Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Trang 2TRƯỜNG SƯ PHẠM KỸ THUẬT – ĐHĐNKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
II Yêu cầu công nghệ:
- Độ dài băng tải: 500cm.- Chiều rộng: 50cm- Độ dày: 1.5mm
- Tải trọng tối đa của băng tải: 13,186kg- Khối lượng bình giữ nhiệt: 386g.- Dung tích: 900ml.
- Kích thước: 100x203mm.
- Khoảng cách giữa các bình: 10cm- Lưu lượng sản phầm: 28363,6sp/h- Tốc độ băng tải: 150cm/s
- Loại động cơ: động cơ một chiều kích từ độc lập.
III Nội dung:
Chương 1: Tổng quan về băng tải
Chương 2: Tính chọn động cơ cho băng tảiChương 3: Lựa chọn phương pháp truyền độngChương 4: Tính toán mạch điện tử công suấtChương 5: Mô phỏng hệ thống
Chương 6: Đánh giá và kết luận
Trang 3IV Sản phẩm:
- Báo cáo (Thiết kế và thuyết minh, bản vẽ nguyên lý và bản vẽ lắp ráp, chươngtrình mô phỏng và đánh giá kết quả mô phỏng, Tài liệu tham khảo, Phụ lục) Trong đó:
Chương trình mô phỏng hệ truyền động điện hoặc mô hình mạch thật với thôngsố quy đổi.
Bản vẽ nguyên lý (Bản vẽ mạch lực, Bản vẽ mạch điều khiển, Danh mục thiết
Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào công cuộc công nghiệp hoá hiệnđại hoá đất nước, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong công cuộc này đặc biệt làđào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ lý thuyết và thực tiễn vào laođộng sản xuất.
Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử, công nghệ thông tin,ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới Tựđộng hoá quá trình sản xuất đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống côngnghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Tự động hoá không nhữnglàm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nângcao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm.
Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngày càng có thêm nhiều xínghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiếnthức về điện tử công suất, về truyền động điện,, về vi mạch và xử lý trong công tác kỹthuật hiện tại.
Đề tài đồ án nhóm em chọn là “Thiết kế hệ thống truyền động điện cho băng tải sửdụng động cơ một chiều, dùng để vận chuyển bình giữ nhiệt Inox 304”
Tuy nhiên do yêu cầu về thời gian hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế nên là rất khókhăn nên việc nghiêm cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót Vì vậy rất mong sự đóng góp ý kiến của cô cùng các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Qua đề tài này em xin chân thành cảm ơn cô Đỗ Hoàng Ngân Mi đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn chúng em trong thời gian vừa qua để chúng em hoàn thành tốt đề tài của mình.
Trang 5Mục lục
Chương 1: Tổng quan về băng tải – băng chuyền 9
I Tổng quan về băng tải 9
1 Cấu tạo chính của băng tải 9
2 Ứng dụng của băng tải 10
3 Vai trò của băng tải 10
II Nguyên lý hoạt động và phân loại băng tải 11
1 Nguyên lý làm việc cơ bản của băng tải 11
2 Các loại băng tải thông dụng nhất 12
Chương 2: Tính chọn động cơ cho băng tải 15
I Tổng quan về hệ thống 15
1 Lý do chọn động cơ một chiều 15
2 Khái quát về động cơ một chiều 15
3 Nguyên lý làm việc 16
4 Mô hình toán học động cơ điện một chiều kích từ độc lập 16
5 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống truyền động 16
II Tính toán và lựa chọn động cơ 18
1 Tải trọng tối đa 18
2 Tốc độ góc mong muốn 19
3 Momen điện từ của động cơ 21
4 Công suất động cơ 22
5 Tính chọn động cơ 23
Trang 67 Kiểm nghiệm quá tải của động cơ: 25
Chương 3: Lựa chọn phương án truyền động 26
1 Các trạng thái hoạt động của động cơ 27
2 Chọn phương án khởi động động cơ 27
3 Chọn phương án đảo chiều động cơ 29
4 Chọn phương án hãm dừng động cơ 29
Chương 4: Tính toán mạch điện tử công suất 30
I Phân tích bộ biển đổi công suất 30
1 Phân tích chọn bộ biến đổi công suất 30
2 Tổng quan về bộ chỉnh lưu kép 3 pha 30
3 Tính chọn linh kiện cho bộ biến đổi: 34
II Mô phỏng bộ biến đổi công suất 36
1 Mô phỏng bộ biến đổi công suất 36
2 Kết luận 38
III Bộ lọc một chiều LC 40
IV Mô phỏng cách kích xung mở Alpha: 41
Chương 5: Mô phỏng hệ thống 42
I Mô phỏng hệ thống trên Matlab – Simulink 42
II Kết quả và đánh giá 43
1 Tốc độ động cơ 43
2 Dòng điện phần ứng 45
3 Momen của động cơ 45
Chương 6: Đánh giá, kết luận 47
Trang 7Danh mục hình ả
Hình 1 2 Băng tải chuyển động tịnh tiến
Hình 1 3 Cấu tạo tổng quát của băng tải
Hình 1 4 Ứng dụng của băng tải trong công nghiệp
Hình 1 5 Băng tải cao su
Hình 1 6 Băng tải xích
Hình 1 7 Băng tải con lăn
Hình 1 8 Băng tải đứng
Hình 1 9 Băng tải PVC 14
Hình 2 1 Sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động động cơ điện một chiều
Hình 2 2 Sơ đồ tổng quát khối động lực
Hình 2 3 Sơ đồ tổng quát khối điều khiển
Hình 2 4 Đồ thị tốc độ mong muốn
Hình 2 5 Đồ thị tốc độ góc mong muốn của tải
Hình 2 6 Đồ thị Momen xoắn yêu cầu của tải
Hình 2 7 Đồ thị công suất yêu cầu của tải 2Hình 3 1 Đồ thị trạng thái hoạt động của động cơ
Hình 3 3 Đồ thị mô tả khởi động mềm
Hình 3 4 Đồ thị mô tả khởi động biến tần
Hình 3 5 Sơ đồ mạch điện và đồ thị đặc tính cơ – điện của hãm động năng
Hình 3 6 Sơ đồ mạch điện và đồ thị đặc tính cơ – điện của hãm động năng 3Hình 4 1 Sơ đồ mạch chỉnh lưu kép 3 pha
Hình 4 2 Sơ đồ mô tả chỉnh lưu kép
Hình 4 3 Các trạng thái hoạt động của bộ chỉnh lưu kép
Hình 4 4 Sơ đồ nguyên lý của mạch chỉnh lưu cầu ba pha
Hình 4 5 Thyristor T22-10-07
Hình 4 6 Sơ đồ chi tiết mạch động lực
Hình 4 7 Sơ đồ mô phỏng bộ biến đổi công suất
Hình 4 9 Đồ thị dòng điện lần 2 trong mô phỏng quá trình đổi chiều dòng điện
Hình 4 10 Thành phần cảm kháng cân bằng
Hình 4 11 Đồ thị dòng điện lần 1 khi bỏ đi thành phần cảm kháng cân bằng
Hình 4 12 Đồ thị điện áp lần 1 trong mô phỏng quá trình thay đổi điện áp đầu ra
Hình 4 13 Đồ thị điện áp lần 2 trong mô phỏng quá trình thay đổi điện áp đầu ra
Hình 4 14 Bộ lọc một chiều LC
Hình 4 15 Đồ thị dòng điện và điện áp sau một bộ lọc một chiều LC
Hình 4 16 Sơ đồ xuất xung góc mở Alpha 4Hình 5 1 Sơ đồ tổng quan toàn hệ thống 45
Hình 5 2 Thông số động cơ 46
Trang 8Hình 5 4 Đồ thị tốc độ động cơ 47
Hình 5 5 Đồ thị so sánh giữa tốc độ mong muốn và tốc độ thực của động cơ 47
Hình 5 6 Đồ thị dòng điện phần ứng 48
Hình 5 7 Đồ thị momen mong muốn 48
Hình 5 8 Đồ thị momen thực của động cơ 49
Hình 5 9 Đồ thị so sánh momen thực của động cơ và momen mong muốn 49
Chương 1: Tổng quan về băng tải – băng chuyền
I.Tổng quan về băng tải.
