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

Bài giảng Truyền động điện - CĐ Giao thông Vận tải

Chia sẻ: Bautroimaudo Bautroimaudo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

46
lượt xem
7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Truyền động điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát về hệ thống truyền động điện; Đặc tính cơ của động cơ điện; Điều chỉnh tốc độ trong hệ thống truyền động điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Truyền động điện - CĐ Giao thông Vận tải

  1. ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI ------ BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Năm 2016
  2. LỜI NÓI ĐẦU Nhằm mục đích phục vụ cho việc giảng dạy và làm tài liệu tham khảo cho môn học Truyền Động Điện trong Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải. Giáo trình Truyền Động Điện ra đời làm giáo trình để giảng dạy cho sinh viên đang học hệ Cao đẳng chuyên ngành công nghệ kỹ thuật điện – điện tử và các ngành liên quan. Nội dung giáo trình “Truyền Động Điện” trình bày chi tiết các vấn đề dựa theo chương trình khung của Bộ Lao Động Thương Binh và Xã Hội, kết hợp với kiến thức thực tiễn nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng với sự phát triển công nghệ. Trong quá trình biên soạn, giáo trình sẽ còn một số hạn chế và không tránh khỏi sai sót. Mong nhận được sự đóng góp ý kiến để hoàn thiện hơn. Mọi sự đóng góp xin gửi về: Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử, Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải. Nhóm biên soạn
  3. MỤC TIÊU MÔN HỌC 1. Kiến thức - Phát biểu cấu trúc của hệ thống truyền động điện. - Nêu các dạng đặc tính cơ của máy sản xuất. - Mô tả cách vẽ đặc tính cơ. - Trình bày các dạng đặc tính cơ khi hãm của động cơ một chiều kích từ độc lập, động cơ một chiều kích từ nối tiếp. - Trình bày các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, động cơ không đồng bộ. 2. Kỹ năng - Phân tích hệ thống truyền động điện. - Nhận dạng và so sánh được các dạng đặc tính cơ của máy sản xuất. - Mô tả được các trạng thái làm việc của động cơ điện. - Thực hiện quy đổi momen cản, lực cản và momen quán tính về trục động cơ. - Viết được phương trình động học của truyền động điện. - Nhận dạng được đặc tính làm việc, khởi động, hãm của các loại động cơ điện. - Vẽ các dạng đặc tính cơ - So sánh các phương pháp điều chỉnh tốc động cơ điện một chiều, động cơ không đồng bộ. 3. Thái độ  Nâng cao khả năng làm việc nhóm  Rèn luyện tính cẩn thận, tính toán  Phát huy tinh thần học tập tự lập, sáng tạo
  4. MỤC LỤC Tuyên bố bản quyền Lời nói đầu Mục tiêu môn học Mục lục Trang Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1. CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI ......................................................................1 1.1.1. Caáu truùc cuûa heä truyền động điện ..............................................1 1.1.1.1. Định nghĩa ........................................................................1 1.1.1.2. Heä truyeàn ñoäng cuûa caùc maùy saûn xuaát ...........................2 1.1.1.3. Caáu truùc chung cuûa heä truyền động điện ........................4 1.1.2. Phaân loaïi caùc heä truyền động điện .............................................6 1.2. PHẦN CƠ CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ..............................................7 1.2.1. Caùc ñaïi löôïng ñaëc tröng cho caùc phaàn töû cô hoïc ......................7 1.2.2. Sơ đồ tính toán phần cơ ...............................................................7 1.2.2.1. Qui ñoåi mômen caûn veà truïc ñoäng cô ..............................8 1.2.2.2. Qui ñoåi mômen quaùn tính veà truïc ñoäng cô .....................9 1.2.3. Phaân loaïi mômen caûn ...............................................................11 1.3. PHƢƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ..14
