Nêu các phương pháp khởi động động cơ cho vị dụ

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây

Sách giải bài tập công nghệ 11 – Bài 30: Hệ thống khởi động giúp HS giải bài tập, lĩnh hội các kiến thức, kĩ năng kĩ thuật và vận dụng được vào thực tế cần khơi dậy và phát huy triệt để tính chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập:

    • Sách Giáo Viên Công Nghệ Lớp 11

    Trả lời câu hỏi Bài 30 trang 129 Công nghệ 11: Hãy kể tên các loại hệ thống khởi động trên những động cơ mà em đã biết.

    Lời giải:

    – Động cơ xe máy: Hệ thống khởi động bằng bàn đạp, dùng động cơ điện.

    – Động cơ công nông: Sử dụng tay quay.

    – Động cơ xe máy, máy kéo sử dụng động cơ điện một chiều.

    – Động cơ máy xúc, máy ủi khởi động bằng động cơ phụ.

    Câu 1 trang 130 Công nghệ 11: Trình bày nhiệm vụ của hệ thống khởi động.

    Lời giải:

    Hệ thống khởi động có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ đến số vòng quay nhất định để động cơ tự nổ máy được.

    Câu 2 trang 130 Công nghệ 11: Nêu các phương pháp khởi động động cơ.

    Lời giải:

    Có bốn cách thông dụng để khởi động động cơ:

    – Khởi động bằng tay.

    – Khởi động sử dụng động cơ điện.

    – Khởi động sử dụng động cơ phụ.

    – Khởi động bằng khí nén.

    Câu 3 trang 130 Công nghệ 11: Trình bày nguyên lí làm việc của hệ thống khởi động bằng động cơ điện.

    Lời giải:

    Nêu các phương pháp khởi động động cơ cho vị dụ

    – Khi khởi động động cơ đốt trong, đóng khoá khới động, rơle của bộ phận điều khiển sẽ hút lõi thép 3 sang trái, qua cần gạt 5, khớp truyền động 6 được đấy sang phải đê vành răng của nó ăn khớp với vành răng của bánh đà 8. Đổng thời khi đó động cơ điện 1 cũng được đóng điện, momen quay của nó sẽ được truyền qua khớp 6 để làm quay bánh đà của động cơ đốt trong.

    – Khi động cơ đốt trong đã làm việc, tắt khoá khơi động để ngắt dòng điện vào cuộn dây rơle của bộ phận điều khiển và ngắt dòng điện vào động cơ 1, lò xo 2 dãn ra đưa các chi tiết của bộ phận điểu khiến và truyền động trở vể vị trí ban đầu.

