Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống truyền động val động cơ không đảo chiều, phụ tải MC=const với các chỉ tiêu kỹ thuật nh− sau
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Ng ư ời thiết kế: LÊ THÀNH ĐỒNG. Lớp K33IC Giáo viên h ư ớng dẫn: NGUYỄN NGỌC KIÊN. Nội dung đề tài: Thiết kế hệ thống t ruyền động val động cơ không đảo chiều, phụ tải M C =const với các chỉ tiêu kỹ thuật nh − sau: - Dùng sơ đồ cầu ba pha - Công suất động cơ: 1,5 kW - Dải điều chỉnh công suất: 50/1 - Sai lệch tĩnh: S t = 5%. - số l ư ợng bản vẽ: 3 bản A 0 +Sơ đồ nguyên lý hệ thống +Giản đồ điện áp +Đặc tính tĩnh Thái Nguyên, ngày tháng năm 2001. Giáo viên h ư ớng dẫn NGUYỄN NGỌC KIÊN TR Ư ỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XÍ NGHIỆP CÔNG NGHI ỆP =====****====== ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Họ và tên : LÊ THÀNH ĐỒNG Lớp : K33IA Gv h ư ớng dẫn :NGUYỄN NGỌC KIÊN Ngày hoàn thành: 10 tháng 8 năm 2001 http://www.ebook.edu.vn 1 Phần 1 GIỚI THIỆU CHUNG Ngày nay, nền khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng,với sự yêu cầu ngày càng cao của sản xuất tự động hoá, đơn giản, thuận tiện trong quá trình thao tác, vận hành và mong muốn gi ảm đ ư ợc sức lao động của ng ư ời sản xu ất, và chi phí ở mức thấp nhất. Nh ư ng yêu cầu về mặt chất l ư ợng sản phẩm không ngừng nâng cao. Chính, vì những yêu cầu ấy mà có nhiều hệ thống truyền động đ ư ợc đ ư a vào ứng dụng nh ư : - Hệ thống truyền động máy phát động cơ - Hệ thống truyền động máy điện khuyếch đại động cơ - Hệ thống truyền động xung áp động cơ - Hệ thống truyền động chỉnh l ư u tiristor động cơ Trong phạm vi đề tài thì ta xét hệ thống truyền động van động cơ Ch ư ơng 1 GIỚI THIỆU MẠCH ĐỘNG LỰC Ta thấy, ngành vật li ệu mới không ngừng phát triển, đặc biệt là vật liệu bán dẫn đang đ ư ợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành. Với mong muốn tạo ra đ ư ợc những linh kiện có khả năng làm việc với độ chính xác cao nhất, đem lại lợi ích kinh tế nhất, trong hệ thống truyền động va n động cơ bộ biến đổi là các van mạch chỉnh l ư u điều khiển có suất điện động E d hoàn toàn phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển. Hơn nữa, bộ chỉnh l ư u có thể làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích t ừ của động cơ. Xong tuỳ theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh l ư u cho phù hợp.Có thể phân biệt theo số pha - Số pha: 1 pha, 3 pha, 6 pha, 12 pha . - Sơ đồ: hình tia, hình cầu . - Số nhịp:Số xung áp đập mạch trong thời gian một chu kỳ điện áp nguồn Hơn nữa, bộ chỉnh l ư u có thể dùng làm nguồn chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích từ của động cơ. Xong tuỳ theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh l ư u cho phù hợp. Có thể phân biệt theo số pha. - Số pha: 1 pha, 3 pha, 6 pha . - Sơ đồ : hình tia, hình cầu . - Số nhịp : Số xung áp đập mạch trong thời gian một chu kỳ điện áp nguồn. - Khoảng điều chỉnh: Là vị trí c ủ a đ ặc tính ngoài trên mặt phẳng toạ độ [U d , I d ] - Chế độ năng l ư ợng : Chỉnh l ư u, nghịch l ư u. - Tính chất dòng : Liên tục, gián đoạn . http://www.ebook.edu.vn 2 M ch lm vic ca chnh l u ph thuc vo ph ng thc iu khin v cỏc tớnh cht ca ti . Trong tr uyn ng in ti ca chnh l u th ng l cun kớch t (L - R) hoc l mch tn ng ng c (L - R - E). 