Bài 4: Các phưong pháp khởi động động cơ ba pha


(Bài giảng chưa được thẩm định)
Nguồn:
Người gửi: Lê Viết Thành
Ngày gửi: 16h:14' 28-12-2009
Dung lượng: 1.5 MB
Số lượt tải: 916
Số lượt thích: 0 người

NUE046 - Alternating Current Machines
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 3 PHA
NỘI DUNG BÀI HỌC
GIỚI THIỆU CHUNG
KHỞI ĐỘNG TRỰC TiẾP
BỘ KHỞI ĐỘNG KIỂU SAO – TAM GIÁC
BỘ KHỞI ĐỘNG KIỂU ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
BỘ KHỞI ĐỘNG KIỂU BIẾN THẾ TỰ ĐỘNG
BỘ KHỞI ĐỘNG KiỂU ĐIỆN TRỞ THỨ CẤP
BỘ KHỞI ĐỘNG BẰNG VAN BÁN DẪN
VẤN ĐỂ KHỞI ĐỘNG CÓ TẢI
KẾT LUẬN
NUE046 - Alternating Current Machines
Khi một động cơ lớn được khởi động, dù nó là động cơ một chiều hay xoay chiều sẽ sử dụng một dòng điện lớn cung cấp một mô men quay đủ lớn để có thể quay phần tải kết nối với nó.
Dòng điện này làm cho lưới điện có thể sụt áp ảnh hưởng hệ thống lưới điện cấp và có thể là nguyên nhân phá hỏng phần đai truyền của động cơ,…
Với việc sử dụng bộ khởi động động cơ, ta có thể giảm thiểu dòng khởi động lớn của động cơ gây ra.
GIỚI THIỆU CHUNG
1. CƠ SỞ CỦA DÒNG KHỞI ĐỘNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
NUE046 - Alternating Current Machines
2. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP
2.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Mạch động lực
NUE046 - Alternating Current Machines
2. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP
2.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Mạch điều khiển
NUE046 - Alternating Current Machines
2. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP
2.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Sơ đồ mạch
Đặc tính động cơ 3 pha
Current - Speed
Đặc tính động cơ 3 pha
Speed - Torque
NUE046 - Alternating Current Machines
2. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP
2.2. GIẢI THÍCH
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Sơ đồ mạch
Nhấn nút Start – khởi động. Cuộn hút Contactor MC/4 được đóng điện làm cho các tiếp điểm MC.1, MC.2 và MC.3 đóng. Động cơ hoạt động. Công tắc giữ MC.4 cũng được đóng cho phép nút khởi động có thể được nhả ra về vị trí ban đầu
Nhấn nút Start – khởi động. Cuộn hút Contactor MC/4 được đóng điện làm cho các tiếp điểm MC.1, MC.2 và MC.3 đóng. Động cơ hoạt động. Công tắc giữ MC.4 cũng được đóng cho phép nút khởi động có thể được nhả ra về vị trí ban đầu
NUE046 - Alternating Current Machines
2. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP
2.3. ỨNG DỤNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Ưu điểm
Tạo được Moment quay khởi động lớn
Đơn giản và tương đối rẻ tiền so với các phương pháp khác
Khuyết điểm
Dòng khởi động lớn, nguyên nhân chính gây hiện tượng sụt áp trên lưới điện
Có thể làm nhiễu hệ thống nguồn cấp
Gây sốc lực trên khung, trục và bộ truyền động của động cơ
Xuất hiện lực cơ học vào trong dây quấn của động cơ
Ứng dụng
- Trong các ứng dụng có lực quán tính nhỏ như là: bơm ly tâm, tiện, máy khoan cần, máy mài, …
NUE046 - Alternating Current Machines
3. KHỞI ĐỘNG SAO/TAM GIÁC
3.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Mạch động lực
NUE046 - Alternating Current Machines
3. KHỞI ĐỘNG SAO/TAM GIÁC
3.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Mạch điều khiển
Electrical - Department
Star-Delta Starter - Control
Hoạt động mạch điều khiển
Timer
Line
Star
Delta
Star-Delta Starter - Control
Hoạt động mạch điều khiển
Timer
Line
Star
Delta
Motor starts in STAR
Electrical - Department
Star-Delta Starter - Control
Hoạt động mạch điều khiển
Timer
Line
Star
Delta
Electrical - Department
Star-Delta Starter - Control
Hoạt động mạch điều khiển
Timer
Line
Star
Delta
Motor runs in DELTA
Electrical - Department
Star-Delta Starter - Power
HOẠT ĐỘNG MẠCH ĐỘNG LỰC.
L1

