BTL Cơ cấu chấp hành và điều khiển Haui Nhóm 10

Thiết bị cấp phôi cung cấp các phôi chưa gia công vào trạm máy gia công. Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 100 kg, vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.05 ms, thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.05ms là 1(s) là; thời gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hiện được một hành trình bằng 4s; áp suất của chất lỏnglàm việc p=50at. Khi vận hành van 43 giữ trạng thái, cần piston của xilanh tác dụng kép (1A) sẽ ra vào theo ý muốn của người thợ. Hoạt động của sinh viên Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống? Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài? Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW; Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vgphút. Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 . Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vgph. Biết rằng Mmaxmm  200%Mđm, mở máy với 3 cấp điện trở. Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vgph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46. Hãy xác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75 Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số sau: Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW. Áp dây định mức: Vđm = 660V 380V – Y. (Tần số nguồn điện f = 50 Hz). Tốc độ định mức của động cơ: nđm = 980 vòngphút. Hiệu suất định mức là: đm = 93,5%. Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86. Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6. Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: 1. Tần số của rotor? 2. Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ? 3. Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao.

Hà Nội: 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ - -

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -

Giáo viên hướng dẫn : TS Phan Đình Hiếu

Sinh viên thực hiện : 1 Tạ Công Thành - 2019603484

CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY KHÍ VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN

ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO VÀ XỬ LÍ TÍN HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN LỬA, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỂ CẢNH BÁO VÀ CHỮA CHÁY

ĐỒ ÁN MÔN

ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐO VÀ XỬ LÍ TÍN HIỆU SỬ DỤNG CẢM BIẾN PHÁT HIỆN LỬA, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỂ CẢNH BÁO VÀ CHỮA CHÁY

1

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: Cơ Điện Tử 2 Khoá: 14

2 Tên nhóm: 10

3 Họ và tên thành viên: Nguyễn Văn Hùng - 2019604255

II Nội dung học tập

1 Phần thuỷ khí: Thiết bị cấp phôi cung cấp các phôi chưa gia công vào trạm máy

gia công Tải trọng tĩnh

cực đại tác dụng lên pittong là 100

kg, vận tốc chuyển động ổn định

của pittong là 0.05 m/s, thời gian

tăng tốc từ 0 tới 0.05m/s là 1(s) là;

thời gian giảm tốc ở cuối hành trình

bằng thời gian tăng tốc; thời gian

pittong thực hiện được một hành

trình bằng 4s; áp suất của chất

lỏnglàm việc p=50at Khi vận hành

van 4/3 giữ trạng thái, cần piston

của xilanh tác dụng kép (1A) sẽ ra

vào theo ý muốn của người thợ

Hoạt động của sinh viên

- Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống?

-Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài?

2

2 Phần động cơ điện

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW;

Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính

cơ nhân tạo với Rưf = 0,78

Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng

Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46 Hãy xác định tốc độ động cơ khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75

Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông

số sau: Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50 Hz)

Tốc độ định mức của động cơ: nđm = 980 vòng/phút

Hiệu suất định mức là:đm = 93,5%

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định:

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Giáo Trình Truyền Động Điện, Hệ Thống Tự Động

KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS Nguyễn Anh Tú TS Phan Đình Hiếu

4

MỤC LỤC:

MỤC LỤC: 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

DANH MỤC BẢNG 5

LỜI NÓI ĐẦU 6

PHẦN 1: THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 7

1.1 Xây dựng biểu đồ trạng thái và lưu đồ tiến trình hệ thống thuỷ lực 7

1.1.1: Biểu đồ trạng thái: 7

1.1.2: Lưu đồ tiến trình hệ thống: 7

1.2: Tính chọn xylanh, tính chọn bơm dầu và thiết kế mạch thuỷ lực 8

1.2.1: Tính chọn xy-lanh: 8

1.2.2: Tính chọn bơm dầu: 10

1.3: Thiết kế hệ thống thuỷ lực: 11

PHẦN 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN 12

Bài 1: 12

Bài 2: 14

Bài 3: 15

Bài 4: 17

Bài 5: 18

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Biểu đồ trạng thái hệ thống xy lanh 7

Hình 2: Bảng thông số đường kính xy lanh TCVN 7969:2008 Error!

