Xem mẫu
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
Đồ án
Truyền động
điện
Trang 1
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 3
CHƢƠNG 1.............................................................................................................. 4
ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG
BỘ BA PHA............................................................................................................. 4
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ .................................................................... 4
CHƢƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG
ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 31
ĐỘNG CƠ MỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ, TÍNH ĐIỆN
TRỞ PHỤ Ở TỪNG CẤP BIẾT RẰNG ĐỘNG CƠ KÉO TẢI
ĐỊNH MỨC: .......................................................................................................... 31
Trang 2
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
LỜI NÓI ĐẦU
Thế kỉ XXI – thế kỉ của công nghệ thông tin, của khoa học kĩ thuật và công
nghệ tự động. Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và chất
lƣợng sản phẩm. Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố quan trọng:
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một
công nghệ sản xuất.
Truyền động điện là một hệ thống máy móc đƣợc thiết kế với nhiệm vụ
biến đổi cơ năng thành điện năng.
Hệ thống truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc thay
đổi.
Hiện nay khoảng 70-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ
thống này tốc độ hoạt động của động cơ hầu nhƣ không cần điều khiển, trừ các
quá trình khởi động và hãm. Phần còn lại 20-25% các hệ thống điều khiển đƣợc
tốc độ động cơ để phối hợp đƣợc các đặc tính động cơ với đặc tính tải yêu cầu.
Với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi xử
lý, các hệ thống điều tốc đƣợc sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu
trong quá trình tự động hóa sản xuất. Do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính
toán và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha.
Tập đồ án này có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề
liên quan đến động cơ không đồng bộ ba pha.
Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập đồ
án này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của
quý thầy cô và bạn bè.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Vũ Hồng Thái
Trang 3
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
CHƢƠNG 1
ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG
ĐỒNG BỘ BA PHA
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
1: Cấu tạo:
Động cơ không đồng bộ gồm hai loại: Động cơ Rotor dây quấn và động cơ
Rotor lồng sóc (Động cơ Rotor ngắn mạch)
Động cơ điện không đồng bộ đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong thực tế.
2: Ƣu điểm:
Ƣu 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 thì động cơ không đồng bộ giá thành
hạ, vận hành tinh cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp
lƣới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm
theo.
3: Nhƣợc điểm
Nhƣợc điểm của động cơ không động bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế
quá trình khó khăn. Riêng với các động cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi
động kém hơn.
Trang 4
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
II. PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý
I'2
Ii R1
X'2
R0
U1p I0
X0 R'/S
Hình 3.2 Sơ đồ tƣơng đƣơng
Trong đó:
o R0 , X 0 , I 0 lần lƣợt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator.
Trang 5
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
o R1 , X1 , I1 lần lƣợt là điện trở, điện kháng và dòng điện Rotor đã quy đổi về
Stator.
o U 1đm : Điện áp định mức đặt vào ba pha.
o U1P : Điện áp pha đặt vào Stator.
n0 n
S 0
: là độ trƣợt (Hệ số của động cơ)
0 n0
0 : tốc độ góc của từ trƣờng quay (rad/s)
: tốc độ góc của từ trƣờng (rad/s)
60 f
n0 : tốc độ của từ trƣờng quay (vòng/phút)
p
f : tần số của điện áp nguồn đặt vào Stator (Hz)
p : là số đôi cực từ của động cơ.
n tốc độ quay của Rotor (vòng/phút)
I '2 K qđ I 2 : Dòng điện quy đổi.
1
K qđ :Hệ số quy đổi dòng điện.
K qđ
U1đm N1.K dq1
K qđ : Hệ số quy đổi sức từ động.
E2 đm N 2 .K dq2
N1 , N 2 :Số vòng mỗi pha dây quấn Stator, Rotor.
E2 đm : Sức từ động định mức xuất hiện trên hai vòng trƣợt Rotor khi:
- Rotor hở mạch
- Đặt điện áp vào Stator là U đm
Trang 6
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
Phƣơng trình đặc tính tốc độ:
U 1P
I '2
2
R' 2
R1 XN
S
Trong đó:
XN X1 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 trƣợt S 1
U 1P
I '2 m m
2 2
R1 R' XN
U 1P
dòng điện khi mở máy : I '2 m m
Zmm
Với : Zmm R1 R' 2
XN
Thông thƣờng : I '2 m m (4 7) I nm
I. PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ
Để tìm phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng
công suất động cơ.
Công suất điện từ chuyển từ Startor sang Rotor
Pđt M đt . 1
Trong đó :
M đt : monment điện từ động cơ
Pđt = Pcơ + ΔPphụ + ΔPcu2
Trang 7
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
Nếu tổn hao phụ không đáng kể ΔPphụ = 0 thì Mđt= Mcơ= M
Pđt = Pcơ + ΔPcu2
Mđm.ω0 = Mcơ.ω + 3P’.I’22
M 0 3P'.I '2
2
0 3R' I '2
Mà : S M
0 0S
Thay I '2 vào ta đƣợc:
3R'. 12P
U
M 2
(2)
n0 S R' 2
R1 X nm
9.55 S
(2) là phƣơng trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha.
