Bài giảng chung Kỹ thuật điện trong sản xuất vật liệu xây dựng

Nội dung text: Bài giảng chung Kỹ thuật điện trong sản xuất vật liệu xây dựng

1. TR ƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY D ỰNG S Ố 1 KHOA XÂY D ỰNG – BỘ MÔN MÁY XÂY D ỰNG BÀI GI ẢNG CHUNG KỸ THU ẬT ĐIỆN TRONG S ẢN XU ẤT VLXD Hà n ội 5.2013 [1]
2. LỜI M Ở ĐẦU Tr ường cao đẳng xây d ựng, tháng 5 n ăm 2013 “Kỹ thu ật điện trong s ản xu ất VLXD” là môn h ọc được xây d ựng trên n ền tảng c ủa các môn h ọc K ỹ thu ật điện, cung c ấp điện, h ệ th ống điện áp d ụng cho sinh viên kh ối ngành công ngh ệ kĩ thu ật v ật li ệu xây d ựng, môn h ọc t ập trung đi sâu nghiên c ứu các v ấn đề liên quan đến h ệ th ống cung c ấp, trang b ị điện cho các nhà x ưởng công nghi ệp. Với ch ủ tr ươ ng chung của Đảng ủy – Ban giám hi ệu Nhà tr ường, vi ệc d ạy và h ọc c ần đi sát v ới th ực ti ễn c ủa ngành công ngh ệ kĩ thu ật v ật li ệu xây d ựng, bộ môn máy xây d ựng đã xây d ựng thành công bài gi ảng chung cho môn h ọc “Kỹ thu ật điện trong s ản xu ất VLXD”. Bài gi ảng chung “Kỹ thu ật điện trong s ản xu ất VLXD” nh ằm giúp cho gi ảng viên th ống nh ất n ội dung, ki ến th ức gi ảng d ạy bên c ạnh đó ch ủ yếu nh ằm làm t ư li ệu h ọc t ập cho sinh viên, do th ời l ượng h ọc t ập trên l ớp h ạn ch ế, hy vọng v ới s ự sáng t ạo và t ư duy độc l ập c ủa sinh viên bài gi ảng chung này có th ể củng c ố thêm ki ến th ức c ần thi ết. Bài gi ảng chung “Kỹ thu ật điện trong s ản xu ất VLXD” được so ạn và in lần đầu tiên nên không tránh kh ỏi nh ững h ạn ch ế, r ất mong b ạn đọc góp ý ki ến gửi về bộ môn máy xây d ựng để bài gi ảng ngày càng hoàn ch ỉnh h ơn. Thay m ặt b ộ môn, nhóm biên so ạn g ồm Ths.Ks Lê Anh Đức, Ths.Ks Nguy ễn Tr ường Sinh trân tr ọng c ảm ơn. [2]
3. CH ƯƠ NG I. T ỔNG QUAN V Ề HỆ TH ỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ XƯỞNG S ẢN XU ẤT. I. Tổng quan về hệ th ống điện: Ngày nay khi nói đến h ệ th ống n ăng l ượng, thông th ường ng ười ta th ường hình dung nó là h ệ thông điện, đó không ph ải là hi ện t ượng ng ẫu nhiên mà nó chính là b ản ch ất c ủa v ấn đề. Lý do là ở ch ỗ năng l ượng điện đã có ưu th ế trong sản xu ất, khai thác và truy ền t ải, cho nên h ầu nh ư toàn b ộ năng l ượng đang khai thác được trong t ự nhiên ng ười ta đều chuy ển đổi nó th ầnh điện n ăng tr ước khi sử dụng nó. T ừ đó hình thành m ột h ệ th ống điện nh ằm truy ền t ải, phân ph ối và cung c ấp điện n ăng đến t ừng h ộ sử dụng điện. 1. Một s ố đặc điểm c ủa điện n ăng: + D ễ chuy ển hoá thành các d ạng n ăng l ượng khác (quang, nhi ệt, c ơ năng ). + D ễ truy ền t ải và truy ền t ải v ới hi ệu su ất khá cao. + Không có s ắn trong t ự nhiên, đều được khai thác r ồi chuy ển hoá thành điện n ăng. Ở nơi s ử dụng điện n ăng l ại d ễ dàng chuy ển thành các d ạng n ăng lượng khác. Ngày nay ph ần l ớn n ăng l ượng t ự nhiên khác được khai thác ngay tại ch ỗ rồi được đổi thành điện n ăng (Ví d ụ Nhà máy nhi ệt điện th ường được xây d ựng t ại n ơi g ần ngu ồn than; nhà máy th ủy điện g ần ngu ồn n ước ). Đó cũng chính là lý do xu ất hi ện h ệ th ống truy ền t ải, phân ph ối và cung c ấp điện năng mà chúng ta th ường g ọi là h ệ th ống điện. + Điện n ăng s ản xu ất ra, nói chung không tích tr ữ được. Vì v ậy t ại m ọi th ời điểm luôn luôn ph ải đả m b ảo cân b ằng gi ữa lượng điện n ăng s ản xu ất ra v ới điện n ăng tiêu. + Quá trình v ề điện x ảy ra r ất nhanh. + Điện n ăng là ngu ồn n ăng luợng chính c ủa các ngành: CN n ặng, CN nh ẹ và là điều ki ện quan tr ọng để phát tri ển các đô th ị và khu dân c ư. 2. Định ngh ĩa: [3]
4. Hệ th ống điện bao g ồm các khâu s ản xu ất ra điện n ăng; khâu truy ền t ải; phân ph ối và cung c ấp điện n ăng đến t ận các h ộ dùng điện. “Công trình điện” được hi ểu là t ổ hợp công trình xây d ựng và v ật ki ến trúc, trang thi ết b ị để phát điện, truy ền t ải và phân ph ối điện n ăng. Công trình điện bao g ồm các nhà máy, t ổ máy phát điện, các tr ạm bi ến áp, các đường dây dẫn điện và trang thi ết b ị đồng b ộ kèm theo. II. Ngu ồn điện: Ngu ồn điện là thi ết b ị phát ra điện n ăng. V ề nguyên lý, ngu ồn điện là thi ết bị bi ến đổi các d ạng n ăng l ượng nh ư c ơ n ăng, hóa n ăng, nhi ệt n ăng thành điện năng. 1. Các d ạng ngu ồn điện TỶ LỆ NGU ỒN PHÁT ĐIỆN N ĂM 1997 (EVN) Th ủy điện Hòa Bình NĐ Than (36,6%) (17,36%) TBK Gas (10,29%) Diezel TBK D ầu (1,2%) (4,96%) NĐ D ầu Th ủy điện khác (5,26%) (23,26%) [4]
5. 2. Nhà máy th ủy điện Hòa Bình 3 1 5 4 2 6 1. Hồ th ượng l ưu. 2. Hồ hạ lưu. 3. Đập ng ăn 4. Đường ống d ẫn n ước áp l ực. 5. H ợp b ộ tu ốc bin – Máy phát. 6. C ửa x ả nước sau tuốc bin. 3. Ưu, nh ược điểm c ủa nhà máy th ủy điện 3.1 Ưu điểm - Công su ất nhà máy tùy thu ộc vào n ăng l ực c ủa ngu ồn n ước, t ừ 1 vài MW đến hàng tr ăm và hàng ngàn MW. - Tính linh ho ạt v ận hành r ất cao, trong m ột vài phút có th ể huy động h ết công suất nhà máy. - Số lượng ng ười qu ản lý v ận hành không nhi ều, ch ất th ải s ạch, - Kết h ợp phát điện v ới điều ti ết th ủy l ợi, phát tri ển giao thông, du l ịch 3.2 Nh ược điểm [5]
6. - Ph ải ng ăn sông t ạo ra các h ồ nước l ớn tr ải r ộng d ọc theo l ưu v ực c ủa sông chính và làm thay đổi c ăn b ản t ất c ả hệ sinh thái trong vùng. Thay đổi t ập quán sinh h ọat, lao động và v ăn hóa c ủa các qu ần c ư trong l ưu v ực. -Khai thác công su ất ph ụ thu ộc vào th ủy ch ế của h ồ ch ứa, th ời ti ết khí hậu trong n ăm. -Hoạt động c ủa nhà máy ph ụ thu ộc nhiều vào các ngành liên quan và th ụ động. III. M ạng l ưới điện Điện n ăng sau khi s ản xu ất ra t ừ các ngu ồn phát s ẽ được truy ền t ải - cung cấp - phân ph ối t ới các h ộ tiêu th ụ điện nh ờ mạng l ưới điện. Hệ th ống điện bao g ồm toàn b ộ các khâu phát điện - truy ền t ải - cung c ấp - phân ph ối đến các h ộ tiêu th ụ điện. Mạng l ưới điện bao g ồm hai b ộ ph ận ch ủ yếu: Đường dây t ải điện và các tr ạm bi ến áp khu v ực. Mạng điện xí nghi ệp có m ột ph ạm vi nh ỏ, ch ỉ bao g ồm có tr ạm bi ến áp và m ạng phân ph ối điện đến các thi ết b ị dùng điện trong xí nghi ệp. Cấp điện áp định m ức c ủa m ạng điện được ch ọn càng cao thì công su ất truy ền t ải và độ dài truy ền t ải càng l ớn. Cấp điện áp định m ức càng cao thì v ốn đầu t ư xây d ựng c ũng nh ư chi phí vận hành và tính ph ức t ạp c ủa m ạng điện c ũng t ăng theo. Do đó ứng v ới m ột l ượng công su ất và kho ảng cách truy ền t ải nh ất định, để ch ọn c ấp điện áp định m ức cho h ợp lý ta ph ải gi ải quy ết bài toán so sánh c ả về kinh t ế và k ỹ thu ật. IV. Hệ dẫn điện. Hệ dẫn điện là t ập h ợp các dây d ẫn điện, cáp điện v ới các k ết c ấu, chi ti ết kẹp, đỡ và b ảo v ệ liên quan t ới chúng, được l ắp đặt theo quy ph ạm. Hệ dẫn điện được phân lo ại nh ư sau: 1. Hệ dẫn điện h ở là h ệ dẫn điện l ắp đặt trên b ề mặt t ường, tr ần nhà, vì kèo và các ph ần ki ến trúc khác c ủa toà nhà và công trình, trên c ột điện Đối với h ệ dẫn điện h ở, áp d ụng các ph ươ ng pháp l ắp đặt dây d ẫn ho ặc cáp điện [6]
7. sau: tr ực ti ếp trên m ặt t ường, tr ần nhà v.v. trên dây đỡ, dây treo, puli, v ật cách điện, trong ống, h ộp, ống m ềm kim lo ại, máng, trong g ờ chân t ường và thanh ốp kỹ thu ật điện, treo t ự do v.v. Hệ dẫn điện h ở có th ể là c ố định, di động ho ặc di chuy ển được. 2. Hệ dẫn điện kín là h ệ dẫn điện l ắp đặt bên trong ph ần ki ến trúc c ủa toà nhà và công trình (t ường, n ền, móng, tr ần ng ăn), c ũng nh ư trên tr ần ng ăn làm sàn, tr ực ti ếp bên d ưới sàn có th ể tháo ra được Đối v ới h ệ dẫn điện kín, áp dụng các ph ươ ng pháp sau để lắp đặt dây d ẫn ho ặc cáp điện: trong ống, ống m ềm kim lo ại, h ộp, m ươ ng kín và các kho ảng tr ống c ủa k ết c ấu xây d ựng, trong rãnh trát v ữa, c ũng nh ư trong kh ối liền c ủa k ết c ấu xây d ựng. V. Ph ụ tải điện. Dữ ki ện t ối quan tr ọng c ủa bài toán thi ết k ế cung c ấp điện là ph ụ tải điện. Vi ệc xác định chính xác giá tr ị ph ụ tải cho phép l ựa ch ọn đúng thi ết b ị và s ơ đồ cung c ấp điện, đảm b ảo tính kinh t ế, kỹ thu ật c ủa h ệ th ống cung c ấp điện. Các nhân t ố công su ất, lo ại và v ị trí c ủa các thi ết b ị tiêu th ụ cho phép xác định c ấu trúc s ơ đồ và các tham s ố của các ph ần t ử hệ th ống cung c ấp điện. Th ường trong d ữ ki ện bài toán thi ết k ế cho bi ết công su ất đặt c ủa các thi ết b ị tiêu th ụ điện, tuy nhiên s ự đốt nóng các ph ần t ử và các thi ết b ị điện còn ph ụ thu ộc c ả vào ch ệ độ làm vi ệc c ủa các h ộ dùng điệnn vì v ậy c ần ph ải xem xét ph ụ tải theo c ả dòng điện I, công su ất tác d ụng P, công su ất ph ản kháng Q và công su ất toàn ph ần S. Vi ệc l ựa ch ọn các thi ết b ị, các ph ần t ử của h ệ th ống cung c ấp điện được th ực hi ện d ựa trên k ết qu ả tính toán ph ụ tải. Sai s ố của bài toán xác định ph ụ tải có th ể dẫn đến vi ệc l ựa ch ọn s ơ đồ thi ếu chính xác, d ẫn đến gi ảm sút các ch ỉ tiêu kinh t ế, kỹ thu ật c ủa h ệ thống cung c ấp điện. N ếu k ết qu ả tính toán l ớn h ơn so với giá tr ị th ực thì s ẽ dẫn đến s ự lãng phí v ốn đầu t ư, các thi ết b ị được l ựa ch ọn không làm vi ệc h ết công su ất, d ẫn đến hi ệu qu ả th ấp; N ếu k ết qu ả tính toán nh ỏ hơn giá tr ị th ực, thì s ẽ dẫn đến s ự làm vi ệc quá t ải c ủa các thi ết b ị, không s ử dụng h ết kh ả năng c ủa các thi ết b ị công ngh ệ, làm gi ảm n ăng su ất, làm t ăng t ổn th ất điện n ăng và gi ảm tu ổi th ọ của các thi ết b ị điện. Nh ư v ậy bài toán xác định [7]
