Đề Tài Tính Toán Và Thiết Kế Truyền Động Cho Cơ Cấu Nâng Hạ Cầu Trục Sử Dụng Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha.docx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Bộ môn điện tử công nghiệp  ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA GVHD: NGUYỄN PHAN THANH Nhóm SVTH: MSSV Vũ Thuận Thiên 19142386 Bùi Quang Hồng Qun 19142366 Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC  Yêu cầu tính tốn thiết kế sau: Động mở máy với cấp điện trở phụ, tính điện trở phụ thêm vào mạch rotor với:  ImmA = 0,8.Imm  ImmB = 0,75.Imm  ImmC = 0,5.Imm Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ:  n = 1/2nđm  n = 1/3nđm  n = 2/3nđm Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào rotor hạ tải xuống với tốc độ:  n = 1/2nđm  n = 1/3nđm  n = 2/3nđm Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển để mở máy nâng hạ tải Mục Lục CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 Giới thiệu động không đồng pha 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Các thông số ảnh hưởng đến dạng đặc tính 1.3.1 Ảnh hưởng điện áp: 1.3.2 Ảnh hưởng điện trở hay điện kháng phụ nối tiếp mạch Stator: .9 1.3.3 Ảnh hưởng điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor: .10 1.3.4 Ảnh hưởng số đôi cực từ p: 11 1.3.5 Ảnh hưởng tần số: 13 1.4 Mở máy tính điện trở mở máy .14 1.5 Hãm máy 16 1.5.1 Hãm tái sinh: 16 1.5.2 Hãm ngược: 18 1.5.3 Hãm động năng: 20 1.6 Đặc tính đảo chiều quay động .21 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA .23 2.1 Các thông số động 23 2.2 Tính tốn thơng số động không đồng ba pha 24 2.3 Tính tốn giá trị cấp điện trở phụ đóng vào mạch để giảm dịng mở máy cịn 0,8.Imm, 0,75.Imm, 0,5.Imm 28 2.4 Xác định điện trở phụ thêm mạch rotor để nâng tải với cấp độ: n=1/2 nđm, n=1/3 nđm, n=2/3 nđm 30 2.4.1 Nâng tải với tốc độ n=1/2n đm 30 2.4.2 Nâng tải với tốc độ n=1/3 n đm .31 2.4.3 Nâng tải với tốc độ n=2/3n đm 33 2.5 Xác định điện trở phụ thêm mạch rotor để hạ tải với cấp độ: n=1/2 nđm, n=1/3 nđm, n=2/3 nđm .34 2.5.1 Hạ tải với tốc độ n=1/2nđm 35 2.5.2 Hạ tải với tốc độ n=1/3 n đm 36 2.5.3 Hạ tải với tốc độ n=2/3n đm 37 2.6 Thiết kế hệ thống cầu trục nâng hạ tải dùng động AC không đồng ba pha 39 CHƯƠNG 3: NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ 40 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 CHƯƠNG 1: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 Giới thiệu động không đồng pha Động điện tiêu thụ khoảng 65% tổng lượng điện, tiêu thụ khoảng 75% tổng lượng điện công nghiệp máy điện không đồng chiếm 90% số Lý máy điện không đồng sử dụng phổ biến tính mạnh mẽ, tin cậy, bền bỉ, dễ bảo trì tương đối rẻ, kích thước gọn nhẹ so với động chiều công suất Về mặt cấu tạo, động không đồng pha có cấu tạo đơn giản gồm stator rotor Trên lõi thép stator có đặt dây quấn lệch 120 khơng gian Rotor có loại: Rotor dây quấn gồm dây quấn đặt lệch 120 không gian thường nối sao, đưa đầu dây bên nhờ hệ thống vành trượt chổi than, làm việc, dây quấn rotor phải nối kín mạch Rotor lồng sóc (phổ biến có nhiều ưu điểm) gồm có lõi thép hình trụ bên ngồi có xẻ rãnh để đặt dẫn nối ngắn mạch lại giống lồng sóc Đồ án truyền động điện điện tự động ========================================== ===================== Hình 1-1 Stator rotor lồng sóc 1.2 Nguyên lý hoạt động Khi cấp nguồn xoay chiều pha vào dây quấn