Đồ án Thiết kế hệ thống thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy sản xuất: "Cho một hệ thống truyền động cho máy sản xuất dung động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ có đảo chiều quay ,có hãm động năng khi dừng”

Lời Nói Đầu Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế Quốc Dân cơ khí hóa có liên quan chặt chẽ đến cơ khí hóa và tự động hóa, hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kinh tế của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động. Việc tăng năng suất máy, giảm giá thành thiết bị điện là hai yêu cầu chủ yếu với hệ thống truyền động điện và tự động hóa nhưng lại mâu thuẫn nhau.Một bên đòi hỏi sự phức tạp và một bên là đòi hỏi sử dụng yêu cầu hạn chế sử dụng thiết bị chung, máy và số thiết bị cao cấp. Vì vậy việc lựa chon một phương án truyền động vẫn là một bài toán khó cho những cán bộ thiết kế hệ thống truyền động điện. Là một sinh viên khi làm đồ án này em đã hiểu được những cái khó trong qua trình thiết kế, tính toán Trang Bị Điện cho các máy công nghiệp. bởi vì khi thiết kế tính toán sẽ xuất hiện những mâu thuẫn,ưu nhược điểm sau : + Năng suất, chất lượng kỹ thuật +Giá thành trang bị + Kết cấu cơ khí và tuổi thọ máy Từ những vấn đề trên người cán bộ kỹ thuật phải có sự lựa chọn gạt bỏ chính xác kết hợp với các bước tính toán để đạt được những phương án tối ưu nhất. Với đề tài thiết kế hệ thống thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy sản xuất: ``Cho một hệ thống truyền động cho máy sản xuất dung động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ có đảo chiều quay ,có hãm động năng khi dừng” .Trong lúc thực hiện đề tài chúng em cũng gặp nhiều khó khăn sự thiếu thốn về tài liệu tham khảo và hạn chế về thực hành vì vậy trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm.Tuy nhiên với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp đỡ của thầy cô giáo và bạn bè đến nay đồ án của Em đã hoàn thiện với đầy đủ các yêu cầu . Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thiện đề tài này ! Phần I Ứng dụng của hệ thống truyền động trong thực tế Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế Quốc dân khi cớ khí hóa liên quan chặt chẽ đến điện khí hóa và tự động hóa, hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kĩ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động… Việc tăng năng suất và giảm giá thành thiết bị điện cho máy là hai yêu cầu chủ yếu đối với một hệ thống truyền động. Ngày nay khoa học càng phát triển, nó cũng kéo theo ngành truyền động cũng phát triển theo. Ngày nay hệ thống truyền động được sử dụng rất rộng rãi, như đối với hệ thống truyền động đã cho dùng động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc với hai cấp tốc độ, đảo chiều và hãm động năng, điển hình là nó được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, 2 trong số đó là: Nó được sủ dụng rộng rãi cho các thiết bị vận tải liên tục như: + Băng tải: dùng để vận chuyển các loại vật liệu dạng hạt và cục theo phương nằm ngang, hoặc theo mặt phẳng nghiêng. + Băng gẩu: dùng để vận chuyển các vật theo phương thẳng đứng. + Đường goàng treo: dùng để trở hang và vận chuyển hành khách ở những địa hình phức tạp, núi non hiểm