8. ph ụ tải là giai đoạn t ối quan tr ọng c ủa quá trình thi ết kế cung c ấp điện. Tuy nhiên, vi ệc xác định chính xác giá tr ị ph ụ tải là không th ể, vì có r ất nhi ều nhân tố ảnh h ưởng đến ch ệ độ tiêu th ụ điện, trong dó có c ả các nhân t ố tác động ng ẫu nhiên. Nhìn chung sai s ố cho phép c ủa bài toán này kho ảng ± 10%. Các tham s ố quan tr ọng tham gia trong quá trình tính toán ph ụ tải là: - Công su ất định m ức là công su ất thi ết b ị ứng v ới v ới các điều ki ện chu ẩn do nhà máy ch ế tạo ghi trên h ộ chi ếu c ủa thi ết b ị. Đối v ới động c ơ điện, công su ất định m ức ghi trên nhãn hi ệu máy, chính là công su ất c ơ trên tr ục c ơ. Đối v ới các thi ết b ị làm vi ệc ở ch ế độ ng ắn h ạn l ặp l ại, khi tính toán, công su ất định m ức được quy v ề ch ế độ làm vi ệc dài h ạn ứng v ới h ệ số ti ếp điện định m ức εn: ε P’ n = P n n Ở đây P’ n là công su ất định m ức quy v ề ch ế độ làm vi ệc dài h ạn; εn- hệ số ti ếp điện định m ức. - Công su ất tiêu th ụ trung bình trong m ột kho ảng th ời gian xét t được xác định t ừ bi ểu th ức sau: A P = r ; tb t Ar - điện n ăng tác d ụng và ph ản kháng tiêu th ụ trong kho ảng th ời gian t. Công su ất tiêu th ụ trung bình đóng vai trò quan tr ọng trong vi ệc phân tích ch ế độ, xác định ph ụ tải tính toán và t ổn hao điện n ăng . - Công su ất c ực đại là công su ất l ớn nh ất xu ất hi ện trong kho ảng th ời gian xét. Phân bi ệt hai lo ại công su ất c ực đại: * Công su ất c ực đại ổn định (P M) là công su ất tiêu th ụ lớn nh ất tác động trong kho ảng th ời gian không d ưới 30 phút. Đây là công su ất để đánh giá ch ế độ làm vi ệc và ch ọn thi ết b ị điện theo điều ki ện đốt nóng cho phép. * Công su ất c ực đại đỉnh nh ọn - Pđnh là công su ất l ớn nh ất xu ất hi ện trong kho ảng th ời gian ng ắn (ví d ụ nh ư khi kh ởi động động c ơ). Ng ười ta c ăn c ứ vào giá tr ị ph ụ tải này để ki ểm tra dao động điện áp, điều ki ện t ự kh ởi động c ủa động cơ, ch ọn dây ch ảy và tính dòng điện kh ởi động c ủa r ơle b ảo v ệ. Ngoài tr ị số của [8]
9. ph ụ tải đỉnh nh ọn, ng ười ta còn quan tâm đến s ố lần xu ất hi ện nó, n ếu t ần s ố xu ất hi ện càng l ớn thì m ức độ ảnh h ưởng t ới s ự làm vi ệc bình th ường c ủa các thi ết b ị dùng điện khác trong m ạng điện s ẽ càng cao. - Công su ất tính toán là công suất gi ả định lâu dài không đổi, t ươ ng đươ ng v ới ph ụ tải th ực t ế về mặt hi ệu ứng nhi ệt l ớn nh ất. Các thi ết b ị điện được ch ọn theo công su ất này s ẽ đảm b ảo được an toàn trong m ọi tr ạng thái v ận hành. Trong th ực t ế công su ất tính toán th ường được l ấy b ằng công su ất c ực đại ổn định (P tt =P M). Đơ n gi ản nh ất, ph ụ tải điện là các thi ết b ị tiêu th ụ điện n ăng và bi ến đổi điện n ăng thành các d ạng n ăng l ượng khác nh ư c ơ n ăng, nhi ệt n ăng, quang năng Tất c ả các thi ết b ị điện được phân lo ại theo các đặc điểm v ận hành và kỹ thu ật c ơ b ản sau: thi ết b ị sản xu ất; điều khi ển s ản xu ất; ch ế độ dùng điện; công su ất và điện áp; lo ại dòng điện; m ức độ tin c ậy cung c ấp điện v.v. 1. Phân lo ại theo c ấp điện áp. Theo c ấp điện áp t ất c ả các thi ết b ị điện được phân thành hai lo ại: thi ết bị hạ áp (có U ≤1000 V) và thi ết b ị cao áp (U>1000 V). 2. Phân lo ại theo lo ại dòng điện. - Thi ết b ị làm vi ệc ở mạng điện xoay chi ều t ần s ố công nghi ệp (50 Hz); - Thi ết b ị làm vi ệc ở mạng điện t ần s ố cao ho ặc th ấp; - Thi ết b ị làm vi ệc ở mạng điện m ột chi ều. 3. Phân lo ại theo ch ế độ làm vi ệc. - Thi ết b ị làm vi ệc v ới ch ế độ dài h ạn: Các thi ết b ị này có ph ụ tải không thay đổi ho ặc ít thay đổi trong su ốt th ời gian làm vi ệc nh ư động c ơ các máy bơm, máy qu ạt v.v. - Thi ết b ị làm vi ệc ở ch ế độ ng ắn h ạn: Các thi ết b ị ch ỉ làm vi ệc trong kho ảng th ời gian ng ắn ch ưa đủ để nhi ệt độ tăng lên đến giá tr ị xác l ập, ví d ụ nh ư máy c ắt kim lo ại, máy tr ộn v.v. [9]
10. - Thi ết b ị làm vi ệc ở ch ế độ ng ắn h ạn l ặp l ại: trong tr ường h ợp này các thi ết b ị làm vi ệc theo ch ế độ luân phiên: đóng, c ắt th ời gian gian c ủa toàn b ộ chu trình không v ượt quá 10 phút, ví d ụ máy nâng h ạ, máy hàn, thang máy v.v. 4. Phân lo ại theo d ạng n ăng l ượng bi ến đổi được phân thành các nhóm: động l ực, chi ếu sáng, t ạo nhi ệt v.v. 5. Phân lo ại theo v ị trí l ắp đặt. - Thi ết b ị điện l ắp đặt c ố định, di động. - Thi ết b ị điện l ắp đặt trong nhà, ngoài tr ời. - Thi ết b ị điện l ắp đặt ở nh ững điều ki ện đặc bi ệt nh ư nóng, ẩm, b ụi, có hơi và khí ăn mòn, có khí và b ụi n ổ. VI. Đặc điểm k ỹ thu ật c ủa các thi ết b ị điện công nghi ệp 1. Thi ết b ị động l ực Thi ết b ị động l ực trong công nghi ệp chi ếm t ỷ lệ rất l ớn. Ph ụ thu ộc vào đặc điểm c ủa các quá trình công ngh ệ các động c ơ điện có th ể là động c ơ điện xoay chi ều (không đồng b ộ, ho ặc động c ơ đồng b ộ), động c ơ điện m ột chi ều v ới các gam công su ất khác nhau. Điện áp định m ức c ủa các động c ơ xoay chi ều ba pha ch ủ yếu là 0,38; 0,66; 3; 6 ho ặc 10 kV. Gam công su ất ph ổ bi ến là 0,1 ÷350; 1÷600; 100 ÷1000; 20 ÷1000 và trên 1000 kW. Các động c ơ điện m ột chi ều th ường s ử dụng điện áp 220 ho ặc 440 V công su ất t ừ 0,3 ÷329 kW. 2. Thi ết b ị tạo nhi ệt Thi ết b ị tạo nhi ệt ch ủ yếu là các lò điện và các c ơ c ấu chuy ển đổi điện năng thành nhi ệt n ăng th ường làm vi ệc theo các nguyên lý: điện tr ở, c ảm ứng, hồ quang và nguyên lý h ổn h ợp. Các lò nhi ệt điện tr ở th ường được cung c ấp b ởi m ạng điện 380/220V t ần số công nghi ệp 50Hz. T ồn t ại lo ại lò điện m ột pha ho ặc ba pha công su ất t ừ vài ch ục đến hàng ngàn kW. H ệ số công su ất c ủa các thi ết b ị này khá cao (s ấp s ỉ 1, đối v ới lò gián ti ếp và 0,7 ÷ 0,9 đối v ới lò tr ực ti ếp). Các lò điện c ảm ứng được ch ế tạo có ho ặc không có lõi thép. Lo ại lò c ảm ứng có lõi thép làm vi ệc v ới t ần s ố công nghi ệp, điện áp 380/220 V ho ặc cao [10]
11. hơn, ph ụ thu ộc vào công su ất. Chúng có th ể là thi ết b ị một, hai ho ặc ba pha công su ất đến 2000 kVA. H ệ số công su ất c ủa các lo ại thi ết b ị này dao động trong ph ạm vi r ộng: cos ϕ = 0,2 ÷ 0,8. Các lò điện c ảm ứng không lõi thép được ch ế tạo để làm vi ệc v ới t ần s ố công nghi ệp ho ặc v ới t ần s ố cao t ừ 500 Hz đến 40 Mz. Các thi ết b ị này được cung c ấp b ởi m ạng điện xoay chiều t ần s ố công nghi ệp. Hệ số công su ất c ủa thi ết b ị tươ ng đối th ấp (0,06 ÷ 0,25). Các lò điện h ồ quang , theo nguyên lý đốt nóng được phân thành các thi ết bị đốt nóng tr ực ti ếp, gián ti ếp ho ặc h ỗn h ợp. Ở lò h ồ quang đốt nóng tr ực ti ếp, kim lo ại được làm chảy b ởi nhi ệt n ăng tao ra gi ữa điện c ực v ới chính kim lo ại x ử lý. Lo ại lò này được cung c ấp b ởi mạng điện xoay chi ều 6 ÷ 110 kV qua máy h ạ áp. H ệ số công su ất có giá tr ị trong kho ảng 0,8 ÷ 0,6. Ở lo ại lò h ồ quang đốt nóng gián ti ếp, kim lo ại được làm ch ảy bởi nhi ệt năng sinh ra gi ữa các điện c ực c ủa thi ết b ị. Công su ất c ủa lo ại lò này không l ớn lắm. Lò được cung c ấp b ởi m ạng điện t ần s ố công nghi ệp qua máy bi ến áp đặc bi ệt. Ở lo ại lò h ổn h ợp, kim lo ại được làm nóng b ởi nhi ệt n ăng sinh ra do dòng điện đi qua ch ất li ệu và c ả do h ồ quang. Lò h ổn h ợp được cung c ấp b ởi m ạng điện xoay chi ều t ần s ố công nghi ệp qua máy h ạ áp. Công su ất lò c ỡ vài t ăm kW, hệ số công su ất 0,85 ÷ 0,92. Thi ết b ị hàn điện làm vi ệc v ới dòng điện xoay chi ều ho ặc dòng m ột chi ều. Thi ết b ị hàn điện xoay chi ều được cung c ấp b ởi máy bi ến áp 380/220 V ho ặc cao h ơn. Công su ất c ủa máy bi ến áp hàn dao động t ừ vài ch ục đến vài tr ăm kVA. H ệ số công su ất c ủa các thi ết b ị này t ươ ng đối th ấp (0,3 ÷ 0,35 đối v ới máy hàn h ồ quang và 0,4 ÷ 0,7 đối v ới máy hàn điểm). Các thi ết b ị hàn điện m ột chi ều được cung c ấp b ởi c ơ c ấu ch ỉnh l ưu bi ến đổi dòng điện xoay chi ều thành dòng m ột chi ều. H ệ số công su ất c ủa thi ết b ị này ở ch ế độ làm vi ệc kho ảng 0,7 ÷ 0,8 và ở ch ế độ không t ải là 0,4. [11]
12. Các thi ết b ị chi ếu sáng dùng trong công nghi ệp ch ủ yếu là đèn s ợi đốt và đèn phóng điện. Các lo ại đèn công nghi ệp đều là thi ết b ị một pha công su ất 100 ÷ 1000 W v ới điện áp 127 ÷ 220 V. H ệ số công su ất c ủa đèn s ợi đốt là 1 và c ủa các đèn phóng điện là 0,6 ÷ 0,7, tuy nhiên h ầu h ết các đèn phóng điện đều được mắc kèm theo các t ụ bù nên h ệ số công su ất c ủa m ạng điện chi ếu sáng th ường đạt đến giá tr ị 0,9 ÷ 0,96. VII. Nh ững yêu c ầu cơ b ản khi thi ết k ế cung c ấp điện (CC Đ). 1. Độ tin c ậy. Sơ đồ ph ải đả m b ảo tin c ậy CC Đ theo yêu c ầu c ủa ph ụ tải, do đó ph ải căn cứ vào h ộ tiêu th ụ (d ưới đây) t ừ đó ch ọn s ơ đồ ngu ồn CC Đ. * Hộ lo ại I: ph ải có 2 ngu ồn CC Đ. s ơ đồ ph ải đả m b ảo cho h ộ tiêu th ụ không được m ất điện, ho ặc ch ỉ được giãn đoạn trong 1 th ời gian c ắt đủ cho cacd TB t ự độ ng đóng ngu ồn d ự phòng. * Hộ lo ại II: được CC Đ b ằng 1 ho ặc 2 ngu ồn. Vi ệc l ựa ch ọn s ố ngu ồn CC Đ ph ải d ựa trên s ự thi ệt h ại kinh t ế do ng ừng CC Đ. * Hộ lo ại III : ch ỉ c ần 1 ngu ồn. 2. An toàn. Sơ đồ CC Đ ph ải đả m b ảo an toàn tuy ệt đố i cho ng ười v ận hành trong m ọi tr ạng thái v ận hành. Ngoài ra còn ph ải đả m b ảo các yêu c ầu k ỹ thu ật nh ư đơ n gi ản, thu ận ti ện v ận hành, có tính linh ho ạt cao trong vi ệc s ử lý s ự c ố, có bi ện pháp t ự độ ng hoá 3. Kinh t ế. Sơ đồ ph ải là s ự lựa ch ọn t ối ưu, hợp lý nh ất v ề v ốn đầ u t ư và chi phí v ận hành. VIII. Nh ững tiêu chu ẩn cơ b ản c ủa h ệ th ống cung c ấp điện (CC Đ). 1. Tiêu chu ẩn điện áp. Điện áp đặt lên đầu c ực thi ết b ị điện (TB Đ) so v ới điện áp định m ức c ủa nó không được v ượt quá gi ới h ạn cho phép. Quy định nh ư sau: - Đối v ới m ạng cung c ấp cho các thi ết b ị động l ực: [ ∆U%] = ± 5%. [12]
13. - Đối v ới m ạng cung c ấp cho các thi ết b ị chi ếu sáng: [ ∆U%] = ± 2,5%. Trong tr ường h ợp kh ởi động động c ơ ho ặc m ạng đang ở trong tình tr ạng sự cố thì độ lệch điện áp cho phép có th ể tới - 10%U đm. 2. Tiêu chu ẩn t ần s ố. Độ lệch t ần s ố cho phép được qui định là ± 0,5 Hz. Để đảm b ảo t ần s ố của hệ thông điện được ổn định công su ất tiêu th ụ ph ải nh ỏ hơn công su ất c ủa hệ th ống. V ậy ở ph ụ tải lớn khi ph ụ tải gia t ăng th ường ph ải đặt thêm thi ết b ị tự động đóng thêm máy phát điện d ự trữ ho ặc thi ết b ị bảo v ệ sa th ải ph ụ tải theo tần s ố. 3. An toàn cung c ấp điện (CC Đ). Hệ th ống CC Đ ph ải được v ận hành an toàn đối v ới ng ười và thi ết b ị. Mu ốn v ậy ph ải ch ọn s ơ đồ CC Đ h ợp lý, rõ ràng m ạch l ạc để tránh nh ầm l ẫn trong v ận hành, các thi ết b ị điện ph ải được ch ọn đúng ch ủng lo ại, đúng công su ất. 4. Ch ỉ tiêu kinh t ế cao. Ch ỉ tiêu kinh t ế ch ỉ được xét đế n khi các ch ỉ tiêu k ĩ thu ật đã được đả m bảo. Ch ỉ tiêu kinh t ế được đánh giá qua: t ổng s ố v ốn đầ u, chi phí v ận hành và th ời gian thu h ồi v ốn đầ u. Đánh giá ch ỉ tiêu kinh t ế c ần so sánh t ỉ m ỉ gi ữa các ph ương án, t ừ đó m ới rút ra được ph ương án t ối ưu. [13]