stator, stator sinh từ thông pha Từ thông pha tạo từ trường quay với tốc độ đồng ns Tốc độ đồng xác định sau: ns = 60∗f [vg/ph] p Với f [Hz] tần số nguồn điện pha, p số đôi cực từ tùy thuộc kết cấu dây quấn động Như vậy, biết trước tần số nguồn lưới f xác định tốc độ đồng ns bảng sau: Số cực (2*p) 50 Hz 60 Hz 3000 3600 1500 1800 1000 1200 750 600 … … … Do nguồn lưới tiêu chuẩn 50Hz (Việt Nam nước châu Âu) 60Hz (Mỹ, Nhật), biết tốc độ định mức dễ dàng xác định tần số nguồn cấp số cực động Từ trường quay stator cảm ứng lên dẫn rotor sức điện động E làm sinh dòng điện dẫn rotor, làm rotor quay chiều từ trường quay với tốc độ |n| < |n s| (chế độ động cơ) nên gọi động khơng đồng Vì vậy, điểm làm việc định mức có tốc độ định mức gần tốc độ đồng Khi đó, dịng điện rotor cảm ứng lên stator sức điện động E1 Ta có phương trình sau: Đồ án truyền động điện điện tự động ========================================== ===================== n ❑ ns−n ¿ s = ns = n = ns = s− s ¿ Hay: n = ns(1- s);  = s (1 – s); Trong đó: π∗n  = 60 [rad/s]; s = π∗ns [rad/s]; 60 Lưu ý: Để đảo chiều động khơng đồng ba pha ta đảo chiều pha điện áp đưa vào stator Khi đó, chiều từ trường quay n s bị đảo dẫn đến đảo chiều quay động * Quy đổi sang sơ đồ pha Hình 1-2 Mạch tương đương pha stator Ở trạng thái rotor đứng yên, ta xem động máy biến áp cách ly Tổng trở mạch rotor bao gồm R X2, N2 số vòng dây quấn rotor E sức điện động rotor đứng yên: E1 E2 = N1 N2 Giả sử rotor quay với tốc độ n, đó, sức điện động mạch rotor E r tỉ lệ với tốc độ tương đối n, E2ns; Erns-n Khi đó: Er E2 = ns−n → Er ns = ns−n E2 = s*E2 ns Tương tự tần số mạch rotor: Đồ án truyền động điện điện tự động ========================================== ===================== fr f = ns−n → fr = s*f ns Và điện kháng mạch rotor là: Xr = π *fr*L2 = π *s*f *L2 = s*X2 Với L2 điện cảm dây quấn rotor X điện kháng dây quấn rotor rotor đứng yên Nên dòng điện rotor tốc độ n là: s∗E2 Ir = R + js X 2 Nên mạch rotor đơn giản hình sau: Hình 1-3 Mạch tương đương pha stator rotor Suy ta quy đổi rotor stator Hình 1-4 Mạch tương đương pha phân tách điện trở rotor Để thuận tiện cho tính tốn, ta quy đổi mạch rotor phía stator hình 1-4 Điều kiện để quy đổi: điện áp bảo tồn cơng suất Đồ án truyền động điện điện tự động ========================================== ===================== Ta có : ' ' R2 R = R2' + (1−s) s s Hình 1-5 Mạch tương đương pha phân tách điện trở rotor Phương trình đặc tính tốc độ: ' I2 = Trong : √( V ) R' + X eq S R 1+ X eq= X 1+ X : điện kháng ngắn mạch , R =R + R f : điện trở qui đổi ' ' ' Khi mở máy tốc độ n = nên hệ số trượt s=1 → ' I mm= V √(R +R ) + X Dòng điện mở máy: I Với: Vp = Zmm ' ❑ mm ' 2 eq ❑ Z mm=√ ¿ ¿ ' Thơng thường: I mm=(4 ÷7) I ¿đ¿ m Phương trình đặc tính cơ: Giản đồ cơng suất: Đồ án truyền động điện điện tự động ========================================== ===================== Hình 1-6 Giản đồ cơng suất động Để tìm phương trình đặc tính động ta dựa vào điều kiện cân công suất động Công suất điện từ chuyển từ Stator sang Rotor Pđt =M đt × ω s Trong đó: Mđt :moment điện từ động Pđ t =P c + Δ Pf + Δ Pcu2 Nếu tổn hao phụ không đáng kể Δ P f = Mđt = Mcơ =M → Pđ t =P c + Δ Pcu ⇔ M đ m ω s=M c ω+3 P' I '22 ⇔ M ( ω s−ω )=3 P' I '22 Đồ án truyền động điện điện tự động ========================================== =====================