TBD nhanh nhanh pdf

Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện Chơng 1: Điều chỉnh tốc độ động cơ điện Bài 1: Khái niệm chung I, Khái niệm về điều chỉnh tốc độ: + Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của TĐĐ tự động. Nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Thực tế trong sản xuất nhiều máy có yêu cầu tốc độ khác nhau. Để đáp ứng yêu cầu này ta phải điều chỉnh tốc độ của hệ thống TĐĐ ( dùng phơng pháp nhân tạo) + Điều chỉnh tốc độ TĐĐ là dùng các phơng pháp thuần tuý điện, tác động lên bản thân hệ thống TĐĐ ( Nguồn điện và động cơ điện). Nhằm để thay đổi tốc độ quay của trục động cơ điện. + Tốc độ làm việc của TĐĐ do công nghệ yêu cầu và đợc gọi là tốc độ đặt hay tốc độ mong muốn. + Trong quá trình làm việc, tốc độ của động cơ thờng bị thay đổi do sự biến thiên của tải, của nguồn điện. Do đó gây ra sai lệch tốc độ thực so với tốc độ đặt. + Có nhiều phơng pháp khác nhau để ổn định tốc độ động cơ trong các hệ TĐĐ tự động. Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể để lựa chọn phơng pháp ổn định tốc độ động cơ cho hợp lý. II. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ: 2.1.Dải điều chỉnh tốc độ: + Dải điều chỉnh tốc độ hay phạm vi điều chỉnh là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mô men tải đã cho + Ký hiệu: D +Biểu thức Trong đó: n max Giá trị tốc độ cực đại n min Giá trị tốc độ cực tiểu 2.2. Sai số tốc độ: + Sai số tốc độ là đại lợng đặc trng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt. Thờng đợc tính theo phần trăm. + Ký hiệu: s % + Biểu thức: GV: Nguyễn Trờng Huân 1 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử min max n n D = n nn s = % Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện Trong đó: n đ : Tốc độ đặt n: Tốc độ làm việc thực 2.3.Độ trơn của điều chỉnh tốc độ: + Độ trơn của điều chỉnh tốc độ là tỷ số giữa giá trị tốc độ ổn định đạt đợc ở cấp i và giá trị tốc độ ổn định đạt đợc ở cấp kế tiếp ( i + 1) + Ký hiệu: + Biểu thức: i i n n 1+ = Trong đó: - ni: Giá trị tốc độ ổn định đạt đợc ở cấp i - n i + 1 : Giá trị tốc độ ổn định đạt đợc ở cấp i + 1 2.4. Chỉ tiêu kinh tế: + Chỉ tiêu kinh tế thể hiện ở vốn đầu t,chi phí vận hành, chi phí sữa chữa vv + Chỉ tiêu kinh tế có ý nghĩa quan trọng. Thờng là chỉ tiêu quyết định cho việc lựa chọn phơng án điều chỉnh tốc độ. Bài 2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Kích từ độc lập I.Khái niệm về đặc tính cơ: + Quan hệ giữa tốc độ và mô men của động cơ gọi là đặc tính cơ của động cơ. n = f ( M) hoặc = f ( M) + Quan hệ giữa tốc độ và mô men của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy sản xuất. n = f ( M c ) hoặc = f ( M c ) + Các tính cơ trên có trể biểu diễn ở hàm thuận hoặc hàm ngợc. Ví dụ: = f ( M) hay M = f ( ) + Với động cơ điện một chiều, ngoài đặc tính cơ còn có đặc tính cơ điện. Vậy đặc tính cơ điện là: Quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động cơ gọi là đặc tính cơ điện. n = f ( I ) hoặc = f ( I ) Trong đó: n: Tốc độ quay ( Đơn vị vg/ p ) : Tốc độ góc ( Đơn vị rad/ s ) M: Mô men ( Đơn vị N.m ) II.Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên: GV: Nguyễn Trờng Huân 2 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện 2.1. Sơ đồ nguyên lý: + Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy dòng điện kích từ không phụ thuộc với dòng điện phần ứng. Nghĩa là từ thông của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải, chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở của mạch kích từ. 2.2.Phơng trình đặc tính cơ: + Từ sơ đồ nguyên lý ta viết phơng trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng nh sau: U = E + ( R + R p ). I ( 1 ) Trong đó: U: Điện áp phần ứng, đơn vị V E: Sức điện động phần ứng, đơn vị V R: Điện trở mạch phần ứng, đơn vị R p : Điện trở phụ mạch phần ứng, đơn vị I : Dòng điện mạch phần ứng, đơn vị A Với: R = r+ r cp + r b + r ct r - Điện trở cuộn dây phần ứng, đơn vị r cp - Điện trở cuộn dây cực từ phụ, đơn vị r b - Điện trở cuộn bù, đơn vị r ct - Điện trở tiếp xúc của chổi than, đơn vị + Sức điện động phần ứng E đ đợc xác định biểu thức: ( ) 2 2 k a pN E = = Trong đó: p : Số đôi cực từ chính N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng : Từ thông kích từ dới một cực từ, đơn vị w b k : Hệ số cấu tạo của động cơ với GV: Nguyễn Trờng Huân 3 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n ( vòng/ phút) thì ta thay thế Gọi là hệ số sức điện động của động cơ K e K105.0 Thay (2) vào (1) và biến đổi ta có: ( ) )3( u pu u I K RR k U = Đây là phơng trình đặc tính cơ điện của động cơ mặt khác mômen điện từ M đt của động cơ đợc xác định bằng biểu thức: K I u t uut M )4(IK I. a2 pN M == = Thay vào phơng trình đặc tính cơ điện của động cơ ta có: Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mô men trên trục động cơ bằng mô men điện từ. Ký hiệu M, nghĩa là M đt = M cơ = M. Do đó phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập là: 2.3. Dạng đặc tính cơ: Giả sử ta không xét đến ảnh hởng của phản ứng phần ứng ngang trục làm giảm từ thông của động cơ. Mà ta đã đợc bù đủ từ thông và từ thông = const thì các phơng trình đặc tính cơ điện và phơng trình đặc tính cơ đồ thị đợc biểu diễn là những đờng thẳng có dạng nh sau: GV: Nguyễn Trờng Huân 4 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử a pN k = 2 55,960 2 nn = = a pN E u 60 = I m I nn I M m M m M Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện Hình 2: Dạng đặc tính cơ điện Hình 3: Dạng đặc tính cơ Từ các đồ thị trên ta they khi I=0 hoặc M=0 ta có: 0 == K Uu Gọi là tốc độ góc không phải lý tởng Khi 0 = ta có: I nm : Gọi là dòng điện ngắn mạch, M nm : Gọi là mômen ngắn mạch III. Các trạng thái hãm + Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mô men quay ngợc chiều với tốc độ quay của rôto. Trong tất cả các trạng thái hãm, động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát. 3.1 Hãm tái sinh: + Hãm tái sinh là trạng thái mà động cơ biến cơ năng đã tích lũy đợc thành điện năngtrả về lới điện. + Hãm tái sinh xẩy ra khi tôc độ của rô to lớn hơn tốc độ không tải lý tởng. Khi hãm động cơ làm việc nh một máy phát điện song song với lới. Đây là phơng pháp hãm kinh tế nhất. 3.2. Hãm ngợc: + Hãm ngợc là trạng thái máy phát của động cơ, khi rôto quay ngợc với chiều quay tơng ứng của điện áp nguồn gây ra. + Thờng có 2 trờng hợp hãm ngợc - Đa điện trở phụ vào mạch phần ứng - Đảo chiều điện áp phần ứng khi động cơ đang quay 3.3. Hãm động năng: + Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc nh một máy phát mà năng lợng cơ học của động cơ đã tích lũy đợc trong quaqs trình làm việc trớc đó. GV: Nguyễn Trờng Huân 5 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện Biến thành điện năng tiêu tán trong mạch vòng phần ứngkhông liên quan với lới, dới dạng nhiệt. + Thờng có 2 trờng hợp hãm động năng: - Hãm động năng kích từ độc lập - Hãm dộng năng tự kích IV.Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ: 1. Phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng 2. Phơng pháp điều chỉnh từ thông động cơ. Bài 3: Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha I. Phơng trình và đặc tính cơ tự nhiên: + Động cơ điện KĐB đợc sử dụng nhiều trong thực tế. Ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rô to lồng sóc. Kích thớc, trọng lợng nhỏ hơn khi có cùng một công suất. Làm việc tin cậy, chắc chắn,sử dụng trực tiếp lới điện xoay chiều3 pha cho nên không cần không cần các thiết bị biến đổi kèm theo. Nhợc điểm: Điều chỉnh tốc độ khó khăn, động cơ rô to lồng sóc khi khởi động dòng điện lớn, mô men khởi động nhỏ. + Phơng trình đặc tính cơ: Trong đó: M: Mô men động cơ U f1: Trị số hiệu dụng của điện áp pha stato( v) ' 2 R - Điện trở cuộn dây rô to đã quy đổi về stato R 1 : Điện trở cuộn dây stato s : Độ trợt của động cơ Xnm : Điện kháng ngắn mạch + Dạng đặc tính cơ II. Các trạng thái hăm: 2.1. Hãm tái sinh: + Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ của động cơ n lớn hơn tốc độ của từ trờng quay n 1 . động cơ làm việc nh một máy phát điện. Phát ra công suất tác dụng trả lại GV: Nguyễn Trờng Huân 6 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện cho lới điện. Vãn tiêu thụ công suất phản kháng của lới để tạo ra từ trờng trong máy. + Ví dụ: Động cơ trong cơ cấu nâng tải của cầu trục,thang máy vv Khi hạ tải trọng xuống, do tác dụng của tải trọng mà động cơ quay với tốc độ n > n 1 và làm việc ở trạng thái hãm tái sinh. 2.2. Hãm ngợc: Thờng có 2 trờng hợp hãm ngợc + Hãm ngợc bằng cách đa điện trở phụ vào mạch rôto: chỉ dùng cho động cơ rôto dây quấn với phụ tải mang tính chất thế năng. + Hãm ngợc bằng cách đảo thứ tự pha của điện áp lới đặt lên động cơ. 2.3. Hãm động năng: + Hãm động năng kích từ độc lập: Động cơ đang làm việc, ta cắt động cơ ra khỏi lới điện 3 pha, dóng nguồn điện một chiều vào động cơ. Động cơ làm việc ở trạng thái hãm động năng kích từ độc lập. + Hãm động năng tự kích: Nguồn điện một chiều đợc tạo ra từ năng lợng mà động cơ đã tích lũy đợc. Thờng động cơ đợc nối với tụ điện. chính vì vậy trạng thái hãm này còn gọi là hãm tụ điện. III. Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ: GV: Nguyễn Trờng Huân 7 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện Chơng 2: Tự động khống chế truyền động điện I. Khái niệm chung: 1.1. Khái niệm về tự động khống chế Đây là một dạng tự động hóa đợc sử dụng nhiều tuy mức độ chính xác không cao lắm, nhng đơn giản nên đợc ứng dụng phổ biến ở nhiều lĩnh vực: Trong máy công cụ nh máy phay, máy mài, máy bào, máy tiện trong gia công kim loại có máy cắt tôn, máy cán thép; ở thiết bị nâng, các băng tải, cần cẩu, palăng điện; các thiết bị trong ngành may mặc; ngành in v.v Công tắc hành trình có kiểu dùng tác động cơ học trực tiếp( ấn, gạt, tì) để đóng mở tiếp điểm, nhng ở nhiều máy nh máy may, máy in có loại dùng công tắc hành trình không tiếp điểm là các bộ cảm biến vị trí kiểu điện từ (cảm ứng), kiểu nam châm, quang học tác động bằng lực điện từ mà không cần tác động cơ học trực tiếp nên tránh đợc va đập, không bị rơ, mòn nên vận hành tin cậy và an toàn hơn. 1.2. Các nguyên tắc khống chế cơ bản a. Khống chế theo nguyên tắc thời gian: - Thờng đợc sử dụng trong những trờng hợp: Mở máy, hãm máy: Khi khởi động bằng phơng pháp đổi nối sao, tam giác, mở máy qua biến trở - Thiết bị dùng để khống chế: Rơ le thời gian. b. Khống chế theo nguyên tắc tốc độ: - Thờng đợc sử dụng phổ biến trong mạch hãm ngợc đợc cơ - Thiết bị dùng để khống chế: Rơ le tốc độ. c. Khống chế theo nguyên tắc dòng điện: - Phơng pháp này thờng đợc sử dụng phổ biến trong mạch mở máy động cơ. - Thiết bị dùng để khống chế: Rơ le dòng điện. - Nguyên tắc này chính xác đợc dùng phổ biến ở những máy cắt gọt kim loại qua các thiết bị gá lắp, các đồ gá. d.Khống chế theo nguyên tắc hành trình: - Phơng pháp này là một dạng tự động hoá thờng đợc sử dụng phổ biến trong mạch điện máy phay, máy tiện tuy nhiên độ chính xác không cao. - Thiết bị dùng để khống chế: Công tắc hành trình - Nguyên tắc này để hạn chế hành trình của các bộ phận máy, để quy định mức độ giới hạn làm việc nhằm đảm bảo an toàn. GV: Nguyễn Trờng Huân 8 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện 1.3.Các phơng pháp thể hiện sơ đồ điện: a. Sơ đồ khai triển: - Sơ đồ khai triển là