intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2023 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình Truyền động điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi (Năm 2020)

Chia sẻ: Đàm Tuyết Hạ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:160

Thêm vào BST
Báo xấu
7
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Truyền động điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) được ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020. Giáo trình kết cấu gồm 10 bài, cung cấp cho học viên những kiến thức về: hệ truyền động điện; các đặc tính và các trạng thái làm việc của động cơ điện; điều khiển tốc độ truyền động điện; ổn định tốc độ làm việc của hệ truyền động điện; đặc tính động của hệ truyền động điện; chọn công suất động cơ cho hệ truyền động điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Truyền động điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi (Năm 2020)

  1. h BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020) NĂM 2020
  2. TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
  3. LỜI MỞ ĐẦU Truyền động điện là một trong các môn học cơ sở kỹ thuật của các chuyên ngành điện công nghiệp, tự động hóa, cơ điện… Nhằm cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về các kỹ năng: làm việc nhóm, quản lý thời gian, thuyết trình, tiếp cận nhà tuyển dụng... Với mục tiêu trên, nội dung môn học được chia thành 10 bài như sau: - Bài 1: Khái quát về hệ truyền động điện. - Bài 2: Các đặc tính và các trạng thái làm việc của động cơ điện. - Bài 3: Điều khiển tốc độ truyền động điện. - Bài 4: Ổn định tốc độ làm việc của hệ truyền động điện. - Bài 5: Đặc tính động của hệ truyền động điện. - Bài 6: Chọn công suất động cơ cho hệ truyền động điện. - Bài 7: Bộ khởi động mềm. - Bài 8: Bộ biến tần. - Bài 9: Bộ điều khiển máy điện servo - Bài 10: Bộ điều khiển tốc độ động cơ một chiều. Các bài học trên được sắp xếp theo trình tự phù hợp với nhận thức và phát triển nhận thức của người học nghề, tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao hơn khi đọc giáo trình này người học cần nắm vững các kiến thức cơ bản của các môn học cơ sở khác, đặc biệt là các môn như máy điện, điện tử công suất, trang bị điện. Đối với hệ trung cấp nghề cần nắm vững cả 10 bài của giáo trình. Tuy nhiên trong các bài giảng cần tăng cường liên hệ, so sánh với các cơ cấu sản xuất, các hệ thống truyền động trong công nghiệp để người học có cái nhìn tổng thể hơn. Để thực hiện biên soạn giáo trình này tác giả đã dựa vào các tài liệu tham khảo chính nêu ở cuối giáo trình. Tác giả cố gắng trình bày các vấn đề một cách đơn giản, dễ tiếp thu cho người học. Tuy nhiên do trình độ và đặc thù modun có kiến thức rộng, thời gian hạn chế nên chắc rằng giáo trình còn nhiều sai sót, rất mong được sự đóng góp xây dựng của bạn đọc.
  4. Mục lục Mục lục ....................................................................................................................................... 3 Bài 1: KHÁI QUÁT VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ..................................................................... 5 1.1. Khái niệm chung . ............................................................................................................ 5 1.2. Cấu trúc chung của hệ truyền động điện. ......................................................................... 6 1.3. Phân loại hệ truyền động điện .......................................................................................... 7 1.4. Cơ học truyền động điện. ................................................................................................. 7 1.5. Các trạng thái làm việc xác lập của hệ truyền động điện............................................... 14 BÀI 2: CÁC ĐẶC TÍNH VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN .... 18 2.1. Động cơ điện một chiều. ................................................................................................ 18 2.2. Động cơ điện không đồng bộ. ........................................................................................ 42 2.3. Động cơ điện đồng bộ. ................................................................................................... 58 BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ....................................................... 64 3.1. Khái niệm về điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt; chỉ tiêu chất lượng của truyền động điều chỉnh. ........................................................................................................ 64 3.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh sơ đồ mạch. ...................................... 66 3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh thông số của động cơ. ...................... 70 3.4. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi thông số nguồn. ................................... 