bài tập lớn mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ điện tử, Đại học công nghiệp Hà Nội, đề tài nhóm 17 mô phỏng hệ thống treo ô tô aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Đình Hiếu Nhóm sinh viên thực hiện: Hà Nội 2022 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ……………… Khóa: 15 Tên nhóm: 17 3.Họ tên thành viên: NỘI DUNG HỌC TẬP Bài số 1: Cho cấu trúc hệ thống điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ song song hình Và mạch động điện chiều hình Trong đó: R tín hiệu đặt tốc độ; θ´ vận tốc góc động cơ; u tín hiệu điều khiển động Các thông số động sau: - Điện cảm phần ứng L: 16.10−3 H - Điện trở phần ứng R: 0.6 Ω - Điện trở mạch kích từ: 0.1 Ω - Điện cảm kích từ L: 80.10−3 H - Hệ số cản b = 6.610−3 Nms/rad - Momen quán tính J= 0.166 Nms /rad - Hệ số momen K= 1.53 Hình Hình Yêu cầu: - Giới thiệu tổng quan ứng dụng động chiều kích từ song song hệ thống điều khiển động điện chiều - Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả động điện chiều - Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động điện chiều hệ thống điều khiển động điện chiều - Mơ đánh giá đặc tính tốc độ động điện chiều hệ thống điều khiển động điện chiều sử dụng phần mềm 20-sim Bài số 2: Cho cấu trúc hệ thống điều khiển hệ thống treo xe bus mô hình hệ thống treo xe bus hình Trong đó: u tín hiệu điều khiển hệ thống treo Các thông số động sau: - Khối lượng thân xe: 2500kg - Khối lượng bánh xe: 320kg - Độ cứng hệ treo K1 : 70000N/m - Độ cứng lốp xe K2 : 300000N/m - Hệ số cản hệ treo b1 : 350Ns/m - Hệ số cản hệ treo b2 : 15020Ns/m Hình Hình Yêu cầu: - Giới thiệu tổng quan ứng dụng hệ thống treo xe ôtô - Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mơ tả hệ treo - Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả hệ treo hệ thống điều khiển hệ treo xe bus - Mô đánh giá đặc tính giao động thân xe sử dụng phần mềm 20-sim Bài số Cho cấu trúc hệ thống điều khiển tốc độ hệ hình Trong đó: M1 M2 khối lượng hai xe Hai xe liên kết với lò xo Bỏ qua ma sát bánh xe với mặt đường Các thông số hệ thống sau: - Khối lượng vật 1: 21 kg - Khối lượng vật 2: k g - Độ cứng lò xo: 0.06 N/m - Tốc độ đặt: 10m/s Hình Yêu cầu: - Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mơ tả tốc độ hệ - Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động điện chiều hệ thống điều khiển tốc độ hệ - Mô đánh giá đặc tính góc quay tốc độ hệ hệ thống điều khiển tốc độ hệ sử dụng phần mềm 20-sim KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Anh Tú TS Phan Đình Hiếu CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Khái niệm Động điện chiều loại máy điện biến điện dòng chiều thành Ở động chiều từ trường từ trường không đổi Để tạo từ trường không đổi người ta dùng nam châm vĩnh cửu nam châm điện cung cấp dịng điện chiều Cơng suất lớn máy điện chiều vào khoảng 5-10 MW Hiện tượng tia lửa cổ góp hạn chế tăng cơng suất máy điện chiều Cấp điện áp máy chiều thường 120V, 240V, 500V lớn 1000V Không thể tăng điện áp lên điện áp giới hạn phiến góp 35V 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: - Phần tĩnh (Stator) - Phần động (Rotor) Về chức máy điện chiều chia thành phần cảm (kích từ) phần ứng (phần biến đổi lượng) Khác với máy điện đồng bộ, máy điện chiều phần cảm phần tĩnh cịn phần ứng rơto [1] - Phần cảm (stato): + Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kĩ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1mm ép lại tán chặt Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với [2] Cực từ + Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy + Các phận khác: - Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện - Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than có hể quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại Cơ cấu chổi than - Phần quay (rôto): Cơ cấu Roto máy điện chiều + Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Lõi thép phần ứng + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua, dây quán phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm tre, gỗ bakelit + Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành trục hình trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng Cổ góp + Các phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy - Trục máy: thường làm thép cacbon Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi 1.1.3 Ngun lí hoạt động Động điện chiều hoạt động chủ yếu dựa vào định luật cảm ứng điện từ faraday Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương bị tác động lực hướng lên, cạnh đối diện lại bị tác động lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái Fleming Các lực gây tác động quay lên cuộn dây, làm cho rotor quay Cấp điện áp chiều Uư vào mạch phần ứng, dây quấn phần ứng có điện Các dẫn có dịng điện Iư nằm từ trường Φ stator sinh chịu lực F (lực Lorentz) tác dụng làm rotor quay, chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái (mũi tên màu đỏ hình dưới).[3] Ngun lí hoạt động điện chiều Để làm cho rotor quay liên tục chiều, cổ góp điện làm chuyển mạch dịng điện sau vị trí ứng với 1/2 chu kỳ Chỉ có vấn đề mặt cuộn dây song song với đường sức từ trường Nghĩa lực quay động cuộn dây lệch 900 so với phương ban đầu nó, rotor quay theo qn tính Nếu trục động điện chiều kéo lực ngoài, động hoạt động máy phát điện chiều, tạo sức điện động cảm ứng Khi vận hành bình thường, rotor quay phát điện áp gọi sức phản điện động sức điện động đối kháng, đối kháng lại điện áp bên ngồi đặt vào động Sức điện động tương tự sức điện động phát động sử dụng máy phát điện 1.1.4 Phân loại động điện chiều Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ trường động Theo ta có loại động điện chiều thường sử dụng: + Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ 10