intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hệ thống cơ điện tử 1: Chương 2 - TS. Dương Quang Khánh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST
Báo xấu
7
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hệ thống cơ điện tử 1" Chương 2 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu dẫn động; các cơ cấu dẫn động điện từ; cơ cấu dẫn động thủy khí;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống cơ điện tử 1: Chương 2 - TS. Dương Quang Khánh

  1. ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT Chương 2 CÁC CƠ CẤU DẪN ĐỘNG 1 Giảng viên: TS. Dương Quang Khánh Bộ môn: Cơ điện tử Năm học: 2021-2022
  2. 2.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ CẤU DẪN ĐỘNG Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động với cơ cấu dẫn động ➢ Cơ cấu dẫn động (actuator) được bố trí ở giữa các thiết bị điều chỉnh hoặc điều khiển và hệ thống được điều khiển hoặc quá trình trong sơ đồ nguyên lý hoạt động của một hệ thống cơ điện tử. ➢ Các đại lượng đầu vào cơ cấu dẫn động là các tín hiệu truyền dẫn thông qua giao diện chuẩn của vi xử lý. ➢ Các đại lượng đầu ra cơ cấu dẫn động là năng lượng hoặc công suất có khả 2 năng sinh công cơ học cho trục quay (năng lượng quay ) hoặc cho vật trượt (năng lượng dịch chuyển)
  3. 2.1.CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ➢ Các thành phần của cơ cấu dẫn động: ▪ Các bộ chuyển đổi cơ học trung gian như hộp số, các trục quay… ▪ Các bộ điều khiển năng lượng (bộ khuếch đại công suất): coi chúng là các phần tử có các đặc tính lý tưởng ▪ Bộ chuyển đổi năng lượng b) Mạch chuyển đổi điện a) Hệ thống nhiệt động 4 cực (2 cửa) Hình 2.2: Sơ đồ của các bộ chuyển đổi năng lượng 3
  4. 2.1.CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ➢ Công thực hiện trong một khoảng thời gian t1  t  t2 2 W12 =  P(t )dt (2.1) 1 ➢ Theo định luật bảo toàn năng lượng: E2 − E1 = W12 + Q12 dE  = P+Q (2.2) dt E: năng lượng P: công suất Q: lượng nhiệt  Q : dòng nhiệt ➢ Xét trạng thái dừng E = const W12 = W12 + Q12 zu ab (2.3) 4  P zu = P ab + Q (2.4)
  5. 2.1.CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ➢ Các dạng của công suất: ▪ Công suất cơ ▪ Công suất điện ▪ Công suất chất lỏng ▪ Công suất nhiệt Bảng 2.1: Các dạng công suất, đại lượng thế và đại lượng dòng suy rộng 5
  6. Bảng 2.2: Tổng quan về các bộ chuyển đổi thông dụng 6
  7. Bảng 2.3: Sự tương tác về đặc tính của các phần tử trong các hệ thống cơ điện tử 7
  8. 2.2. CÁC CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ĐIỆN TỪ 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG Hình 2.3: Mô hình điều khiển động cơ với hai vòng phản hồi sử dụng bộ điều khiển P-PI 8
  9. 2.2. CÁC CƠ CẤU DẪN ĐỘNG ĐIỆN TỪ 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Tất cả các bộ chuyển đổi điện động đều hoạt động dựa trên tác động của lực LORENTZ ➢ Bộ chuyển đổi tịnh tiến ▪ Trị số của lực: F = BIl (2.5) ▪ Phương trình điện áp: U = RI + U ind (2.6) d d (Bls) ▪ Điện áp cảm ứng trong các vòng dây: U ind = = = Blv (2.7) dt dt 9 Hình 2.3: Bộ chuyển đổi điện động dưới dạng máy điện sơ cấp
  10. 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Theo định luật bảo toàn năng lượng: Pel = P zu − Pv = P ab (2.8) U ind I = UI − RI 2 = BlvI = Fv (2.9) ▪ Khi dây dẫn dịch chuyển mà không có dòng điện chạy qua (điện áp cảm ứng bằng điện áp ngoài U ind = U ), sẽ tạo ra tốc độ không tải: U v0 = (2.10) Bl ▪ Khi dây dẫn bị hãm lại (trạng thái vận hành thông thường của động cơ) v  v0 ,U ind  U d ➢ Khi có n vòng dây: U ind = = nBlv (2.11) dt di 10 U = RI + L + U ind (2.12) dt
  11. 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Mô hình toán học ▪ Theo lý thuyết mạng bốn cực: F = kI (2.13) 1 U ind I = Fv → v = U ind (2.14) k ▪ Hằng số cơ cấu dẫn động: k = nBl ▪ Khối lượng di động của cơ cấu dẫn động m: F = mv  (2.15) ▪ Thế (2.13), (2.14) vào (2.15) và (2.12): dv k = I dt m dI R k 1 =− I − v+ U dt L L L 11 Hình 2.4: Sơ đồ tương đương của bộ chuyển đổi điện động