74 3.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng sơ đồ nối tầng (cascade). .................. 76 BÀI 4: ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ......................... 80 4.1. Khái niệm về ổn định tốc độ; độ chính xác duy trì tốc độ. ............................................ 80 4.2. Hệ truyền động cơ vòng kín : hồi tiếp âm điện áp, hồi tiếp âm tốc độ. ......................... 80 4.3. Hạn chế dòng điện trong truyền động điện tự động....................................................... 83 BÀI 5: ĐẶC TÍNH ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN .............................................. 87 5.1. Đặc tính động của truyền động điện. ............................................................................. 87 5.2. Quá độ cơ học; quá độ điện - cơ trong hệ truyền động điện. ......................................... 88 5.3. Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy. ...................................................... 92 54. Hãm hệ truyền động điện, thời gian hãm; dừng máy chính xác. .................................... 92 BÀI 6: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ........................ 94 6.1. Phương pháp chọn động cơ truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt. ................. 94 6.2. Chọn công suất động cơ cho truyền động không điều chỉnh tốc độ. ............................. 97 6.3. Tính chọn công suất động cơ cho truyền động có điều chỉnh tốc độ. .......................... 101 6.4. Kiểm nghiệm công suất động cơ.................................................................................. 102 BÀI 7: BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM…………………………………………………………….105 7.1. Khái quát chung về bộ khởi động mềm...........................................................................105
  5. 7.2. Kết nối mạch động lực............................................................................................106 7.3. Khảo sát các chức năng: Khởi động mềm, dừng mềm, giới hạn dòng khởi động...109 7.4. Hãm động năng. ......................................................................................................115 BÀI 8: BỘ BIẾN TẦN………………………………………………………………………117 8.1. Giới thiệu các loại biến tần......................................................................................117 8.2. Các phím chức năng.................................................................................................119 8.3. Các cổng vào/ra và cách kết nối...............................................................................120 8.4. Khảo sát hoạt động của biến tần..............................................................................123 `8.5. Ứng dụng thông dụng trong công nghiệp...............................................................125 BÀI 9: BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN SERVO.....................................................................129 9.1. Giới thiệu bộ điều khiển máy điện Servo. ................................................................129 9.2. Kết nối mạch động lực..............................................................................................130 9.3. Khảo sát chức năng..................................................................................................142 BÀI 10: BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU............................................153 10.1. Giới thiệu các bộ điều chỉnh tốc độ động cơ DC......................................................153 10.2. Cách kết nối mạch động lực. ....................................................................................154 10.3. Thực hiện các bài tập thực hành................................................................................157 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 162
  6. BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN A. MỤC TIÊU. - Trình bày được khái niệm, đặc điểm, ý nghĩa của hệ truyền động điện. - Giải thích được cấu trúc chung và phân loại hệ truyền động điện. - Nhận dạng được các khâu cơ khí cơ bản của hệ truyền động điện. - Tính toán qui đổi được mô men cản, lực cản, mô men quán tính về trục động cơ. - Xây dựng được phương trình chuyển động của hệ truyền động điện. - Phân biệt được các trạng thái làm việc của hệ truyền động điện. - Rèn luyện đức tính chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. B. NỘI DUNG. 1.1. Khái niệm chung 1.1.1. Định nghĩa hệ thống truyền động điện tự động: Hệ truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ) là một tổ hợp các thiết bị điện, điện tử, v.v. phục vụ cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho các cơ cấu công tác trên các máy sản suất, cũng như gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển, quá trình biến đổi năng lượng đó theo yêu một cầu công nghệ.
