ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
0
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, xu thế công nghiệp hoá, hiện đại hoá đã
mang lại rất nhiều thay đổi cho đất nước. Đặc biệt là trong ngành tự động hoá
và có nhiều tiềm năng phát triển rất to lớn trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.
Tự động hoá mang lại nhiều lợi ích cho con người như tăng năng suất lao
động, giảm công nhân đặc biệt trong môi trường độc hại thì tự động hoá đảm
nhận.
Trong phần lớn các nhà máy, phân xưởng đều có sự góp mặt của tự
động hoá. Trong các dây truyền sản xuất, máy móc sử dụng truyền động điện
bằng xung áp một chiều rất nhiều. Sử dụng hệ thống này độ an toàn cao.
Đồ án này đề cập đến vấn đề nghiên cứu và thiết kế hệ thống truyền
động điện bằng xung áp một chiều.
Nội dung của đồ án chia làm 5 chương:
Chương I: Tổng quan về điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều.
Chương II: Phân tích nguyên tắc điều chỉnh động cơ bằng xung áp
một chiều.
Chương III: Thiết kế mạch lực
Chương IV: Thiết kế hệ thống kín.
Chương V: Tính toán các phần tử của mạch lực.
Đồ án này thực hiện với sự giúp đỡ của thầy giáo Nguyễn Mạnh Tiến
cùng các thầy cô trong bộ môn. Nội dung đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót
rất mong các thầy, cô giáo đóng góp bổ sung để đồ án được hoàn thiện hơn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG
CƠ MỘT CHIỀU
§1. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU.
1. Khái niệm đặc tính cơ
Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và momen
của động cơ. ta có đặc tính cơ tự nhiên của động cơ, nếu động cơ vận hành ở
chế độ định mức. Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi
các tham số nguồn hoặc nối thêm các điện trở, điện kháng vào động cơ.
Để đánh giá về đặc tính cơ và so sánh nó người ta đưa ra khái niệm độ
cứng đặc tính cơ β.
M
Δ
β= Δω (1.1)
Hình 1.1
M
(3)
(2)
(1)
AM
Δω2
Δω1
ω
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2
2. Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập
Sơ đồ nguyên lý hình 1.2.
Hình 1.2
a. Phương trình đặc tính cơ
U
ư = Eư + (Rư + Rf). Iư
Trong đó:
U
ư: điện áp phần ứng (V)
E
ư: sức điện động phần ứng (V)
R
ư: điện trở mạch phần ứng (Ω)
R
f: điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω)
I
ư: dòng điện mạch phần ứng (A)
Suất điện động Eư được tính
E
ư = ...
2.
PN k
a
φ
φ
ω
=ω
π (1.3)
K: hệ số cấu tạo của động cơ
φ: từ thông kích từ dưới 1 cực
ω: tốc độ góc
Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì
Rf
E
+-
U−
Rkt
-
Ukt
+
Ikt
ICkt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3
Ta có Mtt = Mđc = M (1.4)
Ta có Mtt = K.φ.Iư (1.5)
Dẫn đến
()
φ
+
ω= − φ
−
−
2.
K
f
RR
U
M
K
(1.6)
Giả sử φ = const ta có đồ thị đặc tính cơ có dạng như hình 1.3.
Hình 1.3
Khi ω = 0
Ta có
==
+
−
nm
f
U
II
RR
(1.7)
và M = K. φ.Inm = Mnm (1.8)
I
nm, Mnm dòng và momen ngắn mạch
§2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
Có hai phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiều.
a. Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng của động cơ
b. Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ
1.1. Điều chỉnh điện áp phần ứng
Điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn
máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển…. Các
ω
M
ω0
ω®m
Μ®m Μnm
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4
thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một
chiều.
Hình 1.5
Ở chế độ xác lập có thể viết được phương trình đặc tính của hệ thống
như sau:
E
b – Eư = Iư (Rb + Rưđ)
(
)
+
ω= −
φφ
−®
−
®m ®m
b
bRR
EI
KK
(1.12)
Để xác định dải điều chỉnh tốc độ. Ta thấy tốc độ lớn nhất của hệ thống
bị chặn bởi đặc tính cơ cơ bản. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn
bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về momen khởi động. Khi momen tải là định
mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của hệ thống là:
ω=ω −
β
®m
max max
o
M
(1.13)
ω=ω −
β
®m
min max
o
M
(1.14)
Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của điều chỉnh phải
có momen ngắn mạch.
Mnmmin = Mcmax = KM.Mđm
Đồ thị đặc tính cơ là đường thẳng song song như hình 1.6.
Đ
BBĐ
RbIRư
Eư
EbU