Đồ Án Thiết kế bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha bằng Thyristor

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ không đồng bộ ba pha là một thiết bị điện được sử dụng rất phổ biến trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống, thay cho các động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ, vận hành tin cậy, nhất là loại rôto lồng sóc ( như quạt gió, bơm nước, truyền động để di chuyển các băng tải sản xuất ).
Nhược điểm của nó là đặc tính cơ phi tuyến mạnh nên trước đây với các phương pháp điều khiển, mở máy động cơ không đồng bộ còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế. Bởi vì các thiết bị điều khiển còn thô sơ, đơn giản, nên động cơ không đồng bộ này phải nhường chổ cho động cơ điện một chiều.
Ngày nay với sự phát triển của các lý thuyết điều khiển, truyền động cộng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như vi xử lý, điện tử công suất nên đã hạn chế được nhược điểm trên, đưa động cơ không đồng bộ trở thành phổ biến. Nhằm nâng cao năng suất cũng như tự động hoá trong quá trình sản xuất, đã góp phần đáng kể vào mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Do vai trò của động cơ không đông bộ là quan trọng nên em chọn đề tài “Thiết kế bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ ba pha bằng Thyristor” là một đề tài khó nhưng rất thực tiện và phổ biến đòi hỏi sự am hiểu nhất định trong lĩnh vực điện tử cũng như máy điện.
Trong quá trình thiết kế được sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của Thạc sỹ: Nguyễn Thái Bảo và các thầy cô giáo có kinh nghiệm trong khoa: Kỹ Thuật - Công Nghệ - Trường Đại Học Quy Nhơn. Em đã hoàn thành “Đề Tài Tốt Nghiệp”. Đề tài gồm có bốn phần sau đây:
Phần I: Khái quát động cơ không đồng bộ ba pha.
Giới thiệu sơ lược về động cơ không đồng bộ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc tính cơ của động cơ không đồngbộ. Các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ.
Phần II: Chọn mạch động lực.
Chọn, tính toán các thông số và bảo vệ mạch động lực.
Tính toán các đặc tính của động cơ.
Tính toán các thông số điều khiển.
Phần III: Chọn và tính toán mạch điều khiển.
Các mạch điều khiển cơ bản.
Tính toán các thông số của mạch điều khiển.
Phần IV: Thiết kế tủ điện.
Mặc dù bản thân em đã có nhiều cố gắng, nổ lực nhưng do thời gian hạn chế và kiến thức còn thiếu không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy, cô tận tình chỉ bảo để cho Đề Tài được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cám ơn các tác giả, các thầy, cô giáo, các kỹ sư, bạn bè, đặc biệt là Thạc Sỹ: Nguyễn Thái Bảo đã tận tình giúp đở em hoàn thành Đề Tài này.


MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu. 3 - 4
PHẦN I
KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