    BÀI 30: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNGI. NHIỆM VỤ VÀ PHÂN LOẠI1. Nhiệm vụ Hệ thống khởi động có nhiệm vụ làm quay trục khuỷu động cơ đến số vòng quay nhất định để động cơ tự nổ máy được. 2. Phân loại Hệ thống khởi động bằng tayHệ thộng khởi động bằng động cơ điệnHệ thống khởi động bằng động cơ phụHệ thống khởi động bằng khí nénHệ thống khởi động* Hệ thống khởi động bằng tay: - Dùng sức người để khởi động động cơ (dùng tay quay, dùng bàn đạp). - Thường dùng trong các động cơ có công suất nhỏ Em nào có thể lấy ví dụ về động cơ có hệ thống khởi động bằng tay mà em biết? Ví dụ: Máy cày, công nông, máy bơm nước cỡ nhỏ…- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản- Nhược điểm: Tốn nhiều sức lực của con người, không an toàn cho người vận hànhXe công nông* Hệ thống khởi động bằng động cơ điện: - Dùng động cơ điện một chiều để khởi động. - Thường dùng trong các động cơ có công suất nhỏ và trung bình Em nào có thể lấy một số ví dụ về động cơ khởi động bằng động cơ điện mà em biết? Ví dụ: Xe máy, ôtô, máy kéo…- Ưu điểm: Dễ khởi động, an toàn- Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, dễ hỏng phần điệnXe máyÔtô* Hệ thống khởi động bằng động cơ phụ: - Dùng động cơ xăng cỡ nhỏ để khởi động cơ chính - Thường dùng để khởi động các động cơ diezen cỡ trung bình Em nào có thể lấy một số ví dụ về động cơ có hệ thống khởi động bằng động cơ phụ? Ví dụ: Máy xúc, máy ủi, tàu thủy….- Ưu điểm: Khởi động rất chắc chắn, số lần khởi động không hạn chế- Nhược điểm: Cấu tạo, sử dụng phức tạp, phải bảo dưỡng cả 2 động cơTàu thủy* Hệ thống khởi động bằng khí nén: - Đưa khí nén vào các xilanh để làm quay trục khuỷu - Thường dùng trong các động cơ điezen cỡ trung bình và cỡ lớnII. HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN1. Cấu tạo Sơ đồ cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống khởi động bằng động cơ điện1-Động cơ điên2- Lò xo3- Lõi thép 4- Thanh kéo 5- Cần gạt 6- Khớp truyền động7- Trục roto của động cơ điện8- Bánh đà của động cơ đốt trong9- Trục khuỷu động cơ Bánh đà của ĐCCần gạtrotoKhớp truyền độngLõi thépLò xoThanh kéo+ Động cơ điện 1 làm việc nhờ dòng điện một chiều của acquy. Đầu trục roto 7 của động cơ có cấu tạo then hoa để lắp khớp với moayơ của khớp truyền động một chiều 6 Dựa vào sơ đồ khối em nào có thể cho cô biết : Động cơ điện làm việc được là nhờ đâu ? + Bộ phận truyền động là khớp truyền động 6 có đặc điểm chỉ truyền động một chiều từ động cơ điện tới bánh đà. Vành răng của khớp 6 chỉ ăn khớp với vành răng của bánh đà động cơ 8 khi khởi động Tại sao bộ phận truyền động lại chỉ truyền một chiều từ động cơ điện tới bánh đà? Tại sao vành răng của khớp 6 chỉ ăn khớp với vành răng của bánh đà động cơ khi khởi động? + Bộ phận điều khiển gồm có thanh kéo 4 nối cứng với lõi thép 3 và nối khớp với cần gạt 5. Đầu dưới của cần gạt gài vào rãnh vòng của khớp truyền động 6. Dựa vào sơ đồ sau em có thể cho cô biết là khi chưa đóng công tắc khởi động,rơle của bộ phận điều khiển chưa hút lõi thép sang trái thì các chi tiết ở vị trí nào? Do cấu tạo như vậy nên khi chưa đóng công tắc khởi động, lò xo đẩy lõi thép và thanh kéo sang phải, đầu dưới của cần gạt kéo khớp truyền động sang trái để vành răng của khớp 6 tách khỏi vành răng của bánh đà2. Nguyên lí làm việc + Khi khởi động động cơ đốt trong, đóng khóa khởi động, rơle của bộ phận điều khiển sẽ hút lõi thép sang trái, qua cần gạt , khớp truyền động được đẩy sang phải để vành răng của nó ăn khớp với vành răng của bánh đà. Đồng thời khi đó động cơ điện cũng được đóng điện, mômen quay của nó sẽ được truyền qua khớp truyền động để làm quay bánh đà của động cơ+ Khi động cơ đốt trong đã làm việc, tắt khóa khởi động để ngắt dòng điện vào cuộn rơle của bộ phận điều khiển và ngắt dòng điện vào động cơ điện lò xo dãn ra đưa các chi tiết của bộ phận điều khiển và truyền động trở về vị trí ban đầu Câu hỏi củng cố1. Hãy điền từ thích hợp vào chỗ trống.+ Hệ thống khởi động có nhiệm vụ ………trục khuỷu động cơ đến số vòng quay nhất định để ………tự nổ máy đượcĐáp án: Làm quay, động cơ+ Bộ phận truyền động là khớp truyền động có đặc điểm chỉ truyền động …… từ động cơ điện tới……. Đáp án : Một chiều , bánh đà2. Chọn đáp án đúng Động cơ điện sử dụng dùng trong hệ thống khởi động là: A. Động cơ điện một chiều B. Động cơ điện xoay chiều C. Động cơ 3 pha

