Tài liệu CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN docx

Giới thiệu tổng quan • Hệ thống truyền động điện TĐĐ: biến đổi điện năng thành cơ năng hoặc ngược lại • Các hệ thống TĐĐ tiêu thụ khoảng 50% lượng điện năng được sản xuất • Khoảng 20-25%

Trang 1

NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CHƯƠNG 1

Trang 2

Giới thiệu tổng quan

• Hệ thống truyền động điện (TĐĐ): biến đổi điện năng thành cơ năng

hoặc ngược lại

• Các hệ thống TĐĐ tiêu thụ khoảng 50% lượng điện năng được sản xuất

• Khoảng 20-25% các hệ thống TĐĐ có yêu cầu điều chỉnh tốc độ Tỉ

lệ này đang gia tăng cùng với sự phát triển của điện tử công suất (ĐTCS)

• Các hệ thống TĐĐ có điều chỉnh tốc độ giúp nâng cao chất lượng

và năng suất của máy sản xuất, góp phần tiết kiệm điện năng

Trang 3

Tỉ lệ động cơ DC & động cơ AC trong các ứng dụng TĐĐ

Trang 4

Bơm nước (Thủy điện tích năng) Nhà máy cement,Máy nghiền

Bơm ly tâm Máy bơm Máy làm giấy

Xe điện

Quạt gió Cầu trục Máy luyện kim Thang máy

Máy in Máy trộn

Băng chuyền

Máy dệt Máy đóng gói

Máy sưởi, Quạt thông gió

hệ thống điều hòa

Robot Máy công cụ

Chất lượng đáp ứng

Cao Trung bình

Công suất (kW)

Ứng dụng của hệ thống TĐĐ có điều khiển tốc độ

Trang 5

Một số bộ điều khiển động cơ công nghiệp

Bộ điều khiển động cơ DC (ABB)

Trang 6

Bộ điều khiển động cơ không đồng bộ (Hitachi)

Trang 7

Bộ khởi động mềm

(Softstarter)

Trang 8

Ví dụ: Tiết kiệm năng lượng với bộ biến tần điều

khiển bơm nước

Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của hệ thống bơm khi điều chỉnh lưu lượng bằng

bộ điều khiển tốc độ động cơ thay cho van tiết lưu

Nguồn

lưới

Nguồn lưới

Động cơ

Bơm

Van tiết lưu

Bộ điều khiển tốc độ + Động cơ

Trang 9

khiển bơm nước

Nhà máy nhiệt điện

Tổn hao truyền tải

Tổn hao trên Động cơ

&

Van tiết lưu

Tổn hao trên bơm

Tổn hao

Trang 10

Ví dụ: Tiết kiệm năng lượng với bộ biến tần

điều khiển bơm nước

Nhà máy nhiệt điện Hệ thống

Truyền tải Hệ thống TĐĐ

Bộ BT

Bơm

Trang 11

khiển quạt làm mát nước giải nhiệt

Bộ biến tần (BBT) điều khiển tốc độ quạt của tháp giải nhiệt

BBT

Nước làm mát

Trang 12

Khối điều khiển

Tín hiệu đặt

Trang 15

 M : Momen cơ do yêu cầu của tải t

 B  : Momen ma sát nhớt (viscous friction)

 Mms C : Momen ma sát khô (Coulomb friction)

Trang 16

Phân loại momen tải

Tổng quát, momen tải có thể chia thành hai loại chính:

• Momen tải chủ động : momen tải luôn tác động lên động

cơ, cả khi hệ thống ở trạng thái tĩnh (tải thế năng, tải do lực nén, lực đàn hồi trong hệ thống sinh ra…) Momen tải không đổi chiều khi tốc độ đổi chiều.

• Momen tải thụ động : momen tải có khuynh hướng chống lại chuyển động và thay đổi chiều khi tốc độ thay đổi (tải

ma sát, tải của máy cắt gọt kim loại…)

Trang 17

Đặc tính cơ một số loại tải

Tải máy nâng (thang máy, bộ phận nâng hạ cẩu trục )

Tốc độ cao

Tốc độ thấp

Trang 18

Quy đổi momen hoặc lực của tải về trục động cơ

Nguyên tắc quy đổi : bảo toàn công suất

Quy đổi momen quán tính của các bộ phận chuyển động về trục động cơ Nguyên tắc quy đổi : bảo toàn động năng của hệ thống

Trang 19

Khâu cơ khí quy đổi của TĐĐ

Chuyển động của bộ phận làm việc là chuyển động quay

Quy đổi momen tải về trục động cơ

LV LV LV c

LV c

M

i M

Trang 20

Chuyển động của bộ phận làm việc là chuyển động thẳng

Quy đổi lực của tải về trục động cơ

LV LV c

LV c

F v M

F M

Trang 21

Quy đổi momen quán tính của các bộ phận chuyển động về trục động cơ

Nguyên tắc quy đổi : bảo toàn động năng của hệ thống

2 2

j i

 J m : momen quán tính của động cơ,

 J i : momen quán tính phần tử quay thứ i,

 m : khối lượng phần tử chuyển động tịnh tiến thứ j, j

 i i : tỉ số tốc độ từ trục động cơ đến phần tử quay thứ i,

 j : bán kính quy đổi tốc độ

từ phần tử chuyển động tịnh tiến thứ j  trục động cơ

Trang 22

Ví dụ: Quy đổi hệ thống truyền động thang máy về

trục động cơ

Xét hệ thống truyền động điện cho thang máy như hình dưới đây

Các thông số của hệ thống truyền động cơ khí được cho trên hình

Tốc độ định mức của động cơ là nđm = 1550v/ph

Hiệu suất của hệ truyền động cơ khí là  0.8

Tính :

1 Momen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ

2 Momen và công suất cần thiết trên trục động cơ trong trường hợp

có đối trọng và không có đối trọng

Trang 24

Momen quán tính của hệ thống quy về trục động cơ tính như sau :

Gọi J là momen quán tính của các phần chuyển động quay r

quy đổi về trục động cơ :

2 2

Trang 25

trục động cơ

Gọi J là momen quán tính của cabin và đối trọng c

Momen quán tính toàn bộ hệ thống truyền động cơ khí

2

25.062 0.0724 25.135

r l

Trang 26

trục động cơ

2 Momen tải quy đổi về trục động cơ

Khi không có đối trọng :

.

1200 9.81 1

90.71 162.22 0.8

c c

30.71 162.22 4905 4.905

Trang 27

Sự ổn định của điểm làm việc xác lập

• Hệ thống động cơ – tải đạt trạng thái xác lập khi: M = Mc

• Điều kiện để điểm làm việc xác lập là ổn định:

Trang 28

P = M

Động

 M

P = M

Động

 M

P = M

Động

 M

P = M

I II

Trang 29

Chế độ làm việc của động cơ

Công suất điện cung cấp cho động cơ P d

Công suất động cơ sinh ra: P c M

Trang 30

TÓM TẮT VỀ CÁC LINH KIỆN ĐTCS

THÔNG DỤNG

Trang 31

Diode

Miền khóa ngược

a Ký hiệu

b Đặc tuyến c Đặc tuyến lý tưởng

V đm

Điện áp khóa ngược

Trang 32

Thyristor (SCR)

Miền khóa ngược

Điện áp khóa ngược

Điện áp khóa thuận

Tắt

Dẫn

Tắtà Dẫn khi có xung kích i G

Trang 34

BJT (Bipolar Junction Transistor)

Transistor ghép Darlington

Trang 36

GTO (Gate Turn-Off Thyristor)

GTO (Gate-Turn Off)

Trang 37

GTO (Gate Turn-Off Thyristor)

Mạch đệm (snubber)

để giảm dv/dt khi tắt dòng

Mạch

kích

a GTO và mạch đệm b Chuyển trạng thái dẫn à tắt của GTO

Trang 38

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

Trang 39

MCT (MOS-Controlled Thyristor)

Trang 41

Khả năng tải & đóng cắt của các linh kiện

ĐTCS hiện nay

Trang 42

BÀI TẬP

Trang 43

Bài tập

Khảo sát hệ truyền động gồm : động cơ DC nam châm vĩnh cửu với đặc tính

cơ :  188.4 0.1M kéo một máy phát DC cấp nguồn cho tải trở

Đặc tính cơ của máy phát là :  2M

Tính tốc độ và momen tại điểm làm việc xác lập và khảo sát tính ổn định của điểm làm việc này

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	0,97 MB