Báo cáo Nghiên cứu chế tạo mô hình thực tập mô hình quá tải động cơ điện 3 pha (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu chế tạo mô hình thực tập mô hình quá tải động cơ điện 3 pha (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC TẬP MÔ HÌNH QUÁ TẢI ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 PHA S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: T2011 - 116 S K C 0 0 3 2 9 1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2009
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG THKT - TH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH & CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC TẬP BẢO VỆ QUÁ TẢI ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 PHA Mã số: T2011-116 Chủ nhiệm đề tài: Ths. Trần Văn Sỹ TP. HCM, 11/2011
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ TRƯỜNG THKT - TH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC TẬP BẢO VỆ QUÁ TẢI ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 PHA Mã số: T2011-116 Chủ nhiệm đề tài:Ths. Trần Văn Sỹ TP. HCM, 11 / 2011
4. Báo cáo khoa học DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1. Th.S Trần Văn Sỹ Chủ nhiệm đề tài. 2. Trường Trung học Kỹ thuật Thực hành Đơn vị phối hợp chính Trang 1
5. Báo cáo khoa học MỤC LỤC  Mục lục i Thông tin kết quả nghiên cứu Mở đầu 1 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1 2. Tính cấp thiết của đề tài 1 3. Mục tiêu của đề tài 2 4. Đối tượng nghiên cứu 2 5. Phương pháp tham khảo tài liệu 2 6. Phương pháp thực nghiệm 2 Chương 1: Xây dựng mô hình 3 I. Động cơ không đồng bộ 3 pha 3 1. Khái niệm chung 3 2. Mô hình toán của động cơ điện 3 pha 3 II. Rơ le nhiệt 5 1. Khái niệm 5 2. Nguyên lý hoạt động 5 3. Phân loại rơ le nhiệt 6 4. Chọn lực rơ le nhiệt 6 III. EOCR - SS 7 IV. Thiết Kế khối tải 9 V. Thiết kế các khối trên mô hình 10 Chương 2: Tài liệu hướng dẫn thực hành trên mô hình 21 Bài 1: Giới thiệu về mô hình 21 Bài 2 : Mở máy trực tiếp động cơ điện 3 pha, bảo vệ bằng rơ le nhiệt 26 Bài 3 : Mở máy trực tiếp động cơ điện 3 pha, bảo vệ bằng EOCR - SS 29 Bài 4 : Đảo chiều quay động cơ 3 pha gián tiếp 32 Bài 5 : Đảo chiều quay động cơ 3 pha trực tiếp 35 Bài 6 : Mạch hoạt động có chu kỳ theo nguyên tắc thời gian 38 Bài 7 : Mạch đảo chiều quay động cơ khi động cơ bị quá tải 42 Kết luận và kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ii
6. Báo cáo khoa học MỞ ĐẦU 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc. Việc đổi mới phương pháp giảng dạy ở các trường đại học nói chung và các trường trung học chuyên nghiệp nói riêng đang được bộ giáo dục và đào tạo, các trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp quan tâm nhằm nâng cao chất lượng đào tạo đáp ứng nhu cầu xã hội. Việc học đi đôi với hành là mục tiêu đặt ra hàng đầu. Để kích thích sự thích thú, ham học hỏi, giúp học sinh nhanh chóng hiểu vấn đề, mô hình dạy học là một trong những yếu tố không thể thiếu trong quá trình dạy học. Hiện nay, các công ty sản xuất thiết bị dạy học ở trong và ngoài nước đã và đang nghiên cứu và xây dựng các mô hình phục vụ cho quá trình dạy và học ở các trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp và phổ thông. Tuy nhiên, đa số các mô hình này chỉ tập trung vào việc giúp cho người học hiểu nguyên lý hoạt động, cách lắp ghép các thiết bị với nhau, chưa tạo ra các hư hỏng giả lập trên mô hình để giúp người học tư duy phán đoán vị trí hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa. Đối với việc đào tạo bậc công nhân kỹ thuật, trung học chuyên nghiệp, việc dạy cho người học dựa và các hiện tượng hư hỏng để phán đoán vị trí hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa là cần thiết. Vì có như thế, người học sau khi ra trường sẽ bắt nhịp nhanh với công việc. 2. Tính cấp thiết của đề tài. Mặc dù khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, việc tự động hóa các dây truyền sản xuất ngày càng cao, các loại thiết bị hiện đại PLC ngày càng được sử dụng nhiều trong các máy móc, dây truyền sản