Hệ thống van động cơ

Lời nói đầu Trong điều kiện công kiến thiết nớc nhà bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá - đại hoá với hội thuận lợi khó khăn thách thức lớn Điều đặt cho hệ trẻ, ngời chủ tơng lai đất nớc nhiệm vụ nề Đất nớc cần sức lực trí tuệ nh lòng nhiệt huyết trí thức trẻ, có kỹ s tơng lai Sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xà hội thay đổi ngày Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi ngời kĩ s điện tơng lai phải đợc trang bị kiến thức chuyên nghành cách sau rộng Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo kỹ s nghành tự động hoá; nhằm giúp cho sinh viên trớc trờng có điều kiện hệ thống hoá lại kiến thức đà đợc trang bị trờng nh có điều kiện tiếp cận với mô hình kỹ thuật chuyên nghành thực tiễn sản xuất, đồng thời giúp cho sinh viên có hội t độc lập nghiên cứu thiết kế.dể trang bị tốt kiến thức trờng môn tự động hóa cho sinh viên thiết kế đồ án tổng hơp hệ điện Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với lỗ lực cao thân nội dung đồ án đợc xây dựng sở tính toán logic khoa học có tính thuyết phục cao Bản đồ án đợc trình bày cách logic,gọn nhằm giúp cho ngời đọc dễ hiểu, số liệu đợc lấy từ tài liệu có uy tín Tuy nhiên, kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lợng kiến thức lớn nên đồ án không khỏi khiếm khuyết Em mong nhận đợc góp xây dựng thầy nh bè bạn để đồ án đợc hoàn thiện Trong qúa trình làm đồ án em đà nhận đợc giúp đỡ, hớng dẫn, bảo nhiệt tình thầy giáo nh góp ý xây dựng bạn bè đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Tác giả thiết kế Sinh Viên phần i giới thiệu chung hệ thống van-động giới thiệu chung I- Khái niệm chung Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, máy sản suất ngày đa dạng có nhiều chức dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày phức tạp đòi hỏi ®é chÝnh x¸c, tin cËy cao Do bé biÕn ®ỉi lợng điện xoay chiều thành chiều sử dụng nhiều thiết bị nh hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van Chúng đợc điều khiển theo nguyên tắc khác có u, nhợc điểm khác nhau; kết hợp hệ thống với động điện chiều ta có đợc hệ thống truyền động có chất lợng khác Do để có đợc phơng án truyền động phù hợp với loại công nghệ đòi hỏi nhà thiết kế phải có so sánh logic dựa tiêu kỹ thuật kinh tế II- Nội dung chọn phơng án Trong thực tế, đứng trớc vấn đề có nhiều phơng án giải Tuy nhiên phơng án có u, nhợc điểm riêng nhiệm vụ nhà thiết kế phải chọn đợc phơng án tốt Đối với hệ thống truyền động đơn giản yêu cầu cao cần dùng động xoay chiều với hệ thống điều khiển đơn giản Còn hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao chất lợng nh điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng, đảo chều phải dùng động chiều, hệ thống điều khiển với phải đảm bảo đợc yêu cầu có khả tự động hoá cao Nh vậy, để chọn đợc hệ thống truyền động phù hợp phải dựa vào công nghệ máy từ đa phơng án đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ Để chọn đợc phơng án tốt phơng án đa cần so sánh chúng kỹ thuật kinh tế Đối với truyền động động điện chiều biến đổi phần tử quan trọng, định đến chất lợng hệ thống Do việc chọn lựa phơng án ta chọn biến đổi thông qua việc xét hệ thống ( biến đổi - động ) III- ý nghĩa việc lựa chọn phơng án Việc so sánh lựa chọn đợc phơng án hợp lý có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, đợc