yếu sử dụng cho động cơ công suất nhỏ hoặc công suất của nguồn lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ. 2.5.2 Mở máy bằng phƣơng pháp hạ điện áp Các phương pháp này với mục đích giảm dòng khởi động nhưng thực tế là giảm được dòng khởi động thì momen cũng giảm theo Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 19 2.5.3 Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato Ta có hình vẽ sau: Khởi động dùng điện Nguyên tắc hoạt động: Khi khởi động CD2 cắt, ta đóng CD1 vào để nối lưới điện vào stator thông qua điện kháng CK, khi động cơ quay ổn định thì đóng CD2 để ngắn mạch điện kháng, nối trực tiếp dây quấn stator vào lưới. Diện áp đặt vào dây quấn stator kđ: Dòng điện khởi động Với Ik: dòng khởi động trực tiếp với điện áp U1. Do đó momen khởi động Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 20 2.5.4 Khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu Ta có sơ đồ sau: Nguyên tắc hoạt động Trước khi khởi động: cắt CD2, đóng CD3, MBA TN để ở vị trí điện áp đặt vào động cơ khoảng (o, 6-0, 8 U định mức) đóng CD1 để nối dây quấn stator vào lưới điện thông qua MBA TN, động cơ quay ổn định cắt CD3 đóng CD 2 để ngắn mạch MBA TN, nối trực tiếp dây quấn stator vào lưới.. Khi khởi động động cơ được cấp điện: Lúc đó dòng điện khởi động: Dòng điện MBA TN nhận được từ lưới điện là Momen khởi động Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 21 Phương pháp này với mục đích giảm dòng khởi động nhưng nó kéo theo giảm momen khởi động bình phương lần. Phương pháp này thường được sử dụng trong việc mở máy các động cơ cao áp. 2.5.5 Mở máy bằng phƣơng pháp Y/  Hình vẽ sau là sơ đồ nối dây khởi động bằng cách đổi nối Y sang  động cơ không đồng bộ: Phương pháp này chỉ sử dụng cho động cơ lúc máy làm việc bình thường nối tam giác, khi khởi động nối sao, sau khi tốc độ quay ổn định thì chuyển về nối tam giác. Khi khởi động cầu dao đảo chiều sẽ đóng về phía Y do đó điện áp pha khi khởi động là: Dòng điện khi khởi động nối Y: Dòng điện khi khởi động trực tiếp: Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 22 Do đó momen khởi động giảm đi 3 lần. Phương pháp này sử dụng khá phổ biến trong khởi động các động cơ công suất trung bình và lớn. 2.5.6 Mở máy bằng phƣơng pháp thêm điện trở phụ vào roto Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ roto dây quấn vì đặc điểm của của động cơ này là có thể thêm điện trở phụ vào mạch roto. Khi điện trở của roto thay đổi thì đặc tính M =f(s) cũng thay đổi theo. Khi điều chỉnh mạch roto thích đáng thì Mk=Mmax. Sau khi roto quay để giữ một momen điện từ nhất định trong quá trình khởi động ta cắt dần điện trở nối thêm vào mạch roto làm cho quá trình tăng tốc động cơ từ đặc tính này sang đặc tính khác và sau khi cắt toàn bộ điện trở thì sẽ tăng tốc đến điểm làm việc của đặc tính cơ tự nhiên. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 23 Ưu điểm của phương pháp này là Mk lớn còn dòng khởi động nhở Nhược điểm là động cơ dây quấn chế tạo phức tạp hơn động cơ roto lồng sóc cho nên giá thành đắt hơn nhiều, bảo quản khó khăn hơn và hiệu suất cũn thấp hơn. 2.6 Các phƣơng pháp hãm của máy động cơ không đồng bộ Kiến thức chung Trong thực tế có những trường hợp người ta muốn động cơ điện ngừng quay một cách nhanh chóng và bằng phẳng khi cắt điện đưa vào động cơ hoặc cần giảm bớt tốc độ như ở cần trục lúc đưa hàng xuống hoặc ở các tàu điện.Để giải quyết các vấn đề trên người ta dùng các phương pháp hãm cơ hay điện.Dưới đây chúng em sẽ trình bày một số phương pháp hãm bằng điện. 2.6.1 Phƣơng pháp hãm đổi thứ tự pha Chúng ta biết rằng khi roto quay ngược chiều với từ trường quay thì động cơ điện làm việc ở chế độ hãm. Do đó ta ứng dụng nguyên lý đó để hãm như sau: Khi động cơ làm việc, roto quay cùng chiều với từ trường quay. Sau khi cắt mạch điện, muốn cho động cơ ngừng quay nhanh chóng thì ta đóng cầu dao về phía khác để đổi thứ tự pha đặt vào stator (hình vẽ ). Đo đó quán tính của phần qua, roto vẫn quay theo chiều cũ trong lúc từ trường quay do đã đổi thứ tự quay nên quay theo chiều ngược lại nên động cơ chuyển sang chế độ hãm. Momen điện từ sinh ra có chiều ngược với chiều quay của roto và có tác dụng hãm nhanh chóng và bằng phẳng tốc độ quay của máy. Trong quá trình hãm như vậy, dòng điện trong máy sẽ rất lớn. Để giảm dòng điện có thể đổi nối dây quấn stator từ tam giác sang sao (lúc làm việc). 