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

Bài giảng Truyền động điện DC & AC - ThS.Trần Công Bình

Chia sẻ: ĐỨC DŨNG | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST
Báo xấu
890
lượt xem 391
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Truyền động điện DC & AC gồm 6 chương. Nội dung bài giảng trình bày động học hệ thống động cơ - tải cơ, điều khiển vòng hở tốc độ động cơ một chiều, điều khiển vòng kín tốc độ động cơ một chiều, điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha, điều khiển vector động cơ không đồng bộ ba pha, điều khiển động cơ đồng bộ ba pha.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Truyền động điện DC & AC - ThS.Trần Công Bình

  1. ĐẠI HỌC NHA TRANG Bài giảng TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DC & AC Biên soạn: ThS. Trần Công Binh THÁNG 8 NĂM 2010
  2. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN (DC & AC) Chương I: Động học hệ thống động cơ - tải cơ I.1: Đặc tính cơ của tải I.2: Đặc tính cơ của động cơ Chương II: Điều khiển vòng hở tốc độ động cơ một chiều II.1: Động cơ một chiều (động cơ DC) Đặc tính cơ tĩnh động cơ DC Điều khiển tốc độ động cơ DC Các trạng thái hãm II.2: Điều khiển động cơ DC dùng Bộ chỉnh lưu Giới thiệu Bộ chỉnh lưu 1 pha Bộ chỉnh lưu 3 pha II.3: Điều khiển động cơ DC dùng Bộ biến đổi xung áp (Chopper) Bộ chopper giảm áp Bộ chopper tăng áp Hãm tài sinh dùng bộ chopper tăng áp Mạch cầu H điều khiển động cơ DC làm việc ở 4 góc phần tư Chương III: Điều khiển vòng kín tốc độ động cơ một chiều III.1: Mô hình động của động cơ DC III.2: Bộ điều khiển PID III.1: Điều khiển vòng kín động cơ DC Điều khiển vòng hở tốc độ động cơ DC Điều khiển vòng kín tốc độ động cơ DC Điều khiển moment động cơ DC Điều khiển vị trí động cơ DC Bộ điều khiển động cơ DC (DC Drive) Chương IV: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha IV.1: Động cơ không đồng bộ ba pha (ĐCKĐB) Đặc tính cơ tĩnh ĐCKĐB ba pha Khởi động mềm ĐCKĐB ba pha IV.1: Điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba pha Điều khiển khởi động bằng cách thay đổi điện trở rotor Điều khiển điện áp phần ứng Điều khiển tần số bằng phương pháp V/f Chương V: Điều khiển vector động cơ không đồng bộ ba pha V.1: Bộ nghịch lưu ba pha và Vector không gian Bộ nghịch lưu ba pha. Vector không gian và hệ toạn độ satator (αβ). V.2: Hệ qui chiếu quay Hệ toạ độ từ thông rotor (dq). Chuyển đổi hệ toạ độ αβ ↔ dq. V.3: Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha trong hệt toạ độ từ thông rotor Sơ đồ tương đương của động cơ và một số ký hiệu. Mô hình động cơ trong HTĐ từ thông rotor (Ψr). V.4: Điều khiển định hướng từ thông (FOC) động cơ không đồng bộ ba pha Điều khiển PID Điều khiển FOC động cơ không đồng bộ ba pha. V.5: Bộ biến tần Chương VI: Điều khiển động cơ đồng bộ ba pha 31/08/2010 1
  3. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Chương I: Động học hệ thống động cơ - tải cơ I.1: Đặc tính cơ của tải I.1.1: Đơn vị của các đại lượng cơ học: I.1.2: Phương trình moment cơ bản dω M co − M c = J dt Mcơ > Mc tải cơ tăng tốc. Mcơ < Mc tải cơ giảm tốc. Mcơ = Mc tải cơ chạy với tốc độ ổn định – xác lập – trạng thái tĩnh. I.1.3: Các thành phần của moment cản Mc: M c = M t + B.ω + M msk + M mst + C.ω2 Mt Moment tải B.ω Moment ma sát nhớt Mmsk Moment ma sát khô Mmst Moment ma sát tĩnh C.ω2 Moment cản của quạt gió làm mát Thông thường, các đại lượng khác khá nhỏ, nên khi bỏ qua: M c = M t + B.ω I.1.4: Một số dạng đặc tính tải thường gặp: 31/08/2010 2
