Đồ án điện công nghiệp tìm HIỂU máy IN HOA ELITEX

Họ đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập hoặc song songkhi thay đổi điện trở mạch phần ứng - Ảnh hưởng của từ thông: Giả thiết Uư, Rư+Rp là không đổi khi ta thay đổi từ th

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

Khoa điện – điện tử

~ ~ ~

ĐỒ ÁN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU MÁY IN HOA ELITEX.

GVHD: LÊ HỒNG VÂNSVTH: Đỗ Minh TríMSSV: 12D301Đ147LỚP : 12 CĐ – Đ3

Lời mở đầu

Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đấtnước Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp ,khu chế xuất ra đời Để đáp ứng kịp thời nhucầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng trong các nhà máy, khu công nghiệp đòi hỏi việc tựđộng hóa trong qua trình hoạt động, sản xuất trong các nhà máy khu công nghiệp càng phảiđược nâng cao để đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày càng tốt hơn Đứng trướctình hình đó cần có đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyên môn ngày càng cao

Qua quá trình thực hiện đồ án , tìm hiểu thực tế với sự hướng dẫn tận tình của cô … đến nay đồ án của em đã được hoàn thiện Do thời gian và điều kiện còn hạn chế do đónhững thiếu sót là điểu không thể tránh khỏi Rất mong được sự góp ý của thầy cô và cácbạn sinh viên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I Động cơ điện một chiều

II Chỉnh lưu

III Thyristor

IV IC op – amp 741

V Máy phát tốc

VI Cơ sở lý thuyết chọn thiết bị hệ thống

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY IN HOA ELITEX

1 Sơ đồ máy in hoa ELITEX

CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

I Động cơ điện một chiều.

Kết cấu của máy điện 1 chiều có thể phân thành 2 thành phần chính là phần tĩnh và phần quay

từ, trong đó có dòng 1 chiều chạy qua, các dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng, mỗi cuộn đều được cách điện thành 1 khối, được đặt trên các cực từ và mắc nối tiếp với nhau Cuộn dây được quấn vào khung dây, thường làm bằng nhựa hóa học hay giấy bakelit cách điện

Các cực từ được gắn chặt với than máy nhờ bu lông

b Cực từ phụ

Được đặt giữa cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa tên chổi than Lõi thép của cực từ phụ cũng có thể được làm từ thép khối, trên than cực từ phụ có đặt dây quấn Có cấu tạo giống như dây quấn của cực từ chính Để mạch từ của cực từ phụ không

bị bão hòa thì khe hở của nó với rotor lớn hơn khe hở của cực từ chính với rotor

c Vỏ máy( gông từ)

Làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ nối liền các cực từ Trong máy điện nhỏ và vừa thông thường dùng thép tấm để uốn và hàn lại Máy có công suất lớn dùng thép đúc có từ ( 0,2 – 2)% chất than

d Các bộ phận khác.

- Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi

- Cơ cấu chổi than: để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược lại

2 Phần quay hay rotor.

a. Lõi sắt và phần ứng:

Để dẫn từ thường dùng lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm có sơn cách điện 2 mặt rồi ép lại chặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trân các lá thép có dập các rảnh để đặt dây quấn Rảnh có thể hình thang hình quả lê hoặc hình chữ nhật… Trong các máy lớn lõi thép thường chia thành từng thếp và cách nhau 1 khoảng để hở làm nguội máy, các khe hở đó được gọi là rảnh thông gió ngang trục Ngoài ra người ta còn dập các rảnh thông gió dọc trục…

b. Dây quấn phần ứng.

Là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làmbằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn có thể dùng dây tiết diện hình chữ nhật dây quấn được cách điện cẩn thận với rảnh và lõi thép Để tránh cho khi văng ra ngoài bằng sức li tâm, ở miệng rảnh có dùng nêm để đè chặt và phải đai chặt các phần đầu nối dây quấn Nêm có thể dùng tre gỗ hoặc bakelit

c Cổ góp.

Dây quấn phần ứng được nối ra cổ góp Cổ góp được làm bởi nhiều phiến đồng mỏng được cách điện với nhau bằng những tấm mica có chiều dày 0,4 đến 1,2mm và hợp thành

1 hình trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng 2 vành ép hình chữ V ép chặt lại, giữa vành ép và

cổ góp có cách điện bằng mica hình V Đuôi cổ góp có cao hơn 1 it để hàn các đầu dây của các phần tử Dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng

d Chổi than.

Máy có bao nhiêu cực thì có bao nhiêu chổi than Các chổi than dương được nối chung với nhau để có 1 cực dương duy nhất Tương tự đối với các chổi than âm cũng vậy

e Các bộ phận khác.

- Cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy

- Trục máy trên đó có đặt lõi thép phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máy thường được làm bằng thép các bon tốt

3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều.

Khi có điện áp 1 chiều U vào 2 cực A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư Các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho rotor quay Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi.

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng suất điện động E, chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động cơ 1 chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư

nên Eư còn được gọi là sức phản biện

Sức điện động phần ứng tỉ lệ với tốc độ quay phần ứng và từ thông dưới mỗi cực từ Muốn thay đổi trị số suất điện động, ta có thể điều chỉnh tốc độ quay, hoặc điều chỉnh từ thông bằng cách điều chỉnh dòng điện kích từ Muốn đổi chiều suất điện động thì đổi chiều dòng kích từ

4 Các khái niệm chung về đặc tính cơ điện của động cơ điện.

1.4.1 Đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.

Đối với động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập, nguồn 1 chiều kích cho mạch kích từ là hoàn toànđộc lập với nguồn cấp cho mạch phần ứng Do đó nếu không tính đến các tương tác điện từ xảy

ra giữa mạch kích từ và mạch phần ứng thì dòng điện chạy trong mạch phần ứng Iư và dòng điệnkích từ Ikt là hai dòng riêng biệt không có sự lien hệ với nhau (hình 2.1)

Hình 2.1 : Sơ đồ nguyên lý kết nối mạch điện của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.

Đối với động cơ điện 1 chiều kích từ song song thì thì mạch kích từ được cấp chung nguồn vớimạch phần ứng Dòng điện I chạy trong mạch động cơ có giá trị bằng tổng dòng điện chạy trongmạch phần ứng và dòng điện kích từ (hình 2.2)

Hình 2.2 : Sơ đồ nguyên lý kết nối mạch điện ccuar động cơ điện 1 chiều kích từ song song

 Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ

- Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:

Giả thiết Rư+Rp, φ là không đổi Khi điện áp phần ứng thay đổi theo hướng giảm so với

Uđm ( vì thực tế không cho phép điện áp đặt vào phần ứng vượt quá trị số định mức).Tốc độ không tải lý tưởng tỉ lệ thuận với các Uư

K φ biến thiên

Vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng ( theo hướng giảm) ta được 1 họ các đường đặt tính cơ song song và có tung độ thay đổi ( giảm dần ) tương ứng so với đường đặc tính cơ tự nhiên (TN), các đường này được gọi là các đường đặc tính cơ nhân tạo( NT)

Họ đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song song khi

thay đổi điện áp đặt vào phần ứng

- Ảnh hưởng của điện trở mạch phần ứng:

Giả thiết Rư+Rp, φ là không đổi Khi thay đổi điện trở mạch phần ứng theo hướng tăng

Rp (vì Rư là trị số không thay đổi được) khi đó:

Tốc độ không tải lý tưởng không đổi:

Họ đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập hoặc song song

khi thay đổi điện trở mạch phần ứng

- Ảnh hưởng của từ thông:

Giả thiết Uư, Rư+Rp là không đổi khi ta thay đổi từ thông φ (theo hướng giảm )so với từ

thông định mức φ đm bằng cách thay đổi dòng điện kích từ Ikt thông qua biến trở điều

chỉnh kích từ Rkt hoặc thay đổi điện áp kích từ Ukt thông qua 1 bộ biến đổi điện áp ( thực

tế không thể tăng từ thông quá mức định mức vì sẽ làm ảnh hưởng đến mạch từ của động

cơ ), trong trường hợp đó ta có:

Tốc độ không tải thay đổi tỉ lệ ngịch với trị số từ thông φ :

Khi từ thông φ giảm, thì tốc độ ω tăng lên theo, nhưng độ cứng của đường đặc tính

cơ thì giảm nhanh Mặt khác khi thay đổi từ thông thì dòng điện ngắn mạch không đổi, nhưng moment ngắn mạch thì thay đổi

Họ đặc tính cơ điện của động cơ điện 1 chiều kích từ đôc lập hoặc song song khi

thay đổi từ thông

Họ đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ đôc lập hoặc song song khi

thay đổi từ thông

1.4.2 Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm :

Trạng thái hãm điện là trạng thái động cơ sinh ra moment điện từ ngược chiều với tốc độ, do đó

sẽ làm cản trở hoặc triệt tiêu tốc độ động cơ

Đặc điểm chung của các trạng thái hãm điện là động cơ làm việc ở chế độ máy phát , biến cơnăng từ hệ truyền động thành điện năng trả về lưới (hãm tái sinh) hoặc tiêu tán dưới dạng nhiệtnăng trên điện trở hãm (hãm ngược, hãm động năng)

Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập , kích từ song song có 3 trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãmngược, hãm động năng

a) Hãm tái sinh

Hãm tái sinh là trạng thái xảy ra khi tốc độ quay của động cơ ωĐ lớn hon tốc độ không tải lý

tưởng ω0 trên đặc tính cơ mà động cơ đang làm việc (ω Đ>ω0) Khi khi làm việ ở chế độđộng cơ (ω Đ<ω0) , động cơ nhận điện năng từ lưới cung cấp thông qua dòng điện Iư chạyvào phần ứng sinh ra moment điện từ Mđt > 0 và chuyển thành moment cơ M > 0 phát ra cơnăng trên trục động cơ Ở chế độ hãm tái sinh động cơ phát ra năng lượng trả về lưới (suất điệnđộng Eư sinh ra dòng điện I ngược chiều với dòng điện phần ứng Iư trả về lưới điện, momentđiện từ đổi dấu Mđt < 0 trở thành moment hãm) Năng lượng điện sinh ra là nhờ cơ năng tích lũy

của hệ truyền động keo động cơ quay với tốc độ (ω Đ>ω0)

Suất điện động của động cơ khi thực hiện hãm tái sinh:

Đặc tính cơ hãm tái sinh của động cơ kích từ độc lập hoặc song song

Hãm tái sinh xảy ra khi hạ điện áp phần ứng

b) Hãm ngược

Hãm ngược là trạng thái xảy ra khi mạch điện động cơ hoặc do tác dụng của động năng tích lũytrong các bộ phận chuyển động hoặc do moment thế năng hoặc do thay đổi kết nối làm sinh ramoment điện từ có chiều chống lại chiều quay động cơ

Có 2 phương pháp hãm ngược sau:

 Hãm ngược nhờ đóng điện trở vào mạch phần ứng

Động cơ đang làm việc với 1 tốc độ ωĐ , để thực hiện phương pháp này ta đóng điện trở phụ

có giá trụ đủa lớn Rp vào mạch phần ứng , tốc độ giảm nhanh về không rồi đổi dấu tăng dần

theo chiều ngược lại.Vì sơ đồ kết nối động cơ vào lưới điện là không thay đổi nên đặc tính cơhãm ngược khi đóng điện trở phụ vào mạch phần ứng là đặc tính biến trở.

Giả sử động cơ nâng tải với tốc độ xác lập ωĐ tại điểm a trên đường đặc tính cơ Đóng điện

trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng Động cơ sẽ chuyển sang làm việc tại điểm b trên đường đặctính biến trở

Khi hãm ngược tóc độ đổi chiều , suất điện động đổi dấu nên dòng điện hãm ngược có giá trị:

Đặc tính cơ hãm ngược động cơ kích từ độc lập hoặc song bằng cách đóng

điện trở phụ vào mạch phần ứng

 Hãm ngược bằng các đảo chiều quay động cơ

Hãm ngược bằng cách đảo chiều quay động cơ được thực hiện thông qua việc thay đổi kết nốimạch điện động cơ để đảo chiều dòng điện kích từ hoặc dòng điện phần ứng Trong thực tếthường sử dụng biện pháp đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng Uư để đảo chiều Iư

Dòng điện và moment hãm ngược khi đảo cực tính điện áp phần ứng có giá trị:

Vì đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập hoặc song song là tương đối cứng nênmoment hãm ban đầu Mhbđ rất lớn Dòng điện hãm ban đầu Ihbđ tỉ lệ với Mhbđ nên có giá trị khálớn và có chiều ngược với dòng điện phần ứng trước đó nên có thể gây nguy hại cho động cơ, vìthế cần thiết phải đưa điện trở Rp có giá trị đủ lớn vào mạch phần ứng để tạo ra đặc tính dốc cótốc độ giảm nhanh về 0 đồng thời hạn chế moment và dòng hãm ban đầu trong giới hạn chophép:

Mhbđ = Mh.max ≤ 2.5Mđm

Ihbđ = Ihmax ≤ 2.5Iđm

Về năng lượng ở phương pháp này, động cơ vẫn phải nhận điện năng từ lưới và điện năng quaquá trình biến đổi từ cơ năng tích lũy của hệ truyền động tiêu hao dưới dạng nhiệt năng tỏa ratrên tổng trở mạch phần ứng nên tổn thất công suất là tương đối cao

Sơ đồ nguyên lý mạch hãm ngược động cơ kích từ độc lập va songsong bằng

Đặc tính cơ hảm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp mạch phần ứng

c) Hãm động năng

Trạng thái hãm động năng của động cơ điện 1 chiều kích từ song song, độc lập là trạng tháiđộng cơ làm việc ở chế độ máy phát biến động năng tích lũy của hệ truyền động trong quá trính

là việc trước đó thành điện năng tiêu thụ dưới dạng nhiệt trên điện trở hãm

Để hãm động năng phần cảm cần được duy trì kích từ còn phần ứng được cắt khỏi nguồn và nốithành mạch kín với điện trở hãm Chuyển động quay quán tính của phần ứng trong từ trườngphần cảm làm xuất hiện suất điện động cảm ứng , sinh ra dòng điện hãm và moment hãm chốnglại chiều quay động cơ Có 2 cách hãm sau :

 Hãm động năng kích từ độc lập

Đây là phương pháp duy trì kích từ khi hãm nhờ nguồn ngoài

Để thực hiện hãm ta cắt mạch phần ứng ra khỏi lưới điện 1 chiều và đóng và đóng 1 điện trởhãm Rh có giá trị lớn, trong khi mạch kích từ vẫn giữ nguyên kết nối với lưới điện 1 cách độclập với mạch phần ứng, điều chỉnh Rkt để dòng điện kích từ giữ nguyên trị số định mức, động cơ

sẽ chuyển qua chế độ máy phát điện 1 chiều kích từ độc lập, toàn bộ động năng tích lũy trongchuyển động trước đó được chuyển hóa thành điện năng phát ra và tiêu thụ trên điện trở hãm,động cơ nhanh chóng mất động năng duy trì chuyển động và dừng lại

Suất điện động của động cơ khi bắt đầu hãm ứng với tốc độ = ωbđ

Dòng điện hãm ban đầu:

Vì từ thông được giữ không đổi ( φ=φđm ) nên độ cứng của đặc tính cơ hãm phụ thuộc vào

