Nhóm 02 truyền Động Điện tlgk

Tiểu luận giữa kì truyền động điện_TDTU_401072 Cho băng tải như sau: Vmax = 0.1 (Số cuối MSSV +1) tacc,f = tdec,f = (Số cuối MSSV +1) s; tacc,r = tdec,r = (Số cuối MSSV +1) s trun,f = trun,r = 10 s; tidle = 5 s D1 = D2 =30 cm; mload = 10 kg; q = 15o a) Xác định các thông số của tải quy về trục động cơ. (4đ) b) Lựa chọn động cơ AC không đồng bộ cho phù hợp. (2đ) c) Lựa chọn bộ biến đổi công suất (biến tần) tương ứng. (2đ) e) Hãy cài đặt biến tần để động cơ làm việc theo đúng sơ đồ. (2đ)

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

NHÓM: 12

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2024

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Môn: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn đến Thầy Nguyễn Hoàng Nam giảng viên bộ môn Truyền động điện – trường Đại học Tôn Đức Thắng, người đã giảng dạy truyền đạt lại kiến thức của bộ môn cho tôi một cách tận tâm để cho em có đủ cơ sở lý thuyết để hoàn thành bài tiểu luận này Do kinh nghiệm cũng như sự thiếy hụt về mặt thời gian nên bài tiểu luận khó tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được sự góp ý của Thầy để hoàn thiện bài tiểu luận này một cách tốt nhất Chúc Thầy luôn giữ gìn sức khỏe và thành công trong công việc

Em xin chân thành cảm ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 05 năm 2024

Tác giả

Trịnh Đình Tú Khoa

ĐỀ TÀI

Project 02:

Cho băng tải như sau:

Tải làm việc với chu kì như hình vẽ:

MỤC LỤC

ĐỀ TÀI……… III DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC BẢNG BIỂU VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VII

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1

1.1 GIỚI THIỆU MÔN HỌC 1

1.1.1 Định nghĩa 1

1.1.2 Cấu trúc 1

1.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ ĐỘNG CƠ-TẢI 2

CHƯƠNG 2 ĐỀ TÀI 4

2.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ QUY VỀ TRỤC ĐỘNG CƠ 4

2.2 LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ AC KHÔNG ĐỒNG BỘ 7

2.3 LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT (BIẾN TẦN) 8

2.4 CÀI ĐẶT BIẾN TẦN 9

TÀI LIỆU THAM KHẢO 12

MÃ NGUỒN MATLAB 1

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ khối một hệ truyền động điện 1

Hình 1.2 Hệ truyền động động cơ – tải 2

Hình 1.3 Đặc tính cơ của hệ thống cơ – tải 3

Hình 1.4 A) Chuyển động tuyến tính B) Chuyển động quay 3

Hình 2.1 Phân tích các lực tác dụng lên tải 4

Hình 2.2 Sơ đồ chu kỳ làm việc của tải 5

Hình 2.3 Biểu đồ mô men động cơ 6

Hình 2.4 Động cơ AC không đồng bộ Y3-80M2-4 7

Hình 2.5 Biến tần ABB ACS550-01-03A3-4 8

Hình 2.6 Sơ đồ mạch biến tần 3 vào pha ra 3 pha 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.2 Thông tin động cơ AC không đồng bộ Y3-80M2-4 7Bảng 2.3 Thông số của biến tần ABB ACS550-01-03A3-4 8

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 1

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Giới thiệu môn học

1.1.1 Định nghĩa

Hệ truyền động điện (Electrical Drive System) là một hệ thống điện cơ trong đó sử dụng động cơ điện để biến điện năng thành cơ năng nhằm thay đổi các thông số của thiết bị cơ khí(tải) như vị trí, tốc độ, lưu lượng không khí, áp suất, lực nén

 Là trái tim của hệ thống, là thiết bị điện cơ, biến điện năng thành cơ năng

 Là động cơ 1 chiều,xoay chiều, bước,servo,từ trở biến đổi,…

 Khả năng sinh ra mô men kéo tại các tốc độ khác nhau còn được gọi là đường đặc tính cơ của động cơ

Bộ biến đổi công suất:

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 2

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

 Biến đổi dạng nguồn điện đầu vào cho phù hợp với loại động cơ (AC - DC,

DC - AC)

 Điều chỉnh các thông số của nguồn điện nhằm đảm bảo công suất của động cơ phù hợp với sự thay đổi/yêu cầu của tải

Bộ điều khiển:

 Đảm bảo đầu ra của hệ thống phù hợp với yêu cầu (commands) từ người dùng

 Dựa trên các tín hiệu do cảm biến cung cấp, bộ điều khiển so sánh đầu ra với yêu cầu để từ đó xuất các tín hiệu phù hợp để điều chỉnh bộ biến đổi công suất

Nguồn điện:

 Có thể là nguồn DC hoặc AC (1 pha hoặc 3 pha)

 Thường là nguồn áp với độ lớn và tần số không đổi

Tải cơ khí:

 Là các thiết bị, hệ thống cơ khí gắn với trục của động cơ Chúng biến cơ năng

do động cơ cung cấp thành tốc độ, vị trí, áp suất, lưu lượng

 Được phân loại dựa vào đường đặc tính cơ, là đường cong thể hiện mối quan

hệ giữa mô men và tốc độ của tải

1.2 Phương trình động lực học của hệ động cơ-tải

Theo định luật II Newton thì sự thay đổi động năng (momentum) của vật tỷ lệ với tổng lực tác dụng:

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 3

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

Hình 1.3 Đặc tính cơ của hệ thống cơ – tải

Trong đó 𝐹𝐿 là lực cản, 𝐹𝑀 là lực đẩy, M là khối lượng và v là vận tốc chuyển động

Nếu như khối lượng của vật coi như không đổi thì thành phần thứ 2 của (1.1) sẽ bằng

0 và phương trình động lực học được viết lại như sau:

𝐹𝑀− 𝐹𝐿 = 𝑑

𝑑𝑡(𝑀𝑣) = 𝑀𝑑𝑣

𝑑𝑡 (1.2) Tương tự như vậy, đối với vật chuyển động quay , phương trình động học được viết như sau:

Hình 1.4 A) Chuyển động tuyến tính B) Chuyển động quay

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 4

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

CHƯƠNG 2 ĐỀ TÀI

2.1 Xác định các thông số quy về trục động cơ

Bán kính quy về trục động cơ bằng với bán kính của roller:

Mô men quán tính quy về trục động cơ:

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có:

1

2𝐽𝐿,𝑒𝑞𝜔

2

𝑀 =12

𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑𝑣2𝐿𝜂

Ta chọn hiệu suất truyền của băng tải 𝜂 = 0,85

Tốc độ quay quy về trục động cơ:

𝜔𝑀,𝑚𝑎𝑥 =𝑣𝑚𝑎𝑥

𝑅𝑒𝑞 =

10,15= 6,667 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)

⇒ 𝐽𝐿,𝑒𝑞 = 𝑚𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑣

2 𝐿

𝜂 𝜔2 𝑀

= 10 0,110

20,85.6,6672 = 0,265 (𝑘𝑔 𝑚2)

Ta chọn hệ số ma sát cho băng tải 𝜇 = 0,07

Mô men tải quy về trục động cơ:

Hình 2.1 Phân tích các lực tác dụng lên tải

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 5

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

Ta lấy gia tốc trọng trường 𝑔 = 9,81 (𝑚 𝑠⁄ 2)

Mô men cần thiết mà động cơ sinh ra để đáp ứng yêu cầu tốc độ:

𝑇𝑀 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ 𝐽𝐿,𝑒𝑞𝑑𝜔𝑀

𝑑𝑡

Hình 2.2 Sơ đồ chu kỳ làm việc của tải

Trường hợp: 0𝑠 < 𝑡 < 10𝑠, động cơ ở chế độ khởi động theo chiều thuận:

𝑇𝑎𝑐𝑐,𝑓 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ (𝐽𝐿,𝑒𝑞+ 𝐽𝑀)𝜔𝑀,𝑡=10(𝑠)− 𝜔𝑀,𝑡=0(𝑠)

10 − 0

𝑇𝑎𝑐𝑐,𝑓 = 5,651 + (0,265 + 0,0021)6,667 − 0

10 − 0 = 5,829(𝑁𝑚) Trường hợp: 10𝑠 < 𝑡 < 20𝑠, động cơ ở chế độ định mức theo chiều thuận:

𝑇𝑟𝑢𝑛,𝑓 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ (𝐽𝐿,𝑒𝑞 + 𝐽𝑀)𝜔𝑀,𝑡=20(𝑠)− 𝜔𝑀,𝑡=10(𝑠)

20 − 10

𝑇𝑟𝑢𝑛,𝑓 = 5,651 + (0,265 + 0,0021)6,667 − 6,667

20 − 10 = 5,651 (𝑁𝑚) Trường hợp: 20𝑠 < 𝑡 < 30𝑠, động cơ ở chế độ hãm theo chiều thuận:

𝑇𝑑𝑒𝑐,𝑓 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ (𝐽𝐿,𝑒𝑞+ 𝐽𝑀)𝜔𝑀,𝑡=30(𝑠) − 𝜔𝑀,𝑡=20(𝑠)

30 − 20

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 6

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

𝑇𝑑𝑒𝑐,𝑓 = 5,651 + (0,265 + 0,0021)0 − 6,667

30 − 20 = 5,473 (𝑁𝑚) Trường hợp: 30𝑠 < 𝑡 < 35𝑠, động cơ ở chế độ nghỉ theo chiều thuận:

𝑇𝑖𝑑𝑙𝑒 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ (𝐽𝐿,𝑒𝑞 + 𝐽𝑀)𝜔𝑀,𝑡=35(𝑠)− 𝜔𝑀,𝑡=30(𝑠)

35 − 30

𝑇𝑖𝑑𝑙𝑒 = 5,651 + (0,265 + 0,0021) 0 − 0

35 − 30= 5,651 (𝑁𝑚) Trường hợp: 35𝑠 < 𝑡 < 45𝑠, động cơ ở chế độ khởi động theo chiều nghịch:

𝑇𝑎𝑐𝑐,𝑟 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ (𝐽𝐿,𝑒𝑞+ 𝐽𝑀)𝜔𝑀,𝑡=45(𝑠)− 𝜔𝑀,𝑡=35(𝑠)

45 − 35

𝑇𝑎𝑐𝑐,𝑟 = 5,651 + (0,265 + 0,0021)−6,667 − 0

45 − 35 = 5,473 (𝑁𝑚) Trường hợp: 45𝑠 < 𝑡 < 55𝑠, động cơ ở chế độ định mức theo chiều nghịch:

𝑇𝑟𝑢𝑛,𝑟 = 𝑇𝐿,𝑒𝑞+ (𝐽𝐿,𝑒𝑞+ 𝐽𝑀)𝜔𝑀,𝑡=55(𝑠) − 𝜔𝑀,𝑡=45(𝑠)

45 − 35

𝑇𝑟𝑢𝑛,𝑟 = 5,651 + (0,265 + 0,0021)−6,667 − (−6,667)

55 − 45 = 5,651 (𝑁𝑚) Trường hợp: 55𝑠 < 𝑡 < 65𝑠, động cơ ở chế độ hãm theo chiều nghịch:

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 7

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

2.2 Lựa chọn động cơ AC không đồng bộ

Mô men cần thiết của động cơ sinh ra:

𝑃 ≥ 𝑃𝑀,𝑚𝑎𝑥= 36,488 (𝑊)

𝑁 ≥ 𝑁𝑀,𝑚𝑎𝑥 = 63,665 (𝑟𝑝𝑚) Dựa vào các thông số trên em quyết định lựa chọn động cơ AC không đồng bộ có mã sản phẩm: Y3-80M2-4

Hình 2.4 Động cơ AC không đồng bộ Y3-80M2-4

Ta có bảng thông số của động cơ:

Bảng 2.1 Thông tin động cơ AC không đồng bộ Y3-80M2-4

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 8

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

Mô men quán tính (kg.m^2 ) 0,0021

2.3 Lựa chọn bộ biến đổi công suất (biến tần)

Để phù hợp với công suất đã tính ta cần chọn biến tần có công suất bằng hoặc lớn

hơn để hoạt động Trong bài này em dùng biến tần ABB ACS550-01-03A3-4

Hình 2.5 Biến tần ABB ACS550-01-03A3-4

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ

Trang 9

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

Điện áp vào (V) 380 (3 pha)

 Chế độ điều khiển Vector

 Bảng mạch được bảo vệ chắc chắn cho các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt

 Tích hợp sẵn cổng giao tiếp RS485 / Modbus, các mô đun giao tiếp mạng khác (tuỳ chọn)

 Tích hợp sẵn 2 bộ lọc EMC

 Tích hợp bộ điều khiển thắng tiêu chuẩn (dải công suất < 11 kW)

 Tích hợp bộ giám sát hiệu suất năng lượng

2.4 Cài đặt biến tần

Ta có sơ đồ nối dây:

Hình 2.6 Sơ đồ mạch biến tần 3 vào pha ra 3 pha

Cài đặt các thông số chạy đúng với sơ đồ:

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ Trang 10

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

Cài các tham số cho động cơ:

Chọn chế độ điều khiển: nhấn nút (LOC/REM) trên bàn phím để chuyển chế độ: LOC

Menu – Parameter – 10

1003: hướng quay: 3 = request

Menu – Parameter – 11

1101: KEYPAD REF SEL: 1 = REF1 (Hz/rpm)

1103: REF1 SELECT: 0 = KEYPAD

Menu – Parameter – 99

9902: cài đặt reset: 1

9904: cài đặt chế độ điều khiển: 1 = vector:speed

9905: cài điện áp định mức cho động cơ: 380V

9906: dòng định mức của động cơ: 1,95A

9907: tần số định mức của động cơ: 60Hz

9908: tốc độ định mức: 90 rpm

9909: công suất định mức của động cơ: 0,8kW

9915: cài đặt hệ số công suất: 0,8

2101: Start function: 8 = ramp

2102: Stop function: 2 = ramp

Menu – Parameter – 22

2202: thời gian tăng tốc từ 0 đến tần số max: 10.0 s

2203: thời gian giảm tốc từ tần số max về 0: 10.0 s

Menu – Parameter – 34

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ Trang 11

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

3401: Signal 1 Param: 102:SPEED

3408: Signal 2 Param: 103:FREQ

3415: Signal 3 Param: 104:CURRENT

Nhấn nút (EXIT) cho đến khi màn hình hiển thị tín hiệu và các giá trị đo

Nhấn nút (START) để bắt đầu chạy động cơ

Nhấn nút để đảo chiều động cơ Trên màn hình có hiển thị chiều động cơ đang

quay

Nhấn nút (STOP) để dừng động cơ

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ Trang 12

TRUYỀN DỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] V T Viễn, “Slide bài giảng Chapter 01,” Tôn Đức Thắng University, Hồ Chí Minh, 2020

[2] ABB, ABB general purpose drives, Thụy Sĩ, 2018

[3] T Reference, Selection calculations for Motor, New York, 2010

[4] O Motor, Standard AC Motors World K Series, Chicago: ORIENTAL MOTOR U.S.A CORP, 2007

[5] “Khoan giếng công nghiệp,” 23 9 2015 [Trực tuyến] Available: https://khoangiengcongnghiep.vn/ [Đã truy câ ̣p 15 5 2024]

TIỂU LUẬN GIỮA KÌ Trang M-1

TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TRỊNH ĐÌNH TÚ KHOA – 42101399