L2

L3
6-terminal Motor
STAR Contactor
DELTA Contactor
Line Contactor
Mechanical
Interlock
Electrical - Department
Star-Delta Starter - Power
Hoạt động mạch động lực
L1

L2

L3
Contactor CHÍNH và SAO đóng
Động cơ khởi động kiểu nối sao
Contator tam giác mở.
Star-Delta Starter - Power
Hoạt động mạch động lực
L1

L2

L3
Contactor Chính và Tam giác đóng
Động cơ khởi động kiểu nối tam giác
Contator sao mở.
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Transition Surge
Động cơ hở mạch
Quá độ mở
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Mô men sao = 1/3 mô men tam giác
Khi KM tam giác đóng, mô men tăng lên giá trị của khởi động trực tiếp
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Mở quá độ có nghĩa là tại thời điểm đó động cơ hở mạch, không nối với nguồn
Kết quả là tạo ra dòng lớn và mô men tăng lên.
Star-Delta Starter
3-phase Motor Starters
Hầu hết các bộ khởi động bằng cách giảm điện áp là không ngắt động cơ khi chuyển đổi, giữ nguyên dòng và mô men
Bộ khởi động đó gọi là Quá Độ Đóng
NUE046 - Alternating Current Machines
3. KHỞI ĐỘNG BẰNG ĐỔI NỐI SAO/TAM GIÁC
3.3. ỨNG DỤNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Ưu điểm
Giảm dòng khởi động giảm đi một phần ba so với phương pháp khởi động trực tiếp D.O.L.
Chi không đắt hơn khi so sánh với các phương pháp khởi động làm giảm điện áp khác
Khuyết điểm
Làm giảm mô men khởi động đi một phần ba so với mô men đủ tải, điều này cho phép sử dụng phương pháp này khởi động động cơ với chế độ tải trọng nhỏ
Xuất hiện nhiễu trên đường dây khi chỉnh lại từ chế độ Sao thành Tam giác (Loại chuyển hở)
Ứng dụng
Sử dụng phương pháp này để khởi động động cơ dưới chế độ không tải như là bơm, các máy trong nghành gỗ
NUE046 - Alternating Current Machines
4. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
Thêm vào phần tĩnh bộ điện trở khi khởi động.
Khi động cơ hoạt động sẽ loại dần điện trở cho đến khi hết..
NUE046 - Alternating Current Machines
4. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
4.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Mạch động lực
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Contactor chính
Circuit Breaker
Điện trở giới hạn dòng
Contactor chạy
Khi chạy, Contator sẽ ngắt điện trở ra khỏi mạch .
NUE046 - Alternating Current Machines
4. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
4.1. SƠ ĐỒ
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Mạch điều khiển
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
Circuit Breaker closed
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Contactor chính
Circuit Breaker
Điện trở giới hạn dòng
Contactor chạy
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
Motor
Circuit Breaker
Điện trở giới hạn dòng
Run Contactor
Line Contactor Closed.
Motor starts with current reduced by series resistors
Motor accelerates smoothly – motor voltage steadily rises
As motor speed rises, current falls
Resistor voltage drop decreases
Motor voltage rises
Khi chuyển đổi, điện áp động cơ gần tới điện áp định mức.
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
Motor
Circuit Breaker
Current-Limiting
Resistances
Run Contactor
Contactor chạy đóng. Động cơ chạy với điện áp định mức.
Động cơ giữ nguyên đấu nối với nguồn (quá độ đóng)
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
Line
Timer
Run
A
N
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
Line
Timer
Run
A
N
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
Motor
Circuit Breaker
Current-Limiting
Resistances
Run Contactor
Primary Resistance Starter
Bộ khởi động dùng điện trở sơ cấp
Bô khởi động với điện trở sơ cấp dùng loại điện trở lỏng tốt hơn là loại điện trở kim loại.
Dung dịch điện phân này có liên quan đến dung dịch kiểm. Nồng độ của dung dịch phụ thuộc vào dòng khởi động của động cơ.
Dòng điện động cơ chạy qua điện trở sẽ làm nhiệt độ điện trở tăng lên, giảm giá trị điện trở, giảm điện áp trên điện trở, => điện áp động cơ tăng lên.
NUE046 - Alternating Current Machines
4. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
4.4. ỨNG DỤNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Ưu điểm
Giảm dòng khởi động (phụ thuộc vào điện áp rơi qua các điện trở)
Tăng tốc trơn tru khi tốc độ tăng dần
Khuyết điểm
Mô men khởi động nhỏ (phụ thuộc vào điện áp rơi qua các điện trở)
Hiệu suất thấp, vì mất nhiều năng lượng trong các điện trở lúc khởi động
Đắt tiền
Dòng khởi đông lớn hơn so với phương pháp Sao/Tam giác
Ứng dụng
- Quạt, bơm ly tâm, …
NUE046 - Alternating Current Machines
5. KHỞI ĐỘNG DÙNG BIẾN ÁP TỰ ĐỘNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Thông qua BATN sẽ giảm điện áp cấp vào cuộn dây động cơ khi khởi động.
Khi động cơ đạt tốc độ, biến áp sẽ được cắt ra khỏi mạch điện.
Autotransformer Starter
3-phase
Motor
O.L
Line
Contactor
CB
Autotransformer
Contactor nối sao BA
Contactor
Chạy
Mạch động lực
Autotransformer Starter
Khởi động bằng biến áp tự ngẫu
3-phase
Motor
Thermal Overload
Unit
Contactor chính
CB
Autotransformer
BA Tự ngẫu
Contactor nối sao BA
Autotransformer Starter
Các bộ khởi động
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
CB
Autotransformer
Contactor nối sao BA
Khi khởi động, Contactor chính và nối sao BA đóng
Động cơ khởi động với điện áp nhỏ hơn định mức thông qua biến áp
Autotransformer Starter
Các bộ khởi động
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
CB
Autotransformer
Contactor nối sao BA
Động cơ tăng tốc với điện áp giảm
Sau 1 thời gian, contactor nối sao BA mở
Autotransformer Starter
Các bộ khởi động
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
CB
Autotransformer
Contactor nối sao BA
Động cơ giữ nguyên đấu nối với nguồn
Dòng điện động cơ được giữ nguyên thông qua trở kháng BA
Autotransformer Starter
3-phase
Motor
Thermal
Overload
Unit
Line
Contactor
CB
Autotransformer
Contactor nối sao BA
Sau 1 thời gian, contactor chạy đóng, BA được nối tắt.
Lúc này, động cơ được nối trực tiếp với nguồn
Các bộ khởi động
Contactor chạy
Mạch điều khiển – Control Circuit
Contactor chính
K1M
Timer
K4T
Contactor nối sao BA
K2M
Contactor chạy
K3M
CB
T.O/L
Stop
Start
K1M
K4T.1
K4T.1
K2M
K3M
Autotransformer Starter – Control Circuit
Các bộ khởi động
Contactor chính
K1M
Timer
K4T
Contactor nối sao BA
K2M
Contactor chạy
K3M
CB
T.O/L
Stop
Start
K1M
K4T.1
K4T.2
K2M
K3M
(CB closed) When Start is pressed, Line (K1M),, Transformer Star (K2M) contactors and Timer (K4T) energise.
Interlock OPENS
Autotransformer Starter – Control Circuit
Các bộ khởi động
Contactor chính
K1M
Timer
K4T
Contactor nối sao BA
K2M
Contactor chạy
K3M
CB
T.O/L
Stop
Start
K1M
K4T.1
K4T.1
K2M
K3M
Khi rơ le thời gian tác động, contactor nối sao mở, contactor chạy đóng lại
Interlock OPENS
Autotransformer Starter
Các bộ khởi động
Một số tỷ lệ của máy biến áp : 80% , 60%, 50%
Dòng khởi động của động cơ:
Dòng khởi động của nguồn cung cấp :
Tỷ lệ MBA
Autotransformer Starter
Các bộ khởi động
Dòng điện và mô men động cơ được giữ
tương đối cao.
NUE046 - Alternating Current Machines
5. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ SƠ CẤP
5.4. ỨNG DỤNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Ưu điểm
Cung cấp lựa chọn các giá trị mô men quay khởi động
Có thể khởi động động cơ chạy với tải trọng tương đối nặng
Có một dải lựa chọn các điện áp
Khuyết điểm
Các chi phí lúc đầu cho các thiết bị bên ngoài rất đắt
Ứng dụng
Bơm thủy lực, Băng tải,...
NUE046 - Alternating Current Machines
6. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ THỨ CẤP
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
NUE046 - Alternating Current Machines
Secondary Resistance Starter
Các bộ khởi động
Dùng bộ điện trở phụ thêm vào cuộn dây Rotor
Khi động cơ chạy, điện trở phụ sẽ được loại bớt dần cho tới hết.
Dùng điện trở phụ cho Rotor.
Cuộn dây Stator nối trực tiếp với nguồn.
NUE046 - Alternating Current Machines
Secondary Resistance Starter
Các bộ khởi động
Cuộn dây Stator nối trực tiếp với nguồn.
3-phase
Motor
Thermal Overload
Unit
Line
Contactor
Motor
Circuit
Breaker
NUE046 - Alternating Current Machines
Secondary Resistance Starter
Motor
O.L
Contactor chính
CB
Điện trở phụ bên ngoài
Power Circuit – Starting
Mạch động lực
NUE046 - Alternating Current Machines
Secondary Resistance Starter
Motor
O.L
Contactor chính
CB
Điện trở phụ bên ngoài
Power Circuit – Accelerating
Khởi động – Tăng tốc
Step 2
Step 1
NUE046 - Alternating Current Machines
Secondary Resistance Starter
Control Circuit
Line
Contactor
K1M
Step 1 Timer
K4T
K2M
K3M
CB
T.O/L
Stop
Start
K1M
K4T
K5T
Step 2 Timer
Step 1 Contactor
Step 2 Contactor
K5T
NUE046 - Alternating Current Machines
Squirrel Cage / Wound Rotor
So sánh mô men khởi động giữa ĐC rotor lồng sóc và dây quấn
Standard
Squirrel Cage
Double (High/Low)
Squirrel Cage
Wound Rotor
NUE046 - Alternating Current Machines
Secondary Resistance Starter
Các bộ khởi động
Speed / Torque Acceleration
NUE046 - Alternating Current Machines
Tổng kết phần các bộ khởi động
Có 3 loại khởi động động cơ
Khởi động trực tiếp

Giảm điện áp khi khởi động

Khởi động dùng điện trở phụ
NUE046 - Alternating Current Machines
Giảm điện áp khi khởi động
Sao – tam giác
Dùng điện trở sơ cấp
Dùng biến áp tự ngẫu
Dùng điện trở phụ vào mạch Rotor
NUE046 - Alternating Current Machines
Ưu khuyết điểm của các bộ khởi động.
Khởi động trực tiếp
Ưu điểm:
Mô men mở máy lớn nhất
Đơm giản và tương đối rẻ tiền so với các phương pháp khởi động khác
Khuyết điểm:
Dòng khởi động lớn
Ảnh hưởng tới các phần cơ khí
ảnh hưởng tới các phụ tải khác và nguồn cung cấp
NUE046 - Alternating Current Machines
Khởi động Sao – Tam giác
Ưu điểm:
Giảm dòng khởi động xuống còn 1/3 dòng khởi động trực tiếp
Tương đối rẻ tiền
Khuyết điểm:
Mô men khơi động giảm còn 1/3
Chỉ khởi động mang tải trực tiếp cho tải nhẹ
Ứng dụng: dùng cho các động cơ khởi động không tải hoặc tải nhỏ ( quạt gió, máy cưa..v.v)
NUE046 - Alternating Current Machines
Khởi động dùng điện trở sơ cấp
Ưu điểm:
Giảm dòng khởi động
Tăng tốc êm
Khuyết điểm
Mô men khởi động thấp
Tổn thất công suất trên điện trở
Đắt tiền
Ứng dụng : quạt bơm.v..v
NUE046 - Alternating Current Machines
Phương pháp khởi động động cơ dùng biến áp tự ngẫu
Ưu điểm
Cung cấp lựa chọn các giá trị mô men quay khởi động
Có thể khởi động động cơ chạy với tải trọng tương đối nặng
Có một dải lựa chọn các điện áp
NUE046 - Alternating Current Machines
Phương pháp khởi động động cơ dùng biến áp tự ngẫu
Nhược điểm:
Các chi phí lúc đầu cho các thiết bị bên ngoài rất đắt
Ứng dụng:
Bơm thủy lực, Băng tải,...
NUE046 - Alternating Current Machines
6. KHỞI ĐỘNG DÙNG ĐIỆN TRỞ THỨ CẤP
6.4. ỨNG DỤNG
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Ưu điểm
Đặc tính kĩ thuật mô men khởi động hoàn hảo
Tăng tốc trơn trong suốt quá trình khởi động
Khả năng khởi động động cơ với tải trong ban đầu lớn
Khuyết điểm
Yêu cầu thêm các công tác bảo trì bảo dưỡng
Đầu tư ban đầu lớn
Ứng dụng
-Dùng cho các tải có quán tính lớn như là máy nén, máy cắt đột,…
NUE046 - Alternating Current Machines
7. BỘ KHỞI ĐỘNG DÙNG VAN BÁN DẪN
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Tham khảo thêm từ sách bài học
NUE046 - Alternating Current Machines
8. KẾT LUẬN
BÀI 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG
Có 3 loại khởi động động cơ
Khởi động trực tiếp

Giảm điện áp khi khởi động

Khởi động dùng điện trở phụ
NUE046 - Alternating Current Machines
Giảm điện áp khi khởi động
Sao – tam giác
Dùng điện trở sơ cấp
Dùng biến áp tự ngẫu
Dùng điện trở phụ vào mạch Rotor