Khởi động động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua 3 cấp điện trở phụ + Điều khiển cần trục theo pp hàm tác động

tổng quan về động cơ 1 chiều DC, Khởi động động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua 3 cấp điện trở phụ ở mạch phần ứng. Khởi động theo nguyên tắc dòng điện. Khi dừng có hãm động năng theo nguyên tắc tốc độ. + Thiết kế mạch điều khiển hệ thống cần trục theo phương pháp hàm tác động. Kèm thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch. File có kèm theo mạch (file cad và pdf)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

Môn học: Điều khiển logic

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

BÁO CÁO HỌC TẬP NHÓM

ĐỀ TÀI

1 Thiết kế mạch mở máy động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua 3 cấp điện trở phụ

ở mạch phần ứng theo nguyên tắc dòng điện Khi dừng có hãm động năng theo nguyên tắc tốc độ

2 Bài 9/ trang 50 Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực bằng phương

pháp hàm tác động

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN

Lớp: Tự động hóa

Nhóm thực hiện: Nhóm 5

Danh sách thành viên trong nhóm:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

I – BÀI TOÁN 1

Đề bài: Thiết kế mạch mở máy động cơ 1 chiều kích từ độc lập qua cấp điện trở

phụ ở mạch phần ứng theo nguyên tắc dòng điện khi dừng có hãm động năng

theo nguyên tắc tốc độ

1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

1.1 Khái niệm

Động cơ điện một chiều là máy điện được dùng để biến đổi năng lượng điện một chiều thành cơ năng

1.2 Cấu tạo và phân loại động cơ điện một chiều

1.2.1 Cấu tạo

Hình 1.1: Cấu tạo động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều có thể là máy phát hoặc động cơ điện và có cấu tạo giống nhau Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: Phần tĩnh và Phần động

Phần tĩnh (Stato) hay còn gọi là phần kích từ động cơ: là bộ phận sinh ra

từ trường Bao gồm các bộ phận sau:

 Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ Dây quấn kích từ được làm bằng dây điện từ, các cuộn dây điện từ nay được mắc nối tiếp nhau

 Cực từ chính Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lòng ngoài lõi sắt cực từ

 Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy

 Các bộ phận khác

Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho người tránh chạm vào điện

Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài

Phần quay hay rôto:

 Phần sinh ra sức điện động gồm có:

o Mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kỹ thuật) xếp lại với nhau trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng

o Cuộn dây phần ứng Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một quy luật nhất định

 Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên

 Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh ra suất điện động

và có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường không làm bằng dây đồng có bọc cách điện

 Cổ góp Cổ góp gồm nhiều phiến đồng được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4÷1,2mm và hợp thành một hình trục tròn

1.1.2 Phân loại

Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều ta phân loại theo cách kích thích từ các động cơ Từ đó có bốn loại động cơ điện một chiều thường được sử dụng đó là:

 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ

 Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc song song với phần ứng

 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối tếp với phần ứng

 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, một cuộn mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng

2 BÀI TOÁN

2.1 Tính chọn khí cụ điện trong mạch

1 Cuộn kích từ độc lập

R4=100 Ω

5 Contactor 1 pha

Dòng điện định mức động cơ: I đm=S đm

U đm=

10000

220 =45 A

Điện trở trong của động cơ: R M=U đm

I đm =

220

45 =5 Ω

Dòng điện khởi động: I kđ=4 Iđm=4.45=180 A

Để I kđ < I đm cần mắc nối tiếp 3 cấp điện trở.

I kđ = U đm

R M+R 1+R 2+R 3.4=

220.4 5+10+7+5=32 A

Chọn: + R D 1= ¿ 35 A

+R D 2= ¿ 40 A +R D 3= ¿ 45 A

2.2 Thiết kế mạch

Hình 1.2 Sơ đồ thiết kế mạch khởi động động cơ 1 chiều

2.3 Thuyết minh nguyên lí hoạt động

Ấn nút ON2, do đó cuộn hút MC1 có điện sẽ đóng các tiếp điểm thường

mở MC1 (13-14) cấp điện cho phần ứng động cơ đồng thời đóng tiếp điểm MC1

(13-14) để làm tiếp điểm duy trì và mở tiếp điểm thường đóng MC1 (21-22) để khống chế cuộn hút H

Lúc này trong mạch xuất hiện dòng I kđ < I đm < I RD 1, I RD 2, I RD 3 dẫn đến cả 3

rơ le dòng tác dụng làm mở các tiếp điểm thường đóng “R D 1 , R D 2 , R D 3” ngăn

không cho dòng đi vào cuộn hút “ 1G, 2G, 3G” =>> R1, R2, R3 được đưa vào quá trình giảm dòng khởi động

I kđ sẽ tăng dần theo thời gian Khi I kđ = I RD 1 thì R D 1 mất tác dụng =>> tiếp

điểm “R D 1” đóng lại rồi cấp điện vào cuộn hút 1G Cuộn hút 1G có điện lập tức

đóng tiếp điểm “MC 1G (13-14)” lại và loại bỏ R1

Tương tự như vậy, khi I kđ = I RD 2 thì cuộn hút 2G có điện và loại bỏ R2

theo nguyên tắc trên

Khi I kđ = I RD 3 ⁓ I đm =>> cuộn 3G có điện =>> loại bỏ R3 Lúc này động

cơ được loại bỏ 3 cấp điện trở =>> n =n đm rồi kết thúc quá trình khởi động

Ấn “OFF1” ngắt cuộn hút MC1 khỏi nguồn điện, các tiếp điểm MC1 trở lại trạng thái ban đầu Đồng thời đóng mạch (ON1), cấp điện cho R tđ bắt đầu đo tốc độ động cơ

Vì tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ setup R tđ cho nên tiếp điểm thường mở

R tđsẽ đóng lại cấp điện cho cuộn hút H Cuộn hút H có điện lập tức đóng tiếp điểm thường mở H, đưa R hvào quá trình hãm.

Do động cơ điện 1 chiều lúc này đang trong chế độ máy phát => R h sẽ tiêu

thụ dòng điện do động cơ phát ra (biến điện năng thành nhiệt năng), làm giảm tốc độ động cơ

Khi tốc độ động cơ = 15% tốc độ ban đầu, rơ le tốc độ ngắt điện, tiếp điểm R tđ (13-14) mở ra, ngắt điện khỏi cuộn hút H, tiếp điểm MCH (13-14) mở

ra ngắt R h khỏi quá trình hãm =>> kết thúc quá trình hãm Động cơ quay tự do

15% còn lại

II – BÀI TOÁN 2

Đề bài

Hệ thống cầu trục có công nghệ như hình vẽ:

M là tín hiệu mở máy, a0, a1, b0, b1 là các cảm biến vị trí dạng xung Mạch động lực sử dụng động cơ không đồng bộ

Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực cho công nghệ trên bằng phương pháp hàm tác động

Các bước thực hiện:

Bước 1: Xác định tín hiệu vào ra

Tín hiệu vào: m; a0; a1; b0; b1

Tín hiệu ra: T (trái); P (Phải); X(Xuống); L (Lên);

 T: Tín hiệu điều khiển động cơ sang trái

 P: Tín hiệu điều khiển động cơ sang phải

 X: Tín hiệu điều khiển động cơ đi xuống

 L: Tín hiệu điều khiển động cơ đi lên

 Hàm mô tả hoạt động

F = b1 - L + b0 - T + X + a1 - X + L + a0 - L + P + b1 - P + X + a1 - X +

L + b1 - L + T + b0 - T + X + …

Các xung a1; b0; a0 là xung đơn

Xung b1 là xung đôi

Xung b1 lần thứ nhất đi sang trái (T)

Xung b1lần thứ hai đi xuống dưới (X)

Bước 2: Xác định biến trung gian

Từ công thức: 2Smin

 n (n = 2)

 Smin  1

Ta chọn biến trung gian G để phân biệt trang thái b1

Biến trung gian G xuất hiện khi có xung a0 và mất đi khi có xung a1

Bước 3: Viết hàm điều khiển cho biến ra và biến trung gian

Hàm tác động (sau khi thêm biến trung gian)

F = b1 - L - g + T + b0 - T + X + a1 - X + L + a0- L + G + P + b1 + g - P + X + a1- X - G + L + b1 - L - g + T + b0 - T + X +…

 Hàm điều khiển biến G

fđ (G) = (a0 + g) l (có duy trì)

fc (G) = a1

Fđk (G) = fđ (G) fc(G) = (a0 + g) a1.l

 Hàm điều khiển biến T

fđ (T) = (b1.g + t) l

Fđk(T) = fđ (T) fc(T) = (b1.g + T ).l b0

 Hàm điều khiển biến X

fđ (X) = (b0+b1.g + x).t p

Fđk(X) = (b0 + b1.g + x) a1.t p

 Hàm điều khiển biến P

fđ (P) = (a0 + p).l

Fđk(P) = (a0 + p) b1.l

 Hàm điều khiển biến L

fđ (L) = (a1 + l).x

Fđk(L) = (a1 + l) a0.b1.x

Bước 4: Vẽ sơ đồ mạch điều khiển

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống cầu trục

Hình 2.2: Sơ đồ mạch động lực của cầu trục

Bước 5: Thuyết minh hoạt động

Ấn nút M do đó cuộn hút của rơ le trung gian Q có điện  đóng tiếp điểm thường mở Q (13-14) để duy trì mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động

Ấn “b1” lần thứ nhất  cấp điện cho cuộn hút T  động cơ đi sang trái

Ấn “b0” cắt điện khỏi cuộn hút T  động cơ dừng trái đồng thời cấp điện cho cuộn hút X  động cơ đi xuống dưới

Ấn “a1” cắt điện khỏi cuộn hút X  động cơ dừng xuống đồng thời cấp điện cho cuộn hút L động cơ đi lên trên

Ấn “a0” cắt điện khỏi cuộn hút L  động cơ dừng đi lên, cấp điện cho cuộn hút P  động cơ đi sang phải Đồng thời cấp điện cho rơ le trung gian G làm mở tiếp điểm RLG (21 – 22) và đóng tiếp điểm RLG (13 – 14)

Ấn “b1” lần thứ hai, cắt điện khỏi cuộn hút P  động cơ dừng đi sang phải, đồng thời cấp điện cho cuộn hút X  động cơ đi xuống một lần nữa

Ấn “a1” Cắt điện khỏi cuộn hút X  động cơ dừng xuống đồng thời cắt điện RLG  tiếp điểm RLG (21 – 22) đóng lại và RLG (13 – 14) mở ra, trở về trạng thái ban đầu Cùng lúc cấp điện cho cuộn hút L  động cơ đi lên một lần nữa

Ấn “b1” cắt điện khỏi cuộn hút L  động cơ đi lên đồng thời cấp điện cho cuộn hút T  động cơ đi sang trái

Cứ như vậy mạch hoạt động theo một vòng khép kín Đúng yêu cầu đề bài đặt ra

MỤC LỤC

I – BÀI TOÁN 1 2

1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2

1.1 Khái niệm 2

1.2 Cấu tạo và phân loại động cơ điện một chiều 2

1.2.1 Cấu tạo 2

1.1.2 Phân loại 4

2 BÀI TOÁN 5

2.1 Tính chọn khí cụ điện trong mạch 5

2.2 Thiết kế mạch 6

2.3 Thuyết minh nguyên lí hoạt động 7

II – BÀI TOÁN 2 9

Bước 1: Xác định tín hiệu vào ra 9

Bước 2: Xác định biến trung gian 10

Bước 3: Viết hàm điều khiển cho biến ra và biến trung gian 10

Bước 4: Vẽ sơ đồ mạch điều khiển 12

Bước 5: Thuyết minh hoạt động 13