- Đƣờng biểu diễn của phƣơng trình đặc tính cơ có dạng đƣờng cong nên tọa
dM
độ điểm cực trị đƣợc xác định bằng cách giải phƣơng trình 0 ta đƣợc:
ds
R'
- Độ trƣợt tới hạn: S max 2 2
(3)
R
1 XN
Thay phƣơng trình (3) vào phƣơng trình (2) ta có:
3R'. 12P
U
M (4)
2n0 2 2
R
1 X N R1
9.55
Trong đó: (+) : ứng với trạng thái động cơ
(-) : ứng với trạng thái máy phát
M max
- Hệ số quá tải về moment: M
M nm
Trang 8
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
Cách vẽ đặt tính cơ khi không biết R1,X1,R2,X2 chỉ biết các tham số
định mức của động cơ trên nhãn máy và cần thục hiện các bƣớc sau:
n (vòng/phút)
n0
b
Smax
0 Mmm M
1 (N.m)
MC Mmax
S
Hình 3.3 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ ba pha
Bƣớc 1: Xác định tọa độ ba điểm đặc biệt.
Điểm đồng bộ của từ trƣờng: A( M 0, n n0 )
60 f
Với n0=
p
Điểm tới hạn : B (Mmax ,Smax)
M max 60 f
M n0
M đm p
Mặt khác :
M max 1 S đm S max
M
M đm 2 S max S đm
n0 nđm
S đm
n0
Trang 9
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
S đm S max
2 M
S max S đm
2 2
S max 2 M S đm S max S đm 0
Giải phƣơng trình ta đƣợc:
2
S max1, 2 S đm ( M M 1)
Điểm mở máy : C (M M m m, n 0)
Bƣớc 2: Thay S 1 vào phƣơng trình (2) ta đƣợc:
3R'. 12P
U
M mm
n0 2 2
R1 R' XN
9,55
Bƣớc 3: lấy nhiều giá trị của S trong khoảng 0 1 thay vào biểu thức :
2M max
M mm
1 S max
S max 1
Ta sẽ đƣợc moment tƣơng ứng:
S 0 S1 S2 ………. 1
M M0 M1 M2 ………. Mmm
Bƣớc 3: Từ tọa độ ( S, M ) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta sẽ đƣợc đƣờng đặc tính
cơ của động cơ.
Các dạng đặc tính cơ:
Lập tỉ số và lấy dấu (+) ta đƣợc:
Trang 10
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
2M th (1 aS th )
M (5)
S S th
2aS th
S th S
R1
Trong đó: a
R'2
R1
aS max
R12 2
X nm
Đối với động cơ có công suất lớn: R1
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
2M max
M đm
S đm S max
S max S đm
S max S đm 2M max
2 M
S đm S max M đm
2
Smax 2 M
2
SđmSmax Sđm 0 giải phƣơng trìh bậc 2 theo S max ta đƣợc tọa độ
điểm tới hạn B(M max , S max )
2M max
Thay S 1 vào phƣơng trình (6) ta đƣợc: M mm
1 S max
S max 1
Lấy giá trị tùy ý của S thay vào phƣơng trình (6) ta tìm đƣợc M :
S 0 S1 S2 S3 … Smax
M M1 M2 M3 … M
Hệ số moment mở máy:
M mm
KM 9,55 1 ( KM :1 2)
M đm
Hệ số dòng điện mở máy:
Imm
KI ( KI : 4 7)
I đm
Nhận xét:
2n0 n n0
1 s 0 Đoạn đặc tính hãm tái sinh (hãm máy phát).
M 0
Trang 12
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
n0 n 0
0 s 1 Đoạn đặc tính động cơ quay thuận.
M 0
n0 n 0
1 s 2 Đoạn đặc tính động cơ quay ngƣợc.
M 0
M maxĐC M maxMF
II. ẢNH HƢỞNG CỦA THAM SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ
1. Ảnh hƣởng của điện áp:
Khi điện áp đặt vào động cơ giảm:
3U 12P
Từ phƣơng trình: M max ( )
2n0
R12 2
XN R1
9,55
Ta thấy moment tới hạn giảm theo tỉ lệ bình phƣơng lần độ giảm của điện áp.
2 n
Trong khi tốc độ đồng bộ: n0 không thay đổi.
60
R' 2
Độ trƣợt tới hạn S max không thay đổi.
R12 2
X nm
- Mmax nói lên khả năng quá tải của động cơ.
- Moment mở máy ( M mm K 2U12P ) giảm theo tỉ lệ bình phƣơng lần độ suy giảm
của điện áp.