sơ đồ thể hiện đầy đủ các phần tử của hệ thống. Trong sơ đồ này các phần tử của khí cụ, thiết bị đợc thể hiện không xét đến vị trí tơng quan thực tế giữa chúng, mà chủ yếu chỉ xét đến vị trí thực hiện chức năng của nó. - Ví dụ: Cuộn dây của CTT có thể vẽ chỗ này mà tiếp điểm có thể vẽ chỗ khác, mỗi tiếp điểm có thể ở một nơi. - Sơ đồ khai triển có thể chia thành từng cụm theo chức năng của từng mạch.Ví dụ: Cụm khởi động, bảo vệ, hãm vv ở mỗi cụm phải ghi rõ choc năng bên cạnh và có đánh số để thuận tiện cho việc theo dõi và phân biệt các phần tử cũng nh cực tính của nguồn lúc chuyển sang sơ đồ lắp ráp. b.Sơ đồ nguyên lý: - Sơ đồ nguyên lý là một dạng của sơ đồ khai triển đã đơn giản hóa đi, sơ đồ này chỉ để lại các mạch chính, biểu thị các máy đien, thiết bị điện. Có ý nghĩa nguyên lý làm việc của hệ thống Đôi khi sơ đồ nguyên lý chỉ để giảI thích sự làm việc của một vài khâu nào đó của hệ thống. - Thờng ngời ta thiết lập sơ đồ nguyên lý theo yêu cầu của quá trình công nghệ, mức độ tự động hoá và số liệu mạch điện để đơn giản hoá sơ đồ nguyên lý. - Sơ đồ nguyên lý thờng có hai phần tử cơ bản: + Mạch động lực: Là mạch điện cho động cơ đi qua cầu dao, cầu chì, tiếp điểm chính của CTT . + Mạch điều khiển (mạch khống chế): Là mach cho tiếp điểm, nút bấm, cuộn dây, tiếp điểm phụ của CTT, RN, RT, PKC. - Các thiết bị, khí cụ ghi tên theo nhiệm vụ của nó trong mạch điện và viết bằng chữ cái in hoa bên cạnh các phần tử. - Các điểm nối phải đánh dấu. - Để lắp rắp đỡ nhầm và thuận tiện khi đọc sơ đồ thờng số lẻ đánh ở bên trái, số chẵn đánh ở bên phải của cuộn dây theo quy luật tăng dần. c, Sơ đồ lắp ráp: + Sơ đồ lắp rắp là sơ đồ dùng để thi công, sơ đồ này cần thiết cho ngời lắp đặt, vận hành, kiểm tra và sửa chữa. + Để thiết lập đợc sơ đồ này thì phải dựa vào: Sơ đồ nguyên lý, kích thớc của GV: Nguyễn Trờng Huân 9 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử Trờng TCN Hng Yên Đề cơng : Trang Bị Điện thiết bị, bảng điện + Một số quy ớc khi vẽ sơ đồ lắp rắp: - Bản vẽ lắp rắp phải vẽ theo tỷ lệ xích nhất định, ghi rõ kích thớc của bảng điện, tủ điện, kích thớc của các thiết bị - Các thiết bị dễ h hỏng, hoặc hay phải sửa chữa nên đặt ở vị trí thích hợp, dễ thao tác, dễ sửa chữa, dễ thay thế - Thiết bị toả nhiệt nên đặt xa loại không chụi nhiệt, đảm bảo an toàn, kỹ thuật. - Các đầu dây ở từng khối đợc đánh ký hiệu và các ký hiệu phải thống nhất cả ở hai sơ đồ. - Các điểm nối dây không đợc quá 3 sợi dây. - Tất cả các đầu dây phải đi song song, vuông góc và cùng 1 hớng. 1.4. Một số ký hiệu quy ớc 1.5. Bảo vệ và tín hiệu hoá sơ đồ: 1.5.1. Bảo vệ a. Bảo vệ ngắn mạch: + Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì: - Cầu chì cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, nhng tác động không chính xác, không có khả năng bảo vệ chế độ làm việc hai pha. Khi cầu chì tác động cần phải có 1 thời gian nhất GV: Nguyễn Trờng Huân 10 Khoa Kỹ thuật điện - Điện tử [...]... vệ hoàn thiện hơn cầu chì ATM có khả năng tác động nhanh, chính xác, tác động cắt cả 3 pha, nên tránh đợc sự cố làm việc hai pha - ATM có khả năng cắt dòng điện lớn hàng trăm lần so với dòng định mức Khi bị tác động không mất trời gian ta có thể đóng điện lại luôn - ATM có kích thớc lớn, giá thành cao + Bảo vệ bằng rơ le dòng điện cực đại tác động nhanh: với động cơ 3 pha chỉ đặt 2 rơ le ở 2 pha Với . ngắn mạch bằng ATM: - ATM nó có đặc tính bảo vệ hoàn thiện hơn cầu chì. ATM có khả năng tác động nhanh, chính xác, tác động cắt cả 3 pha, nên tránh đợc sự cố làm việc hai pha. - ATM có khả năng. lại luôn. - ATM có kích thớc lớn, giá thành cao. + Bảo vệ bằng rơ le dòng điện cực đại tác động nhanh: với động cơ 3 pha chỉ đặt 2 rơ le ở 2 pha. Với động cơ một pha, một chiều chỉ đặt 2 rơle.