14. CH ƯƠ NG II. KHÍ C Ụ ĐIỆN I. R ơ le Rơle nói chung thông th ường là thi ết b ị điều khi ển, b ảo v ệ TB khi x ảy ra hi ện t ượng ng ắn m ạch ho ặc quá t ải Trong th ực t ế ngành công nghi ệp hi ện nay rơle là thi ết b ị điều khi ển và b ảo v ệ tin c ậy nên được dùng ph ổ bi ến và c ũng h ết sức đa d ạng v ề ch ủng lo ại và th ươ ng hi ệu. 1.R ơ le điện t ừ 1. M ạch t ừ hình ch ữ U 4 2 6 2. N ắp t ừ động 5 3. Cu ộn dây 3 4. Lò xo 1 5. Ti ếp điểm t ĩnh 6. Ti ếp điểm động Sơ đồ nguyên lý r ơle điện t ừ - Mạch t ừ là các lá thép k ỹ thu ật m ỏng t ừ 0.35 - 0.5mm được ghép l ại v ới nhau để tránh dòng điện xoáy, m ạch t ừ được ghép hình ch ữ Ø, U, m ạch t ừ được chia ra làm hai ph ần: Ph ần được k ẹp ch ặt đứng yên g ọi là ph ần t ĩnh; Ph ần được nối v ới t ừ thông ti ếp điểm động qua h ệ th ống tay đòn cách điện được g ọi là ph ần động ( ứng). - Cu ộn dây có điện tr ở bé, dòng điện ch ạy trong cu ộn dây ph ụ thu ộc vào khe h ở lõi thép ph ần ứng và ph ần t ĩnh. - Khi có dòng điện ch ạy qua cu ộn dây s ẽ sinh ra l ực hút điện t ừ. Ph ần ứng được hút ch ặt l ại v ới ph ần t ĩnh. Ti ếp điểm 6 đóng l ại v ới ti ếp điểm c ố định 5. 2. R ơ le dòng điện và r ơle điện áp a. R ơle dòng điện - Dùng để bảo v ệ mạch điện b ị quá t ải ho ặc ng ắn m ạch và điều khi ển s ự làm vi ệc c ủa động c ơ điện. - Rơle dòng điện g ồm có m ạch t ừ 1 được cu ốn cu ộn dây dòng điện 2 có nhi ều đầu ra. Khi dòng điện chay qua cu ộn dây 2 t ừ tr ường s ẽ tác d ụng m ột l ực [14]
15. từ lên n ắp t ừ động làm b ằng mi ếng s ắt hình ch ữ Z. N ếu dòng điện v ượt quá giá tr ị ch ỉnh định l ực t ừ th ắng l ực c ản c ủa lò xo 4, hút n ắp t ừ động ch ữ Z quay và đóng ho ặc m ở hệ th ống ti ếp điểm. 1. M ạch t ừ hình ch ữ C 2. Cu ộn dây dòng điện 3. N ắp từ động hình ch ữ Z 4. Lò xo Sơ đồ nguyên lý r ơle dòng điện - Rơ le dòng điện lo ại này dùng để bảo v ệ dòng điện c ực đại. Cu ộn dây rơle dòng m ắc n ối ti ếp v ới m ạch c ần b ảo v ệ. b. R ơle điện áp - Dùng để bảo v ệ các thi ết b ị điện khi điện áp c ủa nó t ăng ho ặc h ạ quá mức quy định. Rơle điện áp có c ấu t ạo và nguyên lý làm vi ệc nh ư rơle dòng điện. Khác nhau là: Cu ộn dòng điện c ủa r ơle dòng điện ít vòng, ti ết di ện dây to được m ắc n ối ti ếp v ới m ạch điện, còn cu ộn áp c ủa r ơle điện áp có s ố vòng nhi ều hơn, ti ết di ện dây nh ỏ và được m ắc song song v ới m ạch điện c ủa thi ết b ị cần b ảo vệ. Rơle điện áp có hai lo ại: - Rơle điện áp c ực đại: Ph ần ứng (ph ần quay) c ủa lo ại r ơle này lúc điện áp bình th ường đứng yên, khi điện áp t ăng quá m ức quy định l ực điện t ừ th ắng l ực cản, r ơle tác động. - Rơle điện áp c ực ti ểu: Ở điện áp bình th ường ph ần ứng r ơle ch ịu l ực điện t ừ tác d ụng. Khi điện áp h ạ xu ống d ưới m ức điện áp quy định, l ực c ản th ắng ph ần ứng s ẽ đóng ho ặc m ở các ti ếp điểm. 3. R ơle t ốc độ - Rơle ki ểm tra t ốc độ th ường được dùng để thay đổi ch ế độ làm vi ệc c ủa động c ơ ở một t ốc độ nào đó. Khi t ốc độ quay đạt m ột tr ị số cho tr ước nào đó, rơle s ẽ tác động đóng m ở ti ếp điểm c ủa nó trong m ạch điều khi ển ho ặc b ảo v ệ. [15]
16. - Ph ần c ảm là nam châm v ĩnh c ửu 2 được g ắn đồng tr ục v ới tr ục quay 1 của động c ơ ho ặc tr ục quay nào đó nh ận chuy ển động t ừ động c ơ. - Ph ần ứng 3 g ồm các lá thép k ỹ thu ật điện ghép l ại v ới nhau thành hình tr ụ rỗng, trên đó có đặt các thanh d ẫn ng ắn m ạch t ươ ng t ự nh ư rôto l ồng sóc, ph ần ứng được g ắn v ới m ột tay g ạt b ằng nh ựa 4 và có th ể quay t ự do. - Khi ph ần ứng quay kéo theo tay g ạt tác động vào lá thép đàn h ồi để đóng hay m ở các ti ếp điểm tùy theo chi ều quay c ủa ph ần ứng. 1. Tr ục r ơle t ốc độ 2. Nam châm v ĩnh c ửu 3. Ph ần ứng 4. Tay g ạt nh ựa Sơ đồ nguyên lý r ơle t ốc độ - Khi động c ơ quay, tr ục 1 quay theo làm quay nam châm 2, s ẽ tạo ra m ột từ tr ường quay quét qua các thanh d ẫn l ồng sóc. S ức điện động c ảm ứng xu ất hi ện trong các thanh d ẫn l ồng sóc s ẽ sinh ra dòng điện c ảm ứng t ạo ra mô men quay làm quay l ồng sóc theo chi ều quay c ủa t ừ tr ường. - Khi ph ần ứng 3 quay, tay g ạt b ằng nh ựa 4 tùy theo h ướng quay c ủa tr ục động c ơ mà đóng ho ặc m ở hệ th ống ti ếp điểm. - Khi t ốc độ động c ơ gi ảm xu ống g ần b ằng 0. Mô men y ếu đi tay g ạt b ằng nh ựa 4 không ấn lên các thanh lò xo n ữa h ệ th ống ti ếp điểm tr ở về vị trí ban đầu. 4. R ơle nhi ệt - Rơle nhi ệt là ph ần t ử dùng để bảo v ệ các thi ết b ị điện ( động c ơ) kh ỏi b ị quá tải. - Khi dòng điện ph ụ tải ch ạy qua ph ần t ử đốt nóng1 t ăng lên l ớn h ơn dòng điện định m ức, ph ần t ử đốt nóng s ẽ nóng lên và to ả nhi ệt ra môi tr ường xung quanh. Thanh kim lo ại kép 2 (g ồm 2 lá kim lo ại khác nhau có h ệ số dãn n ở khác [16]
17. nhau, g ắn ch ặt v ới nhau) s ẽ cong lên và rời kh ỏi đầu trên c ủa tay đòn 3. D ưới tác dụng c ủa lò xo 4 kéo tay đòn 3 quay làm ti ếp điểm động 6 m ở ra c ắt điện kh ỏi đối t ượng c ần b ảo v ệ. 1 2 3 1. Ph ần t ử đốt nóng 2. Thanh kim lo ại kép 4 3. Tay đòn 4. Lò xo 5. Nút ấn ph ục h ồi 5 6. Ti ếp điểm động 7 6 7. Ti ếp điểm t ĩnh Sơ đồ nguyên lý r ơle nhi ệt - Sau khi s ự cố đã được lo ại tr ừ mu ốn h ệ th ống ti ếp điểm tr ở về vị trí ban đầu ta ấn nút phục h ồi 5. 5. R ơle th ời gian - Rơle th ời gian là khí c ụ điện h ạ áp được s ử dụng trong các m ạch điều khi ển để trì hoãn (delay) th ời gian tác động c ủa các m ạch điện. 5.1. R ơle th ời gian ki ểu điện t ừ - Khi đóng ho ặc c ắt điện cu ộn hút 4, t ừ thông trong lõi từ bi ến thiên làm xu ất hi ện trong lõi t ừ bi ến thiên làm xu ất hi ện dòng điện c ảm ứng trong các vòng ng ắn m ạch. T ừ tr ường c ủa dòng ng ắn m ạch ch ống l ại s ự bi ến thiên c ủa t ừ tr ường đã sinh ra nó do đó t ốc độ bi ến thiên c ủa t ừ thông t ạo b ởi cu ộn hút 4 b ị ch ậm l ại. K ết qu ả, th ời gian tác động c ủa r ơle c ũng ch ậm l ại. [17]
18. 7 1. M ạch t ừ ch ữ nh ật d ẹt 5 6 2.Vòng ng ắn m ạch 8 3. M ạch t ừ tr ụ 9 4. Cu ộn dây 5. N ắp t ừ động 2 3 6. Lò xo nh ả 4 7. Lò xo 8.Ti ếp điểm động 1 2 9. Ti ếp điểm t ĩnh Sơ đồ nguyên lý r ơle th ời gian - Ch ỉnh định th ời gian b ằng cách: ch ỉnh độ căng c ủa lò xo nh ả 6, ch ỉnh độ căng c ủa lò xo 7 t ạo ra l ực tách n ắp t ừ động 5 kh ỏi tr ụ từ 3, ho ặc ch ỉnh khe hở ph ụ qua t ấm đệm phi t ừ tính gi ữa n ắp t ừ động 5 và tr ụ 3. II. Áp tô mát (ATM) - Áptômát nói chung là thi ết b ị điều khi ển và b ảo v ệ TB khi x ảy ra hi ện tượng quá t ải ho ặc ng ắn m ạch. - Áptômát là thi ết b ị đóng và t ự động c ắt khi x ảy ra hi ện t ượng quá t ải ho ặc ng ắn m ạch. - Ngoài ra (riêng) một s ố Áptômát 3 pha còn có kh ả năng b ảo v ệ gi ảm điện áp. [18]
19. 1. ATM ki ểu dòng điện c ực đại (D ĐCĐ) 3 1. Cu ộn dây I 4 2. N ắp t ừ động 6 2 3,6. Lò xo 5 1 4. C ần mang n ắp t ừ động 5. Đòn mang ti ếp điểm động I Sơ đồ nguyên lý ATM ki ểu DĐCĐ - Sau khi đóng ATM bằng tay, ATM cấp điện cho m ạch c ần được b ảo v ệ. Lúc này m ấu c ủa các ch ốt ở đầu c ần 4 và đòn 5 móc vào nhau để gi ữ ti ếp điểm động t ỳ vào ti ếp điểm t ĩnh. Khi dòng điện v ượt quá ch ỉ số ch ỉnh định c ủa ATM qua l ực c ăng c ủa lò xo 3, cu ộn điện t ừ 1 n ối ti ếp v ới m ạch động l ực s ẽ đủ lực, th ắng l ực c ản c ủa lò xo 3 và hút n ắp t ừ động 2 làm c ần 4 quay nh ả móc ch ốt. Lò xo 6 kéo r ời ti ếp điểm động ra kh ỏi ti ếp điểm t ĩnh để cắt m ạch. - ATM dòng điện c ực đại được dùng để bảo v ệ mạch điện khi quá t ải và khi ng ắn m ạch. - Ch ỉnh dòng điện c ực đại có th ể bằng nhi ều cách: Ch ỉnh l ực c ăng c ủa lò xo 3 t ăng theo dòng điện c ực đại mà ATM ph ải c ắt. 2. ATM ki ểu dòng điện c ực ti ểu (D ĐCT) I 3 2 1. Cu ộn điện t ừ 1 2. N ắp t ừ động 3. Lò xo I Sơ đồ nguyên lý ATM ki ểu D ĐCT [19]
20. - Bình th ường dòng điện làm vi ệc l ớn h ơn dòng c ắt t ối thi ểu (I > Ic đ) và cu ộn điện t ừ 1 sinh đủ lực hút để hút n ắp t ừ động 2 và ti ếp điểm được đóng kín. Khi I < Ic đ, cu ộn 1 không đủ từ lực s ẽ bị lò xo 3 kéo nắp t ừ động 2 ra làm m ở ti ếp điểm c ắt điện vào m ạch c ần b ảo v ệ 3. ATM ki ểu điện áp 3 1. Cu ộn dây 4 6 2. N ắp t ừ động 2 3,6. Lò xo 5 1 4. C ần mang n ắp t ừ động 5. Đòn mang ti ếp điểm động Sơ đồ nguyên lý ATM ki ểu điện áp - Sau khi đóng ATM bằng tay, cu ộn hút 1 có đủ điện áp s ẽ hút n ắp t ừ động 2 để ch ốt đầu c ần 4 và đầu đòn 5 vào nhau, gi ữ cho các ti ếp điểm thông mạch. Khi điện áp ngu ồn gi ảm xu ống d ưới m ức ch ỉnh định U < Uc đ , cu ộn 1 không đủ địên áp s ẽ có l ực t ừ yếu, không đủ th ắng l ực kéo c ủa lò xo 3 và nh ả nắp t ừ động 2. Ch ốt móc gi ữ đầu c ần 4 và đầu đòn 5 b ật ra làm lò xo 6 kéo r ời ti ếp điểm động kh ỏi ti ếp điểm t ĩnh để cắt m ạch. - ATM điện áp th ấp dùng để bảo v ệ mạch điện khi điện áp t ụt th ấp ho ặc mất điện l ưới. 4. C ầu dao ch ống gi ật ELCB - ELCB là m ột c ầu dao t ự động (CB), ngoài m ạch b ảo v ệ quá t ải overload (OL), còn kèm theo m ạch b ảo v ệ ch ống dòng điện rò m ạch ch ạm mát gây hỏa ho ạn, ho ặc ch ống hi ện t ượng b ị tử vong do con ng ười vô ý ch ạm ph ải điện. - Bộ ph ận c ơ b ản c ủa m ạch ch ống rò điện là m ột vòng xuy ến m ạch t ừ lo ại sắt Ferrit có độ từ th ẩm cao. Trên đó được qu ấn 2 cu ộn dây có s ố vòng b ằng nhau, sao cho khi có dòng điện đi qua, thì t ừ thông t ổng c ủa 2 t ừ thông sinh ra do b ởi 2 dòng điện đi và v ề qua 2 cu ộn dây này có tr ị số Φ = 0. Và m ột cu ộn [20]
21. cảm bi ến qu ấn nhi ều vòng dây bé ti ếp nh ận dòng c ảm ứng xu ất hi ện, cung c ấp vào cu ộn dây r ơle con để tác động m ở NL Cuén d©y më chèt gµi R¬le nhiÖt 1. M ạch t ừ vòng xuy ến 2. Cu ộn dây 2 1 Sơ đồ nguyên lý c ầu dao ch ống gi ật ch ốt ch ặn, đẩy b ật các ti ếp điểm chính c ắt m ạch. - Khi đóng ELCB cung c ấp điện cho m ạch tiêu th ụ, n ếu không có dòng điện rò thì không có gì x ảy ra. N ếu có s ự rò điện (ch ạm mát) trên đường dây ở mạch tiêu th ụ thì do dòng điện đi trên đường dây pha và dòng điện v ề trên dây trung tính N không b ằng nhau, nên dòng điện t ổng It = IP – IN > 0 (kho ảng trên 250 mA). Vì v ậy t ừ thông t ổng Φt c ủa 2 cu ộn dây sinh ra trong vòng xuy ến s ắt Ferrit, làm phát sinh s ức ứng điện động trong cu ộn dây c ảm ứng, tác động cu ộn dây r ơle con hoạt động m ở ch ốt ch ặn, đẩy b ật các ti ếp điểm chính nh ả ra c ắt mạch chính. - Ngày nay, các ELCB có thêm vi m ạch để khuy ếch đại dòng điện cung cấp cho cu ộn dây r ơle con. Vì v ậy nâng tính chính xác h ơn, ch ỉ cần sai bi ệt dòng rò điện i=15 mA thì ELCB đã ho ạt động c ắt m ạch ngay, tránh cho ng ười b ị điện gi ật không b ị tử vong. - Khi m ắc ELCB nên m ắc đúng dây pha vào c ọc L, còn dây trung tính vào cọc N và s ử dụng cho đúng điện áp có ghi trên ELCB, n ếu không d ễ hỏng vi mạch bên trong nó. Nên s ử dụng ELCB v ới dòng rò i = 30 mA thì thích h ợp v ới điều ki ện c ủa Vi ệt Nam. Lo ại ELCB 3 pha ch ỉ áp d ụng cho động c ơ 3 pha mà thôi. [21]
