Động cơ điện một chiều kích từ song song ü động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC Hãy tính toán và thiết kế tryền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động cơ lần lượt là: ü Động cơ điện một chiều kích từ song song ü Động cơ điện

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN MÔN

HỌC

Hãy tính toán và thiết kế tryền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động cơ lần lượt là:

ü Động cơ điện một chiều kích từ song song

ü Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha rotor dây quấn

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:

v Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ,hãy tính toán điện trở phụ mở máy biết rằng động cơ kéo tải định mức

v Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ lần lượt là:

· ½ tốc độ định mức

· ¼ tốc độ định mức

v Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với tốc đo lần lượt là: ¼ tốc độ định mức, ½ tốc độ định mức,2 lần tốc độ định mức biết rằng moment khi hạ tải là 0.8 lần Mđm

v Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi mở máy nâng và

hạ tải Biết rằng động cơ xoay chiều 3 pha có dây quấn stator và

rotor đều được đấu tam gic/sao và sức từ động bên stator lớn hơn rotor 20%

· Dây quấn rotor và stator được đấu sao/ tam giác

· Sức từ động trên rotor > Sức từ động trên stator 15%

· Động cơ làm việc ở tần số 50Hz

Nhận xét của Giáo Viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày…tháng…

năm…

Giáo viên hướng dẫn:

Lời cảm ơn

Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học

Sư Phạm Kỹ Thuật, chúng em đã được sự dạy bảo tận tình của

tập thể Thầy Cô của trường Những kiến thức và sự thành đạt

mà chúng em có được hôm nay chính là nhờ sự dạy bảo của các thầy cô

Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô ,

những người đã tận tâm truyền đạt những tri thức khoa học cơ bản cũng như những kiến thức chuyên ngành cho chúng em

Đặc biệt chúng em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện, những

người đã bỏ bao tâm huyết để truyền đạt những tri thức, những

kỹ năng kỹ xảo, những kinh nghiệm quý báo trong chuyên môn

để chúng em vững tin khi bước vào cuộc sống

Chúng em xin gởi lời cảm ơn riêng đến Thầy Phan Quang

Thanh, giảng viên khoa Điện trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, đã tận tình hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án môn học

Truyền động điện Xin gởi đến Thầy lời chúc sức khoẻ và ngày

càng thành công trên bục giảng

Lời mở đầu

Với tốc độ phát triển kinh tế ngày một tăng trưởng mạnh, khối lượng hàng hoá được vận chuyển và sản xuất ngày một tăng nhanh Vì vậy, việc xuất hiện những cầu trục nâng dở hàng hoá ở những bến cảng, sân bay cho tới những xí nghiệp nhà máy

là nhu cầu thiết yếu vì nó mang lại năng suất lao động rất cao

Xuất phát từ ý nghĩa này, chúng em chọn đề tài “ Tính toán cơ cấu nâng hạ cầu trục” làm đề tài cho đồ án môn học Truyền động điện

Nội dung của đồ án bao gồm cả phần tóm tắt lý thuyết và tính toán số liệu và được chia làm bốn chương chính :

Chương 1: Sơ lược về đặc tính cơ của động cơ một chiều

Chương 2: Tính toán cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động

cơ một chiều

Chương 3: Đặc tính cơ của động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha

Chương 4: Tính toán cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động

cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha

Trong suốt quá trình biên soạn đồ án này, nhóm thực hiện

đồ án cố gắng ứng dụng một phần nhỏ những phần mềm tin học

để minh hoạ cho đồ án thêm trực quan Đặc biệt trong chương 3, nhóm biên soạn đã sử dụng những phần mềm mô phỏng và tính toán hiện đại để vẽ được những đồ thị đặc tính của động cơ một cách chính xác

Đồ án được thực hiện trong một thời gian ngắn dựa vào những kiến thức đã tích lũy được trong quá trình học tập nên không thể tránh được những sai sót về nội dung và hình thức

Nhóm thực hiện đồ án mong muốn và cảm ơn sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè

Phần A Truyền Động Dùng Động Cơ Một Chiều Kích Từ Song Song

CHƯƠNG 1

SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG

CƠ DC KÍCH TỪ SONG SONG

1.1 Đặc tính cơ của động cơ dc kích từ song song:

Phương pháp đấu dây thông dụng của động cơ DC kích từ song song được minh hoạ như h́nh H.1-1

Các phương trình khi động cơ làm việc xác lập:

_Phương trình cn bằng điện áp mạch phần ứng:

R I E

(1-1) _Sức điện động phần ứng (the back e.m.f):

w .F

=k E

(1-2) _ Mômen điện từ:

(ṿng/phút)

55 , 9 60

.

rct : điện trở tiếp xúc của chổi than

a pN

Để t́m được phương tŕnh đặc tính cơ, chúng ta cần xác định tốc

độ của động cơ có liên quan như thế nào với moment của nó Suy ra

Iư từ phương tŕnh (1-3) rồi thế vào phương tŕnh (1-4), ta được phương tŕnh đặc tính cơ

M k

R k

U

E E

) (

R k

U

E E

.

=w

Hệ số k.Fđược giữ không đổi và độc lập với tải nếu động cơ kích từ song song có cuộn bù.Nếu phản ứng phần ứng được bù đủ th́

hệ số k.F có thể được xem là hằng số và đặc tính cơ của nó sẽ tuyến tính

Khi thay đổi các thông số U, Ư, và R, th́ đặc tính cơ vẫn tuyến tính

H́nh bên dưới minh hoạ cho sự ảnh hưởng của các thông số điện trở R đến tốc độ của động cơ khi động cơ kéo tải không đổi

Trong h́nh H.1-2 cho thấy họ đặc tính cơ của động cơ DC kích từ song song.Họ đặc tính này có được bằng cách thêm những giá trị khác nhau của điện trở vào mạch phần ứng.Từ phương tŕnh (1-5) có thể thấy khi M=0 th́ tất cả các đường đặc tính cơ đều đi qua cùng một điểm nằm trên trục tung Tốc độ của động cơ ở điểm này có giá trị xác định và không phụ thuộc vào điện trở của mạch phần ứng

Tốc độ này thường được gọi là tốc độ không tải lư tưởng 0 và được xác định bằng biểu thức:

ñm

ñm F

Từ phương tŕnh (1-5) cho thấy độ giảm tốc độ đối với tốc độ không tải lư tưởng là:

M k

R

E

) ( F ñm 2

=

Dw

7) V́ vậy, biểu thức tính tốc độ của động cơ c̣n được viết dưới dạng:

(1-ww

w = 0+ D

8) Đường đặc tính trên cùng của họ đặc tính cơ trong h́nh H.1-2 được gọi là đặc tính cơ tự nhiên Đặc tính cơ tự nhiên là đường đặc tính cơ được xác định khi động cơ hoạt động ở chế độ định mức như

điện áp đặt vào phần ứng là điện áp định mức Uđm ,từ thông định mức và không có điện trở phụ đặt vào mạch phần ứng Độ cứng của đặc tính cơ phụ thuộc vào độ lớn của điện trở bên trong của mạch phần ứng (Rarm)Điện trở bên trong của mạch phần ứng bao gồm điện trở của dây quấn phần ứng, điện trở tiếp xúc giữa các cực từ,điện trở của dây quấn cực từ phụ và điện trở của chổi quét Ở đây

ta xem Rarm≈Rư Như vậy độ giảm tốc độ đối với đặc tính cơ tự nhiên là

M k

R

E

)

ö F

=

Dw

Sử dụng biểu thức (1-7) chúng ta có thể xác định độ giảm tốc độ của bất kỳ đặc tính cơ nào trong h́nh H.1-2 Ví dụ khi thêm vào mạch phần ứng bíến trở Rp th́ độ giảm tốc độ là:

M k

R R

E

p

)

ö F

k d

(1-10)

1.2 Cách vẽ đặc tính cơ của động cơ DC kích từ song song

Để xây dựng đặc tính cơ của động cơ DC kích từ song song, dù

là đặc tính cơ tự nhiên hay nhân tạo,chúng ta cần xác định hai điểm bất kỳ trên đặc tính cơ bởi v́ theo lư thuyết th́ đặc tính cơ của động

cơ DC kích từ song song là những đường thẳng

1.2.1 Cách vẽ đặc tính cơ tự nhiên:

Thông thường để vẽ đặc tính cơ tự nhiên chúng ta chọn điểm làm việc không tải lư tưởng (M=0 và =0) và điểm định mức của động cơ (M=Mđm , =đm) Giá trị tốc độ định mức có thể lấy trên nhăn của động cơ và giá trị của moment điện từ định mức được tính toán theo biểu thức :

ñm ö

M = E.F Tốc độ không tải lư tưởng có thể xác định từ biểu thức (1-6) bằng cách nhân tử và mẫu số cho đm và sử dụng mối quan hệ

ö ñm ö ñm

ñm

E = E F w = - Suy ra

ñm ö ñm ö ñm

ñm ñm

U

EF =

(1-11) Bởi v́ bảng thông số (data sheets) và catalog của động cơ thông thường không cho giá trị điện trở của phần ứng (Rư),nên ta có thể xác định gần đúng bằng cách giả sử rằng phân nửa tổn hao của động

cơ là do điện trở của dây quấn phần ứng.V́ vậy ta có thể viết

U I R

Iö2ñm. ö » 0 5 ( 1 -hñm) öñm Kết quả là:

ñm ö

ñm ñm

ö 0 5 ( 1 ).IU

(1-12) Thay

ñm ö ñm

ñm ñm

I U

dm dm dm u

)

( 5 0

I

P I U

(1-13)

1.2.2 Vẽ đặc tính cơ nhân tạo:

Dựa vào đặc tính tự nhiên, ta có thể xây dựng đặc tính cơ nhân tạo cho bất kỳ giá trị điện trở nào thêm vào mạch phần ứng.Đặc tính

cơ nhân tạo này có thể vẽ được dựa vào 2 điểm: điểm làm việc không tải lư tưởng( M=0, =0) và điểm làm việc ổn định của động cơ khi tải định mức (M=Mđm, =đm).Tốc độ ổn định của động cơ khi kéo tải định mức ôđ được xác định từ biểu thức:

ú û

ù ê

I udm( p) 1

0

dm w

(1-14) Đặc tính cơ có thể được xây dựng bằng cách sử dụng 2 điểm:

điểm làm việc không tải lư tưởng và điểm ngắn mạch (khi M=Mngắn mạch, =0).Điểm làm việc không tải lư tưởng xác định từ biểu thức (1-11) và điểm ngắn mạch được xác định từ biểu thức:

ñm

ñm ñm

I

I M

M nm = Với Inm là ḍng điện ngắn mạch (có được khi mở máy) được tính bằng công thức

R

U

I nm =Bởi v́ tổng trở của mạch phần ứng R = Rö +R psẽ thay đổi khi ta thay đổi các giá trị của R p nên các giá trị của moment ngắn mạch

nm

M và ḍng điện ngắn mạch I nmsẽ thay đổi theo

Moment ngắn mạch sẽ đạt giá trị lớn nhất ở đặc tính cơ tự nhiên bởi v́ điện trở phụ R p = 0và ḍng điện ngắn mạch I nm chỉ bị cản trở bởi điện trở bên trong mạch phần ứng và dây quấn

Từ các biểu tức bên trên ta thấy rằng phương tŕnh đặc tính cơ có thể viết dưới dạng sau:

÷÷

ø

ö çç

è

æ -

15) Theo biểu thức (2-14) khi M=0 , tốc độ =0 và Khi M=Mnm th́ =0

(1-1.2.3 Vẽ đặc tính cơ điện:

Để vẽ đặc tính cơ điện ta xác định hai điểm:

· Điểm thứ nhất: (I = 0 , = 0)

ñm ö ñm ö ñm

ñm ñm

.

R k

U n

E E

55 , 9

=

1.3 Mở máy động cơ DC kích từ song song:

Từ phương tŕnh đặc tính cơ điện

ö

I k

R k

U

E E

.

=w

Với đặc tính cơ tự nhiên (R=Rư) khi khởi động động cơ, ta thấy ḍng điện khởi động ban đầu là:

Với giá trị ḍng khởi động lớn sẽ không cho phép về mặt chuyển mạch và phát nóng của động cơ cũng như sụt áp trên lưới điện Tác hại này c̣n nhgiêm trọng hơn trong các hệ thống cần khởi động hay hăm máy nhiều lần trong quá tŕnh làm việc

Để hạn chế ḍng điện khởi động ta có thể giảm điện áp nguồn đặt vào phần ứng động cơ điện hoặc nối thêm điện trở phụ vào mạch

thống có bộ biến đổi điện áp.Phương pháp thứ hai thường được sử dụng khi động cơ được cung cấp điện áp cố định

H.1-3 Đồ thị mô tả quá tŕnh mở máy động cơ trực tiếp

H.1-4 Đồ thị mô tả quá tŕnh mở máy động cơ qua 3 cấp điện

1.3.2 Vẽ đặc tính cơ điện tự nhiên

Phương pháp xác định đặc tính cơ điện tự nhiên của động cơ DC kích từ song song đă được tŕnh bày trong phần I.2 Ở đây ta chọn hai điểm: điểm không tải lư tưởng và điểm làm việc định mức

1.3.3 Xác định các thông số:

ñm ñm

ñm

-ñm ö

ñm ñm ñm

I

P I U

-ñm

ñm ö ö ñm ñm

n

I R U

= F

1.3.4 Chọn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của ḍng điện trong quá tŕnh mở máy động cơ:

Trị số của điện trở phụ tổng (R1+R2+R3) được chọn sao cho khi khởi động ( = 0) thì ḍng điện khởi động Inm không được vượt quá 2Iđm để đảm bảo an toàn cho động cơ và cơ cấu truyền động Ngoài

ra Inm cũng không nên quá nhỏ để Mnm cũng nhỏ đi so với moment cản Trong trường hợp này ta chọn hai giới hạn chuyển ḍng điện khởi động động cơ là I1 và I2 như sau:

C

I I

I

I I

) 3 1 1 1 ( )

3 1 1 1 (

) 5 2 8 1 ( 2

Với: I1là ḍng điện lớn nhất cho phép trong quá tŕnh mở máy

I2 là ḍng điện nhỏ nhất cho phép trong quá tŕnh mở máy Lấy giá trị I1,I2 trên trục hoành (trục I) Từ I1,I2 kẻ hai đường thẳng song song với trục tung cắt đặc tính tự nhiên tại hai điểm g,h

Gọi a là điểm có toạ độ (I1,0) nằm trên trục hoành Nối a với n0 ta được đặc tính khởi động đầu tiên; đặc tính này cắt đường thẳng (2) tại điểm b Từ b gióng đưởng thẳng song song trục hoành cắt đường (1) tại c Nối c với n0 cắt (2) tại d Từ d gióng đường thẳng song song trục hoành và cắt (1) tại e Nối e với n0 cắt (2) tại f Từ f gióng đường thẳng song song trục hoành và phải đi qua điểm g Nếu điều kiện này không thỏa th́ ta phải chọn lại các giá trị I1,I2 rồi vẽ lại cho đến khi điều kiện trên thỏa Ngoài ra số cấp khởi động cịn phải đảm bảo số cấp khởi động theo yêu cầu

1.3.5 Tính toán điện trở phụ cần thiết:

Trong quá tŕnh tính toán điện trở phụ cần thiết ta có thể bỏ qua giá trị của điện trở tiếp xúc của chổi than , điện trở cuộn bu, điện trở cuộn cực từ phụ, điện trở cuộn dây phần ứng, Như vậy tổng trở của động cơ chỉ c̣n lại Rư

Phương tŕnh đặc tính tốc độ tự nhiên:

ö

ö ö

k

R n

I k

R n

n

E

TN

E F ÞD = F -

=

55 , 9

55 , 9

ö

I k

R R n

I k

R R n

n

đm E

p NT

đm E

p

F

+

= D Þ F

+ -

=

55 , 9

55 , 9

0

(1-1

7)

nTN : độ giảm tôc độ của đặc tính cơ tự nhiên (ṿng\phút)

nNT : độ giảm tốc độ của đặc tính cơ nhân tạo (ṿng\phút)

Chia 2 vế của biểu thức (1-16) và (1-17) ta được:

ö TN

TN NT

p ö TN

NT p

p NT

n

n n

R R n

n R

R ö

R ö

R n

÷÷

ø

ö çç

è

æ D

D - D

= Þ

÷÷

ø

ö çç

è

æ

D

-D

= Þ +

= D D

18)

(1-Áp dụng (1-18)

Jg

eg R Jg

Jg Je R

ø

ö çç

Jg Jc R

R pII ö ÷÷ = ö.

ø

ö çç

Jg Ja R

R pIII ö ÷÷ = ö.

ø

ö çç

pII pIII

1.4 Các chế độ hăm của động cơ DC kích từ song song:

Trong các hệ thống truyền động hiện đại, việc dừng động cơ một cách nhanh chóng, chính xác hay đảo chiều động cơ là yêu cầu cần thiết, thường xuyên.Sự nhanh chóng và chính xác trong những trường hợp này quyết định đến năng suất và thậm chí là chất lượng của sản phẩm trong quá tŕnh sản xuất

Đặc tính cơ của tất cả các trạng thái làm việc của động cơ được minh hoạ trong đồ thị h́nh H.1-7 Đặc tính cơ của chế độ động cơ nằm trong góc phần tư thứ I và đặc tính của các chế độ hăm nằm trong góc phần tư thứ II và IV Thông thường ta chia chế độ hăm ra làm ba loại:

· Hăm tái sinh

· Hăm ngược

· Hăm động năng

1.4.1 Hăm tái sinh:

Hăm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lư tưởng Khi hăm tái sinh Eư > V, động cơ làm việc như một máy phát đặt song song với lưới So với chế độ động cơ ḍng điện và moment hăm đă đổi chiều và được xác định theo biểu thức:

h

I k M

R

E U I

V́ sơ đồ dấu dây của động cơ không thay đổi nên phương tŕnh đặt tính cơ của động cơ không thay đổi nhưng moment mang giá trị âm

M k

R k

U

E E

) (

=w

Trong quá tŕnh hăm tái sinh, ḍng điện hăm đổi chiều và công suất được trả về lưới điện có giá trị P= (E-U).Iö Đây là phương pháp hăm kinh tế nhất v́ động cơ sinh ra điện năng hữu ích.Có hai khả năng hăm tái sinh:

Hãm ngược Hãm

tái sinh

¨ Điện áp U điều chỉnh được: ví dụ dùng bộ chỉnh lưu, với E

cho trước ta có thể điều khiển xung kích cho bộ biến đổi công suất để giảm điện áp cung cấp cho phần ứng Chế độ hăm tái sinh trong trường hợp này được áp dụng để điều khiển giảm vận tốc cho động cơ hoặc hăm nó dừng lại Đặc tính cơ của chế độ hăm tái sinh với điện áp U thay đổi được vẽ trong h́nh H.1-8a Trong h́nh H.1-8a ,giả thiết động cơ đang làm việc ổn định tại vị trí 1, bằng cách giảm điện áp nguồn từ U1 xuống c̣n U2,U3,U4, toạ độ điểm làm việc của động cơ chuyển dịch dần theo các đoạn thẳng 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7 Tại vị trí 7, vận tốc động

cơ đạt giá trị xác lập với moment kéo bằng moment cản của tải

¨ Điện áp U không thay đổi được: hăm tái sinh xảy ra khi

tác dụng của tải thế năng làm tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ không tải.Chế độ hăm này không dừng động cơ được mà chỉ có tác dụng không cho phép vận tốc động cơ vượt quá một giá trị của tải thế năng (h́nh H.1-8b).Trong h́nh H.1-8b, tác dụng của đối trọng P làm cho động cơ chạy vượt quá tốc độ không tải 0 và

nó làm việc ở chế độ hăm tái sinh Moment hăm tăng dần để hạn chế sự tăng vận tốc gây ra bởi đối trọng Tại vị trí 1, moment tác dụng của động cơ cân bằng với tác dụng của đối trọng và vận tốc động cơ đạt trạng thái xác lập

1.4.2 Hăm động năng:

Hăm động năng được thực hiện bằng cách ngắt phần ứng động cơ ra khỏi nguồn cung cấp và gắn nối tiếp vào đó điện trở hăm Rh Trong lúc này cuộn kích

từ vẫn phải đảm bảo được cấp nguồn

Trong hăm động năng, động cơ cũng đóng vai tṛ

như một máy phát Năng lượng cơ năng tích trữ trong rotor được chuyển đổi thành năng lượng điện Nhưng thay v́ năng

1

3

5 7 6

4

2

a b

c

M

MC

Giảm V nguồn

lượng này được trả về nguồn như hăm tái sinh th́ trong chế độ hăm động năng năng lượng này tiêu tán trên điện trở hăm Rh

1.4.3 Hăm ngược:

Trường hợp nguồn DC đổi dấu:

Thực hiện bằng cách đảo vị trí đấu dây nguồn DC vào mạch phần ứng, chú ý không đảo chiều cuộn kích từ Khi đó sức điện động E và nguồn DC sẽ cùng dấu và gây nên ḍng điện hăm rất lớn Do đó để hạn chế ḍng điện và moment hăm, cần lắp thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng trước khi đấu trở lại vào nguồn.Quá tŕnh hăm dừng động cơ được minh hoạ bởi đặc tính cơ trên h́nh

H.1-9 Động cơ chịu moment hăm ngược trong gian đoạn 2-3

Trường hợp nguồn DC không đổi dấu:

Hăm ngược xảy ra khi thực hiện thả tải trọng (tải thế năng) Vận tốc động cơ ngược chiều với vận tốc không tải của động cơ.Tương tự trường hợp vừa khảo sát, cần lắp điện trở phụ vào mạch phần ứng

Trên h́nh H.1-9 , đặc tính hăm ngược xảy ra trong khoảng 4-5 và vận tốc động cơ xác lập tại vị trí 5 Điện trở phụ phần ứng phải tính sao cho moment hăm động cơ đủ lớn để giữ thăng bằng với tải trọng

Quá tŕnh hăm ngược có hiệu suất thấp và năng lượng từ nguồn chuyển sang dạng nhiệt tiêu hao trên các điện trở phụ

1.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ song song:

Từ phương tŕnh đặc tính tôc độ của động cơDC kích từ song song:

w

chúng ta có ba cách khác nhau để thay đổi tôc độ của động cơ:

· Thay đổi điện trở mạch phần ứng

· Thay đổi ḍng điện qua động cơ

· Thay đổi điện áp đặt vào động cơ

1.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng:

Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng đă được đề cập rất rơ trong phần 1.2 và 1.3 Đây là phương pháp điều khiển vận tốc động cơ trong phạm vi dưới tốc độ định mức Điện áp nguồn DC và từ thông mạch kích từ có độ lớn không đổi( bằng định mức) Điện trở phụ Rp mắc nối tiếp với mạch phần ứng có thể được điều khiển nhảy cấp (sử dụng contactor) hay liên tục (dùng điều khiển bán dẫn) V́ là phương pháp kém hiệu quả do gây ra tổn hao trên điện trở nên chỉ thích hợp cho truyền động kéo moment tải gián đoạn dạng xung

