Đồ án truyền động điện ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỈ THUẬT 9Đ

Tính toán và thiết kế sơ đồ điểu khiện hệ thống truyền động với động cơ điện một chiều kích từ song song và động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn.. Tính toán điện tr

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến các quý Thầy Cô, đặc biệt là các quý Thầy Cô trong Khoa Điện đã tận tình hướng dẫn cho em những kiến thức quý báu Đó là những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà chúng em đã học được trong suốt thời gian qua Những kiến thức ấy không chỉ cần trong công việc chuyên môn

mà còn là bài học thiết thực giúp em hoàn thiện nhân cách của mình

Chúng em xin cảm ơn thầy Lưu Văn Quang - giảng viên Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM là người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo chúng em trong quá trình làm đồ án môn học truyền động điện Thầy đã giúp chúng em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đề tài đúng thời gian định hướng như ban đầu Đặc biệt là học hỏi được những kinh nghiệm và thái

độ làm việc của thầy để chúng em áp dụng sau này Đây sẽ là hành trang quý báu giúp em có thể thực hiện tốt các đồ án sau, đặc biệt là luận án tốt nghiệp

Đây sẽ là nguồn động lực lớn lao giúp em luôn phấn đấu, nổ lực trong học tập Cuối cùng, xin kính chúc Quý Thầy Cô luôn dồi dào sức khỏe để hoàn thành tốt sự nghiệp trồng người cao quý của mình

Nhóm sinh viên thực hiện đồ án:

Lê Thanh Trà & Nguyễn Phước Tài

LỜI MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh Việt Nam đã là thành viên của tổ chức thương mại thế giới (WTO),xu thế hội nhập ngày càng sâu rộng dẫn đến sự giao lưu hợp tác trên nhiều lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực khoa học kỹ thuật, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế, với những cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riêng Ngày càng xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự đông hóa cao với những khâu truyền động hiện đại.Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền sản suất Đóng góp trực tiếp trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng khả năng cạnh tranh với các nước trên thế giới

Ngày nay, do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kĩ thuật trong các lĩnh vực: tin học ,điện tử……nên các khâu truyền động ngày càng phát triển theo hướng hiện đại Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh, độ chính xác cao và còn giảm kích thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp

Một trong những khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục Nâng hạ cầu trục là khâu truyền động cơ bản của nền công nghiệp nước ta hiện nay Được sử dụng rộng rãi từ các hải cảng, khu công nghiệp đến các nhà máy xí nghiệp và các công trường xây dựng Giúp con người hạn chế lao động bằng chân tay Đồng thời góp phần đẩy nhanh quá trình vận chuyển và đảm bảo an toàn cho người lao động Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn trong quá trình điều khiển

và vận hành đòi hỏi những kĩ sư phải có kiến thức cơ bản về chuyên ngành

Nội dung của đồ án này là trình bày những kiến thức cơ bản về truyền động điện Bao gồm phân tích các đặc tính của hệ thống truyền động cho hệ thống nâng hạ cầu trục Tính toán và thiết kế sơ đồ điểu khiện hệ thống truyền động với động cơ điện một chiều kích từ song song và động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn

Do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn nội dung đồ án còn nhiều vấn đề sai sót nhất định và cần bổ sung Mong các thầy cô cũng như các bạn góp ý thêm để bài báo cáo chúng em được hoàn thiện hơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC

Nội dung đồ án:

Hãy tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng cầu trục dùng động cơ điện là :

Động cơ DC dùng kích từ song song

Động cơ AC khơng đồng bộ 3 pha rotor dây quấn

Cĩ các số liệu như sau:

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:

1 Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở phụ mở máy bằng phương pháp đồ thị phụ tải

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

Phần A: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ

CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH Trang

1.4 Tính điện trở mở máy bằng phương pháp đồ thị 16

Chương II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC NÂNG

HẠ TẢI DÙNG ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ SONG SONG 26

2.2 Tính toán điện trở phụ cần đóng vào mạch rotor khi nâng tải 28 2.3 Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch khi hạ tải 30 2.4 Sơ đồ động lực điều khiển động cơ mở máy qua ba cấp điện trở và

Phần B: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ

CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA DÂY QUẤN

Chương III: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

Chương IV: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG

ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 57

4.1 Tính tốn điện trở máy qua 3 cấp điện trở phụ biết rằng động

4.2 Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor

để nâng tải lên với các tốc độ lần lượt là

2

1 nđm ;