22. - Khi l ắp đặt ELCB t ại c ầu dao chính, nên ch ọn lo ại có dòng rò i > 250 mA để tránh s ự ng ắt m ạch phi ền toái do hi ện t ượng sét đánh t ừ xa. Nh ưng v ẫn có tác động hi ệu qu ả đối v ới dòng rò có th ể gây h ỏa ho ạn. 5. Công t ắc t ơ - Kh ởi động t ừ 5.1. Công t ắc t ơ - Công t ắc t ơ là m ột lo ại khí c ụ điện dùng để đóng c ắt t ừ xa t ự động ho ặc bằng nút ấn các m ạch điện l ực có ph ụ tải, điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A - Theo nguyên lý truy ền động: có công t ắc t ơ ki ểu điện t ừ, ki ểu h ơi ép, ki ểu thu ỷ lực. - Theo dòng điện: có công t ắc t ơ m ột chi ều và công t ắc t ơ xoay chi ều. - Theo k ết c ấu: có công t ắc t ơ ở nơi h ạn ch ế chi ều cao. 5 7 4 KK 3 6 1 cã buång dËp thuêng thuêng më ®ãng hå quang 2 b) a) Sơ đồ nguyên lý c ủa công t ắc t ơ 1. Cu ộn dây; 2. M ạch t ừ ch ữ E; 3. N ắp t ừ động; 4. C ần mang n ắp t ừ động 5. Lò xo; 6. Ti ếp điểm động - Điện áp định m ức U đm: Là điện áp c ủa m ạch điện t ươ ng ứng mà ti ếp điểm chính ph ải đóng c ắt 110V, 220V, 400V m ột chi ều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chi ều. [22]
23. - Dòng điện định m ức I đm: Là dòng điện định m ức đi qua ti ếp điểm chính trong ch ế độ làm vi ệc gián đoạn và lâu dài. Dòng điện định m ức c ủa công tắc tơ h ạ áp: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A - Mạch t ừ: Là các lõi thép có hình d ạng chữ ø, ho ặc ch ữ II. Nó g ồm các lá thép k ỹ thu ật điện có chi ều d ầy 0.35 - 0.5 mm ghép l ại v ới nhau để tránh t ổn hao dòng điện xoáy. - Các kí hi ệu c ủa công t ắc t ơ trên b ản v ẽ K13 K1 K12 K14 - Ph ần được k ẹp ch ặt c ố định (ph ần t ĩnh). - Ph ần động được n ối v ới v ới h ệ th ống ti ếp điểm, qua h ệ th ống tay đòn được gọi là ph ần ứng. - Cu ộn dây có điện tr ở bé, dòng điện ch ạy trong cu ộn dây ph ụ thu ộc vào khe h ở không khí gi ữa n ắp và lõi thép c ố định. - Đối v ới công t ắc t ơ xoay chi ều ở mặt gông t ừ tính ng ười ta còn x ẻ rãnh và đặt vòng ng ắn m ạch để ch ống rung. - Hệ th ống ti ếp điểm có c ấu t ạo khác nhau và được m ạ bạc để ti ếp xúc t ốt. - Công t ắc t ơ đóng c ắt cho các thi ết b ị điện có dòng điện l ớn ở mạch động lực là ti ếp điểm chính có b ộ ph ận d ập h ồ quang. - Ngoài ra ở công t ắc t ơ còn b ố trí thêm ti ếp điểm th ường đóng, th ường mở ph ụ để đóng c ắt m ạch điều khi ển. - Khi cu ộn dây công t ắc t ơ có điện ph ần ứng c ủa công t ắc t ơ hút ch ặt l ại với ph ần t ĩnh. Các ti ếp điểm chính và ph ụ của công t ắc t ơ đóng l ại ho ặc m ở ra ứng v ới t ừng v ị trí c ủa nó. 5.2. Kh ởi động t ừ [23]
24. - Kh ởi động t ừ là m ột khí c ụ điện k ết h ợp gi ữa công t ắc t ơ và r ơle nhi ệt để điều khi ển động c ơ và b ảo v ệ quá t ải cho động c ơ. - Kh ởi động t ừ đơ n g ồm m ột công t ắc t ơ k ết h ợp v ới m ột r ơle nhi ệt dùng để điều khi ển động c ơ quay m ột chi ều. - Kh ởi động t ừ kép g ồm hai công t ắc t ơ k ết h ợp v ới m ột r ơle nhi ệt dùng để điều khi ển động c ơ quay hai chi ều. 6. C ầu chì - Là lo ại khí c ụ điện dùng để bảo v ệ thi ết b ị điện và l ưới điện khi b ị sự cố quá t ải ho ặc ng ắn m ạch - Kí hi ệu c ủa cầu chì trên b ản v ẽ kỹ thu ật Cầu chì thông th ường Cầu chì t ự rơi 3 pha [24]
25. CH ƯƠ NG III. CH ỌN DÂY, CÁP VÀ KHÍ C Ụ ĐIỆN BÊN TRONG NHÀ X ƯỞNG S ẢN XU ẤT. I. Khái ni ệm chung - Ti ết di ện dây d ẫn và lõi cáp ph ải được l ựa ch ọn nh ằm đảm b ảo s ự làm vi ệc an toàn, đảm b ảo các yêu c ầu k ỹ thu ật và kinh t ế c ủa m ạng điện, trong đó các yêu c ầu k ỹ thu ật ảnh h ưởng đế n vi ệc ch ọn ti ết di ện dây là: 1. Phát nóng do dòng điện làm vi ệc lâu dài (dài h ạn). 2. Phát nóng do dòng ng ắn m ạch (ng ắn h ạn). 3. Tổn th ất điện áp trong dây d ẫn và cáp trong tr ạng thái làm vi ệc bình th ường và sự c ố. 4. Độ b ền c ơ h ọc c ủa dây d ẫn và an toàn. 5. Vầng quang điện. - Với 5 điều ki ện trên ta xác định được 5 ti ết di ện, ti ết di ện dây d ẫn nào bé nh ất trong chúng s ẽ là ti ết di ện c ần l ựa ch ọn tho ả mãn điều ki ện k ỹ thu ật. Tuy nhiên có nh ững điều ki ện k ỹ thu ật thu ộc ph ạm vi an toàn do đó dây d ẫn sau khi đã được l ựa ch ọn theo các điều ki ện khác v ẫn c ần ph ải chú ý đế n điều ki ện riêng của t ừng lo ại dây d ẫn, v ị trí và môi tr ường n ơi sử d ụng để có th ể l ựa ch ọn được dơn gi ản và chính xác h ơn. Ví d ụ: + Y ếu t ố v ầng quang điện và độ b ền c ơ h ọc ch ỉ được chú ý khi ch ọn ti ết di ện dây d ẫn trên không. + Điều ki ện phát nóng do dòng ng ắn m ạch ch ỉ được chú ý khi ch ọn cáp. + Để đả m b ảo độ b ền c ơ học ng ười ta qui đị nh ti ết di ện dây t ối thi ểu cho từng lo ại dây ứng v ới c ấp đường dây (v ật li ệu làm dây, lo ại h ộ dùng điện, đị a hình mà dây đi qua ). [25]
26. + Y ếu t ố v ầng quang điện ch ỉ được đề c ập t ới khi điện áp đường dây t ừ 110 kV tr ở lên. Để ng ăn ng ừa ho ặc làm gi ảm t ổn th ất v ầng quang điện ng ười ta cũng qui đị nh đường kính dây d ẫn t ối thi ểu ứng v ới c ấp điện áp khác nhau. Ví d ụ: với c ấp 110 kV thì d > 9,9mm → tươ ng ứng 70 mm 2. 220 kV thì d > 21,5mm → tươ ng ứng 120 mm 2. + Ngoài y ếu t ố k ỹ thu ật và an toàn ti ết di ện dây d ẫn còn được l ựa ch ọn theo các điều ki ện kinh t ế để sao cho hàm chi phí tính toán Z tt là nh ỏ nh ất. - Để phù h ợp v ới trình độ c ủa sinh viên dưới s ẽ trình b ầy m ột s ố ph ươ ng pháp chính. II Lựa ch ọn ti ết di ện dây trên không và cáp theo điều ki ện phát nóng: 1. Sự phát nóng khi có dòng điện ch ạy qua: - Khi có dòng điện ch ạy qua, do hi ệu ứng Jun v ật d ẫn s ẽ nóng lên. N ếu nóng quá s ẽ gi ảm độ b ền c ơ h ọc, s ẽ làm gi ảm tu ổi th ọ ho ặc phá h ỏng các đặ c tính cách điện c ủa các ch ất cách điện xung quanh dây b ọc (lõi cáp). Vì v ậy để hạn ch ế phát nóng quá m ức ng ười ta qui đị nh nhi ệt độ phát nóng lâu dài cho phép t ươ ng ứng v ới t ừng lo ại dây là: 70 0C v ới thanh trong và dây d ẫn trên không; 55 0C v ới cáp b ọc cao su; 80 0C v ới cáp điện có điện áp đến 3 kV; 65 0C với cáp 6 kV và 60 0C v ới cáp 10 kV - Quá trình phát nóng v ật d ẫn nh ư sau: Năng l ượng dùng để phát nóng tính b ằng Q = ∆P.t = I 2R.t. Nh ư v ậy lúc đầ u nhi ệt độ c ủa dây sẽ nóng lên không ng ừng, tuy nhiên ngoài quá trình đốt nóng còn có quá trình to ả nhi ệt (ph ụ thu ộc vào m ức chênh nhi ệt độ c ủa dây). S ự chênh nhi ệt độ c ủa v ật d ẫn càng l ớn thì quá trình to ả nhi ệt càng m ạnh. Vì v ậy n ếu dòng điện không đổ i nhi ệt độ c ủa dây dẫn s ẽ d ừng l ại ở m ột m ức nào đó (sau th ời gian ổn đị nh nhi ệt) khi đó nhi ệt lượng cung c ấp b ằng nhi ệt độ t ỏa ra môi tr ường (cân b ằng nhi ệt). - Nh ư v ậy s ự phát nóng do dòng điện làm vi ệc dài h ạn gây ra, được tính khi đã cân b ằng nhi ệt. Nhi ệt l ượng s ản ra trong m ột đơn v ị th ời gian do dòng [26]
27. điện trong dây có điện tr ở tác d ụng R b ằng lượng nhi ệt to ả ra môi tr ường xung quanh trong th ời gian đó: (lúc này không xét t ới y ếu t ố th ời gian n ữa). 2 Q = I .R = K.S.( θ - θ0) - Trong đó: K - hệ s ố to ả nhi ệt (ph ụ thu ộc môi tr ường xung quanh). S - di ện tích m ặt ngoài dây d ẫn (di ện tích to ả nhi ệt). θ; θ0 - Nhi ệt độ dây d ẫn và nhi ệt độ môi tr ường xung quanh. - Nếu kh ống ch ế để θ = θcf , qui định ứng v ới t ừng lo ại dây c ụ th ể (R = ρ . l/F) và n ếu qui định c ụ th ể v ề θ0 , v ề điều ki ện làm mát c ụ th ể thì: K.S.( θ − θ ) I = cf 0 (II.1) cf R - Từ (II.1) cho ta th ấy r ằng có th ể tính s ẵn được I cf với t ừng lo ại dây c ụ th ể n ếu ta qui đị nh chi ti ết v ề S; R(F); θcf ; K; θ0 ứng v ới các điều ki ện c ụ th ể này ta tính được I cf từ đó l ập b ảng I cf = f(F; lo ại dây; các điều ki ện tiêu chu ẩn), cần chú ý r ằng nhi ệt độ không khí xung quanh (tính trung bình) th ường l ấy b ằng +25 0C; trong đất th ường l ấy là +15 0C. 2. Ch ọn dây d ẫn theo điều ki ện phát nhi ệt (nóng): - Th ực ch ất là chúng ta s ẽ ch ọn 1 lo ại dây có s ẵn v ới ti ết di ện tiêu chu ẩn (Ftc ) và dòng cho phép (Icf ) sao cho khi l ắp đặ t vào v ới dòng th ực t ế thì nhi ệt độ của nó s ẽ không v ượt quá nhi ệt độ cho phép (th ực t ế ít bi ết được θcf mà th ường ch ỉ bi ết được I cf ) vì vậy để ch ọn dây ta có: I ≤ I .K .K (II.2) lv max cf 1 2 -Trong đó: Ilvmax - dòng điện c ực đạ i lâu dài đi trong dây d ẫn. Icf - dòng cho phép tra b ảng (theo ĐK. tiêu chu ẩn). K1; K 2 - các h ệ số hi ệu ch ỉnh. K1 - Chú ý đến nhi ệt độ môi tr ường xung quanh khác tiêu chu ẩn. [27]
28. K2 - Hệ s ố xét t ới điều ki ện làm mát (to ả nhi ệt) khác tiêu chu ẩn (ph ụ thu ộc vào s ố l ượng các đường cáp c ạnh nhau). - Riêng v ới đường dây d ẫn và cáp có điện áp đị nh m ức d ưới 1kV được bảo v ệ b ằng c ầu chì ho ặc aptomát. C ần chú ý hi ện t ượng sau: Khi quá t ải không lớn l ắm (K qt < 2) thì sau m ột th ời gian khá lâu thi ết b ị b ảo v ệ ch ưa c ắt, dây d ẫn bị phát nóng m ạnh dẫn t ới cách điện già c ỗi mau chóng, điều đó không cho phép. Vì v ậy để tho ả mãn điều ki ện phát nóng, dây d ẫn và cáp ch ọn không nh ững ch ỉ c ần đả m b ảo (II.2) mà còn ph ải ph ối h ợp v ới thi ết b ị b ảo v ệ theo nh ững điều ki ện sau: + Khi m ạng được b ảo v ệ b ằng c ầu chì: I I≥ dc (II.3) cf α - Trong đó: Idc - dòng điện đị nh m ức c ủa dây ch ẩy c ầu chì. α - Hệ s ố ph ụ thu ộc điều ki ện đặ t và qu ản lý m ạng điện. α = 3 qui định v ới m ạng điện độ ng l ực. α = 0,8 v ới m ạng sinh ho ạt (chi ếu sáng). + Khi m ạng được b ảo v ệ b ằng Aptômát: I (a) I ≥ kdnhiet cf 5,1 I (b) I ≥ kddientu (II.4) cf 5,4 - Tu ỳ theo áptômát có m ạch c ắt nhi ệt và c ắt nhanh hay ch ỉ có 1 lo ại (có th ể ch ỉnh định được hay không). V ới m ạng chi ếu sáng được b ảo vệ b ằng aptômát. I I ≥ kdnhiet (II.5) cf 8,0 3 L ựa ch ọn ti ết di ện dây và cáp theo điều ki ện phát nóng do dòng ng ắn mạch (th ực ch ất đây là điều ki ện ng ắn h ạn). [28]