2.6.2 Phƣơng pháp hãm đổi thành máy phát điện Muốn thực hiện phương pháp này cần đổi động cơ điện sang chế độ máy phát điện.Tức là tốc độ quay của từ trường quay nhỏ hơn tốc độ roto nhưng vẫn cùng chiều.Ta biết rằng khi làm việc ở chế độ động cơ điện, tốc độ roto gần bằng tốc độ đồng bộ (s=3-8%) cho nên khi hãm cần đổi nối làm tăng số đôi cực của dây quấn phần ứng lên, lúc đó tốc độ của roto sẽ cao hơn tốc độ của từ trường quay sau khi đổi nối, động cơ sẽ trở thành máy phát điện trả năng lượng về nguồn, đồng thời moomen hãm động cơ lại. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 24 Như vậy hãm theo phương pháp này động cơ phải có dây quấn đổi nối được số đổi cực từ và làm việc bình thường với số đôi cực từ bé nhất. 2.6.3 Phƣơng pháp hãm động năng ở phương pháp này sau khi cắt nguồn điện vào động cơ điện bằng cầu dao D (hình vẽ) thì lập tức đóng cầu dao D1 đưa điện 1 chiều vào dây quấn stator. Dòng điện 1 chiều lấy từ chỉnh lưu CL đi qua dây dẫn stato tạo thành từ trường một chiều trong máy. Roto do còn có quán tính, quay trong từ trường đó và trong dây quấn stato cảm ứng nên suất điện động và dòng điện cảm ứng tác dụng với từ trường nói trên tạo nên momen điện từ chống lại chiều quay của máy. Ở loại động cơ roto dây quấn người ta thường cho thêm điện trở phụ phía roto để tăng momen hãm. Điều chỉnh momen hãm bằng cách điều chỉnh điện áp một chiều đặt vào dây quấn stato. Trên thực tế quá trình hãm theo phương pháp này thường được tiến hành tự động. B. Các phần tử điều khiển trong mạch mở máy 2.7 Aptomat Áptômát là TBĐ tự động cắt mạch điện khi có sự cố, dùng để bảo vệ cho mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch, sụt áp, truyền công suất ngược. Ngoài ra còn còn dùng để đóng mở cho mạch điện không thường xuyên đóng mở Phân loại - Dòng cực đại - Dòng cực tiểu - Ap cực tiểu - Aptomat bảo vệ công suất điện ngược - Aptomat vạn năng - Aptomat định hình Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 25 • Đầu nối • Đế • Buồng dâp hồ quang • Tiếp điểm tĩnh • Cõ cấu truyền động • Cần điều khiển • Rõle nhiệt • Phần tử bảo vệ ( RI) Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 26 Hình ảnh aptomat thực tế Aptomat là khí cụ điện dùng để cắt mạch điện khi có sự cố xẩy ra ( quá tải, ngắn mạch, sụt áp....) bằng tay. Aptomat thường dùng được gọi là máy cắt không khí, hồ quang điện được dập trong không khí. Các yêu cầu với aptomat: Chế độ 1: Làm việc định mức của aptomat phải làm việc dài hạn - aptomat chỉ ngắt được sự cố ngắn mạch lớn tức công suất ngắn mạch lớn. Sau khi ngắt được dòng điện mở máy aptomat vẫn làm việc ở chế độ định mức. - Để nâng cap tính ổn định nhiệt và điện của các thiết bị điện hạn chế sự phá hỏng của dòng ngắn mạch gây ra aptomat phải có thời gian đóng cắt nhanh muốn vậy phải kết hợp giữa lục thao tác cơ học và hệ thống dập hồ quang bên trong aptomat. - Để thực hiện yêu cầu thao tác có bảo vệ chọn lọc apstomat có khả năng điều chỉnh trị số I tác động và thời gian tăng tốc. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 27 Ký hiệu Kí hiệu aptomat Aptomat gồm các bộ phận chính sau: Hệ thống tiếp điểm, hệ thống dập hò quang, cơ cấu truyền động đóng cắt aptomat và các phần tử bảo vệ. - Hệ thống tiếp điểm: Hệ thống tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động.Yêu cầu của tiếp điểm là ở trạng thái đóng, điện trở tiếp xúc phải nhỏ để giảm đủ độ bền nhiệt, độ bền điện đổng để không bị hư hỏng do dòng điện ngắt gây nên. Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (làm việc, hồ quang) hoặc 3 cấp tiếp điểm (làm việc, trung gian, hồ quang) Khi đóng tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm trung gian và cuối cùng là tiếp điểm làm việc, khi ngắt thì thứ tự ngược lại tiếp điểm của Aptomat thương làm bằng hợp kin gốm chịu được hồ quang như bạc – voonfram; đồng- voonfram; bạc – niken – graphit. Trong các aptomat tác động nhanh, đẻ giảm thời gian tác động người ta sử dụng tiếp điểm đối diện, có cánh tay đòn nhỏ.Tiếp điểm được chế ạo bằng động có phủ lớp bạc. - Hệ thống dập hồ quang: Hệ thống dập hồ quang có nhiệm vụ nhanh chóng dập tắt hồ quang khi ngắt, không cho nó cháy lặp lại: - Cơ cấu chuyện động đóng cắt Aptomat: Thường có hai dạng bằng tay và bằng cơ điện. Điều khiển bằng tay (núm gạt hoặc nú ấn) được thực hiện với các aptomat có dòng điện định mức không lớn hơn 600 A. Điều khiển bằng cơ điện (nam chậm điện động cơ điện hoặc hệ thống thủy lực) Thường dùng dóng cắt từ xa và được ứng dụng ở các aptomat có dòng điện định mức lớn hơn 600A: Phần tử bảo vệ: Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 28 Bao gồm bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ sụt áp và dòng dư, bảo vệ tổn hợp bằng tổ hợp mạch điện tử. Kết cáu của phần tử bảo vệ quá tải tương tự như một role nhiệt phần tử đốt nóng được đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi quá tải tấm kim loại ép giãn nỡ làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của Aptomat. Điều chỉnh vít để thay đổi lực của lò xo phản lực ta có thể điều chỉnh được trị số dòng điện tải động. - Phần tử bảo vệ sụt áp có kết cấu tương tự một rơ le điện áp, cuộn dây được mắc vào điện áp nguồn, khi có sự cố sụt áp hoặc mất điện áp, lực hút điện từ không đủ sức hút phần ứng, lò xo phản lực phần ứng, làm khả khớp rới tự do và làm mở tiếp điểm của aptomat. - Phần tử bảo vệ dòng điện dư cũng nhờ phần tử bảo vệ nhiều thông số được cấu tạo bởi các vi mạch điện tử, trong các khối đo lường so sánh khuếch tán và chấp hành. 2.8 Cầu chì Công dụng: Cầu chì là khí cụ điện dùng để bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch cho thiết bị và lưới điện. Nguyên tắc hoạt động: Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng của dòng điện. Khi thiết bị điện hoặc mạng điện phía sau cầu chì bị ngắn mạch hoặc quá tải lớn dòng điện chạy qua dây chảy cầu chì sẽ lớn hơn dòng điện định mức làm cho dây chảy bị đốt nóng chảy, do đó dây chảy bị đứt, cho nên phần điện bị ngắn mạch được tách ra khỏi hệ thống. Cấu tạo: Cấu tạo cầu chì gồm những bộ phận chính sau:  Thân cầu chì được chế tạo từ gốm sứ hoặc nhựa tổng hợp có thể có nắp hoặc không có nắp.  ốc, đinh vít bắt dây chảy được gọi là cốt bắt dây được chế tạo từ kim loại dẫn điện như đồng, bạc, nhôm...  dây chảy cầu chì được chế tạo từ hợp kim chì hoặc đồng và còn được chia ra dây chảy nhanh và dây chảy chậm. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 29 Đặc tính bảo vệ và yêu cầu kĩ thuật của cầu chì a. Đặc tính bảo vệ: 1. đặc tính A-s của dây chảy cầu chì 2. đặc tính A-s của đối tượng được bảo vệ A là vùng bảo vệ của cầu chì. Khi xẩy ra quá tải hoặc ngắn mạch ở vùng A thì cầu chì tác động cắt mạch theo hiệu ứng nhiệt Q=RI2t Khi đó nhiệt độ dây chảy cầu chì   ôd B là vùng cầu chì không tác động do dòng điện chạy qua dây chảy là dòng định mức hoặc dòng quá tải nhỏ, khi đó nhiệt độ của dây chảy o dm    Nên dây chảy cầu chì không bị đứt b.Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi lắp cầu chì:  cầu chì phải được lắp nối tiếp ở dây pha, không lắp đặt ở dây trung tính.  Đặc tính A-s của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng được bảo vệ và phải ổn định.  Khi lắp đặt cầu chì phải đảm bảo tính chọn lọc theo thứ tự từ tải về nguồn tức là phần tử nào bị sự cố ngắn mạch hoặc quá tải lớn thì cầu chỉ bảo vệ nó tác động.  Cầu chì làm việc đảm bảo tin cậy tức là khi phần tử được cầu chì bảo vệ quá tải lớn hoặc ngắn mạch, thì cầu chì phải tác động cắt phần tử bị quá tải hoặc ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện. Không được từ chối tác động.  Khi cần thay thế sửa chữa cầu chỉ cần phải an toàn tiện lợi. c.Phân loại cầu chì  Cầu chì hộp  Cầu chì cá  Cầu chì kiểu nắp vặn  Cầu chì kiểu ống sứ Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 30 2.9 Công tắc tơ a. khái quát về công tắc tơ công tắc tơ là loại khí cụ điện, đóng ngắt từ xa tự động hoặc bằng tay, mạch động lực. Các mạch điện có phụ tải điện áp đến 500 V dòng đến 600 V.Công tắc tơ có 2 vị trí đóng cắt có thể đến 1500 lần trong 1 giờ.Tùy theo dòng điện cấp vào mà phân loại công tắc tơ một chiều hay xoay chiều Trong công tắc tơ có hệ thống tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ và hệ thống dập hồ quang b.Ký hiệu: hình vẽ Công tắc tơ điện từ được cấu tao từ những phần chính hệ thống mạc vòng dẫn điện, hệ thống dập hồ quang, hệ thống các lò xo nhà, lò xo tiếp điểm, nam châm điện, vỏ và các chi tiết cách điện. Do tính chất của dòng điện mạch cắt, công tắc tơ điện 1 chiều và công tắc xoay chiều có những đặc điểm cấu tạo khác nhau. - Hệ thống mạch vòng dẫn điện: Mạch vòng dẫn điện của công tắc tơ và các bộ phần khác nhau về hình dáng, kết cấu và kích thước hợp thành. Nó bao gồm thanh dẫn, dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm (giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động, tiếp điểm chính) cuộn dây dòng điện ( nếu có, kể cả cuộn dây thôi từ dập hồ quang ) Thanh dẫn động và tĩnh được làm bằng đồng, tiếp điểm có dạng hình nón hoặc bắc cầu một pha có hai chỗ ngắt và được chế Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 31 tạo bằng vật liệu dẫn điện tốt, chịu mài mòn và chịu được hồ quang như kim loại gốm. Ở trạng thái ngắt, độ mở của tiếp điểm phải có gí trị đủ lớn để không cho hồ quang cháy lại khi ngắt, đồng thời cũng không lớn quá để giảm kích thước của nam châm điện hút. Ở trạng thái đóng để đảm bảo tiếp xúc tốt, các tiếp điểm của công tắc tơ có hệ thống lò xo tiếp điểm tạo lực ép tiếp điểm cần thiết. - Hệ thống dập hồ quang Hệ thống dập hồ quang trong công tắc tơ đảm bảo nhanh chóng dập hồ quang sinh ra trong quá trình đóng cắt của tiếp điểm. + Thiết bị dập hồ quang trong công tắc tơ điện xoay chiều Các công tắc tơ điện xoay chiều thông dụng trong công nghiệp thường được chế tạo loại một pha có hai chỗ ngắt, sử dụng tiếp điểm dạng bắc cầu đặt trong buồng dập hồ quang kiểu dàn dập hay trong khoang dập hồ quang đặc biệt. Cũng có thể chế tạo dưới dạng tiếp điểm động chuyển động quay và bố trí cuộn thổi từ để tăng khẳ năng dập hồ quang. - Nam châm điện là bộ phận sinh ra lực hút điện từ, đảm bảo cho hệ thống tiếp điểm thường mở đóng lại chắc chắn khi cho dòng điện vào cuộn dây của nó.Yêu cầu lực hút của nam châm điện luôn lớn hơn đường đặc tính cơ ngay cả khi điện áp nguồn giảm xuống 85% Uđm. - Thông thường để nam châm điện làm việc chắc chắn và tránh va đập cơ khí trên tiếp điểm, nam châm được thiết kế sao cho dáng của đường đặc tính lực hút gần với dáng của đường đặc tính cơ. Cấu tạo nam châm điện gồm hai phần chính: Mạch từ và cuộn dây. Mạch từ của nam châm điện một chiều được làm bằng thép khối, phần thân mạch từ nơi có cuộn dây có tiết diện tròn. Mạch từ của nam châm điện xoay chiều được chế tạo từ các lá thép ký thuật điện dầy 0, 35 mm hoặc 0, 5 mm – ghép lại để tránh tổn hao dòng điện xoáy. Hình dạng mạch từ thường có dạng hình  và pi hút thẳng hoặc hút quay. Ở đầu cực từ được gắn vòng ngắn mạch để chống rung cho nam châm điện Mạch từ được chia thanh hai phần: Một phần được cố định (phần tĩnh) phần còn lại là nắp ( còn gọi là phần ứng hay phần động) được nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 32 Cuộn dây của nam châm điện thường được chế tạo từ dây đồng kỹ thuật điện, đực quấn trên nhưng khung dây bằng vật liệu cách điện, sau lồng vào mạch từ. Cuộn dây của nam châm điện được tính toan sao cho điện áp đạt vào cuộn dây bằng 110%Uđm, sự nóng của nó vẫn trong giá trị nhiệt độ cho phép đối với mỗi cấp cách điện cho trước, ở nam châm điện một chiều, cuộn dây thường có đáy hình trụ tròn, cao và gầy vì mạch từ không có tổn hao do dòng xoáy nên tỉ lên giữa chiều cao h và chiều rộng 1 của tiết diện mặt cắt cuộn dây bằng: l/h=4-8 Mục đich để giảm đường kính trung bình của vòng dây, do đó có thể tiết kiệm được dây đồng. Cuộn dây của nam châm điện xoay chiều thường ngắn và to tỷ lệ l/h=2-4 Đối với điện xoay chiều trong mạch từ có dòng điện xoáy nên phát nóng và cuộn dây khó tỏa nhiệt hơn.Cuộn dây thường không quấn sát vào lõi mà giữa cuộn dây và lõi còn 1 khe hở, diện tích cuộn dây phải lớn để dễ tỏa nhiệt. Cuộn dây nam châm điện xoay chiều có điện trở rất nhỏ so với điện kháng. Dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc rất nhiều vào khe hở không khí ở giữa nắp và lõi mạch từ. Khi nắp ở trạng thái mở, dòng điện trong cuộn dây lơn.Vì vậy không được phép cho điện áp vào trong cuộn dây, vì lý do nào đó nắp bị kẹt ở vị trí mở. Cuộn dây của công tắc tơ xoay chiều cũng có thể là làm việc với lưới điện 1 chiều. Khi đó cần phải giảm điện áp đặt vào cuộn dây sao cho dòng điện trong cuộn dây bằng điện áp trung bình khi cuộn dây làm việc ở lưới điện xoay chiều. Nguồn điện một chiều được tạo ra bằng bộ chỉnh lưu. Lực hút của cuộn nam châm điện 1 chiều lúc nắp ở trạng thái hút lớn hơn rất nhiều phản lực cơ. Nên trong nhiều trường hợp khi hút người ta hạ thấp điện áp đặt vào cuộn dây bằng cách nối tiếp với một điện trở qua một tiếp điểm dòng điện duy trì cho nắp hút có giá trị