1- B bin i v sut in ng ca nú. a- Mỏy bin ỏp chnh l u (th ng l mỏy bin ỏp ng lc) - Dựng bin in ỏp xoay chi u thnh in ỏp xoay chiu phự hp vi cp in ỏp ca ng c. - To s pha theo yờu cu, to ra im trung tớnh khi cn thit. - Cỏc cun dõy mỏy bin ỏp cú tỏc dng nh cun khỏng hn ch dũng ngn mch khi b bin i val lm vic do ú lm tng tui th ca val, trong tr ng hp khụng dựng mỏy bin ỏp thỡ ng i ta ch to cun khỏng u vo ca mỏy bin ỏp. - Nh cú mỏy bin ỏp m h thng c cỏch ly vi l i in. b- Cỏc t van : Cú nhim v dựng chnh l u dũng xoay chiu thnh dũng mt chiu v iu chnh in ỏp ra ca b bin i. c- Cun khỏng : CK gi l cun khỏng l c dựng ci thin hỡnh dỏng dũng in mt chiu bng phng. 2- Phõn tớch ch lm vic h truyn ng (V - ) B bin i val ng c cú th lm vic 3 ch : - ch dũng liờn tc. - ch dũng giỏn on. - ch dũng biờn liờn tc. Cỏc ch lm vic ca b bin i ph thuc vo ph ng t hc iu khin v tớnh cht ca ti. tỡm hiu truyn ng (V- ). Ta xet s chnh l u hỡnh tia 3 pha (hinh a): S thay th : trng thỏi tc thi xõy dng. A B C ~ e E V i U v R L Hình b BA + Đ - T T T CK H ì nh a Vì hệ 3 pha đối xứng nên khi nghiên c ứu ta tách riêng mỗi pha để nghiên cứu, từ sơ đồ nguyên lý ta có sơ đồ thay thế (hình b): 0 e 2 : Suất điện động thứ cấp máy biến áp. e 2 = E 2m . sin t. V: Ký hiệu dùng để chỉ chiều dòng điện U v : Sụt áp rơi thuận trên val.(Có thể bỏ qua vì nó rất nhỏ < 2V). R: Điện trở phần ứng động cơ và điện trở cuộn dây máy biến áp. L: Điện kháng phần ứng động c ơ và điện kháng máy biến áp cộng điện kháng cuộn lọc. E: suất điện động của động cơ điện : E= K Từ sơ đồ thay thế ta viết đ ợc ph ơng trì nh cân bằng điện áp. Giả thiết ta mở val với góc mở : áp dụng Kiếchốp 2 ta có: E 2 m Sin( t + 0 ) = E + iR + L di dt Giải ra ta đ ợc: i(t) = Giả thiết các val dẫn dòng trong khoảng và p : là số lần đập mạch. Trong đó : p= 2m khi m lẻ và p = m khi m chẵn. I = p i d ( t ) = p [E sin . 1 sin + E ] => 2 (t ) 2 2 m 0 2 2 2 2 nhau . Vậy tuỳ t huộc vào mà bộ biến đổi val có thể làm việc ở các chế độ khác a - Chế độ dòng liê n tục : Khi một val nào đó đang dẫn dòng mà dòng điện qua val đó giảm dần nh ng ch a giảm về 0 thì val kế tiếp sau đ ợc mở gọi là chế độ dòng liên t ụ c (đồ thị dòng và áp hình bên ). Trong đó ta thấy suất điện động chỉnh l u là những đoạn hình sin nối tiếp nhau, giá trị trung bình của suất điện động chỉnh l u đ ợc tính nh sau: + 2 P E b = 2 p E 2 m sin( t )d ( t ) = E bm cos Với : = 0 ( ) 2 p p E bm = .sin .E 2 m p (E bm : biên độ lớn nhất suất điện động ra t ơng ứng với =0) E 2m : suất điện động lớn nhất của thứ cấp máy biến áp. Sơ đồ thay thế của hệ thống truyền động val khi nó làm việc ở chế độ dòng liên tục. Đây là chế độ làm việc cơ bản của hệ thống truyền động van động cơ. u u a u b u c t i i a i b i c t = 2 p E b E V R u R b I b - Chế độ dòng gián đoạn : Đó là h iệ n t ợng khi dòng qua một van nào đó giảm dần về 0, khi dòng bằng 0 thì val kế tiếp sau ch a mở. Dẫn đến tồn tại một thời gian dòng qua động cơ bằng 0. vậy bộ biến đổi van động cơ cung cấp xung dòng điện vào phần ứng động cơ. Lúc này động cơ điện đ ợc làm việc giống nh đ ợc đóng cắt vào nguồn điện mộ t cách xen kẽ dẫn đến : Tốc độ động cơ không ổn định vì vậ y mà trong t hực tế ng ời ta không sử dụng . Nguyên nhân : - Do tải hoặc dòng điện phần ứng không đủ lớn nó là m cho năng l ợng tích luỹ vào trong điện cảm không đủ lớn. E - Do điện cảm của mạch không đủ lớn Khắc phục nguyên nhân trên bằng ph ơng pháp sau: - Hạn chế làm việc ở vùng tải nhỏ. - Tăng điện cảm trong mạch phần ứng lên. - Tăng số lần đập mạch. - Dùng điốt D 0 . Vậy ở chế độ dòng gián đoạn thì tốc độ động cơ trong hệ t hống không ổn định nên ng ời ta không dùng chế độ này. u e 2a e e 2b 2c t i i a i b i c t = 2 p c - Chế độ dòng biên liên tục . Đó là chế độ dòng qua val nào đó vừa giảm về 0 th ì val kế tiếp sau đ ợc mở. Kiểu dòng biên liên tục cũng sẽ không tốt cho động cơ vì nó có xung dòng điện. Để khắc phục chế độ này ta tăng điện kháng t rong mạch hoặc tăng số lần đập mạch của sơ đồ hoặc nối song song điốt D 0 . 3- Đặc tính cơ bản của hệ thống truyền động val động cơ. Ta xét ở chế độ dòng liên tục: Ta thấy, dòng điện chỉnh l u chính là dòng phần ứng động cơ điện. Dựa vào sơ đồ thay thế ta có t h ể viết đ ợc ph ơng trình đặc tính. Trong đó : E b = E Bm . cos (V) E= k (V) Ph ơng trì nh cân bằng suất điện động: R b R E cb I E Bm cos I . R b = E + IR u E Bm cos I . R b = K + IR u = E Bm cos K R b + R u .I K Mặt khác M= K. .I => Ph ơng trình đặc tính cơ của động cơ. = E Bm cos R b + R u .M K (K ) 2 Khi thay đổi góc mở từ ( 0 ữ 180 0 ) thì E b biến thiê n từ (E Bm ữ -E Bm ) và ta đ ợc một họ đ ờng đặc tính song song lằ m ở bên phải mặt phẳng toạ độ ( ,I). Do các val không cho dòng điện phần ừng đổi chiều Biên liên tục TN = 0 0 /2 I (M) Giới hạn max * Nhận xét : Từ đặc tính cơ của hệ truyền dộng val động cơ ta thấy vùng ngoài đ ờng cong elip làm việc ở chế độ dòng liên tục . Vùng phí a trong đ ờng cong Elip và d ới thuộc chế độ dòng gián đoạn có đặc tính cơ cong, dốc suy ra động cơ làm việc kém ổn định, ta có thể dùng biện pháp tăng điện kháng, tăng số lần đập mạch hoặc mắc D o song song với tải để nhằm hạn chế vùng làm việc gián đoạn này. Nguyên nhân: Do năng l ợng tích luỹ trong động cơ đủ lớn dẫn đến khi dòng điện giảm không duy trì đ ợc dòng t rên tải. Vì vậy không nên cho động cơ làm việc ở chế độ non tải hoặc không tải, những điểm làm viềc thuộc cung Eli p t h ì bộ biến đổi làm việc ở chế độ biên liên tục. [...]... thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống Sơ đồ khối của toàn hệ thống : Mạch Điều khiển Mạch Động lực Đại lợng ra cần thiết là tốc độ () n Chơng 1 : Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực Sơ đồ khối của mạch động lực BBĐ Động cơ chấp hành Khâu ổn định tốc độ I- Chọn động cơ chấp hành của hệ thống A -Động cơ xoay chiều 1 -Động cơ không đồng bộ Ta thấy, xu thế sử dụng rộng dãi loại động cơ này trong hầu hết các. .. tự động hoá do các val bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao thích hợp với hệ truyền động có công suất trung bình và lớn, thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh để nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống * Nhợc điểm: các val có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong mạch điện và ở các truyền động. .. động cơ đang làm việc bình thờng : Ta điều chỉnh góc mở = 