H.1-10

Dựa vào phương tŕnh đặc tính cơ ö Iö

k

R R k

U n

E

p E

55 , 9

+ -

· Độ cứng của đặc tính cơ

p R R

k d

Để điều chỉnh vô cấp tốc độ và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, chúng ta sử dụng phương pháp điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ

ö

ö

I k

R R k

U n

E

p E

55 , 9

+ -

F

=

M k

R R k

U n

E

p E

) ( 55 , 9

+ -

E

= F

=

H.1-12

Trong hệ thống này, G đóng vai tṛ là máy phát cung cấp nguồn

DC trực tiếp cho động cơ M hoạt động Phần ứng của máy phát G và

trở phụ Máy phát E cung cấp nguồn cho mạch kích từ của máy phát

G và động cơ M IM là động cơ sơ cấp kéo máy phát G và máy phát

E IM có thể dùng động cơ không đồng bộ hay động cơ đồng bộ

Ưu điểm của hệ thống này là sự đơn giản và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng

Tốc độ của động cơ M được điều chỉnh được bằng cách thay đổi điện áp trên máy phát G Phạm vi điều chỉnh tốc độ có thể được mở rộng nhờ điều chỉnh điện trở phụ mạch kích từ của động cơ M Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ có thể được mở rộng theo chiều tăng hay giảm tốc độ

Ngoài ra, khi muốn đảo chiều động cơ M th́ ta dùng cầu dao đảo

để đảo cực tính của cuộn kích từ ở máy phát G Kết quả là điện áp do máy phát G sinh ra sẽ đảo cực tính và làm động cơ M đảo chiều

1.5.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:

Phương pháp này được sử dụng khi cần điều khiển tốc độ động cơ lớn hơn giá trị định mức Khi đó điện áp phần ứng động cơ được duy

tŕ không đổi bằng giá trị định mức và điều chỉnh tăng tốc độ bằng cách giảm ḍng điện kích từ

Phương tŕnh đặc tính cơ:

ö

ö

I k

R R k

U n

E

p E

55 , 9

+ -

F

=

M k

R R k

U n

E

p E

) ( 55 , 9

+ -

F

Kết hợp điều khiển thay đổi điện áp nguồn DC và từ thông kích từ: duy tŕ từ thông bằng định mức và thay đổi điện áp nguồn DC cấp

cho phần ứng động cơ khi điều khiển vận tốc trong giới hạn nhỏ hơn giá trị định mức Duy tŕ điện áp phần ứng bằng định mức và thực hiện giảm từ thông kích từ khi điều khiển vận tốc trên giá trị định mức (Xem đặc tính điều khiển trên h́nh H.1-14 )

M

0

n

0 1 2

Ơđm

Ơ1

Ơ2

Ơđm > 1 > 2

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG

R k

U n

đm đm đm

Uđm n

đm

P M

.

R k

U n

E E

đm

F

F

-= =614 – 0,04´I u

III Vẽ phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên:n = f(Iudm) A(0 ; 637,5) ; B(524; 600)

637,5

1496

R R k

U n

E

p E

) ( 55 , 9

+ -

F

= 204 0, 024 20,32 - 9, 55 0,32 ´M

´

=637,5 – 0 245M

V Vẽ phương trình đặc tính cơ tự nhiên:

n = f(M) C(0 , 637,5) ; D(1496 , 600)

Mở máy động cơ qua ba cấp điện trở phụ và tính điện trở phụ ở các cấp:

Tính Rp bằng phương pháp đồ thị

637,5

1496

VI Tính toán điện trở phụ cn thiết: (dựa vao sơ đồ đặc tính cơ tự nhiên)