  4. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Mt Mt m Mđm ω ω ωđm ωđm Tải moment hằng số Tải moment thay đổi theo tốc độ (Thang máy, cần cẩu, băng chuyền,…) (Bơm, quạt,…) I.1.5: Moment quán tính: ⎛ ω2 ⎞ k ⎛ v ⎞ n 2 J = J m + ∑ ⎜ Ji i ⎟ + ∑ ⎜ m j j ⎟ ⎜ 2 ⎟ ⎜ i =1 ⎝ ⎠ j=1 ⎝ 2⎟⎠ Jm moment quán tính của trục động cơ. Ji , ωi moment quán tính, tốc độ của phần tử quay thứ i. mj , vj khối lượng, tốc độ của phần tử chuyển động tịnh tiến thứ j. I.1.6: Các chế độ làm việc: 31/08/2010 3
  5. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B a) Hãm tái sinh: _ Pđiện < 0: trả năng lượng về nguồn. _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải. b) Hãm ngược: _ Pđiện > 0: tiêu thụ công suất từ nguồn. _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải. Công suất điện + cơ chuyển thành nhiệt. c) Hãm động năng: _ Pđiện = 0: cách ly với nguồn. _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải. Công suất cơ chuyển thành nhiệt. I.1.7: Điều kiện ổn định tĩnh: dM c dM co > dω dω I.1.8: Thông số của hệ thống điện cơ: dM _ Độ cứng đặc tính cơ: β = dω _ Công suất định mức. …. I.2: Đặc tính cơ của động cơ I.2.1: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ độc lập, NCVC: ω ωolt ωo ωđm I, Mcơ 0 I0 Iđm, Mđm Ikđ, Mkđ 31/08/2010 4
  6. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B U Ru ω= − M co M co = kΦI u E = kΦ ω Kích từ độc lập: kΦ (kΦ )2 ω ωolt ωo ωđm Iu Rư Ikt Rkt U Ukt I, Mcơ E Φkt 0 I0 Iđm ω I.2.2: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ nối tiếp: U R u + R nt Kích từ nối tiếp: ω= − M co = k.k kt I 2 k.k kt M co k.k kt u Iu Rư Int U E Rnt I.2.3: Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ hỗn hợp: Iu Rư Ikt Int U E Rkt Rnt 31/08/2010 5
  7. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Ví dụ 1: Một động cơ DC kích từ độc lập, 230V, điện trở phần ứng 0,2Ω, tốc độ không tải lý tưởng là 1000 vòng/phút. Ở chế độ định mức dòng điện phần ứng là 40A. Biết từ thông kích từ không đổi và bằng định mức. Tính tốc độ và momen điện từ (moment cơ) định mức của động cơ? Tính dòng điện khởi động và moment khởi động của động cơ? Ví dụ 2: Một động cơ DC kích từ độc lập có các thông số định mức 500V, 100A, 1000 vòng/phút. Điện trở phần ứng 1Ω. Từ thông kích từ không đổi và bằng định mức. Tính momen và công suất định mức của động cơ? Tính hiệu suất của động cơ ở định mức nếu công suất tổn hao của cuộn kích từ là 5kW. Động cơ mang tải và có dòng điện phần ứng là 40A. Tính tốc độ, momen và hiệu suất của động cơ khi đó? Tính dòng điện khởi động và moment khởi động của động cơ? Vẽ đặc tuyến momen - tốc độ và chỉ ra các điểm đã tính trên. KPhi = 3.8197 E = 400 Pout = 40000 w = 104.7198 M = 381.9719 HS = 0.7273 Ec = 460 nc = 1150 Poutc = 18400 wc = 120.4277 Mc = 152.7887 HSc = 0.7360 Ikd = 500 Mkd = 1.9099e+003 Ví dụ 3: Một động cơ DC