xuất để thay thế cho mạch điều khiển có tiếp điểm. Nhưng để truyền động cho các cơ cấu sản xuất thì động cơ điện không đồng bộ 3 pha không thể thiếu. Việc bảo vệ động cơ điện nói chung và động điện 3 pha nói riêng là cần thiết. Tuy nhiên , Hầu hết các trường trung cấp chuyên nghiệp, cao đẳng nghề chỉ mới cho học sinh thực tập việc kết nối động cơ điện vào nguồn điện thông qua thiết bị đóng cắt chứ không cho học sinh thực tập việc bảo vệ quá tải cho động cơ điện như thế nào. Vì vậy, người thực hiện chọn đề tài : “ Nghiên cứu chế tạo mô hình thực tập bảo vệ quá tải động cơ điện 3 pha Trang 1
7. Báo cáo khoa học “. Mô hình này phục vụ cho việc giảng dạy môn thực tập trang bị điện và thực tập biến tần ở trường Trung học Kỹ thuật Thực hành. 3. Mục tiêu của đề tài. Đề tài : “ Nghiên cứu, chế tạo mô hình thực tập bảo vệ quá tải động cơ điện 3 pha “ sẽ giúp cho người học những kiến thức và kỹ năng sau: Hiểu nguyên lý hoạt động của động cơ điện khi bị quá tải động cơ điện KĐB 3 pha. Hiểu nguyên lý hoạt động của một vài loại rơ le bảo quá tải quá tải động cơ điện KĐB 3 pha. Biết lắp đặt các loại rơ le bảo vệ quá tải cho động cơ điện KĐB 3 pha. Biết phân tích hiện tượng hư hỏng để tìm ra nguyên nhân hư hỏng và sử dụng thiết bị đo để xác định vị trí hư hỏng, đưa ra cách khắc phục. 4. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu : - Khai thác việc sử dụng rơ le bảo vệ quá tải cho động cơ điện - Xây dựng mô hình thực tập bảo vệ quá tải động cơ điện 3 pha - Soạn tài liệu hướng dẫn thực hành trên mô hình. 5. Phƣơng pháp tham khảo tài liệu : - Tham khảo tài liệu về động cơ không đồng bộ 3 pha. - Tham khảo các mô hình dạy học có liên quan đến đề tài. - Tham khảo tài liệu về rơ le bảo vệ quá tải cho động cơ điện, contactor 6. Phƣơng pháp thực nghiệm: - Chế tạo mô hình. - Thử nghiệm các bài thực hành trên mô hình để 7. Phạm vi nghiên cứu: . Tìm hiểu về việc ứng dụng thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ để điều khiển và bảo vệ động cơ điện. . Xây dựng các bài thực hành trên mô hình từ đơn giản đến phức tạp giúp cho học sinh hình thành các kỹ năng như : - Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch. - Lắp mạch động lực, mạch điều khiển. Trang 2
8. Báo cáo khoa học - Phân tích hiện tượng sự cố để liệt kê ra các vị trí có thể gây ra của mạch và sử dụng thiết bị đo để tìm ra vị trí sự cố. 8. Tính thực tiễn của đề tài. Sản phẩm của đề tài này sẽ phục vụ cho việc dạy môn học thực tập trang bị điện và thực tập biến tần ở trường Trung Học Kỹ Thuật Thực Hành Trang 3
9. Báo cáo khoa học Chƣơng 1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH I. Động cơ điện KĐB 3 pha: 1. Khái niệm chung Động cơ điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rotor n nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường n1. Động cơ điện KĐB được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt, vì nó có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, vận hành đơn giản, độ tin cậy cao và hiệu xuất cao. Động cơ điện KĐB được sản xuất với dãi công suất rộng từ vài chục Walt đến 10.000Hp. Những động cơ có công suất nhỏ hơn 1Hp thường là động cơ 1 pha và những động cơ có công suất lớn hơn 5Hp thường là động cơ 3 pha. 2. Mô hình toán của động cơ điện KĐB. a. Phƣơng trình điện áp dây quấn Stator. Dây quấn ở Stator của động cơ KĐB được mô ta bởi phương trình điện áp như sau:    U1 I1Z1 E1 (1.1) Trong đó : Z1 R1 jX 1 : là tổn trở dây quấn stator. R1 : là điện trở dây quấn stator. X1 = 2 fL1 là điện kháng tản dây quấn stator đặt trưng cho từ thông tản ở stator. f : là tần số của dòng điện ở stator. L1 : là điện cảm tản ở stator. E1 : là sức điện động pha do từ thông của từ trường quay sinh ra và có trị số : E1 = 4,44fw1kdq1max. (1.2) w1 và kdq1 là số vòng dây và hệ số dây quấn của một pha. max : là biên độ từ thông của từ trường quay. b. Phƣơng trình dây quấn rotor. Do dây quấn rotor bị nối ngắn mạch, nên phương trình điện áp dây quấn rotor lúc nó quay là :   sE2 I2 (R2 jX 2s ) 0 (1.3) Trang 4