Mh18 truyền động điện đcn 2022

UBND TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC 18: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGÀNH: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số 433a/QĐ-CĐCN ngày 12 tháng 10 năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh Bắc Ninh, năm 2022 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Truyền động điện môn học sở biên soạn dựa chương trình khung chương trình dạy nghề Bộ Lao động - Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy nghề ban hành dành cho hệ Cao Đẳng ngành Điện tử công nghiệp Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu nhất, có tập áp dụng để làm sáng tỏ lý thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm giảng dậy, tham khảo đồng nghiệp tham khảo nhiều giáo trình có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung mơn học gồm có chương: Chương : Khái niệm chung hệ truyền động điện Chương 2: Các đặc tính trạng thái làm việc động điện Chương 3: Điều chỉnh tốc độ truyền động điện Chương 4: Chọn công suất động điện Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiến thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học củng cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh Bắc Ninh, ngày tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Nguyễn Văn Khoa MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã môn học: MH 18 Thời gian thực môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 08 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I Vị trí, tính chất mơn học - Vị trí: Trước học mơn học cần hồn thành mơ đun mơn học sở, đặc biệt mô đun môn học: Mạch điện; Máy điện, Khí cụ điện - Tính chất: Là môn học chuyên môn, thuộc môn học đào tạo bắt buộc II Mục tiêu môn học: - Kiến thức: + Trình bày đặc tính trạng thái làm việc động + Trình bày nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ hệ truyền động điện + Chọn công suất động - Kỹ năng: + Đánh giá đặc tính hệ điều khiển truyền động điện + Tính cơng suất động chọn động điện cho hệ truyền động không điều chỉnh + Lựa chọn biến đổi phù hợp với yêu cầu hệ truyền động - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị + Phát huy tính chủ động, sáng tạo tập trung công việc III Nội dung môn học: CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mục tiêu bài: - Trình bày khái niệm, đặc điểm, ý nghĩa hệ thống truyền động điện - Tính tốn qui đổi Momen cản, lực cản, Momen quán tính trục động - Giải thích cấu trúc chung phân loại hệ truyền động điện - Rèn luyện đức tính chủ động, nghiêm túc học tập công việc Những khái niệm 1.1 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện 1.1.1 Cấu trúc chung hệ truyền động điện Truyền động cho máy, dây chuyền sản xuất mà dùng lượng điện gọi truyền động điện (TĐĐ) 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 yêu cầu công nghệ máy sản xuất Về cấu trúc, hệ thống trùn đợng điện nói chung bao gồm khâu: Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống 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 khơng điều khiển có điều khiển, biến tần Đ: Động điện, dùng để biến đổi điện thành hay thành điện (khi hãm điện) 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 tự đợng 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 Một hệ thống TĐĐ không thiết phải có đầy đủ khâu nêu Tuy nhiên, hệ thống TĐĐ bao gồm hai phần chính: - Phần lực: Bao gồm biến đổi động điện - Phần điều khiển Một hệ thống truyền động điện gọi hệ hở khơng có phản hồi, gọi hệ kín có phản hồi, nghĩa giá trị đại lượng đầu đưa trở lại đầu vào dạng tín hiệu để điều chỉnh lại việc điều khiển cho đại lượng đầu đạt giá trị mong muốn 1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện Người ta phân loại hệ truyền động điện theo nhiều cách khác tùy theo đặc điểm động điện sử dụng hệ, theo mức độ tự động hoá, theo đặc điểm chủng loại thiết bị biến đổi Từ cách phân loại hình thành tên gọi hệ a) Theo đặc điểm động điện: - Truyền động điện chiều: Dùng động điện chiều Truyền động điện chiều sử dụng cho máy có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ mơmen, có chất lượng điều chỉnh tốt Tuy nhiên, động điện chiều có cấu tạo phức tạp giá thành cao, địi hỏi phải có nguồn chiều, trường hợp khơng có yêu cầu cao điều chỉnh, người ta thường chọn động KĐB để thay - Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động điện xoay chiều khơng đồng Động KĐB ba pha có ưu điểm có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Tuy nhiên, trước hệ truyền động động KĐB lại chiếm tỷ lệ nhỏ việc điều chỉnh tốc độ động KĐB có khó khăn động điện chiều Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ công nghiệp chế tạo thiết bị bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử tin học, truyền động không đồng phát triển mạnh mẽ khai thác ưu điểm mình, đặc biệt hệ có điều khiển tần số Những hệ đạt chất lượng điều chỉnh cao, tương đương với hệ truyền động chiều - Truyền động điện đồng bộ: Dùng động điện xoay chiều đồng ba pha Động điện đồng ba pha trước thường dùng cho loại truyền động không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn hàng trăm KW đến hàng MW Ngày phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử, động đồng nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp, loại giải công suất từ vài trăm W đến hàng MW b) Theo tính điều chỉnh: - Truyền động không điều chỉnh: Động quay máy sản xuất với tốc độ định - Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu cơng nghệ mà ta có truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo truyền động điều chỉnh vị trí c) Theo thiết bị biến đổi: - Hệ máy phát - động (F-Đ): Động điện chiều cấp điện từ máy phát điện chiều (bộ biến đổi máy điện) Thuộc hệ có hệ máy điện khuếch đại - động (MĐKĐ - Đ), hệ có BBĐ máy điện khuếch đại từ trường ngang - Hệ chỉnh lưu - động (CL-Đ): Động chiều cấp điện từ chỉnh lưu (BCL) Chỉnh lưu khơng điều khiển (Điơt) hay có điều khiển (Thyristor) d) Một số cách phân loại khác: Ngồi cách phân loại trên, cịn có số cách phân loại khác truyền động đảo chiều không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng động cơ) truyền động n Cơ sở động học Truyền động điện Tính qui đổi lực cản, Momen cản, Momen quán tính trục động 3.1 Tính qui đổi mơmen cản lực cản - Quan niệm tính đổi việc dời điểm đặt từ trục trục khác mômen hay lực có xét đến tổn thất ma sát truyền lực Thường quy đổi mômen cản Mc, (hay lực cản Fc) phận làm việc trục động - Điều kiện quy đổi: đảm bảo cân công suất phần hệ TĐĐ TĐ: - Khi lượng truyền từ động đến máy sản xuất: Ptr = Pc + P (1-5) Trong đó: Ptr công suất trục động cơ, Ptr = Mcqđ đ (Mcqđ đ -mômen cản tĩnh quy đổi tốc độ góc trục động cơ) Pc công suất máy sản xuất, Pc = MLV LV (MLV LV - mômen cản tốc độ góc trục làm việc) P tổn thất khâu khí * Nếu tính theo hiệu suất hộp tốc độ chuyển động quay: Rút ra: i - hiệu suất hộp tốc độ Trong đó: * Nếu chuyển động tịnh tiến lực quy đổi: gọi tỷ số truyền hộp tốc độ Trong đó: = t i hiệu suất truyền lực t hiệu suất tang trống = gọi tỷ số quy đổi - Khi lượng truyền từ máy sản xuất đến động cơ: Ptr = Pc - P (tự chứng minh) 3.2 Quy đổi mơmen qn tính khối lượng qn tính: + Điều kiện quy đổi: bảo tồn động tích luỹ hệ thống: Chuyển động quay: Chuyển động tịnh tiến: Hình 2.44-Sơ đồ nối dây hãm động kích từ độc lập động KĐB CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Mục tiêu bài: - Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động - So sánh ưu, nhược điểm phương pháp - Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ phù hợp với hệ truyền động điện thực tế Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh Ngày nay, đại đa số các máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến dây chuyền sản xuất sử dụng truyền động điện (TĐĐ) Để đảm bảo yêu cầu các công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức độ tự động suất, các hệ TĐĐ thường phải điều chỉnh tốc độ, tức cần phải điều chỉnh tốc độ máy theo yêu cầu công nghệ Có thể điều chỉnh tốc độ máy phương pháp khí phương pháp điện qua việc điều chỉnh tốc độ động điện Ở đây, ta xem xét việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện Điều chỉnh tốc độ động điện khác với việc tự thay đổi tốc độ động đó Ví dụ: Một động điện chiều kích từ độc lập làm việc điểm làm việc A đặc tính ứng với mômen cản MA Đặc tính ứng với điện áp đặt vào động U1 Vì lý đó, mômen cản tăng lên (M T >MA) làm động bị giảm tốc độ Điểm làm việc dịch chuyển theo đoạn AT phía tốc độ giảm Nhưng tốc độ giảm thì dòng điện phần ứng Iư tăng mômen tăng Tới điểm T thì mômen động sinh mômen cản (MĐ = MT) Động làm việc ổn định điểm T với tốc độ thấp (ω T