kích từ nối tiếp, có điện trở phần ứng là 0, 2Ω và điện trở cuộn kích từ là 0,1Ω. Thông số định mức của động cơ là 450V, 40A, 1000 vòng/phút. Khi động cơ vận hành ở định mức : Tính tốc độ và momen của động cơ? Tính công suất và hiệu suất của động cơ? Tính dòng điện khởi động và moment khởi động của động cơ? KPhi = 4.1826 E = 438 Pout = 17520 w = 104.7198 M = 167.3037 Pout = 17520 Pin = 18000 HS = 0.9733 Ikd = 1.5000e+003 Mkd = 2.3527e+005 Ví dụ 4: Một động cơ DC kích từ nối tiếp vận hành ở chế độ định mức 161,2 Nm, 1000 vòng/phút, 41A, 420V. Tổng điện trở phần ứng và cuộn kích từ là 0,2Ω. Tính tốc độ và dòng điện của động cơ khi momen điện 87 Nm? 31/08/2010 6
  8. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B I.2.4: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha: Mạch tương đương của động cơ không đồng bộ ba pha. & Is Rs jXs & ' R 'r Ir jX’r & I Fe & Im 1− s ' & Rr Us s RFe jXm Mạch tương đương động cơ KĐB & Is Rs jXs &' Ir R 'r jX’r & Im & Rm 1− s ' Us Rr jXm s Mạch tương đương của động cơ KĐB Rt jXt & It jX’r R 'r & Ut s Sử dụng biến đổi Thevenin cho mạch stator Giả sử Rm > Xm): & & U t = Us j.X m (R s + j.X s ) j.X m và Z t = R t + j.X t = R s + j(X s + X m ) R s + j(X s + X m ) Mạch tương đương ĐCKĐB ba pha khi bỏ qua nhánh từ hoá: Rs jXs &' I jX’r r R 'r & Us s Mạch tương đương đơn giản của động cơ KĐB 2⎛ R ⎞ ' 3U s ⎜ r ⎟ ⎜ s ⎟ 1 ⎝ ⎠ M co = ωs ⎛ ' 2 R ⎞ ( ⎜ R s + r ⎟ + X s + X 'r ⎜ s ⎟ ) 2 ⎝ ⎠ 31/08/2010 7
  9. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Mcơ Mmax T Mđm A Mkđ TL 0 ωp ωđm ωs ω dT dT Độ trượt tới hạn: sp ứng với Tmax = 0 , hay =0 ds dn R 'r sp = R s + (X s + X 'r ) 2 2 3 U2 1 2 s Tmax = ω s R + R 2 + (X + X ' )2 s s s r 1 3U s R 'r 2 Tst = ω s (R s + R 'r )2 + (X s + X 'r )2 T 2 = Tmax s sp + sp s 31/08/2010 8
  10. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Chương II: Điều khiển vòng hở tốc độ động cơ một chiều II.1: Động cơ một chiều (động cơ DC) II.1.1: Đặc tính cơ tĩnh động cơ DC Φ Φđm Ikt 0 a) Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ độc lập, NCVC: E U − R u Iu Kích từ độc lập: ω= = ⇒ E~ω ~n kΦ kΦ U Ru ω= − M co M co = kΦI u kΦ (kΦ )2 ω ωolt ωo ωđm Iu Rư Ikt Rkt U Ukt I, Mcơ E Φkt 0 I0 Iđm ω 31/08/2010 9
  11. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B ω ωolt ωo ωđm I, Mcơ 0 I0 Iđm, Mđm Ikđ, Mkđ b) Đặc tính cơ của động cơ DC kích từ nối tiếp: U R u + R nt Kích từ nối tiếp: ω= − M co = k.k kt I 2 k.k kt M co k.k kt u Iu Rư Int U E Rnt II.1.2: Điều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập a) Điều khiển điện áp phần ứng: U Ru ω= − M co kΦ (kΦ )2 U giảm ⇒ ω giảm ω ωolt ωđm Iu U giảm Rư Ikt Rkt U Ukt E Φkt 0 Mđm Mcơ ω b) Điều khiển từ thông kích từ: U Ru ω= − M co kΦ (kΦ )2 Φ giảm ⇒ ω tăng 31/08/2010 10
  12. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B ω ωmax Pmax Φ giảm ωolt Iu Rư VR ωđm Ikt Rkt U Ukt Mmax E Φkt ω 0 Mđm Mcơ Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông Điều khiển thay đổi tốc độ ω thông qua: _ điều khiển điện áp phần ứng U khi: ω < ωđm. _ điều khiển từ thông kích từ Φ khi: ω > ωđm. Mcơ Điều khiển U Điều khiển Φ Mđm Mđm Pđm Iưđm ω 0 ωđm ωmax 31/08/2010 11