Rh khi Rh càng nhỏ thì đặc tính càng cứng, moment hãm càng lớn, hiệu qua hãm càng cao.Tuynhiên, điều này kéo theo dòng điện hãm rất lớn, gây nguy hại cho động cơ, vì vậy phải chọn Rh

sao cho dòng điện hãm ban đầu nắm trong giới hạn cho phép:

Eư.Ih = (Rư +Rh) Ih

Sơ đồ nguyên lý mạch hãm động năng kích từ độc lập động cơ một chiều

kích từ độc lập hoặc song song

Đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập động cơ kích từ độc lập hoặc

song song

 Hãm động năng tự kích từ

Hãm động năng tự kích từ là phương pháp hãm mà nguồn kích từ khi hãm do động cơ tự cấp

Để thực hiện hãm, khi động cơ đang làm việc, ta cắt cả mạch phần ứng lần mạch kích từ ra khỏilưới điện 1 chiều và đóng vào điện trở hãm có giá trị lớn đồng thời kết hợp với việc điều chỉnh

Rkt giữ không đổi chiều dòng điện kích từ, động cơ sẽ chuyển qua chế độ máy phát điện 1 chiều

tự kích từ , toàn bộ động năng tích lũy trong chuyển động trước đó đều được chuyển hóa thànhđiện năng, một phần được cấp cho mạch kích từ , phần lớn còn lại bị tiêu thụ hết trên điện trở

từ trường kích từ giảm , dòng điện hãm giảm và do đó moment hãm giảm nahnh chóng, động cơhoàn toàn mất dộng năng và kết thúc quá trình chuyển động.

Sơ đồ nguyên lý mạch hãm động năng tự kích từ động cơ 1 chiều kích từ độc

lập hoặc song song

Đặc tính cơ hãm dộng năng tự kích từ động cơ kích từ đôc lập hoặc song song

1.5.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song.

Việc thay đổi tốc độ động cơ, có thể thực hiện bằng cách thay đổi một trong các thông số U, Rhoặc φ Vì vậy, tốc độ động cơ có thể được điều chỉnh theo các phương pháp sau:

- Điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ

- Điều chỉnh từ thông phần cảm của động cơ

- Điều chỉnh điện trở mạch phần ứng

I.5.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ, ta được họ đường đặc tính cơ song song nhau ( cùng

độ cứng ) với các tốc độ không tải lý tưởng khác nhau

Nhận xét phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng cách thayđổi điện áp phần ứng:

- Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm (vì chỉ được thay đổi theo hướng Uư ¿ Uđm )

- Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ

- Điều chỉnh trơn trong toàn dải điều chỉnh D=10:1

- Độ cứng đặc tính cơ không đổi trong toàn dải điều chỉnh

I.5.2.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thong

Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông, chỉ có thể giảm dòng điện kích từcủa động cơ, từ thông sẽ thay đổi về phía giảm Khi giảm từ thông, ta được 1 họ những đặc tính

cơ có các cấp tốc độ không tải lý tưởng khác nhau và độ cứng khác nhau

Nhận xét phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:

- Chỉ thay đổi tốc độ về phía tăng (vì chỉ được thay đổi theo hướng φ<φđm )

- Từ thông càng giảm, tốc độ động cơ càng tăng

- Độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thông

- Điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh D=3:1

I.5.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng

Khi thay đổi điện trở mạch phần ứng, ta được 1 họ các đặc tính cơ có độ dốc khác nhau nhưng cócùng tốc độ không tải lý tưởng

Nhận xét phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng:

- Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể tăng thêm điện trở)

- Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn do đó tốc độ động cơcàng giảm

- Độ dốc đặc tính cơ giảm khi tăng điện trở ở mạch phần ứng

- Phương pháp này về nguyên tắc cho phép điều chỉnh trơn nhờ thay đổi được điện trởtrong phạm vi nhỏ (mịn), tuy nhiên do dòng điện phần ứng lớn, việc thay đổi điện trở sẽ