I. Cấu tạo và đặt điểm của động cơ không đồng bộ. 9
I.1. Cấu tạo: 9
I.1.1.Cấu tạo phần tĩnh ( stato ). 9
I.1.1.1. Võ máy. 9
I.1.1.2. lõi sắt. 9 – 10
I.1.1.3.Dây quấn. 10
I.1.2.Cấu tạo phần quay ( Rôto ). 10
I.1.2.1. Trục. 10
I.1.2.2. Lõi sắt. 10
I.1.2.3. Dây quấn Rôto. 10
I.1.2.4. Khe hở. 11
I.2. Đặc điểm của động cơ không đồng bộ. 11 – 12
I.3. Những đại lượng ghi trên động cơ không đồng bộ. 12
I.4. Cách đấu dây của động cơ. 12
I.5. Vai trò của động cơ không đồng bộ. 14
II. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ. 14 – 17
III. Các phương pháp cơ bản của động cơ không đồng bộ. 17
III.1. Các đặc tính cơ bản của động cơ không đồng bộ. 17
III.1.1. Phương trình đặc tính cơ. 17 – 24
III.2. Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ của ĐCKĐB 24 – 25
III.2.1. Ảnh hưởng của điện áp nguồn cung cấp cho động cơ. 25 – 26
III.2.2. Ảnh hưởng của tần số lưới điện f[SUB]1[/SUB] cấp cho động cơ. 26 – 27
III.2.3. Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng mạch stato. 27 – 28
III.2.4. Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng phụ mạch stato. 28 – 29
III.2.5. Ảnh hưởng số đôi cực p. 29 – 30
III.3. Mở máy động cơ không đồng bộ. 30
III.3.1. Quá trình mở máy động cơ không đồng bộ. 30
III.3.2. Các phương pháp mở máy động cơ ba pha. 31
III.3.2.1. Phương pháp mở máy trực tiếp động cơ điện không
đồng bộ rôto lồng sóc. 31 – 32
III.3.2.2. Phương pháp hạ điện áp mở máy. 32
III.3.2.2.1. Phương pháp nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện stato.32 – 33
III.3.2.2.2. Phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu giảm điện áp
mở máy. 33 – 34
III.3.2.2.3. Phương pháp mở máy bằng phương pháp Y – Δ. 34 – 35
III.3.2.2.4. Phương pháp mở máy bằng cách nối thêm điện trở phụ
vào mạch Rôto. 36 – 37
III.3.2.2.5. Phương pháp mở máy nhờ linh kiện bán dẫn. 37
III.3.2.2.6. Phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ lợi dụng
hiệu ứng ngoài ở dây quấn Rôto lồng sóc. 38 – 41
PHẦN II
TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC
I. Chọn mạch động lực 42
I.1. Sơ đồ điều chỉnh điện áp. 42 – 43
I.2. Nguyên lý điều chỉnh điện áp. 43 – 46
I.3. Sơ đồ động lực và nguyên lý hoặc động. 46 - 48
II. Tính toán mạch động lực. 48
II.1. Chọn Tiristor cho mạch động lực. 48 – 49
II.2. Tính chọn bảo vệ cho van. 49
II.2.1. Bảo vệ quá dòng cho van. 49 – 50
II.2.2. Bảo vệ quá áp cho van. 51 – 52
II.2.3. Bảo vệ quá nhiệt cho van. 52 – 54
II.2.4. Chọn thiết bị đóng cắt. 54 – 55
III. Tính toán các đặc tính. 55
III.1. Đặc tính tự nhiên. 55 – 59
III.2. Tính toán điện áp lúc đầu đặt lên động cơ. 59 – 62
III.3. Tính toán góc mở α ứng với các trường hợp. 62 – 64
III.4. Các thông số điều khiển. 64 – 66
PHẦN III
CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN
I. Chọn mạch điều khiển. 67
I.1. Nguyên lý điều khiển. 67
I.1.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính. 67 – 68
I.1.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos. 68
I.2. Cấu trúc mạch điều khiển. 68 – 69
I.2.1. Khâu đồng pha. 69
I.2.1.1. Khâu đồng pha dùng tụ và Diod. 69 – 71
I.2.1.2. Khâu đồng pha dùng Transistor và tụ. 71 – 72
I.2.1.3. Khâu đồng pha dùng khuếch đại thuật toán. 72 – 74
I.2.1.4. Khâu đồng pha dùng Transistor quang và khuếch đại thuật
toán. 74 – 75
I.2.1.5. Khâu đồng pha tạo điện áp tựa cả chu kỳ. 76 – 77
I.2.2. Khâu so sánh. 77 I.2.2.1. Khâu so sánh dùng Transistor. 78 – 79
I.2.2.2. Khâu so sánh dùng khuếch đại thuật toán. 80 – 81
I.2.3. Khâu khuếch đại tạo xung. 81 – 84
I.2.3.1. Sơ đồ phát xung chùm dùng vi mạch 555. 84 – 85
I.2.3.2. Sơ đồ tạo xung chùm đa hài dùng khuếch đại thuật toán. 85 – 87
I.2.4. Chọn mạch điều khiển. 87
I.2.4.1. Khâu đồng pha. 87
I.2.4.2. Khâu so sánh. 87
I.2.4.3. Khâu khuếch đại tạo xung. 87 – 93
II. Tính toán thông số mạch điều khiển. 93 – 94
II.1. Tính toán máy biến áp xung. 94
II.1.1.Tính toán lõi thép máy biến áp xung. 94– 96
II.1.2. Tính toán dây quấn máy biến áp xung. 96 – 99
II.2. Chọn linh kiên cho mạch điều khiển. 99
II.2.1. Điod. 99 II.2.2. Chọn cổng AND. 99
II.2.3. Chọn khuếch đại thuật toán. 100
II.3. Tính toán thông số mạch điều khiển. 101 II.3.1.Tính thông số khâu khuếch đại. 101– 103
II.3.2. Tính thông số mạch tạo xung chùm. 103– 104
II.3.3. Tính thông số tích phân mở chậm. 104– 105
II.3.4. Tính thông số khâu so sánh. 106
II.3.5. Tính thông số khâu đồng pha. 107– 109
PHẦN IV
THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN
I. Các nguyên tắc bố trí thiết bị. 110
II. Chất lượng mĩ thuật phải đảm bảo những yêu cầu. 110– 112
III. Các ký hiệu của tủ điện. 112– 113