điều chỉnh tốc độ đông cơ không đồng bộ roto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung ở mạch roto

75 876 4

Fowin Gửi tin nhắn Báo tài liệu vi phạm

Tải lên: 10,913 tài liệu

  • Loading ...
1/75 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 10/04/2014, 21:23

I. Giíi thiÖu §CK§B vµ kÕt cÊu:§éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha ®­îc sö dông réng r¶i trong c«ng nghiÖp tõ c«ng suÊt nhá ®Õn c«ng suÊt trung b×nh vµ chiÕm tû lÖ rÊt lín so víi ®éng c¬ kh¸c. Së dÜ nh­ vËy lµ do ®éng c¬ K§B cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÓ chÕ t¹o, vËn hµnh an toµn, sö dông nguån cÊp trùc tiÕp tõ l­íi ®iÖn xoay chiÒu 3 fa. Tuy nhiªn tr­íc ®©y c¸c hÖ truyÒn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã ®iÒu chØnh tèc ®é l¹i chiÕm tû lÖ rÊt nhá, ®ã lµ do viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ K§B cã khã kh¨n h¬n ®éng c¬ mét chiÒu. Trong thêi gian gÇn ®©y, do ph¸t triÓn c«ng nghiÖp chÕ t¹o b¸n dÉn c«ng suÊt vµ kü thuËt ®iÖn tö tin häc, ®éng c¬ K§B míi ®­îc khai th¸c c¸c ­u ®iÓm cña m×nh. Nã trë thµnh hÖ truyÒn ®éng c¹nh tranh cã hiÖu qu¶ víi hÖ truyÒn ®éng tiristo, ®éng c¬ mét chiÒu. Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn Lời nói đầu Trong công nghiệp máy điện không đồng bộ ba pha là loại động chiếm một tỷ lệ rất lớn so với các loại động khác. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, nguồn cung cấp lấy ngay trên lới công nghiệp, dải công suất động rất rộngt ừ vài trăm W đến hàng ngàn kW. Tuy nhiên các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ dùng động không đồng bộ lại tỷ lệ nhỏ so với động một chiều. Đóđiều chỉnh tốc độ động không đồng bộ gặp nhiều khó khăn và dải điều chỉnh hẹp. Nhng với sự ra đời và phát triển nhanh của dụng cụ bán dẫn công suất nh: Diốt, Triắc tranzitor công suất, Thiristor cực khoá Thì các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ dùng động không đồng bộ mới đ- ợc khai thác mạnh hơn. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên và trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, bản đồ án này nghiên cứu: "Điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ rôtô dây quấn bằng phơng pháp điện trở xung mạch rôto". Nội dung của đồ án gồm 5 chơng. 1. Chơng I: Tổng quan về điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ 3 pha. 2. Chơng II: Tính chọn mạch động lực 3. Chơng III: Tính chọn mạch điều khiển. 4. Chơng IV: Tính chọn cảm biến để xây dựng hệ kín. 5. Đặc tính cơ. Em xin chân thành cảm ơn thầy "Nguyễn Trung Sơn" đã hớng dẫn tận tình cho em trong quá trình làm đồ án vừa qua. Đến hôm nay em đã hoàn thành đồ án của mình. Nhng vì khả năng và thời gian hạn nên chắc chắn vẫn còn sai sót nhất định. Em cũng xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo trong bộ môn thiết bị điện - điện tử trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập và rèn luyện của em để đến hôm nay em hoàn thành nhiệm vụ học tập của mình. Sinh viên Trần Minh Tiếu Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 1 Gi¸o viªn híng dÉn: NguyÔn Trung S¬n Sinh viªn: TrÇn Minh TiÕu Trang 2 Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn Chơng I: Tổng quan về điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB 3 PHA I. Giới thiệu ĐCKĐB và kết cấu: Động không đồng bộ ba pha đợc sử dụng rộng rải trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỷ lệ rất lớn so với động khác. Sở dĩ nh vậy là do động KĐB kết cấu đơn giản, dể chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lới điện xoay chiều 3 fa. Tuy nhiên trớc đây các hệ truyền động không đồng bộ điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ, đódo việc điều chỉnh tốc độ động KĐB khó khăn hơn động một chiều. Trong thời gian gần đây, do phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, động KĐB mới đợc Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 3 Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn khai thác các u điểm của mình. Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh hiệu quả với hệ truyền động tiristo, động một chiều. II. Đặc tính của động KĐB roto dây quấn: Để thành lập đặc tính cơ,ta cần đa ra một số giả thiết sau: - 3 pha của động là đối xứng. - Các thông số của mạch không thay đổi, nghĩa là không phụ thuộc nhiệt độ, điện trở của mạch roto không phụ thuộc vào tần số của dòng điện trong nó, mạch từ không bảo hoà, do đó điện kháng của cuộc dây stato X 1 và roto X 2 không thay đổi. - Tổng dẫn của mạch dòng từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá I M không phụ thuộc vào phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stato của động cơ. - Bỏ qua các tổn thất của ma sát. - Điện áp lới hoàn toàn hình sin và đối xứng. Nh vậy ta đồ thay thế một pha của động cơ. Trong đó: X M , X 1 ,X 2 các điện kháng của mạch từ hoá, Stato và Rôto qui đổi về Stato (). r M , r 1 , r 2 : các điện trở tác dụng của mạch từ hoá của cuộn dây stato, rôto đã qui đổi về stato (). R f điện trở phụ (nếu có) mắc thêm vào mỗi pha của rôto đã qui đổi về stato (). U f trị số hiệu dụng của điện áp pha stato (V). I M ,I 1 ,I 2 Dòng điện từ hoá , stato, rôto đã qui đổi về stato (A). S độ trợt của động cơ. S = ( 0 - )/ 0 (1.1) Với 0 vận tốc góc của từ trờng quay, còn gọi là tốc độ đồng bộ (rad). 0 = p f 2 (1.2). Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 4 U f X 1 X I 1 r 1 I 2 X 2 r I S r ' 2 S R f ' [Hình 1.1] Sơ đồ thay thế một pha của động KĐB roto dây quấn. Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn f: tần số điện áp nguồn đặc vào stato (H z ). P: số đôi cực của động cơ. : tốc độ góc của rôto (rad/s). Từ phơng trình 1.1 và phơng trình 1.2 suy ra: = 0 (1-s) = p f 2 (1-s) (1.3). Mặt khác, từ sơ đồ thay thế ( hình 1.1) ta có, trị số hiệu dụng của dòng điện roto đã qui đổi về stato. I 2 = ( ) ( ) f 2 2 1 2 1 2 U r r X X '+ + + (1.4). Công suất điện từ chuyển từ stato sang rôto P 12 = M dt . 0 Với M dt : mô men điện từ của động cơ. Nếu bỏ qua các tổn thất thì M dt = M = M. Công suất đó chia ra hai thành phần : công suất đa ra trục động là P và công suất tổn hao đồng trong rôto P 2 nghĩa là : P 12 = P +P 2 . Hay M 0 = M + P 2 Do đó P 2 = M( 0 - ) = M 0 .S Mặt khác P 2 = 3I 2 2 R 2 Nên M = 3I 2 2 R 2 / 0 .S (1.5). Thay phơng trình (1.5) vào phơng trình (1.4) ta đợc phơng trình đặc tính của của động cơ. M = 2 f 2 2 2 1 2 1 2 3.U .R '/ S 2 f (r r / S) (X X ') P + + + (1.6) Vẽ quan hệ phơng trình (1.6) lên trục toạ độ ta đợc đặc tính của động cần tìm. Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 5 1 ' M (R f = 0) 0 R Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn [Hình 1.2] Đặc tính của động KĐB roto dây quấn . Hai phơng trình đặc tính còn đợc viết dới dạng khác: M = max max max maxmax 2 ).1(2 aS S S S S SaM ++ + (1.7). Trong đó : S max là hệ số trợt tơng ứng với mômen max. S max = 22 1 ' 2 nm Xr r + (1.8). M nm : là mômen ngắn mạch hay còn gọi là mômen mở máy. M max = )(2 3 22 110 2 nm f Xrr U ++ (1.9). a = 2 1 r r . Đối với những động r 1 rất nhỏ thì phơng trình sẽ là : M = S S S S SaM max max maxmax ).1(2 + + (1.10). Với S max = r 2 /X nm ; M max = 3U f 2 /2 0 .X nm . III. Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động KĐB : Từ phơng trình (1.3) ta thấy tốc độ của động KĐB phụ thuộc vào tần số của lới điện f 1 , số đôi cực P và hệ số trợt S của động cơ. Nh vậy để điều chỉnh tốc độ động KĐB ta điều chỉnh các thông số này . Sau đây ta lần lợc giới thiệu từng phơng pháp điều chỉnh tốc độ của động KĐB: 1. Điều chỉnh tốc độ của động KĐB bằng cách thay đổi tần số: - Sơ đồ nguyên lý: Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 6 f i const U i f b Var BBT U b R c d Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn [Hình1.3] sơ đồ nguyên lý hệ ĐCTĐ ĐCKĐB bằng cách thay đổi tần số . - Tần số nguồn điện cung cấp cho động KĐB quyết định giá trị tốc độ từ trờng quay cũng là tốc độ không tải lý tởng . Ta có: n 0 = 60f 1 /P hay 0 = P f 1 2 . - Do vậy bằng cách thay đổi tần số nguồn cấp cho phần cảm ta thể điều chỉnh đợc tốc độ động cơ. Để thực hiện phơng án này ngời ta dùng bộ biến tần để cung cấp cho động . - Khi thay đổi tần số thì trở kháng của động thay đổi, do đó kéo theo dòng điện từ thông thay đổi. Cụ thể , khi giảm tần nguồn cảm kháng giảm (X 1 = f 2 ) và dòng điện sẽ tăng lên. Muốn động không bị quá dòng cần giảm điện áp theo sự giảm tần số. - Ngời ta chứng minh đợc rằng khi thay đổi tần số, nếu đồng thời chỉnh điện áp cấp cho phần cảm sao cho hệ số quá tải M = c th M M giữ không đổi thì động làm việc chế độ tối u nh làm việc với các thông số định mức . M = c th M M = Conts. Trong đó : M th = 2 2 110 2 1 (2 3 nm ph XRR U ++ . Nếu điện trở phần cảm rất nhỏ ( R 1 0) và lu ý 0 = P f 1 2 . X nm = X 1 +X 2 thì thể viết . M th = )(4 .3 ' 211 2 1 XXf PU ph + . Vì X 1 và X 2 đều tỷ lệ với tần số f 1 nên thể viết : M th = A. 2 2 1 3 f U ph . Với A là hằng số phụ thuộc P, L 1 , L 2 . Từ đó : M = A. c ph Mf U . 3 2 1 2 1 = A. cdmdm dm Mf U . 3 1 2 1 . (1.11). Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 7 Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn Mômen của cấu sản suất khi coi M co 0 , biểu thức : M c = M co +(M cdm -M co ). K dm . (1.12). Trong đó : M c mômen cản của cấu sản suất tốc độ nào đó . M co = là mômen cản của cấu sản suất = 0 . M cdm là mômen cản của cấu sản suất = dm . K là số mũ đặc trng cho phụ tải (K = 0, 1,2). Viết lại: M c = M cđm K dm = M cđm K dm f f 1 1 . (1.13). Thay biểu thức (1.13) vào biểu thức (1.11) ta đợc: 2 1 1 dm ph U U = 2 1 1 + K dm f f . (1.14) Hay 2 1 1 1 K ph f U + = 2 1 1 1 K dm dm f U + = const . (1.15) Nh vậy đặc tính của động KĐB khi điều chỉnh tần số không những phụ thuộc vào giá trị tần số f 1 mà còn phụ thuộc vào qui luật biến đổi điện áp, nghĩa là còn phụ thuộc vào đặc tính phụ tải . Ta đặc tính nh sau: Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 8 M 0 M c M c M max 0 0 f 3 >f 2 >f 1 f 3 f 2 f 1 M f 12 f 11 f 1đm f 1 d 1 f 1 f 13 a.(k = 0) b.(k = 1) 0 0 M M f 3 >f 2 >f 1 f 3 >f 2 >f 1 M c M c f 1 f 2 f 3 f 3 M th1 M th2 M th3 c.(k = 2) d.(k = -1) Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn [Hình 1.4] Đặc tính khi thay đổi tần số sử dụng quy luật thay đổi điện áp gần đúng với các loại phụ tải khác nhau. Nhận xét : Phơng pháp này thích hợp bất kỳ loại tải nào, ứng với mỗi loại tải nhất định sẽ qui luật thay đổi f U nhất định phơng pháp này thích hợp cho điều chỉnh động lồng sóc, điều chỉnh phơng pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ một cách liên tục trong phạm vi rộng . Nhợc điểm lớn của phơng pháp này là giá thành cao . 