(Tiểu luận) đồ án môn học truyền động điện đề tài tính toán và thiết kế truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI : TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC GVHD : TS Nguyễn Thị Mi Sa SVTH : Đỗ Đức Thành - MSSV: 19142237 TP Hồ Chí Minh,6 tháng 12 năm 2022 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN .2 LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA ROTO DÂY QUẤN .7 1.1 KHÁI QUÁT ĐC KĐB ROTO DÂY QUẤN 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu tạo 1.1.3 Nguyên lý hoạt động ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB ROTO DÂY QUẤN 10 2.1 GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 10 2.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐC KĐB 11 2.3 ẢNH HƯỞNG CÁC THƠNG SỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH CƠ .12 2.1.3 Ảnh hưởng suy giảm điện áp lưới cấp cho động 12 2.3.2 Ảnh hưởng điện trở, điện kháng phụ mạch stator 13 2.3.3 Ảnh hưởng số đôi cực từ p .14 2.3.4 Ảnh hưởng điện trở mạch rotor .14 2.3.5 Ảnh hưởng thay đổi tần số lưới điện f cấp cho động 15 KHỞI ĐỘNG VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG .16 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU DÙNG ĐC KĐB ROTO DÂY QUẤN 18 4.1 YÊU CẦU MỞ MÁY QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ 19 4.2 TÍNH TỐN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐỂ NÂNG TẢI ĐỊNH MỨC .24 4.3 TÍNH TỐN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐỂ HẠ TẢI VỚI MOMENT CẢN BẰNG 0.8 MOMENT ĐỊNH MỨC .26 MẠCH ĐỘNG LỰC 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO .31 LỜI CẢM ƠN Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Mi Sa người trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn em môn lý thuyết, thực hành đồ án môn TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Cô giúp em giải vấn đề để hoàn thành đề tài Và quan trọng em học hỏi kinh nghiệm, cách trình bày giảng tác phong làm việc để em áp dụng sau Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa điện – điện tử trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh dạy cho em kiến thức chuyên ngành để em hồn thành tốt đồ án Em xin chúc thầy cô sức khỏe dồi để truyền đạt cho sinh viên nhiều kiến thức bổ ích LỜI MỞ ĐẦU Nhằm nâng cao suất sản xuất, người bắt đầu chế tạo máy sản xuất cơng nghiệp Theo dịng thời gian, máy sản xuất với công nghệ suất cao dần đời thay cũ Giữa kỷ XIX đầu kỷ XX, cách mạng công nghiệp lần thứ hai với đời động điện với khả chuyển điện thành đưa công nghiệp lên tầm cao Đến tận ngày nay, với công nghiệp phát triển vượt bậc, người không ngừng nghiên cứu cải tiến nhằm tăng khả năng, suất, độ tin cậy xác máy móc, hệ thống sản xuất Do ứng dụng khoa học kỹ thuật vào đời sống phổ biến, số nâng hạ cầu trục Nhờ có cấu mà giúp người hạn chế lao động chân tay, đồng thời góp phần đẩy nhanh trình vận chuyển đảm bảo an toàn lao động Để đáp ứng điều đó, địi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức chuyên ngành Nội dung đồ án trình bày kiến thức truyền động điện Bao gồm phân tích, khảo sát đặc tính hệ truyền động Quan trọng nâng hạ tải, có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng như: thay đổi số cực từ, thay đổi điện áp stator, thay đổi tần số, thay đổi tần số kết hợp điện áp… Do em chọn đề tài điều khiển động không đồng ba pha điều chỉnh cấp điện trở roto NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC  Tính tốn thiết kế truyền động điện cho cấu nâng hạ cầu trục dùng động AC khơng đồng pha có số liệu sau đây: P đm (w) U1đm (V) 2p N1 N2 Kdq1 Kdq2 R1 (Ω)) R2 (Ω)) X1 (Ω)) X2 (Ω)) m1 m2 I0 η cosφ công suất động điện áp định mức số cực từ số vòng pha dây quấn stator số vòng pha dây quấn rotor hệ số dây quấn stator hệ số dây quấn rotor điện trở dây quấn stator điện trở dây quấn rotor điện kháng dây quấn stator điện kháng dây quấn rotor số pha dây quấn stator số pha dây quấn rotor Dòng điện không tải hiệu suất hệ số công suất 65 400 45 25 0,955 0,955 0,35 0,15 0,45 0,065 3 45 0,85 0,855 Dây quấn Rotor Stator đấu Y/Y Sức từ động stator > sức từ động rotor 20% Động làm việc tần số 50Hz u cầu tính tốn thiết kế sau : Động mở máy qua cấp điện trở phụ Tính điện trở phụ mở máy, biết động kéo tải định mức Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ là: 1/2nđm 1/4 nđm Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với tốc độ là: 1/4nđm , 1/2nđm, nđm, 2nđm Biết moment cản hạ tải 0,8 lần Mđm Giới thiệu động xoay chiều không đồng pha roto dây quấn 1.1 Khái quát ĐC KĐB roto dây quấn 1.1.1 Khái niệm Động điện xoay chiều không đồng pha roto dây quấn máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ rotor khác với tốc độ từ trường máy 1.1.2 Cấu tạo Động không đồng ba pha loại máy điện không đồng bao gồm hai phận chủ yếu : stato rơto ( Hình 1.1) Roto dây quấn • • Stator: gồm phần: lõi thép dây quấn Lõi thép: Là phận dẫn từ máy có dạng hình trụ rỗng, lõi thép làm thép kỹ thuật điện, dập theo hình vành khăn, phía có xẻ rãnh để đặt dây quấn sơn phủ trước ghép lại Dây quấn: Dây quấn stato làm dây đồng dây nhôm đặt rãnh lõi thép Hai phận cịn có phận phụ bao bọc lõi thép vỏ máy làm nhôm gang dùng để giữ chặt lõi thép, phía chân đế để bắt chặt vào bệ máy, hai đầu có hai nắp làm vật liệu loại với vỏ máy, nắp có ổ đỡ (hay cịn gọi bạc) dùng để đỡ trục quay rơto Rơto: Rơto có dây quấn giống dây quấn stato, thường đấu hình sao, cịn đầu đấu vào vành trượt thường làm đồng đặt cố định đầu trục thơng qua chổi than đấu với mạch điện bên Đặc điểm động roto kiểu dây quấn thơng qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch roto để cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ cải thiện hệ số cơng suất máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn roto nối ngắn mạch 1.1.3 Nguyên lý hoạt động Khi cho dòng điện ba pha vào dây quấn ba pha đặt lõi thép stator máy sinh từ trường quay với tốc độ đồng bộ: 60 = f tần số lưới điện đưa vào, p số đôi cực máy Từ trường quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt lõi thép rotor cảm ứng sinh sức điện động dòng điện Từ thơng dịng điện sinh hợp với từ thông stator tạo thành từ thông tổng khe hở Φ Dòng điện dây quấn rotor tác dụng với từ thông sinh moment Tác dụng có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n rotor, với phạm vi tốc độ khác chế độ làm việc máy khác Để phạm vi tốc độ máy, người ta dùng hệ số trượt s Theo định nghĩa, hệ số trượt bằng: s 0 = ns − n n 100 s Sơ đồ thay động điện xoay chiều không đồng Để thành lập phương trình đặc tính động không đồng ba pha ta sử dụng sơ đồ thay Coi pha đối xứng Các thông số động không đổi nghĩa không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rôto không phụ thuộc vào tần số dịng điện rơto, mạch từ khơng bão hịa nên điện kháng X1, X2 khơng đổi Tổng dẫn mạch từ hóa khơng thay đổi, dịng điện từ hóa khơng phụ thuộc tải mà phụ thuộc điện áp đặt vào stato động Bỏ qua tổn thất ma sát, tổn thất lõi thép Điện áp lưới hoàn toàn sin đối xứng pha (1 ( Hình 1.2) Sơ đồ thay ĐC KĐB Trong đó: U1p: trị số hiệu dụng điện áp pha stator Iμ, I1, I2’: Dòng điện từ hóa, dịng điện stator dịng điện rotor quy stator Xμ, Rμ: Điện kháng, điện trở mạch từ hóa X1, R1: Điện kháng, điện trở cuộn dây stator X2’, R2’: Điện kháng, điện trở cuộn dây rotor quy stator • Hệ số quy đổi 1 + Hệ số quy đổi sức điện động: + Hệ số quy đổi dòng điện rotor: (1.3) = 2 1 2 (1.4) = Trong đó: Số vịng pha dây quấn stator rotor 1, 2: 1, 2:Số 1, pha dây quấn stator rotor 2: Hệ số dây quấn stator rotor + Hệ số quy đổi điện trở: (1.5) = ' + Hệ số quy đổi điện trở: = (1.6) = • Sức từ động + Sức từ động cuộn stator: = (1.7) 1 √2