- Ngày…...tháng…...năm 2017 Giáo viên hướng dẫn ký tênNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 2Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. - Ngày…...tháng…...năm 2017 Giáo viên phản biện ký tênNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 3Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌCNỘI DUNG ĐỒ ÁN: Hãy tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cầu trụcdùng động cơ điện là: Động cơ DC kích từ song song.CÁC SỐ LIỆU NHƯ SAU: Động cơ DC kích từ song song. - Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở phụ mở máy bằng phương pháp đồ thị phụ tải. - Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển để mở máy nâng hạ tải: mạch động lực.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 4Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm MỤC LỤCLỜi CẢM ƠN. - 2PHẦN A: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONGSONG. - 3CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ SONGSONG. - Phương trình đặc tính cơ của động cơ. - Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ. - Đường đặc tính cơ khi đảo chiều. - 17CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠCẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐC KÍCH TỪ SONG SONG 27 2.1. - Vẽ mạch động lực và mạch điều khiển của động cơ theo yêu cầu theo role, contactor, zen hay PLC của OMRON)… 39Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 5Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm LỜI CÁM ƠN Chúng em xin cảm ơn thầy Lê Thanh Lâm là người trực tiếp hướng dẫn,giúp đỡ và chỉ bảo chúng em trong đồ án truyền động điện này. - Nâng hạcầu trục là khâu truyền động cơ bản của bộ môn truyền động điện. - Bao gồm phân tích đặc tính của hệ thống nâng hạ cầu trục. - Tính toán vàthiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động động cơ điện một chiều kích từsong song.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 7Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm PHẦN A: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ SONG SONG1.1. - ĐCĐ một chiều kích từ song song Ta có: Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều. - (phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên) KE Φđm KE Φđm Trong đó: n: Tốc độ quay của động cơNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 8Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Uđm : điện áp định mức của ĐCĐ một chiều PN KE. - hệ số điện động của động cơ 60a Φđm : từ thông kích từ dưới một cực từ R ư : điện trở mạch phần ứng Iư : dòng điện mạch phần ứng R f : điện trở phụ mạch phần ứng Nếu thêm điện trở phụ mạch phần ứng thì ta có phương trình đặc tính tốcđộ nhân tạo. - là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ KE Φđm Rư aTN. - là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự nhiên KE Φđm Rư Iư ∆nTN = aIư. - là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên KE Φđm Hình 1.3. - Đặc tính cơ tự nhiên 1 − 3 = n0 : tốc độ không tải lý tưởng 2 − 3 = nA : tốc độ làm việc của đường đặc tính cơ tự nhiênNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 9Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 1 − 2 = ∆nTN : độ sụt tốc độ Nếu Ic = Iđm thì nA = nđm Ta có: n = f(Mđ ) Moment điện từ của động cơ được xác định bởi công thức: Mđt = K M Φđm Iư M. - Iư = K M Φđm Thay 𝐼ư vào phương trình đặc tính tốc độ ta được: Uđm Rư M n. - Phương trình đặc tính cơ tự nhiên KE Φđm KE KM Φ2 đm Trong đó: M là moment điện từ của động cơ PN KE. - hệ số điện động của động cơ 60a PN KM. - hệ số cấu tạo của động cơ 2Πa Hay: Uđm RưM n. - K E Φđm 9,55(K E Φđm )2Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 10Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm1.2. - Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo: U (R ư + R f )M n. - hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên 9,55(KE Φđm )2 Rư ∆nTN = aTN M. - độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự 9,55(KE Φđm )2nhiên 1.2.1. - Giả sử Uư = Uđm = const Φ = Φđm = const R f thay đổi Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối them điện trở phụ R f vàomạch phần ứng.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 11Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Phương trình đặc tính cơ: Uđm (R ư + R f )M n. - 𝑎 𝑇𝑁 9,55(𝐾𝐸 𝛷đ𝑚 )2 Độ dốc nhân tạo: ∆nTN = aTN M ≫ ∆nTN Kết luận: Họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ 𝑛0 1.2.2. - Ảnh hưởng của điện áp lên mạch phần ứng Giả sử: IKT = IKTđm = constNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 12Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Φ = Φđm = const Rf = 0 Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có: U RưM n. - Tốc độ n giảm theo ∆nTN = aTN = const aNT = aTN = const Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặctính cơ song song với đường đặc tính cơ tự nhiên. - Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứngNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 13Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 1.2.3. - Φ giảm xuống < Φđm RP = 0 U = Uđm Đối với đặc tính tốc độ: Xét phương trình đặc tính tốc độ: Uđm R ư Iư n. - const Rư + Khi động cơ không