  5. 1.4. ÑAËC TÍNH CÔ VAØ CAÙC TRAÏNG THAÙI LAØM VIEÄC CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN ............................................................................................................15 1.4.1. Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän ..................................................15 1.4.2. Ñoä cöùng ñaëc tính cô ..................................................................16 1.4.3. Caùc traïng thaùi laøm vieäc cuûa ñoäng cô ......................................16 1.5. ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỘNG TĨNH CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ...................20 Chương 2: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG .................................................................................24 2.2. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP (KÍCH TÖØ SONG SONG) .................................................................24 2.2.1. Sô ñoà noái daây ............................................................................24 2.2.2. Phöông trình ñaëc tính cô ...........................................................25 2.2.3. Ñaëc tính cơ töï nhieân .................................................................27 2.2.4. Caùc ñaëc tính cơ nhaân taïo ..........................................................28 2.2.5. Caùc traïng thaùi haõm ...................................................................32 2.3. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ NOÁI TIEÁP VAØ KÍCH TÖØ HOÃN HÔÏP ..................................................................37 2.3.1. Phöông trình vaø daïng ñaëc tính cô ............................................37 2.3.2. Đaëc tính vaïn naêng cuûa ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp ....39 2.3.3. Caùc ñaëc tính nhaân taïo cuûa ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp ...........................................................................................40
  6. 2.3.4. Caùc traïng thaùi haõm cuûa ñoäng cô một chiều kích töø noái tieáp ..41 2.3.5. Ñaëc ñieåm, ñaëc tính cô vaø traïng thaùi haõm cuûa ñoäng cô một chiều kích töø hoãn hôïp ..............................................................44 2.4. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ ............................45 2.4.1. Ñaëc tính cô ñieän........................................................................46 2.4.2. Ñaëc tính cô ................................................................................48 2.4.3. Döïng ñaëc tính cơ töï nhieân ........................................................50 2.4.4. Caùc ñaëc tính cơ nhaân taïo ..........................................................51 2.4.5. Caùc traïng thaùi haõm ...................................................................55 Chương 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 3.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG ..................................................................................60 3.1.1. Caùc ñònh nghóa ..........................................................................60 3.1.2. Muïc ñích ñieàu chænh caùc thoâng soá ñaàu ra ñoäng cô .................61 3.1.3. Điều chỉnh không tự động và điều chỉnh tự động .....................61 3.1.4. Nhiễu các thông số đầu ra .........................................................62 3.2. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU ..62 3.2.1. Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng .................63 3.2.2. Điều khiển bằng điện áp đặt vào phần ứng ...............................64 3.2.3. Điều khiển bằng từ thoâng kích thích ........................................65 3.3. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ KHOÂNG ÑOÀNG BOÄ .67 3.3.1. Ñieàu khieån baèng ñieän trôû phuï trong maïch rôto ......................67
  7. 3.3.2. Ñieàu khieån baèng ñieän aùp stato.................................................68 3.3.3. Haïn cheá dòng điện mở máy ......................................................70 3.3.4. Ñieàu khieån động cơ không đồng bộ bằng tần số ......................71 Phụ lục danh mục hình ảnh Tài liệu tham khảo
  8. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Thời lượng: 12 giờ Mục tiêu:  Trình bày được cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động điện.  Mô tả được các trạng thái làm việc của động cơ điện và các dạng đặc tính cơ của máy sản xuất  Trình bày được cách quy đổi mômen cản, lực cản và mômen quán tính về trục động cơ. 1.1. CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI 1.1.1. Caáu truùc cuûa heä truyền động điện 1.1.1.1. Ñònh nghóa - Heä truyền động điện laø toå hôïp caùc thieát bò vaø phaàn töû ñieän - cô duøng ñeå bieán ñoåi ñieän naêng thaønh cô naêng cung caáp cho cô caáu coâng taùc treân caùc maùy saûn xuaát, ñoàng thôøi coù theå ñieàu khieån doøng naêng löôïng ñoù tuøy theo yeâu caàu coâng ngheä cuûa maùy saûn xuaát. - Chöùc naêng cuûa heä truyền động điện: + Bieán ñoåi ñieän naêng thaønh cô naêng vaø ngöôïc laïi + Ñieàu khieån quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng + Ñieàu khieån chuyeån ñoäng cuûa cô caáu chaáp haønh vaø quaù trình coâng ngheä. + Ñieàu khieån caùc thoâng soá naêng löôïng nhö coâng suaát, momen, toác ñoä, vò trí. Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 1
  9. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện - Caùc heä thoáng truyền động điện ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc thieát bò hoaëc daây chuyeàn saûn xuaát coâng nghieäp. trong giao thoâng vaän taûi, trong caùc thieát bò daân duïng. - Heä truyền động điện coù theå hoaït ñoäng vôùi toác ñoä khoâng ñoåi hoaëc vôùi toác ñoä thay ñoåi ñöôïc. - Hieän nay, khoaûng 75-80% caùc heä truyền động điện laø loaïi toác ñoä khoâng ñoåi, vôùi caùc heä thoáng naøy chæ thöïc hieän quaù trình khôûi ñoäng vaø haõm. Phaàn coøn laïi, chieám khoaûng 20-25%, laø caùc heä thoáng coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä ñoäng cô ñeå phoái hôïp ñöôïc ñaëc tính ñoäng cô vaø ñaëc tính taûi yeâu caàu. - Heä truyền động điện ngaøy nay caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi vaø laø coâng cuï khoâng theå thieáu ñöôïc trong quaù trình tö ñoäng hoùa saûn xuaát nhôø söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa kyõ thuaät baùn daãn vaø ñieän töû coâng suaát lôn vôùi kyõ thuaät vi xöû lyù. 1.1.1.2. Heä truyeàn ñoäng cuûa caùc maùy saûn xuaát Xeùt sô ñoà truyeàn ñoäng cuûa 3 loaïi maùy sau: a) Truyeàn ñoäng cuûa maùy bôm Hình 1.1: Truyền động của máy bơm nước Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 2
  10. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện o Đ: động cơ điện, biến đổi điện năng thành cơ năng o CT: cơ cấu công tác (cánh bơm) o M: mômen quay o ω: tốc độ quay o MC (MCT): mômen cản, tác động lên trục động cơ, ngược chiều tốc độ quay ω. - Khi M = MC: hệ sẽ chuyển động ổn định với tốc độ không đổi ω = const. b) Truyeàn ñoäng maâm caëp maùy tieän Hình 1.2: Truyền động mâm cặp máy tiện o Cơ cấu công tác CT: gồm mâm cặp MC và phôi PH o TL: khâu truyền lực là các cặp bánh răng c) Truyeàn ñoäng caàn truïc Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 3
