(Tiểu luận) tìm hiểu các hệ thống truyền động điện

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN h Vũ Hồng Phúc - Nguyễn Văn Nam IoT, Power, Actuation & Control (iPAC) Laboratory Department of Automation Engineering School of Electronics and Electrical Engineering, HUST Email: Phuc.VH222363@sis.hust.edu.vn             Nam.NV222617@sis.hust.edu.vn Nội dung báo cáo Các khái niệm chung Các phần tử tự động Điều chỉnh tự động động chiều h Các hệ thống truyền động điện Giới thiệu hệ thống khơng đồng ba pha rotor lồng sóc Tổng quát động đồng bộ ba pha Liên hệ với chương trình học I Các khái niệm chung Hệ truyền động điện tập hợp thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện tử, phục vụ cho biến đổi lượng điện-cơ gia cơng truyền tín hiệu thơng tin dễ điều khiển q trình biến đổi lượng h Hình 1.1 Mơ tả cấu trúc chung hệ thống truyền động  Chú thích: Đ- Bộ biến đổi ĐC- Động truyền động MSX- Máy sản xuất RT- Bộ điều chỉnh công nghệ KT – Các đóng ngắt R – Các điều chỉnh  I Các khái niệm chung Truyền động không điều chỉnh: thường có động nối trực tiếp với lưới điện, quay máy sản xuất với tốc độ định h Hệ thống truyền động điện Truyền động có điều chỉnh I Các khái niệm chung Phụ tải phản kháng (mômen cản phản kháng): cấu ăn dao cắt gọt kim loại…  h Loại phụ tải Phụ tải (mômen cản năng): cấu nâng hạ tải trọng … Trong thực tế làm việc thường có loại phụ tải tùy trường hợp loại lớn tính cho loại I Các khái niệm chung Các khái niệm hệ thống truyền động điện Tính chất phụ tải quân hệ mômen tải với tốc độ quay h Dải điều chỉnh là tỉ số tốc độ cao thấp nhất, mặt lý thuyết tốc độ lấy máy sản xuất Nếu động máy sản xuất ghép hộp giảm tốc có tỷ số truyền cố định lấy tốc độ trục động Độ xác hệ thống truyền động điện tự đông yêu cầu đại lượng điều chỉnh phải bám sát theo tín hiệu điều khiển chế độ xác lập, dựa xác lập, độ Độ xác đánh giá sở phân tích sai lệch điều chỉnh Các sai lệch phụ thuộc nhiều yếu tố: ma sát tĩnh, khe hở, trôi điểm, già hóa …  I Các khái niệm chung h Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh số của truyền động điện Nhiệm vụ đặt tổng hợp hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có dạng điều khiển số gồm:  • Xác định chu kỳ lấy mẫu T • Xác định hàm truyền số điều chỉnh D(z) • Lập phương trình tính để thực D(z) Thơng thường T cho trước nên nhiệm vụ chủ yếu việc tổng hợp hệ điều khiển số xác định hàm truyền điều chỉnh D(z) Hình 1.2 Sơ đồ khối dạng tối giản  II Các phần tử tự động Mục tiêu hệ điều chỉnh tự động truyền động điện phải đảm bảo giá trị yêu cầu đại lượng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động đại lượng nhiễu lên hệ điều chỉnh h Hình 2.1 Cấu trúc chung hệ điều chỉnh tự động truyền động điện II Các phần tử tự động Phần lực: động truyền động M quay máy sản xuất Mx thiết bị biến đổi lượng BĐ h Hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện Phần điều khiển: thiết bị đo lường ĐL, điều chỉnh R Tín hiệu điều khiển hệ thống gọi tín hiệu đặt THĐ, NL tín hiệu nhiễu loạn tác động lên hệ thống II Các phần tử tự động Khuếch đại thuật toán phần tử để xây dựng mạch điều khiển tương tự Thuật ngữ “Khuếch đại thuật tốn” có nghĩa nhờ mạch khuếch đại mà ta tạo thuật toán điều khiển khác h Khuếch đại thuật toán xây dựng từ mạch khuếch đại Transistor có đặc tính lý tưởng sau: • Hệ số khuếch đại điện áp: A = ∞ • Trở kháng vào: Zv = ∞ • Trở kháng ra: Zr = ã Di tn: ữ • Tuyến tính đối xứng III Điều chỉnh tự động động chiều Có moment mở máy lớn, kéo tải nặng khởi động (vì chúng thường sử dụng đầu máy kéo) Có khả điều chỉnh tốc độ tải tốt so với thiết bị khác h Ưu điểm động điện chiều Tiết kiệm điện năng.Bền bỉ, có tuổi thọ lớn Động điện chiều có chổi than có hiệu suất tốt Mật độ mô-men xoắn tương đối cao động Động chiều chạy êm phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng Có khả tải tốt nhiễu điện từ nhỏ III Điều chỉnh tự động động chiều Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, giá thành cao hay hư hỏng trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên h Nhược điểm động điện chiều Có tiếp điểm trượt cổ góp chổi than gây tia lửa điện, gây nguy hiểm, điều kiện môi trường dễ cháy nổ mài mịn học Có giá thành đắt công suất lại không