Bookmark not defined.

Hình 3: Đường đặc tính cơ tự nhiên 13 Hình 4: Đường đặc tính cơ nhân tạo 14

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Chú thích biểu đồ trạng thái 7 Bảng 2: Bảng thông số đường kính xy lanh TCVN 7969:2008 9 Bảng 3: Thông số lựa chọn thông số xy lanh tỷ lệ đường kính với áp suất 9

6

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống và xản xuất Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào các hoạt động sản xuất đòi hỏi con người phải không ngừng học hỏi và nâng cao trình độ hiểu biết để kịp thời cập nhật những tiến bộ mới nhất của thế giới

Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các sản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành khác trong nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều khiển và cảm ứng, …

Trong đề tài đồ án môn “ Tính toán thiết kế hệ thống thủy khí và động cơ điện” này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu và tính toán, thiết kế Thông qua đó có thể áp dụng nó vào

các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra

trường

Để bài báo cáo được hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cô Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm

ơn đến các thầy cô trong Khoa Cơ khí nói chung và thầy cô trong bộ môn Cơ điện

tử nói riêng đã nhiệt tình hướng dẫn đồ án môn cho chúng em.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021

ON1, ON2 Nút bấm công tắc ra, vào

A+ Hành trình tiến ra của xy lanh A- Hành trình lùi vào của xy lanh Hành trình tiến ra của xylanh là 4s: 1s tăng tốc, 2s tốc độ ổn định, 1s giảm tốc

Hành trình lùi vào của xylanh là 4s: 1s tăng tốc, 2s tốc độ ổn định, 1s giảm tốc

8

Khởi động hệ thống, bấm nút ấn ON1 để điều khiển xylanh đi ra đẩy thùng

ra ra khỏi vị trí ban đầu, sau đó bấm nút ấn ON2 để điều khiển xylanh thu về vị trí ban đầu để tiếp tục chuẩn bị cho hành trình công tác tiếp theo

1.2: Tính chọn xylanh, tính chọn bơm dầu và thiết kế mạch thuỷ lực

1.2.1: Tính chọn xy-lanh:

 Các thông số:

 Tải trọng tĩnh: 𝑃𝑡 = 100 (𝑘𝑔) = 1000 (𝑁)

 Vận tốc biến đổi nhanh dần: v = 0,05 (m/s) trong thời gian t1 =1 (s)

 Thời gian đi hết 1 tiến trình: t =4 (s)

 Áp suất chất lỏng làm việc: p = 50 (at)

 Xác định tải trọng tác động vào xylanh: Bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động, bỏ qua ma sát trên bề mặt và trong lòng xy lanh

 Tải trọng động: 𝑃đ = 𝑚 𝑎 = 𝑚 ∆𝑣

∆𝑡 = 100 0.05

1 = 5 (𝑁) (1.1)

1

1

 Lựa chọn đường kính xylanh theo bảng tiêu chuẩn ta chọn D = 20 (mm)

 Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc:

𝑉2 = 𝐴2 𝑆 = 𝜋 (𝐷2− 𝑑2)

4 𝑆 = 𝜋 (0.22− 0.12)

4 1,5 = 0.035 (𝑙) (1.6) Gọi Q là lưu lượng chất lỏng của bơm trong 1 chu kỳ T = 8s của hệ thống

5 1 van tiết lưu 1 chiều

6 1 hệ thống bơm

Hình 2: Hệ thống thuỷ lực Hình 3: Hệ thống điều khiển

12

PHẦN 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Bài 1:

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: P đm = 2,2 KW; U đm

= 110V; I đm = 25,6A; n đm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với R ưf = 0,78 

Giải:

a, Xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên:

Đường đặc tính cơ tự nhiên có thể vẽ qua 2 trong số 3 điểm:

Điểm định mức [Mđm; ωđm]; điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0]; Điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0]

Như vậy ta có điểm thứ nhất trên đặc tính cơ tự nhiên cần tìm là điểm định mức: [14.7; 149.75]