29. - Ti ết di ện cáp c ần ph ải được l ựa ch ọn sao cho cáp ch ịu được phát nóng với nhi ệt độ khá cao do dòng ng ắn m ạch gây ra (trong th ời gian ng ắn, th ời gian tồn t ại dòng ng ắn m ạch cho đế n lúc nó được c ắt ra). Khi ấy ng ười ta g ọi là ti ết di ện ổn đị nh nhi ệt, t ức ti ết di ện tho ả mãn điều ki ện ổn đị nh nhi ệt. Ti ết di ện ổn định nhi ệt xác đị nh theo bi ểu th ức sau: F = α I. ∞. t (II.6) - Trong đó: I∞ - tr ị s ố hi ệu d ụng c ủa dòng ng ắn m ạnh ở th ời gian xác l ập. t - Th ời gian tính toán, t ức th ời gian dòng ng ắn m ạch có th ể đi qua ” ” ” cáp, tr ị s ố t tra theo đồ th ị t = f( β ) v ới β = I /I ∞ I - Tr ị s ố ban đầ u c ủa thành ph ần chu k ỳ c ủa dòng ng ắn m ạch (dòng ng ắn m ạch siêu quá độ ban đầ u). α - Hệ s ố xác đị nh b ởi nhi ệt độ phát nóng gi ới h ạn cho phép c ủa lõi cáp và v ật li ệu làm cáp (tra b ảng). - Chú ý khi l ập b ảng α ng ười ta tính để khi x ẩy ra ng ắn m ạch nhi ệt độ c ủa cáp không v ượt quá m ức cho phép ( đây là m ức cho phép ng ắn h ạn th ường là 250 0C), tuy nhiên có nhi ều lúc cáp non t ải, vì v ậy để l ựa ch ọn ti ết di ện ổn đị nh nhi ệt th ường l ấy ti ết di ện tiêu chu ẩn bé h ơn ti ết di ện tính toán ch ứ không l ấy ti ết di ện lớn. III. Lựa ch ọn ti ết di ện dây và cáp theo điều ki ện tổn th ất điện áp cho phép: - Ở mạng 35 kV tr ở xu ống, ti ết di ện dây d ẫn và cáp th ường bé, điện tr ở lớn, vì v ậy ti ết di ện dây d ẫn ở m ạng này ảnh h ưởng rõ d ệt đế n t ổn th ất điện áp. - Mạng phân ph ối yêu c ầu ch ất l ượng điện áp cao mà kh ả n ăng điều ch ỉnh điện áp l ại h ạn ch ế. Vì v ậy c ần ch ọn ti ết di ện dây d ẫn sao cho t ổn th ất điện áp không v ượt quá m ức cho phép. Ngh ĩa là c ăn c ứ vào ∆Ucf để ch ọn dây d ẫn. - Tổn th ất điện áp được xác đị nh b ằng hi ệu s ố s ố h ọc gi ữa điện áp đầ u đường dây và cu ối đường dây. ∆ = − + Đối v ới đường dây 1 pha U P U P1 U P 2 [29]
30. + Đối v ới đường dây 3 pha n ối sao ∆ = − = − U d U d1 U d2 3.(U P1 U P 2 ) + Đối v ới đường dây 3 pha n ối tam giác ∆ = − = − U d U d1 U d2 U P1 U P2 1 Xác định ti ết di ện dây d ẫn khi toàn b ộ đường dây cùng ti ết diên: - Ph ươ ng pháp này dùng cho nh ững đường dây có chi ều dài không l ớn mà số ph ụ t ải l ại nhi ều. - Ph ươ ng trình bi ểu di ễn ∆U: ∑P R + ∑ Q X ∆ = ij ij ij ij = r0 + x0 U ∑Pijlij ∑ Qijlij Udm Udm Udm ∆U = ∆U’ + ∆U” - Trong đó + ∆U’ - thành ph ần t ổn th ất do R gây ra + ∆U” - thành ph ần t ổn th ất do X gây ra. - Chú ý t ừ đặ c điểm c ủa đường dây, điện kháng (X) của đường dây b ằng kim lo ại m ầu (cung c ấp điện áp) ít thay đổi theo ti ết di ện, th ường chúng ch ỉ dao động trong ph ạm vi x 0 ≈ 0,3 ÷ 0,45 Ω/km nên ng ười ta đề ra ph ươ ng pháp ch ọn ti ết di ện dây và cáp theo điều ki ện t ổn th ất điện áp nh ư sau: + Ch ọn tr ước x 0 (tr ị s ố trung bình c ủa x 0 ≈ 0,35 ÷ 0,4) ho ặc v ới đường cáp x0 = 0,07 Ω/km + Xác định ∆U” theo công th ức sau: x0 ∆U” = ∑Qijlij (III.1) Udm + Từ ∆Ucf (đã bi ết tr ước) xác định được ∆U’ ∆U’ = ∆Ucf - ∆U” + N ếu bi ết tr ước lo ại dây và cáp s ẽ bi ết được giá tr ị điện tr ở su ất ρ t ừ đó suy ra giá tr ị điện d ẫn su ất γ: γ = 1/ ρ khi đó ta có: 1 r = o γ F. [30]
31. Nên r 1 ∆U' = 0 ∑P l = ∑ P l ij ij γ ij ij Udm FUdm + Xác định ti ết di ện dây và cáp: ∑ P l F = ij ij γ ∆ ' (III.2) Udm U Căn c ứ vào (III.2) ch ọn được ti ết di ện dây tiêu chu ẩn g ần nh ất. Sau đó theo s ố li ệu c ủa lo ại dây được ch ọn ở trên tra các thông s ố x0; r 0 tính l ại ∆U theo thông s ố x0; r 0 vừa tra rồi so sánh v ới ∆Ucf . Nếu không đạ t t ăng ti ết di ện lên 1 cấp. D ưới đây tóm t ắt trình t ự ch ọn dây theo ph ươ ng pháp này: 2. Xác định ti ết di ện dây d ẫn khi đường d ấy dùng ti ết di ện khác nhau: Trong m ạng phân ph ối có độ dài l ớn, cung c ấp điện cho m ột s ố ít ph ụ t ải, nếu đùng đường dây cùng ti ết di ện s ẽ không h ợp lý, c ỏ th ể làm t ổn th ất nhi ều kim lo ại m ầu, gây t ổn th ất công su ất và điện n ăng. Tr ường h ợp này n ếu là m ạng công nghi ệp đặ c tr ưng b ởi s ố gi ờ s ử d ụng công su ất c ực đạ i l ớn (Tmax l ớn) thì kinh t ế nh ất ti ết di ện dây ph ải được ch ọn theo ph ươ ng pháp m ật độ dòng điện không đổ i ( đã ch ứng minh được r ằng, cùng một chi phí kim lo ại m ầu đã cho, điều ki ện m ật độ dòng điện không đổ i s ẽ t ươ ng ứng v ới t ổn th ất công su ất và điện n ăng là bé nh ất). Ch ọn nh ư v ậy v ừa đả m b ảo được m ức ∆Ucf vừa làm cho ∆P; ∆A là nh ỏ nh ất. N ếu là m ạng nông nghi ệp (T max bé) thì kinh t ế nh ất là ch ọn ti ết di ện dây d ẫn theo điều ki ện đảm b ảo l ượng kim lo ại m ầu là nh ỏ nh ất nh ưng v ẫn đả m b ảo ∆Ucf , khi đó s ử d ụng phươ ng pháp lựa ch ọn ti ết di ện dây theo m ật độ dòng điện không đổ i (do gi ới h ạn b ởi ch ươ ng trình h ọc nên n ội dung này không trình bày ở đây). [31]
32. CH ƯƠ NG IV. PH ƯƠ NG PHÁP KH ỞI ĐỘNG VÀ ĐIỂU KHI ỂN ĐỘNG C Ơ ĐIỆN TRONG NHÀ X ƯỞNG S ẢN XU ẤT I. Động c ơ điện xoay chi ều ba pha không đồng b ộ (K ĐB) 1. C ấu t ạo và nguyên lý ho ạt động - Nh ư đã bi ết trong v ật lý, khi cho dòng điện 3 pha vào 3 cu ộn dây đặt lệch nhau 120 0 trong không gian thì từ tr ường t ổng do 3 cu ộn dây t ạo ra là m ột từ tr ường quay. N ếu trong t ừ tr ường quay này có đặt các thanh d ẫn điện thì từ tr ường quay s ẽ quét qua các thanh d ẫn điện và làm xu ất hi ện một s ức điện động cảm ứng trong các thanh d ẫn. Nối các thanh d ẫn v ới nhau và làm m ột tr ục quay thì trong các thanh d ẫn s ẽ có dòng điện (ng ắn mạch) có chi ều xác định theo quy t ắc bàn tay ph ải. T ừ tr ường quay l ại tác d ụng vào chính dòng c ảm ứng này m ột t ừ lực có chi ều xác định theo quy t ắc bàn tay trái và t ạo ra m ột mômen làm quay l ồng tr ụ và các thanh d ẫn theo chi ều quay c ủa t ừ tr ường quay. Để mômen đều h ơn, các thanh d ẫn th ường được đặt h ơi chéo. a) b) Hình 1 - a) Nguyên lý t ừ tr ường quay; b) C ấu t ạo rôto - - Tốc độ quay c ủa l ồng tr ụ luôn nh ỏ hơn t ốc độ quay c ủa t ừ tr ường quay. Nếu l ồng tr ụ quay v ới tốc độ bằng t ốc độ của t ừ tr ường quay thì từ tr ường s ẽ không quét qua các thanh d ẫn n ữa nên không có dòng điện c ảm ứng và mômen [32]
33. quay c ũng không còn. Khi đó do mômen c ản, l ồng tr ụ sẽ quay ch ậm l ại h ơn t ừ tr ường quay và các thanh d ẫn l ại b ị từ tr ường quét qua, dòng điện c ảm ứng l ại xu ất hi ện và do đó lại có mômen quay làm l ồng tr ụ ti ếp t ục quay nh ưng v ới t ốc độ luôn nh ỏ hơn c ủa t ừ tr ường quay. - Động c ơ làm vi ệc trên nguyên t ắc này nên được g ọi là không đồng b ộ (hay còn g ọi là động c ơ dị bộ). - Động c ơ có nguyên lý c ấu t ạo nh ư đó xét ở trên v ới rotor l ồng tr ụ ghép từ các thanh d ẫn g ọi là động c ơ rotor l ồng sóc (hay rotor ng ắn m ạch). - Nếu ph ần ứng là 3 cu ộn dây n ối theo hình sao Y, còn 3 đầu cu ộn dây còn l ại n ối v ới 3 vòng tr ượt để qua 3 ch ổi than n ối v ới điện tr ở mạch ngoài thì rotor g ọi là rotor dây qu ấn. Động c ơ g ọi là động c ơ rotor dây qu ấn. Cu ộn c ảm (cu ộn kích t ừ) ở stator c ủa động c ơ có th ể đấu theo hình sao Y hay theo hình tam giác ∆. Hình 2 - Sơ đồ cấu t ạo stator động c ơ xoay chi ều K ĐB. - - Các đại l ượng liên quan đến cu ộn c ảm (m ạch stator) có ch ỉ số 1 nh ư: U 1, I1, R 1 và các đại lượng liên quan đến m ạch ph ần ứng (m ạch stator) có ch ỉ số 2 nh ư: U 2, I 2, R 2, f 2 Tốc độ quay c ủa t ừ tr ường quay ph ụ thu ộc vào s ố đôi c ực t ừ p, s ố đôi c ực t ừ càng l ớn thì tốc độ quay c ủa t ừ tr ường càng b ị gi ảm. V ới cu ộn cảm t ạo ra t ừ tr ường có p đôi c ực t ừ thì tốc độ quay gi ảm p l ần (vg/s) [33]
34. hay (vg/ph) hay (rad/s) ω0 là t ốc độ lớn nh ất mà rotor có th ể đạt được n ếu không có lực c ản nào. T ốc độ này g ọi là t ốc độ đồng b ộ hay là t ốc độ không t ải lý t ưởng. T ần s ố lưới điện xoay chi ều ở Vi ệt Nam là 50Hz và vì p là s ố nguyên nên t ốc độ đồng bộ th ường là 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 (vòng/phút). - Tốc độ không đồng b ộ n2 của rotor nh ỏ hơn t ốc độ đồng b ộ n0 và s ự sai lệch này được đánh giá qua m ột đại l ượng g ọi là độ tr ượt s: ở ch ế độ động c ơ, độ tr ượt s có giá tr ị 0 ≤ s ≤ 1. - Dòng điện c ảm ứng trong cu ộn dây rotor c ũng là dòng xoay chi ều v ới tần s ố xác định qua t ốc độ tươ ng đối c ủa rotor đối v ới t ừ tr ường quay: - Các động c ơ xoay chi ều K ĐB có cấu t ạo đơ n gi ản, giá thành th ấp, v ận hành tin c ậy h ơn so v ới động c ơ m ột chi ều nên được s ử dụng r ộng rãi h ơn. 2. Ph ươ ng trình đặc tính c ơ - Khi coi 3 pha động c ơ là đối x ứng, được c ấp ngu ồn b ởi ngu ồn xoay chi ều hình sin 3 pha đối xứng và m ạch t ừ động c ơ không bão hoà thì có th ể xem xét động c ơ qua s ơ đồ thay th ế 1 pha. đó là sơ đồ điện m ột pha phía stator v ới các đại l ượng điện ở mạch rôto đã quy đổi v ề stator. Hình 3 - Sơ đồ thay [34]th ế một pha động c ơ K ĐB
35. - Khi cu ộn dây stator được c ấp điện v ới điện áp định m ức U 1ph. đm trên 1 pha mà gi ữ yên rotor (không quay thì mỗi pha c ủa cu ộn dây rotor s ẽ xu ất hi ện một s ức điện động E 2ph. đm theo nguyên lý của máy bi ến áp. H ệ số quy đổi s ức điện động là: - Từ đó ta có hệ số quy đổi dòng điện: và h ệ số quy đổi tr ở kháng: - Với các h ệ số quy đổi này, các đại l ượng điện ở mạch rotor có th ể quy đổi v ề mạch stator theo cách sau: - Dòng điện: I' 2 = kII2 - Điện kháng: X' 2 = k XX2 - Điện tr ở: R' 2 = k RR2 - Trên s ơ đồ thay th ế ở hình 3, các đại l ượng khác là: I0 - Dòng điện t ừ hóa c ủa động c ơ. Rm, X m - Điện tr ở, điện kháng m ạch t ừ hóa. I1 - Dòng điện cu ộn dây stator. R1, X 1 - Điện tr ở, điện kháng cu ộn dây stator. - Dòng điện rotor quy đổi v ề stator có th ể tính t ừ sơ đồ thay th ế: - Khi động c ơ ho ạt động, công su ất điện t ừ P12 từ stator chuy ển sang rotor thành công su ất c ơ P cơ đư a ra trên tr ục động c ơ và công su ất nhi ệt ∆P2 đốt nóng cu ộn dây: [35]
36. P12 = P cơ + ∆P2 - Nếu b ỏ qua t ổn th ất ph ụ thì có th ể coi mômen điện t ừ Mđt của động c ơ bằng mômen c ơ Mc ơ: Mđt = M cơ = M Từ đó: P12 = M. ω0 = M ω + ∆P2 Suy ra: - Công su ất nhi ệt trong cu ộn dây 3 pha là: 2 2 ∆P2 = 3R' I' 2 - Thay vào ph ươ ng trình tính mômen ta có được: - Trong đó:X nm = X 1 + X' 2 là điện kháng ng ắn m ạch. - Ph ươ ng trình trên bi ểu th ị mối quan h ệ M = f(s) = f[s( ω)] g ọi là ph ươ ng trình đặc tính c ơ c ủa động c ơ điện xoay chi ều 3 pha không đồng b ộ. - Với nh ững giá tr ị khác nhau c ủa s (0 ≤ s ≤1), ph ươ ng trình đặc tính c ơ cho ta nh ững giá tr ị tươ ng ứng c ủa M. Đường bi ểu di ễn M = f(s) trên h ệ tr ục t ọa độ sOM nh ư hình 4.4, đó là đường đặc tính cơ c ủa động c ơ xoay chi ều ba pha không đồng b ộ. - Đường đặc tính c ơ có điểm c ực tr ị gọi là điểm t ới h ạn K. T ại điểm đó: - Gi ải ph ươ ng trình ta có: - Thay vào ph ươ ng trình đặc tính c ơ ta có: [36]