4

1 nđm 62 4.3 Tính tốn điện trở phụ cần thiết đĩng vào mạch rotor để thay đổi

tốc độ khi hạ tải với tốc độ lần lượt là n=0,5 ndm ,n=1/3 ndm , n=3/2 ndm 64 4.4 Sơ đồ động lực dùng động cơ xoay chiều khơng đồng bộ ba pha rotor dây quấn mở máy qua 3 cấp điện trở và nâng hạ cầu trục với nhiều cấp

4.6 Viết chương trình điều khiển bằng phần mềm CX-PROGRAMMER 69

Phần A: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ

CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ

Hình 1.1: ĐCĐ một chiều kích từ song song

Ta có : Pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều

ư ư đm E

đmK

IRK

Trong đó: n : tốc độ quay của động cơ

Uđm : điện áp định mức của ĐCĐ một chiều

a 60

PN

KE  : hệ số điện động của động cơ

Φđm:từ thông kích từ dưới 1 cực từ

Rư : điện trở của mạch phần ứng

Iư : dòng điện mạch phần ứng

RP :điện trở phụ trong mạch phần ứng

Nếu thêm điện trở phụ Rp vào phần ứng thì ta được phương trình đặc tính tốc độ nhân tạo :

 

đm E ư p ư đm E đm K I R R K U n      Khi Iư = 0 :n = đm E đm 0 K U n Φ  :là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

đm E ư TN K R a Φ  : là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự nhiên

đm E ư ư TN K RưI aI n Φ Δ   :là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên

n0 nA =ndm

0 Ic Iư

Hình 1.3: Đặc tính cơ tự nhiên 1-3 = n0 : tốc độ không tải lý tuởng 2-3 = nA : tốc độ làm việc của đường đtc TN 1-2 = nTN : độ sụt tốc độ Nếu Ic = Iđm thì nA = nđm Phương trình đặc tính cơ : Ta có : n =f(Mđ) Moment điện từ của động cơ được xác định bởi công thức: Mđt = KMΦđmIư

đm M ư K M I Φ  

Thay Iư vào phương trình đặc tính tốc độ ta được :

đm 2 M E ư đm E đm K K M R K U n Φ Φ   : (phương trình đặc tính cơ tự nhiên của

ĐCĐ một chiều kích từ song song )

Trong đó : M :là moment điện từ của động cơ

a 60 PN KE  : hệ số điện động của động cơ

a 2

PN

KM

Π

 : hệ số cấu tạo của động cơ Hay

đm 2 E 2 ư đm

E

đm9,55K

MRK

Un

đm

0 K

Un

2ư

TN 9,55K

Ra

Φ

 :hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm 2 E 2

ư TN

MRM

an

Φ

Δ   : độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên

1.2 Ảnh hưởng của các thơng số đến đặc tính cơ:

Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:

E 9,55K

M (R

đm

0 K

Un

2ư

TN 9,55K

Ra

Φ

 :hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm 2 E 2

ư TN

MRM

an

Φ

Δ   độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên

a Ảnh hưởng của điện trở phụ lên động cơ điện

2 E

p ư đm

E

đm

9,55K

M R R K

U

n

Φ Φ



đm E

p ư NT

K 9,55

R R a

Φ



 độ dốc nhân tạo: Δ nNT  aNTM >  nTN

Kết luận: Họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n0

ư đm

M R K

U n

Φ



- Khi giảm điện áp thì:

 tốc độ n giảm theo

 aNT = aTN = const

  nNT= nTN=const

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính

cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên

- Khi giảm điện áp thì moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định Do đó, phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động

Hình 1.6: Họ các đặc tính cơ khi thay đổi

điện áp đặt lên phần ứng

c Ảnh hưởng của từ thơng

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ

- Khi thêm RPKT nối tiếp với cuộn kích từ thì:

IKT giảm xuống < IKTđm

 giảm xuống < đm

Rp =0

U=Uđm

Đối với đặc tính tốc độ:

Xét phương trình đặc tính tốc độ :

Φ

Φ E

ư ư E

đmK

IRK

đmK

IRK

U0n

 0 = Uđm – Rư Iưđm

 Iưmm =

ư

đmR

đm 0x K

Un

0

n

Iưmm

Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông 

Đối với đường đặc tính cơ:

- Xét phương trình đặc tính cơ :

2 2

E

ư E

đm

9,55K

M R K

U n

đm

0 K

U

n  tăng và Mmm giảm

Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :

MC < Mđm

  giảm  n tăng n(vòng /phút)

Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông

1.3 Đặc tính khi đảo chiều quay động cơ:

a Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng

Sơ đồ nguyên lý khi đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng

Việc đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng nhờ các tiếp điểm T, N của các công tắc

EUI

ư

0 đm E ư

ư đm

M R K

U n

Ck t

N N

Khi N hoạt động, cực tính điện áp được đảo ta có : n < 0

 Eư  KEΦđmn  0

R

)nn(.KR

E)U(I

ư

0 đm E ư

ư đm

ư

0 đm E

Khi tiến hành đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng thì dòng điện qua phần ứng là

Iư < 0 nên moment điện từ của phần ứng đảo chiều

 M  KMΦđmIư  0

- Phương trình đặc tính cơ :

K K

R K

U n

đm

2 M E

ư đm

R n

đm

2 M E

ư 0

+Uđm đường đặc tính cơ khi

động cơ quay thuận chiều

-MC 0 MC M

-Uđm -

n0

M Đ

đường đặc tính cơ khi động

cơ quay ngược chiều

Đặc tính cơ khi đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng

b Đảo chiều dịng điện qua cuộn kích từ

n

n

EöCKT

EUI

ö

0 ñm E ö

ö ñm

ö ñm

E

ñm

K K

R K

(KR

EUI

ö

0 ñm E ö

ö ñm

R )

( K

U n

ñm

2 M E

ö ñm

R K

U n

ñm

2 M E

ö ñm

n

n0 MĐ

+Uđm đường đặc tính cơ khi

động cơ quay thuận chiều -MC 0 MC M

đường đặc tính cơ -Uđm khi động cơ n0 quay ngược chiều

M Đ

1.4 Tính điện trở mở máy bằng phương pháp đồ thị - Ta có :Dòng điện phần ứng:

ư

đm E đm

n K U

I   Φ

- Khi mở máy n = 0Eư =0  dòng điện khi mở máy

ư

đm

mm R

U

I 

Vì điện áp phần ứng Eư lúc mở máy Eư <<1

Rư = (0,040,05)

mm

đm I U

Imm = (2025)Iđm

Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn :

+ Cháy cách điện dây quấn

+ Gây sụt áp lớn trên lưới điện

+ Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh

Eư

CKT

1G 2G 3G

Rp1 Rp2 Rp3

RPI

RPII

RPIII

Uđm

Iư

KT





Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy bằng điện trở phụ

n

n

Dựa vào các thông số động cơ và đặc tính vạn năng vẽ ra được đặc tính cơ điện tự nhiên

Chọn dòng điện giới hạn I1 =(1,82,5)Iđm và tính điện trở tổng của mạch phần ứng khi khởi động

1

đmI

2 dm 2 TN

2

R I U n

Từ n0 dựng đường đặc tính khởi động hình tia thoả mản điều kiện :

Bảo đảm đúng số cấp khởi động yêu cầu

Từ điểm f kẻ đường song song với trục hoành và phải cắt đặc tính tự nhiên đúng

- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là Rp

jg je R

jg jc R

jg ja R

II III

ư đm

)nn(

KR

EU

R n

n

đm

2 M E

Sơ đồ nguyên lý ĐC quay thuận

Trạng thái hãm máy: là trạng thái mà tốc độ n và moment MH ngược chiều

Trạng thái hãm máy được sử dụng trong các trường hợp sau :

+ Cần dừng nhanh động cơ

+ Giữ cho tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi

+ Giữ cho một tải trọng đứng yên trên cao khi nó có khuynh hướng rơi xuống đất

a Hãm thuận

-Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay n và moment quay MH ngược chiều và n > n0

- Có hai phương pháp hãm tái sinh :

+ Hãm bằng phương pháp giảm tốc độ điện áp

+ Hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp phần ứng đặt lên phần ứng

Giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp:

C

M

M Đ

Đ n

Do quán tính nB >0( động cơ quay theo chiều cũ)

0 n K

EưB  Eđm B 

0)( 01



ư

B đm

E ư

ưB ưB

R

n n K

R

E U I

0 I K

MĐB  Mđm ưB 

B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh

Đoạn Bn01: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0

)nn(KR

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

0 I K

MĐ  Mđm ư 

- Ta có: n > n01 > 0 và MĐ <0

 Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh

- Khi n giảm tốc  I giảm  ư M giảm Đ

P  U1Iư < 0: phát toả năng lượng về nguồn

- Phương trình đặc tính cơ:

2

đm

2 E

ư đm

E

1

9,55K

M R K

U n







 Hãm tái sinh được gọi là:Hãm máy phát

Tại n01: n = n01

R

)nn(KR

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

MĐ  0

Tại n01C: n01>n>0

0R

)nn(KR

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

0 I K

MĐ  Mđm ư  Đoạn n01C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ

Vì MĐ < MC nên hệ thống giảm tốc

- Khi n giảm  Iư tăng  MĐ tăng Tăng đến C thì cân bằng với Mtải (hệ thống làm việc ổn định)

Hệ thống đang làm việc nâng tải tại điểm A Người ta tiến hành giảm điện áp xuống còn U1, lúc này do quán tính tốc độ vẫn quay theo chiều cũ, nhưng dòng điện và môment đã đảo chiều Quá trình hãm tái sinh diễn ra ở góc phần tư thứ 2, làm giảm nhanh tốc độ động cơ về n01 Đến n01, MĐ =0 Trên trục động cơ còn moment cản MC ngược chiều với n nên nó tiếp tục làm cho động cơ giảm tốc, đồng thời MĐ

tăng dần cho đến C thì cân bằng MĐ = MC Hệ thống sẽ làm việc ổn định ở tốc độ thấp

Khi hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng:

- Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ Lúc này nếu moment do trong tải gây ra lớn hơn moment ma sát trong các bộ phận chuyễn động của cơ cấu, động cơ sẽ làm việc ở trang thái hãm tái sinh trên hình trên Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tốc độ động cơ tăng lên dần Khi tốc độ gần đạt tới giá trị n0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên Khi tốc độ vượt quá n > n0 , moment điện từ của động cơ đổi dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment MH = MC, tải trọng được hạ với tốc độ ổn định n0đ, trong trạng thái hãm tái sinh

b Hãm ngược

Định nghĩa: Hãm ngược là trạng thái hãm xảy ra khi Roto của động cơ do động

năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do tải thế năng mà quay ngược chiều với moment điện từ của động cơ

Có hai cách để thực hiện hãm ngược :

Hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (1):

K K

R K

) (-U n

đm

2 M E

ư đm

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (2):

K K

R R K

U n

đm

2 M E

P ư đm

đã đảo chiều Quá trình hãm ngược diễn ra làm giảm nhanh tốc độ động cơ về 0, đoạn

B1C1 gọi là đoạn đặc tính động cơ hãm ngược bằng cách đảo chiều điện áp đặt lên phần ứng

- Tại C1, n=0 nhưng do MĐ và MC cùng chiều chúng sẽ kéo roto quay ngược, theo chiều của chúng, động cơ bắt đầu quá trình mở máy theo chiều ngược lại và tăng tốc

do có sự hỗ trợ của MĐ và MC , đoạn C1(-n0) gọi là đoạn đặc tính động cơ quay ngược

- Tại (-n0) , moment động cơ MĐ =0, MC cùng chiều với n nên hệ thống tiếp tục tăng tốc vượt khỏi (-n0) , khi đó MĐ đảo chiều quá trình hãm tái sinh diễn ra trên đoạn (-n0) E1, MĐ lớn dần cho đến điểm E1 thì cân bằng MĐ và MC , tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi là (-nE1)

Để hạn chế dòng điện hãm ngược lúc bắt đầu không vượt quá 2,5Iđm thì người ta đóng thêm điện trở phụ khi đảo cực điện áp Do đó điểm làm việc sẽ chuyển từ A sang B2 để rồi cuối cùng hạ tải với tốc độ nE2 và n > E2 n E1

Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ :

Giả sử động cơ đang nâng tải tại điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cách đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ đủ lớn(lớn hơn điện trở phụ mở máy) Lúc này điểm làm việc chuyễn sang điểm B

