Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Hướng dẫn đồ án truyền động điện...

Tài liệu Hướng dẫn đồ án truyền động điện

.DOCX
56
292
125

Mô tả:

Hướng dẫn đồ án truyền động điện
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 2X 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 -1n>0 00 -n0 - Xem thêm -