trở. + Thang truyền: dùng để vận chuyển hành khách trong các cửa hàng siêu thị, trong nhà ga, tàu điện ngầm, nơi mà có các lưu lượng hành khách lớn. + Băng truyền: dùng để vận chuyển các vật, thành phẩm và các bán thành phẩm, trong các phân xưởng nhà máy sẩn xuất theo dây chuyền. Như chúng ta đã biết yêu cầu đối với các thiết bị vận tải liên tục đó là: Chế độ dài hạn, với phụ tải hầu như không đổi, theo yêu cầu công nghệ hầu hết các thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ trong các phân xưởng sản xuất, theo dây chuyền nơi có yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ D = 2÷1 để tăng nhịp độ làm việc của toàn bộ dây chuyền khi cần thiết. Hệ truyền động trên còn được sử dụng rộng rãi cho các máy nâng hạ có công suất lớn và trung bình. Đặc biệt với hệ truyền động của động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc được ứng dụng rất rộng rãi trong các máy nâng có tốc độ thấp và máy nâng có tải trọng nhỏ, hay nó được sử dụng cho các loại thang máy tốc độ trung bình. Đặc biệt đối với hệ truyền động của động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc mà được cấp nguồn từ bộ biến tần có thể dùng cho các phòng máy có tốc độ cao (khi D > 1,5mm/s) cho phép hạn chế gia tốc và độ giật trong giới hạn cho phép và đạt độ chính xác khi dừng rất cao (∆3 ≤ ± 5 mm) Ta xét điển hình với 1 thang máy với tốc độ di chuyển của buồng thang V = (0,75 ÷ 1m/s) thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ, dây cuốn stato độc lập, nâng cao độ chính xác khi dừng buồng thang bằng cách chuyển từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi buồng thang đi đến gần tầng cần dừng. Chính vì vậy mà ngày nay khi thiết kế và chế tạo hệ thống truyền động cho các thiết bị như các máy nâng vận chuyển các thiết bị vận tải liên tục, thường chọn hệ truyền động với động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc. Hệ thống trên còn được ứng dụng cho các máy cắt gọt kim loại, như chúng ta đã biết máy cắt gọt thường được dùng để gia công kim loại bằng cách cắt bớt kim loại thừa, để sau khi gia công các chi tiết có hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thỏa mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bong cần thiết cho bề mặt gia công, tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công, dạng dao, đặc tính truyền động, các máy cắt gọt được chia thành các phần cơ bản tiện, phay, bào, khoan, doa, mài… và các nhóm máy khác như gia cổng răng, ren, vít… Như đối với máy tiện, đặc biệt là máy tiện cỡ nhỏ và trung bình hệ truyền động chính thường là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, và hộp tốc độ có vài cấp tốc độ. Hay đối với máy doa cũng vậy: yêu cầu đối với máy doa cần phải đảo chiều quay phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh y = 1,26. Hệ thống truyền động chính phải đảm bảo đừng nhanh, chính vì vậy mà hiện nay máy doa thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và hộp tốc độ. Như máy mài cũng vậy, thông thường máy mài không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên sử dụng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc. Hệ thống truyền động trên còn được sử dụng cho các loại máy cán: Máy cán là loại máy thực