Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Truyền động điện với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được nguyên tắc và phương pháp điều khiển tốc độ của hệ truyền động điện. Đánh giá được đặc tính động của hệ điều khiển truyền động điện. Tính chọn được động cơ điện cho hệ truyền động không điều chỉnh. Lựa chọn được các bộ biến đổi phù hợp với yêu cầu hệ truyền động. Mời các bạn cùng tham khảo phần 1 giáo trình dưới đây.
1 ỦY BÂN NHÂN DÂN QUẬN TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ ĐƠNG SÀI GỊN GIÁO TRÌNH Mơn học:Truyền động điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 382b/QĐ-TCN ngày 09 tháng năm 2019 Hiệu trưởng Trường trung cấp nghề Đông Sài Gòn) Quận 9, năm 2019 MỤC LỤC 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Mục lục Giới thiệu mô đun Bài mở đầu: Khái quát chung hệ truyền động điện 1.Khái quát chung hệ truyền động điện 2.Phân loại hệ truyền động điện Chương 1.Cơ học truyền động điện 1.Các khâu khí truyền động điện, tính tốn, quy đổi 2.Đặc tính máy sản xuất, động 3.Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện Chương 2.Các đặc tính trạng thái làm việc động điện 1.Đặc tính động điện DC, trạng thái khởi động hãm 2.Đặc tính động điện khơng đồng bộ, trạng thái khởi động hãm 3.Đặc tính động điện đồng bộ, trạng thái khởi động hãm Chương Điều khiển tốc độ truyền động điện 1.Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện ; tốc độ đặt ; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh 2.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ mạch 3.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thông số động 4.Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn 5.Điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi thông số điện áp nguồn 6.Điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng (cascade) Chương Ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động điện 1.Khái niệm ổn định tốc độ, độ xác trì tốc độ 2.Hệ truyền động vịng kín: hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ 3.Hạn chế dòng điện truyền động điện tự động TRANG 9 12 15 15 19 22 26 26 53 75 80 80 82 88 91 94 97 105 105 105 107 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Chương 5.Đặc tính động hệ truyền động điện 1.Đặc tính động truyền động điện 2.Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện 3.Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy 4.Hãm truyền động điện, thời gian hãm, dừng máy xác Chương Chọn công suất động cho hệ truyền động điện 1.Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt 2.Chọn công suất động cho truyền động khơng điều chỉnh tốc độ 3.Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ 4.Kiểm nghiệm công suất động Tài liệu tham khảo MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 116 116 118 121 124 130 130 134 137 138 142 Mã môn học: MH20 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học Truyền động điện học sau mô đun, môn học Kỹ thuật sở, đặc biệt mô đun môn học: Mạch điện; Trang bị điện; Máy điện - Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề - Ýnghĩa vai trị mơn học: Trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp điện giữ vai trò hết sức quan trọng sản xuất sinh hoạt người Tập hợp thiết bị như: Thiết bị điện, điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng theo u cầu cơng nghệ máy sản xuất Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên kiến thức, kỹ Truyền động điện Mục tiêu môn học: - Trình bày nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ hệ truyền động điện - Đánh giá đặc tính động hệ điều khiển truyền động điện - Tính chọn động điện cho hệ truyền động không điều chỉnh - Lựa chọn biến đổi phù hợp với yêu cầu hệ truyền động - Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, tác phong công nghiệp cho học sinh Nội dung môn học: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực hành Kiểm tra* TT số thuyết Bài tập (LT TH) I Bài mở đầu: Khái quát 1 chung hệ truyền động điện Khái quát chung hệ truyền động 2.Phân loại truyền động điện II Chương 1: Cơ học truyền 6 động điện 1.Các khâu khí truyền động điện, tính tốn qui đổi khâu khí truyền động điện 2.Đặc tính máy sản xuất, động III IV V Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện Chương 2: Các đặc tính trạng thái làm việc động điện 1.Đặc tính động điện DC, trạng thái khởi động hãm 2.Đặc tính động điện không đồng bộ, trạng thái khởi động hãm 3.Đặc tính động điện đồng bộ, trạng thái khởi động hãm Chương 3: Điều khiển tốc độ truyền động điện 1.Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh 2.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ mạch 3.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thông số động Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn 5.Điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi thông số điện áp nguồn 6.Điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng (cascade) Chương 4: Ổn định tốc độ hệ thống truyền động điện 1.Khái niệm ổn định tốc độ; độ xác 20 11 20 12 10 6 trì tốc độ 2.Hệ truyền động vịng kín : hồi tiếp âm điện áp, hồi tiếp âm tốc độ 3.Hạn chế dòng điện truyền động điện tự động VI Chương 5: Đặc tính động hệ truyền động điện 1.Đặc tính động truyền động điện 2.Quá độ học; độ điện - hệ truyền động điện 3.Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy 4.Hãm hệ truyền động điện, thời gian hãm; dừng máy xác VII Chương 6: Chọn cơng suất động cho hệ truyền động điện 1.Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt 2.Chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ 3.Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ 4.Kiểm nghiệm cơng suất động Cộng: 10 5 4 75 45 27 BÀI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giới thiệu: Bài học giới thiệu tới sinh viên khái niệm hệ truyền động điện, hệ truyền động điện máy sản xuất, cấu trúc cách phân loại hệ thống truyền động điện, từ giúp sinh viên phân tích hệ truyền động điện thực tế có nguồn kiến thức để phục vụ cho học Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm, đặc điểm, ý nghĩa của hệ truyền động điện - Giải thích được cấu trúc chung và phân loại hệ truyền động điện - Rèn luyện đức tính chủ đợng, nghiêm túc học tập và công việc Khái quát chung hệ truyền động điện Truyền động cho máy, dây chuyền sản xuất mà dùng lượng điện gọi truyền động điện (TĐĐ) Định nghĩa: Hệ truyền động điện tập hợp thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng theo u cầu cơng nghệ máy sản xuất Ví dụ: - Hệ truyền động máy bơm nước - Truyền động mâm cặp máy tiện - Truyền động cần trục máy nâng 1.1.Hệ truyền động máy sản xuất Máy sản xuất thiết bị sử dụng để sản xuất sản phẩm thực yêu cầu công nghệ CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cấu làm việc, thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển ) Hệ truyền động máy sản xuất tập hợp thiết bị phục vụ cho việc truyền chuyển động từ động điện tới cấu sản xuất thực việc sản xuất sản phẩm theo yêu cầu công nghệ Hệ truyền động máy sản xuất a Truyền động máy bơm nước Hình Truyền động máy bơm nước Động điện Đ biến đổi điện thành tạo mômen M làm quay trục máy cánh bơm Cánh bơm cấu cơng tác CT chịu tác động nước tạo Momen MCT ngược chiều tốc độ quay ω trục, Momen tác động lên trục động cơ, ta gọi Momen cản M C Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi ω = const b Truyền động mâm cặp máy tiện Hình 2.Truyền động mâm cặp máy tiện Cơ cấu công tác CT bao gồm mâm cặp MC, phôi PH kẹp mâm dao cắt DC Khi làm việc động Đ tạo ram omen M làm quay trục, qua truyền lực TL chuyển động quay truyền dến mâm cặp phôi Lực cắt dao tạo phơi hình thành Momen M CT tác động cấu cơng tác có chiều ngược với chiều chuyển động Nếu dời điểm đặt M CT trục dộng ta có Momen cản MC Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi ω = const c Truyền động cần trục máy nâng Hình 3.Truyền động cần trục Cơ cấu công tác gồm trống tời TT, dây cáp C tải trọng G Lực trọng trường G tác động lên trống tời tạo Momen cấu công tác M CT dời điểm đặt MCT trục dộng ta có Momen cản MC Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi ω = const 1.2.Cấu trúc chung hệ truyền động điện (Hình 4) Về cấu trúc, hệ thống TĐĐ nói chung bao gồm khâu: 10 Hình Cấu trúc chung hệ truyền động điện BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành chiều ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng ngược lại), biến đổi mức điện áp (hoặc dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số Các BBĐ thường dùng máy phát điện, hệ máy phát - động (hệ F-Đ), chỉnh lưu không điều khiển có điều khiển, biến tần Đ: Động điện, dùng để biến đổi điện thành hay thành điện (khi hãm điện) Động có loại: chiều, xoay chiều loại động đặc biệt Các động điện thường dùng là: động xoay chiều KĐB ba pha rơto dây quấn hay lồng sóc; động điện chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ nam châm vĩnh cữu; động xoay chiều đồng TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động điện đến cấu sản xuất dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) làm phù hợp tốc độ, mơmen, lực Để truyền lực, dùng bánh răng, răng, trục vít, xích, đai truyền, ly hợp điện từ CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cấu làm việc, thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển ) ĐK: Khối điều khiển, thiết bị dùng để điều khiển biến đổi BBĐ, động điện Đ, cấu truyền lực Khối điều khiển bao gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số cơng nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, cơng tắc tơ) hay khơng có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) Một số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác máy tính điều khiển, vi xử lý, PLC Các thiết bị đo lường, cảm biến (sensor) dùng để lấy tín hiệu phản hồi loại đồng hồ đo, cảm biến từ, cơ, quang 88 động qua điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ Rõ ràng phương pháp cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa giảm dịng điện kích từ (Ikt ≤ Iktđm) thay đổi phía giảm từ thơng Khi giảm từ thơng,đặc ính dốc có tốc độ khơng tải lớn Họ đặc tính giảm từ thơng hình vẽ Hình 3-7 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập phương pháp thay đổi từ thơng kích từ Phương pháp điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thơng có đặc điểm sau: - Từ thơng giảm tốc độ khơng tải lý tưởng đặc tính tăng, tốc độ động lớn - Độ cứng đặc tính giảm giảm từ thơng - Có thể điều chỉnh trơn dải điều chỉnh: D ~ 3:1 - Chỉ điều chỉnh thay đổi tốc độ phía tăng - Do độ dốc đặc tính tăng lên giảm từ thơng nên đặc tính cắt đó, với tải khơng lớn (M1) tốc độ tăng từ thơng giảm Cịn vùng tải lớn (M2) tốc độ tăng giảm tùy theo tải Thực tế, phương pháp sử dụng vùng tải không lớn so với định mức - Phương pháp kinh tế việc điều chỉnh tốc độ thực mạch kích từ 89 với dịng kích từ (1÷10)% dịng định mức phần ứng Tổn hao điều chỉnh thấp 3.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng Sơ đồ nguyên lý nối dây hình 3.6 Khi tăng điện trở phần ứng, đặc tính dốc giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng Họ đặc tính thay đổi điện trở mạch phần ứng hình vẽ Đặc điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng: - Điện trở mạch phần ứng tăng, độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm độ ổn định tốc độ kém, sai số tốc độ lớn - Phương pháp cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ phía giảm (do tăng thêm điện trở) - Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng tổn hao công suất dạng nhiệt điện trở lớn - Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mơmen tải Tải nhỏ (M1) dải điều chỉnh nhỏ Nói chung, phương pháp cho dải điều chỉnh: D ≈ 5:1 Hình 3-8 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập phương pháp thay đổi điện trở phần ứng - Về nguyên tắc, phương pháp cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi điện trở dịng Rotor lớn nên việc chuyển đổi điện trở khó khăn Thực tế thường sử dụng chuyển đổi theo cấp điện trở Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn Mục tiêu: Trình bầy phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn Sơ đồ nguyên lý biểu diễn hình vẽ Từ thơng động giữ 90 không đổi Điện áp phần ứng cấp từ biến đổi Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính ứng với tốc độ khơng tải khác nhau, song song có độ cứng Điện áp U thay đổi phía giảm (U