  7. 1.2. Cấu trúc chung của hệ truyền động điện Hình 1.1 Mô tả cấu trúc chung của hệ TĐĐ TĐ. BBĐ: Bộ biến đổi; ĐC: Động cơ điện; MSX: Máy sản xuất; R và RT: Bộ điều chỉnh truyền động và công nghệ; K và KT: các Bộ đóng cắt phục vụ truyền động và công nghệ; GN: Mạch ghép nối; VH: Người vận hành. Cấu trúc của hệ TĐĐ TĐ gồm 2 phần chính: - Phần lực (mạch lực): từ lưới điện hoặc nguồn điện cung cấp điện năng đến bộ biến đổi (BBĐ) và động cơ điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX). Các bộ biến đổi như: bộ biến đổi máy điện (máy phát điện một chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hòa), bộ biến đổi điện tử, bán dẫn (Chỉnh lưu tiristor, bộ điều áp một chiều, biến tần transistor, tiristor). Động cơ có các loại như: động cơ một chiều, xoay chiều, các loại động cơ đặc biệt. - Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm: các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công
  8. nghệ và cho người vận hành. Đồng thời một số hệ TĐĐ TĐ khác có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác hoặc với máy tính điều khiển. 1.3. Phân loại hệ truyền động điện: - Truyền động điện không điều chỉnh: thường chỉ có động cơ nối trực tiếp với lưới điện, quay máy sản xuất với một tốc độ nhất định. - Truyền động có điều chỉnh: tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta có hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo, và hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí. Trong hệ này có thể là hệ truyền động điện tự động nhiều động cơ. - Theo cấu trúc và tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển tương tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình... - Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động cơ điện một chiều, động cơ điện xoay chiều, động cơ bước… - Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động không tự động và hệ truyền động điện tự động. - Ngoài ra, còn có hệ truyền động điện không đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, truyền động nhiều động cơ … 1.4. Cơ học truyền động điện 1.4.1. Các khâu cơ khí của truyền động điện, tính toán quy đổi các khâu cơ khí của truyền động điện. 1.4.1.1. Các khâu cơ khí của truyền động điện: Như trên đã phân tích thì một hệ truyền động điện bao gồm có phần cơ khí. Nó bao gồm các phần tử chuyển động từ roto động cơ cho đến cơ cấu sản xuất. Mỗi cơ cấu của truyền động đều có các đại lượng ω, M, v, F, J. Để dễ dàng cho việc nghiên cứu và tính toán, người ta thường tính quy đổi tất cả các đại lượng đó về trục động cơ. Nguyên tắc của tính toán quy đổi là đảm bảo năng lượng của hệ trước và sau quy đổi là không thay đổi. Hình 1.2 mô tả cấu trúc cơ học tổng quát của truyền động của cơ cấu nâng hạ hàng. Ta sẽ đi tính toán, quy đổi các đại lượng trên của cơ cấu này như sau:
  9. 4.1.1.2. Tính toán quy đổi các khâu cơ khí của truyền động điện. + Quy đổi momen Mi: momen tác động vào phần tử thứ I làm việc ở tốc độ ωi về tốc độ ω: 1 𝑀𝑖.𝑞𝑑 = 𝑀𝑖 . (1-1) 𝑖.𝜂 𝜔 Trong đó: 𝑖 = : tỷ số truyền tính từ trục động cơ đến trục thứ i. 𝜔𝑖 η: hiệu suất truyền lực từ trục động cơ đến trục thứ i. Nếu phần tử I có phần tử chuyển động thẳng với tốc độ Vi và có lực tác động là Fi thì: 1 𝜔 𝑀𝑖.𝑞𝑑 = 𝐹𝑖 . (1-2) với 𝜌= 𝜌.𝜂 𝑉𝑖 + Quy đổi momen quán tính Ji của phần tử thứ I làm việc với vận tốc ωi về tốc độ ω: 1 𝐽𝑖.𝑞𝑑 = 𝐽𝑖 . (1-3) 𝑖2 Đối với phần tử chuyển động thẳng với tốc độ Vi, công thức quy đổi từ khối lượng m về momen quán tính ở tốc độ góc ω như sau: 1 𝐽𝑖.𝑞𝑑 = 𝑚. (1-4) 𝜌2 Sau khi quy đổi ta được sơ đồ tính toán đơn khối như trên hình 1.5. Trong đó : M: momen động cớ; MC = MCT (1/i.η); Jt = Jđ + ∑Ji.qd. + Ví dụ 1.1: lập sơ đồ tính toán đơn khối cho phần cơ của một cầu trục có sơ đồ động học như hình 1.2.