hiện nguyên công chính là làm biến dạng dẻo kim loại để có hình dạng và kích thước mong muốn, kim loại được nén ép và kẹp kéo qua giữa 2 trục cán quay ngược chiểu. Như máy cán dây thường là các máy cán dây cỡ nhỏ được ứng dụng rất rộng rãi động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc. Với những ứng dụng đã nêu trên chúng ta thấy rằng với hệ thống truyền động với động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc với 2 cấp tốc độ có đảo chiều được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế. Phần II Tìm hiểu công nghệ của một số máy sản xuất sử dụng hệ thống truyền động điện và thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy Từ những ứng dụng của hệ thống truyền động đã cho em xin tìm hiểu hệ thống công nghệ của máy doa và trang bị điện cho máy đó. I, Tìm hiểu công nghệ của máy doa. Máy doa là thiết bị với các nguyên công, gia công lỗ và yêu cầu độ chính xác cao, hay có thể sử dụng để phay, khoan, gia công, ren… Thực hiện các nguyên công trên máy mang lại độ chính xác rất cao. Máy doa thường chia làm 3 loại chính, máy doa đứng và máy doa ngang, máy doa xạ độ. Truyền động chính của máy doa là chuyền động quay của dao doa, và chuyển động ăn dao có thể là: + Chuyển động ngang hoặc dọc của bàn máy gá chi tiết gia công + Chuyển động di chuyển dọc trục của trục chính mang dàn doa Chuyển động phụ chueyern động theo chiều thẳng đứng của ụ dao, và các động cơ truyền động bơm dầu của hệ thống bôi trơn, và động cơ bơm nước làm mát. Đối với truyền động chính đa số là tần số đóng cắt điện không lớn, phạm vi điều chỉnh tốc độ không rộng, thường dùng với hệ truyền động với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và yêu cầu phải đảo chiều quay. Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh y =1,26. Hệ thống truyền động chính phải hãm dừng nhanh. Hiện nay hệ truyền động của động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và hộp tốc độ (có 1 hoặc nhiều cấp tốc độ) ở những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ một chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng nhờ vây có thể đơn giản kết cấu cơ khí mặt khác có thể hạn chế được momen ở cùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ ở 2 vùng. Truyền động ăn dao phạm vi điều chỉnh của truyền dộng ăn dao là p=1500/1 lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/phút ÷ 600mm/phút, khi di chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5mm/phút ÷ 3mm/phút, lượng ăn dao (mm/phút) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi. Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ <10% hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, đừng máy chính xác đảm bảo sự liên động với truyền động chính khi làm việc tự động. Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng hệ thống truyền động ăn dao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện. II, Thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy doa. 1, Chọn động cơ: Để chọn được động cơ ta phải nắm vững được yêu cầu sử dụng mà từ đó để lấy những căn cứ để chọn động cơ và công suất động cơ, điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế. Nếu ta chọn động cơ không phù hợp như công suất động cơ quá lớn so với nhu cầu của tải dẫn đến hiệu suất làm việc của động cơ không cao non tải, đem lại hiệu suất thấp không đảm bảo tính kinh tế, hoặc công suất động cơ nhỏ hơn so với tải, khi đó động cơ sẽ làm việc ở chế độ quá tải, không đảm bảo năng suất, thậm trí kéo dài sẽ gây chóng hỏng động cơ và không đáp ứng được nhu cầu công nghệ. Do vậy chọn động cơ phù hợp với tải là rất quan trọng nớ đảm bảo yêu cầu kĩ thuật như yêu cầu về kinh tế. Để chọn động cơ cho một hệ thống ta phải dựa vào những chỉ tiêu sau + khả năng làm việc của động cơ yêu cầu công nghệ để chọn động cơ cho phù hợp. + Dải điều chỉnh tốc độ càng lớn thì hệ có chất lượng càng cao. + Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải các động cơ điện 1 chiều, xoay chiều làm việc tối ưu nhất ở chế độ định mức, khả năng mang tải. + Chỉ tiêu kinh tế có tính chất quyết định lựa chọn các phương án thiết kế thể hiện ở chi phí lắp đặt và chi phí vận hành. + Chỉ tiêu tổn hao năng lượng: ∆P càng nhỏ càng tốt. + Tổn hao trong dây dẫn và tổn hao trong lõi thép. Để tính chọn được công suất động cơ ta phải có đủ các số liệu ban đầu như sau: + Các chế độ đặc trưng cho chế độ cắt gọt. + Khối lượng của chi tiết gia công. + Thời gian làm việc và thời gian nghỉ. Kết cấu cơ khí của máy bao gồm. Sơ đồ động học của cơ cấu. Khối lượng của các bộ phận chuyển động. Các bước tính toán chọn công suất đông cơ Bước 1: chọn rơ bộ công suất động cơ truyền động được tiến hành theo trình tự như sau: Xác định công suất mô men tác dụng lên trục làm việc của hộp tốc độ (pz hoặc mz). Xác định công suất, moomen tác dụng lên trục động cơ và xây dựng đồ thị phụ tải tĩnh. Tiến hành tính chọn sơ bộ công suất động cơ. Bước 2: Tiến hành kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo các tiêu điểm sau: Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng. Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải. Kiểm nghiệm theo điều kiện mở máy. Đối với động cơ điện 1 chiều: đặc biệt là động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập, và kích từ song song Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều, Mô men khởi động lớn, dễ điều chỉnh như ở các máy nâng vận chuyển, cán thép, có khả năng chịu quá tải lớn, từ thông không phụ thuộc vào điện áp mà chỉ phụ thuộc vào dòng điện, nên thường sử dụng khi nguồn cấp cho động cơ là đường dây dài Nhược điểm: động cơ điện 1 chiều có kết cấu phức tạp trong quá trình làm việc hay hỏng cổ góp và chổi than, dùng nguồn điện 1 chiều do vậy phải dùng thêm chỉnh lưu, động cơ đắt do vậy tính kinh tế không cao. Đối với động cơ điện không đồng bộ: Ưu điểm: có cấu trúc đơn giản, chế tạo dễ dàng giá rẻ, được ứng dụng rộng rãi, có thể sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha giá rẻ hơn động cơ điện 1 chiều rất nhiều. Động cơ không đồng bộ có khả năng làm việc rất tốt, chia làm 2 loại động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và day quấn. Nhược điểm: phương pháp điều chỉnh điện áp, cho chất lượng điều chỉnh không cao, việc xây dựng đặc tính cơ khả năng điều chỉnh thấp. Khi giảm điện áp sẽ rơi vào trạng thái làm việc không ổn định, dải điều chỉnh của hệ số thấp, khó điều chỉnh vơ cấp. Qua quá trình phân tích trên ta thấy rằng hệ truyền