rất nhỏ do đó tổn hao trong cuộn dây cũng như toàn bộ nam châm điện rất nhỏ phải cỡ vài oát. Yêu cầu của công tắc tơ Điện áp định mức là điện áp mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính của công tắc tơ phải đóng cắt cuộn hút làm việc bình thường ở điện áp giới hạn đến 85 % -105% Uđm của cuộn dây. Dòng điện định mức Iđm là dòng điện qua tiếp điểm chính của công tắc tơ trong chế độ dài hạn Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 33 Khả năng đóng cắt là trị số dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính. Khi đóng hoặc khi cắt với công tắc tơ khởi động, động cơ xoay chiều 3 pha: Id=(4-7) Iđm Tuổi thọ của công tắc tơ là số lần đóng cắt mà số lần đóng cắt ấy công tắc tơ bị hỏng không dùng được nữa Tính ổn định điện động: Nghĩa là tiếp điểm chính của nó cho phép dòng điện lớn nhất đi qua mà lực điện động sinh ra không phá hủy mạc, dòng dẫn điện: Idd=10 Iđm Tần số thao tác: Số lần đóng cắt công tắc tơ trong 1 giờ, tần số thao tác bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp điểm chính do hồ quang. Tính ổn định nhiệt: Nghĩa là khi có dòng Imm chạy qua một khoảng thời gian cho phép của tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn gắn lại. Hệ thống các tiếp điểm công tắc tơ: Phải chịu được độ mài mòn về điện về cơ trong chế độ nặng nề và có tần số thao tác lớn Hệ thống dập hồ quang: + dập hồ qang thổi từ là một cuộn dây đấu nối tiếp và hộp dập hồ quang có khe hở. + chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn, hộp hồ quang gồm nhiều lá thép đặt song song nhau và khi hồ quang bị kéo dài vào buồng hồ quang sẽ bị chia thành nhiều hồ quang ngắn. 2.10 Nút ấn Ký hiệu bộ nút ấn Khái niệm Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 34 Nút ấn là loại khí cụ điện đóng ngắt mạch điện bằng tay được sử dụng để khởi động, dừng hoặc đổi chiều quay của động cơ bằng các dòng ngắn mạch của cuộn dây công tắc tơ, khởi động từ . Trong mạch này ta dùng nút ấn có điện áp 250-600 V dòng định mức 5 A gồm một nút ấn đơn và một nút ấn kép tức là nút ấn có liên động giữa nút mở và nút dừng và thuộc loại nút ấn có bảo vệ 2.11 Chọn rơ le nhiệt Khái niệm và công dụng Rơ le nhiệt là loại khí cụ điện dùng để bảo vệ động cơ tránh bị quá tải kết hợp với khởi động từ và công tắc tơ được dùng ở các mức điện áp 500 V, f=50 Hz.Kết cấu rơ le nhiệt có dòng định muwacs towus 150 A và có thể dùng với điện 1 chiều và diện áp tới 400 V Khi dùng rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải người ta phải thêm cầu chì để bảo vệ ngắn mạch Cấu tạo Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 35 Đây là hình ảnh cấu tạo rơ le nhiệt Về cấu tạo: rơ le nhiệt gồm có, bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ (cảm biến ) ở đầu vào, bộ phận so sánh, hệ thống tiếp điểm của đầu ra và bộ phận điều chỉnh các thông số làm việc của rơ le Tùy theo nguyên lý làm việc của bộ phận cảm biến nhiệt độ ta có các loại rơ le nhiệt với các đặc tính kỹ thuật và phạm vi ứng dụng khác nhau.Các cảm biến nhiệt hay được dùng trong rơ le nhiệt đó là: - Kiểu kim loại kép (bimetal, lưỡng kim) dựa trên tính chất dãn nỡ kích thước do nhiệt độ của kim loại - Kiểu khí nén dựa trên tính chất thể tích, áp suất khí thay đổi khi nhiệt độ của chúng thay đổi - Kiểu nhiệt ngẫu dựa trên tính chất của điện trở của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 36 Ký hiệu Yêu cầu của rơ le nhiệt - Thanh kim loại của rơ le nhiệt dẫn điện tốt, nhiệt độ phát nóng không thay đổi khi hồi phục trở lại, thời gian hồi phục nhanh chóng - Làm việc tin cậy, kết cấu gọn nhẹ, tuổi thọ cao Tính chọn rơ le nhiệt Việc lựa chọn phải đảm bảo thích hợp nếu chọn rơ le nhiệt có dòng điện quá lớn làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ, rơ le nhiệt có dòng điện quá lớn làm giảm tuổi thọ của thiết bi cần bảo vệ, còn dòng điện đi qua quá thấp thì không tận dụng được tối đa công suất động cơ Trong thực tế ta chọn dòng điện định mức rơ le nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ cần bảo vệ và rơ le nhiệt tác động ở giá trị Itđ=(1, 2-1, 3 )Iđm Itđ là dòng điện tác động của rơ le nhiệt. Còn quá trình mở máy thì tùy thuộc vào dòng điện khởi động lớn do thời gian ngắn nên rơ le nhiệt chưa kịp tác động và khi đo coi như bị ngắn mach thời gian ngăn Ta có dòng định mức của động cơ là 2, 3 A Vậy chọn rơ le nhiệt và tiếp điểm của nó chịu được dòng điện là 2, 3 A trở lên nên ta chọn rơ le nhiệt của hãng LS. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 37 Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 38 CHƢƠNG 3 : SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 3.1. Sơ đồ mạch động lực Hình 3.1: Sơ đồ mạch động lực máy tiện su 50a. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 39 3.2. Sơ đồ mạch điều khiển. Hình 3.2 : Sơ đồ mạch điều khiển sử dụng rơ le kiểm tra tốc độ. 3.3 Nguyên lý hoạt động. Động cơ sẽ được khởi động bật tắt, chạy thuận ngược ở hai vị trí hoàn toàn độc lập với nhau. Khi các nút dừng khẩn cấp 1,2 và nút Stop 1, 2 không bị tác động thì ta có thể chọn chiều quay thuận bằng cách ấn Q.Thuận 1 ở vị trí 1 ( hoặc Q.Thuận 2 ở vị trí 2), nếu Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 40 chúng ta muốn vận hành động cơ quay ngược khi động cơ đang quay thuận thì chúng ta phải ấn Stop1 hoặc Stop2, sau đó ta chọn Q.ngược 1 hoặc Q.ngược 2. Khi ấn Q.Thuận 1 hoặc quay thuận 2 thì role Ry1 sẽ hút, tiếp tiếp của role sẽ hút thông mạch cho (003 – 004) và (001-008) lúc đó Ry1 được duy trì bởi tiếp điểm của nó tại (003 – 004) và cặp tiếp điểm Ry1 ở (001-008) làm cho K1 hút động cơ bắt đầu quay thuận. Khi ấn Stop 1 hoặc Stop 2 thì Ry1 hoặc Ry2 đang hút cũng sẽ bị nhả ra. Contactor K1 hoặc K2 cũng sẽ nhả. Động cơ sẽ dừng lại. Khi Khi ấn Q.Ngược 1 hoặc Q.Ngược 2 thì role Ry2 sẽ hút, tiếp tiếp của role sẽ hút thông mạch cho (003 – 006) và (001-008) lúc đó Ry1 được duy trì bởi tiếp điểm của nó tại (003 – 004) và cặp tiếp điểm Ry1 ở (001-011) làm cho K2 hút động cơ bắt đầu quay ngược. Khi ấn E.Stop 1 hoặc E.Stop 2 thì động cơ sẽ dừng ngay lập tức. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 41 CHƢƠNG 4 :TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN 4.1. Thông số đầu động cơ: - Công suất của động cơ : + M1 P =5,5 KW. Điện áp định mức của động cơ : U =380 V. Động cơ có hệ số : 4.2. Lựa chọn thiết bị. Dựa vào các thông số có sẵn trên động cơ ta tính toán được dòng điện định mức của động cơ theo công thức: Ta có các thông số Công suất của động cơ M1: P = 5,5 KW. Điện áp định mức của động cơ : U =380 V Động cơ có hệ số : -Từ các thông số trên ta tính được: -Từ dòng điện định mức ta có thể chọn các thiết bị : 4.3. Chọn Áptômát. Áptômát là khi cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạnh tự động khi có sự cố như: quá tải, ngắt mạch, sụt áp... Đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng áp tô mát đóng cắt không thường xuyên các mạch điện làm việc ở chế độ bình thường. Kết cấu các áptomát rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: áptomát dòng điện cực đại, áp tomát dòng điện cực tiểu, áptomát điện áp thấp, áptomát công suất ngược ... Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 42 Hình 4.1 trình bày nguyên lý làm việc của áptomát dòng điện cực đại dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải và khi ngắn mạch. Hình 4.1:Aptomát dòng điện cực đại Sau khi đóng bằng tay, áptomát cấp điện cho mạch cần được bảo vệ. Lúc này mấu của các chốt ở đầu cần 4 và đòn 5 móc vào nhau để giữ tiếp điểm động tì vào tiếp điểm tĩnh. Khi dòng điện vượt quá trị số chỉ định của aptomat qua lực căng của lò xo 3, cuộn điện từ 1 nối tiếp với mạch lực sẽ đủ lực, thắng lực cản của lò xo 3 và hút nắm từ động 2, làm cần 4 quay nhả móc chốt. Lò xo 6 kéo rời tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh để cắt mạch. Chỉnh định dòng điện cực đại có thể bằng nhiều cách chẳng hạn qua chỉnh lực căng lò xo 3 tăng theo dòng điện cực đại mà aptomat phải cắt. Việc lựa chọn Aptomat chủ yếu dựa vào dòng điện tính toán trong mạch , dòngđiện quá tải , tính thao tác có chọn lọc , đặc tính làm việc của phụ tải : :Dòng điện định mức của Aptomat : dòng điện tính toán được. Tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc của phụ tải , người ta hướng dẫn chọndòng định mức của mức bảo vệ bằng 125 % , 150 % hay lớn hơn nữa so với dòng tínhtoán trong mạch.Trên thực tế ta chi cần chọn: Hình 4.2: Ký hiệu của áptomát trên sơ đồ điện Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 43 = 2.5 2.84 = 7.1 (A) Vậy :  Chọn aptomat 1 pha có kí hiệu BKN – C6 do hãng LS chế tạo.  