Trong quá tŕnh tính toán điện trở phụ cần thiết ta có thể bỏ qua giá trị của điện trở tiếp xúc của chổi than , điện trở cuộn bu, điện trở cuộn cực từ phụ, điện trở cuộn dây phần ứng, Như vậy tổng trở của động cơ chỉ c̣n lại Rư

Phương tŕnh đặc tính tốc độ tự nhiên:

ö

ö ö

ö

I k

R n

I k

R n

n

E

TN

E F ÞD = F -

=

55 , 9

55 , 9

ö

I k

R R n

I k

R R n

n

đm E

p NT

đm E

p

F

+

= D Þ F

+ -

=

55 , 9

55 , 9

0

(1-17)

nTN : độ giảm tôc độ của đặc tính cơ tự nhiên (ṿng\phút)

nNT : độ giảm tốc độ của đặc tính cơ nhân tạo (ṿng\phút)

Chia 2 vế của biểu thức (1-16) và (1-17) ta được:

ö TN

TN NT

p ö TN

NT p

p NT

n

n n

R R n

n R

R ö

R ö

R n

÷÷

ø

ö çç

è

æ D

D - D

= Þ

÷÷

ø

ö çç

è

æ

D

-D

= Þ +

= D

Jg Je R

ø

ö çç

Jg Jc R

R pII ö ÷÷ = ö.

ø

ö çç

è

ag R Jg

Jg Ja R

R pIII ö ÷÷ = ö.

ø

ö çç

pII pIII

U

E u E

) ( 55 , 9 F- ´ F 2

U

E

p u E

) ( 55 , 9

+ -

F

Theo yêu cầu bài toán :

nB=1/2 nA (3)

từ (1),(2),(3):

k

R R k

U

E p E

) ( 55 , 9

u F

´

+ -

F

=>Rp=

2 9,55(637, 5 300)0.32

0.024 1496

-Vậy Rp=0.2(W)

VIII Cho I kt =0.8I ktdm và M c =0.8M dm tính n?

Do Ikt thay đổi => dẫn đến thay đổi các thông số định mức

1

' = F

F

dm

dm =>F'dm=0.8Fdm

c E

E

k

R k

U

) 8 0 ( 55 , 9

IX Hạ tải với tốc độ n c =500(v/p) và M c =M đm

Biện pháp thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

k

R R k

U

E p E

đm

) ( 55 , 9

u F

´

+ -

F

=

=>Rp=

2 9,55(637, 5 500)0.32

0.024 1496

= 0.065(W)

Phần B:

Truyền động dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ

ba pha rotor dây quấn

Giới thiệu

ộng cơ không đồng bộ được sử dụng rất rộng răi trong thực tế

Ưu điểm của loại động cơ này là: cấu tạo đơn giản, vận hành

ổn định và giá thành rẻ hơn động cơ một chiều

Về mặt cấu tạo người ta chia động cơ không đồng bộ làm hai loại:

động cơ rotor dây quấn và động cơ rotor lồng sóc (c̣òn gọi là động cơ rotor ngắn mạch) Động cơ không đồng bộ được sản xuất có công suất

từ vài chục watt đối với cấp điện áp thấp cho tới vài chục megawatt đối với cấp điện áp cao

Phần lớn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc và rotor dây quấn được vận hành trong thực tiễn như khởi động, hăm, đảo chiều quay bằng phương pháp điều khiển logic

Sự phát triển của điện tử công suất trong những năm gần đây đă đẩy mạnh ứng dụng của động cơ không đồng bộ trong các hệ thống truyền động yêu cầu điều chỉnh nhuyễn tôc độ Bộ biến đổi công suất được sử dụng nhiều để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ là bộ biến tần

Với giá thành ngày càng rẻ và tính năng ngày càng được nâng cao của các bộ biến tần, truyền động điều chỉnh tôc độ động cơ không đồng bộ

đă thay thế dần truyền động điều chỉnh tôc độ dùng động cơ một chiều

Đ