động với động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc với 2 cấp tốc độ và đảo chiều quay rất thích hợp với hệ truyền động của máy doa bởi vì động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có kết cấu của hai dây quấn rất khác với kết cấu các loại dây quấn stato trong mỗi rãnh của lõi sắt. Thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm dài (ra khỏi lõi sắt và được nối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch (bằng đồng hay nhôm làm thành 1 cái lồng người ta quen gọi là lồng sóc. Các đặc tính của động cơ không đồng bộ: 1, Đặc tính tốc độ: n = f(p2) Theo công suất về hệ số trượt ta có n = n1(1-3) Trong đó S = Khi không tải tổn hao trên roto PCu2 rất nhỏ so với công suất điện tử nên hệ số trượt S ≈ 0, động cơ điện quay gần tốc độ đồng bộ n ≈ n1 khi tải tăng lên thì tổn haoPCu2 cũng tăng lên nên tốc độ giảm xuống 1 ít, thường khi tải định mức hệ số trượt vào khoảng 1,5 → 5% đặc tính n = f(p2) là 1 đường hơi dốc xuống. Đặc tính momen: M = f(P2) Theo đường M = f (s) thì momen thay đổi rất nhiều theo hệ số trượt S, nhưng trong phạm vi 02S < Sm thì đường M = f(s) rất gần giống đường thẳng trong phạm vi làm việc bình thường, do tốc độ thay đổi ít, nên momen không tải hầu như không đổi và quan hệ giữa momen đưa ra M2 = M - M0. Với công suất đưa ra P2 cũng gần như đường thẳng. Tổn hao và hiệu suất: n = f(P2) Tổn hao của máy điện không đồng bộ bao gồm tổn hao động trong stato tổn hao động cơ và tổn hao phụ, tổn hao sắt trong roto rất nhỏ, do tần số thấp nên có thể bỏ qua Tổn hao phụ: Bao gồm tổn hao trong đồng và sắt, tổn hao phụ trong đồng gồm có tổn hao phụ trong hiệu ứng mặt ngoài gây nên, và do sóng bậc cao của từ thông gây ra, dòng điện trong roto thường dùng dây quấn statocos bước quấn ngắn, chọn phối hợp rãnh thích hợp như: Z2 , 1,25 Z1 giảm bớt tổn hao phụ. Tổn hao phụ bằng sắt cũng do sóng bậc cao của từ thông gây nên. Tổn hao phụ rất phức tạp nên thường lấy bằng 0,5 công suất đưa vào. Trong các tổn hao thì tổn hao đồng thay đổi theo tải hiệu suất của máy bằng: Trong đó Σp là tổn hao của máy. Hệ số công suất cosφ = f(p2) Vì máy điện không đồng bộ phải lấy công suất kích từ từ lưới vào nên cosφ luôn luôn nhỏ hơn 1, lúc không tải cosφ rất thấp thường không vượt quá 0,2, khi có tải do dòng điện I2 tăng lên nên cosφ cũng tăng lên và đạt trị số lớn nhất khi tải xấp xỉ định mức. Năng lực quá tải: Khi động cơ làm việc bình thường M ≤ Mđm Nhưng trong một thời gian ngắn máy có thể chịu tải lớn hơn (quá tải) mà không xảy ra hư hỏng gì. Trong động cơ không đồng bộ năng lực quá tải Km từ 1,6 ÷ 1,8 đối với máy nhỏ và bằng 1,8 ÷ 2,5 đối với máy vừa và lớn trong động cơ điện không đồng bộ, dòng điện mở máy, momen mở máy, momen cực đại, hiệu suất và hệ số công suất đến tiêu chuẩn hóa, từ đó ta có đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ. Các phương trình của động cơ không đồng bộ 1, Phương trình điện áp dây quấn stato Dây quấn stato động cơ điện tương tự như dây quấn sơ cấp của máy biến áp. Ta có phương trình cân bằng điện áp là: U1 = IZ1 - E1 Trong đó : Z = R1 + jX1 là tổng trở của dây quấn stato R1: là điện trở dây quấn stato X1: là điện kháng tản của dây quấn stato, đặc trưng cho từ thông