  11. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện Hình 1.3: Truyền động của cần trục - Cơ cấu công tác CT: gồm trống tời TT, dây cáp C và tải trọng G - Khi nâng tải trọng: động cơ tạo mômen quay M cùng chiều với ω, MC ngược chiều với ω. - Khi hạ tải trọng: tải trọng với lực trọng trường và thế năng sẽ làm trống tời quay, cấp vào hệ gây ra chuyển động. Lúc này động cơ làm việc như một máy phát điện, tiêu thụ cơ năng và biến thành điện năng. Mômen động cơ sinh ra M ngược chiều quay của trục, động cơ đã biến thành một bộ phanh hãm. 1.1.1.3. Caáu truùc chung cuûa heä truyền động điện Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 4
  12. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện Hình 1.4: Cấu trúc của hệ truyền động điện  Löôùi ñieän (nguoàn ñieän): - Thoâng thöôøng laø löôùi ñieän xoay chiều 3 pha coâng nghieäp, taàn soá 50Hz, vôùi ñieän aùp chuaån 220 V, 380V. - Trong moät soá tröôøng hôïp nguoàn ñieän laø moät chieàu (pin, aécpui.. )  Bộ biến đổi BĐ: - Coù chöùc naêng bieán ñoåi daïng naêng löôïng ñieän. Caùc thieát bò naøy ñöôïc söû duïng trong caùc heä truyeàn ñoäng ñieàu khieån toác ñoä, momen. - Caùc daïng boä bieán ñoåi coâng suaát: Boä chænh löu, Boä bieán taàn, Boä bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu v.v...  Ñoäng cô Ñ: - Laø phaàn töû chính cuûa heä truyeàn ñoäng coù nhieäm vuï bieán ñoåi ñieän naêng thaønh cô naêng vaø ngöôïc laïi. Ñoäng cô thoâng thöôøng chuyeån ñoäng quay vaø phaân loaïi ra: ñoäng cô một chiều, động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ, ñoäng cô servo, ñoäng cô böôùc. Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 5
  13. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện  Thieát bò truyeàn löïc TL: - Coù chöùc naêng truyeàn chuyeån ñoäng, truyeàn cô naêng töø ñoängcô tôùi cô caáu chaáp haønh, bieán ñoåi daïng chuyeån ñoäng, thích öùng veà toác ñoä, moâmen, löïc: Daây cu-roa, khôùp noái, baùnh raêng.  Thieát bò ñieàu khieån ĐK: Laø toå hôïp caùc thieát bò coù nhieäm vuï quan troïng ñieàu khieån quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng, quaù trình coâng ngheä. Thaønh phaàn goàm: - Thieát bò baûo veä khoûi söï coá, thieát bò ñieàu khieån ñoùng, caét, ñaûo chieàu phuïc vuï coâng ngheä vaø cho ngöôøi vaän haønh - Vi xöû lyù, vi ñieàu khieån, maùy tính, thieát bò ñieàu chænh: nhaän tín hieäu töø thieát bò hoài tieáp, xöû lyù thuaät toaùn ñieàu khieån cho heä truyeàn ñoäng. - Thieát bò taïo tín hieäu hoài tieáp: caùc cô caáu ño löôøng, sensor doøng ñieän, ñieän aùp, sensor toác ñoä, maùy phaùt toác, encoder.  Cô caáu coâng taùc CT: Thöïc hieän quaù trình coâng ngheä: maùy caét, maùy baøo, maùy bôm, maùy neùn khí, maùy nghieàn giaáy, caàu truïc, thang maùy, baêng truyeàn, maùy may, quaït v.v... 1.1.2. Phaân loaïi caùc heä truyền động điện a) Theo ñaëc ñieåm ñoäng cô - Truyeàn ñoäng duøng ñoäng cô moät chieàu - Truyeàn ñoäng duøng ñoäng cô khoâng ñoàng boä - Truyeàn ñoäng duøng ñoäng cô ñoàng boä - Truyeàn ñoäng duøng ñoäng cô böôùc. b) Theo tính naêng ñieàu chænh - Truyeàn ñoäng khoâng ñieàu chænh - Truyeàn ñoäng coù ñieàu chænh Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 6
  14. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện c) Theo möùc ñoä töï ñoäng - Hệ truyền động không tự động - Hệ truyền động tự động d) Moät soá caùch phaân loaïi khaùc - Truyeàn ñoäng ñaûo chieàu vaø khoâng ñaûo chieàu - Truyeàn ñoäng ñôn vaø truyền động nhieàu ñoäng cô - Truyeàn ñoäng theo thoâng soá ñieàu khieån: toác ñoä, momen v.v... 1.2. PHAÀN CÔ CUÛA HEÄ TRUYEÀN ÑOÄNG ÑIEÄN 1.2.1. Caùc ñaïi löôïng ñaëc tröng cho caùc phaàn töû cô hoïc Baûng 1.1: Caùc ñaïi löôïng ñaëc tröng cho caùc phaàn töû cô hoïc Chuù yù: 1 KG = 9,81 N 1 voøng/phuùt = 9,55 rad/s 1.2.2. Sơ đồ tính toán phần cơ - Trong các trường hợp phức tạp, để thuận tiện trong việc khảo sát và tính toán, thường dùng sơ đồ thay thế, gọi là sơ đồ tính toán phần cơ dạng khối. Ta chọn tốc độ của một trục nào đó (thường chọn tốc độ động cơ ω), sau đó quy đổi các đại lượng mômen, mômen quán tính, lực,…về tốc độ động cơ. Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 7