    Chương 2:CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ2.1. Quá trình mở máy động cơ điện không đồng bộTrong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính chủyếu nhất trong những đặc tính mở máy của động cơ điện .Muốn cho máy quayđược thì mômen mở máy của động cơ điện phải lớn hơn mômen tải tĩnh vàmômen ma sát tĩnh .Trong quá trình tăng tốc, phương trình cân bằng động vềmômen như sau :M – Mc= Mj=J (1)Trong đó: M là mômen điện từ;Mclà mômen cản;Mjlà mômen quán tính;J = là hằng số quán tính;g = 9,81,m/s2là gia tốc trọng trường ;G và D là trọng lượng và đường kính phần quay;w là tốc độ góc của rôto.Khi đã biết đặc tính cơ của động cơ điện M = f1(n) và của tải Mc= f2(n) thìcó thể từ công thức (1) tìm ra quan hệ giữa tốc độ và thời gian n = f(t) trong quátrình mở máy.Cũng từ biểu thức trên ta thấy muốn đảm bảo tốc độ thuận lợi, trongquá trình mở máy phải giữ > 0 nghĩa là M > Mc.Với một quán tính như nhau, M – Mccàng lớn thì tốc độ càng nhanh Ngược lạinhững máy có quán tính lớn thì thời gian mở máy càng lâu .Đối với trường hợp có yêu cầu mở máy nhiều lần thì thời gian mở máyảnh hưởng nhiều tới năng suất lao động.Khi bắt đầu mở máy thì rôto đang đứng yên, hệ số trượt s = 1 nên trị sốdòng điện mở máy có thể tính được theo mạch điện thay thế : Ik= (2)Trên thực tế , do mạch từ tản bão hòa rất nhanh điện kháng giảm xuống nêndòng điện mở máy còn lớn hơn so với trị số tính theo công thức (2) .Ở điện ápđịnh mức, thường dòng điện mở máy bằng 4 đến 7 lần dòng điện định mức.Dòng điện quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà con làm chođiện áp lưới sụt giảm nhiều, nhất là với những lưới điện có công suất nhỏ .2.2.Các phương pháp mở máyTheo yêu cầu của sản xuất , động cơ điện không đồng bộ lúc làm việcthường phải mở máy và ngừng máy nhiều lần . tùy theo tính chất của tải vàtình hinh của lưới điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khácnhau . Có khi yêu cầu mômen mở máy lớn , có khi cần hạn chế dòng điện mởmáy và có khi cần cả hai .Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện phải có tínhnăng mở máy thích ứng .Trong nhiều trường hợp , do phương pháp mở máy hay chọn động cơđiện có tính năng mở máy không thích đáng nên thường dẫn đến hỏng máy .Nói chung khi mở máy một động cơ cần xét đến những yêu cầu cơ bảnsau:1: Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với những đặc tính cơ của tải;2: Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt;3: Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng phải đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn;4: Tổn hao công suât trong quá trình mở máy càng thấp càng tốtNhững yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau như khi đòi hỏi dòngđiện mở máy nhỏ thì thường làm cho mômen mở máy giảm theo hoặc cần thiếtbị đắt tiền .Vì vậy phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chon phươnhpháp mở máy thích hợp.2.2.1. Khởi động động cơ điện rôto lồng sóc1. Khởi động trực tiếp Đây là phương pháp mở máy đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơđiện vào lưới điện là được (hình 2.1). Nhưng lúc mở máy trực tiếp, dòng điệnmáy tương đối lớn. Nếu quán tính của tải tương đối lớn, thời gian mở máy quádài thì có thể làm cho máy nóng và ảnh hưởng đến điện áp của lưới điện .Nhưng nếu nguồn tương đối lớn thi nên dung phương pháp này vì mở máynhanh và tương đối đơn giản.Ưu điểm: Phương pháp này rất đơn giản. Thiết bị đóng cắt, bảo vệ đơn giản,thao tác nhanh gọn . Hơn nữa phương pháp này có mômen mở máy lớn cho nênthời gian khởi động nhanh .Nhược điểm: phương pháp này có dòng điện mở máy lớn cho nên cần công suấtnguồn cung cấp cho động cơ là lớn. Nếu công suất nguồn cấp là nhỏ dẫn đến sụtáp lớn có thể không khởi động được động cơ .Phương pháp này được áp dụng đối với các động cơ có công suất nhỏ và trungbình .Hình 2.1 :Khởi động trực tiếp2. Khởi động gián tiếpMục đích của phương pháp này là giảm dòng điện mở máy nhưng đồngthời mômen mở máy cũng giảm xuống, do đó đối với những tải yêu cầu cómômen mở máy lớn thì phương phap này không dùng được .Tuy vậy đối vớinhững thiết bị yêu cầu mômen mở máy nhỏ thì phương pháp này rât thích hợp.a. Nối điện kháng nối tiếp vào mạch điện statoKhi mở máy trong mạch điện stato đặt nối tiếp một điện kháng .Sau khi mở maysong bằng cách đóng cầu dao D2 (Hinh2.2) thì điện kháng này bị nối ngắnmạch. Điều chinh trị số của điện kháng thì có thể có được dòng điện mở máy cần thiết .Do có điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp mở máy trên đầu cựcđộng cở điện U’ksẽ nhỏ hơn điện áp lưới U1(Hình 2.2) .Gọi: dòng điện mở máy khi mở máy trực tiếp là Ikmômen mở máy khi mở máy trực tiếp Mk.Sau khi thêm điện kháng vào, dòng điện mở máy còn lại I’k= k Ik’trongđó k< 1.Nếu cho rằng khi hạ điện áp mở máy, tham số của máy điện vẫn giữ không đổithì khi dòng điện mở máy nhỏ đi, điện áp đầu cực động cơ sẽ bằng:U’k=kU1.Vì mômen mở máy tỉ lệ với bình phương của điện áp nên lúc đó mômen mởmáy bằng:M’k= k Mk’.Ví dụ: nối điện kháng vào phần ứng với k = 0,6 thì I’k= 0,6IkvàM’k= 0,36Mk, nghĩa là chỉ bằng 0,36 lần mômen mở máy lúc Uđm.Ưu điểm: của phương pháp này là thiết bị đơn giảnNhược điểm: là làm giảm dòng điện mở máy thì mômen giảm xuống bìnhphương lần.Phương pháp này dùng trong động cơ có công suất nhỏ và trung bình . Hình 2.2: Khởi động bằng điên khángb. Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máySơ đồ mở máy như ỏ hình 2.3 trong đó TN là biến áp tự ngẫu ,bên caoáp nối với lưới điện , bên hạ áp nối với động cơ điện. Trước khi khởi động :CắtCD2 và đóng CD3 MBA TN để ở vị trí điện áp đặt vào động cơ khoảng(0.6÷0.8)UđmĐóng CD1 để nối dây quấn stato vào lưới điện thông qua MBATN sau khi động cơ quay ổn định đóng cầu dao CD2 và mở cầu dao CD3ra. Gọitỉ số biến đổi điện áp của biến áp tự ngẫu là kT (kT<1) thì U’k = kTU1. do đódòng điện mở máy và mômen mở máy của động cơ điện sẽ là:I’k= kTIkM’k= k2TMk.Gọi dòng diện lấy từ lưới vào là I1(dòng điện sơ cấp của máy biến áp tự ngẫu)thì dòng điện đó bằng:I1= kTIk= k2TI’k. So với phương pháp trên ta thấy, khi chọn kT= 0,6 thì mômen mở máy vẫnbằng M’k= 0,36Mk nhưng dòng điện mở máy lấy từ lưới vào nhỏ hơn nhiều:I1= k2TIk= 0,36Ik.Ngược lại khi lấy từ lưới vào một dòng điện mở máy bằng dòng điện mở máycủa phương pháp trên thì với phương pháp này ta có mômen mở máy lớn hơnƯu điểm: dùng biến áp tự ngẫu đảm bảo mômen mở máy lớn nhất ở một giớihạn dòng điện đã cho do đó quy trình mở máy diễn ra nhanh.hơn .Phương phápnày rất ít hao phí điện năng và có hiệu suất đạt cao hơn.Nhược điểm: dùng biến áp có giá thành cao, không kinh tế. Hình2.3. khởi động bằng biến áp tự ngẫuc. Mở máy bằng phương pháp đổi nối Y-∆Phương pháp mở máy Y-∆ thích ứng với những máy khi làm việc bìnhthường đấu tam giác .Khi mở máy ta đổi thành Y, như vậy điện áp dưa vào haiđầu mỗi pha chỉ còn U1/ .Sau khi máy đã chạy rồi, đấu lại thành cách đấu tamgiác. Sơ đồ đấu dây như ở hình2.4, khi mở máy thì đóng cầu dao D1, còn cầudao D2 thì đóng về phía dưới, như vậy máy đấu Y. khi máy đã chạy rồi thì đóngcầu dao D2 về phía trên, máy đấu theo tam giác. Theo phương pháp Y - ∆ thìkhi dây quấn đấu Y, điện áp pha trên dây quấn là:Ukf = U1I’kf= IkTa có:M’k= MkDo khi đấu Y để mở máy thì dòng điện 3 pha bằng dòng điện dây mà khi mởmáy trực tiếp thì máy đấu tam giác (khi ấy Ukf= U1và Ik= Ikf) cho nên khi mởmáy đấu Y thì dòng điện bằng: