thiết kế hệ thống truyền động bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều

đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án đồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án môn học truyền động điện . đồ án thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi động cơ điện 1 chiều đồ án đồ ánđồ ánđồ án đồ ánđồ ánđồ ánđồ ánđồ án

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Đề tài: THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU DÙNG CHỈNH LƯU TIA PHA Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC MẠNH Lớp: CNTĐH - K19A Giảng viên hướng dẫn: VŨ THỊ OANH Thái Nguyên, năm 2023 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ theo hướng Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa Động điện ngày sử dụng rộng rãi ngành nghề từ nhỏ đến lớn Để thực việc này, yêu cầu đặt phải thiết kế hệ truyền động điều khiển đáp ứng tốt yêu cầu hệ thống sử dụng, đáp ứng tốt đặc điểm đảo chiều quay, thời gian độ ngắn, độ điều chỉnh thấp, Trong q trình học mơn Truyền động điện, em có nhận đồ án: “Thiết kế hệ truyền động T – Đ điều chỉnh tốc độ động điện chiều dùng chỉnh lưu tia pha ” Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên đồ án khơng khỏi có sai sót Em mong nhận góp xây dựng thầy, cô giáo bè bạn để đồ án hồn thiện Trong q trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, giáo góp ý xây dựng bạn bè Đặc biệt giúp đỡ Th.s Vụ Thị Oanh thầy cô giáo công tác Khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hóa Em xin chân thành cảm ơn.! Thái Nguyên, tháng năm 2023 Sinh viên thực Mạnh Nguyễn Đức Mạnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Động điện chiều động điện hoạt động với dòng điện chiều 1.1 Cấu tạo - Động điện chiều phân thành hai phần chính: Phần tĩnh phần động Hình 1.1 Cấu tạo động điện chiều Cổ góp điện Cuộn dây kích từ Chổi than Stator Rotor Cuộn dây phần ứng Cực từ - Phần tĩnh stator hay cịn gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có: + Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện), mạch từ làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay cịn gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ, cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với + Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với + 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 Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại - Phần quay rotor gồm phận chính: + Phần sinh sức điện động: Mạch từ làm vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rãnh để lồng dây quấn phần ứng Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với theo quy luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tì cổ góp cặp trổi than làm than graphit ghép sát vào thành cổ góp nhờ lị xo + 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 Trong động trung bình trở lên người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài Kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nh ật, dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay 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 hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ trịn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng 1.2 Phân loại ưu nhược điểm động điện chiều 1.2.1 Phân loại Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ 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 - Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng - Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần ứng - Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng cuộn mắc nối tiếp với phần ứng 1.2.2 Ưu, nhược điểm động điện chiều Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải, máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành, mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định công nghiệp giao thông vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện, ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Nhưng ưu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại - Ưu điểm: Động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều khơng điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao - Nhược điểm: Nhược điểm chủ yếu động điện chiều có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành tin cậy khơng an tồn mơi trường rung chấn, dễ cháy nổ 1.3 Nguyên lí hoạt động Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều, phần quan trọng khác động điện chiều phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dịng điện chuyển động quay rotor liên tục Thơng thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp Hình 1.2 Ngun lí hoạt động Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha Nếu trục động điện chiều kéo lực ngoài, động hoạt động máy phát điện chiều, tạo sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor quay phát điện áp gọi sức phản điện động counter - EMF (CEMF) sức điện động đối kháng, đối kháng lại điện áp bên đặt vào động Sức điện động tương tự sức điện động phát động sử dụng máy phát điện (như lúc ta nối điện trở tải vào đầu động cơ, kéo trục động ngẫu lực bên ngoài) Như điện áp đặt động bao gồm thành phần: sức phản điện động điện áp giáng tạo điện trở nội cuộn dây phần ứng 1.4 Đặc tính máy điện chiều Quan hệ tốc độ mômen động gọi đặc tính động ω = f(M) n = f(M) Quan hệ tốc độ mômen máy sản xuất gọi đặc tính máy sản xuất ωc= f(Mc) nc= f(Mc) Ngoài đặc tính cơ, động điện chiều người ta cịn sử dụng đặc tính điện Đặc tính điện biểu diễn quan hệ tốc độ dòng điện mạch động cơ: ω = f(I) n = f(I) Hình 1.3 Sơ đồ động kích từ độc lập Phương trình mạch phần ứng: Trong đó: Uư = Eư + (Rư + Rf)Iư Uư điện áp phần ứng (V) Eư sức điện động phần ứng (V) Rư điện trở mạch phần ứng (Ω).) Rf điện trở mạch phần ứng (Ω).) Với Rư = rư + rcf + rb + rct Rư điện trở cuộn dây phần ứng (Ω).) rcf điện trở cuộn cực từ phụ (Ω).) rb điện trở cuộn bù (Ω).) rct điện trở tiếp xúc chổi than (Ω).) Sức điện động Eư phần ứng động xác định theo biểu thức: Eư = pN φω=k φω πaa Trong đó: p số đơi cực từ N số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng ϕ từ thơng kích từ cực từ ω tốc độ góc, rad/s pN k = πaa hệ số cấu tạo động Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vịng/phút) thì: Eư= Ke.ϕn πan n pN = φn Với ω = 60 55 Vì vậy: Eư = 60 a pN 60a Ke = hệ số sức điện động động K 55 ≈ 0,105K Ke = Từ biểu thức ta có: ω= Uu Kφ − Ru +R f Kφ Iu Là phương trình đặc tính điện Mặt khác, mơmen điện từ Mđt động xác định bởi: Mđt = KϕIư M đt => Iư = Kφ Thay giá trị Iư vào phương trình đặc tính động ta được: ω= Uu Kφ − Ru +R f ( Kφ)2 M đt Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép mơmen trục động mômen điện từ, ta ký hiệu M Nghĩa Mđt = Me = M Khi ta được: ω= Uu Kφ − Ru +R f ( Kφ)2 M Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết phản ứng phần ứng bù đủ, từ thơng ϕ = Const, phương trình đặc tính điện phương tình đặc tính tuyến tính Khi Iư = M = 0, ta có: ω= Uu Kφ =ω ω0 gọi tốc độ không tải lý tưởng động Iu= Khi ω = 0, ta có: U =I Ru −R f nm Và M = KϕI = M I nm nm nm a Đặc tính điện tự nhiên b Đặc tính tự nhiên Hình 1.4 Đường đặc tính Inm, Mnm: gọi dịng điện ngắn mạch mơmen ngắn mạch Mặt khác từ phương trình đặc tính điện phương trình đặc tính viết dạng: ω= ω= Uu Kφ Uu − RI =ω − Δω Kφ R M Kφ ( Kφ)2 ω 0= Δω= − Uu Kφ RM Kφ = ( Kφ ) RI u gọi độ sụt tốc độ ứng với giá trị M