Hướng dẫn đồ án
truyền động điện
[Type the document title]
Lời Cảm Ơn
Chúng em xin cảm ơn thầy NGUYỄN PHAN THANH là người trực
tiếp hướng dẫn,giúp đỡ và chỉ bảo chúng em trong ĐỒ ÁNMÔN 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 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.
Chúng em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô khoa Điện -Điện tữ của
trường ĐH Sư Phạm KỹThuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy
truyền đạt cho chúng em những kiến thức về chuyên ngành nói chung và
bộ môn TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN nói riêng. Đó là những kiến thức và kinh
nghiệm quý báu mà chúng em đã học được trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa chúng em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến quý thầy cô đã
giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án.
Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe.
Nhĩm sinh vin thực hiện:
Nguyễn Minh Tn
Lưu Hoàng Linh
Nhĩm SVTH: Nguyễn Minh Tn – Lưu Hồng Linh
Page 2
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
Lời Mở Đầu
Ở nước ta, 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 kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riên.Ngày càng
xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự động 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 kỹ 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 cón 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 rải 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 nhữngđiều kiện
thực tiển trong quá trình điều khiển và vận hành đòi hỏi người kĩ sư phải có
kiến thức cơ bản về chuynngành.
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 điều khiển hệ thống truyền động
với 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 thầycơ cũng nhưnhư các bạn
góp ý thêm để bài báo cáo chúng em được hoàn thiện hơn
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 3
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
..................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
Ngày . . . tháng . . . năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 4
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cần
trục dùng động cơ AC không đồng bộ 3 pha có các số liệu sau đây:
P đm (KW)
U 1đm (V)
2p
N1
N2
K dq1
K dq2
R1 (Ω)
R2 (Ω)
X1 (Ω)
X2 (Ω)
M1
M2
I0
ç
cosư
Công suất động cơ
Điện áp định mức
Số cực từ
Số vòng mỗi pha day quấn stator
Số vòng mỗi pha day quấn rotor
Hệ số dây quấn stator
Hệ số dây quấn rotor
Điện trở dây quấn stator
Điện trở dây quấn rotor
Điên kháng dây quấn stator
Điện kháng dây quấn rotor
Số pha dây quấn stator
Số pha dây quấn rotor
Dòng điện không tải
Hiệu suất
52
400
10
62
32
0,952
0,952
0,22
0,03
0,32
0,052
3
3
32
0,82
Hệ số công suất
0,833
Dây quấn Rotor và Stator được đấu Y/Y
Sức từ động trên stator > sức từ động trên rotor 20%
Động cơ làm việc ở tần số 50Hz
Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:
1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ. Tính điện trở phụ mở máy,
biết rằng động cơ kéo tải định mức.
2. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên
với các tốc độ lần lượt là: 1/2nđm và 1/4nđm.
3. Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với
các tốc độ lần lượt là: 1/4nđm, 1/2nđm, nđm, 2nđm. Biết rằng moment cản
khi hạ tải là 0,8 lần Mđm
PHỤ LỤC
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 5
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
CHƯƠNG I :ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀUKHÔNG
ĐỒNG
BỘ
BA
PHA
6
I.
GIỚI THIỆU VỀĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ
II.
6
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ
III.
7
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ
IV.
9
ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH CƠ
V.
15
MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY
21
VI. HÃM MÁY
24
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ
ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
33
I.
II.
III.
IV.
TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ BIẾT
RẰNG ĐỘNG CƠ KÉO TẢI ĐỊNH MỨC
33
TÍNH TOÁN CÁC ĐIỆN TRỞ PHỤ CẦN THIẾT ĐÓNG VÀO MẠCH
ROTOR ĐỂ NÂNG TẢI LÊN VỚI CÁC TỐC ĐỘ LẦN LƯỢT LÀ: ½
NĐM, ¼ NĐM
40
TÍNH TOÁN CÁC ĐIỆN TRỞ PHỤ CẦN THIẾT ĐÓNG VÀO
MẠCH ROTOR ĐỂ HẠ TẢI VỚI CÁC TỐC ĐỘ LẦN LƯỢT LÀ:
1/4NĐM, 1/2NĐM, NĐM, 2NĐM. BIẾT RẰNG MOMENT CẢN KHI
HẠ TẢI LÀ 0,8 LẦN MĐM
44
SƠ ĐỒ ĐỘNG LỰC DÙNG ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG
ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR DÂY QUẤN MỞ MÁY QUA 3 CẤP
ĐIỆN TRỞ VÀ NÂNG HẠ CẦU TRỤC VỚI NHIỀU CẤP TỐC
ĐỘ
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 6
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
51
51
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 7
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU
TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHAROTO
DÂY QUẤN
CHƯƠNG 1:ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY
CHIỀUKHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
I.
GIỚI THIỆU VỀĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I.
Cấu tạo:
Động cơ không đồng bộgồm hai loại : Động cơ Rotor dây quấn và động
cơ Rotor lồng sóc (động cơ Rotor ngắn mạch).
Động cơ điện không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế.
II. Ưu điểm:
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 không cần trang bị thêm các thiết bị biến
đổi kèm theo.
III. 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.
II.
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ:
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 8
Đồồ án Truyềồn động điện
L1
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
L2
L3
ĐC
Sơ đồ nguyên lý
R1
Ii
U1P
I2
R0
X2
I0
X0
R
S
Sơ đo tương đương
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.
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 9
Đồồ án Truyềồn động điện
s
ω0
ω
ω 0−ω n0 −n
ω0
n0
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
: là độ trượt (Hệ số trượt của động cơ).
: tốc độ góc của từ trường quay (rad/s).
: tốc độ góc của từ trường (rad/s).
n 0
60 f
p
: 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
K qñ
I
1
K qñE
N
N
K
: Dòng điện qui đổi.
q ñE
1
K
2
K
: Hệ số qui đổi dòng điện.
dq 1
dq 2
U 1 ñm
E 2ñm
: 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 :
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 10
Đồồ án Truyềồn động điện
I '
2
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
U1p
√
R1
2
R'
S
X
N2
Trong đó :
X N X 1 X
'
R' R 2 R
'
'
2
: điện kháng ngắn mạch
p
: điện trở qui đổi
Khi mở máy tốc độ n = 0 nên hệ số trượt s=1
I
'
2 mm
√
U1p
R1 R
'
2
X
N2
I
với :
'
2 mm
dòng điện khi mở máy :
Z mm √ R1 R' X
U1p
Z mm
N2
nm
Thông thường :
III.
I
'
2 mm
4 7 Ialignl
PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ :
Giản đồ công suất:
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 11
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
Hình a
Hình b
Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân
bằng công suất động cơ.
Công suất điện từ chuyển từ Stator sang Rotor
P ñt M ñt ω1
Trong đó :
Mđt :moment điện từ động cơ
P ñt P cô ΔP phuï ΔP cu 2
ΔP phuï 0
Nếu tổn hao phụ không đáng kể
P ñt P cô ΔP cu2
M ñm .ω 0 M cô . ω 3 P . I
M ω0 −ω 3 P . I
thì Mđt = Mcơ =M
'
S
Mà:
'
2
2
'
2
ω0 −ω
ω
'
2
'
'
3 R . I2
M
ω0 S
'
Thay
I2
vào ta được :
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 12
Đồồ án Truyềồn động điện
3 R' .U
M
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
2
1p
2
n0 S
9, 55
R1
R'
S
X
2
nm
(2)
(2) là phương trình đặc tính cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha.