Trang 13
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
n
0
n0
U2
U1
Smax TN(Udm)
U2
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
- Khi thêm điện kháng phụ X P (giả sử X P RP ) vào mạch Stator thì tốc độ n0
không đổi, độ trƣợt tới hạn giảm (vẫn còn lớn khi thêm RP ), moment mở máy
M m m giảm (bằng với khi thêm RP ).
L1 L2 L3
Xp
M
Rp
Hình 3.6 Động cơ không đồng bộ khi thêm điện kháng và điện trở phụ
Ta thấy khi thêm X P ta tăng đƣợc khả năng quá tải của động cơ ( M th nói lên
khả năng quá tải của động cơ).
Đặc tính cơ khi thêm R và X P có dạng:
P
3. Ảnh hƣởng của 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 đƣợc 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
trƣợt - chổi than.(nhƣ hình vẽ)
Trang 15
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
- Dễ thấy điện trở mạch rotor R2 - do đó điện trở quy đổi R2 - chỉ có thể thay đổi
về phía tăng. Khi R'2 tăng thì độ trƣợt tới hạn tăng, còn tốc độ đồng bộ và moment
tới hạn giữ nguyên.
n Rp2>Rp1
n0
0
Smax TN
Smax1 Rp1
Smax2 Rp2
0
Mmax M
S
Hình 3.7: Đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn rotor.
4. Ảnh hƣởng của số đôi cực từ P.
60 f
Ta có : n n0 (1 S ) (1 S )
p
- Khi tăng (giảm) số đôi cực từ p thì tốc độ n0 giảm (tăng) nên tốc độ quay
của Rotor giảm (tăng) . Còn S max không phụ thuộc vào P nên không thay đổi,
nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên.Nhƣng khi thay đổi số đôi cực từ
sẽ thay đổi cách đấu dây ở Stator động cơ nên một số thông số nhƣ R1 , X 1 có thể
thay đổi. Do đó tùy vào trƣờng hợp sẽ ảnh hƣởng khác nhau dến moment tới hạn
M max 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 độ.
Đổi tốc độ đảm bảo moment không đổi.( /YY)
Trang 16
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
n
n02
P=2
n01
P=1
0
S
Hình 3.8
Đổi tốc đảm bảo công suất không đổi. (YY/ )
n
n01
p=1
n02
p=2
0
M
Hình 3.9
Đổi tốc đảm bảo moment và công suất không đổi. (YY/Y)
Trang 17
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
n
n01
n02 p=1
p=2
0
M
Hình 3.10
5. Ảnh hƣởng của tần số:
60 f
- Từ biểu thức n0 ta thấy khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ động cơ thay
p
đổi.
R' R'
- Từ biểu thức (7) S max
X nm 2 f1 Lnm
Trong đó: f1 là tần số điện áp đặt vào Stator.
Khi thay giảm f1 thì S max và M max tăng nhƣng M max tăng mạnh hơn. Do đó độ
cứng đặc tính cơ tăng khi f1 giảm.
- Khi f1 giảm xuống dƣới f đm thì tổng trở các cuộn dây giảm nên giữ nguyên
điện áp cấp U đm thì dòng điện động cơ sẽ tăng đốt nóng động cơ quá mức.
3U 12P P 3 pU 12P
- Từ biểu thức (8) M max khi tần số thay
2 60 2 60
2 f1 Lnm 2 Lnm f1
9,55 9,55
đổi sẽ làm thay đổi M max .
Trang 18
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
- Khi tăng tốc độ thì khả năng quá tải của động cơ sẽ giảm đi. Muốn giữ khả
năng quá tải không thay đổi thì phải kết hợp điều chỉnh tần số và điện áp sao cho
U 1P
tỷ số: const .
f
Nhƣ vậy M max sẽ giữ không đổi ở vùng f1 f (hình 3.15). ở vùng f1>fđm
thì không thể tăng điện áp nguôn cấp mà giữ U1 U đm nên ở vùng này M max sẽ
giảm tỉ lệ nghịch với bình phƣơng tần số.
1 1
S max M max
f1 f12
n(vòng/phút)
n0
f>f 1dm
f=f 1dm
f
- Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Trần Văn Hải
Imm (5 8) I nm
- Dòng điện này có giá trị đặc biệt lớn ở các loại động cơ công suát trung bình
và công suất lớn.
M mm (0,5 1,5) M nm
- Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động đƣợc biểu diễn trên hình vẽ.
II I
(vòng/phút) III
t k i
n0 a
c b
e d
g f
0 h M
Mmm MC M2 M1 Mmax (N.m)
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động.
Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta có thể sử dụng sơ đồ các
đặc tính đã đƣợc tuyến tính hóa trong đoạn khởi động.
Quá trình khởi động nhƣ sau:
Bƣớc 1: Dựa vào các thông số định mức của động cơ tiến hành vẽ đƣờng
đặc tính cơ tự nhiên.
Bƣớc 2: Chọn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất cho phép trong quá trình mở
máy.
Chọn : M 1 0,85M max
M2 (1,1 1,3) M C nếu M C M đm
Trang 20
nguon tai.lieu . vn
