Tính tốc độ quay của pulley
Công thức tính tốc độ quay của pulley: ω m =v r= v
Trong đó: v (m/s) là tốc độ mong muốn của tải r = 0.05 (m) là bán kính pulley
Từ 0 – 1s : trục pulley tăng tốc dần lên từ 0 đến 20 (rad/s)
Từ 1 – 3s : trục pulley chạy ổn định ở 20 (rad/s)
Từ 3 – 3.5s : trục pulley giảm tốc về 0 (rad/s)
Từ 3.5 – 4s : trục pulley đảo chiều, tăng tốc từ 0 đến -20 (rad/s)
Từ 4 – 6s : trực pulley chạy ổn định ở -20 (rad/s)
Từ 6 – 7s : trục pulley giảm tốc về 0 (rad/s) ω m (rad/s)
Hình 1.6: Đ th v n t c góc c a pulleyồ thị tốc độ mong muốn của tải ịnh tiến ận tốc góc của pulley ốc độ mong muốn của tải ủa tải
Tính momen điện từ của động cơ
Công thức tính moment điện từ: T em =J m d ω m dt +r 2 md ω m dt +r f L ( N.m )
T em : là moment điện từ yêu cầu
J m : là momen quán tính của động cơ
r: là bán kính của pulley
m: là khối lượng của tải
d ω m dt : là biến thiên tốc độ quay của pulley theo thời gian
Do ban đầu chưa chọn động cơ nên momen quán tính J m =0, nên công thức tính momen điện từ trở thành:
Hình 1.7: Đ th moment đi n tồ thị tốc độ mong muốn của tải ịnh tiến ệ thống ừ
Momen đẳng trị của động cơ:
Chọn hệ số dự trữ K dt =1.5=¿T em =1.5.T em dt =1.5×29, 7290D, 5935 (N.m)
Tính công suất của động cơ
Công thức tính công suất động cơ: P=T em × ω m (W)
Trong đó: T em (N.m) là momen điện từ ω m (rad/s) là tốc độ quay của pulley
Từ 0 – 1s: Công suất tăng dần đều từ 0 đến 874,4 W
Từ 3 – 3.5s: Công suất tăng dần đều từ -482,2 W đến 0 W
Từ 3.5 – 4s: Công suất tang dần đều từ 0 đến 482,2 W
Từ 6 – 7s: Công suất tăng dần đều từ -847,4W đến 0W
Công suất đẳng trị của động cơ:
Chọn hệ số K dt =1.2=¿P đ c =1.2 P dt =1.2×594,5801q3, 4961.(W)
• Trong quá trình vận hành, công suất động cơ tức thời đạt giá trị max với Pmax = 847,4 W.
Xây dựng đồ thị đặc tính cơ
Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ I, động cơ quay theo chiều dương.
Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ II, động cơ ở trạng thái hãm.
Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ III, động cơ quay theo chiều âm.
Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ IV, động cơ ở trạng thái hãm.
Lựa chọn động cơ
Dựa vào P điện từ ta tính được ở trên, ta chọn động cơ IE4-PE2R 80 G4 có các thông số như sau:
• Công suất định mức (P đm ): 0,75 kW
• Điện áp định mức (U đm ¿ : 380 V
• Tần số định mức (f):50 Hz
• Tốc độ định mức (n đm ¿: 1500 vòng/phút = 157.08 rad/s
• Dòng điện định mức (I đm ¿:1,65A
• Momen định mức (T đm ¿: 4,8 Nm
• Mo men quán tính (J m ¿:0,00207 kg.m 2
Hình 1 2 Động cơ IE4-PE1R 180 L4
Lựa chọn Gearbox
- Ta có tốc độ định mức của động cơ là 157.08 rad/s trong khi tốc độ lớn nhất ta tính theo yêu cầu là 20 rad/s nên ta chọn Gearbox Worm có hệ số ratio bằng 10.
Kiểm nghiệm lại động cơ
• Từ đó ta tính được mô men định mức quy đổi của động cơ khi qua hộp số:
Tốc độ đầu ra sau hộp số (định mức): ω= 157.08 9 , 45( rad s )
Kiểm nghiệm lại động cơ:
Công thức tính moment điện từ: T em =J m d ω m dt +r 2 md ω m dt +r f L ( N.m )
Công thức tính công suất động cơ: P=T em × ω m (W)
Từ 0 – 1s: Công suất tăng dần đều từ 0 đến 763,6364 W
Từ 3 – 3.5s: Công suất tăng dần đều từ -421,4413 W đến 0 W
Từ 3.5 – 4s: Công suất tăng dần đều từ 0 đến 421,4413 W
Từ 6 – 7s: Công suất tăng dần đều từ -763,6364W đến 0W
Công suất đẳng trị của động cơ:
Chọn hệ số K dt =1.2=¿P đ c =1.2 P dt =1.2×519, 4515b3 3418.(W)
Ta thấy cả mômen và công suất trước và sau khi chọn động cơ đều xấp xỉ nhau
Mô phỏng động cơ xoay chiều ba pha trên Matlab Simulink:
Hình 1 4 Mô phỏng động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ trong Matlab Simulink
Các bước thực hiện mô phỏngc th c hi n mô ph ngực hiện mô phỏng ện mô phỏng ỏng
Dùng công cụ Simulink library brower để lấy các khối cần để mô phỏng Sau đó nối các khối lại với nhau theo hình trên.
Nhấn đúp vào khối động cơ và chọn loại động cơ xoay chiều ba pha đồng bộ thích hợp:
Hình 1 5 Lựa chọn thông số động cơ
Nối các đầu dương của Nối các đầu dương của nguồn với các điểm A,B,C trên động cơ để cấp nguồn điện xoay chiều cho động cơ Đầu còn lại nối đất Chọn giá trị điện áp 220*√ 2, Tần số 50Hz và chọn giá trị pha tương ứng 0 o ,−120 o ,−240 o
Chọn khối Step dùng làm tải
Hình 1 6 Điền thông số của tải đặt vào động cơ
Lấy ra tín hiệu tốc độ Rotor và Momen điện từ từ động cơ đưa vào khối Scope để hiển thị đồ thị
Thêm tải vào thời điểm 1s
Chức năng của các khối:
• Khối Step : dùng làm tải.
• Khối Scope : Hiển thị đồ thị.
• Vôn kế: Để đo điện áp xoay chiều ba pha.
*Lưu ý: Phải thêm khối Powergui để có thể chạy được mô phỏng.
Hình 1 7 Đồ thị biểu thị tốc độ và momen điện từ của động cơ
- Về tốc độ: Lúc khởi động do moment và dòng điện lớn nên tốc độ động cơ có dao động, sau đó ổn định Khi đóng tải, đồ thị lại dao động do momen và dòng điện thay đổi đột ngột và sau một khoảng thời gian lại ổn định, tốc độ động cơ không đổi.
- Về moment điện từ: Momen động cơ tỉ lệ với dòng điện và tỉ lệ với đòng điện đặt trong từ trường Khi đóng tải, tốc độ bị sụt giảm tạo ra dao động nên dòng điện sẽ tăng lên nên momen điện từ cũng tăng lên.Sau thời gian ngắn moment điện từ cân bằng với moment tải thì tốc độ quay sẽ ổn định.