Đường biểu diễn của phương trình đặc tính cơ có dạng đường cong nên
toạ độ điểm cực trị được xác định bằng cách giải phương trình
được :
Độ trượt tới hạn :
dM
0
ds
ta
'
R
S max
√R 2X
1
N
2
(3)
Thay phương trình (3) vào phương trình đặc tính cơ ta được moment tới hạn :
3U 2
1p
M max
2 n0
R X 2 R1
N
9, 55 √ 12
(4)
Trong đó : (+) : ứng với trạng thái động cơ
(-) : ứng với trạng thái máy phát
Hệ số quá tải về moment :
M th
λM
M ñm
Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết R1,X1,R2,,X2 chỉ biết
các tham số định mức của đông cơ trên nhãn máy và cần
thực hiện các bước sau:
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 13
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không bộ ba pha
Bươc 1:Xác định toạ độ 3 điểm đặt biệt.
Điểm đồng bộ của từ trường: A(M=0,n=n0)
60 f
n 0
p
với
Điểm tới hạn : B(Mmax , Smax )
60 f
n 0
p
n 0
60 f
p
Mặt khác:
λM
M max
M ñm
1
2
S ñm
S ñm
S max
S max
S ñm
n 0 −nñm
n0
M
S ñm
S max
S
2
max
S max
S ñm
2 λalignl
−2 λ M S ñm S max S
2
ñm
0
Giải phương trình ta được:
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 14
Đồồ án Truyềồn động điện
S max 1,2 S ñm λ M
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
√λ
2
M
−1
Điểm mở máy : C(M=Mmm ,n=0)
Thay S = 1 vào phương trình (2) ta được :
'
3 R .U
M mm
n0
9,55
1p
2
2
R1 R
'
X
N2
Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 0
M mm
→
1 thay vào biểu thức
2 M max
S max
S max
1
1
Ta sẽ được moment tương ứng.
S
0
S1
S2 . . . . . . . 1
M
M0 M1
M2 . . . . . . . Mmm
Bước 3:Từ toạ độ (S , M) với 3 điểm đặc biệt nối lại ta sẽ được
đường đặc tính cơ của động cơ.
Các dạng khác của đặc tính cơ :
Lập tỉ số và lấy dấu dương (+) ta được :
M
2 M th 1 aS th
S th
S
2 aS th
S th
S
a
Trong đó :
aS max
(5)
R1
R'2
R1
√ R1 2 X nm 2
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 15
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
aS max≈
Đối với động cơ có công xuất lớn :R1<< Xnm thì
Lúc này(5) có dạng gần đúng :
2 M max
M
S
S
max
S max
S
(6)
R1
X nm
≈0
'
R
S th 2
X nm
M max
(7)
3U 1 P
2 n0
X
9, 55 nm
(8)
Cách vẽ đặc tính cơ khi không biết các thông số R 1 , X1 ,R2 ,
X2 mà chỉ biết
λM
:
Xác định toạ độ 3 điểm đặc biệt :
n 0
60 f
p
Toạ độ điểm tới hạn :
Thay toạ độ điểm làm việc định mức vào phương trình đặc tính cơ (6)
2 M max
M ñm
S ñm
S
max
S max
S ñm
S th
S ñm
S
max 2
S ñm 2 M th
2 λM
S th M ñm
−2 λ M S ñm S max S
ñm2
0
giải phương trình bậc 2 theo Smax
Ta được toạ độ điểm tới hạn B( Mmax , Smax)
Nhóm SVTH: Nguyềễn Minh Tân – Lưu Hoàng Linh
Page 16
Đồồ án Truyềồn động điện
GVHD: Thạc sĩ Nguyềễn Phan Thanh
M mm
2 M th
1
S th
S th
Thay S = 1 vào phương trình (6) ta được :
Lấy tuỳ ý nhiều giá trị của S thay vào phương trình (6) ta tìm được M
S
S1
S2 S3………….Smax
M
M1
M2 M3……….M
Hệ số moment mở máy :
M mm
K M 9,55
M ñm
1
K
M :1→ 2
Hệ số dòng điện mở máy :
I mm
KI
I ñm
K I :4→7
Nhận xét:
2n0>n>n0
-1
n>0
00
-n0
- Xem thêm -