  12. 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Mô hình toán học ▪ Phương trình trạng thái với biến trạng thái z = v,I  T  k  d v   0 m  v   0  (2.16)  I  =  k R   I  +  1 U dt   − −      L  L L z = Az + BU  ▪ Nếu biến trạng thái z = v,F T :  1  d v  0 0 = 2 m   v  +  k U dt  F   k   − R  F    (2.17) −    L   L L 12
  13. 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Bộ chuyển đổi quay ▪ Phần tĩnh (stator): nam châm vĩnh cửu ▪ Phần động (rotor) F = BIl M = 2rF = 2rBIl = ABI , A = 2rl (2.18) U ind = 2 Blv = 2rlB = AB (2.19) U ind I = UI − RI 2 = AB I = M  (2.20) 2 n   rad s  = vg ph : vận tốc góc 60 13 Hình 2.5: Bộ chuyển đổi điện động kiểu máy quay
  14. 2.2.1. CƠ SỞ CỦA CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Mô hình toán học ▪ Quan hệ giữa moment và dòng điện: M = k I (2.21) 1 ▪ Vận tốc góc M = U ind I →  = U ind (2.22) k (2.23) ▪ Phương trình chuyển động quay của rotor: M = J  ▪ Phương trình trạng thái: d k = I dt J (2.24) dI R k 1 =− I− + U dt L L L 14
  15. 2.2.2. CÁC KIỂU CẤU TẠO CỦA BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Các loại động cơ điện một chiều ▪ Động cơ một chiều kích từ độc lập ▪ Động cơ một chiều kích từ nối tiếp ▪ Động cơ một chiều kích từ song song Hình 2.6: Động cơ một chiều kích từ độc lập: a) Cấu trúc b) Sơ đồ mạch 2 U − I AR = n= (2.25) 60 c ➢ Các khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ: ▪ Điều chỉnh từ thông kích thích thông qua I F 15 ▪ Điều chỉnh điện trở ▪ Điều chỉnh điện áp cung cấp U
  16. 2.2.2. CÁC KIỂU CẤU TẠO CỦA BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG 1  ~ I A, M ~ I A,  ~ 2  ~ I F , M ~ I A ,  ~ n − kM M 16 Hình 2.7: Sơ đồ mạch động cơ kích từ nối tiếp, kích từ song song và các đường đặc tính tương ứng (M ,  )
  17. 2.2.2. CÁC KIỂU CẤU TẠO CỦA BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Các loại động cơ từ trường quay ▪ Động cơ đồng bộ ▪ Động cơ không đồng bộ Hình 2.8: Động cơ đồng bộ có nam châm vĩnh cửu: a) Cấu trúc b) Sơ đồ mạch n0 = 60 f ( phút ) f : tần số điện áp cấp (2.26) p p : số cặp cực ➢ Các khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ: 17 ▪ Thay đổi số cặp cực ▪ Thay đổi tần số điện áp cấp
  18. 2.2.2. CÁC KIỂU CẤU TẠO CỦA BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ĐỘNG ➢ Động cơ không đồng bộ n = n0 (1 − s ) = (1 − s )(vòng phút ) 60 f (2.27) ▪ Tốc độ động cơ: p ▪ Độ trượt: n0 − n (2.28) s= n0 Hình 2.9: Động cơ không đồng bộ với rotor lồng sóc: a) Cấu trúc b) Sơ đồ mạch ➢ Các khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ: 18 ▪ Thay đổi số cặp cực ▪ Thay đổi tần số điện áp cấp ▪ Thay đổi hệ số trượt thông qua thay đổi điện trở phụ
  19. 2.2.3. CƠ SỞ VỀ BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN TỪ ➢ Tất cả các bộ chuyển đổi điện từ đều dựa trên sự tương tác của lực từ kháng. Lực này tác động lên vật thể và làm thay đổi từ trường thông qua các tính chất vật liệu của chúng. ➢ Bộ chuyển đổi tịnh tiến: ▪ Từ kháng hay trở kháng từ Rm  A (V .s ) trong một mạch từ tương tự như điện trở R  A V  trong mạch dòng điện 19 Hình 2.9: Bộ chuyển đổi điện từ dạng nam châm lý tưởng hóa
  20. 2.2.3. CƠ SỞ VỀ BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN TỪ ➢ Bộ chuyển đổi tịnh tiến: Hình 2.10: Sơ đồ mạch điện tương đương của từ trường cơ bản: a) Mạch từ, b) Mạch dòng điện lFe 2s Rmges = RmFe + RmL = +  : số lượng vòng dây  Fe A  L A A : tiết diện của cực 2s lFe : độ dài của đường từ trường Rmges  do  L   0 ;  Fe  0 0 A trong lõi sắt Theo định luật Ohm cho mạch từ:  = I = Vges = Rmges  = Rmges BA 20 I 0I B= = Rmges A 2s
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2