CHƯƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN Giới thiệu tổng quan • Hệ thống truyền động điện (TĐĐ): biến đổi điện thành ngược lại • Các hệ thống TĐĐ tiêu thụ khoảng 50% lượng điện sản xuất • Khoảng 20-25% hệ thống TĐĐ có yêu cầu điều chỉnh tốc độ Tỉ lệ gia tăng với phát triển điện tử công suất (ĐTCS) • Các hệ thống TĐĐ có điều chỉnh tốc độ giúp nâng cao chất lượng suất máy sản xuất, góp phần tiết kiệm điện Giới thiệu tổng quan Tỉ lệ động DC & động AC ứng dụng TĐĐ Giới thiệu tổng quan Công suất (kW) Bơm nước (Thủy điện tích năng) Nhà máy cement, Máy nghiền Bơm ly tâm Máy bơm Máy làm giấy Xe điện Quạt gió Cầu trục Máy trộn Băng chuyền Máy sưởi, Quạt thông gió hệ thống điều hòa Trung bình Máy luyện kim Thang máy Máy in Máy dệt Máy đóng gói Robot Máy công cụ Cao Chất lượng đáp ứng Ứng dụng hệ thống TĐĐ có điều khiển tốc độ Một số điều khiển động công nghiệp Bộ điều khiển động DC (ABB) Một số điều khiển động công nghiệp Bộ điều khiển động không đồng (Hitachi) Một số điều khiển động công nghiệp Bộ khởi động mềm (Softstarter) Ví dụ: Tiết kiệm lượng với biến tần điều khiển bơm nước Van tiết lưu Nguồn lưới Động Nguồn lưới Bơm a Hệ thống bơm kiểu truyền thống Bộ điều khiển tốc độ + Động Bơm b Hệ thống bơm có điều chỉnh tốc độ Tiết kiệm lượng tiêu thụ hệ thống bơm điều chỉnh lưu lượng điều khiển tốc độ động thay cho van tiết lưu Ví dụ: Tiết kiệm lượng với biến tần điều khiển bơm nước Nhà máy nhiệt điện Tổn hao truyền tải Tổn hao Động & Van tiết lưu Tổn hao bơm Tổn hao Ví dụ: Tiết kiệm lượng với biến tần điều khiển bơm nước Nhà máy nhiệt điện Hệ thống Truyền tải Hệ thống TĐĐ Bơm Bộ BT 10 TÓM TẮT VỀ CÁC LINH KIỆN ĐTCS THÔNG DỤNG 30 Diode Điện áp khóa ngược Vđm a Ký hiệu Miền khóa ngược b Đặc tuyến c Đặc tuyến lý tưởng 31 Thyristor (SCR) Dẫn Miền khóa ngược a Ký hiệu TắtDẫn có xung kích iG Tắt Điện áp khóa thuận Điện áp khóa ngược b Đặc tuyến Dẫn TắtDẫn Miền khóa Miền khóa ngược thuận c Đặc tuyến lý tưởng 32 BJT (Bipolar Junction Transistor) Dẫn Tắt Tắt a Ký hiệu b Đặc tuyến c Đặc tuyến lý tưởng BJT loại NPN 33 BJT (Bipolar Junction Transistor) Transistor ghép Darlington 34 MOSFET Dẫn Dẫn Tắt Tắt a Ký hiệu b Đặc tuyến c Đặc tuyến lý tưởng MOSFET kênh N 35 GTO (Gate Turn-Off Thyristor) Dẫn Dẫn Tắt Tắt c Đặc tuyến lý tưởng a Ký hiệu b Đặc tuyến GTO (Gate-Turn Off) 36 GTO (Gate Turn-Off Thyristor) Mạch đệm (snubber) để giảm dv/dt tắt dòng Mạch kích a GTO mạch đệm b Chuyển trạng thái dẫn  tắt GTO 37 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 38 MCT (MOS-Controlled Thyristor) 39 Khả tải & đóng cắt khóa bán dẫn thông dụng Loại linh kiện BJT MOSFET GTO IGBT MCT Công suất đóng ngắt Trung bình Thấp Cao Trung bình Trung bình Tần số đóng ngắt Trung bình Cao Thấp Trung bình Trung bình 40 Khả tải & đóng cắt linh kiện ĐTCS 41 BÀI TẬP 42 Bài tập Khảo sát hệ truyền động gồm : động DC nam châm vĩnh cửu với đặc tính :  188.4  0.1M kéo máy phát DC cấp nguồn cho tải trở Đặc tính máy phát :   2M Tính tốc độ momen điểm làm việc xác lập khảo sát tính ổn định điểm làm việc 43 Bài tập Hệ thống động + biến đổi có đặc tính cho hệ thức: M  a  b Tải động có đặc tính cơ: M c  c Các hệ số a, b, c số thực dương a Tìm tốc độ làm việc xác lập hệ thống Xác định biểu thức liên quan hệ số để có hai điểm làm việc có  0 b Xét ổn định điểm làm việc 44 [...]... đổi hệ thống truyền động thang máy về trục động cơ 2 Momen tải quy đổi về trục động cơ Khi không có đối trọng : M c   mc g.v mc g.v 12 00  9. 81 1 Mc    90. 71 Nm  16 2.22  0.8 Công suất cần thiết của động cơ : Pc  M c  90. 71 16 2.22  14 715 W  14 . 715 kW Khi có đối trọng : M c   (mc  mdt ).g.v mc g.v (12 00  800)  9. 81 1 Mc    30. 