Chọn aptomat 3 pha có kí hiệu BKN – C10 do hãng LS chế tạo. 5.4. Chọn Côngtăctơ Công tắc tơ là khí cụ điện điều khiển từ xa dùng để đóng cắt các mạch điện động lực ở điện áp tới 500V và các dòng điện tới vài trăm, vài nghìn A. Tuỳ theo dòng điện sử dụng, công tác tơ chia ra loại 1 chiều và loại xoay chiều. Phần tử chính của một công tác tơ là cuộn hút điện từ K và hệ thốgn các tiếp điểm. Khi cuộn K có điện, lò xo kéo cần C mở các tiếp điểm động lực (tiếp điểm chính)a,b,c và tiếp điểm phụ 1, đóng tiếp điểm phụ 2. Các tiếp điẻm 1, a,b,c, gọi là tiếp điểm thường mở. Tiếp điểm 2 gọi là tiếp điểm thường đóng. Khi cấp điện cho cuộn K, miếng sắt Fe bị hút, kéo căn lò xo LX và cần C sẽ đóng các tiếp điểm a,b, 1 và mở tiếp điểm 2. Tuỳ theo mục đích sử dụng mà các tiếp điểm được nối vào mạch lực hay mạch điều khiển một cách thích hợp. Hình 4.3 : Nguyên lý c u tạo của một công tắc tơ. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 44 Khi lựa chọn côngtắctơ theo chế độ làm việc ta nên chú ý điến ký hiệu trên côngtắctơ ý nghia và pham vi sử dụng của côngtắctơ được trình bày như sau : - Ký hiệu AC1 : Quy định giá trị dòng điện qua các tiếp điểm chính của côngtắctơ Khi côngtắctơ lựa chọn để đóng ngắt các phụ tải có - Ký hiệu AC2 :Côngtắctơ khi lựa chọn theo chế độ này dùng để khởi động nhanh nhấp nhả ,hãm ngược cho động cơ không đồng bộ rôto dây quấn,khi khởi động : Với : : Dòng khởi động qua tiếp điểm congtacto : Dòng điện định mức của động cơ. -Ký hiệu AC3 : Công tắc tơ lựa chọn theo chế độ này dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lông sóc ,khi khởi động : -Chọn theo dòng điện định mức của động cơ : -Chọn điện áp định mức cho cuôn dây côngtắctơ ( )  Côngtắctơ dùng để khởi động theo chế độ AC2 nên chọn : Vậy chọn côngtắctơ có : Iđm>=7,1A Uđm=380V Từ dòng điện này ta chọn loại Côngtactơ ký hiệu GMC (D)- 32A do hãng sản xuất LS chế tạo có các thông số sau đây: Uđm=220VAC I =12 A Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 45 4.5. Chọn Rơle nhiệt Rơ le nhiệt là phần tử dùng để bảo vệ các thiết bị điện khỏi bị quá tải.Nguyên lý cấu tạo của rơ le nhiệt được biểu diễn ở hình 1.4. Mạch lực cần bảo vệ quá tải được mắc nối tiếp với phần tử đốt nóng 1. Khi có dòng điện quá tải chạy qua, phần tử đốt nóng 1 sẽ nóng lên và tảo nhiệt ra xung quanh. Băng kép 2 khi bị đốt nóng sẽ cong lên trên, rời khỏi đòn đầu trên của đòn xoay 3 sẽ quay sang phải và kép thanh cách điện 7. Tiếp điểm thường đóng 4 mở ra, cắt mạch điều khiển đối tượng cần bảo vệ. Hình 4.4 :Nguyên lý c u tạo và làm việc củ rơle nhiệt. Khi sự cố đã được giải quyết, băng kép 2 nguội và cong xuống nhưng chỉ tì lên đầu trên của đòn xoay 3 nên tiếp điểm 4 không tự động đóng lại được. Muốn rơle trở về trạng thái ban đầu ta ấn nút ấn hồi phục 5 để đẩy đòn xoay 3 quay thuận chiều kim đồng hồ và đầu tự do của băng kép sẽ tụt xuống giữ đòn xoay 3 ở vị trí đóng tiếp điểm 4.Đặc tính thời gian dòng điện (A-s): Dòng điện quá tải càng lớn thì thời gian tác động của rơle nhiệt càng ngắn. Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được chọn bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau đó chỉnh định giá trị của dòng điện tác động là: Itđ = (1,2 – 1,3)Iđm.Tác động của rơle nhiệt bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh, khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, rơle nhiệt sẽ rác động sớm hơn nghĩa là dòng điện tác động giảm. Khi đó cần phải hiệu chỉnh lại Itđ Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 46 Đặc tính cơ bản của rơ-le nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điện phụ tải chạy qua ( còn gọi là đường đặc tính thời gian – dòng điện A – s ) .Mặt khác cácđối ứng cần bảo vệ cũng có đặc tính thời gian – dòng điện . Vì vậy ta chọn rơ-le nhiệt saocho đặc tính A– s của rơ-le thấp hơn và gần sát với đặc tính A – s của đối tượng bảo vệ. -Trong thực tế thường chọn Itđ= ( 1,2 ÷ 1,3 ). Iđm Với : Itđ– dòng tác động của rơ-le nhiệt . -Thời gian tác động của rơ-le nhiệt : ttđ= 20 phút -Với động cơ công suất nhỏ và trung bình , có điều kiện khởi động nặng , bội sốkhởi động lớn , thời gian khởi động tương đối dài có = ( 1÷ 5 ) s . -Với mạch động lực có bội số dòng không cao , thời gian khởi động ngắn , thường chọn Ki = 2,5 và = ( 3÷ 20 ) s . -Dòng tải động của rơ-le nhiệt có thể thay đổi trong phạm vi nhỏ bằng nút điềuchỉnh .Thường rơ-le nhiệt có hai phần tử đốt nóng đối với 2 pha mạng điện hoặc cả 3 