  10. Hình 1.2 Sơ đồ động học của cầu trục. Lấy tốc độ tính toán là tốc độ động cơ ω, khi đó momen động cơ M được giử nguyên. Momen phụ tải do tải trọng G gây ra, tác động lên trống tời sẽ là: 𝐷𝑡 1 𝑀𝐶𝑇 = 𝐺. . N.m 2 𝜂𝑡 Trong đó: G: trọng tải của vật nâng, N; Dt: đường kính trống tời, m; ηt: hiệu suất của trống tời. Quy đổi MCT từ tốc độ ωCT về tốc độ ω, tức thời điểm đặt của MCT từ trục trống tời về trục động cơ, theo (1-1): 1 𝑀𝐶 = 𝑀𝐶𝑇 N.m 𝑖.𝜂 Trong đó: I = ω/ωCT; Η: hiệu suất của hộp giảm tốc; Cũng có thể xác định momen cản MC bằng cách quy đổi lực trọng trường G của tải trọng từ tốc độ thẳng v về tốc độ ω của động cơ, theo (1-2): 1 𝑀𝐶 = 𝐺. 𝜌.𝜂 ′ Trong đó: ρ = ω/v; η’ = η.ηt (tích của hiệu suất hộp giảm tốc và hiệu suất của trống tồi). Momen quán tính của động cơ Jđ và của bánh răng 1 (Jb1) không phải quy đổi vì hai phần tử này làm việc với tốc độ ω. Momen quán tính bánh răng 2 (Jb2) được quy đổi từ tốc độ ωCT về ω theo (1- 3): 1 𝐽𝑏2.𝑞𝑑 = 𝐽𝑏2 . Kgm2 𝑖2 Tương tự momen quán tính Jt1 của trống tời được quy đổi thành: 1 𝐽𝑡1.𝑞𝑑 = 𝐽𝑡𝑡 . Kgm2 𝑖2 Momen quán tính quy đổi của tải trọng G có khối lượng là m và vận tốc v: 1 𝐽𝐺.𝑞𝑑 = 𝑚. Kgm2 𝜌2 Kết quả ta được sơ đồ tính toán đơn khối hình 1.5 với các loại đại lượng sau:
  11. M: momen động cơ. MC: momen cản do tải trọng G hoạc MCT trên trống tời quy đổi. Jt = Jđ + Jb1 + Jb2.qd + Jt1.qd + JG.qd: momen quán tính tổng của hệ. + Ví dụ 1.2: Xác định momen cản và momen quán tính của tải trọng và dây cáp quy đổi về trục động cơ biết rằng cơ cấu nâng hạ có sơ đồ động học tương tự như trên hình 1.6, trong đó bộ truyền gồm 2 cặp bánh răng có tỷ số truyền từng cặp i1 = i2 = 5, trọng lượng của vật nâng G = 10KN, trọng lượng dây cáp Gc ≃ 10%G; tốc độ nâng v = 16,5m/s; Hiệu suất mỗi cặp bánh rắng η 1 = η2 = 0,95; hiệu suất trống tời ηt = 0,93; đường kính trống tời Dt = 0,6 m. Giải: Lấy tốc độ tính toán là tốc độ động cơ ω, khi đó momen động cơ M được giử nguyên. Trọng lượng nâng hạ: Gt = G + Gc = 10 + 1 = 11KN = 11000N Momen cản do Gt gây ra trên trống tời: 𝐷𝑡 1 0,6 1 𝐺𝐶𝑇 = 𝐺𝑡 . . = 11000. . = 3548 Nm 2 𝜂𝑡 2 0,93 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc (tính từ trục động cơ đến trục trống tời): i = i1.i2 = 5.5 = 25 Hiệu suất của hộp giảm tốc: η = η1.η2 = 0,952 = 0,9 Vậy momen cản tĩnh của tải trọng và dây cáp (Gt) quy đổi về trục động cơ sẽ là: 1 1 𝑀𝐶 = 𝑀𝐶𝑇 . = 3548. = 157.7 Nm 𝑖.𝜂 25.0,9 Khối lượng của tải trọng và dây cáp tính theo kg: 𝐺𝑡 11000 𝑚= = = 1121 kg 9,81 9,81 Quan hệ giữa tốc độ quay nt (vg/ph) của trống tời với tốc độ nâng v (m/s) của 60.𝑣 tải trọng là: 𝑛𝑡 = 𝜋.𝐷𝑡 60 60 60 Thay 𝑛𝑡 = . 𝜔𝑡 ta được . 𝜔𝑡 = .𝑣 2.𝜋 2.𝜋 𝜋.𝐷𝑡
  12. Từ đó ta rút ra tỷ số truyền (tỷ số biến đổi tốc độ từ ωt sang v) của trống tời – dây cáp: 𝜔𝑡 2 2 𝜌𝑡 = = = = 3,33 1/m 𝑣 𝐷𝑡 0,6 Tỷ số truyền từ trục động cơ đến dây cáp: 𝜔 𝜔 𝜔𝑡 𝜌= = . = 𝑖. 𝜌𝑡 = 25.3,33 = 83,25 1/m 𝑣 𝜔𝑡 𝑣 Vậy momen quán tính và tải trọng của dây cáp quy đổi về trục động cơ sẽ là: 1 1 𝐽𝐺.𝑞𝑑 = 𝑚. = 1121. = 0,16 kgm2. 𝜌2 83,252 1.4.2. Đặc tính cơ của máy sản xuất, động cơ. 1.4.2.1. Đặc tính cơ máy sản xuất: Quan hệ giữa momen cản Mc = f(ω) được gọi là đặc tính cơ của máy sản xuất, có các dạng điển hình như hình 1.7 dạng của đặc tính này được đánh giá nhờ số mũ của q trong phương trình (1-5), hoặc nhờ đại lượng “độ cứng đặc tính cơ” βC. 𝜔 𝑞 𝑀𝐶 = 𝑀𝐶𝑂 + 𝑀𝑑𝑚 . ( ) (1-5) 𝜔𝑑𝑚 βc = dMC/dω Hình 1.3 Đặc tính cơ máy sản xuất. q = - 1: Đặc tính cơ (loại momen cản)máy tiện.