- Hiểu đơn giản là một máy cơ khí dùng để vận chuyển các đồ vật từ điểm này sangđiểm khác, từ vị trí A sang vị trí B Thay vì vận chuyển sản phẩm bằng công nhân vừatốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo ra môi trường làm việc lộn xộn thì băngchuyền tải có thể giải quyết điều đó.
- Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăng năngsuất an toàn lao động
- Vì vậy băng chuyền, băng tải là một trong những bộ phận quan trọng trong dâychuyềnsản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp Góp phần tạo nên một môi trườngsản xuất hiện đại, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế caocho công ty.
Trong đó:
M: khối lượng của tải(M =10,036kg)
r : bán kính pulley ( r =125 mm )
JM: moment quán tính trên
ω : tốc độ quay động cơ u : tốc độ mong muốn củatải
Hình 1 1 Băng tải chuyển động tịnh tiến
Trang 91 Cấu tạo chính của băng tải.
- Khung băng tải: Thường được làm bằng nhôm định hình, thép sơn tĩnh điện hoặcInox.
- Mặt băng tải bằng belt hoặc con lăn: Thường là dây băng PVC dầy 2mm và 3mmhoặc dây băng PU dày 1.5mm
- Bộ điều khiển băng tải: PLC, Biến tần, Speed controller, Cảm biến, Rơ-le,Contactor…
- Con lăn kéo/con lăn chủ động bằng thép mạ kẽm hoặc nhôm có Ø50, Ø60, Ø76,Ø89, Ø102 …
- Con lăn đỡ/con lăn bị động bằng thép mạ kẽm hoặc inox có Ø25, Ø32, Ø38.- Băng tải truyền động xích hoặc đai.
- Động cơ điện giảm tốc và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ
Hình 1 2 Cấu tạo tổng quát của băng tải
2 Ứng dụng của băng tải.
- Trong ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạpđiện…
- Trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, may mặc, dầy dép,…- Dùng để vận chuyển hàng hoá, đóng gói sản phẩm,…
Hình 1 3 Ứng dụng của băng tải trong công nghiệp
Trang 103 Vai trò của băng tải.
- Băng tải đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là trong cácngành sản xuất và chế biến Nó là một thiết bị vận chuyển tự động, liên tục được sửdụng để di chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm, hàng hóa từ nơi này sang nơi khác mộtcách hiệu quả và tiết kiệm Dưới đây là một số vai trò cụ thể của băng tải trong côngnghiệp:
a) Vận chuyển nguyên vật liệu:
- Băng tải được sử dụng để vận chuyển nguyên vật liệu từ nơi khai thác, thu gom đếnnhà máy sản xuất Ví dụ, trong ngành khai thác than, băng tải được sử dụng để vậnchuyển than từ hầm mỏ lên nhà máy chế biến.
b) Di chuyển sản phẩm trong quá trình sản xuất:
- Băng tải được sử dụng để di chuyển sản phẩm từ khâu này sang khâu khác trong dâychuyền sản xuất Ví dụ, trong ngành công nghiệp ô tô, băng tải được sử dụng để dichuyển các bộ phận xe từ khâu hàn, sơn đến khâu lắp ráp.
c) Chuyển hàng hóa trong kho bãi:
- Băng tải được sử dụng để chuyển hàng hóa trong kho bãi một cách nhanh chóng vàhiệu quả Ví dụ, trong các kho hàng lớn, băng tải được sử dụng để chuyển hàng hóa từkhu vực nhận hàng đến khu vực xuất hàng.
d) Tăng năng suất lao động:
- Băng tải giúp tự động hóa quá trình vận chuyển, giảm bớt sức lao động của conngười, từ đó nâng cao năng suất lao động.
e) Tiết kiệm chi phí:
- Băng tải giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển, giảm bớt nhân công, từ đó giúp doanhnghiệp tiết kiệm chi phí sản xuất.
f) Nâng cao an toàn lao động:
- Băng tải giúp giảm thiểu rủi ro tai nạn lao động trong quá trình vận chuyển nguyênvật liệu, sản phẩm.
* Ngoài những vai trò trên, băng tải còn có một số ưu điểm khác như:- Dễ dàng lắp đặt và vận hành.
- Hoạt động bền bỉ, ít hư hỏng.
- Có thể sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau.
Trang 11II.Nguyên lý hoạt động và phân loại băng tải1 Nguyên lý làm việc cơ bản của băng tải.
- Băng tải hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát giữa con lăn và dây băng tải Dưới đâylà các bước cơ bản:
a) Truyền động:
- Động cơ điện truyền động cho trục chủ động.- Trục chủ động quay, làm quay con lăn chủ động.
b) Chuyển động của dây băng tải:
- Lực ma sát giữa con lăn chủ động và dây băng tải làm cho dây băng tải chuyển động.- Dây băng tải chuyển động theo chiều từ con lăn chủ động đến con lăn bị động.
c) Vận chuyển vật liệu:
- Vật liệu được đặt lên trên dây băng tải đang chuyển động Lực ma sát giữa dây băngtải và vật liệu làm cho vật liệu di chuyển cùng với dây băng tải.
- Vật liệu được vận chuyển từ điểm đầu đến điểm cuối của băng tải.
2 Các loại băng tải thông dụng nhất.
- Băng tải cao su: Chịu nhiệt, sức tải lớn, hệ thống băng chuyền bằng băng tải caosu là một hệ thống vận chuyển nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế rất cao so vớicác hệ thống cùng chức năng Hệ thống vận chuyển nguyên liệu bằng Băng tải cao sucó thể được lắp đặt ở mọi địa hình, mọi khoảng cách.
Hình 1 4 Băng tải cao su
Trang 12nâng hàng, hộp lưới điện, và các đồ chứa công nghiệp Những băng tải có thể đượcmột hoặc hai sợi dây chuyền trong cấu hình Tải được đặt trên các dây chuyền, ma sátkéo tải phía trước Nhiều ngành công nghiệp sử dụng công nghệ băng tải xích trongdây chuyền sản xuất của họ Ngành công nghiệp ô tô thường sử dụng các hệ thốngbăng tải xích để truyền tải phụ tùng xe hơi thông qua các nhà máy sơn.
Hình 1 5 Băng tải xích
- Băng tải con lăn: Băng tải con lăn là giải pháp phù hợp để vận chuyển sản phẩm vớitrọng lượng từ nhẹ, trung bình đến rất nặng, trong các môi trường thông thường đếncác môi trường có hóa chất ăn mòn, bụi bặm…
Hình 1 6 Băng tải con lăn
Trang 13- Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa theo phương hướng lên thẳng đứng Băng tảiđứng cũng thường được gọi là thang máy và thang máy vận chuyển hàng hóa Nódùng để vận chuyện các sản phẩm hàng hóa dạng hộp từ vị trí thấp lên vị trí cao hơntheo phương thẳng đứng.
Hình 1 7 Băng tải đứng
- Băng tải PVC: Tải nhẹ và thông dụng với kinh tế là loại băng tải cực kỳ thông dụng.Đặc biệt trong các ngành công nghiệp điện tử Nó được các công ty, tập đoàn lớn củaHàn Quốc, Nhật Bản sử dụng nhiều cho các dây chuyền sản xuất của mình Băng tảiPVC có ưu điểm là độ bền cao đi cùng giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi.
Hình 1 8 Băng tải PVC
Trang 14Chương 2: Tính chọn động cơ cho băng tải
I.Tổng quan về hệ thống1 Lý do chọn động cơ một chiều.
- Vì động cơ điện 1 chiều là có momen mở máy lớn, do đó sẽ kéo được tải nặng khikhởi động:
- Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt.- Tiết kiệm điện năng
- Bền bỉ, tuổi thọ lớn
- Động cơ điện một chiều có chổi than có hiệu suất tốt.
- Mật độ mô-men xoắn tương đối cao đối với các động cơ này.- Động cơ một chiều chạy êm và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.- Khả năng quá tải tốt và nhiễu điện từ nhỏ.
- Độ chính xác cao.- Tốc độ dấp ứng nhanh.
- Khởi động tốt , hiệu suất cao.
3 Khái quát về động cơ một chiều.
- Động cơ điện một chiều là máy điện quay được dùng để biến đổi năng lượng điệnmột chiều thành cơ năng Động cơ điện một chiều bao gồm: Động cơ điện một chiềukích từ độc lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp.
- Máy điện một chiều có thể là máy phát hoặc động cơ điện và có cấu tạo giống nhau.Những phần chính của máy điện một chiều gồm phần cảm (phần tĩnh) và phần ứng(phần quay) Ngoài ra còn có bộ phận chổi than, cổ góp.
Hình 2 1 Cấu tạo chính của động cơ điện một chiều
Trang 154 Nguyên lý làm việc
- Khi đặt một điện áp vào phần ứng của động cơ, trong dây quấn phần ứng có dòngđiện được đặt trong từ trường sẽ chịu tác dụng tương hổ lên nhau tạo nên momen tácdụng lên rotor, làm rotor quay Khi rotor quay với tốc độ nhất định thì các thanh dẫncủa dây quấn phần ứng sẽ cắt từ trường của phần cảm, theo định luật cảm ứng điện từ,trong khung dây sinh ra sức điện động cảm ứng.
5 Mô hình toán học động cơ điện một chiều kích từ độc lập
- Phương trình điện áp mạch phần ứng: Va = ea(t) + Raia(t) + Ladia(t)
- Suất điện động cảm ứng trong rotor: ea(t) = Keϕω(t) (1.2)
- Phương trình mô tả hệ điện cơ: Mdt(t) -Mc(t) = JMdω(t)
- Mô men điện từ: Mdt(t ) = KMϕia(t) (1.4)
6 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống truyền động.
Từ yêu cầu chuyển động của tải ta đưa ra được mối quan hệ giữa các bộ phận của hệtruyền động:
- Tải chuyển động tịnh tiến được truyền động từ trục Rotor của động cơ.
Hình 2 2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Trang 16- Để động cơ hoạt động cần một nguồn điện phù hợp với các thông số định mức độngcơ cần có bộ biến đổi công suất.
động cơ điện một chiều
- Từ sơ đồ tổng quát của hệ, ta sẽ đi phân tích chức nắng của từng khối để rõ hơnnguyên lý hoạt động của hệ thống
a) Khối động lực
Hình 2 4 Sơ đồ tổng quát khối động lực
Trang 17- Gồm có các phần chính: Bộ biến đổi công suất, động cơ điện một chiều, hộp số vàbăng tải
- Bộ biến đổi công suất: Các bộ biến đổi thường dùng trong các hệ truyền động điệnhiện đại là các bộ biến đổi điện tử công suất như bộ chỉnh lưu, bộ băm điện áp, bộđiều áp xoay chiều, bộ biến tần Cụ thể ở đề tài này bộ công suất có nhiệm vụ biển đổitừ nguồn diện xoáy chiều 3 pha cố định đã cho sang nguồn điện phù hợp cấp cho độngcơ
- Động cơ: Sử dụng động cơ một chiều kích từ độc lập để truyền động cho tải TrụcRotor của động cơ có chức năng truyền động trực tiếp cho puey băng chuyền ( trườnghợp động cơ không đủ tải, ta sử dụng hộp số để tăng momen cho động cơ)
- Băng tải: Pulley chuyển động quay và truyền động cho tải M chuyển động tịnh tiếnthông qua băng tải
b) Khối điều khiển
Hình 2 5 Sơ đồ tổng quát khối điều khiển
- Khối điều khiển có chức năng giám sát, tính toán và đưa ra các giá trị điều khiển chophần động lực để kết quả đầu ra bám sát yêu cầu mong muốn.
- Bộ cảm biến có chức năng đo và phản hồi các giá trị tốc độ góc và dòng diện củađộng cơ về bộ điều khiển
- Bộ điều khiển được lập trình các thuật toán điều khiển truyền động và điều chỉnh quátrình công nghệ Thuật toán điều khiển thực hiện tính toán và đưa ra các giá trị điềukhiển cần thiết để điều khiển tốc độ thực của động cơ bám theo giá trị đặt mong muốn
II.Tính toán và lựa chọn động cơ.1 Tải trọng tối đa
- Tải trọng tối đa của băng tải:
Trang 18đường kính con lăn: dcon lăn= 250mm.
- Từ đồ thị tốc độ mong muốn, tính tốc độ góc tương ứng theo từng mốc thời gian thông qua biểu thức:
Trang 20- Từ các thông số trên, ta có đồ thị tốc độ như sau
Dựa vào hình ta xác định được quá trình hoạt động của động cơ
- Quá trình chạy tới:
+ Từ 0 đến 1s: Tốc độ quay của động cơ tăng từ 0 rad/s đến 12 rad/s+ Từ 1 đến 3s: Động cơ hoạt động ổn định với tốc độ quay 12 rad/s+ Từ 3 đến 3,5s: Tốc độ quay của động cơ giảm về 0 rad/s
- Quá trình tải chạy lùi:
+ Từ 3,5s đến 4s: Động cơ đảo chiều, tốc độ quay của động cơ tăng lên -12 rad/s
+ Từ 4 đến 6s: Động cơ hoạt động ổn định với tốc độ quay -12 rad/s+ Từ 6 đến 7s: Tốc độ quay của động cơ giảm về 0 rad/s và dừng
8 Momen điện từ của động cơ
Ta có công thức tính momen điện từ: Mem = r2Mdωm
dt (N.m) (2.4)- Từ 0 – 1s: Mem = r2Mωm2t −ωm1
Trang 21- Từ 1 – 3s: Mem = r2Mωm2t −ωm1
2−t1 = 0,1252.13,536 12−123−1 = 0 (N.m)- Từ 3 – 3,5s: Mem = r2Mωm2t −ωm1
2−t1 = 0,1252.13,536 0−12
- Từ 3,5 – 4s: Mem = r2Mωm2t −ωm1
2−t1 = 0,1252.13,536 −12−04,5−4 = -5,11 (N.m)- Từ 4 – 6s: Mem = r2Mωm2t −ωm1
2−t1 = 0,1252.13,536−12+12
6−4 = 0 (N.m)- Từ 6 – 7s: Mem = r2Mωm2t −ωm1
2−t1 = 0,1252.13,536 0+127−6 = 2,54 (N.m)
Trang 22- Từ các thông số trên, ta có đồ thị momen điện từ như sau:
9 Công suất động cơ
Từ các kết quả tính được ở trên, ta có được công suất tức thời cần đáp ứng của tải thông qua biểu thức: Ptt = Mem x ωm (2.5)- Từ 0 – 1s: + t = 0s: P0 = 0 * 0 = 0 (W)
+ t = 1s: P1 = 2,54 * 12 = 30,8 (W)- Từ 1 – 3s: + t = 1s: P2 = 0 * 12 = 0 (W)
+ t = 3s: P3 = 0 * 12 = 0 (W)
- Từ 3 – 3,5s: + t = 3s: P4 = -5,11 * 12 = -61,32 (W)+ t = 3,5s: P5 = 0 * (-12) = 0 (W)\- Từ 3,5 – 4s: + t = 3,5s: P6 = 0 * 12 = 0 (W)
+ t = 4s: P7 = -5,11 * (-12) = 61,32 (W)- Từ 4 – 6s: + t = 4s: P8 = 0 * (-12) = 0 (W)
Trang 23+ t = 7s: P11 = 0 * 0 = 0 (W)
- Từ các thông số trên, ta có đồ thị công suất tức thời như sau:
Tiếp theo ta tính công suất đẳng trị Pđt và momen đăng trị Mđt
-30.480P (W)
Trang 24= √P12Δt1+P42Δt2+P72Δt3+P102Δt4
= √30,482.1+(−61,32)2.0,5+61,322.0,5+¿ ¿ ¿ = 28,33 W
Trang 2611 Kiểm nghiệm phát nóng của động cơ:
Mquá tải = Kqt x Mđm = 2 x 3,068 = 6,136 (N.m)
Mmax ≤ Mquá tải 2,54 < 6,136 Động cơ phù hợp
Trang 27Hình 2 12 Mô phỏng động cơ điện một chiều trong Matlab
Trang 28Chương 3: Lựa chọn phương án truyền động
- Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả của tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một loạt các hệ truyền động có thể thõa mãn yêu cầu đặt ra Bằng việc phân tích, so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ huật các hệ truyền động này kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta có thể chọn được một vài phương án hoặc một phương án duy nhất để thiết kế.
- Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định được loại động cơ truyền độngmột chiều hay xoay chiều, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều (có chổi than) là:
+ Điều chỉnh điện áp phần ứng + Điều chỉnh từ thông kích từ
+ Kết hợp điều chỉnh từ thông kích tử và điện áp phản ứng
- Phương pháp điều chỉnh điện trở phụ trong mạch phần ứng hầu như không được sửdụng trong các hệ có yêu cầu chất lượng cao do tổn hao công suất
- Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng có đáp ứng được đặc trưng bằng hằng sốthời gian có giá trị nhỏ.
- Ngược lại, hằng số thời gian đặc trưng cho đáp ứng của phương pháp điều chỉnh từthông kích từ có giá trị lớn hơn gấp 10-100 lần so với phương pháp điều chỉnh điện ápphần ứng
- Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng phù hợp cho việc điều chỉnh tốc độ độngcơ dưới tốc độ định mức Còn phương pháp điều chỉnh từ thông kích từ phủ hợp đểđiều chỉnh trên tốc độ định mức
- Các phương pháp điều chỉnh truyền động hiện đại: bộ điều khiển được tự động điềuchỉnh trong quá trình hoạt động dựa trên các tham số (đã được nhận dạng) của độngcơ và của các thành phần khác trong hệ
- Phương pháp điều chỉnh nổi tầng thường được sử dụng phổ biến với đặc điểm: + Mạch vòng dòng điện/momen đáp ứng nhanh
+ Mạch vòng tốc độ đáp ứng chậm hơn
+ Mạch vòng vị trị đáp ứng chậm nhất, hoặc không cần thiết
Trang 291 Các trạng thái hoạt động của động cơ
- Từ đồ thị hình 2.5, hình 2.6 và 2.7 ta xác định được các trạng thái hoạt động củađộng cơ ở từng giai đoạn cụ thể:
- Từ 0 đến 3s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ I (chế độ động cơ)- Từ 3 đến 3.5s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ II (chế độ máy phát)- Từ 3.5 đến 4s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ III (chế độ động cơ)- Từ 4 đến 7s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ IV (chế độ máy phát)- Ta suy ra được các trạng thái hoạt động của động cơ:
+ Khởi động+ Hãm+ Đảo chiều
13 Chọn phương án khởi động động cơ
a) Phương pháp mở máy động cơ điện 1 chiều bằng khởi động mềm
- Điều khiển điện áp 1 chiều cấp cho động cơ thường sử dụng thiết bị khởi động mềmthyristors Do vậy, cần giảm dòng khởi động và làm cho gia tốc của động cơ không bịtăng lên một cách đột ngột, hạn chế được sự sụt áp của biến áp trong khi động cơ đangkhởi động
Hình 3 1 Sơ đồ trạng thái hoạt động của động cơ
Trang 30- Hầu hết các khởi động mềm của động cơ 1 chiều hiện nay đều đã có được thiết kế tích hợp sẵn các chức năng để bảo vệ động cơ để người dùng yên tâm sử dụng.
b) Phương pháp sử dụng biến tần để khởi động
- Phương pháp sử dụng biến tần được giới chuyên môn đánh giá là toàn diện nhất Bởinó hạn chế được dòng khởi động và tích hợp nhiều tính năng an toàn, cụ thể như chếđộ bảo vệ động cơ, tránh tình trạng, quá nhiệt, quá tải, quá áp, thấp áp, mất pha, lệchpha,…Chế độ khởi động sử dụng biến tần êm ái, giúp bảo vệ cho các chi tiết máyquan trọng như hộp số, ổ bi, tang trống,… được tích hợp cùng rất nhiều công nghệhiện đại khác như bộ điều khiển PID, chế độ làm sạch đường ống, giám sát mô mentải, khởi động bám, và từ đó, giúp bảo vệ toàn diện cho động cơ điện.
Hình 3 2 Đồ thị mô tả khởi động mềm
Hình 3 3 Đồ thị mô tả khởi động biến tần