Tại B3 : MĐ < MC , hệ thống giảm tốc từ B đến C

Lúc này Iư và MĐ tăng dần trị số

p ư

0 đm E

n n K

Lúc này do sự hỗ trợ của moment cản thế năng, động cơ tăng tốc từ C3 đến E3 đồng thời Iư và MĐ tăng dần và có giá trị dương

0 R

R

) n n ( K R

R

)) n ( n ( K I

p ư

0 đm E p

ư

0 0

đm E

Định nghĩa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà

năng lượng cơ học của động cơ đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

- Hãm động năng kích từ độc lập :

Sơ đồ nguyên lý của ĐC khi hãm động năng kích từ độc lập

Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập

- Giả sử hệ thống đang làm việc tại điểm A (động cơ đang nâng tải) Để hạ tải người ta ngắt phần ứng ra khỏi lưới điện và đóng qua điện trở hãm RHĐN , cuộn kích từ vẫn còn được cung cấp điện, lúc này do quán tính phần ứng vẫn quay theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ máy phát, phát ra sức điện động Eư có chiều không

đổi, sức điện động này tạo trong mạch kín dòng điện Iư đã đảo chiều nên moment MĐ

cũng đảo chiều

0

RR

EI

HĐN ư

) R R (

đm M E

HĐN ư

-Sơ đồ nguyên lý khi hãm động năng tự kích từ

- Người ta thực hiện hãm động năng tự kích từ bằng cách ngắt phần ứng và cuộn kích từ ra khỏi phần điện và đóng qua điện trở hãm

- Do quán tính động cơ tiếp tục quay theo chiều cũ (n > 0), các thanh dẫn quét qua từ dư của mạch từ Stator nên vẫn cảm ứng ra sức điện động Eư

n>0

dư >0

0 n K

Eư  EΦđm 

0 R R

R R R

E I

Ckt HĐN

Ckt HĐN ư

- Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ :

M

KK

RR

RRR

M E

HĐN Ckt

HĐN Ckt ư

RR

M E

HĐN ư

Chương II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC

NÂNG HẠ TẢI DÙNG ĐỘNG CƠ DC

KÍCH TỪ SONG SONG 2.1 Tính Rp bằng phương pháp đồ thị:

Sơ đồ nguyên lý khi mở máy bằng điện trở phụ

Ta có dòng điện phần ứng:

đm đm đm

I

P I U

.RI

đm

.Φ k

U = 238

0,29 = 821 (vòng/ phút) Đường đặc tính cơ tự nhiên đi qua 2 điểm:

 Điểm không tải lý tưởng (0 ; 821)

 Điểm làm việc định mức (545,4 ; 800)

Ta tiến hành dựng hệ trục toạ độ và vẽ đường đặc tính cơ của động cơ

- Chọn I1 = Imax = 2,4.Iđm = 2,4 558 = 1339,2(A)

I2 = Imin = 1,12.Iđm = 1,12 558 = 624,96 (A)

- Ta vẽ được đường đặc tính cơ như hình trên

Từ đồ thị trên ta tính Rp trực tiếp như hình sau:

 Độ sụt tốc độ trên đường đặc tính cơ tự nhiên:

đm E

ư I Φ k

 Độ sụt tốc độ trên đường đặc tính cơ nhân tạo:

đm E

p

.Φ k

nTN

R R

R 2

1





 Δ Δ

ư ư ư nTN

Δ Δ

jb = Rưbh

jb = 8,075.10−3.735,77

83,23 = 0,071 (Ω) Điêïn trở khởi động trong từng cấp là:

RP1=RPI=9,229 10−3

(Ω)

RP2= RPII - RPI=0,019(Ω)

R = R - R =0,051 (Ω)

2.2.Các biện pháp để nâng tải lên với tốc độ làm việc khác nhau:

2.2.1 Thêm điện trở vào mạch phần ứng:

R R k

U

đm E

P Ư đm

Rư =8,075.10-3

M = 0,9Mđm = 0,9 1528=1375,2 (N.m)

2 đm E đm

E đm

M

).Φ.9,55(kn

Φk

E đm

M

) 9,55(k n

= (

238 0,29 −400).9,55.0,2921375,2 - 8,075.10−3 = 0,028()

Để nâng tải với tốc độ n=1/2nđm ta phải đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ có giá trị RP1=0,238()

b.Với n 2 = 1/4n đm :

n2= 1/4nđm =1/4 800 =200(vòng/phút)

2 đm E 2

đm E đm

M

) 9,55(k n

= (

238 0,29 −200).9,55.0,2921375,2 - 8,075.10−3 = 0,354(Ω) Để nâng tải với tốc độ n=1/4nđm ta phải đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ có giá trị RP2=0,354()

2.2.2 Giảm điện áp đặt vào phần ứng:

R R k

U

ñm E

P Ö ñm

Rö =8,075.10-3

M = 0,9Mñm = 0,9 1528=1375,2 (N.m) Giả sử: Ikt= Iktdm=const

b Với n 2 =1/4n đm

n1=1/4nđm=1/4.800=200(vòng/phút)

−3 1375,2 9,55.0,292 ).0,29 = 62 (V)

2.3 Các biện pháp để hạ tải với tốc độ làm việc khác nhau:

2.3.1 Hãm tái sinh (hãm trả năng lượng về lưới)

R R k

U

ñm E

P Ö ñm

Rö =8,075.10-3

M = 0,9Mñm = 0,9 1528=1375,2 (N.m) Giả sử: Ikt= Iktdm=const

b Với n 2 =1/4n đm

n2=1/4nđm=1/4.800=200(vòng/phút)

U2=(-200+8,075.10

−3 1375,2 9,55.0,29 2 ).0,29 = -54 (V)

c.Với n 3 =2n đm

n3=2.nđm=2.800=1600(vòng/phút)

U3=(-1600+8,075.10

−3 1375,2 9,55.0,29 2 ).0,29 = -460 (V)

2.3.2 Hãm ngược bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng:

 

k  .M9,55

R R k

U

ñm E

P Ö ñm

Rö =8,075.10-3

Mc = 0,9Mñm = 0,9 1528=1375,2 (N.m)

2 ñm E ñm

E ñm

M

).Φ.9,55(k

nΦk

R R k

U

ñm E

P1 Ö ñm

E

ñm 1

E ñm

M

) 9,55(k n

ñm E ñm

M

) 9,55(k n

= (

238 0,29 −(−200)).9,55.0,292

n1= 2.nđm =2 800 =1600(vòng/phút)

Khi hạ tải với tốc độ bằng ½ tốc độ định mức thì động cơ chuyển xuống làm việc tại

điểm B(1375,2;-1600) nên tọa độ điểm B thảo mãn phương trình đặc tính cơ:

2 đm E 2

đm E đm

M

) 9,55(k n

= (

238 0,29 −(−1600)).9,55.0,292

1375,2 − 8,075.10−3= 1,41(Ω) Để hạ tải với tốc độ n=2nđm ta phải đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ

có giá trị RP3=1,41()

Phần B: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA

DÂY QUẤN

Chương III:ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY

CHIỀUKHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

 Giới thiệụ Động cơ khơng đồng bộ

 Ưu 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, động cơ không đồng bộ giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên khơng cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo

c Nhược điểm

 Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình khó khăn; riêng với các động cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động kém hơn

3.1.Phương trình đặc tính tốc độ:

Trong đó:

R0, X0, I0 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch từ hoá

R1, X1, I1 lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator

R’ ,X’

2 ,I’

2: điện trở, điện kháng và dòng điện Rotor đã qui đổi về Stator

U1đm:Điện áp định mức đặt vào ba pha

U1p là điện áp pha đặt vào Stator

0 0 0

0

n

n n

 : tốc độ góc của từ trường quay (rad/s)

: tốc độ góc của từ trường (rad/s)

p

f

n0 60 : Tốc độ của từ trường quay( vòng /phút)

f : tần số của điện áp nguồn đặt vào Stator (Hz)

p : số đôi cực từ của động cơ

n : tốc độ quay của Rotor (vòng /phút)

I'

2=KqđI.I2 : Dòng điện qui đổi

E q q

K

K

đ I đ1

 : Hệ số qui đổi dòng điện

2 2

1 1 1

dq

dq q

K N

K N U

đm

đE E : Hệ số qui đổi sức từ động

N1,N2:số vòng mỗi pha dây quấn stator ,rotor

E2đm: sức từ động định mức xuất hiện trên 2 vòng trượt rotor khi:

-Rotor hở mạch

-Đặt điện áp vào stator là Uđm

Phương trình đặc tính tốc độ :