  15. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện Ví duï: Hình 1.5: Sơ đồ tính toán phần cơ Trong đó: M: mômen quay của động cơ MC: mômen cản qui đổi về trục động cơ Jt: mômen quán tính của hệ 1.2.2.1. Qui ñoåi mômen caûn veà truïc ñoäng cô Qui ñoåi mômen Mi tác ñoäng vaøo phaàn töû thöù i laøm vieäc ôû toác ñoä ωi veà toác ñoä  - Phaàn töû chuyeån ñoäng quay: (1.1)  i : tæ soá truyeà n töø ñoä ng cô ñeá n truï c thöù i i  : hieä usuaá t cuû a boä truyeà n löï c töø truï c ñoä ng cô ñeá n truï c thöù i Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 8
  16. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện - Phaàn töû chuyeån ñoäng thaúng: vôùi toác ñoä Vi vaø löïc taùc ñoäng Fi (1.2)  với  Vi Toång quaùt: mômen caûn toång qui ñoåi veà truïc ñoäng cô Mi F MC    j (1.3) i ii .i j  j . j 1.2.2.2. Qui ñoåi mômen quaùn tính veà truïc ñoäng cô Qui ñoåi mômen quaùn tính Ji cuûa phaàn töû thöù i laøm vieäc ôû toác ñoä ωi veà toác ñoä  - Phaàn töû chuyeån ñoäng quay: (1.4) - Phaàn töû chuyeån ñoäng thaúng vôùi toác ñoä Vi: (1.5) với m: là khoái löôïng Toång mômen quaùn tính tổng qui ñoåi veà truïc ñoäng cô (1.6) Ví dụ: Xaùc ñònh mômen caûn vaø mômen quaùn tính cuûa taûi troïng và dây cáp quy ñoåi veà truïc ñoäng cô. Boä tuyeàn löïc goàm caëp baùnh raêng coù tyû soá truyeàn i = 6, troïng löôïng cuûa vaät naâng G = 12 kN, troïng löôïng daây caùp Gc = 10% G, toác ñoä naâng v = 10 m/s. Hieäu suaát caëp baùnh raêng  r = 0,95, hieäu suaát cuûa troáng tôøi  t = 0,93, ñöôøng kính troáng tôøi Dt = 0,6 m. Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 9
  17. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện = MC MCqñ = ? JGqñ = ? J G Giải: - Tổng trọng lượng: Gt = G + Gc = 12 +1,2 = 13,2 (KN) = 13200 (N) - Momen cản do Gt gây ra: Dt 1 0,6 1 M CT  Gt  13200. .  4258( Nm) 2 t 2 0,93 - Momen cản của tải trọng và dây cáp quy đổi về trục động cơ: 1 1 M Cqd  M CT .  4258.  747( Nm) ir 6.0,95 - Khối lượng tải trọng và dây cáp tính theo Kg: Gt 13200 m   1345( Kg ) 9,81 9,81 - Ta có: Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 10
  18. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện 2 2 t    3,3(1/ m) Dt 0, 6 mà   i.t  6.3,3  19,8(1/ m) - Momen quán tính của tải trọng và dây cáp quy đổi về trục động cơ: 1 1 J Gqd  m.  1345.  3, 43(kgm2 )  2 19,82 1.2.3. Phaân loaïi mômen caûn a) Phaân loaïi mômen caûn theo chieàu taùc duïng (so vôùi chieàu toác ñoä) - Mômen caûn theá naêng  Coù chieàu khoâng phuï thuoäc toác ñoä  Coù khaû naêng trao ñoåi thuaän nghòch vôùi ñoäng cô ñieän Ví dụ: maùy naâng haï, caàn truïc Hình 1.6: Đồ thị mômen cản thế năng Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 11
  19. Chương 1: Khái quát về hệ thống truyền động điện - Mômen caûn phaûn khaùng  Luoân ngöôïc chieàu vôùi toác ñoä  Cô caáu coâng taùc chæ tieâu thuï naêng löôïng Ví duï: mômen do löïc ma saùt. Hình 1.7: Đồ thị mômen cản phản kháng b) Phaân loaïi theo haøm soá phuï thuoäc giöõa mômen caûn vaø toác ñoä cuûa maùy saûn xuaát q    - Phöông trình toång quaùt: M c  M co  M ñm   (1.7)  ñm  Trong đó: M : momen caûn luùc ban đầu co M , : momen vaø tốc độ góc ôû ñònh möùc ñm ñm  : vaän toác ôû traïng thaùi baát kyø Giáo Trình Truyền Động Điện Trang 12
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2