Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung 4: Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc quay của động cơ điện mộtchiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim.3.. Đồ án được gồm bốnphần chính sa
lOMoARcPSD|39270902 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ MỘT CHIỀU SONG SONG Giáo viên hướng dẫn: Phan Đình Hiếu Sinh viên thực hiện: 1 Nguyễn Văn Duy-2021608854 2 Quách Huy Đức- 2021608835 3 Nguyễn Kim Manh -2020608569 Nhóm 8-LT-Cơ điện tử 1-K16 Hà Nội, 06/2022 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Ghi chú: TL, BTL, ĐA/DA (Tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án) PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM I Thông tin chung 1 Tên lớp: Cơ điện tử 1 Khóa: k16 2 Tên nhóm: Nhóm 8 Họ và tên thành viên: Nguyến Văn Duy-2021608854 Quách Huy Đức- 2021608835 Nguyễn Kim Mạnh- 2020608569 II Nội dung học tập 1 Tên chủ đề: Xây dựng hệ thống điều khiển động cơ điện 1 chiều 2 Hoạt động của sinh viên Nội dung 1: Tổng quan về hệ thống Nội dung 2: Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả động cơ điện một chiều (L1.1; L1.2) Nội dung 3: Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều Nội dung 4: Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc quay của động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20- sim 3 Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch và mô hình sản phẩm III Nhiệm vụ học tập 1 Hoàn thành đồ án theo đúng thời gian quy định (từ ngày …/…/… đến ngày …/…/….) 2 Báo cáo nội dung nghiên cứu theo chủ đề được giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án 1 Tài liệu học tập: Giáo trình môn học Cảm biến và hệ thống đo, vi điều khiển 2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính, linh kiện và dụng cụ điện tử theo nhu cầu sử dụng KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS.NGUYỄN ANH TÚ PHAN ĐÌNH HIẾU 2 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 MỤC LỤC PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM .2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH .5 LỜI NÓI ĐẦU .7 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 10 1.1 Tổng quan động cơ điện một chiều kích từ song song 10 1.1.1 Động cơ 1 chiều là gì? 10 1.1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều 10 1.1.3 Nguyên lí hoạt động .13 1.1.4 Đảo chiều động cơ 15 1.1.5 Các ứng dụng về động cơ điện một chiều kích từ song song 15 1.2 Hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều 16 1.2.1 Bộ điều khiển động cơ điện một chiều là gì ? 16 1.2.2 Phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều .16 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU SONG SONG .19 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ BOND GRAPH MÔ TẢ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 22 3 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TÍNH GÓC QUAY CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU SỬ DỤNG PHẦN MỀM 20-SIM 26 4 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Cực từ chính động cơ điện một chiều 7 Hình 1-2: Phần ứng (rotor) 8 Hình 1-3: Cấu tạo cổ góp .9 Hình 1-4: Nguyên lý hoạt động 10 Hình 1-5: Đảo chiều động cơ .11 Hình 1-6: Cấu tạo động cơ 13 Hình 1-7: Động cơ 1 chiều 13 Hình 2-1: Sơ đồ mạch kích từ song song 15 Hình 3-1: Các điểm có điện thế khác nhau 18 Hình 3-2: Đặt các junction 0 tại các vị trí A,B,C,D 18 Hình 3-3: Chèn các phần tử vào Bond Graph 19 Hình 3-4: Gán chiều công suất tới tất cả các đường liên kết trong sơ đồ .19 Hình 3-5: Bond Graph rút gọn 20 Hình 3-6: bond graph tối giản .20 Hình 4-1: Biểu đồ Bond graph trên phần mềm 20- sim 21 Hình 4-2: Biểu đồ của dòng điện kích từ và dòng điện phần ứng theo thời gian 22 5 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Hình 4-3: Biểu đồ Momen theo thời gian .22 Hình 4-4: Biểu đồ Momen xoắn và tốc độ quay của động cơ theo thời gian…… 23 Bảng 1: Giá trị các thành phần ……………………………………… ……… … 26 Hình 4.5: Biểu đồ bond graph mô tả hệ thống điều khiển ĐC …………………… 28 Hình 4.6: Mô phỏng động cơ điện một chiều …….………………………… … 29 Hình 4.7: Mô phỏng hệ thống ĐC khi Kp=1 ……………………,……………… 30 Hình 4.8: Mô phỏng hệ thống ĐC khi Kp=10 …………………… …,……… …30 Hình 4.9: Mô phỏng hệ thống ĐC khi Kp=100 ……….……………………………31 6 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 LỜI NÓI ĐẦU Động cơ điện một chiều đã ra đời từ rất lâu và cùng với sự phát triển của trình độ khoa học kỹ thuật, những ưu điểm của chúng ngày càng được tận dụng một cách triệt để, tinh vi và sáng tạo Để động cơ điện một chiều hoạt động đúng theo yêu cầu công nghệ, ta cần rất nhiều yếu tố như công nghệ chế tạo, người vận hành Ngày nay động cơ điện một chiều có thể tạo ra điện như máy phát điện, hoặc sử dụng điện như motor điện bơm nước, motor quạt máy,…Vậy định nghĩa máy điện một chiều là gì, phân loại, công dụng, cấu tạo của máy điện 1 chiều như thế nào? Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, chúng em được giao bài tập lớn môn học mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ điện tử với đề tài: " Tìm hiểu, xây dựng và mô phỏng hệ thống diều khiển động cơ điện một chiều kích từ song song " Với sự cố gắng của bản thân nói riêng và của nhóm nói chung cùng với sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là thầy Phan Đình Hiếu đã trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này Đồ án được gồm bốn phần chính sau: - Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về động cơ một chiều kích từ song song và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều - Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả động cơ điện một chiều - Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều 7 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 - Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc quay của động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim Do lần đầu làm báo cáo bài tập lớn mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ điện tử chưa có kinh nghiệm nên em không tránh khỏi những sai sót, mong các thầy giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo để bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn! Đề tài: Cho cấu trúc hệ thống điều khiển góc quay động cơ điện một chiều kích từ song song như hình 1 Và mạch động cơ điện một chiều như hình 2 Trong đó: R là tín hiệu đặt tốc độ; là góc quay của động cơ; u là tín hiệu điều khiển động cơ Các thông số của động cơ như sau: - Điện cảm phần ứng L: 17.5 H - Điện trở phần ứng R: 0.6 - Điện trở mạch kích từ: 0.4 - Điện cảm kích từ L: 80 H - Hệ số cản b = 6.6 Nms/rad - Momen quán tính J= 0.166 8 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 - Hệ số momen K= 1.53 Hình 1 Hình 2 9 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Yêu cầu: - Giới thiệu tổng quan và các ứng dụng về động cơ một chiều kích từ song song và hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều - Sử dụng phương pháp phân tích vật lý để viết phương trình mô tả động cơ điện một chiều - Xây dựng biểu đồ Bond Graph mô tả động cơ điện một chiều và hệ thống điều khiểnđộng cơ điện một chiều - Mô phỏng và đánh giá các đặc tính góc quay của động cơ điện một chiều và hệ thốngđiều khiển động cơ điện một chiều sử dụng phần mềm 20-sim CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan động cơ điện một chiều kích từ song song 1.1.1 Động cơ 1 chiều là gì? Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của Direct Current Motors) là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói cách khác thì đây là loại động cơ chạy bằng nguồn điện áp DC - điện áp 1 chiều 1.1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều cấu tạo gồm hai thành phần chính: phần cảm (stator), phần ứng (roto) 10 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com)