tải:Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 14Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Uđm nx = K E Φx Khi Φx giảm. - nx tăng và Iưmm = const Họ đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông Đối với đường đặc tính cơ: Xét phương trình đặc tính cơ Uđm RưM n. - n tăng (vòng/phút)Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 15Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Họ đặc tính cơ khi thay đổi thừ thông1.3. - Đường đặc tính cơ khi đảo chiều động cơ 1.3.1. - M = K M Φđm Iư > 0Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 16Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Ta có phương trình đặc tính cơ: Uđm RưM n. - Iư = M = K M Φđm Iư < 0 Ta có phương trình đặc tính cơ: Uđm Rư n. - |M| K E Φđm K E K M Φ2 đm Rư = −n0 + |M| K E K M Φ2 đmNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 17Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Đường biểu điễn đặc tính cơ Đặc tính cơ khi đảo cực tính điện áp phần ứng. - Eư = K M Φđm n > 0Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 18Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Uđm − Eư K E Φđm (n0 − n. - M = K M Φđm Iư > 0 Phương trình đặc tính cơ: Uđm Rư n. - MĐ = K M (−Φđm )Iư < 0 Phương trình đặc tính cơ: Uđm Rư n. - 0 K E Φđm K E K M Φ2 đm Đường biểu diễn đặc tính cơ cũng có dạng như khi ta đảo chiều bằng cáchNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 19Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâmđảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng:1.4. - Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy bằng điện trở phụ.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 20Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Dựa vào các thông số động cơ và đặc tính vạn năng vẽ được đặc tính cơđiện tự nhiên. - Chọn dòng điện giới hạn I Iđm và tính điện trở tổng của Uđmmạch phần ứng khi khởi động: R = I1 Chọn dòng điện chuyển khi khởi động: I Iđm nếu Iđm > IC I IC nếu IC > Iđm Gióng I2 lên đặc tính cơ tự nhiên có giá trị nTN2 (h) từ đó xác định giảm(b) trên đặc tính khởi động với giá trị dòng I2 . - Uđm I2 R nTN2= nTN2 Uđm I2 R Kẻ đường thẳng qua ab trên đặc tính cơ tự nhiên kẽ đường thẳng qua gh.Hai đường này cắt nhau tại n0 . - Từ n0 dựng đường đặc tính khởi động hình tia thỏa mãn điều kiện: Đảm bảo đúng số cấp khởi động yêu cầu. - Từ điểm f kẽ đường song song với trục hoành và phải cắt đặc tính tự nhiênđúng ở điểm g.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 21Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Nếu không thỏa mãn điều kiện trên ta phải chọn lại giá trị I1 , I2 để xâydựng lại đặc tính khởi động. - Hình 1.17: Đặc tính cơ của ĐC DC kích từ song song khi mở máy. - Hãm máy.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 22Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Trạng thái động cơ quay thuận: n > 0. - Iư > 0 M = K M Φđm Iư > 0 Phương trình đặc tính cơ: Rư n = n0 − M>0 K E K M Φ2 đm P = Uđm Iưđm > 0. - Cần dừng nhanh động cơ. - Hãm thuận.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 23Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay n và moment quay MH ngược chiều vàn > n0 Có hai phương pháp hãm tái sinh: Hãm bằng phương pháp giảm điện áp. - Giảm tốc bằng phương pháp giảm tốc Đặc tính cơ khi giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp. - n0 > 0 và MĐ < 0 Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh Khi n giảm tốc. - Phương trình đặc tính cơ: U1 RưM n. - >0 Rư Rư MĐ = K M Φđm Iư > 0 Đoạn n01 C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ vì MĐ < MCnên hệ thống giảm tốc. - Người ta tiến hành giảm điệnáp xuống còn U1 , lúc này do quán tính tốc độ vẫn quay theo chiều cũ, nhưngNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 25Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâmdòng điện và moment đã đảo chiều. - Khi hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lênphần ứng: Khi muốn hạ tải phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ. - Tốc độ động cơ tăng lên dần. - Khi tốc tốc độ gần đạt đến giá trị n0 ta cắtđiện trở phụ, động cơ tăng tốc trên đường đặc tính cơ tự nhiên. - Khi tốc độ vượtquá n > n0 , moment điện từ của động cơ đổi dấu thành moment hãm đến điểmA moment MC = MH , tải trọng được hạ với tốc độ ổn định n0đ , trạng thái hãmtái sinh. - Phương trình đặc tính cơ của đường số (1) (−Uđm ) RưM n. - K E Φđm K E K M Φ 2 đm Phương trình đặc tính cơ của đường số (2):Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 26Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Uđm Rư + RfM n. - K E Φđm K E K M Φ 2 đm Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phầnứng. - Giả sử hệ thống đang làm việc ổn định tại điểm A, để hạ tải người ta tiếnhành đảo ngược cực tính điện áp đặt lên phần ứng của động cơ (kết hợp đóngthêm điện trở phụ để hạn chế dòng điện hãm ban đầu không vượt quá 2.5Iđm ),để làm việc chuyển từ A sang B1 . - Qúa trình hãm ngược diễn ra làm giảmnhanh tốc độ động cơ về 0, đoạn B1 C1 gọi là đoạn đặc tính động cơ hãm ngượcbằng cách đảo chiều điện áp đặt lên phần ứng. - Tại C1 n = 0 nhưng do MC và MĐ cùng chiều nên chúng sẽ kéo rotor ngayngược theo chiều của chúng, động cơ bắt đầu quá trình mở máy theo chiềungược lại và tăng tốc do có sự hỗ trợ của MC và MĐ , đoạn C1 (−n0 ) gọi là đoạnđặc tính động cơ quay ngược.