2. Điều chỉnh tốc độ động KĐB bằng phơng pháp thay đổi số đôi cực: Sơ đồ nguyên lý : Phơng pháp thay đổi số đôi cực thờng dùng nhiều nhất cho động hai cấp . Tốc độ, hai cách đấu nh sau: Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 9 ~ ~ ~ ~ * * * * x 1 x 1 r 1 r 1 r 1 x 1 x 1 r 1 Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn [Hình 1.5] Đổi nối dây quấn stato theo sơ đồ - YY . [Hình 1.6] Đổi nối dây quấn stato theo sơ đồ Y-YY . Để thay đổi số đôi cực P, ngời ta thay đổi cách đấu dây stato của động cơ. Những máy đặc biệt này ngời ta gọi là máy đa tốc độ , số đôi cực của nó thay đổi bằng hai cách khác nhau, cách thứ nhất : dùng hai tổ nối dây riêng biệt mỗi tổ hai số đôi cực riêng, cách thứ hai: dùng một tổ dây quấn stato nhng mỗi pha đợc chia thành hai đoạn . Thay đổi cách nối giữa hai đoạn đó ta sẽ thay đổi một đôi cực P, cách thứ nhất tạo đợc hai tốc độ bất kỳ không lệ thuộc nhau. Cách thứ hai đồ đấu dây phức tạp và hai cấp tốc độ lệ thuộc nhau. Khi đổi nối từ tam giác sao kép ( - YY) ta những quan hệ sau đây. Khi nối hai đoạn dây stato đấu nối tiếp nên: R 1 = 2r 1 ; X 1 = 2X 1 Và tơng ứng R 2 = 2r 2 ; X 2 = 2X 2 ; X nm = 2X nm (1.16). Trong đó : r 1 , r 2 , X 1 , X 2 điện trởđiện kháng mỗi đoạn dây stato và roto. Điện áp đặt lên dây quấn mỗi pha là U f = 1 3U . Do đó: S th = 2 )' 2 1 2 1 ' 2 ( ++ XXR R = 22 1 ' 2 nm Xr r + (1.17). Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 10 ~ ~~~ * X 1 r 1 X 1 r 1 X 1 r 1 X 1 r 1 * * * [...]... Do vậy việc sử dụng điện trở xung để điều chỉnh tốc độ động KĐB nhiều u điểm nh - Điện trở thay đổi vô cấp - Điện trở thay đổi tự động do sự thay đổi tự động độ rộng của xung điện trở - Dể dàng tự động hoá ~ ~ Trên thực tế khá nhiều sơ đồ để điều chỉnh xung tốc độ động KĐB 3 pha rôto dây quấn đây ta chỉ xét phơng pháp xung tốc độ mạch rôto các sơ đồ điều chỉnh nh hình (1.26)... lỏng để khởi động động đến tốc độ làm việc sau đó đến chế độ điều chỉnh công suất trợt Vì vậy nên áp dụng hệ thống này cho các truyền động số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít 3 Điều chỉnh tốc độ động KĐB rôto dây quấn bằng cách thay đổi điện trở mạch rôto : Đối với động rôto dây quấn thờng điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở rôto để thay đổi hệ số trợt S, việc điều chỉnh thực... dung con trợt 2 Sơ đồ điều chỉnh điện trở mạch rôto dùng công tắc tơ: é [Hình 1.24] Sơ đồ dùng công tắc tơ Sơ đồ dùng công tắc tơ thể dùng cho các động nhng chỉ thể điều chỉnh tốc độ nhảy cấp, khi điều chỉnh gây hồ quang dể làm hỏng thiết bị vì vây cũng ít đợc sử dụng 3 Sơ đồ điều chỉnh điện trở mạch rôto dùng điện trở xung: Điều chỉnh tốc độ bằng điện trở là phơng pháp đơn giản nhng có... hiện phía rôto Phơng pháp này còn gọi là phơng pháp biến trởđồ điều chỉnh đợc biểu diển nh hình (1.21) é [Hình 1.21] Sơ đồ nguyên lý hệ điều chỉnh điện trở phụ mạch rôto Rf Khi đa thêm điện trở phụ Rp vào mạch rôto làm cho dòng điện rôto giảm xuống dần đến tốc độc quay giảm xuống Điện trở tổng mạch rôto sẽ là :R = Rr+Rf Trong đó: Rr : Điện trở dây quấn một pha của rôto Rf : Điện trở phụ... chỉnh lu cầu 3 pha đặt trong mạch rôto, việc điều chỉnh truyền động điện đợc thực hiên bằng cách điều chỉnh dòng điện một chiều đầu ra của cầu Trên sơ đồ hình (1.26b) sơ đồ nguyên lý điều chỉnh xung tốc độ động rôto dây quấn với bộ chuyển mạch rôto mắc thêm chỉnh lu dòng điện rôto phơng pháp này mạch rôto mắc thêm chỉnh lu cầu 3 pha không điều chỉnh đầu ra của bộ chỉnh lu mắc thiritor... Tính chọn mạch động lực I Chọn mạch động lực : Qua chơng I và kết hợp với yêu cầu của đề tài ta thấy việc điều chỉnh tốc độ động KĐB rôto dây quấn