BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 200 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 hàn

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN:

CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

Giảng viên hướng dẫn : TS.Vũ Tuấn Anh

Sinh viên thực hiện: 1 Nguyễn Lê Thành -2018604875

2 Vũ Xuân Thắng -2018604983

3 Hà Văn Thành -2018603806

Lớp: ĐH CƠ ĐIỆN TỬ 2 – K13-Nhóm 19

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-

 -PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: Cơ điện tử 2 Khóa: K13

2 Tên nhóm: Nhóm 19

Họ và tên thành viên: Nguyễn Lê Thành - 2018604875

Vũ Xuân Thắng -2018604983

Hà Văn Thành -2018603806

II Nội dung học tập

1 Phần thuỷ khí:

Cửa kho đông lạnh được mở và đóng bằng xy lanh thuỷ lực Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 200 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 lỏng làm việc p=60at Bình tích

điện Van 4/3 được sử dụng để điều khiển xy lanh Van này có thể được nối theo cách mà nó làm cần piston đi ra khi van ở vị trí thường Hệ thống dự phòng cho

an toàn cắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt ở cửa trong trường hợp này không cần thiết Chức năng ngắt này thông thường được thực hiện bằng hệ thống điều khiển điện dùng cho hệ thống thuỷ lực.

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

Hà Nội: 2020

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 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 đm max Mmm  200%M , mở máy với 3 cấp điện trở.M , mở máy với 3 cấp điện trở.

Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW;Uđm =

440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh.

Xác định  khi Iư = 60 A, Rưf = 0.

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%M , mở máy với 3 cấp điện trở

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%M , mở máy với 3 cấp điện trở tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25%M , mở máy với 3 cấp điện trở tổng tổn hao.

III Nhiệm vụ học tập

1 Hoàn thành đồ án theo đúng thời gian quy định (từ ngày …/…/… đến ngày …/…/….)

2 Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao

những sinh viên khác

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

1 Tài liệu học tập: Bài giảng hệ thống tự động thủy khí, tài

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếucó): Máy tính.

TS Vũ Tuấn Anh

Sai S= 0

C= 0

Đúng Sai

S= 1

A+

Đúng

A-END

PHẦN A: THIẾT KẾ THUỶ KHÍ

Nội dung 1:

Biểu đồ trạng thái

Lưu đồ tiến trình

S

C

t= 4s

Xy lanh A

Nội dung 2:

Tính chọn xy lanh

Các kích thước cơ bản của xy lanh lực là: đường kính trong của xy lanh, chiều dài hành trình pittong, đường kính cần pittong Tải trọng động xuất hiện khi pittong tăng tốc và giảm tốc và được xác định bằng công thức:

Pd=m.a

Trong đó:

m: khối lượng của vật thể chuyển động tịnh tiến

a: gia tốc của vật thể chuyển động trước khi đạt vận tốc ổn định

Đường kính của xylanh lực được xác định theo công thức:

D=√K 4 P

πpp

Trong đó:

P=Pt+Pd

K: hệ số kể tới ảnh hưởng của tổn thất

p: áp suất của chất lỏng làm việc

Tải trọng động: Pd= m.a= Pt g △ v

△t =

0.05

1 200= 10 N

Tải trọng tổng cộng :

P= Pt+Pd= 2000+10= 2010N

Vậy:

D=√1,3 4.2010

3,14.577,552= 2.4cm

Lấy D theo tiêu chuẩn D= 40mm

Xác định lại áp suất của chất lỏng làm việc

p= 4 PK

πp D2=4.2010 1,3

3,14 42 =208.04N/cm2= 20.53at

Đường kính pittong d xác định gần đúng dựa vào áp suất p theo tỉ số D d

Ta thấy áp suất chất lỏng làm việc trong điều kiện bài toán p= 20.53at <50at

Vì vậy chọn D d= 0.5

Đường kính cần pittong d= 20mm

Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc là:

2.S1=2a t

2

2 =0,05.1

2

= 0,05m= 50mm Đoạn đường pittong chuyển động đều:

S2=V p.t= 0,05.2=0,1m= 100mm

Hành trình pittong:

S=2.S1+S2=100+50= 150mm

Tính chọn bơm

Phương trình lưu lượng:

Q1=v ct.A ct

 Q1=v ct.D2.π/4

Q1: lưu lượng cần cung cấp cho quá trình công tác

v ct: vận tốc chuyển động trong quá trình công tác

D: diện tích bề mặt làm việc của piston

=>Q1=0,05.1000.4 02.3,14/4.60=3768000(mm3/ph)=3.768(l/ph) Xét ở hành trình lùi về tương tự