900 => Eb =0 => M = 0 => hãm tự do Nếu hệ thống làm việc với tải thế năng => < 0 => E < 0 => Trong động cơ có dòng điện hãm Ih khác 0 => động cơ làm việc ở chế độ hãm động năng M E V Rb E V Ru I Hãm động năng Ru Rb Hãm tự do 4- Đánh giá các u nhợc điểm của phơng án * Ưu điểm : Hệ thống truyền động van động cơ đơn giản, tác động nhanh, không. .. khi điều chỉnh + Để cho động cơ quay thuận : Ta mở val với góc mở < 900 bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lu suất điện động Eb = Ebm cos > 0, nó cung cấp năng lợng cho động cơ dẫn đến máy điện làm việc ở chế độ động cơ ta có sơ đồ thay thế M E cos E I = Bm Rb + Ru Eb>0 E V Ru Rb I Vậy đây là chế độ làm việc cơ bản của hệ thống truyền động val động cơ Ta có thể điều chỉnh vô cấp bằng cách thay... chỉnh tốc độ thì động cơ 1 chiều có nhiều u việt hơn so với các loại động cơ khác Nó không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt hất lợng điều chỉnh cao , trong giải điều chỉnh tốc độ rộng Thực tế có 3 phơng pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ: 1-Đa Rf và mạch phần ứng động cơ 2-Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ. .. ứng động cơ cho đề tài thiết kế III- Chọn chế độ hãm cho động cơ chấp hành Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngợc chiều với tốc độ quay của động cơ (lúc này động cơ làm việc ở chế độ máy phát ) Nh phân tích chọn động cơ trên ta chọn động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập nên có 3 trạng thái hãm sau đây: 1- Hãm tái sinh ( trả năng lợng về lới ) Hiện tợng này xảy ra khi tốc độ động cơ lớn... bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì tổng trở mạch phần ứng gấp khoảng 2 lần điện trở mạch phần ứng động cơ Do đó : 0 max M dm 10 Vì vậy với tải có đặc tính mômen cản Mc = const thì phạm vi điều chỉnh tốc độ cũng không vợt quá 10 Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xác duy trì tốc độ, thì việc sử dụng các hệ thống hở nh trên là không thoả mãn yêu cầu Trong phạm vi phụ tải. .. tốc độ không tải lý tởng ođ > Trạng thái này, Ih đổi chiều và công suất đợc trả về lới là : P = (U- E)I Đây là phơng pháp hãm kinh tế vì động cơ sinh ra điện năng hữu ích nếu đủ điều kiện hoà điện Xét thực tế đề tài, với hệ thống truyền động van động cơ thì van (Tiristor ) chỉ dẫn dòng theo 1 chiều nhất định nên khi động cơ sinh ra năng lợng trả về lới thì các van không cho phép dẫn ngợc nên ta không. .. 3-Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ Nhng thực tế có phơng pháp 2 và 3 đợc coi là hai phơng pháp cơ bản và đợc ứng dụng nhiều hơn A- Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ 1 chiều cần các thiết bị là nguồn điện 1 chiều nh máy phát , bộ biến đổi Với bộ biến đổi biến điện áp xoay chiều thành suất điện động Eb là một chiều, muốn điều chỉnh... thuật, công nghệ cũng nh về chỉ tiêu kinh tế nên không phù hợp với yêu cầu của đề tài B- Động cơ một chiều 1- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp _ + TN CKT N Tạo 0 Sơ đồ nguyên lý Đặc tính cơ M Ta thấy loại này có cuộn kích từ nối tiếp với phần ứng động cơ nên dòng kích từ chính là dòng phần ứng động cơ Do vậy khi I biến đổi thì từ thông cũng biến đổi sẽ gây ra hiện tợng từ d (tổn thất phụ) lớn d
