Chơng Những khái niệm hệ thống truyền động điện 1.1 Cu trỳc v phõn loi h thng truyn ủng ủin 1.1.1 Cu trỳc chung ca h truyn ủng ủin Truyn ủng cho mt mỏy, mt dõy chuyn sn xut m dựng nng lng ủin thỡ gi l truyn ủng ủin (T) H truyn ủng ủin l mt hp cỏc thit b nh: thit b ủin, thit b ủin t, thit b ủin t, c, thy lc phc v cho vic bin ủi ủin nng thnh c nng cung cp cho c cu chp hnh trờn cỏc mỏy sn xut, ủng thi cú th ủiu khin dũng nng lng ủú theo yờu cu cụng ngh ca mỏy sn xut Xột s ủ truyn ủng ca mỏy bm nc: ng c bin ủi ủin nng thnh c nng to mụmen M lm quay trc mỏy v cỏc cỏnh bm Cỏnh bm chớnh l c cu cụng tỏc (CT) hay c cu sn xut (CCSX), nú chu tỏc ủng ca nc to mụmen MCT ngc chiu tc ủ quay ca trc, chớnh mụmen ny tỏc ủng lờn trc ủng c, ta gi nú l mụmen cn MC Nu MC cõn bng vi mụmen ủng c: M = MC thỡ h s cú chuyn ủng n ủnh vi tc ủ khụng ủi = const CT (cánh bơm) M đ M CT (M C ) Khớp nối trục Hình 1.1 - Truyền động ca mỏy bm nc Cú th mụ t khỏi quỏt cu trỳc ca mt h thng T bng s ủ nh sau: Phần điện Phần Cơ Lứơi điện BBĐ Đ TL CCSX ĐK Giá trị đặt Hình 1.2 -Cấu trúc hệ thống truyền động điện GV: Lờ Tin Dng _ B mụn TH _ Khoa in Ta cú th chia cỏc khõu ca h truyn ủng ủin thnh hai phn: phn ủin v phn c Phn ủin gm li ủin, b bin ủi BB, mch ủin - t ca ủng c v cỏc thit b ủiu khin K Phn c gm rotor v trc ủng c, khõu truyn lc TL v c cu sn xut CCSX BB: B bin ủi, dựng ủ bin ủi loi dũng ủin (xoay chiu thnh mt chiu hoc ngc li), bin ủi loi ngun (ngun ỏp thnh ngun dũng hoc ngc li), bin ủi mc ủin ỏp (hoc dũng ủin), bin ủi s pha, bin ủi tn s Cỏc BB thng dựng l mỏy phỏt ủin, h mỏy phỏt - ủng c (h F-), cỏc chnh lu khụng ủiu khin v cú ủiu khin, cỏc b bin tn : ng c ủin, dựng ủ bin ủi ủin nng thnh c nng hay c nng thnh ủin nng (khi hóm ủin) Cỏc ủng c ủin thng dựng l: ủng c xoay chiu KB ba pha rụto dõy qun hay lng súc; ủng c ủin mt chiu kớch t song song, ni tip hay kớch t bng nam chõm vnh cu; ủng c xoay chiu ủng b TL: Khõu truyn lc, dựng ủ truyn lc t ủng c ủin ủn c cu sn xut hoc dựng ủ bin ủi dng chuyn ủng (quay thnh tnh tin hay lc) hoc lm phự hp v tc ủ, mụmen, lc truyn lc, cú th dựng cỏc bỏnh rng, rng, trc vớt, xớch, ủai truyn, cỏc b ly hp c hoc ủin t CCSX: C cu sn xut hay c cu lm vic, thc hin cỏc thao tỏc sn xut v cụng ngh (gia cụng chi tit, nõng - h ti trng, dch chuyn ) K: Khi ủiu khin, l cỏc thit b dựng ủ ủiu khin b bin ủi BB, ủng c ủin , c cu truyn lc Khi ủiu khin bao gm cỏc c cu ủo lng, cỏc b ủiu chnh tham s v cụng ngh, cỏc khớ c, thit b ủiu khin ủúng ct cú tip ủim (cỏc rle, cụng tc t) hay khụng cú