  13. q = 0: Loại cầu trục; q = 1: loại ma sát nhớt; q = 2 loại quạt gió. - Khi q = - 1: momen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tương ứng các cơ cấu hình máy tiện, doa, máy cuốn dây, cuốn giấy… - Đặc điểm của loại máy này là tốc độ làm việc càng thấp thì momen cản (lực cản) càng lớn. - Khi q = 0, MC = Mđm = const, tương ứng các cơ cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt… - Khi q = 1, momen tỷ lệ bậc nhất với tốc độ, tương ứng các cơ cấu ma sát, máy bào, máy phát một chiều tải thuần trở… - Khi q = 2, momen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, tương ứng các cơ cấu máy bơm, quạt gió, máy nén… * Ngoài ra, một số máy sản xuất có đặc tính cơ khác, như: - Momen phụ thuộc vào góc quay MC = f(φ); hoặc momen phụ thuộc vào đường đi MC = f(s), các máy công tác có pittông, các máy trục không có cáp cân bằng có đặc tính thuộc loại này. - Momen phụ thuộc vào số vòng quay và đường đi MC = f(ω,s) như các loại xe điện. - Momen phụ thuộc vào thời gian MC = f(t) như máy nghiền đá, nghiền quặng. 1.4.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện: Quan hệ giữa momen và tốc độ của động cơ MC = f(ω) gọi là đặc tính cơ động cơ điện. Hình 1.8 trình bày dạng đặc tính cơ của một số động cơ điện thường gặp.
  14. Hình 1.4 Đặc tính cơ của các động cơ điện. 1: động cơ điện một chiều kích từ độc lập; 2: động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp; 3: động cơ không đồng bộ; 4: động cơ đồng bộ * Thường người ta phân biệt ra làm hai loại đặc tính cơ: - Đặc tính cơ tự nhiên là đặc tính cơ có được khi động cơ nối theo sơ đồ bình thường, không sử dụng thiết bị phụ trợ và các thông số nguồn là định mức. Như vậy mỗi động cơ chỉ có đường đặc tính cơ. - Đặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính cơ điều chỉnh là đặc tính cơ nhận được khi thay đổi một thông số đó của nguồn, hoặc nối thêm thiết bị phụ trợ vào mạch hay sử dụng các sơ đồ đặc biệt. Mỗi động cơ có thể có nhiều đường đặc tính cơ nhân tạo. * Độ cứng đặc tính cơ: - Động cơ không đồng bộ có độ cứng đặc tính cơ thay β đổi giá trị (β > 0, β < 0). - Động cơ đồng bộ có đặc tính cơ tuyệt đối cứng (≃ ∞). - Động cơ một chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cơ cứng (β ≥ 40). - Động cơ một chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cơ mềm (β ≤ 10).
