1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Báo cáo thiết kế môn học truyền Động Điện tự Động

16 0 0
Tài liệu được quét OCR, nội dung có thể không chính xác
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Báo Cáo Thiết Kế Môn Học Truyền Động Điện Tự Động
Tác giả Nguyễn Văn Dương, Nguyễn Trọng Tấn, Phạm Quang Dũng, Nguyễn Như Quỳnh, Thôn Đức Hoạt
Người hướng dẫn TS. Vừ Thanh Hà
Trường học Ruong Dai Hqc Giao Thong Van Tai
Chuyên ngành Truyền Động Điện Tự Động
Thể loại báo cáo
Định dạng
Số trang 16
Dung lượng 2,47 MB

Nội dung

Phần ứng là một cuộn dây được nỗi với nguồn điện một chiều, còn kích từ là một nam châm vĩnh cửu được đặt trong phần ứng.. Ñự = Tự † ref† Tp † Tet ryy: Điện trở cuộn dây phân ứng Tog Điệ

Trang 1

BOQ GIAO DUC VA DAO TAO

RUONG DAI HQC GIAO THONG VAN TAI

BAO CAO THIET KE MON HOC TRUYEN DONG DIEN TU DONG

Giảng viên hướng dẫn : TS.Võ Thanh Hà

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Dương

Nguyễn Trọng Tấn Phạm Quang Dũng

Nguyễn Như Quỳnh

Thân Đức Hoạt

PHẢN I: Thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ quay cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

L Giới thiệu cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ MCKTĐL,

Trang 2

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập bao gồm hai phan chinh la phan ứng và kích

từ Phần ứng là một cuộn dây được nỗi với nguồn điện một chiều, còn kích từ là một

nam châm vĩnh cửu được đặt trong phần ứng Khi được cấp điện, kích từ sẽ tạo ra từ trường, tương tác với từ trường của nam châm trong phần ứng, và tạo ra một lực đây xoay nên rotor quay theo chiều của lực đó

Giống như những máy điện quay khác nó cũng gồm phần đứng im (stato) và phân quay (rô to) Về chức năng máy điện một chiều cũng được chia thành phân cảm (kích

từ

và phân ú ứng (phần biến đôi năng lượng) Khác với máy điện đồng bộ ở máy điện một chiều phần cảm bao giờ cũng ở phân tĩnh còn phần ứng là ở roto

_- Field winding

O+

Re

a & supply

> 7 os 7 N

= ⁄\ brush

Armature ⁄ `

winding TT <5 >

Cnet

Hình 1.1: Cáu trúc động cơ một chiếu

Stator

e Stator

Stator máy điện một chiều là phần cảm, nơi tạo ra từ thông chính của máy

Hinh 1.2: Stator

Trang 3

Stato gồm các chỉ tiết sau:

1 Cực từ chính

Một cực từ chính gồm: Lõi cực được làm bằng các lá thép điện kỹ thuật ghép lại, mặt cực có nhiệm vụ làm cho từ thông để đi qua khe khí Cuộn dây kích từ đặt trên lõi cực cách điện với thân cực bằng một khuôn cuộn dây cách điện Cuộn dây kích từ làm bằng đây đồng có tiết diện tròn, cuộn dây được tâm sơn cách điện nhằm chống thấm

nước và tăng độ dẫn nhiệt

Để tán nhiệt tốt cuộn dây được tách ra thành những lớp, đặt cách nhau một rãnh

làm mát

2 Cực từ phụ

Cực từ phụ nằm giữa các cực từ chính, thông thường số cực phụ bằng 1⁄2 số cực chính Lõi thép cực phụ thường là bột thép ghép lại, ở những máy có tải thay đôi thì lõi

thép cực phụ cũng được ghép bằng các lá thép Cuộn dây đặt trên lõi thép Khe khí ở cực

từ phụ lớn hơn khe khí ở cực từ chính

Laminations

Hình I3: Cực từ trong động cơ một chiếu

3 Gông từ

Gong tir dung lam mạch từ nôi liên các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động

cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uôn và hàn lại, trong máy điện lớn thường dùng

thép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

4 Cơ cầu chỗi than

Đề đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cầu chỗi than bao gồm có chối than đặt trong hộp chối than nhờ một lò xo tì chặt lên cô góp Hộp chối than được cô định

trên

giá chéi than va cach điện với giá Giá chối than có thê quay được đề điều chỉnh vị trí

chối than cho đúng chố, sau khi điêu chỉnh xong thi dùng vít cô định lại

° Rotor

Rotor của máy điện một chiêu là phần ứng Ngày nay người ta dùng chủ yếu la loại rôto hình trông có răng được ghép lại bắng các lá thép điện kỹ thuật Ở những máy

công suât lớn người ta còn làm các rãnh làm mát theo bán kính (các lá thép được ghép

lại

Trang 4

từng tệp, cỏc tệp cỏch nhau một rónh làm mỏt)

đô Rotor

Rotor của mỏy điện một chiều là phần ứng Ngày nay người ta dựng chủ yếu là loại rụto hỡnh trống cú răng được ghộp lại bằng cỏc lỏ thộp điện kỹ thuật Ở những mỏy

cụng suất lớn người ta cũn làm cỏc rónh làm mỏt theo bỏn kớnh (cỏc lỏ thộp được ghộp

lại

từng tệp, cỏc tệp cỏch nhau một rónh làm mỏt)

Hinh 1.4: Rotor

1 Lội sat phan ứng

Dựng đờ dõn từ, thường dựng những tõm thộp kỹ thuật điện dày 0.5mm phủ cỏch điện mỏng ở hai mặt rụi ộp chặt lại để giảm ton hao do dũng điện xoỏy gõy nờn Trờn

lỏ

thộp cú đập hỡnh dạng rónh đề sau khi ộp lại thỡ đặt dõy quấn vào Trong những động

trung bỡnh trở lờn người ta cũn đập những lỗ thụng giú đề khi ộp lại thành lừi sắt cú

thể

tạo được những lễ thụng giú dọc trục Trong những động cơ điện lớn hơn thỡ lừi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ọy cú để một khe hở gọi là khe

hở

thụng giú Khi mỏy làm việc giú thụi qua cỏc khe hở làm nguội dõy quần và lừi sắt

Trong

động cơ điện một chiều nhỏ, lừi sắt phần ứng được ộp trực tiếp vào trục Trong động

điện lớn, giữa trục và lừi sắt cú đặt giỏ rụto Dựng giỏ rụto cú thờ tiết kiệm thộp kỹ

thuật

điện và giảm nhẹ trọng lượng rụto

2 Cụ gúp

Cuộn dõy rụto là cuộn dõy khộp kớn, mỗi cạnh của nú được núi với phiến gúp Cỏc phiến gúp được ghộp cỏch điện với nhau và với trục hỡnh thành một cụ gúp Phiộn

gểp ~ Z x Z

được làm băng đụng, vừa cú độ dõn điện tụt vừa cú độ bờn cơ học, chụng mài mũn

Trang 5

Hình 1.5: Cô góp

3 Thiết bị chỗi

Đê đưa dòng điện ra ngoài phải dùng thiệt bị chối gôm: chôi than được làm băng than granit vừa đảm bảo độ dân điện tot vừa có khả năng chông mài mòn, bộ giữ chôi được làm băng kim loại găn vào stato, có lò so tạo áp lực chối và các thiệt bị phụ khác -

4 Day quan phan ú ứng

Dây quân phân ú ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Dây quần phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ

công suất đưới vải kW thường dùng dây có tiết điện tròn Trong máy điện vừa và lớn thường dung dây tiết diện chữ nhật Dây quần được cách điện cân thận với rãnh của lối

thép Đề tránh khi quay bị văng ra lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nệm đề đè chặt

hoặc

đai chặt dây quần Nệm thường làm bằng tre, gỗ

© - Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều kích từ độc lập

Khi cho điện áp một chiều vào, trong dây quần phần ứng có điện Các thanh dẫn

có dòng điện năm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiêu của lực

được

xác định bằng quy tắc bàn tay trái

Upward Orce Armature

Commutator ~

orce

+= Brush

DC Motor Conceptual Diagram

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đối chỗ cho nhau Do có phiếu góp chiều đòng điện đữ nguyên làm cho chiêu lực từ tác dụng không thay đôi Khi

quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Ey chiều của suất

điện

Trang 6

động được xác định theo quy tắc bàn tay phải, ở động cơ chiều suất điện động Ey ngược

chiêu dòng điện 1y nên Hạ được gọi là sức phản điện động

THỊ Phương trình toán học, phương trình trạng thái

Trong đó

U: Điện áp phan ung (V)

E,: Sue dién dong phần ứng (V)

Ry: Dién tro mach phan img

I: Dong dign cua mach phan img (A)

Với! Ñự = Tự † ref† Tp † Tet

ryy: Điện trở cuộn dây phân ứng

Tog Điện trở cuộn dây cực từ phụ

rụ: Điện trở tiếp xúc cuộn bù

Tot: Điện trở tiếp súc của chối điện

Sức điện động Eqy của phân ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

Trong đó:

Pi Số đôi cực từ chính

N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn đây phần ứng

a: Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

: Từ thông kích từ dưới một cực từ

;Tôc độ góc (rad/s)

Với K= là hệ sô câu tạo của động cơ ta có được

Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, mô men điện từ Ma của động cơ được xác định bởi:

Ma

Voi =

Nhu Vay ta co

Nếu bỏ qua ton that co và tôn that thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mô

Trang 7

men điện từ, ta ký hiệu là M Nghĩa là: Mat =Meg =M

Đây là phương tình đặc tỉnh cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Gia thiết phần ứng được bù đủ, từ thông

= const, thi các phương trình đặc tinh cơ điện và phương trình đặc tính cơ là tuyến tính Đô thị của chúng được biêu diễn là những đường thăng

(U

[rad/s] 7

(w,0) |

Wrated

Trated T |N m|

Từ phương trình đặc tinh co ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thông động cơ , điện áp phân ứng Uy, điện trở phân ứng động cơ

HI.Thiết kế bộ điều khiến dòng điện, tốc độ - PI

Mô hình toan của động cơ một chiều kích từ độc lập

U

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều

Về điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại

động cơ khác, không những nó có khả năng thay đôi tôc độ một cách dễ dàng mà câu

trúc

mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hon dong thoi dat được chât lượng điều chỉnh

cao

trong dải điều chỉnh tốc độ rộng Từ phương trình tốc độ:

Trang 8

Suy ra đề điều chỉnh có thê:

s - Điều chỉnh điện áp phần ứng

se Điều chỉnh bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch

Xây dựng mô hình động của động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông kích từ

không đổi

E (s)

1.3.Cae phuwong phap diéu chinh toc do dong co mot chiéu kích từ độc lập 1.3.1 Phương pháp thay đối diện trở phụ

- Đây là phương pháp thường dùng đề điều khiên tốc độ động cơ điện một chiều

+) Nguyên lý điều khiến: Trong phương pháp nảy người ta giữ U = Uđm,(@ = tan và nói thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng đề tăng điện trở phần ứng

Độ cứng của đường đặc tính cơ:

AM _ {ko

Ao R +R,

+) Ta thấy khi điện trở cảng lớn thì 8 cảng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng đốc

do đó càng mêm hơn

Hình I.Š: Đặc tính cơ của động cơ một chiêu khi thay doi điện trở phụ Ứng với RE 0 ta có độ cứng tự nhiên Prw có giả trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự

Trang 9

nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ Như vậy,

khi ta thay đổi Rfta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên

- Đặc điểm của phương pháp:

+) Điện trở mạch phần ứng cảng tăng thì độ dốc đặc tính cảng lớn, đặc tính cơ

cảng mềm, độ ôn định tôc độ cảng kém và sai số tốc độ cảng lớn

+) Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức ( chỉ cho phép thay đồi tốc độ về phía giảm)

+) Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tôn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động

cơ điện trong cần trục

+) Đánh giá các chỉ tiêu: Phương pháp này không thê điều khiến liên tục được

mà phải điều khiên nhảy cấp Dái điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải, tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = wmax/wmin cảng nhỏ Phương pháp nảy có thê điều chỉnh trong đải D = 3 : 1

+) Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tồn hao trên điện trở phụ lớn, chất lượng không cao dù điều khiên rất đơn giản

1.3.2 Phương pháp thay đối điện áp phần ứng

- Dé điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như

may phat điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển Các

thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một

chiều có sức điện động Eb điều chính nhờ tín hiệu điều khiển Udk Vi nguồn có

công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đôi này có điện trở trong R»

và điện cảm Lp khác không Đề đưa tốc động cơ với hiệu suất cao trong giới hạn

rong rai 1:10 hoặc hơn nữa

Vì từ thông của động cơ được giữ không đôi nên độ cứng đặc tính cơ cũng

không đôi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuy thuộc vào giá trị điện áp điều khiến Uđk của hệ thống, do đó có thê nói phương pháp điều chỉnh này là triệt

đê

Trang 10

Hinh 1.10: Sơ đô dùng bộ biến đổi điều khiến điện áp phan ứng

Ở chế độ xác lập có thể viết được phương trình đặc tính của hệ thống như sau :

E, ˆ Ey a Lự( Ry Rua) (1.14)

()= 2N - - Ry + Rog Rug J

Kim KP in (1.15)

(00, Ủ„q TT

Vì từ thông của động cơ được giữ không đôi nên độ cứng đặc tính cơ cũng

không đôi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuy thuộc vào giá trị điện áp điều

khiến Uđk của hệ thống, do đó có thê nói phương pháp điều chỉnh này là triệt

đề

Đề xác định giải điều chỉnh tốc độ ta đề ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị

chặn bởi đặc tính cơ cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và

từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức Tốc độ nhỏ nhất của đải điều chỉnh

bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về mômen khởi động Khi mômen tải

là định mức thì các giả trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là:

€ max = Doma = des

M, mn

min — omin ~ |

(1.18)

Trang 11

Đề thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: Mammin = Min = Km.Mđm Trong đó Km là hệ số qua tai

về mômen Vì họ đặc tính cơ là các đường thắng song song nhau, nên theo định

nghĩa về độ cứng đặc tính cơ có thể viết:

M

1]

min iv am min 0 \B|

(1.19) Hình 1.16: Dac tinh cơ của động cơ một chiêu khi thay đổi điện áp

+

£ Yo max

Dens

Với một cơ cầu máy cụ thé thi các giá trị wÖmax Mđm, Km là xác định, vì vậy

phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng beta Khi điều

chính điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở

tống mạch phần ứng gấp khoảng hai lằn điện trở phần ứng động cơ Do đó có thé tính

sơ bộ được

i

| 7|——— <l10 airy

Jomax "i

dm Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là :

Ngày đăng: 09/12/2024, 17:41

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w