  13. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B c) Điều khiển điện trở phần ứng: U Ru ω= − M co kΦ (kΦ )2 Rư tăng ⇒ ω giảm ω ωolt VR ωđm Iu VR tăng Rư Ikt Rkt U Ukt E Φkt 0 Iư, Mcơ Iưđm, Mđm ω d) Khởi động đông cơ DC kích từ độc lập: Dòng điện khởi động không lớn hơn khả năng chịu dòng của chổi than (thường là 3Iđm). Moment khởi động không lớn hơn khả năng chịu đựng của tải (thường là 3Mđm). II.1.3:Các trạng thái hãm của động cơ DC kích từ độc lập: a) Hãm tái sinh: _ Pđiện < 0: trả năng lượng về nguồn. _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải. 31/08/2010 12
  14. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Iu Rư Ikt Rkt U Ukt E Φkt ω ω II I Φ giảm ωolt ωđm U giảm 0 Mđm Mcơ b) Hãm ngược: _ Pđiện > 0: tiêu thụ công suất từ nguồn. _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải. 31/08/2010 13
  15. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Công suất điện + cơ chuyển thành nhiệt. Iu Rph Rư Ikt Rkt U Ukt E Φkt ω c) Hãm động năng: _ Pđiện = 0: cách ly với nguồn. _ Pcơ < 0: nhận năng luợng từ tải. Công suất cơ chuyển thành nhiệt. Iu Rư Ikt Rkt Rph Ukt E Φkt ω 31/08/2010 14
  16. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B d) Hệ động cơ - máy phát (Ward-Leonard): ω II I Φ giảm ωolt ωđm U giảm 0 Mđm Mcơ III I II.2: Điều khiển động cơ DC dùng Bộ chỉnh lưu II.2.1: Giới thiệu Phần này trình bày bộ chỉnh lưu 1 pha và 3 pha, biến điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) để cấp cho động cơ. Đồng thời bộ chỉnh lưu có điều khiển sẽ điều khiển được độ lớn điện áp DC để điều khiển thay đổi các đại lượng làm việc của động cơ như tốc độ, moment,… 31/08/2010 15
  17. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B Bộ chỉnh lưu biến điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) dạng gợn sóng. Bộ chỉnh lưu thường làm méo dạng điện áp nguồn. Khi phân tích sòng hài sẽ tồn tại sóng hài cơ bản (hài bậc 1, 50Hz) và sóng hài hoạ tần bậc cao. Độ méo dạng được định nghĩa: I 2 − I1 2 THD = I1 II.2.2: Bộ chỉnh lưu 1 pha a) Bộ chỉnh lưu tia 1 pha: 2 U phase _ RMS U dc _ tb = π 31/08/2010 16
  18. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B b) Bộ chỉnh lưu tia 1 pha có điều khiển: 2 U phase _ RMS U dc _ tb = (1 + cos α ) 2π c) Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha: 2 2 U phase _ RMS U dc _ tb = π 31/08/2010 17
  19. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B d) Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần: 2 U phase _ RMS U dc _ tb = (1 + cos α ) π d) Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần: 2 2 U phase _ RMS U dc _ tb = cos α π 31/08/2010 18
  20. Bài giảng Truyền Động Điện (ĐH Nha Trang) T©B II.2.3: Bộ chỉnh lưu 3 pha a) Bộ chỉnh lưu tia 3 pha: b) Bộ chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển: 3 3 2 U phase _ RMS U dc _ tb = cos α 2π c) Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha: 3 3 2U phase _ RMS U dc _ tb = π d) Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển bán phần: 3 3 2 U phase _ RMS U dc _ tb = (1 + cos α ) 2π 31/08/2010 19
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 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
13=>1