Bài tập lớn cơ cấu chấp hành và điều khiển

Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số sau: Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW. Áp dây định mức: Vđm = 660V 380V – Y∆. (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ). Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòngphút. Hiệu suất định mức là : Ƞđm = 93,5%. Hệ số công suất lúc tải định mức: cosφđm = 0,86. Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6. Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: 1. Tần số của rotor? 2. Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ? 3. Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao. 3. Sản phẩm nghiên cứu : Bài thu hoạch và các chương trình mô phỏng Fluid Sim.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC

CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

Giáo viên hướng dẫn: ThS VũTuấn Anh

Sinh viên thực hiện:

Hà Nội-2022

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội, ngày tháng

năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hà Nội, ngày tháng

năm 2020

Giáo viên chấm phản biện

II Nội dung học tập

1 Phần thuỷ khí thuỷ khí: Cửa kho đông lạnh được mở và đóngbằng xy lanh thuỷ lực Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là

150 kg , vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.05 m/s , thời

gian tăng tốc từ 0 tới 0.05m/s là

của chất lỏng làm việc p=30at Bình tích

thuỷ lực được lắp cho phép cửa đóng mở

được trong cả trường hợp hỏng nguồn điện Van 4/3 được sửdụng để điều khiển xy lanh Van này có thể được nối theo cách mà

nó làm cần piston đi ra khi van ở vị trí thường Hệ thống dự phòngcho an toàn cắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt ở cửa trongtrường hợp này không cần thiết Chức năng ngắt này thông thườngđược thực hiện bằng hệ thống điều khiển điện dùng cho hệ thốngthuỷ lực

Hoạt động của sinh viên

- Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống?

- Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạchthủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài?

2 Phần động cơ điện

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2KW; Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tựnhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω

Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từđộc lập có:

Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 146 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng

M mm max =200 % M đm, mở máy với 3 cấp điện trở

Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW;

Uđm = 440 V; Iđm = 80 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ởchế độ hãm tái sinh

Xác định ω khi Iư = 60 A,Rưf = 0

Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm

= 380V;

nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2 Ω; r’2 = 0.24Ω; x1 = 0,39Ω; x’2 = 0,46ΩHãy xác định tốc

độ động cơ ωkhi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôtomắc thêm điện

trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2 Ω; trong mạch stato mắc thêmđiện kháng X1f = 0,75Ω

Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có cácthông số sau:

Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/∆ (Tần số nguồn điện f = 50

Hiệu suất định mức là : Ƞđm = 93,5%

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosφđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tảiđịnh mức xác định:

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gióchiếm 15% tổng

tổn hao của

động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

3 Sản phẩm nghiên cứu : Bài thu hoạch và các chương trình môphỏng Fluid

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Bài giảng hệ thống tự động thủy khí, tài liệuFluid Sim

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồán/dự án (nếu

có): Máy tính

KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNGDẪN

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: PHẦN THỦY KHÍ 9

1.1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống 9

1.1.1: Biểu đồ trạng thái: 9

1.1.2: Lưu đồ tiến trình hệ thống: 10

1.2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực điều khiển 11

1.2.1: Tính chọn xy lanh 11

1.2.2: Tính chọn bơm dầu 12

1.2.3: Thiết kế mạch thủy lực điều khiển 13

CHƯƠNG II: PHẦN ĐIỆN 17

2.1: Bài 1: 17

2.2: Bài 2 19

2.3: Bài 3 20

2.4: Bài4 21

2.5: Bài 5 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU

Danh mục hình ảnh

Hình 1: Biểu đồ trạng thái 9

Hình 2: Lưu đồ thuật toán 9

Hình 3: Mạch thủy lực 12

Hình 4: Mạch điện điều khiển 13

Danh mục bảng biểu Bảng 1: Áp suất tỉ lệ với đường kính 11

Bảng 2: Danh sách các thiết bị sử dụng 14

CHƯƠNG I: PHẦN THỦY KHÍ

I.1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống

I.1.1: Biểu đồ trạng thái:

Hình 1: Biểu đồ trạng thái

I.1.2: Lưu đồ tiến trình hệ thống:

Hình 2: Lưu đồ thuật toán

I.2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực điều khiển

I.2.1: Tính chọn xy lanh

Các kích thước cơ bản của xilanh lực là: đường kính trong của xy lanh, chiều dài hành trình pittong, đường kính cần pittong Để xác định các kích thước cơ bản của xy lanh lực trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên pittong Tải trọng đó bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động Tải trọng tĩnh đề đã có, tải trọng động xuất hiện khi pittong tăng tốc hay giảm tốc và có thể đước xác định bằng công thức:

P= maTrong đó: m: khối lượng của vật thể chuyển động tịnh tiến

a: gia tốc của vật thể chuyển động trước khi đạt vận tốc tối đa.a) Đường kính của xy lanh được xác định bởi công thức:

p≤15 at 15at ≤ p≤50 at 50at ≤ p≤ 80÷ 100at

d

Bảng 1: Áp suất tỉ lệ với đường kính

Áp suất của chất lỏng làm việc trong điều kiện bài toán p = 34,05 at vì vậy ta chọn

I.2.2: Tính chọn bơm dầu

- Thể tích cần để đẩy xy lanh ở hành trình tiến ra:

Lấy bơm có lưu lượng tăng dần từng bước 1ml/vòng đến khi đạt 5ml; hiệu suất thể tích

là 88%, hiệu suất tổng là 80% Bơm được điều khiển trực tiếp thông qua một mô tơ

Ta có lưu lượng riêng của bơm:

Link video mô phỏng hoạt động hệ thống điều khiển :

https://drive.google.com/file/d/1f_KubNyYcX2uDnxaqZUntLFtdijslq1g/view? usp=sharing

I.2.3.2: Mạch điều khiển:

Hình 4: Mạch điện điều khiển

I.2.3.3: Danh sách các thiết bị sử dụng.

4 Van đảo chiều 4/3 điện từ tác động kép 2

CHƯƠNG II: PHẦN ĐIỆN

II.1: Bài 1:

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pdm = 2,2 KW; Udm= 110V;

Idm = 25,6A; ndm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf

- Vậy điểm định mức A(Mđm ; ω đm) = A(14,7;149,75)

- Tốc độ không tải lý tưởng (Iư = 0) :

- Vậy điểm không tải lý tưởng B(0; ω0) = B(0;191,6)

- Đường đặc tính cơ nhân tạo là đường thẳng đi qua điểm B và điểm C khi động

- Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ định mức Rưf =0 Ω:

C(14,7;115) B(0;191,6)

M

ω

- Vậy ta có 3 cấp điện trở mở máy lần lượt là:

R ưf 1=0,256(Ω) ; R ưf 2=0,1708(Ω) ; R ưf 3=0,085(Ω)

II.3: Bài 3

Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm

= 80 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh Xác định khi Iư = 60 A, Rưf = 0

Giải

- Khi hãm tái sinh, sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp nguồn: E > U,động cơ làm việc như một máy phát song song với lưới và trả năng lượng về nguồn,lúc này thì dòng hãm và momoen hãm đã đổi chiều so với chế độ động cơ

- Khi hãm tái sinh:

I h=U ư −E ư

R ư =Kϕ ω0−Kϕω

R ư <0

M h =Kϕ I h

- Dòng điện và mô men trong hãm tái sinh đều âm

- Tốc độ quay động cơ khi hãm :

ω=−I h R Kϕ +ω0 (1)-Tại I ư=0 ta có:

- Xét thời điểm động cơ hoạt động ở chế độ định mức :

+ Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

n đm =1460(vg/ phút)↔ω đm= n đm

9,55=14609,55=152,88 (rad/s)+ Công suất định mức của động cơ:

s )2

+X t2nm]=M đm

↔ 3.2202.1,449,548 ω1.[ (0,2+ 1,,449,548)2

Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số sau:

Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50Hz)

Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòng/phút

Hiệu suất định mức là : đm = 93,5%

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xácđịnh:

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15%tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

- Công suất điện từ :

P đt =P2+ Δ P CK+f +Δ P d 2

↔P đt =P2+15%.∑Δ P+25%.∑Δ P

→P đt =55000+40%.3823,53=56,53 KW