  15. 1.5. Các trạng thái làm việc xác lập của hệ truyền động điện. Trong hệ truyền động điện tự động bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện năng thành cơ năng hoặc ngược lại. Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của hệ truyền động điện. Bảng 1-1: Trạng thái làm việc của hệ truyền động: TT Biểu đồ công suất Pđiện Pcơ ∆P Trạng thái làm việc 1 Pđiện =0 = Pđiện - Động cơ không tải. - Động cơ có tải (chế 2 Pđiện >0 = Pđ = Pc độ động cơ). 3 =0
  16. * Ở trạng thái động cơ: Ta coi dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như nó có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ: Pcơ = M.ω cấp cho máy sản xuất và được tiêu thụ tại cơ cấu công tác của máy. Công suất cơ này có giá trị dương nếu như momen động cơ sinh ra cùng chiều với tốc độ quay. * Ở trạng thái máy phát: thì ngược lại, khi hệ truyền động làm việc, trong một điều kiện nào đó cơ cấu công tác của máy sản xuất có thể tạo ra cơ năng do động năng hoặc thế năng tích lũy trong hệ đủ lớn, cơ năng đó được truyền về trục động cơ, động cơ tiếp nhận năng lượng này và làm việc như một máy phát điện. Công suất điện có giá trị âm nếu nó có chiều từ động cơ về nguồn, công suất cơ có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và momen động cơ sinh ra ngược chiều với tốc độ quay. Momen của máy sản xuất được gọi là momen phụ tải hay momen cản. Nó cũng được định nghĩa dấu âm và dương, ngược lại với dấu momen của động cơ. + Phương trình cân bằng công suất của hệ TĐĐ TĐ là: Pđ = Pc + ∆Pđ (1.6) Trong đó: Pđ là công suất điện; Pc là công suất cơ; ∆P là tổn thất công suất. - Trạng thái động cơ gồm: chế độ có tải và chế độ không tải. Trạng thái động cơ phân bố ở góc phần tư I, III của mặt phẳng ω(M). - Trạng thái hãm có: Hãm không tải, Hãm tái sinh, Hãm ngược và Hãm động năng. Trạng thái hãm ở góc II, IV của mặt phẳng ω(M). - Hãm tái sinh: Pđiện < 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành điện năng trả về lưới. - Hãm ngược: Pđiện > 0 , Pcơ < 0, điện năng và cơ năng chuyển thành tổn thất ∆P. - Hãm động năng: Pđiện = 0 , Pcơ < 0, cơ năng biến thành công suất tổn thất ∆P. * Các trạng thái làm việc trên mặt phẳng [M, ω]: Trạng thái động cơ: tương ứng với các điểm nằm trong góc phần tư thứ nhất và góc phần tư thứ ba của mặt phẳng [M, ω] Hình 1.9. Trạng thái máy phát: tương ứng với các điểm nằm trong góc phần tư thứ hai và góc phần tư thứ tư của mặt phẳng [M, ω], Hình 1.9.
  17. Hình 1.5. Các trạng thái làm việc của hệ truyền động điện. CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống truyền động điện là gì? Câu 2: Hệ thống truyền động điện gồm các phần tử và các khâu nào? Lấy ví dụ minh họa ở một máy sản xuất mà các anh (chị) đã biết? Câu 3: Thế nào là momen cản thế năng? Đặc điểm của nó thể hiện trên đồ thị theo tốc độ? Lấy ví dụ một cơ cấu có momen cản thế năng. Câu 4: : Thế nào là momen cản phản kháng? Đặc điểm của nó thể hiện trên đồ thị theo tốc độ? Lấy ví dụ một cơ cấu có momen cản phản kháng. Câu 5: Định nghĩa đặc tính cơ của máy sản xuất. Phương trình tổng quát của nó và giải thích các đại lượng trong phương trình? Câu 6: Hãy vẽ đặc tính cơ của các máy sản xuất sau: máy tiện, cần trục, máy bào, máy bơm. Câu 7: Dùng phương trình chuyển động để phân tích các trạng thái làm việc của hệ thống truyền động tương ứng với dấu của các đại lượng M và Mc?
  18. BÀI 2: CÁC ĐẶC TÍNH VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN A. MỤC TIÊU: - Xây dựng được đặc tính cơ của các động cơ điện một chiều (DC), động cơ điện không đồng bộ, động cơ điện đồng bộ. - Phân tích được các trạng thái làm việc của các động cơ: một chiều, không đồng bộ, đồng bộ. - So sánh đặc tính của các loại động cơ, phạm vi ứng dụng của các động cơ dùng trong truyền động điện. - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học. B. NỘI DUNG: 2.1. Động cơ điện một chiều. 2.1.1. khái niệm chung: - Đặc tính cơ của động cơ điện: Quan hệ giữa tốc độ và momen cơ ở đầu trục động cơ gọi là đặc tính cơ của động cơ điện: ω = f(M) hay n = f(M) hoặc ngược lại. - Đặc tính cơ của máy sản xuất: Đặc tính cơ của MSX là mối quan hệ giữa tốc độ quay của MSX (ωc, nc) và momen của nó (Mc): nc = f(Mc) (Mc = f(nc) hay ωc = f(Mc) (Mc = f(ωc). - Đặc tính cơ điện: Quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch phần ứng động cơ: ω = f(I) hay n = f(I) hoặc ngược lại. Đơn vị tính: ω(Rad/s); n(vòng/phút); M, Mc (N.m). 2𝜋𝑛 𝜋𝑛 30.𝜔 Quy đổi: 𝜔 = = ℎ𝑎𝑦 𝑛 = (2-1) 60 30 𝜋 - Biểu diễn các đại lượng trong hệ đơn vị tương đối: Cách biểu diễn các đại lượng như trên được gọi là biểu diễn các đại lượng trong hệ đơn vị tuyệt đối (hệ đơn vị có tên, các đại lượng đều có thứ nguyên). Trong nhiều trường hợp, cách biểu diễn này tỏ ra không thuận tiện. Người ta chuyển sang cách biểu diễn các đại lượng trong hệ đơn vị tương đối (hệ đơn vị không tên, các đại lượng không có thứ nguyên), nhằm đơn giản hóa việc tính toán, dễ dàng so sánh các đại lượng với
  19. nhau, dễ nhận biết khả năng làm việc của động cơ với phụ tải đang tác động lên đầu trục động cơ, đánh giá được các chế độ làm việc của truyền động điện. 𝑥 Một đại lượng trong hệ đơn vị tương đối được kí hiệu là 𝑥 ∗ = (2-2) 𝑥𝑐𝑏 Trong đó: x là trị số của đại lượng đó, xcb là trị số cơ bản của đại lượng đó. Các đại lượng cơ bản thường được chọn là: Uđm, Iđm, ωđm, Mđm, Фđm, Rcb… 𝑈 𝑈 𝑅 𝜔 𝜔 Do đó: 𝑈 ∗ = ; 𝑈∗% = . 100%; 𝑅∗ = ; 𝜔∗ = ; 𝜔∗ = (2- 𝑈𝑑𝑚 𝑈𝑑𝑚 𝑅𝑐𝑏 𝜔𝑑𝑚 𝜔 0 3) Trong đó: ωcb = ωđm: Đối với động cơ một chiều kích từ nối tiếp. ωcb = ω0: Đối với động cơ một chiều kích từ song song hoặc độc lập. ωcb = ω1 = ωdb: đối với động cơ không đồng bộ (KĐB, động cơ đồng bộ (ĐCĐB). 𝑈đ𝑚 𝑅𝑐𝑏 = : đối với động cơ điện một chiều. 𝐼đ𝑚 R2cb = Z2cb: đối với động cơ điện KĐB 𝐸2𝑛𝑚 Khi roto đấu sao: 𝑅2𝑐𝑏𝑌 = (2-4) √3.𝐼2𝑑𝑚 Khi roto đấu tam giác: R2cb∆ = 1/2R2cbY (2-5) 2.1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 2.1.2.1. Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập và kích từ song song: Đặc điểm của động cơ kích từ độc lập là dòng điện kích từ và từ thông động cơ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng. Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong của nguồn xem như bằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc vào dòng điện chạy trong phần ứng của động cớ. Khi đó động cơ kích từ song song cũng được coi như kích từ độc lập.
  20. Hình 2.1 Đông cơ một chiều kích từ song song và kích từ độc lập. Khi nguồn điện DC có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập 2.1b. 2.1.2.2. Phương trình đặc tính cơ - ảnh hưởng của các tham số: a. Phương trình đặc tính cơ: Theo sơ đồ hình 2.1 ta có phương trình cân bằng điện áp phần ứng: Uư = EE + Iư.(Rư + Rp) (2-6) Trong đó: Uư: điện áp phần ứng (V). Eư: suất điện động phần ứng (V). Rư: điện trở mạch phần ứng (Ω). Rp: điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω). Iư: Dòng điện mạch phần ứng (A). Với Rư = rư + rcf + rb + rct rư: điện trở cuộn dây phần ứng. rcf: điện trở cượn cực từ phụ. rb: điện trở cuộn bù. rct: điện trở tiếp xúc của chổi than. Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức: 𝑝.𝑁 𝐸ư = . Ф. 𝜔 = 𝐾. Ф. 𝜔 (2-7) 2.𝜋.𝑎 Trong đó: p: số đôi cực từ chính. N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng. a: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2369 lượt tải

ERROR:connection to 10.20.1.100:9312 failed (errno=113, msg=No route to host)
ERROR:connection to 10.20.1.100:9312 failed (errno=113, msg=No route to host)
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