tip ủim (ủin t, bỏn dn) Mt s h T T khỏc cú c mch ghộp ni vi cỏc thit b t ủng khỏc nh mỏy tớnh ủiu khin, cỏc b vi x lý, PLC Cỏc thit b ủo lng, cm bin (sensor) dựng ủ ly cỏc tớn hiu phn hi cú th l cỏc loi ủng h ủo, cỏc cm bin t, c, quang Mt h thng T khụng nht thit phi cú ủy ủ cỏc khõu nờu trờn Tuy nhiờn, mt h thng T bt k luụn bao: - Phn lc - Phn ủiu khin Mt h thng truyn ủng ủin ủc gi l h h khụng cú phn hi, v ủc gi l h kớn cú phn hi, ngha l giỏ tr ca ủi lng ủu ủc tr li ủu vo di dng mt tớn hiu no ủú ủ ủiu chnh li vic ủiu khin cho ủi lng ủu ủt giỏ tr mong mun 1.1.2 Phõn loi h thng truyn ủng ủin Ngi ta phõn loi cỏc h truyn ủng ủin theo nhiu cỏch khỏc tựy theo ủc ủim ca ủng c ủin s dng h, theo mc ủ t ủng hoỏ, theo ủc ủim hoc chng loi thit b ca b bin ủi T cỏch phõn loi s hỡnh thnh tờn gi ca h GV: Lờ Tin Dng _ B mụn TH _ Khoa in a) Theo ủc ủim ca ủng c ủin: - Truyn ủng ủin mt chiu: Dựng ủng c ủin mt chiu Truyn ủng ủin mt chiu s dng cho cỏc mỏy cú yờu cu cao v ủiu chnh tc ủ v mụmen, nú cú cht lng ủiu chnh tt Tuy nhiờn, ủng c ủin mt chiu cú cu to phc v giỏ thnh cao, hn na nú ủũi hi phi cú b ngun mt chiu, ủú nhng trng hp khụng cú yờu cu cao v ủiu chnh, ngi ta thng chn ủng c KB ủ thay th - Truyn ủng ủin khụng ủng b: Dựng ủng c ủin xoay chiu khụng ủng b ng c KB ba pha cú u ủim l cú kt cu ủn gin, d ch to, hnh an ton, s dng ngun cp trc tip t li ủin xoay chiu ba pha Tuy nhiờn, trc ủõy cỏc h truyn ủng ủng c KB li chim t l rt nh vic ủiu chnh tc ủ ủng c KB cú khú khn hn ủng c ủin mt chiu Trong nhng nm gn ủõy, s phỏt trin mnh m ca cụng nghip ch to cỏc thit b bỏn dn cụng sut v k thut ủin t tin hc, truyn ủng khụng ủng b phỏt trin mnh m v ủc khai thỏc cỏc u ủim ca mỡnh, ủc bit l cỏc h cú ủiu khin tn s Nhng h ny ủó ủt ủc cht lng ủiu chnh cao, tng ủng vi h truyn ủng mt chiu - Truyn ủng ủin ủng b: Dựng ủng c ủin xoay chiu ủng b ba pha ng c ủin ủng b ba pha trc ủõy thng dựng cho loi truyn ủng khụng ủiu chnh tc ủ, cụng sut ln hng trm KW ủn hng MW (cỏc mỏy nộn khớ, qut giú, bm nc, mỏy nghin.v.v ) Ngy s phỏt trin mnh m ca cụng nghip ủin t, ủng c ủng b ủc nghiờn cu ng dng nhiu cụng nghip, mi loi gii cụng sut t vi trm W (cho c cu n dao mỏy ct gt kim loi, c cu chuyn ủng ca tay mỏy, ngi mỏy) ủn hng MW (cho cỏc truyn ủng mỏy cỏn, kộo tu tc ủ cao ) b) Theo tớnh nng ủiu chnh: - Truyn ủng khụng ủiu chnh: ng c ch quay mỏy sn xut vi mt tc ủ nht ủnh Cỏc h truyn ủng khụng ủiu chnh thng phi kt hp vi mt hp tc ủ ủ thc hin ủiu chnh bng c khớ, ủú kt cu ca phn c phc tp, cht lng ủiu chnh thp, giỏ thnh