71 Nm  16 2.22  0.8 Công suất cần thiết của động cơ. .. của hệ thống truyền động cơ khí được cho trên hình Tốc độ định mức của động cơ là nđm = 15 50v/ph Hiệu suất của hệ truyền động cơ khí là   0.8 Tính : 1 Momen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ 2 Momen và công suất cần thiết trên trục động cơ trong trường hợp có đối trọng và không có đối trọng 22 Ví dụ: Quy đổi hệ thống truyền động thang máy về trục động cơ d = 7.5 rad/s V = 1m/s V = 1m/s... tháp giải nhiệt 11 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống TĐĐ Nguồn Mạch động lực Khối điều khiển Động cơ Tải Khối hồi tiếp Tín hiệu đặt 12 Một số định nghĩa • Đặc tính cơ: quan hệ M() • Đặc tính cơ tự nhiên • Đặc tính tốc độ: quan hệ I()   M Đặc tính cơ động cơ DC kích từ độc lập M Đặc tính cơ động cơ KĐB 13 Phương trình momen cơ bản Phương trình động học tổng quát của hệ thống truyền động điện: d M  Mc... = 16 2.24rad/s Bánh đà Động cơ Đối trọng 23 Ví dụ: Quy đổi hệ thống truyền động thang máy về trục động cơ 1 Momen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ Tốc độ góc định mức của động cơ : 2 ndm 2. 15 50    16 2.22 rad / s 60 60 Momen quán tính của hệ thống quy về trục động cơ tính như sau : Gọi J r là momen quán tính của các phần chuyển động quay quy đổi về trục động cơ : d2 r2 J r  J1... M  Tải Động cơ Động cơ P = M Chế độ động cơ Tải M M  Tải P = M III IV Chế độ hãm 28 Các phần tư làm việc của hệ thống truyền động điện Chế độ làm việc của động cơ Công suất điện cung cấp cho động cơ Pd Công suất động cơ sinh ra: Pc  M  Động cơ có thể làm việc ở :  Chế độ động cơ : Pd  0 và Pc  0  Chế độ hãm : - Hãm tái sinh : Pd  0 và Pc  0 - Hãm ngược : Pd  0 và Pc  0 - Hãm động năng...  2j j 1 i 1 ii  J m : momen quán tính của động cơ,  J i : momen quán tính phần tử quay thứ i,  m j : khối lượng phần tử chuyển động tịnh tiến thứ j, n  ii : tỉ số tốc độ từ trục động cơ đến phần tử quay thứ i,   j : bán kính quy đổi tốc độ từ phần tử chuyển động tịnh tiến thứ j  trục động cơ 21 Ví dụ: Quy đổi hệ thống truyền động thang máy về trục động cơ Xét hệ thống truyền động điện cho... 7.52 2 J r  15  8  2  (0.5  200)  8  25.062 kgm 16 2.222 16 2.222 24 Ví dụ: Quy đổi hệ thống truyền động thang máy về trục động cơ Gọi J c là momen quán tính của cabin và đối trọng quy đổi về trục động cơ : v2 12 2 J l  (mc  mdt ) 2  (12 00  800)  0.0724 kgm  16 6.222 Momen quán tính toàn bộ hệ thống truyền động cơ khí quy đổi về trục động cơ : J  J r  J l  25.062  0.0724  25 .13 5 kgm2 25... phận chuyển động về trục động cơ Nguyên tắc quy đổi : bảo toàn động năng của hệ thống 18 Khâu cơ khí quy đổi của TĐĐ Chuyển động của bộ phận làm việc là chuyển động quay Quy đổi momen tải về trục động cơ M  M  M c  LV LV  LV  i M  M c  LV i Trong đó : tỉ số truyền : i  Động cơ  LV Mlv lv M  Bộ giảm tốc Tải (Flv vlv) Động cơ M  Mc Tải J 19 Khâu cơ khí quy đổi của TĐĐ Chuyển động của bộ... là chuyển động thẳng Quy đổi lực của tải về trục động cơ FLV vLV M c    Mc  FLV   Trong đó : bán kính quy đổi :   Động cơ vLV  Mlv lv M  Bộ giảm tốc Tải (Flv vlv) Động cơ M  Mc Tải J 20 Khâu cơ khí quy đổi của TĐĐ Quy đổi momen quán tính của các bộ phận chuyển động về trục động cơ Nguyên tắc quy đổi : bảo toàn động năng của hệ thống J 2 2  Jm 2 2 n i2 i 1 2   Ji m v 2j j 1 2  ... 30. 71 16 2.22  4905W  4.905 kW 26 Sự ổn định của điểm làm việc xác lập • Hệ thống động cơ – tải đạt trạng thái xác lập khi: M = Mc • Điều kiện để điểm làm việc xác lập là ổn định:  dM c dM    d d   0   Mc1 A Ví dụ: Xét các điểm làm việc ở hình bên Điểm làm việc: B C Mc2 • A, C: ổn định, • B: không ổn định M 27 Chế độ làm việc của động cơ  Chế độ hãm Động cơ Động cơ II I Chế độ động cơ P ... truyền động điện cho thang máy hình Các thông số hệ thống truyền động khí cho hình Tốc độ định mức động nđm = 15 50v/ph Hiệu suất hệ truyền động khí   0.8 Tính : Momen quán tính hệ thống quy... = 16 2.24rad/s Bánh đà Động Đối trọng 23 Ví dụ: Quy đổi hệ thống truyền động thang máy trục động Momen quán tính hệ thống quy đổi trục động Tốc độ góc định mức động : 2 ndm 2. 15 50    16 2.22... g.v mc g.v 12 00  9. 81 1 Mc    90. 71 Nm  16 2.22  0.8 Công suất cần thiết động : Pc  M c  90. 71 16 2.22  14 715 W  14 . 715 kW Khi có đối trọng : M c   (mc  mdt ).g.v mc g.v (12 00  800)