thể qua mặt: + Đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ máy sản suất + Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài + Giảm giá thành sản phẩm tăng năg suất lao động + Khi sảy hỏng hóc sửa chữa, thay dễ dàng với linh kiện , thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua 2-2 phơng án truyền động I- Phơng án I a b c Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ: 1,Giới thiệu hệ thống a, Sơ đồ MY ckđ Đ/C Đ ft ckf kđ uđk n ucđ + FT :là máy phát tốc , có nhiệm vụ khâu phản hồi âm tốc độ + CKĐ, CKF: cuộn kích từ động máy điện khuyếch đại Hình 2-1 + KĐ: khâu khuyếch đại, thực nhiệm vụ khuyêch đai tín hiệu điều khiển UĐK +U đ :là điện áp đặt 2, Hoạt động hệ thống Giả sử động sơ cấp Đ/C quay với tốc độ = const , ta đặt vào hệ thống điện áp đặt Uđ , thông qua mạch khuyếch đại, cuộn dây CKF đợc cấp điện, MY đợc kích thích phát điện áp chiều cấp cho động động quay Do đặc điểm MY lµ cã cuén däc, cuén ngang ; cuén ngang đợc nối ngắn mạch nên có dòng điện lớn sinh tõ th«ng lín Do vËy hƯ thèng cã hệ số khuyếch đại lớn - Nếu trình làm việc nguyên nhân mà làm cho tốc độ đông giảm, qua biểu thức U đk =Uđ - n ta thấy n giảm Uđk tăng qua mạch khuyếch đại ICKF tăng Ud tăng tốc độ động tăng trị số yêu cầu Khi tốc độ động tăng mức trình diễn ngợc lại Đó nguyên lý ổn định tốc độ 3, Họ đặc tính hệ thống ta có : ICKF = KKĐUđk = KKĐ ( Uđ - n ) E = Kd KNICK E = KdKNKKĐ (Uđ- n ) đặt :KdKNKKĐ = K EMY= K(U - n ) Xây dựng phơng trình đặc tính hệ thèng: Uu R  R uE  ud Iu Kdd Kd d U u  E EMY E R  R ud  n  EMY  uE Iu Kd d Kd d K( U cd  n) R uE  R ud  n  Iu Kd d Kd d n Sau biến đổi biểu thức ta ®ỵc: n KU cd R  I K d  d   K K d  d u Trong : K = KđKNKKĐ Uđ : điện áp ®Ỉt n0 max (*) R = R + Rđ Phơng trình ( ) phơng trình đặc tính hệ thống Ta thấy độ cứng đặc tính là: R K d d K Độ cứng có mạch vòng phản hồi âm tốc độ đà đợc cải thiện nhiều Họ đặc tính hệ thống đợc vẽ hình 2-2 4, Đánh giá chất lợng hệ thống a, Ưu điểm + Hệ thống làm việc linh hoạt + Họ đặc tính có dạng tuyến tính +Việc điều chỉnh đợc thực mạch kích từ nên thuận tiện cho tự động hoá , nâng cao chất lợng hệ thống + Có hệ số khuyếch đại lớn b, Nhợc điểm + Có nhiều thiết bị quay ,gây ồn + Hiệu suất sử dụng điện thấp = Đ/C ; đ = 0,3 - 0,5 + Diện tích lắp đặt lớn, đòi hỏi móng đặc biệt III - Phơng án II Hệ thống van - động cơ: (T - Đ ) 1,Giới thiệu a, Sơ đồ b,Các phần tử sơ đồ + Đ: ®éng c¬ mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp,thùc hiƯn chøc biến lợng điện chiều thành truyền động cho cấu sản xuất + BBĐ: bé biÕn ®ỉi van cã ®iỊu khiĨn , thùc hiƯn chức biến lợng điện xoay chiều thành lợng điện chiều cung cấp cho động + Uđ tín hiệu điện áp đặt + FT máy phát tốc thực chức khâu phản hồi âm tốc độ +TH & KĐ khối tổng hợp khuyếch đại tín hiệu + FX mạch phát xung a b c bb® ck® ® ft x®k th 2, Hoạt động hệ thống n fx & Giả sử ban đầu hệ thống đà đợc đóng vào lới với điện áp thích hợp, lúc kđ động cha làm việc Khi ta đặt vào hệ thống mộtUđđiện áp đặt U đ ứng với tốc độ động cơ.Thông qua khâu TH & KH mạch FX suất 2-3 xung đa tới chân điều khiển van biến Hình đổi biến đổi , lúc nhóm van đợc đặt điện áp thuận , van mở với góc mở Đầu BBĐ có điện áp U d đặt nên phần ứng động động quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu Trong trình làm việc, nguyên nhân làm cho tốc độ động giảm qua biểu thức : UĐK = Uđ - n n giảm UĐK tăng giảm Ud tăng n tăng điểm làm việc yêu cầu Khi n tăng mức cho phép trình diễn ngợc lại Đây nguyên lý ổn định tốc độ 3,Họ đặc tính hệ thống Sức điện động BBĐ: Eb = Ebm cos = Ub ( Ub =U : điện áp đầu biến đổi ) Eb = KKĐKb( Uđ - n ) actg K KD K b ( U d  n) E bm +Ph¬ng trình đặc tính hệ thống: n Ub R  Ru K K U R  Ru  b I u  KD b d  b I Kd d Kdd Kd d Kdd u  n K KD K b U cd Rb  Ru  I Kdd K d  d   K KDnK b u n0max Đây phơng trình đặc tính hệ thống.Từ ta vẽ đợc họ đặc tính hệ thống hình 2-4 4, Đánh giá chất lợng hệ thống Hình 2-4 a, Ưu điểm: + Do sử dụng thiết bị bán dẫn biến đổi nên hệ thống có độ tác động nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao + Là biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu móng đặc biệt + Dễ thiết lập hệ thống tự động kín để nâng cao chất lợng hệ thống b, Nhợc điểm + Khả chịu tải dòng, áp nhỏ; có gia tốc dòng áp du/dt, di/dt có nguy làm hỏng lớp tiếp giáp +Sức điện động biến đổicó dạng đập mạch làm phát sinh thành phần sóng hài bậc cao gây phát nóng động ( khắc phục nhợc điểm cách mắc thêm cuộn kháng ) + HƯ thèng lµm viƯc cã cos nhá IV - Phơng án III m Hệ thống xung áp - ®éng c¬ 1, Giíi thiƯu a, S¬ ®å ck® u ® d0 mk ft + xk xm n fx k® uđk ucđ b,Các phần tử hệ thống Hình 2-5từ độc lập thực chức biến đổi điện + Đ: động chiều kích chiều thành truyền động cho cấu sản xuất ckđ cuộn kích từ động + MK : mạch khoá van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngợc đặt nên van đẻ khoá van + T :tiristo chức nh khoá đóng mở để băm điện áp nguồn chiều + FT : máy phát tốc thực chức khâu phản hồi âm tốc độ +Uđ: tín hiệu điện áp chủ đạo +KĐ : mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp U đk để đa vào mạch FX +FX : mạch phát xung có nhiệm vụ phát xung mở cho van T xung khoá cho mạch cho mạch khoá van MK + DO: van diốt 2, Hoạt động hệ thống Giả sử ban đầu ta đặt vào hệ thống điện áp chủ đạo U đ ( hệ thống đà đợc đóng vào nguồn chiều ) qua nút tổng hợp tín hiệu ta có: Uđk = Uđ - n Tuy nhiên ban đầu n = Uđk = Uđ , tín hiệu qua mạch KĐ đợc đa tới mạch FX pháp xng mở đa tới chân điều khiển van T đầu cã søc ®iƯn ®éng Eb Eb  t1 U TCK Sức điện động đợc đặt nên động động quay với tốc độ tơng ứng với điện áp đặt ban đầu Khi muốn thay đổi tốc độ động ta thay đổi Uđ Trong trình làm việc giả sử nguyên nhân mà tốc độ động giảm qua mạch phản hồi âm tốc độ ta có: Uđk = Uđ - n Khi n giảm Uđk tăng t1=KUđk tăng Eb tăng tốc độ động tăng giá trị đặt u t1 t tck Nếu tốc độ động tăng tốc độ đặt trình diễn ngợc lại Đây nguyên lý ổn định tốc độ Nếu tốc độ động tăng tốc độ đặt trình diễn ngợc lại Đây nguyên lý ổn định tốc độ 3, Họ đặc tính hệ thống Eb Sức điện động BBĐ: Phơng trình đặc tính thống: t1 U TCK n Eb R  Ru tU R  Ru  b Iu   b I Kd d Kd d TCK K d  d Kd d u t K1 u dk K1 ( U cd   n)  n K1 U cd Rb  Ru  I TCK K d  d  K1  TCK K d  d K1 u Đây làp phơng trình đặc tính hệ thống từ phơng trình ta có họ đặc tính hệ thống nh hình vẽ n n0max I -n0max 4, Đánh giá chất lợng hệ thống Hình 2-6 a,Ưu điểm + Hệ thống đợc dùng nơi có nguồn chiều có công suất ằ công suất động sơ đồ thay bỏ qua R b đặc tính có độ cứng cao + Hệ thống dùng van động lực + Dễ tự động hoá b, Nhợc điểm +Phải có nguồn chiều phải có kèn theo nguồn xoay chiều- chiều + Dạng điện áp có dạng xung gây tổn thất phụ động +Bộ biến đổi làm việc rơi vào chế độ dòng gián đoạn