tản stato E1: là sức điện động pha stato do từ trường của từ trường quay sinh ra có trị số là: E1 = 4,44 fW1 Kđp1 m W1, Kđp1 là số vòng dây và hệ số dây quấn của 1 pha hệ số Kđp1 < 1, nói lên sự giảm suất điện động của dây quấn do quấn dải trên các rãnh và rút ngắn bước quấn so với quấn tập trung như ở máy biến áp. Phương trình dây quấn roto Dây quấn roto được coi như dây quấn thứ cấp và chuyển động đối với từ trường quay với tốc độ trượt là: n2 = n1 - n = Sn1. Như vậy suất điện động và dòng điện trong dây quấn roto có tần số là: Tần số dòng điện roto lúc quay bằng hệ số trượt nhân với tần số dòng điện stato f. Lúc roto đứng yên tần số dòng điện roto là f: Suất điện động pha dây quấn roto lúc quay là: E2 = 4,44 f2 W2 Kđq2 m E2S = 4,44 Sf2 W2 Kđq2 m W2, Kđq2 thứ tự là số vòng dây quấn, hệ số dây quấn của dây quấn roto Hệ số Kđq2 < 1 nói lên sự giảm suất điện động của dây quấn do quấn rải trên các rãnh và rút ngắn bước quấn. Khi roto đứng yên S = 1, tần số f2 = f suất điện động dây quấn roto lúc không quay là: E2 = 4,44 f W2 Kđq2m So sánh E2 và E2S ta thấy: E2S = E2 . S Suất điện động pha của roto lúc quay bằng suất điện động pha roto lúc không quay nhân với hệ số trượt S Cũng tương tự như vậy điện kháng tản dây quấn roto lúc quay là: X2S = 2Mf2L2 = S . 2ML2 = S . X2 Trong đó L2 là điện cảm tản pha dây quấn roto, X2 là điện kháng tản roto lúc không quay. Từ đó ta có tỷ số suất điện động pha stato và roto là: Phương trình sức từ động của động cơ không đồng bộ: Khi động cơ làm việc, từ trường quay trong máy do đồng thời dòng điện của cả hai dây quấn sinh ra. Dòng điện trong dây quấn stato sinh ra từ trường quay của stato với tốc độ n1 đối với stato, dòng điện trong dây quấn roto sinh ra từ trường quay roto quay đối với roto tốc độ: Vì roto quay đổi stato do tốc độ n cho nên từ trường roto sẽ quay đối với stato tốc độ là: n2 + n = Sn1 + n = Sn1 + n(1-S) = n1 Như vậy từ trường quay stato và từ trường roto không chuyển động tương đối với nhau, từ trường tổng hợp của máy và từ thông m có giá trị hầu như không đổi ứng với chế độ không tải và chế độ có tải do đó ta có thể viết phương trình cân bằng từ của động cơ: m1W1Kđq - m2W2Kđq= m1W1Kđq1 Trong đó là dòng điện stato lúc không tải. ,là dòng điện stato, roto khi động cơ kéo tải m1,m2 là số pha dây quấn stato và roto Các hệ số m1W1Kđq1, m2W2Kđq2 nói lên từ trường quay do đồng thời m stato và m2 pha roto sỉnh ra và có đến số vòng dây, cấu tạo dây quấn. Dấu trừ trước vì theo quy tắc cảm ứng điện từ chia cả hai vế cho m1W1Kđq1 và đặt Ta có: : là dòng điện roto quy đổi về stato hệ số: Gọi là hệ số quy đổi dòng điện roto. Momen quay của động cơ không đồng bộ 3 pha Xây dựng biểu thức momen Ở chế độ động cơ điện, momen điện từ đóng vai trò momen quay được tính là: M= Mđt = P.dư/W1 Với Pđt = 3I²2 . P2/3 Trong đó: W1: là tốc độ quay của từ trường quay W: là tốc độ biến thiên của dòng điện ở stato. D: là số đôi cực. Ta có: Từ đó ta có: Nếu thay S = (n1 - n)n1 ta sẽ có quan hệ M = f(n) đó là đường đặc tính của động cơ không đồng bộ khi đó động cơ sẽ làm việc ở điểm M = Mc - Các đặc điểm của momen động cơ không đồng bộ 3 pha từ biểu thức momen ta thấy momen của động cơ phụ thuộc vào những yếu tố sau: Momen tỉ lệ với bình phương điện áp, nếu điện áp đặt vào động cơ thay đổi thì momen của động cơ thay đổi rất nhiều. Momen trị số cực đại Mmax ứng với giá trị tới hạn Sth làm cho đạo hàm Sau khi đạo hàm ta tính được trị số Sth có momen là: Do R1 có giá trị rất nhỏ so với X1 và X’2 nên ta có thể bỏ qua R1 Hệ số trượt tới hạn Sth tỉ lệ thuận với điện trở roto, còn Mmax không phụ thuộc vào điện trở roto, khi cho thêm điện trở phụ RP, đường đặc tính M=f(S), thay đổi trên hình dưới tính chất này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mở máy roto dây quấn. Quan hệ giữa M, Mth và Sth có thể viết gần đúng như sau Khi mở máy n = 0, khi đó S = 1, từ đó ta có Đặc biệt đối với động cơ roto lồng sóc thường được thiết kế với các tỉ số sau: , Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc: Sử dụng phương pháp mở máy trực tiếp: Đây là phương pháp đơn giản nhất, chỉ việc đóng động cơ trực tiếp vào lưới điện Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện áp lưới rất nhiều, nếu quán tính mở máy lớn, thời gian mở máy sẽ rất lâu, có thể làm cháy cầu chì bảo vệ, do đó phương pháp này chỉ được sử dụng khi công suất của nguồn lớn hơn rất nhiều so với công suất của dây. Phương pháp giảm điện áp stato khi mở máy Khi mở máy ta giảm điện áp đặt vào động cơ, có thể giảm dòng điện mở máy, khuyết điểm của phương pháp này là momen giảm xuống rất nhiều, vì thế chỉ được sử dụng với các trường hợp không yêu cầu momen mở máy lớn. Ta có thể sử dụng các biện pháp giảm điện áp như sau: Điện áp đặt vào động cơ qua cuộn kháng CK Lúc mở máy, cầu dao D1 đóng, cầu dao D2 mở, khi tốc độ động cơ đã ổn định thì đóng D2 để ngắn mạch cuộn kháng. Nhờ điện áp rơi trên cuộn kháng mà điện áp đặt trực tiếp vào động cơ giảm đi K lần. Dòng điện giảm đi K lần thì momen giảm đi K² lần. Dùng máy biến áp tự ngẫu Điện áp nguồn đặt vào các cuộn sơ cấp của MBA điện áp thứ cấp được đưa vào động cơ. Điện áp đặt vào động cơ có thể thay đổi được nhờ dịch chuyển con chạy để thay đổi số vòng dây thứ cấp máy biến áp tự ngẫu. Thay đổi vị trí con chạy để lúc điện áp đặt vào động cơ nhỏ sau đó dần dần tăng đến định mức, gọi K là hệ số biến đổi của máy biến áp tự ngẫu, U1 là điện áp lưới, Zn là tổng trở động cơ lúc mở máy là: Dòng điện chạy vào động cơ lúc có máy biến áp tự ngẫu là: Ta thấy khi dùng máy biến áp tự ngẫu dòng điện mở máy giảm đi K² lần, so với dùng cuộn kháng chỉ giảm Kº đồng bộ lần Phương pháp đổi nối sao - tam giác Phương pháp này chỉ được sử dụng với những động cơ khi làm việc bình thường, dây quấn stato đấu hình tam giác Khi mở máy ta nối hình sao để điện áp đặt vào động cơ giảm đi lần. Sauk hi mở máy ta nối lại thành hình tam giác theo đúng quy định của máy, trên hình vẽ để mở máy ta đóng cầu dao phía sao, mở máy xong ta đóng cầu dao phía tam giác Dòng điện khi nối tam giác: Dòng điện khi nối sao : So sánh ta thấy lúc mở máy kiểu nối sao - tam giác, dòng điện dây mang điện áp giảm đi lần. Qua việc nghiên cứu các phương pháp giảm điện áp ta đều thấy momen mở máy giảm đi nhiều lần, để khắc phục điều này người ta chế tạo ra những động cơ điện không đồng bộ có cải thiện đặc tính mở máy. 7.3. M¹ch ®iÖn hÖ thèng truyÒn §éng m¸y doa ngang 2620 7.3.1. Giíi thiÖu s¬ hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y doa ngang 2620 M¸y doa ngang 2620 lµ m¸y cì trung b×nh. * M¸y cã th«ng sè kü thuËt - §­êng kÝnh trôc chÝnh : 90mm - C«ng suÊt ®éng c¬ T§ chÝnh : 10/ 7,5 kW - Tèc ®é quay trôc chÝnh ®iÒu chØnh trong ph¹m vi ( 12,5 – 1600) v/ph. - C«ng suÊt ®éng c¬ ¨n dao : 2,1 KW. - Tèc ®é ®éng c¬ ¨n dao cã thÓ ®iÒu chØnh trong ph¹m vi ( 2,1 – 1500 ) v/ph, tèc ®é lín nhÊt : 3000 v/ph * M¸y doa ngang ®­îc trang bÞ c¸c m¸y ®iÖn sau: - 1§ ®éng c¬ truyÒn ®éng trôc chÝnh lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc hai cÊp tèc ®é kiÓu A61-4/2; P®m = 7,5/10 kw; n®m = 1460/2890 vßng/phót. - 2§, ®éng c¬ truyÒn ®éng b¬m dÇu b«i tr¬n kiÓu ÕIT-21/4; P®m = 0,26kw; n®m = 1400 vßng/phót. - 3§, ®éng c¬ truyÒn ®éng c¬ cÊu ¨n dao lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp m· hiÖu PБCT-42; P®m = 1,6kw; U®m=220v; .n®m=1500 vßng/phót. - M§K§- m¸y ®iÖn khuÕch ®¹i tõ tr­êng ra. Ngoµi ra cßn cã mét sè ®éng c¬ kh«ng ®ång bé truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu phô kh¸c (kh«ng thÓ hiÖn trong s¬ ®å nguyªn lý). 7.3.2. S¬ ®å truyÒn ®éng chÝnh m¸y doa ngang 2620 a) S¬ ®å nguyªn lý §éng c¬ T§ chÝnh lµ ®éng c¬ K§B r« to lång sãc hai cÊp tèc ®é : 1460 v/ph khi d©y quÊn stato ®Êu tam gi¸c vµ 2890 v/ph khi ®Êu sao kÐp , viÖc chuyÓn ®æi tèc ®é tõ thÊp ®Õn cao t­¬ng øng víi chuyÓn ®æi tõ ®Êu D - YY vµ ng­îc l¹i ®­îc thùc hiÖn bëi tay g¹t c¬ khÝ 2KH cã liªn quan ®Õn thiÕt bÞ chuyÓn ®æi tèc ®é , nÕu tiÕp ®iÓm 2KH hë d©y quÊn ®éng c¬ ®­îc dÊu t­¬ng øng víi tèc ®é thÊp , khi 2 KH kÝn d©y quÊn ®éng c¬ ®­îc ®Êu t­¬ng øng víi tèc ®é cao . H×nh 7-2 TiÕp ®iÓm 1KH liªn quan ®Õn thiÕt bÞ chuyÓn ®æi tèc ®é trôc chÝnh, nã ë tr¹ng th¸i hë trong thêi gian chuyÓn ®æi tèc ®é vµ chØ kÝn khi ®· chuyÓn ®æi xong. §éng c¬ ®­îc ®¶o chiÒu nhê c¸c c«ng t¾c t¬ 1T, 1N, 2T, 2N. Trong s¬ ®å cßn cã ®éng c¬ b¬m dÇu b«i tr¬n §B , nã ®­îc ®ãng c¾t ®iÖn ®ång thêi víi ®éng c¬ chÝnh nhê c«ng t¾c t¬ KB vµ c¸c tiÕp ®iÓm liªn ®éng . b) Nguyªn lý lµm viÖc * Nguyªn lý khëi ®éng ®éng c¬ T§ chÝnh quay thuËn Gi¶ thiÕt 1Kh kÝn , 2Kh kÝn . §Ó khëi ®éng ®éng c¬ theo chiÒu thuËn ta Ên nót MT ® c«ng t¾c t¬ 1T cã ®iÖn , ®ãng c¸c tiÕp ®iÓm th­êng më 1T ® d©y quÊn ®éng c¬ ®­îc nèi víi l­íi ®ång thêi lóc nµy c«ng t¾c t¬ KB cã ®iÖn , ®ãng tiÕp ®iÓm KB cÊp ®iÖn cho r¬ le thêi gian Rth nh­ng tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng më chËm Rth ch­a më ngay ® c«ng t¾c t¬ Ch cã ®iÖn , ®ãng c¸c tiÕp ®iÓm th­êng më Ch , cßn tiÕp ®iÓm th­êng më ®ãng chËm cña Rth ch­a ®ãng nªn c¸c c«ng t¾c t¬ 1Nh, 2Nh ch­a cã ®iÖn ® d©y quÊn ®éng c¬ ®­îc ®Êu D ( t­¬ng øng víi tèc ®é thÊp ). Sau thêi gian duy tr× cña r¬ le thêi gian tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng më chËm Rth më c¾t ®iÖn cña Ch , ®ång thêi tiÕp ®iÓm th­êng më ®ãng chËm cña Rth ®ãng l¹i cÊp ®iÖn cho 1Nhvµ 2Nh ® d©y quÊn ®éng c¬ ®­îc ®Êu YY t­¬ng øng víi tèc ®é cao . * Qu¸ tr×nh khëi ®éng ®éng theo chiÒu ng­îc : t­¬ng tù * Nguyªn lý dõng ®éng c¬ T§ chÝnh Sau khi Ên nót dõng D , ®éng c¬ ®­îc h·m ng­îc ®Õn khi dõng m¸y . Qu¸ tr×nh h·m ng­îc x¶y ra nh­ sau : §Ó chuÈn bÞ m¹ch h·m vµ kiÓm tra tèc ®é ®éng c¬ ë s¬ ®å dïng r¬ le kiÓm tra tèc ®é RKT, khi m¸y ®ang lµm viÖc