pha. -Khi dòng tải của động cơ quá lớn ( > 100 A ) thì ta dùng biến dòng kết hợp với rơ-le nhiệt. Ta chọn Rơle Rn loại GTH-22/3 do hãng sản xuất LS chế tạo. Hình 4.5: Đặc tính thời gi n dòng điện củ rơle nhiệt. I/Iđm RN a) b) Hình 4.6: Ký hiệu củ rơle nhiệt a. Phần tử đốt nóng, b. Tiếp điểm thường đóng có nút n phục hồi Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 47 4.7. Chọn nút ấn. Nút ấn ( nút bấm, nút điều khiển) dùng để đóng – cắt mạch ở lưới điện hạ áp. Nút ấn thường được dùng để điều khiển các rơle, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ ... sử dụng phổ biến nhất là nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay. Hình trình bày kết cấu 1 số nút ấn và kí hiệu của chúng trên bản vẽ điện. Hình 4.9:c u tạo và ký hiệu của nút n (thường mở, thường đóng,nút b m kép) Một số loại nút ấn thường đóng dùng trong mạch bảo vệ hoặc mạch dừng còn có chốt khoá, khi bị ấn nút tự giữ trạng thái bị ấn. Muốn xoá trạng thái này, phải xoay nút đi một góc nào đó. Chọn nút ấn push button có thông số là: và = ( 1÷ 5 ) A 4.8. Rơle trung gian Nhiệm vụ của rơle trung gian là chuyển tiếp các tín hiệu điều khiển. Nó thường nằm ở vị trí giữa hai rơle khác nhau. Rơle trung gian thường là rơle điện từ.Hình là kết cấu của một rơle trung gian. Nguyên lý làm việc của rơle trung gian tương tự như rơle điện từ nhưng không có sự điều chỉnh điện áp tác động. Rơle trung gian phải tác động tốt khi được đặt vào điện áp định mức trong phạm vi sai lệch U = ±15% Uđm.Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, tiếp điểm Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 48 chuyển đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác. Rơle trung gian có sự phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp điểm. Hinh 4.10: ạng chung củ rơ le trung gi n. Ta chọn các Rơle trung gian có kí hiệu IEC 255 do Malaysia chế tạo có các thông số sau: Uđm = 220V 4.9 Rơ le dòng điện. Rơle dòng điện dùng bảo vệ hoặc khống chế mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá hay giảm dưới một trị số nào đó đã được chỉnh định trong rơle (dòng điện đặt). Cấu tạo của một rơle dòng điện được trình bày trên hình 1.20. Mạch từ 1 được quấn cuộn dây dòng điện 2 có nhiều đầu ra. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây 2, từ trường sẽ tác dụng một từ lực lên nắp từ động làm bằng miếng sắt hình chữ Z. Nếu dòng điện vượt quá giá trị chỉnh định thì từ lực đủ lớn thắng lực cản lò xo 4, hút nắp từ động chữ Z quay và đóng (hoặc mở) hệ tiếp điểm. Rơle dòng điện loại này thường dùng để bảo vệ dòng điện cực đại. Cuộn dây rơle dòng điện mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ. Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 49 4.10 Chọn dây dẫn trong mạch Ta có công thức : Ta chọn J = 3 A/mm2 S= = 0.94(mm 2 ) Chọn dây dẫn S = 1( mm2) Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 50 PHẦN III. KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt đƣợc của đề tài Sau thời gian tìm hiểu và xây dựng đề tài, nhóm em đã đạt được nhưng kết quả như sau: - Thiết kế chế tạo hoàn chỉnh sản phẩm theo đúng yêu cầu đề tài. - Viết báo cáo hoàn chỉnh cho đề tài. - Sản phảm chạy tốt và đúng với các tiêu chí đề ra. - Rèn luyện kỹ năng làm việc theo nhóm, tìm hiểu tài liệu cũng như làm sản phẩm. 2. Phần hạn chế của đề tài Đề tài đã hoàn thành về cơ bản, tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế như sau: Bố trí tủ điện còn nhiều thiếu sót về khâu trình bày. Vẫn còn có những sai số trong việc chọn thiết bị gây dư thừa lãng phí. Chúng em xin chân thành cám ơn Trường ĐH SPKT Hưng Yên VanHoangTrong 0904076036 Khoa Điện – Điện Tử Đồ án tốt nghiệp Trang 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng việt [1].Khí cụ điện (NXB KHKT)Tác giả :Phạm Văn Chới – Bùi Tín Hữu – Nguyễn Tín Tôn [2].Thiết kế hệ thống cung cấp điệnTác giả : Vũ Văn Tẩm [3].Máy điện 1 và 2 Tác giả :Vũ Gia Hạnh-Trần Khánh Hà-Phạm Tử Thụ-Nguyễn Văn Sáu [4].Kỹ thuật điện (NXB GD)Tác giả :Đặng Văn Đào-Lê Văn Doanh [5].Sữa chữa quạt và lắp đặt quạt và động cơ điện Tác giả :Đỗ Ngọc Long Tài liệu tham khảo tiếng Anh [5]. Addison Wesley, Tài liệu PDF. [6]. Rattz, Joseph, Apress, Tài liệu PDF. Các website tham khảo [7]. http: //www.youtobe.com [8]. http: //www.google.com [9]. http: //dddt.com [10]. http: //Ebook.com [11].http: //tailieu.vn/