ca mỏy sn xut cao - Truyn cú ủiu chnh: Trong loi ny, tu thuc yờu cu cụng ngh m ta cú truyn ủng ủiu chnh tc ủ, truyn ủng ủiu chnh mụmen, lc kộo v truyn ủng ủiu chnh v trớ c) Theo thit b bin ủi: - H mỏy phỏt - ủng c (F-): ng c ủin mt chiu ủc cp ủin t mt mỏy phỏt ủin mt chiu (b bin ủi mỏy ủin) Thuc h ny cú h mỏy ủin khuch ủi - ủng c (MK - ), ủú l h cú BB l mỏy ủin khuch ủi t trng ngang - H chnh lu - ủng c (CL - ): ng c mt chiu ủc cp ủin t mt b chnh lu (BCL) Chnh lu cú th khụng ủiu khin (iụt) hay cú ủiu khin (Thyristor) - H bin tn - ủng c khụng ủng b d) Theo mc ủ t ủng húa: Ta cú h truyn ủng ủin khụng t ủng v h truyn ủng t ủng GV: Lờ Tin Dng _ B mụn TH _ Khoa in Cỏc h khụng t ủng thng l ủn gin v ủc s dng cho bt k ủõu nu cú th ủc Lỳc ủú phn ủin ca h cú th ch cú ủng c ủin khụng ủng b v mt vi khớ c ủúng - ct, bo v nh ỏptụmỏt, ủng t Cỏc h truyn ủng t ủng l cỏc h truyn ủng ủiu chnh vũng kớn cú vi mch phn hi Cht lng ủiu chnh ca cỏc h ny l rt cao, cú th ủỏp ng bt k yờu cu no ca quỏ trỡnh cụng ngh mỏy sn xut e) Mt s cỏch phõn loi khỏc: Ngoi cỏc cỏch phõn loi trờn, cũn cú mt s cỏch phõn loi khỏc nh truyn ủng ủo chiu v khụng ủo chiu, truyn ủng ủn (nu dựng mt ủng c) v truyn ủng nhiu ủng c (nu dựng nhiu ủng c ủ phi hp truyn ủng cho mt c cu cụng tỏc), truyn ủng quay v truyn ủng thng, 1.2 Đặc tính truyền động điện 1.2.1 Đặc tính cấu sản xuất Đặc tính biểu thị mối quan hệ tốc độ quay mômen quay: = f(M) n = F(M) Trong đó: - Tốc độ góc (rad/s) n - Tốc độ quay (vg/ph) M - Mômen (N.m) Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f() Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng đợc biếu diễn dới dạng biểu thức tổng quát: Mc = Mco + (Mđm - Mco) dm q (1.1) Trong đó: Mc mômen cản cấu SX ứng với tốc độ Mco mômen cản cấu SX ứng với tốc độ = Mđm mômen cản cấu SX ứng với tốc độ định mức đm q = -1 q=1 q=0 1: Đặc tính ứng với q = -1 q=2 đm 2: Đặc tính ứng với q = 3: Đặc tính ứng với q = 4: Đặc tính ứng với q = M Mco M cđm Hình 1.3 - Đặc tính cấu sản xuất ứng với trờng hợp máy sản xuất khác GV: Lờ Tin Dng _ B mụn TH _ Khoa in Ta có trờng hợp số mũ q ứng với trờng hợp tải: q Mc P (công suất) -1 ~ Const ~ ~ ~2 ~2 ~3 Const Loại tải ứng với trờng hợp đặc tính cấu máy quấn dây, giấy, cấu truyền động máy cắt gọt kim loại nh máy tiện Các cấu nâng-hạ, băng tải, máy nâng vận chuyển, truyền động ăn dao máy gia công kim loại Máy phát điện chiều với tải trở Đặc tính máy thủy khí: bơm, quạt, chân vịt tàu thủy 1.2.2 Đặc tính động điện Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: =f(M) Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác khác đợc phân tích chơng Đặc tính tự nhiên: Đó quan hệ = f(M) động điện thông số nh điện áp, dòng điện động định mức theo thông số đợc thiết kế chế tạo mạch điện động không nối thêm điện trở, điện kháng Đặc tính nhân tạo: Đó quan hệ = f(M) động điện thông số điện không định mức mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng có thay đổi mạch nối Ngoài đặc tính cơ, động điện chiều ngời ta sử dụng đặc tính điện Đặc tính điện biểu diễn quan hệ tốc độ dòng điện mạch động cơ: = f(I) hay n = f(I) Trong hệ TĐĐ có trình biến đổi lợng điện - Chính trình biến đổi định trạng thái làm việc động điện Ngời ta định nghĩa nh sau: Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dơng nh có chiều truyền từ nguồn đến động từ động biến đổi công suất điện thành công suất Pcơ = M. cấp cho máy SX (sau có tổn thất P) Công suất Pcơ có giá trị dơng mômen động sinh chiều với tốc độ quay, có giá trị âm truyền từ máy sản xuất động mômen động sinh ngợc chiều tố độ quay Công suất điện Pđiện có giá trị âm có chiều từ động nguồn Tuỳ thuộc vào biến đổi lợng hệ mà ta có trạng thái làm việc động gồm: Trạng thái động trạng thái hãm Trạng thái hãm trạng thái động đợc phân bố đặc tính (M) góc phần t nh sau: - góc phần t I, III: Trạng thái động - góc phần t II, IV: Trạng thái hãm GV: Lờ Tin Dng _ B mụn TH _ Khoa in II Trạng thái hãm I Trạng thái động Mđ Mc Mc Pc = Mđ. < Mđ Pc = Mđ. > M Pc = Mđ. > Mđ Mc III Trạng thái động Pc = Mđ. < Mc Mđ IV Trạng thái hãm Hình 1.4 - Các trạng thái làm việc động điện 1.2.3 Sự phù hợp đặc tính động điện đặc tính cấu sản xuất Trong hệ thống TĐĐ, động điện có nhiệm vụ cung cấp động lực cho cấu sản xuất Các cấu sản xuất loại máy có yêu cầu công nghệ đặc điểm riêng Máy sản xuất lại có nhiều loại, nhiều kiểu với kết cấu khác biệt Động điện vậy, có nhiều loại, nhiều kiểu với tính năng, đặc điểm riêng Với động điện chiều xoay chiều chế độ làm việc tối u thờng chế độ định mức động Để hệ thống TĐĐ làm việc tốt, có hiệu động điện cấu sản xuất phải đảm bảo có phù hợp tơng ứng Việc lựa chọn hệ TĐĐ chọn động điện đáp ứng yêu cầu cấu sản xuất có ý nghĩa lớn không mặt kỹ thuật mà mặt kinh tế Do vậy, thiết kế hệ thống TĐĐ, ngời ta thờng chọn hệ truyền động nh phơng pháp điều chỉnh tốc độ cho đờng đặc tính động gần với đờng đặc tính cấu sản xuất tốt Nếu đảm bảo đợc điều kiện này, động đáp ứng tốt đòi hỏi cấu sản xuất mômen cản thay đổi tổn thất trình điều chỉnh nhỏ GV: Lờ Tin Dng _ B mụn TH _ Khoa in