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 27Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Tại (−n0. - moment động cơ MĐ = 0 cùng chiều với n nên hệ thống tiếptục tăng tốc vượt khỏi (−n0. - Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ: Giả sử động cơ đang nâng tải ở điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cáchđóng vào mạch phần ứng 1 điện trở phụ đủ lớn (lớn hơn điện trở phụ mở máy). - Iư = >0 Rư + Rf Rư + Rf MĐ = K E Φđm Iư > 0Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 28Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Trạng thái hãm ngược diển ra cho đến E3 thì MĐ = MC tải được hạ xuốngvới tốc độ không đổi là (−nD. - Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ. - Hãm động năng kích từ độc lập: Sơ đồ nguyên lý của động cơ khi hãm động năng kích từ độc lậpNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 29Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Đặc tính cơ của động cơ kích từ độc lập. - −Eư Iư = MĐ = K M Φđm Iư < 0 Hệ thống làm việc tại điểm B, tại đây n và MĐ ngược chiều nhau, trạng tháihãm động năng kích từ độc lập xảy ra, tốc độ động cơ giảm về 0. - Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng là: (R ư + R HĐN )M n= K E K M Φ 2 đm B1 : Là đoạn hãm động năng kích từ độc lập đối với tải phản kháng hoặc cắtnguồn.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 30Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Hãm động năng tự kích từ: Sơ đồ nguyên lý Hãm động năng tự kích từ. - ∆nNT R ư + R PNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 34Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm ∆nTN ∆nNT − ∆nTN. - Pđm 93000 Ta có: Mđm N.m) nđm 600 Mđm = MB = MD = 1480 (N.m) Phương trình đặc tính cơ: Uđm RưM n. - m)Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 35Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Uđm (K Φ − n. - nđm thì ta phải đóng vào mạch phầnứng một điện trở phục có giá trị R P2 = 0,33 (Ω)Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 36Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 2.2.2. - 𝑚) Gỉa sử: IKT = IKTđm = const Φ = Φđm = const Rp = 0 Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có:Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 37Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Uđm RưM n. - V) 9,55.0,32Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 38Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm2.3. - K E Φđm K E K M Φđm 2Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 39Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm . - V) 9,55.0,32Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 40Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 2.3.2. - 𝑚) Phương trình đặc tính cơ: Uđm (R ư + R f. - nđm thì động cơ chuyển xuống làm việc tạiđiểm B nên tọa độ điểm B thỏa mãn phương trình đặc tính cơ: Uđm (R ư + R f1. - Ω) 1332Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 41Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Vậy để hạ tải với tốc độ bằng 1/2. - nđm thì động cơ chuyển xuống làm việc tạiđiểm C nên tọa độ điểm C thỏa mãn phương trình đặc tính cơ: Uđm (R ư + R f2. - nđm thì động cơ chuyển xuống làm việc tạiđiểm D nên tọa độ điểm D thỏa mãn phương trình đặc tính cơ: Uđm (R ư + R f3. - Ω) 1332Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 42Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Vậy để hạ tải với tốc độ bằng 2. - −300 (vòng/phút) 2Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 43Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm K E K M Φđm 2 R HĐN1 = −n. - Rư MNhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 44Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm . - Sơ đồ động lực điều khiển động cơ mở máy qua ba cấp điện trở và nânghạ tải với nhiều cấp tốc độ.Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 45Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm Ta sẽ được moment tương ứng. - Mmm Bước 3: Từ tọa độ (S, M) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta được đường đặctính cơ của động cơ. - Các dạng khác của đặc tính cơ. - (8) 2n0 X 9.55 nm Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết các thông số 𝐑 𝟏 , 𝐗 𝟏 , 𝐑 𝟐, 𝐗 𝟐 mà chỉbiết 𝛌𝐌 :Nhóm SVTH: Lê Ngọc Thanh – Nguyễn Văn Hải 46Đồ án truyền động điện GVHD: Lê Thanh Lâm 60f Xác định tọa độ 3 điểm đặc biệt: n0 = p Tọa độ điểm giới hạn. - Thay tọa độ điểm làm việc định mức vào phương trình đặc tính cơ (6) 2Mmax Mmm = Sđm Smax + Smax Sđm 2Mmax Sđm Smax Mđm = Smax + Sđm = 2λM 2 2 Smax − 2 λM Sđm Smax + Sđm = 0 giải phương trình bậc 2 theoSmax Thay S = 1 vào phương trình (6) ta được: 2Mmax Mmm = 1 S + max Smax 1 Lấy tùy ý nhiều giá trị của S thay vào phương trình (6) ta tìm được M S 0 S1 S2 S3. - 1 M M0 M1 M2 M3 ………..M Hệ số moment mở máy: Mmm K M = 9,55 Mđm >1 (K M : 1 2) Hệ số dòng điện mở máy: 2n0 > n > n0 −1 < s < 0 } Đoạn đặc tính hãm tái sinh (hãm máy phát)
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt