Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

LI NểI U
Trong nhng nm va qua nn kinh t nc ta ó t c nhiu
thnh tu to ln, to ra nhng tin c bn bc vo thi k mi, thi
k cụng nghip húa v hin i húa t nc m trong ú ngnh in úng
mt vai trũ then cht.Cựng vi s phỏt trin ca nn kinh t, nhu cu v in
nng khụng ngng gia tng , thờm vo ú, vic ỏp dng cỏc quy trỡnh cụng
ngh tiờn tin trong nhiu lnh vc khỏc nhau dn n s ra i ca hng
lot mỏy múc hin i, ũi hi yờu cu v cht lng , tin cy v an
tonht sc nghiờm ngt . iu ú ũi hi h thng in phi c thit
k hon ho, m bo v h thng in mc cao nht.
ỏn tt nghip l mt bi kim tra ca hc sinhsinh viờn ca cỏc
trng i hc-Cao ng v trung hc chuyờn nghip trc lỳc ra trng .
ỏn tt nghip l tp hp kin thc v lý thuyt cng nh thc hnh
ca mi hc sinh sinh viờn sau quỏ trỡnh hc tp trng , ng thi giỳp
cho sinh viờn ngnh k thut in cú nhiu lnh vc nghiờn cu.
bi ỏn tt nghip ny em mun i sõu nghiờn cu tớnh toỏn ,lp
rỏp mụ hỡnh mch in iu khin, ng c quay 2 chiu cú hóm ngc vi
cỏc yờu cu sau :
P=3,7KW, n = 1490 v/p, U=380, cos=0,85/Y
Do thi gian cha c nhiu v kin thc cũn hn hp, do ú trong
bi ỏn khụng th trỏnh khi nhng sai sút .Kớnh mong cỏc thy giỏo, cụ
giỏo trong khoa k thut in , c bit l thy giỏo Mai Th Thng to iu
kin giỳp em , em hon thnh bi ỏn tt nghip mt cỏch tt nht.

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

1


Khoa §iÖn

Lời nhận xét của thầy giáo hướng dẫn
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………

Hà nội, ngày…tháng….năm 2006

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

3

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

§å ¸n tèt nghiÖp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

GII THIU CHUNG V CễNG DNG CA MCH MY
Bớc vào thế kỷ 21 là bớc vào những thời kỳ cạnh tranh gay gắt của
nền công nghiệp, trong đó phải kể đến những thành tựu to lớn của các nhà
khoa học đã chế tạo ra những thiết bị, vật liệu rất phù hợp và phục vụ lợi ích
sát sao cho con ngời nh năng suất lao động, chất lợng kỹ thuật của quá trình
sản xuất và độ tin cậy của một máy sản xuất, phục vụ rất nhiều vào ngành
điện , mạch điều khiển trang bị cho máy ở nớc ta đẫ và đang nhập khá nhiều
loại máy móc thiết bị rất hiện đại , trong đó có rất nhiều kiểu v mạch điện
điều khiển động cơ quay hai chiều hãm ngựoc cũng đợc quan tâm nhiều
trong các nhà máy xí nghiệp.mạch điện điều khiển động cơ quay hai chiều
hãm ngợc co rất nhiều u điểm nh hãm dừng nhanh , mạch điều khiển đơn
giản.
Bên cạnh đó nó còn có một số nhợc điểm khi hãm dừng nhanh động
cơ có công suet lớn sẽ gây ra độ giật, tổn hao năng lợng lớn trong quá trình
hãm.
Để rõ hơn về mạch điều khiển động cơ quay hai chiều hãm ngợc ta
sẽ đI sâu vào nghiên cứu mạch đợc thuýêt minh ở các phần sau.

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

5

Đồ án tốt nghiệp


6

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

Chương II: Cơ sở lý thuyêt về khí cụ điện
1. Khái niệm về khí cụ điện.
Khí cụ điện là thiết bị dùng để điều khiển,kiểm tra,tự động điều chỉnh,
khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chúng trong
trường hợp có sự cố.
Khí cụ điện có rất nhiều chủng loại với chức năng nguyên lý làm
việc và kích cỡ khác nhau, được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc
sống.
Khí cụ điện thường được phân loại theo chức năng, theo nguyên lý
và môi trường làm việc cũng như điện áp.
-Theo chức năng, khí cụ điện được phân thành các nhóm chính sau:
a. Nhóm khí cụ điện đóng cắt:Chức năng chính của nhóm này là
đóng cắt tự động hoặc bằng tay mạch điện ở các chế độ làm việc khác
nhau .Các khí cụ điện đóng cắt gồm cầu dao, dao cách ly, dao phụ tải, máy
cắt tự động (aptomat),máy cắt mạch cầu chì ,các bộ phận chuyển đổi
nguồn.Dao cách ly dung để ngắt mạch khi không có dòng điện và đóng cắt
dòng điện không tải của máy biến áp và đường dây.Dao phụ tải dung để
đóng cắt mạch điện khi có tải.Còn cầu chì, máy cắt dung để tự động cắt
mạch điện khi bị ngắn mạch.
Đặc điểm của nhóm khí cụ điện đóng cắt là tần số thao tác

dòng điện và máy biến áp.Chúng có chức năng biến đổi dòng điện lớn, điện
áp cao thành dòng điện và điện áp có trị số thích hợp,an toàn cho việc đo
lường, điều khiển , bảo vệ.
-Theo nguyên lý làm viẹc,khí cụ điện được chia theo các nhóm với
nguyên lý điện cơ, điện từ, từ điện, điện động, nhiệt, có tiếp xúc và không
tiếp xúc.
-Theo nguồn điện, ta có khí cụ điện một chiều và khí cụ điện xoay
chiều.Theo độ lớn của điện áp làm việc, khí cụ điện chia thành khí cụ điện
hạ áp(có điện áp đến 1000V)và khí cụ điện cao áp(điện áp từ 1000V trở lên)
Trong nhóm khí cụ điện cao áp, người ta lại chia thành ba nhóm :khí
cụ điện trung áp có điện áp đến 36kV, khí cụ điện cao áp có điện áp từ 36
đến 400kV và khí cụ điện siêu cao áp có điện áp từ 400kV trở lên.
-Theo điều kiện môi trường, có các loại khí cụ điện lắp đặt trong nhà,
khí cụ điện lắp đặt ngoài trời ,khí cụ điện làm việc trong môi trường dễ cháy
nổ…
Việc phân loại khí cụ điện chỉ là tương đối, không có ranh giới rõ
ràng .Ví dụ như máy biến áp điện lực và máy biến áp điện áp có nguyên lý
làm việc hoàn toàn như nhau,song máy biến áp điện lực lại là máy điện ,còn
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

8

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

máy biến điện áp lại là khí cụ điện .Với máy biến áp điện lực ,các chỉ tiêu về


9

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

3.Sự pháp nóng của khí cụ điện.
3.1.Khái niệm về sự phát nóng của khí cụ điện.
Ở trạng thái làm việc, trong các bộ phận của thiết bị điện (TBĐ)
như:mạch vòng dẫn điện ,mạch từ, các chi tiết bằng kim loại và ccáh điện
đều có tổn hao năng lượng tác dụng và biến thành nhiệt năng.Một phần của
nhiệt năng này làm tăng nhiệt độ của TBĐ,còn một phần khác tỏa ra môi
trường xung quanh.. Ở chế độ xác lập nhiệt ,nhiệt độ của thiết bị không tăng
lên nữa mà đạt trị số ổn định, còn toàn bộ nhiệt năng tổn hao cân bằng với
nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh.
Nếu nhiệt độ của thiết bị điện tăng cao thì cách điện bị già hóa nhanh
và độ bền cơ của các chi tiết bị suy giảm.Khi tăng nhiệt độ của vật liệu cách
điện lên 8oC so với nhiệt độ cho phép ở chế độ dài hạn thì tuổi thọ của cachs
điện giảm đi 50%.Với vật liệu dẫn điện thông dụng nhất là đồng,nếu tăng
nhiệt độ từ 1000C đến 2500C thì độ bền cơ giảm đi 40%.Khi bị ngắn mạch ,
Nhiệt độ các phần tử dẫn điện có thể đạt tới 200 đến 300 0C, độ bền cơ
của chúng giảm đi nhiều nên lực điện độngddo dòng ngắn mạch sinh ra có
thể làm hỏng hóc thiết bị điện. Độ tin cậy của thiết TBĐ phụ thuộc vào nhiệt
độ phát nóng của chúng ,nhất là của các chi tiết được chế tạo bằng vật liệu
cách điện.
3.2.Các dạng năng lượng tổn hao

-Bắt đầu làm việc nhiệt độ của thiết bị tăng dần, sau một thời gian
quá độ nó không tăng nữa và đạt trị số xác lập.
-Có 3 chế độ:
-Chế độ làm việc dài hạn
-Chế độ làm việc ngắn hạn
-Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.
3.6.Quá trình phát nóng khi ngắn mạch.
Khi ngắn mạch ,dòng điện chảy trong dây dẫn có trị số rất lớn gấp vài
chục lần dòng điện ở chế độ định mức,nhưng vì thời gian ngắn mạch không
dài ,nên nhiệt độ phát nóng cho phép ở chế độ này thường lớn hơn chế độ
dài hạn.

4.Lực điện động ở khí cụ điện
Mạch vòng dẫn điện của các thiết bị điện được liên kết bởi chi tiết dẫn
điện có kích thước, hình dáng khác nhau, với các vị trí tương hỗ khác
nhau.Khi có dòng điện chạy qua sẽ sinh ra lực cơ khí giữa các chi tiết của
mạch vòng và giữa các mạch vòng gần nhau,gọi là lực điện động (LĐĐ)
Ở chế độ làm việc xác lập, vì dòng điện định mức có trị số không lớn
nên LĐĐ được sinh ra không đáng kể .Nhưng ở chế độ ngắn mạch , dòng
điện đạt trị số rất lớn, có thể làm hỏng thiết bị điện,LĐĐ đạt trị số lớn nhất
khi trị số tức thời của dòng điện đạt lớn nhất, và được gọi là dòng điện xung
kích.
Với điện xoay chiều, dòng điện xung kích được tính theo công thức:
IXK=KXK√2.Inm

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

11

§å ¸n tèt nghiÖp

6.Tiếp xúc điện
6.1.Khái niệm về tiếp xúc điện.
Dòng điện đi từ vật dẫn này qua vật dẫn khác phải đi qua chỗ tiếp
xúc.Bề mặt tiếp xúc cho dòng điện đi qua gọi là bề mặt tiếp xúc điện, còn
các vật dẫn có bề mặt tiếp xúc điện gọi là tiếp điểm.
Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, người ta chia tiếp xúc điện ra
thành ba dạng: tiếp xúc cố định, tiếp xúc trượt và tiếp xúc đóng cắt.
Tiếp xúc cố định là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa hai vật dẫn,
được lien kết bằng ốc ,vít,bulông, đinh tán,hàn, ép, kẹp như giữa thanh cái
với nhau, thanh cái với dây dẫn, giữa dây dẫn với đầu cốt,giữa dây cáp với
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

12

§å ¸n tèt nghiÖp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

dây cáp điện…Tiếp xúc cố định khong những chỉ đảm bảo cho điện trở tiếp
xúc bé , mà còn phải chịu lực,mômen khá lớn lên chỗ tiếp xúc như chỗ nối
cáp-cáp, thanh cái…
Tiếp xúc trượt là tiếp xúc giữa vật dẫn chuyển động và vật dẫn
tĩnh.Vật chuyển động dạng quay như cổ góp, vành trượt các máy điện ,dạng
tịnh tiến như ở một số máy cắt điện cao áp, cầu trục, tàu điện…Tiếp xúc
trượt thường gắn liền với hiện tượng phóng tia lửa điện.
Tiếp xúc đóng -cắt là tiếp xúc giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động
của các thiết bị đóng cắt và chuyển mạch điện cơ. Ở chế độ đóng ,hai tiếp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

ba loại :cách điện rắn,cách điện lỏng(như dầu biến áp),cách điện khí(không
khí,khí SF6 hay chân không) hoặc tổ hợp của các loại trên.
Cách điện của thiết bị điện phụ thuộc vào điện áp định mức của
chúng.
Uđm là điện áp dây của hệ thống điện ba pha, được tính theo trị hiệu
dụng mà thiết bị điện có cấp điện áp tương ứng phải làm việc lâu dài ở hệ
thống điện đó.Với các thiết bị điện một chiều, điện áp định mức được hiểu là
điện áp của nguồn cấp chow thiết bị.
Với điện áp đến 1000V,ta thường gặp các trị số điện áp định mức sau
6; 12; 24; 36; 48; 60; 110; 220; 380; 440; 660V
Với điện áp trên 1000V,các cấp điện áp định mức thường gặp là:
3; 6; 10; 15; 20; 24; 35; 36; 75; 110; 150; 220; 330; 500; 750kV
Trong lưới điện với điện áp dưới 36kV gọi law lưới trung áp, còn trên
36kV đến 330kV là lưới cao áp, còn khi điện áp cao hơn nữa gọi là siêu cao áp.
7.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến cách điện.
Đặc trưng cho cách điện law khi có một điện áp đủ lớn đặt lên nó với
thời gian xác định, sẽ có sự phóng điện giữa hai điện cực làm cách điện bị
hỏng và sẽ tạo ra cầu dẫn điện giữa chúng.Quá trình phóng điện có thể đánh
thủng chất điện môi hoặc phóng trên bề mặt cách điện, phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố như: đặc tính, kích cỡ của chất điện môi, trạng thái bề mặt của
cách điện , độ lớn của điện áp,dạng song của nó, thời gian duy trì điện áp…
Khi làm việc, cách điện bị các tác động sau:
-Tác động của điện trường do điện áp gây nên, đó là điện áp định mức
của lưới điện, quá điện áp do thao tác và quá điện áp có nguồn gốc khí
quyển.

điện tử( chỉnh lưu tiristo, biênd đổi tần tranzito, tiristo). Động cơ điện có các
loại: động cơ điện 1 chiều ,xoay chiều đồng bộ và xoay chiều không đồng
bộvà các loại động cơ điện đặc biệt khác…
+Phần điều khiển gồm các cơ cấu đo lường, các bộ phận điều chỉnh
tham số và công nghệ ngoài ra còn các thiết bị điều khiển , đóng cắt phục vụ
công nghệ và cho người vận hành đồng thời 1 số hệ truyền động có cả mạch
ghép nối với các thiết bị tự động khác trong một dây truyền sản xuất.
-Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất , không phi hệ truyền động nào
cũng có đầy đủ cấu trúc như vậy.Cho nên có thể phân loại hệ truyền động
như sau:
+Truyền động không điều chỉnh
+Truyền động có điều chỉnh
2.2.Khái niệm máy điện
2.2.1..Khái niệm máy điện.
-Việc nghiên cứu máy điện chow ta biết được các hiện tượng vật lý
xảy ra trong máy điện dựa vào các định luật vật lý ta tìm được phương trình
TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

15

§å ¸n tèt nghiÖp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

din t s lm vic ca mỏy in . ú l mt mụ hỡnh tớnh toỏn t ú ta thit
lp c mụ hỡnh mch ú l s thay th ca mỏy in khai thỏc s dng
theo yờu cu c th ca tng mỏy.