Ta tính được:

𝑘 Φđ𝑚 =𝑀đ𝑚

𝐼đ𝑚 =

14.725.6 = 0.57 (𝑊𝑏) Tốc độ không tải lý tưởng:

𝑊0 = 𝑈đ𝑚

𝑘 Φđ𝑚 =

1100.57 = 195 (

𝑟𝑎𝑑

𝑠 )

Ta có điểm thứ hai của đặc tính [0; 193] và như vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ tự nhiên (đường 1)

13

Xây dựng đường đặc tính cơ nhân tạo khi điện trở phụ Rf = 0,78Ω Khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng thì tốc độ không tải lý tưởng không thay đổi, nên ta có thể vẽ đặc tính cơ nhân tạo qua các điểm không tải lý tưởng [0; ω0] và điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; ωnt]

Hình 4: Đường đặc tính cơ tự nhiên

𝑀đ𝑚 = 𝑃đ𝑚

𝑤đ𝑚 =

13.5 ∗ 10310,95 = 122.8(𝑁 𝑚)

Giải

 Xét động cơ trong trường hợp là một thiết bị tiêu thụ điện năng

Khi động cơ làm việc tại chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

𝑛𝑑𝑚 = 1000(𝑣𝑜𝑛𝑔/𝑝ℎ𝑢𝑡) ⇔ 𝜔𝑑𝑚 = 100𝜋

3 (𝑟𝑎𝑑/𝑠) Công suất định mức của động cơ:

Với momen điên từ định mức:

𝑀𝑑𝑚 = 𝐾 𝛷𝑑𝑚 𝐼𝑑𝑚 (2.3)

⇒ 𝑃𝑑𝑚 = 𝐾 𝛷𝑑𝑚 𝐼𝑑𝑚 𝜔𝑑𝑚

Xét cùng một động cơ trên khi làm việc ở chế độ hãm tái sinh

Khi hãm tái sinh, sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp nguồn: E > U, động cơ làm việc như một máy phát song song với lưới và trả năng lượng về nguồn

Phương trình cân bằng điện áp cho mạch điện động cơ:

𝑈𝑢 = 𝐸𝑢 − 𝐼ℎ (𝑅𝑢ℎ+ 𝑅𝑓) (2.7) Dòng điện và momen điện từ trong chế độ làm việc hãm tái sinh đều âm và tốc

độ quay của động cơ sẽ lớn hơn tốc độ không tải định mức

𝑅𝑢ℎ = 0,05 𝑅𝑑𝑚 = 0,0465𝛺

Giải

 Xét thời điểm động cơ hoạt đông ở chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

𝑛𝑑𝑚 = 1460(𝑣𝑜𝑛𝑔/𝑝ℎ𝑢𝑡) ⇔ 𝜔𝑑𝑚 = 146𝜋

3 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)

Công suất định mức của động cơ:

2 𝑟2́

𝑠 𝑤đ𝑚 [(𝑟1+𝑟𝑠 )2́

2+ 𝑥𝑛𝑚2]

= 147.16(𝑁 𝑚) (5.3)

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định:

19

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng

tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

Giải

1 Xét động cơ làm việc tại chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

550000,935 = 58823,53𝑊

Công suất điện từ:

𝑃𝑑𝑡 = 𝑃2+ 𝛥𝑃𝐶𝐾+𝑓 + 𝛥𝑃𝑑2 (2.13)

20

⇔ 𝑃𝑑𝑡 = 𝑃2+ 15% ∑ 𝛥𝑃 + 25% ∑ 𝛥𝑃

⇒ 𝑃𝑑𝑡 = 55000 + 3823,53.0,4 ≈ 56,53𝑘𝑊

21

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]V T H T N S Nguyễn Đức Dương, Điều khiển truyền động điện, Hà Nội:

Bộ Công Thương, ĐH Kinh Tế - Kỹ Thuật Công Nghiệp, 2019

[2] B T Lâm, Hệ thống tự động Thuỷ Khí, Hà Nội: ĐH Công Nghiệp Hà Nội,

2019

Link tài liệu tham khảo:

- YouTube