Lưu lượng bơm

Q b=Q1(bỏ qua tổn thất)

¿>¿Q b=Q ct=Q1=3.768(l/ph)

-Áp suất của bơm:

p b=p0=p1=62 kg/cm2

−¿Công suất của bơm:N b=p b Q b

612 (kW)

N b=62.3.768

612 =0,381(kW)

−¿Công suất của động cơ dẫn động trong bơm:

Ta có: N dc=N b=ŋ N b

d ŋ b

N dc: công suất của động cơ điện;

ŋ b: hiệu suất của bơm, ŋ b=(0,6->0,9), chọn ŋ b=0,87

ŋ d: hiệu suất truyền từ động cơ qua bơm, chọn ŋ d=0,985

 N dc=0,381/(0,985.0,87)=0.444(kW)

Mạch thuỷ lực của hệ thống

PHẦN B: ĐỘNG CƠ ĐIỆN

111Equation Chapter 1 Section 1Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pdm = 2,2 KW; Udm

= 110V; Idm = 25,6A; ndm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω

Lời giải:

*Đường đặc tính cơ tự nhiên đi qua 2 điểm là điểm A động làm việc ở chế độ định mức với Rưf =0Ω và điểm B khi động cơ ở tốc độ không tải lí tưởng

Quy đổi tốc độ động cơ :

ndm = 1430 vg/phút⇔⍵dm=149,7 (rad/s)

Pdm =Mdm.⍵dm

 M dm=P dm

ω dm=

2,2.1000 149,7 =14,7(N m)

Vậy A(14,7;149,7) là 1 điểm thuộc đặc tính cơ tự nhiên

Tốc độ không tải lí tưởng (Iư=0)

Pdm =KΦdm.Idm.⍵dm

⇒ K Φ dm= P dm

I dm ω dm=

2,2.1000 25,6.149,7=0,574(Wb)

ω0= U dm

K Φ dm=

110 0,574=191,6(rad/s)

Vậy B(0;191,6) là điểm thuộc đường đặc tính cơ tự nhiên

*Đường đặc tính cơ nhân tạo là đường thẳng đi qua điểm B và điểm C khi động cơ làm việc ở chế độ định mức với Rưf = 0,78 Ω

Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ định mức khi Rưf = 0 Ω :

Udm=Rư.Idm+KΦdm.⍵dm

 R u=U dm−K Φ dm ω dm

110−0,574.149,7 25,6 =0,94(Ω)

Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ nhân tạo khi Rưf =0,78 Ω:

Udm=Rư.(Idm+Rưf )+KΦdm.⍵nt

 ω nt=U dm−(R u+R uf) I dm

110−(0,94+0,78).25,6

0,574 =115(rad/ s)

Vậy C(14,7;115) là điểm thuộc đường đặc tính cơ nhân tạo

ω

0

50

100

150

200

250

M

Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pdm = 13,5 KW; Udm = 110 V; Idm = 145 A; ndm = 1050 vg/ph Biết rằngM mm max=200 % Mđm, mở

máy với 3 cấp điện trở

Lời giải:

Quy đổi tốc độ động cơ :

n = 1050 vg/phút⇔⍵ =110 (rad/s)

Đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo của động cơ

Pdm =KΦdm.Idm.⍵dm

⇒ K Φ dm= P dm

I dm ω dm=

13,5.1000 145.110 =0,84(Wb)

Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ định mức:

Udm=Rư.Idm+KΦdm.⍵dm

 R ư=U dm−K Φ dm ω dm

110−0,84.110

145 =0,12(Ω)

Pdm =Mdm.⍵dm

 M dm=P dm

ω dm=

13,5.1000

110 =122,8(N m)

MàM mm max=200 % Mđm

 M mm max=2.122,8 = 245,6 (N m¿

Ta có :

M mm max=K Φ dm I dm=K Φ dm U dm

(R ư+R f)

 R ưtm=U dm K Φ dm

M mm max =0,85.110

245,6 =0,381(Ω)

Bội số dòng điện khởi động:

λ =m√R ưtm

R ư =

3

√0,3810.12=1,47

R f 3= λ2

.(λ – 1).R ư =1,472

(1,47 – 1).0,381 = 0,387(Ω)

Vậy ta có 3 cấp điện trở mở máy lần lượt là:

R f 1=0,179(Ω);R f 2=0,263(Ω);R f 3=0,387 (Ω)

Đáp án:

 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:

n dm=1000(vòng/ phút )⇔ ω dm=100 πp

3 (rad /s)

Công suất định mức của động cơ:

P dm=M dm ω dm

Vơi momen điên từ định mức:

M dm=K Φ dm I dm

⇒ P dm=K Φ dm I dm ω dm

⇔ K Φ dm= P dm

I dm ω dm=

29000

79.100 πp 3

=3,5

Áp dụng phương trình cân bằng điện áp cho động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

U u=E u+I u (R u+R uf)

Khi động cơ làm việc tại chế độ định mức

U dm=E dm+I dm (R dm+R uf)

Với sức điện động phần ứng là

E u=K Φ u ω u

⇒U dm=K Φ dm ω dm+I dm (R dm+R uf)

⇔ R dm=U dm−K Φ dm ω dm

I dm −R uf ⇔ R dm=

440−3,5.100 πp

3

79 −0=0,923 Ω

 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

U u=E u−I h (R uh+R f)

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

⇔{¿I h=U−E

K Φ ω0−K Φ ω

¿M h=K Φ I h<0

Tốc độ quay của động cơ:

⇔ ω= K Φ ω0−I h R

K Φ U u

K Φ−I h R uh

K Φ

Với điện trở của mạch điện

R uh=0,05 Rdm=0,0465 Ω

⇒ω=440+60.0,0465

3,5 =126,5(rad /s )≈ 1208(vong/ phut)

Đáp án:

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

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

n dm=1460(vòng/ phút )⇔ ω dm=146 πp

3 (rad /s)

Công suất định mức của động cơ:

P dm=M dm ω dm=22,5 kW

⇒ M dm=P dm

ω dm=

22500

146 πp

3

=147,16(N m)

Khi mạch điện chưa mắc thếm điện kháng và trở kháng

r1=0,2 Ω;r '2=0,24 ΩX1=0,39 Ω; X '2=0,46 Ω

⇒ X nm=X1+X '2=0,39+0,46=0,85 Ω

Momen điện từ định mức:

M dm= 3 U dm r '2

S ω dm [ (r1+r '2

S )2+X nm2 ]=147,16 (N m)

Vơi S là hệ số trượt của động cơ:

⇒ S=2,28

 Xét động cơ hoạt động ở chế độ mang tải và thay đổi giá trị điện trở và điện kháng

r 1 t=0,2 Ωr '2 t=r '2+r ' 2 f=0,24 +1,2=1,44 Ω

X 1 t=X1+X 1 f=0,39+0,75=1,14 ΩX '2 t=0,46 Ω

⇒ X t nm=X 1 t+X ' 2 t=X1+X 1 f+X ' 2 t=0,39+0,75+ 0,46=1,6 Ω

Vì momen phụ tải bằng momen định mức nên:

M1=M dm

⇔ 3.U t r ' 2 t

S ω1.[ (r 1 t+r ' 2 t

S )2+X t2nm]=M dm

⇒ω1= 3 U t r ' 2 t

M dm S [ (r 1 t+r ' 2 t

S )2+X t2nm]=1,5(rad/ s)

 Tốc độ động cơ khi đó:

n1≈ 14,37(vong/ phut)

Đáp án:

1. Xét động cơ làm việc tại chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

n dm=980(vong/ phut)⇔ω dm=98 πp

3 (rad / s)

Với

ω dm=2 πpf

Tần số của Rotor:

⇒ f dm=ω dm

2 πp =

98 πp

3

2 πp =16,33 Hz

2

Hiệu suất định mức

η= P2

P1=93,5 %

Công suất định mức của stator

⇒ P1= P2

0,935=¿

P dm

0,935=

55000 0,935=58823,53W

Mà

P1=√3 U1 I1 cosφ dm

Cường độ dòng điện định mức cấp vào stator

⇒ I1= P1

√3 U1.cos φ dm=

58823,53

√3 380 0,86=103,92 A

3

Tổn hao công suất trong động cơ

∑ΔPP=¿ΔP P CK + f+ΔP P d 2+ΔP P st+ΔP P d 1=P1−P2=58823,53−55000=3823,53W¿ Công suất điện từ

P dt=P2+ΔP P CK +f+ΔP P d 2

⇔ P dt=P2+15 %.∑ΔPP +25 %.∑ΔPP

⇒ P dt=55000+3823,53.0,4 ≈ 56,53 kW