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

Hướng dẫn đồ án truyền động điện

Chia sẻ: Nguyễn Minh Tân | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:50

558
lượt xem
118
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ở nước ta, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế,với những cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn.Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riên.Ngày càng xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự động hóa cao với những khâu truyền động hiện đại.Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền sản suất.Đóng góp trực tiếp trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng khả năng cạnh tranh với...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn đồ án truyền động điện

  1. Hướng dẫn đồ án truyền động điện
  2. [Type the document title] Lời Cảm Ơn Chúng em xin cảm ơn thầy NGUYỄN PHAN THANH là người trực tiếp hướng dẫn,giúp đỡ và chỉ bảo chúng em trong ĐỒ ÁNMÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN. Thầy đã giúp chúng em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đề tài đúng thời gian định hướng ban đầu. Đặc biệt là học hỏi được những kinh nghiệm và thái độ làm việc của thầy để chúng em áp dụng sau này. Chúng em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô khoa Điện -Điện tữ của trường ĐH Sư Phạm KỹThuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng em những kiến thức về chuyên ngành nói chung và bộ môn TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN nói riêng. Đó là những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà chúng em đã học được trong suốt thời gian qua. Một lần nữa chúng em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến quý thầy cô đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án. Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe. Nhĩm sinh vin thực hiện: Nguyễn Minh Tn Lưu Hoàng Linh Nhĩm SVTH: Nguyễn Minh Tn – Lưu Hồng Linh Page 2
  3. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh Lời Mở Đầu Ở nước ta, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế,với những cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn.Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riên.Ngày càng xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự động hóa cao với những khâu truyền động hiện đại.Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền sản suất.Đóng góp trực tiếp trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng khả năng cạnh tranh với các nước trên thế giới. Ngày nay, do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực:tin học,điện tử……nên các khâu truyền động ngày càng phát triển theo hướng hiện đại.Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh,độ chính xác cao và cón giảm kích thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp Một trong những khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục.Nâng hạ cầu trục là khâu truyền động cơ bản của nền công nghiệp nước ta hiện nay. Được sử dụng rộng rải từ các hải cảng, khu công nghiệp đến các nhà máy xí nghiệp và các công trường xây dựng. Giúp con người hạn chế lao động bằng chân tay.Đồng thời góp phần đẩy nhanh quá trình vận chuyển và đảm bảo an toàn cho người lao động.Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được nhữngđiều kiện thực tiển trong quá trình điều khiển và vận hành đòi hỏi người kĩ sư phải có kiến thức cơ bản về chuynngành. Nội dung của đồ án này là trình bày những kiến thức cơ bản về truyền động điện. Bao gồm phân tích các đặc tính của hệ thống truyền động cho hệ thống nâng hạ cầu trục. Tính toán và thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động với động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn. Do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn nội dung đồ án còn nhiều vấn đề sai sót nhất định và cần bổ sung . Mong các thầycơ cũng nhưnhư các bạn góp ý thêm để bài báo cáo chúng em được hoàn thiện hơn Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 3
  4. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... .................................................................................................................................. ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... Ngày . . . tháng . . . năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 4
  5. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC  Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cần trục dùng động cơ AC không đồng bộ 3 pha có các số liệu sau đây: P đm (KW) Công suất động cơ 52 U 1đm (V) Điện áp định mức 400 2p Số cực từ 10 N1 Số vòng mỗi pha day quấn stator 62 N2 Số vòng mỗi pha day quấn rotor 32 K dq1 Hệ số dây quấn stator 0,952 K dq2 Hệ số dây quấn rotor 0,952 R1 (Ω) Điện trở dây quấn stator 0,22 R2 (Ω) Điện trở dây quấn rotor 0,03 X1 (Ω) Điên kháng dây quấn stator 0,32 X2 (Ω) Điện kháng dây quấn rotor 0,052 M1 Số pha dây quấn stator 3 M2 Số pha dây quấn rotor 3 I0 Dòng điện không tải 32 ç Hiệu suất 0,82 cosư Hệ số công suất 0,833 Dây quấn Rotor và Stator được đấu Y/Y Sức từ động trên stator > sức từ động trên rotor 20% Động cơ làm việc ở tần số 50Hz Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau: 1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ. Tính điện trở phụ mở máy, biết rằng động cơ kéo tải định mức. 2. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với các tốc độ lần lượt là: 1/2nđm và 1/4nđm. 3. Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với các tốc độ lần lượt là: 1/4nđm, 1/2nđm, nđm, 2nđm. Biết rằng moment cản khi hạ tải là 0,8 lần Mđm PHỤ LỤC Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 5
  6. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh CHƯƠNG I :ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀUKHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 6 I. GIỚI THIỆU VỀĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ 6 II. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ 7 III. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ 9 IV. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH CƠ 15 V. MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY 21 VI. HÃM MÁY 24 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 33 I. TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ BIẾT RẰNG ĐỘNG CƠ KÉO TẢI ĐỊNH MỨC 33 II. TÍNH TOÁN CÁC ĐIỆN TRỞ PHỤ CẦN THIẾT ĐÓNG VÀO MẠCH ROTOR ĐỂ NÂNG TẢI LÊN VỚI CÁC TỐC ĐỘ LẦN LƯỢT LÀ: ½ NĐM, ¼ NĐM 40 III. TÍNH TOÁN CÁC ĐIỆN TRỞ PHỤ CẦN THIẾT ĐÓNG VÀO MẠCH ROTOR ĐỂ HẠ TẢI VỚI CÁC TỐC ĐỘ LẦN LƯỢT LÀ: 1/4NĐM, 1/2NĐM, NĐM, 2NĐM. BIẾT RẰNG MOMENT CẢN KHI HẠ TẢI LÀ 0,8 LẦN MĐM 44 IV. SƠ ĐỒ ĐỘNG LỰC DÙNG ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR DÂY QUẤN MỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ VÀ NÂNG HẠ CẦU TRỤC VỚI NHIỀU CẤP TỐC ĐỘ 51 Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 6
  7. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHAROTO DÂY QUẤN CHƯƠNG 1:ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀUKHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA  I. GIỚI THIỆU VỀĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I. Cấu tạo: Động cơ không đồng bộgồm hai loại : Động cơ Rotor dây quấn và động cơ Rotor lồng sóc (động cơ Rotor ngắn mạch). Động cơ điện không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế. II. Ưu điểm: Ưu 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,động cơ không đồng bộ giá thành hạ,vận hành tin cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo. III. Nhược điểm: Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình khó khăn, riêng với các động cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động kém hơn. II. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ: Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 7
  8. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh L1 L2 L3 ĐC Sơ đồ nguyên lý R1 I2 Ii U1P R0 X2 I0 X0 R S Sơ đo tương đương Trong đó: R0, X0, I0 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch từ hoá. R1, X1, I1 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator. R’ ,X’2 ,I’2: điện trở, điện kháng và dòng điện Rotor đã qui đổi về Stator. U1đm:Điện áp định mức đặt vào ba pha. U1p là điện áp pha đặt vào Stator. Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 8
  9. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh 0   n0  n s  0 n0 : là độ trượt (Hệ số trượt của động cơ). 0 : tốc độ góc của từ trường quay (rad/s).  : tốc độ góc của từ trường (rad/s). 60 f n0  : Tốc độ của từ trường quay( vòng /phút). p f : tần số của điện áp nguồn đặt vào Stator (Hz). p : số đôi cực từ của động cơ. n : tốc độ quay của Rotor (vòng /phút). I'2=K qđI.I2 : Dòng điện qui đổi. 1 K qñ I  : Hệ số qui đổi dòng điện. K qñE U1ñm N1 K dq1 K qñE   : Hệ số qui đổi sức từ động. E2ñm N 2 K dq 2 N1,N2:số vòng mỗi pha dây quấn stator,rotor. E2đm: sức từ động định mức xuất hiện trên 2 vòng trượt rotor khi Rotor hở mạch Đặt điện áp vào stator là Uđm Phương trình đặc tính tốc độ : ' U 1p I2  2  R'   R1    X N 2   S  Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 9
  10. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh Trong đó : X N  X 1  X ' 2 : điện kháng ngắn mạch R '  R ' 2  R ' p : điện trở qui đổi Khi mở máy tốc độ n = 0 nên hệ số trượt s=1 U1 p  I ' 2 mm  R1  R'   X N 2 2 ' U 1p  dòng điện khi mở máy : I 2 mm  Z mm 2 với : Z mm  (R1  R' )  X N Thông thường : I ' 2 mm  ( 4  7) I nm III. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ : Giản đồ công suất: Hình a Hình b Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất động cơ. Công suất điện từ chuyển từ Stator sang Rotor Pñt  M ñt  1 Trong đó : Mđt :moment điện từ động cơ Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 10
  11. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh Pñt  Pcô  ΔPphuï  ΔPcu2 Nếu tổn hao phụ không đáng kể Pphuï  0 thì Mđt = Mcơ =M  Pñt  Pcô  ΔPcu2 2  M ñm . 0  M cô .  3P.I 2  2 M  0     3P .I 2 0   3R.I  Mà: S  M 2  0 S Thay I 2 vào ta được : 3R.U 21p M 2 n 0 S  R  2  (2)  R1    X nm  9,55   S   (2) là phương trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha. Đường biểu diễn của phương trình đặc tính cơ có dạng đường cong nên toạ độ điểm cực trị được xác định bằng cách giải phương dM trình  0 ta được : ds Độ trượt tới hạn : R S max   (3) 2 2 R1  X N Thay phương trình (3) vào phương trình đặc tính cơ ta được moment tới hạn : 2 3U 1 p M max  (4) 2n 0  R  X N  R1  2 2 9,55  1    Trong đó : (+) : ứng với trạng thái động cơ (-) : ứng với trạng thái máy phát Hệ số quá tải về moment : Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 11
  12. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh M max M  M ñm  Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết R1,X1,R2,,X2 chỉ biết các tham số định mức của đông cơ trên nhãn máy và cần thực hiện các bước sau: MC Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không bộ ba pha Bươc 1:Xác định toạ độ 3 điểm đặt biệt.  Điểm đồng bộ của từ trường: A(M=0,n=n0) 60 f với n0  p  Điểm tới hạn : B(Mmax , Smax ) M max 60 f M  n0  M ñm p Mặt khác: Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 12
  13. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh M max 1  S ñm S max  M     S    M ñm 2  max S ñm  n 0  n ñm S ñm  n0 S ñm S max   2M S max S ñm 2 2 S max  2M S ñm S max  S ñm  0 Giải phương trình ta được:  S max1, 2  Sñm M  2 M  1   Điểm mở máy : C(M=Mmm ,n=0) Thay S = 1 vào phương trình (2) ta được : 2 3 R .U 1 p M mm  n0 9,55  R1  R 2  X N 2  Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 0 1 thay vào biểu thức 2 M max M mm  1 S  max S max 1 Ta sẽ được moment tương ứng. S 0 S1 S2 . . . . . . . 1 M M0 M1 M2 . . . . . . . Mmm Bước 3:Từ toạ độ (S , M) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta sẽ được đường đặc tính cơ của động cơ. Các dạng khác của đặc tính cơ : Lập tỉ số và lấy dấu dương (+) ta được : 2 M th 1  aS th  M  S S (5)  th  2aS th S th S R1 Trong đó : a  R2 Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 13
  14. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh R1 aS max  2 2 R1  X nm R1 Đối với động cơ có công xuất lớn :R 1
  15. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh Lấy tuỳ ý nhiều giá trị của S thay vào phương trình (6) ta tìm được M S S1 S2 S3………….Smax M M1 M2 M3……….M Hệ số moment mở máy : M K M  9,55 mm  1 K M : 1  2 M ñm Hệ số dòng điện mở máy : I mm KI  (K I : 4  7) I ñm Nhận xét: 2n0>n>n0 -1
  16. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh 2 3U 1 p Từ phương trình : M max  2 n0  R1  X N  R1  2 2 9,55     Ta thấy moment tới hạn sẽ giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm của điện áp. 2n - Trong khi tốc độ đồng bộ: n0  không thay đổi 60 ' R2 - Và độ trượt tới hạn S max  2 2 cũng không thay đổi. R1  X nm - Mmax nói lên khả năng quá tải của động cơ. - Moment mở máy (Mmm = K2U 1P2 ) giảm theo tỉ lệ bình phương lần độ suy giảm của điện áp. n n0 smax U2 U1 TN(Uđm) U2
  17. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh ĐC không đồng bộ 3 pha khi thêm điện trở phụ. Khi thêm điện kháng phụ Xp (giả sử Xp = Rp) vào mạch Stator ta thấy tốc độ đồng bộ n0 không đổi, độ trượt tới hạn giảm (nhưng vẫn còn lớn hơn khi thêm Rp), moment mở máy Mmm giảm(bằng với khi thêm Rp). ĐC không đồng bộ khi thêm điện kháng và điện trở phụ. Ta thấy khi thêm Xp ta tăng được khả năng quá tải của động cơ (Mth nói lên khả năng quá tải của động cơ). Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp có dạng: n Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 17
  18. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh n0 Smax 0 Mmax Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp 3) Anh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor : L1 L2 L3 Rp ĐC KĐB 3 pha khi thêm 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 được 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 trượt -chổi than.(như hình vẽ) Dễ thấy,điện trở mạch rotor R2do đó điện trở quy đổi R2'chỉ có thể thay đổi về phía tăng.Khi R2'tăng thì độ trượt tới hạn tăng,còn tốc độ đồng bộ và monmenttới hạn giữ nguyên. n n0 TN RP2> RP1 Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 18
  19. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh R P1 R P2 0 S Mmax M Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor. 4) Anh hưởng của số đôi cực từ P : 60f Ta có : n  n 0 1  S  1  S P Khi tăng(giảm) số đôi cực từ p thì tốc độ đồng bộ n0 giảm(tăng) nên tốc độ quay của Rotor giảm(tăng) còn Smax không phụ thuộc vào p nên không thay đổi, nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên.Nhưng khi thay đổi số đôi cực từ sẽ phải thay đổi cách đấu dây ở Stator động cơ nên một số thông số như R1, X1 có thể thay đổi và do đó tuỳ trường hợp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến moment tới hạn Mmax của động cơ.  Dạng của đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực từ p còn phụ thuộc vào yêu cầu của việc đổi tốc : Đổi tốc độ đảm bảo moment không đổi Δ / YY  n n01 P=1 n02 P=2 0 M Đổi tốc đảm bảo công suất không đổi YY / Δ n n01 p=1 Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 19
  20. Đ án Truy n đ ng đi n GVHD: Th c sĩ Nguy n Phan Thanh n02 p=2 0 M Đổi tốc đảm bảo moment và công suất không đổi YY / Y  n n01 p=1 n02 p=2 0 M 5) Anh hưởng của tần số : 60f Từ biểu thức : n0  ta thấy khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ p động cơ thay đổi. R R Từ biểu thức (7) Smax   X nm 2f1 Lnm Trong đó : f1l tần số điện áp đặt vào Stator  Khi thay giảm f1 thì smax và Mmax tăng , nhưng Mmax tăng mạnh hơn.  Do vậy độ cứng đặc tính cơ tăng khi f1 giảm  Khi f1 giảm xuống dưới fđm.thì tổng trở các cuộn dây giản nên nếu giữ nguyên điện áp cấp Uđm thì dòng điện động cơ sẽ tăng ,đốt nóng động cơ quá mức . 2 2 3U 1 P  p 3 pU 1 P Từ biểu thức (8) M max  2  60  2  60 2 khi thay  2 f1 Lnm  2  Lnm f1 9,55 9,55 đổi tần số sẽ làm thay đổi Mmax Nhóm SVTH: Nguy n Minh Tân – L u Hoàng Linh Page 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
4=>1