Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều...4CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO HỆ THỐNG NÂNG – HẠ CẦU TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP...53.1.Thông số hệ thống...5... Mục tiêu
Trang 1TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM
VIỆN ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
TIỂU LUẬN GIẢI PHÁP CƠ BẢN ĐẤU TRANH PHÒNG CHỐNG SỰ LỢI DỤNG VẤN ĐỀ DÂN TỘC, TÔN GIÁO CHỐNG PHÁ CÁCH MẠNG VIỆT NAM CỦA CÁC THẾ LỰC THÙ ĐỊCH
Đề tài: …
GVHD: Trung úy, ThS Trần Đình Thúy
Sinh viên thực hiện:
1. Trương Nguyễn BảoNgọc-
Trang 2ĐH Giao thông Vận tải TP.HCM GVHD: Nguyễn Minh Quyền
7.
8.
Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triền của thế giới Trong điều kiện công cuộc kiến thiết nước nhà đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước những nhiệm vụ nặng nề
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi từng ngày Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những kiến thức chuyên ngành một cách sâu rộng
Như vậy, việc thực hiện đồ án các học phần là cách tốt nhất để củng cố và nắm chắc các kiến thức lý thuyết mà thầy cô cung cấp Vì thế, với học phần “Cơ sở truyền
động điện” nhóm chúng em chọn đề tài “ …” để tiến hành nghiên cứu và thực hiện
LỜI NÓI ĐẦU i
DANH MỤC HÌNH ẢNH iv
DANH MỤC BẢNG v
CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục tiêu của đề tài 1
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2
2.1 Đặc điểm chung của cơ cấu nâng - hạ cầu trục 2
2.1.1 Cấu tạo của cơ cấu nâng – hạ cầu trục 2
2.1.2 Phân loại 3
2.1.3 Yêu cầu trong truyền động điện của cơ cấu nâng – hạ cầu trục 3
2.1.4 Khảo sát momen của động cơ trong cơ cấu nâng – hạ cầu trục 3
2.2 Tổng quan về động cơ một chiều 3
2.2.1 Cấu tạo của động cơ một chiều 3
2.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều 4
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO HỆ THỐNG NÂNG – HẠ CẦU TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 5
3.1 Thông số hệ thống 5
Trang 43.2.1 Chỉnh lưu tia ba pha điều khiển toàn phần 5
3.2.2 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần 6
3.2.3 Phương án đảo chiều 6
3.3 Chọn động cơ 7
3.3.1 Công suất cản và tốc độ 7
3.3.2 Giả sử hiệu suất định mức của động cơ là dm 0,85 7
3.3.3 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ đã chọn trong catalog 8
3.3.4 Điểm G mà động cơ hoạt động ứng với điểm làm việc định mức của động cơ M cqd 100,68( )N m .9
3.3.5 Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi chưa cắt điện trở phụ ra khỏi mạch phần ứng 10
3.3.6 Đồ thị phụ tải và chế độ làm việc của động cơ 11
3.3.7 Kiểm nghiệm động cơ 12
3.4 Phương án khởi động, hãm và điều chỉnh tốc độ động cơ 14
3.4.1 Các phương pháp khởi động và hãm động cơ điện một chiều 14
3.4.2 Điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều 14
3.5 Tính chọn thiết bị bảo vệ 14
3.5.1 Mục đích yêu cầu mạch bảo vệ truyền động điện 14
3.5.2 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 14
3.5.3 Tính chọn cầu chì bảo vệ 14
KẾT LUẬN 17
TÀI LIỆU THAM KHẢO 18
Trang 5DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Mô phỏng cơ cấu nâng – hạ cầu trục 2Hình 2.2 Cơ cấu nâng hạ 2Hình 2.3 Đặc tính momen của tải thế năng 3
Trang 6DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Bảng thông số momen ứng với thời gian làm việc 12Bảng 3.2 Bảng công suất tương ứng với momen và tốc độ góc 12Bảng 3.3 Bảng hiệu suất của động cơ phụ thuộc vào tải 13
Trang 7CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Lý do chọn đề tài
Sau thời gian học tập Cơ sở truyền động điện nhóm em chọn đồ án “ …”, để tiến
nghiên cứu nhằm nắm chắc kiến thức lý thuyết cũng như tìm hiểu thêm các kiến thức
về sử dụng phần mềm để phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu
1.2 Mục tiêu của đề tài
Các mục tiêu mà đề tài đặt ra:
Khảo sát cơ cấu nâng – hạ của hệ truyền động cầu trục
Tính toán các thông số và tra chọn động cơ cho hệ truyền động mẫu
Trang 8CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Đặc điểm chung của cơ cấu nâng - hạ cầu trục
Cầu trục là các máy chuyển động trên 2 đường ray cố định trên kết cấu kim loạihoặc tường cao để vận chuyển vật trong khoảng không gian giữa 2 dường ray đó.Cầu trục thường gốm có 3 chuyển động:
Chuyển động nâng hạ (của bộ phận tải)
Chuyển động ngang của xe trục
Chuyển động dọc của xe cầu
Trong báo cáo này chúng ta chỉ tập trung đến cơ cấu nâng hạ
Hình 2.1 Mô phỏng cơ cấu nâng – hạ cầu trục.
2.1.1 Cấu tạo của cơ cấu nâng – hạ cầu trục
Hình 2.2 Cơ cấu nâng hạ.
Trang 92.1.2 Phân loại
2.1.3 Yêu cầu trong truyền động điện của cơ cấu nâng – hạ cầu trục
2.1.4 Khảo sát momen của động cơ trong cơ cấu nâng – hạ cầu trục
Hình 2.3 Đặc tính momen của tải thế năng.
2.2 Tổng quan về động cơ một chiều
2.2.1 Cấu tạo của động cơ một chiều
Trang 102.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều
Hình 2.6 Mô tả nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.
Trang 11CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO HỆ THỐNG
NÂNG – HẠ CẦU TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
3.1 Thông số hệ thống
Các số liệu của hệ thống:
Đường kính tang trống: 0,4 m
Tỷ số truyền của hộp số: i = 70:1
Hiệu suất của bộ truyền và tang trống: i= 0,8; t= 0,87
Các số liệu ban đầu của động cơ:
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Điện áp định mức: Udm = 440V
Công suất định mức của động cơ: Pdm = 32 kW
Tốc độ quay của động cơ: ndm = 1750 rpm
Giả thiết bỏ qua tổn thất về momen trong động cơ điện (coi M dt M c M).
3.2 Phương án chỉnh lưu và đảo chiều động cơ
3.2.1 Chỉnh lưu tia ba pha điều khiển toàn phần
Hình 3.7 Sơ đồ mạch chỉnh lưu tia điều khiển toàn phần.
Ưu điểm:
Nhược điểm:
Trang 123.2.2 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần
Hình 3.8 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần.
Ưu điểm:
Nhược điểm:
3.2.3 Phương án đảo chiều
Ta có hai phương pháp đảo chiều chính là:
Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng kích từ
Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều điện áp phần ứng
Để đảo chiều phần ứng của động cơ ta có hai cách cơ bản như sau:
Đảo chiều điện áp phần ứng nhờ các tiếp điểm công tắc tơ đặt trên mạch phầnứng
Đảo chiều điện áp phần ứng nhờ hai bộ biến đổi (BBĐ) thyristor mắc songsong ngược (hay còn gọi là bộ chỉnh lưu cầu kép)
Phương pháp điều khiển chung:
Tại một thời điểm cả hai BBĐ đều nhận được xung kích nhưng chỉ có mộtBBĐ cấp nguồn cho động cơ, BBĐ còn lại làm việc ở chế độ chờ (có thểlàm việc ở chế độ nghịch lưu)
Có đặc tính cơ của hệ thống ở chế độ tĩnh và chế độ động tốt Nhưng nó lạilàm xuất hiện dòng cân bằng tiêu tán năng lượng vô ích và luôn tồn tại do
đó cần phải có cuộn kháng san bằng để làm giảm dòng cân bằng
Với sơ đồ hình cầu 3 pha mắc song song ngược thì cần phải có 4 cuộnkháng san bằng
Mạch điều khiển phức tạp
Phương pháp điều khiển riêng:
3.3 Chọn động cơ
3.3.1 Công suất cản và tốc độ
Trang 13dm dm u dm
3.3.2 Giả sử hiệu suất định mức của động cơ là dm 0,85
Lựa chọn sơ bộ động cơ có các thông số như sau:
Công suất định mức của động cơ: P dm 32kW
Điện áp định mức của động cơ: U dm 440V
dm dm
dm dm
P
U
Trang 14dm dm dm
dm dm
dm dm u dm
dm
dm dm u dm
Trang 15Hình 3.9 Đặc tính cơ với điểm hoạt động định mức.
Phương trình đặc tính cơ điện:
Điểm không tải lý tưởng: 0 222,5 (rad s/ )
Hình 3.10 Đặc tính cơ điện với điểm hoạt động định mức.
3.3.4 Điểm G mà động cơ hoạt động ứng với điểm làm việc định mức của động
cơ M cqd 100,68( )N m
Trang 16 Điểm Gmax mà động cơ có thể nâng được trong điều kiện I 2I dm:
Suy ra: Mmax 2.M dm 2.191 382 ( ) N m
Giá trị tải cực đại:
.9,81.0,41
Hình 3.11 Đặc tính cơ với cá điểm tải trọng khác nhau.
3.3.5 Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi chưa cắt điện trở phụ ra
khỏi mạch phần ứng
Tải G=2,5 tấn, suy ra dòng điện của động cơ từ phương trình đặc tính cơ điệnlà:
Trang 17dm u G G
dm
rad s K
Hình 3.12 Đặc tính cơ điện khi chưa cắt điện trở phụ ra khỏi mạch phần ứng.
3.3.6 Đồ thị phụ tải và chế độ làm việc của động cơ
Trang 18 Có các tham số như sau:
Bảng 3.1 Bảng thông số momen ứng với thời gian làm việc
Chế độ làm việc của động cơ:
Khoảng thời gian t1 ứng với mô men cản M c1 và M d1 là khoảng thời gian nânghàng lên, khoảng thời gian t01 là khoảng thời gian nghỉ để đưa hàng sang ngang,khoảng thời gian t2 ứng với mô men cản M c2 và M d2 là khoảng thời gian hạ hàng,khoảng thời gian t02 là khoảng thời gian nghỉ để dỡ hàng, khoảng thời gian t3, t4 ứng
với mô men cản M c3 và M d3 , M c4 và M d4 là các khoảng thời gian nâng và hạ móc không.Trong đồ thị tải của động cơ điện lai cơ cấu nâng hạ hàng còn có thêm các khoảng thờigian khởi động tkd ứng với các mô men khởi động M kd, đó chính là sự khác nhau giữa
đồ thị tải của máy sản xuất (cơ cấu nâng hạ hàng) và động cơ điện lai
3.3.7 Kiểm nghiệm động cơ
Động cơ làm việc với chế độ ngắn hạn thay đổi:
Tính theo phương pháp tổn thất trung bình:
Trang 19Bảng 3.3 Bảng hiệu suất của động cơ phụ thuộc vào tải.
2 3
i i tb
Ta thấy: P tb P dm nên thỏa mãn điều kiện kiểm nghiệm về công suất động cơ,
suy ra động cơ lựa chọn đã phù hợp
Tính theo phương pháp khả năng quá tải của động cơ:
Khả năng quá tải của động cơ được thể hiện qua hệ số momen quá tải của độngcơ:
M max
dm
M M
Dựa vào sơ đồ phụ tải ta có: M cmax 250 ( )N m
Hệ số quá tải của động cơ M 2 M.M dm 2.189 378 ( ) N m
Suy ra: M.M dm 378M cmax 250 ( )N m
Trang 20 Tính theo phương pháp công suất đẳng trị:
Công suất đẳng trị được tính theo sơ đồ phụ tải:
n
ci i i
i i dt
P t P
t P
Suy ra: P dt 28974,38P dm 32800
Động cơ thỏa mản điều kiện kiểm nghiệm công suất đẳng trị
3.4 Phương án khởi động, hãm và điều chỉnh tốc độ động cơ
3.4.1 Các phương pháp khởi động và hãm động cơ điện một chiều
3.4.1.1 Các phương án khởi động động cơ điện một chiều
3.4.1.2 Các phương pháp hãm động cơ điện một chiều
3.4.2 Điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều
Theo nguyên lý điều chỉnh gồm: Điều chỉnh thông số nguồn, điều chỉnh thông
số động cơ điện, điều chỉnh đặc biệt
Theo mức độ tự động gồm: Hệ thống điều chỉnh vòng hở, hệ thống điều chỉnhvòng kín
Để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện người ta căn cứ vào một
số các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật sau đây:
3.4.2.1 Điều chỉnh điện trở phần ứng động cơ điện một chiều
3.4.2.2 Điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều
3.4.2.3 Điều chỉnh từ thông động cơ điện một chiều
3.4.2.4 Điều chỉnh rẽ mạch phần ứng động cơ điện một chiều
Trang 213.5 Tính chọn thiết bị bảo vệ
3.5.1 Mục đích yêu cầu mạch bảo vệ truyền động điện
3.5.2 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn
3.5.3 Tính chọn cầu chì bảo vệ
Khi chọn cầu chì phải đảm bảo các điều kiện sau:
Điều kiện về điện áp:
I I
Trong đó:
U dmCC: Điện áp định mức của cầu chì (V)
U nguon
: Điện áp định mức của nguồn (V)
I dmCC: Dòng điện định mức của dây chảy cầu chì (A)
I dmTB: Dòng điện định mức của thiết bị (tải) (A)
I kdTB K I kd dmTB: Dòng điện khởi động của thiết bị (A)
: Hệ số xét đến tình trạng khởi động của thiết bị
Nếu thiết bị khởi động không tải, thời gian khởi động ngắn, sau một thời gian dàimới khởi động trở lại thì: 2,5
Nếu thiết bị khởi động có tải, thời gian khởi động dài (đến 40s), sau một thờigian ngắn lại khởi động trở lại thì: 1,6
Trang 22Hình 3.14 Catalog cầu chì Schneider trang 3.
Trang 23KẾT LUẬN
Sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện đề tài thì nhóm chúng em đãcủng cố được kiến thức đã học cũng nhưng được trau dồi thêm các kiến thức mới Bêncạnh đó kết quả kết quả mô phỏng so với tính toán xấp xỉ bằng nhau đảm bảo được cácyêu cầu mà đề tài ban đầu đã đặt ra
Đồ án bao gồm các kiến thức nền tảng quan trọng tạo bàn đạp cho các học phầntiếp theo cũng như khi đi làm sau này Nhưng vì lượng kiến thức còn hạn chế nênnhóm không thể nào tránh khỏi các sai sót, mong thầy và các bạn có thể góp ý để từ đónhóm có thể hoàn thiện hơn
Cuối cùng, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy … đã tận tình chỉ bảo và
hướng dẫn để nhóm có thể hoàn thành được đồ án môn học này Nhóm chúng em xinchân thành cảm ơn!
Trang 24TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] - Truyền động điện - Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn – NXB Khoa học và kỹ
thuật – 2001
[2] - Tài liệu hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh - ĐH
Bách khoa Hà Nội – 2000
[3] – Giáo trình Truyền động điện – PGS.TS Đồng Văn Hướng.
[4] – Giáo trình Cung cấp điện - Trần Thị Hà, Nhà xuất bản Hà Nội.
[5] – Bài giảng Truyền động điện, Đại học GTVT Tp HCM.
[6] – Điện tử công suất (Lý thuyết - Thiết kế - Ứng dụng) - Lê Văn Doanh, Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật
[7] – Bộ chỉnh lưu kép 3 pha (Three - phase dual controlled rectifier) - Hoàng Ngọc
Văn, Đại học Sư phạm kỹ thuật TP HCM