Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
Đồ án Truyền động điện
Trang 1
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 3 CHƢƠNG 1 .............................................................................................................. 4 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ............................................................................................................. 4 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ .................................................................... 4 CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 31 ĐỘNG CƠ MỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ, TÍNH ĐIỆN TRỞ PHỤ Ở TỪNG CẤP BIẾT RẰNG ĐỘNG CƠ KÉO TẢI ĐỊNH MỨC: .......................................................................................................... 31
Trang 2
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
LỜI NÓI ĐẦU
Thế kỉ XXI – thế kỉ của công nghệ thông tin, của khoa học kĩ thuật và công
nghệ tự động. Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và chất
lƣợng sản phẩm. Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố quan trọng:
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một
công nghệ sản xuất.
Truyền động điện là một hệ thống máy móc đƣợc thiết kế với nhiệm vụ
biến đổi cơ năng thành điện năng.
Hệ thống truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc thay
đổi.
Hiện nay khoảng 70-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ
thống này tốc độ hoạt động của động cơ hầu nhƣ không cần điều khiển, trừ các
quá trình khởi động và hãm. Phần còn lại 20-25% các hệ thống điều khiển đƣợc
tốc độ động cơ để phối hợp đƣợc các đặc tính động cơ với đặc tính tải yêu cầu.
Với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi xử
lý, các hệ thống điều tốc đƣợc sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu
trong quá trình tự động hóa sản xuất. Do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính
toán và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha.
Tập đồ án này có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề
liên quan đến động cơ không đồng bộ ba pha.
Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập đồ
án này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của
quý thầy cô và bạn bè.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Vũ Hồng Thái
Trang 3
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
CHƢƠNG 1
ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1: Cấu tạo:
Động cơ không đồng bộ gồm hai loại: Động cơ Rotor dây quấn và động cơ
Rotor lồng sóc (Động cơ Rotor ngắn mạch)
Động cơ điện không đồng bộ đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong thực tế.
2: Ƣu điểm:
Ƣu điểm nổi bật của loại động cơ này là: Cấu tạo đơn giản đặc biệt là động
cơ Rotor lồng sóc. So với động cơ một chiều thì động cơ không đồng bộ giá thành
hạ, vận hành tinh cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp
lƣới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm
theo.
3: Nhƣợc điểm
Nhƣợc điểm của động cơ không động bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế
quá trình khó khăn. Riêng với các động cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi
động kém hơn.
Trang 4
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
II. PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.2 Sơ đồ tƣơng đƣơng
Trong đó:
o lần lƣợt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator.
Trang 5
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
o lần lƣợt là điện trở, điện kháng và dòng điện Rotor đã quy đổi về
Stator.
o : Điện áp định mức đặt vào ba pha.
o : Điện áp pha đặt vào Stator.
: là độ trƣợt (Hệ số của động cơ)
: tốc độ góc của từ trƣờng quay (rad/s)
: tốc độ góc của từ trƣờng (rad/s)
: tốc độ của từ trƣờng quay (vòng/phút)
: tần số của điện áp nguồn đặt vào Stator (Hz)
: là số đôi cực từ của động cơ.
tốc độ quay của Rotor (vòng/phút)
: Dòng điện quy đổi.
:Hệ số quy đổi dòng điện.
: Hệ số quy đổi sức từ động.
:Số vòng mỗi pha dây quấn Stator, Rotor.
: Sức từ động định mức xuất hiện trên hai vòng trƣợt Rotor khi:
- Rotor hở mạch
- Đặt điện áp vào Stator là
Trang 6
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
Phƣơng trình đặc tính tốc độ:
Trong đó:
: điện kháng ngắn mạch
: điện trở qui đổi
Khi mở máy tốc độ nên hệ số trƣợt
dòng điện khi mở máy :
Với :
Thông thƣờng :
I. PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ
Để tìm phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng
công suất động cơ.