Đồ án tốt nghiệp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

Khoa §iÖn

roto dây quấn.Nó có nhược điểm phải sử dụng bộ góp bằng sợi quét và
vành khuyên nên hay hỏng và sinh ra nhiễm điện từ .
b.Các thông dụng và phân loại động cơ điện .
-So với động cơ hơi nước và động cơ đốt trong động cơ điện có nhiều
ưu điểm như tiếng ồn nhỏ, không gây ô nhiễm môi trường, kích thước nhỏ
gọn dung nguồn năng lượng rẻ tiền, tiện lợi trong sử dụng có khả năng tự
động hóa điều khiển từ xa…Vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật
cũng như trong dân dụng.
-Trong dân dụng động cơ điện dung để phục vụ cho tiện nghi sinh
hoạt của con người.
- trong công nghiệp , đa số các máy có nguồn lực là động cơ điện ở đó
động cơ điện được sử dụng để truyền tải động lực cho các máy công cụ nhờ
hệ thống truyền lực bằng puli ,dây cuaroa, trục khuỷu và các bánh răng
trung gian.Tùy theo yêu cầu về công suất mà các động cơ điện có công suất
lớn thì kích thước phải lớn và ngược lại. Theo cấu tạo và nguồn điến
dụng người ta chia động cơ

sử

thành động cơ 1 chiều và động cơ xoay chiều .

*Trong đồ án tốt nghiệp về đề tài mô hình mạch điện điều khiển động

vẫn giữ chiều nh cũ còn sức điện động E 2 có chiều ngợc lại vì khi đó
w> w 1 các thanh vẫn giữ rôto cắt từ trờng quay theo chiều ngợc lại.
Dòng điện trong cuộn dây đợc tính:
I2 =

E + R2 s
E2s
sE 2
=
= 12 2
-j
R2 + jX 2 s R2 + jX 2 s R2 + ( X 2 s ) 2

E 2 R2 s 2
2

R2 + ( X 2 s ) 2

Khi chuyể sang hãm tái sinh s-w 1

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

0

Mc

M

Hình 1: Đặc tính cơ hãm tái sinh khi giảm tốc độ bằng cách thay đổi tần số.
W
W1

a

Mc
M

-W
b

Hình 2: đặc tính cơ hãm tái sinh của động cơ không đồng bộ với tải thế năng
* Ưu điểm của phơng pháp hãm tái sinh là tiết kiệm năng lợng điện
trong quá trình hãm dừng động cơ. Đây là phơng pháp hãm kinh tế nhất vì
động cơ sinh ra điện năng hu ích.
* Nhợc điểm:

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

19

Đồ án tốt nghiệp



Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Hình 4: Hãm động năng tự kích dùng tụ điện

Hình 5: Hãm động năng tự kích từ mạch rôto

Trần Mạnh Linh - Điện 1 K51

21

Đồ án tốt nghiệp


Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Hình 6: Nguyên lý tạo mômen hãm động năng động cơ không đồng bộ

1

W
2



Trờng Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Việc hãm dừng phụ thuộc vào dòng điện hãm( phụ thuộc vào điện áp
và điện trở hãm)
1.3 Hãm ngợc
1.3.1 Đa điện trở phụ vào mạch rôto
Hãm ngợc xảy ra khi động cơ đang làm việc ta đóng vào mạch rôto
điện trở phụ lớn. Giả sử động cơ đang làm việc nâng tải độ xác lập ứng với
điểm b. Tại điểm b mômen do động sinh ra nhỏ hơn mômen cản Mc nên
động cơ giảm tốc độ nhng tải vẫn theo chiều nâng lên. Đến điểm c tốc độ
bằng 0 nhng vì mômen động cơ nhỏ hơn mômen tải nên dới tác động của
trọng tải, động cơ quay theo chiều ngợc lại. Tải trọng đợc hạ xuống vơi tốc
độ tăng dần đến diểm d thì Mđ/c =Mc nên hệ ổn định. Đoạn cd là đoạn đặc
tính hãm ngợc.
W0
b

a

MC
0

c
d

M


W
b

b

W0

a

Mc
c

c

0

Mc

M

d

d

-W0

Hình 9: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi hãm ngợc bằng
cách đảo chiều từ trờng quay




Đồ án tốt nghiệp


Trêng §¹i häc C«ng NghiÖp Hµ Néi

TrÇn M¹nh Linh - §iÖn 1 – K51

Khoa §iÖn

25

§å ¸n tèt nghiÖp