37. - Vì ta đang xem xét trong gi ới h ạn 0 ≤ s ≤1 nên giá tr ị sth và M th của đặc tính c ơ ch ỉ ứng v ới d ấu (+). Hình 4 - Đặc tính c ơ động c ơ K ĐB. - Ta nh ận th ấy, đường đặc tính c ơ c ủa động c ơ không đồng b ộ là m ột đường cong ph ức t ạp và có 2 đoạn AK và KB, ph ần gi ới b ởi điểm t ới h ạn K. Đoạn đặc tính AK g ần th ẳng và c ứng. Trên đoạn này, mômen động c ơ t ăng thì tốc độ động c ơ gi ảm. Do v ậy, động c ơ làm vi ệc trên đoạn đặc tính này s ẽ ổn định. Đoạn KB cong v ới độ dốc d ương. Trên đoạn này, động c ơ làm vi ệc không ổn định. 3. Ảnh h ưởng c ủa các thông s ố điện đối v ới đặc tính c ơ - Ph ươ ng trình đặc tính c ơ cho th ấy đường đặc tính c ơ c ủa động c ơ điện xoay chi ều 3 pha K ĐB ch ịu ảnh h ưởng c ủa nhi ều thông s ố điện: Điện áp l ưới U1ph, điện tr ở mạch rotor R2', điện tr ở R1 và điện kháng X1 ở mạch stator, t ần số lưới f1, s ố đôi c ực p c ủa động c ơ. - Khi các thông s ố này thay đổi s ẽ gây ra bi ến động các đại l ượng: - Tốc độ đồng b ộ: [37]
38. - Độ tr ượt gi ới h ạn: - Mômen t ới h ạn: 3.1 Tr ường h ợp thay đổi điện áp U1ph Hình 5 - Họ đặc tính c ơ động c ơ K ĐB khi thay đổi điện áp U1ph - Điện áp U 1ph đặt vào Stator động c ơ ch ỉ có th ể thay đổi v ề phía gi ảm. Khi U 1ph gi ảm thì mômen tới h ạn M th sẽ gi ảm r ất nhanh theo bình ph ươ ng c ủa U1ph , còn t ốc độ đồng b ộ ω0 và độ tr ượt t ới h ạn sth không thay đổi. Các đặc tính cơ khi gi ảm điện áp nh ư hình 5. 3.2 Tr ường h ợp thay đổi điện tr ở R2' - Tr ường h ợp này ch ỉ có đối v ới động c ơ rotor dây qu ấn vì mạch rotor có th ể nối v ới điện tr ở ngoài qua h ệ vòng tr ượt - ch ổi than. Động c ơ rotor l ồng sóc (hay rotor ng ắn m ạch) không th ể thay đổi được điện tr ở mạch rotor. [38]
39. Hình 6 - Sơ đồ nối và h ọ đặc tính c ơ động c ơ K ĐB khi thay đổi điện tr ở mạch rôto. - Vi ệc thay đổi điện tr ở mạch rotor ch ỉ có th ể th ực hi ện v ề phía t ăng điện tr ở R2'. Khi t ăng R 2' thì độ tr ượt t ới h ạn s th cũng t ăng lên, còn t ốc độ đồng b ộ ω0 và mômen t ới h ạn M th gi ữ nguyên. - Các đặc tính c ơ nhân t ạo khi thay đổi điện tr ở mạch rotor được bi ểu di ễn nh ư hình v ẽ. Điện tr ở mạch rotor càng l ớn thì đặc tính càng d ốc. 3.3 Tr ường h ợp thay đổi điện tr ở R1, điện kháng X1 ở mạch Stator - Tr ường h ợp này c ũng ch ỉ thay đổi v ề phía t ăng R1 ho ặc X1. S ơ đồ nối dây nh ư hình 7. Hình 7 - Sơ đồ nối và h ọ đặc tính c ơ động c ơ K ĐB khi n ối thêm R1 ho ặc X1 vào m ạch stator [39]
40. - Khi n ối thêm vào m ạch Stator R1 ho ặc X1 thì ta th ấy t ốc độ đồng b ộ ω0 không đổi, còn độ tr ượt tới h ạn s th và mômen t ới h ạn M th đều gi ảm. Hình v ẽ 4.7 bi ểu th ị các đặc tính c ơ nhân t ạo khi t ăng tr ở kháng m ạch stator và khi gi ảm điện áp c ấp cho stator. Các đặc tính được v ẽ trong tr ường h ợp này có cùng mômen mở máy M mm . Đặc tính t ăng X 1 (đường 2) c ứng h ơn đặc tính t ăng R 1 (đường 3) và đặc tính t ăng R 1 cứng h ơn đặc tính gi ảm điện áp ( đường 4). 3.4 Tr ường h ợp thay đổi s ố đôi c ực p - Khi s ố đôi c ực thay đổi thì tốc độ đồng b ộ ω0 bị thay đổi. Thông th ường, động c ơ lo ại này được ch ế tạo v ới cu ộn c ảm stator có nhi ều đầu dây ra để có th ể đổi cách đấu dây t ươ ng ứng v ới s ố đôi c ực nào đó. Tu ỳ theo kh ả năng đổi n ối mà động c ơ K ĐB được gọi là động c ơ có 2,3,4 c ấp t ốc độ. - Do s ố đôi c ực thay đổi nh ờ đổi n ối cu ộn c ảm stator nên các thông s ố U1ph đặt vào cu ộn pha, tr ở kháng R 1 và c ảm kh ỏng X 1 có th ể bị thay đổi. T ừ đó, độ tr ượt t ới h ạn s th và mômen t ới h ạn M th có th ể khác đi. 3.5 Tr ường hợp thay đổi t ần s ố f1 của ngu ồn điện áp c ấp - Khi thay đổi f 1 thì tốc độ đồng b ộ ω0 sẽ thay đổi, đồng th ời X 1, X 2 cũng bị thay đổi (vì X = 2 πfL), kéo theo s ự thay đổi c ả độ tr ượt t ới h ạn s th và mômen tới h ạn M th . Hình v ẽ 4.8 bi ểu th ị các đặc tính c ơ nhân t ạo khi thay đổi t ần s ố. Quan h ệ độ tr ượt t ới h ạn theo t ần s ố sth = f(f 1) và mômen t ới h ạn theo t ần s ố Mth = F(f 1) là ph ức tạp nh ưng vì ω0 và X 1 ph ụ thu ộc t ỉ lệ với t ần s ố f1 nên có th ể từ các bi ểu th ức c ủa s th và M th rút ra: [40]
41. Hình 8 - Đặc tính c ơ động c ơ Hình 9 - Đặc tính c ơ động c ơ KĐB khi thay đổi t ần s ố KĐB khi thay đổi t ần s ố kết h ợp với thay đổi điện áp. - Khi t ần s ố ngu ồn f 1 gi ảm, độ tr ượt t ới h ạn s th và mômen t ới h ạn M th đều tăng lên nh ưng M th tăng nhanh h ơn. Do v ậy độ cứng c ủa đặc tính c ơ t ăng lên. - Chú ý khi gi ảm t ần s ố f1 xu ống d ưới t ần s ố định m ức thì tổng tr ở của các cu ộn dây gi ảm nên nếu gi ữ nguyên điện áp c ấp cho động c ơ sẽ dẫn đến dòng điện động c ơ t ăng m ạnh. Vì th ế khi gi ảm tần s ố ngu ồn xu ống d ưới tr ị số định mức c ần ph ải đồng th ời gi ảm điện áp c ấp cho động c ơ theo quan hệ: Nh ư vậy mômen t ới h ạn M th sẽ gi ữ không đổi ở vùng f 1 f 1đm thì không được t ăng điện áp ngu ồn c ấp mà gi ữ U1 = const. Mômen t ới h ạn M th sẽ gi ảm t ỉ lệ ngh ịch v ới bình ph ươ ng t ần s ố. 4. M ở máy (kh ởi động) động c ơ điện K ĐB 4.1 M ở máy (kh ởi động) tr ực ti ếp động c ơ điện K ĐB - Khi đóng điện tr ực ti ếp vào động c ơ K ĐB để mở máy thì do lúc đầu [41]
42. rotor ch ưa quay, độ tr ượt lớn (s = 1) nên s. đ.đ c ảm ứng và dòng điện c ảm ứng lớn. Imm = (5 ÷ 8)I đm - Dòng điện này có tr ị số đặc bi ệt l ớn ở các động c ơ công su ất trung bình và l ớn, t ạo ra nhi ệt đốt nóng động c ơ và gây xung l ực có hại cho động c ơ. Hình 10 - Đặc tính động c ơ K ĐB khi m ở máy tr ực ti ếp. - Tuy dòng điện l ớn nh ưng mômen m ở máy l ại nh ỏ: M mm = (0,5 ÷1,5)M đm. - Do v ậy c ần ph ải có bi ện pháp m ở máy. Tr ường h ợp động c ơ có công su ất nh ỏ thì có th ể mở máy tr ực ti ếp. Động c ơ m ở máy theo đặc tính t ự nhiên với mômen m ở máy nh ỏ. - Nh ững động c ơ không mở máy tr ực ti ếp thì có th ể th ực hi ện m ột trong các ph ươ ng pháp m ở máy gián ti ếp sau. 4.2 M ở máy (kh ởi động) gián ti ếp động c ơ điện K ĐB 4.2.1 Ph ươ ng pháp dùng điện tr ở mở máy ở mạch rotor - Ph ươ ng pháp này ch ỉ dùng cho động c ơ rotor dây qu ấn vì điện tr ở mở máy ở mạch ngoài m ắc nối ti ếp v ới cu ộn dây rotor. Hình 4.11 trình bày m ột s ơ đồ mở máy qua 3 c ấp điện tr ở ph ụ R1, R 2 và R 3 ở cả 3 pha rotor. - Đây là s ơ đồ mở máy v ới các điện tr ở rotor đối x ứng. [42]
43. Hình 11 - Sơ đồ mở máy động c ơ K ĐB qua 3 c ấp điện tr ở ph ụ và đặc tính c ơ t ươ ng ứng. - Lúc b ắt đầu m ở máy, các ti ếp điểm công t ắc tơ K 1, K 2, K 3 đều m ở, cu ộn dây rotor được n ối v ới cả 3 c ấp điện tr ở ph ụ (R 1+R 2+R 3) nên đường đặc tính c ơ là đường 1. T ới điểm b, t ốc độ động c ơ đạt ωb và mômen gi ảm còn M 2, các ti ếp điểm K 1 đóng l ại, c ắt các điện tr ở ph ụ R1 ra kh ỏi m ạch rotor. - Động c ơ được ti ếp t ục m ở máy v ới điện tr ở ph ụ (R 2+R 3) trong m ạch rotor và chuy ển sang làm vi ệc tại điểm c trên đặc tính 2 ít d ốc h ơn. Mômen t ăng từ M2 lên M 1 và t ốc độ động c ơ l ại ti ếp t ục t ăng. - Động c ơ làm vi ệc trên đường đặc tính 2 t ừ c đến d. Lúc này, các ti ếp điểm K 2 đóng l ại, n ối t ắt các điện tr ở R2. Động c ơ chuy ển sang m ở máy v ới điện tr ở R3 trong m ạch rotor trên đặc tính 3 t ại điểm e và ti ếp t ục t ăng t ốc t ới điểm f. Lúc này các ti ếp điểm K 3 đóng l ại, điện tr ở R3 trong m ạch rotor b ị lo ại. Động c ơ chuy ển sang làm vi ệc trên đặc tính t ự nhiên t ại g và t ăng t ốc đến điểm làm vi ệc A ứng với mômen c ản MC. Quá trình m ở máy k ết thúc. - Để đảm b ảo quá trình m ở máy nh ư đã xét sao cho các điểm chuy ển đặc tính ứng v ới cùng m ột mômen M 2, M 1 thì các điện tr ở ph ụ tham gia vào mạch rotor lúc m ở máy ph ải được tính ch ọn c ẩn th ận theo ph ươ ng pháp riêng. - Ngoài s ơ đồ mở máy v ới điện tr ở đối x ứng ở mạch rotor, trong th ực t ế [43]
44. còn dùng s ơ đồ mở máy với điện tr ở không đối x ứng ở mạch rotor, ngh ĩa là điện tr ở mở máy được c ắt gi ảm không đều trong các pha rotor khi m ở máy. 4.2.2 Ph ươ ng pháp m ở máy v ới điện tr ở ho ặc điện không n ối ti ếp trong mạch stator. - Ph ươ ng pháp này dùng điện tr ở ho ặc điện kháng m ắc n ối ti ếp v ới m ạch stator lúc m ở máy và có th ể áp d ụng cho c ả động c ơ rotor l ồng sóc l ẫn rotor dây qu ấn. Do có điện tr ở ho ặc điện kháng n ối ti ếp nên dòng m ở máy c ủa động c ơ gi ảm đi, n ằm trong giá tr ị cho phép. Mômen m ở máy c ủa động cơ c ũng gi ảm. - Th ời điểm ban đầu c ủa quá trình m ở máy, các ti ếp điểm K 2 đóng l ại (các ti ếp điểm K 1 mở) để điện tr ở (hình a) ho ặc điện kháng (hình b) tham gia vào mạch stator nh ằm h ạn ch ế dòng điện m ở máy. Khi t ốc độ động c ơ đó t ăng đến một m ức nào đó (tu ỳ hệ truy ền động) thì các ti ếp điểm K 1 đóng l ại, K 2 mở ra để lo ại điện tr ở ho ặc điện kháng ra kh ỏi m ạch stator. Động c ơ t ăng t ốc đến t ốc độ làm vi ệc. Quá trình m ở máy k ết thúc. Hình 12 - Sơ đồ mở máy dùng R1 và X1 ở mạch stator và dạng đặc tính c ơ khi m ở máy - Sơ đồ hình 12 ở trên là m ở máy v ới 1 c ấp điện tr ở ho ặc điện kháng ở mạch stator. Có th ể mở máy v ới nhi ều c ấp điện tr ở ho ặc điện kháng khi công su ất động c ơ l ớn. 4.2.3 Ph ươ ng pháp m ở máy d ựng máy bi ến áp t ự ng ẫu - Ph ươ ng pháp này được s ử dụng để đặt m ột điện áp th ấp cho động c ơ khi [44]
45. mở máy. Do v ậy, dòng điện c ủa động c ơ khi m ở máy gi ảm đi. Các ti ếp điểm K' đóng, K m ở lúc m ở máy. Khi K' m ở, K đúng thì quá trình m ở máy k ết thúc. Hình 13 - Sơ đồ mở máy động c ơ K ĐB dùng MBA t ự ng ẫu. - Ph ươ ng pháp m ở máy d ựng cu ộn kháng X và máy bi ến áp t ự ng ẫu thích hợp cho vi ệc m ở máy các động c ơ cao áp. 4.2.4 Ph ươ ng pháp đổi n ối Y - ∆ khi m ở máy - Động c ơ K ĐB làm vi ệc bình th ường ở sơ đồ mắc ∆ các cu ộn stator thì khi m ở máy có th ể mắc theo s ơ đồ Y. Th ực ch ất c ủa ph ươ ng pháp này là gi ảm điện áp đặt vào cu ộn dây stator khi đổi n ối vì Uph = U d khi m ắc ∆, còn khi m ắc Y thì điện áp gi ảm lần. Hình 14 - Sơ đồ đảo chi ều quay động c ơ K ĐB [45] và đặc tính c ơ khi đảo chi ều quay.
46. 4.3 Đảo chi ều quay động c ơ điện K ĐB - Để đảo chi ều quay c ủa động c ơ K ĐB, c ần đảo chiều quay c ủa t ừ tr ường quay do stator t ạo ra. Mu ốn v ậy, ch ỉ cần đảo chi ều hai pha b ất k ỳ trong 3 pha ngu ồn c ấp cho stator. Đặc tính c ơ khi đảo chi ều quay n ằm ở góc ph ần t ư th ứ III. 4.4 Các tr ạng thái hãm c ủa động c ơ điện K ĐB 4.4.1 Hãm tái sinh - Đặc tính hãm tái sinh c ủa động c ơ K ĐB nh ư hình v ẽ. Động c ơ điện xoay chi ều K ĐB ở ch ế độ hãm tái sinh khi t ốc độ động c ơ v ượt quá tốc độ đồng b ộ ω0. Khi hãm tái sinh thì động c ơ làm vi ệc ở ch ế độ máy phát. Hình 15 - Đặc tính c ơ hãm tái sinh động c ơ K ĐB. - Từ công th ức tính s th và M th , lo ại tr ừ tr ường h ợp d ấu (+) đối v ới ch ế độ động c ơ ta có ở ch ế độ máy phát: - Qua đó ta th ấy ở ch ế độ máy phát, độ tr ượt t ới h ạn s thF đổi d ấu so v ới động c ơ, còn mômen t ới hạn có tr ị số lớn h ơn tr ị số mômen t ới h ạn ở ch ế độ động c ơ. [46]
47. - Ch ế độ hãm tái sinh c ủa động c ơ K ĐB được thi ết k ế trên đoạn NK', góc ph ần t ư th ứ II. 4.4.2 Hãm ng ược 4.4.2.1 Hãm ng ược nh ờ đư a điện tr ở ph ụ vào m ạch ph ần ứng - Động c ơ K ĐB rôto dây qu ấn truy ền động cho c ơ c ấu nâng-hạ của m ột của m ột c ầu tr ục, đang làm vi ệc nâng t ải t ại điểm A trên đặc tính c ơ 1 ở góc ph ần t ư th ứ I v ới mômen c ản MC và t ốc độ quay nâng ωA (các ti ếp điểm K đóng). - Để dừng và h ạ vật xu ống, ta đư a điện tr ở RP đủ lớn vào m ạch ph ần ứng (các ti ếp điểm K m ở ra), động c ơ chuy ển sang làm vi ệc t ại điểm B trên đặc tính có điện tr ở 2 cùng v ới t ốc độ ωA. Mômen c ủa động c ơ gi ảm xu ống (M B < M C) nên t ốc độ động c ơ gi ảm. Lúc này v ật P v ẫn được nâng lên nh ưng với t ốc độ nâng nh ỏ dần. T ới điểm D thì ω = 0 và v ật d ừng l ại nh ưng vì mômen động c ơ nh ỏ hơn mômen c ản (M D < M C) nên v ật b ắt đầu t ụt xu ống. Động c ơ đảo chi ều quay ( ω < 0). Động c ơ b ắt đầu làm vi ệc ở tr ạng thái hãm ng ược (t ốc độ âm đi xu ống, mômen dươ ng có xu h ướng kéo v ật P đi lên). Hình 16 - Hãm ng ược động c ơ K ĐB nh ờ đư a điện tr ở ph ụ vào m ạch ph ần ứng. [47]
48. - Đặc tính hãm ng ược n ằm ở góc ph ần t ư th ứ IV. Điểm làm vi ệc hãm c ủa động c ơ chuy ển theo đặc tính hãm từ D đến E. T ại đây M Đ = M E = M C, động c ơ quay đều, hãm ghìm v ật để hạ vật xu ống đều v ới t ốc độ ωE. 4.4.2.2 Hãm ng ược nh ờ đảo chi ều quay Hình 17 - Hãm ng ược động c ơ K ĐB nh ờ đảo chi ều quay. - Động c ơ điện K ĐB rôto dây qu ấn đang làm vi ệc v ới t ải có mômen c ản ph ản kháng t ại điểm A trên đường đặc tính c ơ 1, s ơ đồ nối dây nh ư hình v ẽ. Để hãm máy, ta đổi th ứ tự hai pha b ất k ỳ trong 3 pha c ấp cho stato để đảo chi ều quay động c ơ. Động c ơ chuy ển điểm làm vi ệc t ừ A trên đặc tính 1 sang điểm B' trên đặc tính 2. Do quán tính c ủa h ệ cơ, động c ơ coi nh ư gi ữ nguyên t ốc độ ωA khi chuy ển đặc tính. Quá trình hãm ng ược b ắt đầu. Khi t ốc độ động c ơ gi ảm theo đặc tính hãm 2 t ới điểm D' thì ω = 0. Lúc này, n ếu c ắt điện thì động c ơ s ẽ dừng. Đoạn hãm ng ược là B'D'. N ếu không cắt điện thì động c ơ có MD' > M C nên động c ơ bắt đầu t ăng t ốc, m ở máy ch ạy ng ược theo đặc tính c ơ 2 và làm vi ệc ổn định t ại điểm E' v ới t ốc độ ωE' theo chi ều ng ược. - Khi động c ơ hãm ng ược theo đặc tính 2, điểm B' có mômen nh ỏ nên tác dụng hãm không hi ệu qu ả. Th ực t ế ph ải t ăng c ường mômen hãm ban đầu (M hãm ≈ 2,5M đm) nh ờ vừa đảo chi ều t ừ tr ường quay c ủa stato, v ừa đư a thêm điện tr ở [48]
49. ph ụ đủ lớn vào m ạch rôto. Động c ơ s ẽ hãm ng ược theo đặc tính 3 ( đoạn BD). Tới D mà c ắt điện thì động c ơ s ẽ dừng. N ếu không c ắt điện, động c ơ s ẽ tăng t ốc theo chi ều ng ược l ại và làm vi ệc t ại điểm E v ới t ốc độ ωE < ωE' . N ếu lúc này l ại cắt điện tr ở ph ụ RP thì động c ơ s ẽ chuy ển sang làm vi ệc trên đặc tính 2 t ại điểm F và t ăng t ốc t ới điểm E'. 4.4.3 Hãm động n ăng - Để hãm động n ăng m ột động c ơ điện K ĐB đang làm vi ệc ở ch ế độ động cơ, ta ph ải c ắt stator ra kh ỏi l ưới điện xoay chi ều (m ở các ti ếp điểm K ở mạch lực) r ồi c ấp vào stator dòng điện m ột chi ều để kích t ừ (đóng các ti ếp điểm H). Thay đổi dòng điện kích t ừ nh ờ bi ến tr ở Rkt . Hình 18 - Sơ đồ nối dây hãm động n ăng động c ơ K ĐB. - Vì cu ộn dây stato c ủa động c ơ là 3 pha nên khi c ấp kích t ừ một chi ều ph ải ti ến hành đổi n ối và có th ể th ực hi ện theo m ột trong các s ơ đồ sau. [49]
50. Hình 19 - Các cách c ấp kích t ừ một chi ều cho cu ộn stator 3 pha khi hãm động n ăng động c ơ K ĐB. - Do động n ăng tích l ũy, rôto ti ếp t ục quay theo chi ều c ũ trong t ừ tr ường một chi ều v ừa được t ạo ra. Trong cu ộn dây ph ần ứng xu ất hi ện m ột dòng điện cảm ứng. L ực t ừ tr ường tác d ụng vào dòng cảm ứng trong cu ộn dây ph ần ứng s ẽ tạo ra mômen hãm và rôto quay ch ậm d ần. Động c ơ điện xoay chi ều khi hãm động n ăng s ẽ làm vi ệc nh ư m ột máy phát điện có tốc độ gi ảm d ần. - Động n ăng qua động c ơ s ẽ bi ến đổi thành điện năng tiêu th ụ trên điện tr ở ở mạch rôto. Nếu tr ước khi hãm, động c ơ làm vi ệc t ại điểm A trên đặc tính c ơ 1 thì khi hãm động n ăng, động cơ chuy ển sang làm vi ệc t ại điểm B trên đặc tính hãm động n ăng 2 ở góc ph ần t ư th ứ II. Đặc tính hãm động n ăng c ủa động c ơ xoay chi ều 3 pha K ĐB có dạng nh ư hình T ốc độ động c ơ gi ảm d ần theo đặc tính v ề O trên đoạn đặc tính hãm động n ăng BO. T ại điểm O, động c ơ s ẽ dừng nếu t ải là ph ản kháng. N ếu t ải có tính ch ất th ế năng thì tải s ẽ kéo động c ơ quay ng ược cho đến khi ổn định t ại điểm D (góc ph ần t ư th ứ IV). Hình 20 - Đặc tính c ơ hãm động n ăng kích t ừ độc l[50]ập động c ơ K ĐB.
51. - Điện tr ở mạch rôto và dòng kích t ừ cấp cho stato lúc hãm động n ăng có ảnh h ưởng t ới d ạng đặc tính c ơ khi hãm. Hình 21 H ọ các đặc tính c ơ khi hãm động Hình 22 S ơ đồ nối dây hãm động n ăng năng kích t ừ độc l ập động c ơ K ĐB. kích t ừ độc l ập động c ơ K ĐB. - Trên hình v ẽ 21, các đặc tính hãm 1 và 2 ứng v ới c ựng m ột dòng kích t ừ nh ư nhau (I kt1 = I kt2 ) nhưng điện tr ở hãm trong m ạch rôto khác nhau (R h1 < R h2 ). 4.5 S ơ đồ điều khi ển động c ơ 4.5.1 S ơ đồ kh ởi độ ng độ ng c ơ xoay chi ều 3 pha b ằng kh ởi độ ng t ừ đơn A B C O CD M K RN CC 2 1 D 3 5 4 2 CC 1 K K RN §C Hình 23 S ơ đồ nguyên lý điều khi ển độ ng c ơ xoay chi ều 3 pha bằng kh ởi độ ng t ừ đơn 50
52. a. Cấu t ạo - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D, nút b ấm m ở máy M - Công t ắc t ơ K - Rơ le nhi ệt RN - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC b. Nguyên lý ho ạt độ ng c. M ở máy - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M, cu ộn dây côngt ắct ơ K có điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ. - Ti ếp điểm K(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K khi thôi ấn nút M. d. D ừng độ ng c ơ - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K m ất điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. e. Tác d ụng c ủa b ảo v ệ - Khi động c ơ vì m ột lý do nào đó b ị ng ắn m ạch, dòng điện ng ắn m ạch r ất lớn s ẽ làm đứt dây ch ảy c ủa c ầu chì CC, c ắt điện vào động c ơ. - Khi động c ơ làm vi ệc b ị quá t ải, dòng điện quá t ải I qt > I cp = (1,2 – 1,3)I dm thì ph ần t ử đố t nóng c ủa r ơle nhi ệt s ẽ tác độ ng m ở ti ếp điểm th ường đóng RN(2 – 4) c ắt điện vào cu ộn dây cônt ắct ơ K, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch động l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ. - Khi s ự c ố quá t ải được lo ại tr ừ, ph ải ấn nút ph ục h ồi thì m ới m ở máy độ ng cơ l ại được. - Khi điện áp t ụt xu ống còn (50 – 60%) hay m ất điện độ t ng ột thì các ti ếp điểm côngt ắct ơ K m ở ra c ắt điện vào động c ơ. - Khi l ưới điện được khôi ph ục thì động c ơ không th ể t ự kh ởi độ ng l ại được, mu ốn độ ng c ơ kh ởi độ ng l ại được ph ải ấn nút M. 51
53. 4.5.2 . Kh ởi độ ng qua m ột c ấp điện tr ở ph ụ m ắc trong m ạch stato a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M - Công t ắc t ơ K 1, K 2 - Rơ le th ời gian RT - Rơ le nhi ệt RN - Điện tr ở ph ụ R - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC A B C CD CC 1 M CC 2 D K1 RN 1 3 5 4 2 RT K1 K1 7 R K2 RT K2 RN §C Hình 25 S ơ đồ nguyên lý kh ởi độ ng độ ng c ơ qua 1 c ấp điện tr ở ph ụ m ắc trong m ạch stato b. Nguyên lý làm vi ệc 52
54. - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, cu ộn dây Rơle th ời gian RT. Các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại cấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ qua các điện tr ở ph ụ m ắc trong m ạch stato để h ạn ch ế dòng điện kh ởi độ ng. Ti ếp điểm K 1(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 1 khi thôi ấn nút M. - Sau m ột kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh ti ếp điểm th ường m ở đóng ch ậm RT(5–7) đóng l ại c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 2. Các ti ếp điểm chính th ường mở K 2 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại để lo ại điện tr ở ph ụ R ra kh ỏi m ạch stato. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K 1 mất điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K1 trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. II. Các lo ại s ơ đồ điều khi ển 1. Kh ởi độ ng qua máy bi ến áp t ự ng ẫu a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M - Công t ắc t ơ K 1, K 2 - Rơ le th ời gian RT - Rơ le nhi ệt RN - Máy bi ến áp t ự ng ẫu BATN 53
55. - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC A B C CD CC 1 M CC 2 D K1 RN 1 3 5 RT 7K2 9 4 2 RT RT K3 K2 K1 11 13 RT K1 K2 RN BATN K3 §C Hình 26 S ơ đồ nguyên lý kh ởi độ ng độ ng c ơ qua máy bi ến áp t ự ng ẫu b. Nguyên lý làm vi ệc - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, K 3, cu ộn dây R ơle th ời gian RT. Các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1, K 3 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ qua bi ến áp t ự ng ẫu BATN để h ạn ch ế dòng điện kh ởi độ ng. Ti ếp điểm RT(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây côngt ắcơ K 1, K 3 và cu ộn dây r ơle th ời gian RT khi thôi ấn nút M. - Sau m ột kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh, ti ếp điểm th ường đóng m ở ch ậm RT(5 – 7) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, K 3 các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1, K 3 trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào máy bi ến áp t ự ng ẫu. Đồng th ời ti ếp điểm th ường m ở đóng ch ậm RT(5 – 11) đóng l ại c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 2, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 2 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại động c ơ chuy ển sang làm vi ệc ở ch ế độ đị nh m ức. 54
56. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K 2 mất điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K2 trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. 2. Kh ởi độ ng b ằng ph ươ ng pháp đổi n ối Y/ △△△dùng R ơle th ời gian A B C CD CC 1 M CC 2 D K RN 1 3 5 4 2 RT K K KY RN RT 7 K 9 K RT 11 KY 13 B A C §C K Z X Y KY Hình 27 S ơ đồ nguyên lý kh ởi độ ng độ ng c ơ bằng ph ươ ng pháp đổi n ối Y/ △△△dùng R ơle th ời gian a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M - Công t ắc t ơ K, K Y, K △ - Rơ le th ời gian RT - Rơ le nhi ệt RN - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC b. Nguyên lý làm vi ệc 55
57. - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K, cu ộn dây Rơle th ời gian RT và cu ộn dây côngt ắct ơ K Y. Các ti ếp điểm chính th ường m ở K và KY trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ v ới các cu ộn dây stato n ối Y. Điện áp đặ t vào cu ộn dây stato gi ảm đi ệ3 l ần để h ạn ch ế dòng điện kh ởi độ ng. Ti ếp điểm K(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 1 và cu ộn dây R ơle th ời gian RT khi thôi ấn nút M. - Sau m ột kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh, ti ếp điểm th ường đóng m ở ch ậm RT(5 – 7) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây côngt ắct ơ K Y các ti ếp điểm chính th ường mở K Y trên m ạch độ ng l ực m ở ra. Đồ ng th ời ti ếp điểm th ường m ở đóng ch ậm RT(5 – 11) đóng l ại c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K △, các ti ếp điểm chính th ư- ờng m ở K△ trên m ạch độ ng l ực đóng l ại cu ộn dây stato c ủa độ ng c ơ chuy ển sang nối △, động c ơ làm vi ệc ở ch ế độ đị nh m ức. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K m ất điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. - Chú ý: Ph ươ ng pháp kh ởi độ ng đổ i n ối Y/ △dùng ch ỉ áp d ụng được đố i v ới động c ơ làm vi ệc bình th ường n ối △. 3. S ơ đồ điều khi ển t ốc độ độ ng c ơ K ĐB XC 3 pha a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M nh , M ch - Công t ắc t ơ K 1, K 2, K 3 - Rơ le nhi ệt RN - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc 2 c ấp t ốc độ ĐC 56
58. A B C CD CC 1 Mch K1 RN CC 2 1 D 3 5 K2 K3 4 7 9 11 2 RN K1 Mnh K2 K1 13 17 15 K3 K1 K2 K1 K2 K1 K2 K2 X B1 K3 A2 B2 K3 K3 Z Y A1 C2 C1 ơ đồ đ ề ể độ ơ Hình 28 S nguyên lý i u khi n ng c Đ ề ấ ố K B xoay chi u 3 pha 2 c p t c b. Nguyên lý làm vi ệc - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M ch cấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện vào cu ộn dây stato nối △ tươ ng ứng v ới s ố c ặp c ực l ớn, độ ng c ơ quay ch ậm. - Ti ếp điểm K 1(3 – 5) đóng l ại duy trì điện cho cu ộn dây K 1. - Ấn nút M nh ti ếp điểm M nh (5 - 7) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây K 1, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây stato. Đồng th ời ti ếp điểm M nh (3 – 13) đóng l ại c ấp điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 2,K 3, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 2, K 3 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại các cu ộn dây stato c ủa độ ng c ơ n ối vào l ưới điện theo ch ế độ YY t ươ ng ứng v ới s ố c ặp c ực gi ảm 2 l ần, độ ng c ơ quay nhanh. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, K 2 mất điện, các ti ếp điểm chính th ường mở K 1, K 2 trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. 57
59. 4. Điều khi ển đả o chi ều quay độ ng c ơ xoay chi ều 3 pha b ằng kh ởi độ ng t ừ kép A B C O CD CC1 M1 D K1 RN CC 2 1 3 5 K2 4 2 7 9 K1 K1 K2 M2 K2 11 K1 13 15 RN K2 §C Hình 29 S ơ đồ nguyên lý điều khi ển độ ng c ơ xoay chi ều 3 pha bằng kh ởi độ ng t ừ kép a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm đả o chi ều M 1, M 2 - Công t ắc t ơ K 1, K 2 - Rơ le nhi ệt RN - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC b. Nguyên lý làm vi ệc - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M 1, cu ộn dây côngt ắct ơ K 1 có điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện điều khi ển độ ng c ơ quay thu ận. 58
60. - Ti ếp điểm K 1(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 1 khi thôi ấn nút M 1. - Ấn nút M 2 ti ếp điểm M 2(5 – 7) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch động l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ. Đồng th ời ti ếp điểm M 2(3 – 11) đóng l ại c ấp điện vào cu ộn dây côngt ắct ơ K 2, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 2 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại có s ự đả o ch ỗ 2 pha cho nhau c ấp điện điều khi ển độ ng c ơ quay ng ược. - Ti ếp điểm K2(3 – 11) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây côngt ắct ơ K 2 khi thôi ấn nút M 2. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, K 2 mất điện, các ti ếp điểm chính th ường mở K 1, K 2 trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. - Để tránh ng ắn m ạch 2 pha A và C khi c ả 2 côngt ắct ơ K 1, K 2 cùng tác động, trên m ạch điều khi ển cu ộn K 1, K 2 được khoá chéo. - Khoá chéo v ề điện + Dùng 2 ti ếp điểm ph ụ th ường đóng c ủa 2 côngt ắct ơ K 1, K 2 + Khi cu ộn dây K 1 có điện thì ti ếp điểm K 1(13 – 15) m ở ra không cho cuộn dây K 2 có điện và ng ược l ại. - Khoá chéo v ề c ơ + Dùng nút ấn liên động M 1, M 2 + Khi ấn nút M 1 ti ếp điểm thì th ường m ở M 1(3 - 5) đóng la ị, ti ếp điểm th ường đóng M 1(11 – 13) m ở ra không cho cu ộn dây K 2 có điện và ng ược l ại. 5. Kh ởi độ ng qua 2 c ấp điện tr ở dùng r ơle th ời gian b ằng ngu ồn điện m ột chi ều a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M - Công t ắc t ơ K, K 1, K 2 59
61. - Rơ le th ời gian RT 1, RT 2 - Bi ến áp BA - Ch ỉnh l ưu c ầu m ột pha CL - Rơ le nhi ệt RN - Điện tr ở ph ụ R 1, R 2 - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto dây qu ấn ĐC A B C CD CL CC 1 BA D2 D1 D3 D4 K K RN 1 D 3 M 5 4 2 RN CC 2 K K 7 RT 1 §C K1 9 RT 2 RT 1 11 K1 K2 K2 K2 RT 2 13 R2 K1 K1 R1 Hình 30 S ơ đồ nguyên lý khởi độ ng độ ng c ơ qua 2 c ấp điện tr ở dùng r ơle th ời gian b ằng ngu ồn điện m ột chi ều b. Nguyên lý làm vi ệc - Đóng c ầu dao CD, qua máy bi ến áp BA và b ộ ch ỉnh l ưu c ầu m ột pha CL, dòng điện xoay chi ều được n ắn thành dòng điện m ột chi ều để c ấp cho m ạch điều khi ển, các cu ộn dây r ơle th ời gian RT 1, RT 2 có điện nên các ti ếp điểm th ường đóng mở nhanh RT 1(1 – 11) và RT 2(11 – 13) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây côngt ắct ơ K 1, K2. - Ấn nút M c ấp điện vào cu ộn dây K, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên mạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ v ới 2 c ấp điện tr ở ph ụ R 1, R 2 mắc trong m ạch rôto. Ti ếp điểm K(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây K. Ti ếp điểm K(1 – 7) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây RT 1, sau một kho ảng th ời gian 60
62. ch ỉnh đị nh ti ếp điểm RT 1(1 – 11) đóng l ại để c ấp điện cho cu ộn dây K 1, ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại lo ại điện tr ở R 1 ra kh ỏi m ạch rôto tốc độ độ ng c ơ t ăng d ần lên. Ti ếp điểm K 1(1 – 9) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây RT 2, sau m ột kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh ti ếp điểm RT 2(11 -13) đóng l ại c ấp điện vào cấp điện cho cu ộn dây K 2, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 2 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại để lo ại điện tr ở R 2 ra kh ỏi m ạch rôto t ốc độ độ ng c ơ t ăng lên t ới giá tr ị định m ức. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K m ất điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. 6. Kh ởi độ ng qua 2 c ấp điện tr ở dùng r ơle th ời gian b ằng ngu ồn điện xoay chi ều 1 a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D - Nút b ấm M - Công t ắc t ơ K, K 1, K 2 - Rơ le th ời gian RT 1, RT 2 - Rơ le nhi ệt RN - Điện tr ở ph ụ R 1, R 2 - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto dây quấn ĐC b. Nguyên lý làm vi ệc 61
63. A B C CD CC 1 M K RN 1 D 3 5 4 2 CC 2 K K K 7 RT 1 RN K1 9 RT 2 RT 1 13 K1 §C K2 RT 2 15 K2 K2 R2 K1 K1 R1 Hình 31 S ơ đồ nguyên lý khởi độ ng độ ng c ơ qua 2 c ấp điện tr ở dùng r ơle th ời gian b ằng ngu ồn điện xoay chi ều - Đóng c ầu dao CD, Bấm nút M c ấp điện vào cu ộn dây K, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ v ới 2 cấp điện tr ở ph ụ R 1, R 2 mắc trong m ạch rôto. Ti ếp điểm K(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây K. Ti ếp điểm K(1 – 7) đóng l ại c ấp điện vào cu ộn dây RT 1, sau m ột kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh ti ếp điểm th ường m ở đóng ch ậm RT 1(1 – 11) đóng l ại để c ấp điện cho cu ộn dây K 1, ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch động l ực đóng l ại lo ại điện tr ở R 1 ra kh ỏi m ạch rôto t ốc độ độ ng c ơ t ăng d ần lên. Ti ếp điểm th ường h ở K 1(1 – 9) đóng l ại c ấp điện vào cu ộn dây RT 2, sau m ột kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh ti ếp điểm RT 2(11 -13) đóng l ại c ấp điện vào c ấp điện cho cu ộn dây K 2, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 2 trên m ạch độ ng l ực đóng l ại để lo ại điện tr ở R 2 ra kh ỏi m ạch rôto t ốc độ độ ng c ơ t ăng lên t ới giá tr ị đị nh m ức. - Ấn nút D, cu ộn dây côngt ắct ơ K m ất điện, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, động c ơ d ừng t ự do. 7. Hãm động n ăng độ ng c ơ K ĐB xoay chi ều 3 pha rôto l ồng sóc khi không có ngu ồn m ột chi ều 62
64. A B C CD CC 1 BA D M K RN CC 2 1 3 5 KH 4 7 2 K CL KH K 2 RT 9 11 D D4 KH RT K 13 D1 D3 KH RN §C A Hình 32 Sơ đồ nguyên lý hãm động n ăng độ ng c ơ K ĐB xoay chi ều 3 pha . rôto l ồng sóc khi không có ngu ồn m ột chi ều a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC 1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC 2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M - Công t ắc t ơ K, KH - Rơ le th ời gian RT - Rơ le nhi ệt RN - Ch ỉnh l ưu c ầu - Bi ến áp BA - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC b. Nguyên lý làm vi ệc - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M c ấp điện cho cu ộn dây K, các ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch độ ng l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ. Ti ếp điểm K(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây K. Ti ếp điểm ph ụ th ường m ở K(1 – 63
65. 13) đóng l ại c ấp điện cho cu ộn dây RT chu ẩn b ị cho quá trình hãm động n ăng. Ti ếp điểm RT(1 – 9) đóng l ại nh ưng cu ộn dây côngt ắct ơ KH ch ưa có điện vì ti ếp điểm K(9 – 11) đã m ở ra. - Ấn nút D c ắt điện vào cu ộn dây K, ti ếp điểm chính th ường m ở K trên m ạch động l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, ti ếp điểm K(1 - 13) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây RT. Ti ếp điểm RT(1 - 9) m ở ch ậm nên cu ộn dây KH có điện vì ti ếp điểm K(9 – 11) đã đóng, ti ếp điểm th ường m ở KH đóng l ại c ấp ngu ồn m ột chi ều vào cu ộn dây stato th ực hi ện quá trình hãm động n ăng. Sau kho ảng th ời gian ch ỉnh đị nh ti ếp điểm RT(1 - 9) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây KH k ết thúc quá trình hãm động n ăng. 8. Hãm ng ược độ ng c ơ điện K ĐB xoay chi ều 3 pha rôto l ồng sóc a. Trang b ị điện c ủa m ạch - Cầu dao CD - Cầu chì m ạch độ ng l ực CC1 - Cầu chì m ạch điều khi ển CC2 - Nút b ấm d ừng D, - Nút b ấm M A B C CD M K1 CC 2 D RN 1 3 5 K2 7 4 2 K CC 1 K2 PKC 9 K1 11 K1 K2 RN PKC K§B Hình 33 Sơ đồ nguyên lý hãm ngược độ ng c ơ điện K ĐB xoay chi ều 3 pha rôto l ồng sóc 64
66. - Công t ắc t ơ K 1, K 2 - Rơle ki ểm tra t ốc độ PKC - Rơ le nhi ệt RN - Động c ơ xoay chi ều ba pha rôto l ồng sóc ĐC b. Nguyên lý làm vi ệc - Đóng c ầu dao CD, ấn nút M c ấp điện cho cu ộn dây K 1, các ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên m ạch động l ực đóng l ại c ấp điện kh ởi độ ng độ ng c ơ. Ti ếp điểm K1(3 – 5) đóng l ại để duy trì điện cho cu ộn dây K. Khi t ốc độ độ ng c ơ l ớn h ơn 10% t ốc độ đị nh m ức ti ếp điểm PKC(1 - 9) đóng l ại để chu ẩn b ị cho quá trình hãm ng ược nh ưng cu ộn dây côngt ắct ơ K 2 ch ưa có điện vì ti ếp điểm K 1(9 – 11) đã m ở ra. - Ấn nút D c ắt điện vào cu ộn dây K 1, ti ếp điểm chính th ường m ở K 1 trên mạch độ ng l ực m ở ra c ắt điện vào động c ơ, ti ếp điểm K 1( 9 – 11) đóng l ại c ấp điện cho cu ộn dây K 2. Ti ếp điểm chính th ường m ở K 2 trên m ạch độ ng lực đóng l ại c ấp điện cho độ ng c ơ có đảo ch ỗ 2 pha cho nhau độ ng c ơ ti ến hành hãm ng ược, t ốc độ gi ảm nhanh, khi t ốc độ gi ảm g ần b ằng 0 thì ti ếp điểm PKC(9 – 11) m ở ra c ắt điện vào cu ộn dây K 2 kết thúc quá trình hãm ng ược. 65