cao IV Giới thiệu động không đồng ba pha rotor lồng sóc Rotor lồng sóc cịn gọi động khơng đồng lồng sóc, chúng bao gồm nhiều lớp thép bên lõi với đồng nhôm cách đặt dọc theo trục ngoại vi, đồng thời bị chập vĩnh viễn đầu vòng dây cuối Cấu trúc đơn giản vơ chắn làm cho ưa chuộng hầu hết ứng dụng.  h Hình 4.1 Rotor là thành phần chuyển động hệ thống điện từ  IV Giới thiệu động khơng đồng ba pha rotor lồng sóc Đặc điểm rotor lồng sóc: Rotor quay với tốc dộ nhỏ lực từ quay stator lực tốc độ đồng h Khi tốc độ cánh quạt tăng độ trượt giảm Việc tăng độ trượt làm tăng thêm dòng điện động cơ, làm dịng rotor, điều dẫn đến momen xoắn cao đễ làm tăng nhu cầu tải IV Giới thiệu động không đồng ba pha rotor lồng sóc h Hình 4.2   Cấu tạo rotor IV Giới thiệu động không đồng ba pha rotor lồng sóc Ứng dụng động không đồng ba pha Động của máy bơm nước pha: Chuyên cung cấp nước cho dây chuyền sản xuất, dùng cho nồi hơi, loại tháp tản nhiệt, đặc biệt hệ thống PCCC,… h Động của motor giảm tốc: Dùng dây chuyền sản xuất phân bón, công nghệ sản xuất sắt thép, motor pha máy tời dùng xây dựng,… Động motor kéo: động pha sử dụng cho động loại máy bơm nước có tốc độ cao,… Động máy phát điện xoay chiều pha V Tổng quan động đồng ba pha Động đồng ba pha, trước thường dùng cho loại truyền động không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn hàng trăm kW đến hàng MW ( truyền động cho máy nén khí, quạt gió, bơm nước, máy nghiền v.v…).  h Ngày phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử công nghệ vật liệu, động đồng nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp, loại dải công suất từ vài trăm W ( truyền động cho cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, cấu chuyển động tay máy, người máy), đến hàng MW ( cho truyền động kéo tàu tốc độ cao TGV, máy nghiền, máy cán v.v…) V Tổng quan động đồng ba pha Phân loại động xoay chiều đồng ba pha h Loại rơto có kích từ điện với dải cơng suất lớn từ vài trăm tới vài MW.  Cuộn kích từ theo cực ẩn cực lồi.  Loại rôto nam châm vĩnh cửu với dải công suất nhỏ V Tổng quan động đồng ba pha h Hình 5.1 Cấu tạo động đồng cực lồi ba pha lý tưởng V Tổng quan động đồng ba pha Máy phát đồng hoạt động dựa trên định luật Faraday về cảm ứng điện từ Cảm ứng điện từ suất điện động gây cuộn dây phần ứng quay từ trường EMF tạo trường quay vật dẫn trở nên đứng yên Do đó, chuyển động tương đối vật dẫn trường tạo EMF vật dẫn Dạng sóng điện áp cảm ứng ln đường cong hình sin h Hình 5.2  Ngun lí hoạt động động đồng bộ  V Tổng quan động đồng ba pha Thông thường, động đồng bộ được sử dụng cho ứng dụng u cầu tốc độ xác khơng đổi Các ứng dụng công suất thấp động bao gồm máy định vị Những điều áp dụng robot thiết bị truyền động Máy xay bi, đồng hồ, bàn xoay máy ghi âm tận dụng động đồng Bên cạnh đó, động sử dụng động servo máy định thời h Hình 5.3 Ví dụ robot truyền động   VI Liên hệ với chương trình học Các nhóm học phần tiêu biểu liên quan Tên học phần  Hệ thống đo điều khiển công nghiệp Điều khiển logic PLC Điều khiển trình Điều khiển Điện tử công suất Thiết kế hệ điều khiển nhúng Mơ hình hóa mơ hình hệ thống điều khiển Mã học phần EE3600 Hệ thống điều khiển số  EE4435 h EE4220 EE3550 EE4331 EE4401 EE4430 Cán chun mơn PGS.TS Hồng Sĩ Hồng PGS TS Bùi Đăng Thảnh PGS TS Nguyễn Thị Lan Hương PGS TS Bùi Đăng Thảnh TS Đào Quý Thịnh ThS Nguyễn Thị Huế PGS TS Nguyễn Huy Phương VI Liên hệ với chương trình học Các đề tài nghiên cứu: - Phịng chế chấp hành điện tử cơng suất - Phịng robot điều khiển chuyển động - Phòng kỹ thuật đo kiểm chuẩn thiết bị đo công nghiệp h - Phòng điều khiển hệ thống lượng - Phòng động học hệ thống phương pháp điều khiển Kết luận Các đề tài nghiên cứu: Nội dung báo cáo đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề bài, giúp sinh viên hiểu khát quát khái niệm, phân loại, nguyên lý hình dung số ứng dụng thực tiễn hệ thống truyền động điện sản xuất công nghiệp Qua giúp sinh viên có nhìn rõ ràng ngành nghề theo đuổi h Sau thực xong báo cáo, sinh viên có thêm kỹ như: soạn thảo sử dụng phần mềm soạn thảo văn bản, kỹ tự tìm kiếm tài liệu, tổng hợp thông tin, kỹ chế bản, kỹ trình bày, viết báo… Từ sinh viên có thêm để đưa định hướng cho thân h Thank You iPAC Lab - HUST 34