bằng phơng pháp xung điện trở mạch rôto là tối u hơn cả Điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp này đảm bảo tính đối xứng với 3pha rôto thoã mãn yêu cầu điều chỉnh vô cấp và khoảng điều chỉnh rộng thể tạo ra đặc tính mong muốn Hơn nữa phơng pháp này phù... tính mềm và việc dùng điện trở nhiều cấp trong mạch động lực Nếu muốn điều chỉnh tốc độ động cần phải dùng biến trở con trợt cần phải lực lớn để kéo con trợt biến trở Do dòng điện lớn nên dể gây ra tia lửa điện làm cháy hỏng gây nguy hiểm Phơng pháp điều chỉnh xung điện trở sẽ khắc phục đợc một số nhợc điểm trên và mở ra khả năng tự động hoá hệ thống, đây là phơng pháp triển của phơng pháp. .. khả năng tự động hoá để làm tăng độ cứng đặc tính Về chỉ tiêu năng lợng, tuy nhiên tổn thất trong bộ biến đổi không đáng kể nhng điện áp stato bị biên dạng so với hình sin nên tổn thất phụ trong động lại lớn Do đó hiệu suất không cao 3.1.4 Điều chỉnh tốc độ động KĐB rôto dây quấn bằng cách điều chỉnh công suất trợt ( Sơ đồ nối tầng): Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động KĐB bằng cách thay... khác tốc độ max của động thay đổi, vậy điều chỉnh tốc độ Sinh viên: Trần Minh Tiếu Trang 12 Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Sơn động bằng cách điều chỉnh hệ số trợt S chính là thay đổi điện áp đặt vào stato, thay đổi công suất trợt (sơ đồ nối tầng ), thay đổi điện trở mạch rôto 3.1 Điều chỉnh điện áp nguồn cấp vào stato động KĐB nhiều cách điều chỉnh điện áp nguồn cấp vào stato động cơ. .. tốc độ của truyền động điện Nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng td và thời gian ngắt tc của khoá ta sẽ điều chỉnh trơn đợc giá trị điện trở trong mạch rôto Do đó điều chỉnh trơn tốc độ thể xác định điện trở tơng đơng Rtd khi điều chỉnh xung một cách gần đúng trên nguyên tấc đẳng trị nhiệt Ta suy luận nh sau: Khi khoá đóng, điện trở mạch giảm xuống còn R nên dòng tăng Khi khoá cắt, điện trở . thuộc nhiệt độ, điện trở của mạch roto không phụ thuộc vào tần số của dòng điện trong nó, mạch từ không bảo hoà, do đó điện kháng của cuộc dây stato X 1 và roto X 2 không thay đổi. - Tổng dẫn. điện kháng của mạch từ hoá, Stato và R to qui đổi về Stato (). r M , r 1 , r 2 : các điện trở tác dụng của mạch từ hoá của cuộn dây stato, r to đã qui đổi về stato (). R f điện trở phụ (nếu có). mắc thêm vào mỗi pha của r to đã qui đổi về stato (). U f trị số hiệu dụng của điện áp pha ở stato (V). I M ,I 1 ,I 2 Dòng điện từ hoá , stato, r to đã qui đổi về stato (A). S độ trợt của động
- Xem thêm -

Xem thêm: điều chỉnh tốc độ đông cơ không đồng bộ roto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung ở mạch roto, điều chỉnh tốc độ đông cơ không đồng bộ roto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung ở mạch roto, điều chỉnh tốc độ đông cơ không đồng bộ roto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung ở mạch roto, tốc độ ĐCKĐB 3 PHA, Điều chỉnh tốc độ của động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần số:, Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp thay đổi số đôi cực:, Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB rôto dây quấn bằng phương pháp thay đổi hệ số trượt:, Tính chọn mạch động lực, I. Chọn mạch động lực :, Chọn công tắc tơ và các nút ấn :, Tính chọn mạch điều khiển, Khâu tạo tần số (tạo dao động):, IV. Chọn mạch điều khiển :, Tính toán máy biến áp xung:, Tính chọn nguồn nuôi :, xây dựng hệ kín, Tính đặc tính cơ của, II. Đặc tính cơ của hệ điều chỉnh(Đặc tính cơ biến trở):

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn