Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số sau: Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW. Áp dây định mức: Vđm = 660V 380V – Y∆. (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ). Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòngphút. Hiệu suất định mức là : Ƞđm = 93,5%. Hệ số công suất lúc tải định mức: cosφđm = 0,86. Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6. Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: 1. Tần số của rotor? 2. Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ? 3. Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao. 3. Sản phẩm nghiên cứu : Bài thu hoạch và các chương trình mô phỏng Fluid Sim.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn: Tuấn Anh Sinh viên thực hiện: Hà Nội-2022 ThS Vũ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày năm 2020 tháng Giáo viên hướng dẫn ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày năm 2020 tháng Giáo viên chấm phản biện II Nội dung học tập Phần thuỷ khí thuỷ khí: Cửa kho đơng lạnh mở đóng xy lanh thuỷ lực Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong 150 kg , vận tốc chuyển động ổn định pittong 0.05 m/s , thời gian tăng tốc từ tới 0.05m/s (s) ; thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hành trình 4s; áp suất chất lỏng làm việc p=30at Bình tích thuỷ lực lắp cho phép cửa đóng mở trường hợp hỏng nguồn điện Van 4/3 sử dụng để điều khiển xy lanh Van nối theo cách mà làm cần piston van vị trí thường Hệ thống dự phịng cho an tồn cắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt cửa trường hợp không cần thiết Chức ngắt thông thường thực hệ thống điều khiển điện dùng cho hệ thống thuỷ lực Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống? - Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài? Phần động điện Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thơng số: P đm = 2,2 KW; Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính tự nhiên, đặc tính nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω Bài 2: Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 146 A; nđm = 1050 vg/ph Biết max M mm =200 % M đm, mở máy với cấp điện trở Bài 3: Động chiều kích từ độc lập có thơng số: P đm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 80 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc chế độ hãm tái sinh Xác định ω Iư = 60 A,Rưf = Bài Động không đồng ba pha có thơng số P đm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2 Ω; r’2 = 0.24Ω; x1 = 0,39Ω; x’2 = 0,46Ω Hãy xác định tốc độ động ωkhi mô men phụ tải định mức, mạch rôto mắc thêm điện trở phụ quy đổi stato 1,2 Ω; mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75Ω Câu 5: Cho động không đồng pha rotor lồng sóc có thơng số sau: Công suất định mức động cơ: Pđm = 55 KW Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/∆ (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ) Tốc độ định mức động : nđm = 980 vòng/phút Hiệu suất định mức : Ƞđm = 93,5% Hệ số công suất lúc tải định mức: cosφđm = 0,86 Bội số dòng điện mở máy động mI = Khi cấp nguồn áp pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: Tần số rotor? Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ? Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao Sản phẩm nghiên cứu : Bài thu hoạch chương trình mơ Fluid Sim III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án theo thời gian quy định Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước giảng viên sinh viên khác IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Bài giảng hệ thống tự động thủy khí, tài liệu Fluid Sim Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC CHƯƠNG I: PHẦN THỦY KHÍ 1.1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống 1.1.1: Biểu đồ trạng thái: 1.1.2: Lưu đồ tiến trình hệ thống: .10 1.2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực điều khiển 11 1.2.1: Tính chọn xy lanh 11 1.2.2: Tính chọn bơm dầu 12 1.2.3: Thiết kế mạch thủy lực điều khiển 13 CHƯƠNG II: PHẦN ĐIỆN 17 2.1: Bài 1: 17 2.2: Bài .19 2.3: Bài .20 2.4: Bài4 21 2.5: Bài .22 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Danh mục hình ảnh Hình 1: Biểu đồ trạng thái Hình 2: Lưu đồ thuật tốn Hình 3: Mạch thủy lực .12 Hình 4: Mạch điện điều khiển 13 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Áp suất tỉ lệ với đường kính .11 Bảng 2: Danh sách thiết bị sử dụng 14 CHƯƠNG I: PHẦN THỦY KHÍ I.1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống I.1.1: Biểu đồ trạng thái: Hình 1: Biểu đồ trạng thái 10 I.1.2: Lưu đồ tiến trình hệ thống: Hình 2: Lưu đồ thuật tốn 11 I.2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực điều khiển I.2.1: Tính chọn xy lanh Các kích thước xilanh lực là: đường kính xy lanh, chiều dài hành trình pittong, đường kính cần pittong Để xác định kích thước xy lanh lực trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên pittong Tải trọng bao gồm tải trọng tĩnh tải trọng động Tải trọng tĩnh đề có, tải trọng động xuất pittong tăng tốc hay giảm tốc đước xác định cơng thức: P= ma Trong đó: m: khối lượng vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc vật thể chuyển động trước đạt vận tốc tối đa a) Đường kính xy lanh xác định cơng thức: D= Trong đó: P=P s + Pd √ 4P K πp K: hệ số kể tới ảnh hưởng tổn thất P: áp suất chất lỏng làm việc Tải trọng động: Pd =ma= Pt ∆ v 5000 05 = =25,51 N g ∆t Tải trọng tổng cộng: P=Pt + Pd =5000+25,51=5025,51 N Vậy: D= √ 4.5025,51 1,3=4,67 cm 3,14.294,3 Lấy trịn đường kính D theo tiêu chuẩn D=50mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xy lanh thắng tải trọng tác dụng: p= PK 5025.51 1, N = =332,9 =34,05 at 2 πD , 14 cm Đường kính cần pittong d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số 12 d sau: D p ≤15 at 15 at ≤ p ≤50 at d =0 , 3÷ , 35 D 50at ≤ p ≤ 80÷ 100 at d =0 ,5 D d =0 ,7 D Bảng 1: Áp suất tỉ lệ với đường kính Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện toán p = 34,05 at ta chọn d =0 ,5 D Đường kính cần pittong có giá trị d=25mm, D=50mm b) Xác định hành trình pittong: - Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc là: S 1=2 at =0 , 05 =0 , 05(m)=50(mm) - Đoạn đường pittong chuyển động đều: S2=V p t =0 , 05 2=0 , ( m )=100(mm) - Hành trình pittong: S=2 S1 + S2=50+ 100=150( mm) I.2.2: Tính chọn bơm dầu - Thể tích cần để đẩy xy lanh hành trình tiến ra: π D2 π , 052 V 1= s= ,15=0 , 29(l) 4 - Thể tích để đẩy xy lanh hành trình thu về: π (D ¿ ¿ 2−d 2) π (0 , 05 ¿ ¿ 2−0 ,0252 ) V 2= s= , 15=0 , 22(l)¿ ¿ 4 - Gọi lưu lượng thực bơm Q, thời gian hoàn thành chu kỳ là: t= V1 V2 V +V ,29+ 0,22 + =8 ⇒ Q= = =0.06375 ( l/ s ) =3,825(l/ p) Q Q 8 Lấy bơm có lưu lượng tăng dần bước 1ml/vịng đến đạt 5ml; hiệu suất thể tích 88%, hiệu suất tổng 80% Bơm điều khiển trực tiếp thơng qua mơ tơ điện có tốc độ 1430 vịng/phút 13 Ta có lưu lượng riêng bơm: D p= Q 3,825 = =0.00303=3,03 ¿ n p nv 1430 , 88 Vậy ta cần chọn bơm có lưu lượng riêng 3,03ml/vg Cơng suất truyền động động cơ: N= p Q n 10−2=( kw ) I.2.3: Thiết kế mạch thủy lực điều khiển I.2.3.1: Mạch thủy lực Sử dụng phần mềm fluid_sim để mô hệ thống Hình 3: Mạch thủy lực 14 Link video mô hoạt động hệ thống điều khiển : https://drive.google.com/file/d/1f_KubNyYcX2uDnxaqZUntLFtdijslq1g/view? usp=sharing I.2.3.2: Mạch điều khiển: Hình 4: Mạch điện điều khiển 15 I.2.3.3: Danh sách thiết bị sử dụng STT Thiết bị Số lượng Bộ bơm cấp dầu Nút nhấn thường đóng Xilanh tác động kép Van đảo chiều 4/3 điện từ tác động kép Van tiết lưu chiều Nút nhấn thường mở Bộ delay Van an toàn Đồng hồ đo Bảng 2: Danh sách thiết bị sử dụng 16 CHƯƠNG II: PHẦN ĐIỆN II.1: Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thơng số: P dm = 2,2 KW; Udm= 110V; Idm = 25,6A; ndm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính tự nhiên, đặc tính nhân tạo với R ưf = 0,78 Ω Giải - Đường đặc tính tự nhiên qua điểm điểm A động làm việc chế độ định mức với Rưf = Ω điểm B động tốc độ không tải lí tưởng - Quy đổi giá trị tốc độ động cơ: n đm=1430(vg/ phút)↔ ω đm= π n đm =149,75 (rad /s ) 60 - Công suất định mức động cơ: Pđm=M đm ωđm ↔ M đm= Pđm 2,2.1000 = =14,7 ( N m) ω đm 149,75 - Vậy điểm định mức A(Mđm ; ω đm) = A(14,7;149,75) - Tốc độ không tải lý tưởng (Iư = 0) : Pđm=K Φ đm I đm ω đm ↔ K Φ đm= P đm ,2 1000 = =0 , 574(Wb ) I đm ωđm 25 , 149 , 75 - Ta có: ω 0= U đm 110 = =191,6( rad /s) K Φ đm 0,574 - Vậy điểm không tải lý tưởng B(0; ω 0) = B(0;191,6) - Đường đặc tính nhân tạo đường thẳng qua điểm B điểm C động làm việc chế độ định mức với Rưf = 0,78 Ω 17 - Phương trình cân điện áp chế độ định mức Rưf =0 Ω: Uđm = Rư.Iđm+KΦđm.⍵đm ↔ R ư= U đm −K ϕ đm ω đm 110−0 , 574 149 ,75 = =0 ,94 (Ω) I đm 25 , - Phương trình cân điện áp chế độ nhân tạo Rưf = 0,78 Ω: Uđm = Rư.(Iđm+ Rưf )+KΦđm.⍵nt ↔ ωnt =U đm− (R + R ¿ ¿ ưf ) I đm 110−( 0,94+ 0,78 ) 25,6 = ¿ K ϕ đm 0,574 ↔ ωnt =115( rad /s) - Vậy điểm C(Mđm; ω nt) = C(14,7;115) ω 250 Đặc tính tự nhiên nhân tạo động B(0;191,6) 200 A(14,7;149,7 ) 150 C(14,7;115) 100 50 0 10 15 18 20 25 M II.2: Bài Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập có: P đm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 146 A; nđm = 1050 vg/ph Biết M max mm 200%Mđm , mở máy với cấp điện trở Giải - Quy đổi tốc độ động : n đm=1050(vg/ phút)↔ ω đm= nđm 1050 = =110 (rad / s) 9,55 9,55 - Công suất định mức động : Pđm=M đm ωđm ↔ M đm= Pđm 13,5.1000 = =122,73(N m) ω đm 110 max M max mm 200%Mđm ↔ M mm =200 % 122,73=245,46(N m) - Ta có : Pđm=K Φ đm I đm ω đm ↔ K Φ đm= P đm 13,5 1000 = =0,84(Wb) I đm ωđm 146 110 - Phương trình cân điện áp chế độ định mức : Uđm = Rư.Iđm+KΦđm.⍵đm U đm −K ϕ đm ω đm 110−0,84 110 = =0,12(Ω) I đm 146 ↔ R ư= - Ta có : max M mm =K Φ đm I mm=K Φ mm ↔ R ưf = K ϕ đm U đm M max mm −R = U đm ( Rư + R ¿ ¿ ưf ) ¿ 0,84.110 −0,12=0.256 (Ω) 245,46 19 - Vậy ta có cấp điện trở mở máy là: Rưf 1=0,256(Ω) ; Rưf 2=0,1708(Ω) ; Rưf 3=0,085(Ω) II.3: Bài Động chiều kích từ độc lập có thơng số: P đm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 80 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc chế độ hãm tái sinh Xác định Iư = 60 A, Rưf = Giải - Khi hãm tái sinh, sức điện động động lớn điện áp nguồn: E > U, động làm việc máy phát song song với lưới trả lượng nguồn, lúc dịng hãm momoen hãm đổi chiều so với chế độ động - Khi hãm tái sinh: I h= U −Eư Kϕ ω0 −Kϕω =