Công suất điện từ chuyển từ Startor sang Rotor
Trong đó :
: monment điện từ động cơ
Pđt = Pcơ + ΔPphụ + ΔPcu2
Trang 7
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
Nếu tổn hao phụ không đáng kể ΔPphụ = 0 thì Mđt= Mcơ= M
2
Pđt = Pcơ + ΔPcu2
Mđm.ω0 = Mcơ.ω + 3P’.I’2
Mà :
Thay vào ta đƣợc:
(2)
(2) là phƣơng trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha.
- Đƣờng biểu diễn của phƣơng trình đặc tính cơ có dạng đƣờng cong nên tọa
độ điểm cực trị đƣợc xác định bằng cách giải phƣơng trình ta đƣợc:
- Độ trƣợt tới hạn: (3)
Thay phƣơng trình (3) vào phƣơng trình (2) ta có:
(4)
Trong đó: (+) : ứng với trạng thái động cơ
(-) : ứng với trạng thái máy phát
- Hệ số quá tải về moment:
Trang 8
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
Cách vẽ đặt tính cơ khi không biết R1,X1,R2,X2 chỉ biết các tham số
định mức của động cơ trên nhãn máy và cần thục hiện các bƣớc sau:
Hình 3.3 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ ba pha
Bƣớc 1: Xác định tọa độ ba điểm đặc biệt.
Điểm đồng bộ của từ trƣờng:
Với n0=
Điểm tới hạn : B (Mmax ,Smax)
Mặt khác :
Trang 9
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
Giải phƣơng trình ta đƣợc:
Điểm mở máy :
Bƣớc 2: Thay vào phƣơng trình (2) ta đƣợc:
Bƣớc 3: lấy nhiều giá trị của S trong khoảng 0 1 thay vào biểu thức :
Ta sẽ đƣợc moment tƣơng ứng:
S 0 ………. 1 S1 S2
M ………. M0 M1 M2 Mmm
Bƣớc 3: Từ tọa độ ( ) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta sẽ đƣợc đƣờng đặc tính
cơ của động cơ.
Các dạng đặc tính cơ:
Lập tỉ số và lấy dấu (+) ta đƣợc:
Trang 10
Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
GVHD: Trần Văn Hải
(5)
Trong đó:
Đối với động cơ có công suất lớn: R1 < Lúc này (5) có dạng gần đúng: (6) (7) (8) Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết các thông số R1, X1, R2,X2 mà chỉ biết : Xác định tọa độ 3 điểm đặc biệt: Tọa độ điểm giới hạn: Thay tọa độ điểm làm việc định mức vào phƣơng trình đặc tính cơ (6) Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải giải phƣơng trìh bậc 2 theo ta đƣợc tọa độ điểm tới hạn Thay vào phƣơng trình (6) ta đƣợc: Lấy giá trị tùy ý của S thay vào phƣơng trình (6) ta tìm đƣợc : S 0 S1 S2 S3 … Smax M M M1 M2 M3 … Hệ số moment mở máy: ( ) Hệ số dòng điện mở máy: ( ) Nhận xét: Đoạn đặc tính hãm tái sinh (hãm máy phát). Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Đoạn đặc tính động cơ quay thuận. Đoạn đặc tính động cơ quay ngƣợc. II. ẢNH HƢỞNG CỦA THAM SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ 1. Ảnh hƣởng của điện áp: Khi điện áp đặt vào động cơ giảm: Từ phƣơng trình: ( ) Ta thấy moment tới hạn giảm theo tỉ lệ bình phƣơng lần độ giảm của điện áp. Trong khi tốc độ đồng bộ: không thay đổi. Độ trƣợt tới hạn không thay đổi. - Mmax nói lên khả năng quá tải của động cơ. - Moment mở máy ( ) giảm theo tỉ lệ bình phƣơng lần độ suy giảm của điện áp. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.4 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 3 pha khi thay đổi điện áp 2. Ảnh hƣởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator. - Khi thêm điện trở phụ vào Stator thì tốc độ đồng bộ không đổi, độ trƣợt tới hạn giảm, moment tới hạn giảm và momet mở máy cũng giảm. Hình 3.5. Động cơ không đồng bộ 3 pha khi điện trở phụ. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Khi thêm điện kháng phụ (giả sử ) vào mạch Stator thì tốc độ n0 không đổi, độ trƣợt tới hạn giảm (vẫn còn lớn khi thêm ), moment mở máy giảm (bằng với khi thêm ). Hình 3.6 Động cơ không đồng bộ khi thêm điện kháng và điện trở phụ Ta thấy khi thêm ta tăng đƣợc khả năng quá tải của động cơ ( nói lên khả năng quá tải của động cơ). Đặc tính cơ khi thêm và có dạng: 3. Ảnh hƣởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor - Động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc (hay rotor ngắn mạch) không thể thay đổi đƣợc điện trở mạch Rotor. Việc thay đổi chỉ sử dụng đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn vì mạch rotor có thể nối với điện trở ngoài qua hệ vòng trƣợt - chổi than.(nhƣ hình vẽ) Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Dễ thấy điện trở mạch rotor - do đó điện trở quy đổi - chỉ có thể thay đổi về phía tăng. Khi tăng thì độ trƣợt tới hạn tăng, còn tốc độ đồng bộ và moment tới hạn giữ nguyên. Hình 3.7: Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn rotor. 4. Ảnh hƣởng của số đôi cực từ P. Ta có : - Khi tăng (giảm) số đôi cực từ thì tốc độ n0 giảm (tăng) nên tốc độ quay của Rotor giảm (tăng) . Còn không phụ thuộc vào nên không thay đổi, nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên.Nhƣng khi thay đổi số đôi cực từ sẽ thay đổi cách đấu dây ở Stator động cơ nên một số thông số nhƣ có thể thay đổi. Do đó tùy vào trƣờng hợp sẽ ảnh hƣởng khác nhau dến moment tới hạn của động cơ. Dạng của đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực từ còn phụ thuộc vào yêu cầu của việc đổi tốc độ. Đổi tốc độ đảm bảo moment không đổi.( /YY) Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.8 Đổi tốc đảm bảo công suất không đổi. (YY/ ) Hình 3.9 Đổi tốc đảm bảo moment và công suất không đổi. (YY/Y) Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.10 5. Ảnh hƣởng của tần số: - Từ biểu thức ta thấy khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ động cơ thay đổi. - Từ biểu thức (7) Trong đó: là tần số điện áp đặt vào Stator. Khi thay giảm thì và tăng nhƣng tăng mạnh hơn. Do đó độ giảm. cứng đặc tính cơ tăng khi - Khi giảm xuống dƣới thì tổng trở các cuộn dây giảm nên giữ nguyên điện áp cấp thì dòng điện động cơ sẽ tăng đốt nóng động cơ quá mức. - Từ biểu thức (8) khi tần số thay đổi sẽ làm thay đổi . Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Khi tăng tốc độ thì khả năng quá tải của động cơ sẽ giảm đi. Muốn giữ khả năng quá tải không thay đổi thì phải kết hợp điều chỉnh tần số và điện áp sao cho tỷ số: . Nhƣ vậy sẽ giữ không đổi ở vùng (hình 3.15). ở vùng f1>fđm thì không thể tăng điện áp nguôn cấp mà giữ nên ở vùng này sẽ giảm tỉ lệ nghịch với bình phƣơng tần số. Hình 3.11. Đặc tính cơ khi thay đổi tần số. III. MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MÁY - đối với động cơ Rotor dây quấn để hạn chế dòng khởi động và tăng moment khởi động ngƣời ta đƣa điện trở phụ vào mạch Rotor trong quá trình khởi động sau đó loại dần các điện trở phụ này theo từng cấp. - khi đóng điện trực tiếp vào Stator động cơ không đồng bộ thì thoạt đầu do Rotor chƣa quay ,độ trƣợt lớn ( ) nên sức điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng lớn. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Dòng điện này có giá trị đặc biệt lớn ở các loại động cơ công suát trung bình và công suất lớn. - Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động đƣợc biểu diễn trên hình vẽ. Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động. Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta có thể sử dụng sơ đồ các đặc tính đã đƣợc tuyến tính hóa trong đoạn khởi động. Quá trình khởi động nhƣ sau: Bƣớc 1: Dựa vào các thông số định mức của động cơ tiến hành vẽ đƣờng đặc tính cơ tự nhiên. Bƣớc 2: Chọn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất cho phép trong quá trình mở máy. Chọn : nếu Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải nếu - Đặt 2 giá trị lên trục hoành từ đó kẻ 2 đƣờng thẳng I, II song song với trục tung nó sẽ cắt đƣờng đặc tính cơ tự nhiên tại g và h. Kẻ đƣờng thẳng gh kéo dài cắt đƣờng thẳng song song với trục hoành xuất phát từ n0 tại t (t là điểm xuất phát của tia mở máy). - Từ b dựng đƣờng thẳng song song với trục hoành cắt II tại c, nối N với c kéo dài cắt I tại d. (đƣờng số 1). - Từ d dựng đƣờng thẳng song song với trục hoành, cắt I tại e , nối e với N kéo dài cắt I tại c (đƣờng số 2). - Từ f dựng đƣờng thẳng song song với trục hoành, cắt II tại g , nối g với N kéo dài cắt I tại h (đƣờng số 3). - Tia cuối cùng phải đi qua giao điểm h là giao điểm của trục hoành và đƣờng thẳng song song với trục tung xuất phát từ M1. Nếu không phải tiến hành chọn lại M1, M2, hoặc cả hai. Bƣớc 3: tính điện trở phụ bằng phƣơng pháp đồ thị. Từ phƣơng trình (7) ta có : Lập tỉ số: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Trên đƣờng số (1) ta có: Trên đƣờng số (2) ta có: Trên đƣờng số (3) ta có: Vậy: IV. HÃM MÁY 1. Hãm tái sinh : - Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ Lúc này động cơ máy phát điện trả điện năng về lƣới điện và tạo ra moment hãm ngƣợc chiều với chiều mà dòng điện đang quay. Vì tốc độ hãm lớn nên hãm tái sinh không dùng để hãm dừng mà chỉ dùng trong trƣờng hợp hãm ghìm. Hãm tái sinh có thể thực hiện một trong hai cách trong hai cách sau: Cách 1: giảm tốc độ bằng phƣơng pháp tăng số đôi cực từ đảm bảo moment không đổi. - Lúc này hãm tái sinh xảy ra góc phần tƣ thứ hai. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.13 Ở góc phần tƣ thứ hai : thay vào phƣơng trình : Đoạn Bn02 : Ta có Đoạn Bn02 là đoạn hãm tái sinh. nên khi thay đổi vào phƣơng trình đặc tính Đoạn n02C : Vì cơ Đoạn n02C là đoạn đặc tính động cơ giảm tốc. Đến điểm C thì và động cơ quay ổn định với tốc độ nhỏ Cách 2: Ta tiến hành hạ tải thế năng bằng phƣơng pháp đảo cực tính 2 trong 3 pha nguồn đƣa vào động cơ. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hãm tái sinh sẽ xảy ra ở gốc phần tƣ thứ tƣ. Hình 3.14 2. Hãm ngƣợc : - Giống nhƣ động cơ một chiều kích từ độc lập, trạng thái hãm ngƣợc của động cơ không đồng bộ cũng có 2 cách: Cách 1 : Động cơ dang quay thuận thì tiến hành đảo thứ tự 2 trong 3 pha nguồn đƣa vào động cơ thì hãm ngƣợc xảy ra ở góc phần tƣ thứ hai. - Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trên đặc tính cơ 1 sang B trên đặc tính cơ với tốc độ (do quán tính cơ). Quá trình hãm nối ngƣợc bắt đầu khi tốc độ động cơ giảm theo đặc tính 2 tới điểm D thì , lúc này nếu cắt điện thì động cơ sẽ dừng. Đoạn hãm ngƣợc ( ) là BD, nếu không cắt điện khi =0 thì nên bắt đầu tăng tốc mở máy quay ngƣợc lại theo đặc tính 2 và làm việc ổn định tại E với tốc độ theo chiều ngƣợc lại. - Khi động cơ hãm nối ngƣợc theo đặc tính 2 điểm B ứng với moment âm trị số nhỏ nên tác dụng hãm không hiệu quả. Thực tế phải tăng cƣờng moment hãm ban Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải đầu. Hình 3.15 - Tới điểm L thì , lúc này nếu cắt điện sẽ dừng. Nếu không cách điện động cơ sẽ quay theo chiều ngƣợc tới điểm N. lúc này nếu tiếp tục cắt điện trở phụ thì động cơ sẽ chuyển điểm làm việc sang đặc tính cơ 2 và tăng tốc tới điểm E. - Trƣờng hợp quá lớn động cơ có đặc tính 3 khi hãm nối ngƣợc thì quá trình hảm kết thúc tại I. Động cơ không thể tăng tốc chạy ngƣợc vì Cách 2: Ta thêm điện trở phụ vào mạch Rotor lúc đó hãm ngƣợc xảy ra ở góc phần tƣ thứ tƣ. * Đoạn B’C’ : Là đoạn đặc tính cơ giảm tốc. * Đoạn C’D’: Là đoạn đặc tính cơ hãm ngƣợc thêm điện trở phụ Rp Phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho động cơ Rotor dây quấn truyền động cơ cấu nâng hạ tải. Để dừng và hạ tải xuống động cơ đƣợc nối thêm điện trở phụ vào Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải mạch phần ứng nhờ mở các tiếp điểm K (công tắc tơ K thôi tác động). Đặc tính tƣơng ứng là đƣờng rất dốc. - Động cơ chuyển điểm làm việc từ A trên dƣờng 1 sang B trên dƣờng 2 với tốc độ . Lúc này moment động cơ nên động cơ giảm tốc độ, vật dẫn đƣợc nâng lên với tốc độ nhỏ dần, điểm làm việc của động cơ dịch chuyển từ B xuống D theo đặc tính 2. Tới D thì và vật dừng lại. Do tải trọng gây moment nên vật bắt đầu tụt xuống. Chiều quay đảo lại, động cơ vẫn sinh moment dƣơng, nhƣng vì nên vật vẫn tiếp tục tụt xuống và lúc này động cơ làm việc ở trạng thái hãm ngƣợc. Đặc tính hãm ngƣợc nằm ở góc phần tƣ thứ IV. Điểm làm việc khi hãm của động cơ dịch chuyển theo đặc tính hãm từ D tới E. - Tại E thì và động cơ quay đều, hãm ghìm vật để hạ vật xuống đều với tốc độ . - Ở chế độ này động cơ làm việc ờ chế độ máy phát. Hình 3.16 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải 3. Hãm động năng: 3.1. Hãm động năng kích từ độc lập. - Để hãm động năng kích từ độc lập một động cơ không đồng bộ dang làm việc ở chế độ động cơ ta phải cắt Stator ra khỏi lƣới điện xoay chiều (mở các tiếp điểm k) cáp vào stator dòng điện một chiều để kích từ (đóng các tiếp điểm H). Thay đổi dòng kích từ nhớ (hình 3.17) Hình 3.17 - Giả sử trƣớc khi hãm động cơ làm việc tại A trên đặc tính cơ 1, thì khi hãm động năng động cơ chuyển sang làm việc tại điểm b trên đặc tính hãm động năng ở góc phần tƣ thứ II. (hình 3.22) Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.18. Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập 3.2. Hãm động năng tự kích từ: - Trong cách hãm động năngkích từ độc lập, từ trƣờng lúc hãm đƣợc tạo ra nhờ nguồn một chiều bên ngoài và có giá trị không đổi. Trong cách hãm động năng tự kích từ, từ trƣờng lúc hãm đƣợc tạo ra do chính dòng điện cảm ứng của phần ứng. Dòng cảm ứng xoay chiều sẽ đƣợc chỉnh lƣu rồi cấp lại kích từ qua điện trớ hạn chế. Từ trƣờng hãm sẽ yếu dần khi tốc độ động cơ giảm (vì sức điện động cảm ứng giảm (hình 3.19). Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.19 Ta có phƣơng trình đặc tính cơ: Trong đó: tốc độ tƣơng đối. : Điện kháng cùa mạch từ hóa phụ thuộc vào cách đấu dây Stator khi cho nguồn DC vào để hãm động năng. Y A C 0,82 0,44 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải ở Stator bằng dòng AC sao cho sức từ I1 : Dòng điện đẳng trị khi thay động ở 2 dòng này tạo ra nhƣ nhau. A: Là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối mạch Stator khi hãm động năng. Hình 3.20 Nhận xét : - Đƣờng số 1 và số 2 có cùng , nhƣng khác - Đƣờng số 1 và số 3 có cùng , nhƣng khác - Đƣờng số 2 và số 4 có cùng , nhƣng khác - Đƣờng số 3 và số 4 có cùng nhƣng khác nhƣng - Đƣờng số 1 và số 4 có Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải 1. Trình tự mở máy: Bƣớc 1: Vẽ đặc tính cơ tự nhên dựa vào các thông số sau: n0=1000 (vòng/phút) Mmm=261.62 (N.m) Mc = Mđm = 499.5 (N.m) Mmax = Mth = 909.1 (N.m) Chọn: M1 = 0.85.Mth = 0,85.909,1 = 772,5 (N.m) M2 = 1,1Mđm = 1,1.499,5 = 549,5 (N.m) Lập tỷ số ta có: Ta có: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Tƣơng tự ta có: Vẽ đặc tính cơ tự nhên dựa vào các thông số sau: n0=1000 (vòng/phút) Mmm=261.62 (N.m) Mc = Mđm = 499.5 (N.m) Mmax = Mth = 909.1 (N.m) Chọn: M1 = 0.85.Mth = 0,85.909,1 = 772,5 (N.m) M2 = 1,1Mđm = 1,1.499,5 = 549,5 (N.m) 2. Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với các tốc độ lần lƣợt là: Ta có phƣơng trình đặc tính cơ khi nâng tải: Để tính toán điện trở phụ đóng vào mạch rotor ta cần tính toán các đại lƣợng sau: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải + Xác định dòng điện stator định mức: I1đm Hiệu suất của động cơ: Dòng điện stator trong cách mắc Y/Y: + Xác định dòng điện định mức cuộn rotor (I2đm) ta có: Sức từ động ở cuộn stator lớn hơn sức từ động ở cuộn rotor 15% do đó: Mà: Vì I1P=I1đm + Hệ số quy đổi sức từ động: - điện kháng ngắn mạch: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Với điện kháng rotor dã quy đổi về stator. + Tổng trở ngắn mạch: + Dòng mở máy: Khi mở máy: n=0, S=1 - Dòng điện stator đã quy đổi: Mặt khác: - Độ trƣợt định mức: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Tốc độ định mức: với f=50Hz, 2P=6 + Phƣơng trình đăch tính ở chế độ định mức: Mà hệ số moment quá tải: - Độ trƣợt tới hạn: - Moment định mức: - Moment tới hạn: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Moment mở máy: vậy ta có: - Tọa độ điểm đồng bộ (µ = 0, S = 0, n = n0 = 100 vòng/phút) - Tọa độ điểm tới hạn (µmax, Smax) = (909.1 (N.m), 0.147 (N.m)) - Điểm mở máy: S = 1, n = 0, µmm = 261.62 (N.m) 2.1. Khi nâng tải với tốc độ n1 = 1/2nđm: Phƣơng trình đặc tính cơ đƣờng số 1: Vì đi qua điểm B ta có: Với Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Và Phƣơng trình (*) + Điện trở phụ: 2.2. Khi nâng tải với tốc độ n2 = 1/4nđm: Với Đặt Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải + Điện trở phụ: 3. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải xuống với tốc độ lần lƣợt là: 1/4nđm, 2/3nđm, nđm, 2.5nđm. - Phƣơng trình đặc tính cơ khi hạ tải: (2) 3.1. Khi hạ tải với tốc độ: n3 = -1/4nđm - Độ trƣợt: - Phƣơng trình (2) vì (qua điểm D) Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Đặt - Điện trở phụ khi hạ tải với tốc độ n = -1/4nđm 3.2. Khi hạ tải với tốc độ n4 = -2/3.nđm: - Độ trƣợt: (vì phƣơng trình đi qua điểm E) Tƣơng tự ta có: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Điện trở phụ khi hạ tải với tốc độ n = -2/3nđm 3.3.Khi hạ tải với tốc độ n5 = -nđm: - Độ trƣợt: (vì phƣơng trình đi qua điểm F) Tƣơng tự ta có: - Điện trở phụ khi hạ tải với tốc độ n = -nđm 3.4. Khi hạ tải với tốc độ n6 = -2.5nđm: Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Độ trƣợt: (vì phƣơng trình đi qua điểm G) Tƣơng tự ta có: - Điện trở phụ khi hạ tải với tốc độ n = -2.5nđm Vậy các điện trở phụ cần thiết khi hạ tải với các tốc độ: 1/4nđm, 2/3nđm, nđm, 2.5nđm lần lƣợt là: RP3=0.656(Ω); RP4=0.874(Ω); RP5=1.0475(Ω); RP6=1.83(Ω). I. Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ. 1. Khi mở máy: - Hình (3.21) trình bày sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ không đồng bộ rotor dây quấn để mở máy qua ba cấp điện trở phụ Rp1, Rp2, Rp3 ở cả 3 pha rotor, các tiếp điểm K1, K2, K3 điều khiển quá trình mở máy của động cơ. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.21: Sơ đồ nguyên lý khi mở máy. Quá trình mở máy đƣợc tiến hành nhƣ sau: Bắt đầu mở máy, các tiếp điểm K1, K2, K3 đều mở mỗi pha cuộn dây Rotor đƣợc nối với điện trở phụ có giá trị . Nên đặc tính cơ là đƣờng số 3. Động cơ hoạt động với moment mở máy là: và bắt đầu tăng tốc theo đƣờng số (3) từ điểm h tới điểm g, ứng với tốc độ của động cơ lúc này là và moment của động cơ giảm còn thì tiếp điểm đóng lại. các điện trở phụ đƣợc nối tắt, không tham gia vào mạch điện Rotor, động cơ chuyển điểm làm việc từ g trên đƣờng đặc tính số 3 sang điểm f trên đƣờng đặc tính số 2 (ứng với , tƣơng ứng với điện trở pha Rotor là . Moment động cơ tăng từ lên và tiếp tục tăng tốc từ điểm f ( đến điểm e (tốc độ của động cơ tăng đến . Tới điểm e, moment của động cơ lúc này là . Đồng thời đóng các tiếp điểm , loại tiếp điện trở phụ ra Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải khỏi mạch Rotor. Động cơ lại chuyển tiếp làm việc từ e trên đƣờng đặc tính cơ số (2) sang điểm d trên đƣờng đặc tính cơ số 1, với tốc độ , moment động cơ tăng từ lên , và tốc độ động cơ tiếp tục tăng trên đƣờng đặc tính số 1. Đến điểm c tốc độ đạt , moment động cơ giảm còn sau đó ngƣời ta điều khiển cho tiếp điểm đóng lại và loại điện trở ra khỏi mạch Rotor. Động cơ chuyển sang làm việc tại điểm b (trên đƣờng đặc tính cơ tự nhiên, với cùng tốc độ moment động cơ tăng lên và tiếp tục tăng tốc từ lên . ở đây , động cơ làm việc ổn định với tốc độ . và Chọn 2. Khi nâng tải. Sơ đồ nguyên lý khi nâng tải đƣợc thiết kế nhƣ hình 3.22 và các đƣờng đặc tính khi nâng tải ở các tốc độ. Để thực hiện nâng tải với tốc độ hay ta điều khiển cho tiếp điểm k Muốn nâng tải với tốc độ ta điều khiển tiếp điểm K mở, lúc đó điện trở phụ đƣợc nối tiếp vào mạch Rotor của động cơ, lúc này động cơ làm việc trên đƣờng đặc tính số (1) và làm việc ổn định tại điểm a. Tải lúc này đƣợc nâng lên với tốc độ . Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.22: Sơ đồ nguyên lý khi nâng tải - Để nâng tải với tốc độ ta điều khiển tiếp điểm k đóng, lúc đó điện trở phụ đƣợc nối tiếp vào mạch Rotor của động cơ, lúc này động cơ làm việc trên đƣờng đặc tính số (2) và làm việc ổn định tại điểm b. tải lúc này đƣợc nâng lên với tốc độ . 3. Khi hạ tải. Sơ đồ nguyên lý khi hạ tải đƣợc thiết kế nhƣ hình 3.23 và các đƣờng đặc tính khi hạ tải ở các tốc độ. Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Hình 3.23: Sơ đồ nguyên lý khi hạ tải - Để thay đổi tốc độ khi hạ tải ta điều khiển các tiếp điểm . - Để hạ tải với tốc độ ta điều khiển cho tiếp điểm đóng, khi đó điện trở phụ có giá trị đƣợc nối tiếp vào mạch Rotor của động cơ, đƣờng đặc tính làm việc của động cơ lúc này là đƣờng số (1) và động cơ làm việc ổn định tại điểm A, tải đựợc hạ xuống với tốc độ . - Để hạ tải với tốc độ ta điều khiển cho tiếp điểm đóng và tiếp điểm mở, khi đó điện trở phụ có giá trị đƣợc nối tiếp vào mạch Rotor của động cơ, đƣờng đặc tính làm việc của động cơ lúc này là đƣờng số (2) và động cơ làm việc ổn định tại điểm B, tải đƣợc hạ xuống với tốc độ . Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải - Để hạ tải với tốc độ ta điều khiển cho tiếp điểm đóng đồng thời các tiếp điểm mở ra, khi đó điện trở phụ có giá trị đƣợc nối tiếp vào mạch Rotor của động cơ, đƣờng đặc tính làm việc của động cơ lúc này là đƣờng số (3) và động cơ làm việc ổn định tại điểm C. tải đƣợc hạ xuống với tốc độ . - Khi cần hạ tải với tốc độ ta điều khiển cho 3 tiếp điểm cùng mở ra, khi đó điện trở phụ có giá trị đƣợc nối tiếp vào mạch Rotor của động cơ, đƣờng đặc tính làm việc của động cơ lúc này là đƣờng số (4) và động cơ làm việc ổn định tại điểm D. tải đựợc hạ xuống với tốc độ . PHẦN B: KẾT LUẬN Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải Sau thời gian thực hiện Đồ Án môn học Truyền Động Điện, chúng em nhận thấy mình phải nắm vững hơn vốn kiến thức đƣợc trang bị trong nhà trƣờng, và cần phải trang bị cho mình những hành trang tri thức bằng việc đọc sách báo, các tài liệu kỹ thuật có liên quan đến chuyên ngành. Đồng thời phải học hỏi thêm từ thầy cô, anh - chị những ngƣời đi trƣớc thuộc lĩnh vực chuyên môn. Từ đó tích lũy những kinh nghiệm quý báu cho bản thân, để bắt kịp với tốc độ phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật hiện nay. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Hải – ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt tập Đồ Án môn học này.Trang 11
Trang 12
Trang 13
Trang 14
Trang 15
Trang 16
Trang 17
Trang 18
Trang 19
Trang 20
Trang 21
Trang 22
Trang 23
Trang 24
Trang 25
Trang 26
Trang 27
Trang 28
Trang 29
Trang 30
CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC
DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ
BA PHA
ĐỘNG CƠ MỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ, TÍNH
ĐIỆN TRỞ PHỤ Ở TỪNG CẤP BIẾT RẰNG ĐỘNG CƠ KÉO
TẢI ĐỊNH MỨC:
Trang 31
Trang 32
Trang 33
Trang 34
Trang 35
Trang 36
Trang 37
Trang 38
Trang 39
Trang 40
Trang 41
Trang 42
Trang 43
Trang 44
Trang 45
Trang 46
Trang 47
