Đồ án truyền động điện ppsx

Đồ án:  GVHD:   Thế kỉ XXI – thế kỉ của công nghệ thông tin, của khoa học kĩ thuật và công nghệ tự động. Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố quan trọng: • Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. • Truyền động điện là một hệ thống máy móc được thiết kế với nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành điện năng. • Hệ thống truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc thay đổi. Hiện nay khoảng 70-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ thống này tốc độ hoạt động của động cơ hầu như không cần điều khiển, trừ các quá trình khởi động và hãm. Phần còn lại 20-25% các hệ thống điều khiển được tốc độ động cơ để phối hợp được các đặc tính động cơ với đặc tính tải yêu cầu. Với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi xử lý, các hệ thống điều tốc được sử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu trong quá trình tự động hóa sản xuất. Do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính toán và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha. Tập đồ án này có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề liên quan đến động cơ không đồng bộ ba pha. Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và bạn bè. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện:  ! Trang 1 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  " #$  %& '()* 1 +,-.,- 2 / 01 #-02&-345)67#7&8& 3 1.1 Giới thiệu chung 3 1.2 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 8 1.3 Ảnh hưởng của tham số đến dạng đặc tính cơ 12 1.4 Khởi động và tính điện trở khởi động 17 1.5 Hãm máy 18 / 09 3-:;<-)#)#-045)67# 21 2.1 Khái niệm chung 21 2.2 Điều chỉnh điện áp động cơ 21 2.3 Điều chỉnh điện trở mạch rôto 25 2.4 Điều chỉnh công suất trượt 29 2.5 Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho ĐCKĐB 31 / 0= #$;>;? 33 3.1 Vẽ đặc tính cơ tự nhiên 33 3.2 Vẽ đặc tính cơ nhân tạo 36 / 0@ "0)6A.BC;<;%3)# 38 4.1 Mạch lực 38 4.2 Mạch điều khiển 38 4.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 41 / 0D >-EF&)#.G- 43 5.1 Điện áp ngược trên các van 44 5.2 Dòng điện làm việc trên các van 44 Lời cảm ơn 46 H.C;&I4 47 Trang 2 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  / 01 /JKLM/NONPQMRNM 1S1ST;C- 1.1.1.O?CII?)C45)67# U Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều ,làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ , có tốc độ của rôtor(n) khác với tốc độ từ trường quay trong máy(n). Máy điện không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ động cơ và máy phát. U Máy phát không đồng bộ ít được dùng vì đặc tính làm việc không tốt so với máy phát đồng bộ. Động cơ không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sinh hoạt. Động cơ không đồng bộ có các loại: động cơ không đồng bộ 3 pha, 2 pha và một pha. U Các số liệu định mức của động cơ không đồng bộ là: + Công suất cơ có ích trên trục: P đm . + Điện áp dây stato: U đm . +Dòng điện dây stato: I đm . + Tốc độ quay rôto: n đm . + Hệ số công suất: cos ϕ đm . + Hiệu suất: η đm . 1S1S9S/V;WFHA.B.HIFC--X&)#-0)C45)67#7&8& &Y/V;WZ Trang 3 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  Động cơ không đồng bộ ba pha là một loại của máy điện không đồng bộ bao gồm hai bộ phận chủ yếu : stato và rôto. U Stato (phần tĩnh): + Vỏ máy: có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ, vỏ máy thường làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn (1000KW) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Tùy theo cách làm nguội của máy mà vỏ máy cũng khác nhau. + Lõi thép: làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép có dạng hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm được dập rãnh bên trong ghép lại. Khi có đường kính ngoài lõi thép nhỏ hơn 990mm dùng cả tấm thép tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn. Mỗi lá thép kĩ thuật đều có sơn phủ cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. + Dây quấn: được làm bằng dây điện từ lõi đồng có bọc cách điện được đặt trong các rãnh của lõi thép và cách điện tốt với lõi thép. - Rôto (phần quay): + Lõi thép: người ta dùng các lá thép kỹ thuật như ở stato. Lõi thép được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy. Phía ngoài của là thép được xẻ rãnh để đặt dây quấn. + Dây quấn: Loại rôto kiểu lồng sóc: dây quấn là các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trong các rãnh của lõi thép, hơi dài hơn lõi thép và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hoặc bằng nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. Loại rôto kiểu dây quấn: rôto có dây quấn giống như dây quấn stato, thường được đấu hình sao, còn 3 đầu kia được đấu vào vành trượt thường được làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của động cơ roto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay Trang 4 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  sức điện động phụ vào mạch roto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn roto được nối ngắn mạch. Dây quâ´n Stato dâ´u Y Chô?i Than Va`nh truo?t N[1. Sơ đồ nối dây máy điện không đồng bộ ba pha rôto dây quấn 7YA.BW;)#-X&)#-0)C45)67#7&8& Khi ta cho dòng điện 3 pha tần số f vào 3 dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ n 1 = p f60 . Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng các sức điện động (chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải). Vì dây quấn rôto nối ngắn mạch nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn rôto. Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện roto kéo rôto quay cùng chiều từ trường quay với tốc độ n. Trang 5 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  Chú ý: Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải ta phải căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn với từ trường. Nếu coi từ trường đứng yên thì chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược chiều từ trường. Tốc độ n của máy luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n 1 , vì nếu tốc độ bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn stato không có sức điện động và dòng điện cảm ứng, lực điện từ bằng 0. Độ lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n 2 . n 2 = n 1 - n (1.1) Hệ số trượt của tốc độ là: S= 1 2 n n = 1 1 n nn − (1.2) Khi rôto đứng yên (n=0) => s=1 Khi rôto quay định mức s= 0,02 ÷ 0,06. Tốc độ động cơ là: n= n 1 (1-s)= )1( 60 s p f − (v/f) (1.3) N[9. Sơ đồ nguyên lý làm việc của ĐC KĐB XC ba pha Trang 6 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 n N S Đồ án:  GVHD:  1S1S=S\-)]IFH^$,-X&)#-045)67#2&-3=8& &Y\-)]I: - Mômen mở máy phải lớn để thích ứng với phụ tải. - Dòng mômen phải nhỏ để khỏi ảnh hưởng đến các phụ tải khác. - Thời gian mở máy nhỏ để có thể làm việc được ngay. - Thiết bị mở máy đơn giản, rẻ tiền và ít tốn năng lượng. 7Y_$,: Động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất và sinh hoạt: - Trong công nghiệp, động cơ không đồng bộ ba pha thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ… - Trong nông nghiệp, được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm - Trong đời sống hàng ngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh, trong máy điều hòa… Tóm lại cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng rộng rãi. 1S9S\-;>-0-X&)#-0)C45)67# 1S9S1S"0)6;&;`I#;8&-X&)#-045)67#7&8& Trang 7 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  N[= Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ ba pha Trong đó: o R µ , X µ , I µ lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện của mạch từ hóa o 211 ,, IXR lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator. o P U 1 : Điện áp pha đặt vào Stator. o X 2 , R ' 2 /s lần lượt là điện trở, điện kháng Rotor đã quy đổi về Stator. 1S9S9SR 0;%[)\-;>-0 Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha ta sử dụng sơ đồ thay thế. Trên (hình 1) là sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ ba pha. Khi nghiên cứu ta đưa ra một số giả thiết sau đây: U Coi 3 pha là đối xứng U Các thông số của dộng cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện rôto, mạch từ không bão hòa nên điện kháng X 1 , X 2 không đổi. Trang 8 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 I p U 1 µ R µ X µ I 1 R 2 I 1 X 2 X s R ' 2 Đồ án:  GVHD:  U Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng điện từ hóa không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato của động cơ. U Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép U Điện áp lưới hoàn toàn sin và đối xứng 3 pha. Khi cuộn dây stato được cấp điện với điện áp định mức U f1 trên một pha mà giữ yên rôto(không quay) thì mỗi pha của cuộn dây rôto sẽ xuất hiện sức điện động E đmpha.2 theo nguyên lý máy biến áp. Hệ số quy đổi sức điện động là: K E = đmpha f E U .2 1 (1.4) Từ đó có hệ số quy đổi của dòng điện: K I = E K 1 Với các hệ số quy đổi này các đại lượng điện ở mạch rôto có thể quy đổi về phía mạch stato theo cách sau: U Dòng điện: I ' 2 = K I .I 2 U Điện kháng: X ' 2 =K 2 .X X U Điện trở: R ' 2 =K 2 .R R Dòng điện rôto quy đổi về phía stato có thể tính từ sơ đồ thay thế: I ' 2 = 2' 21 2 ' 2 1 1 )()( XX S R R U f +++ (1.5) Khi động cơ hoạt động, công suất điện từ P 2,1 từ stato chuyển sang rôto thành công suất cơ P co đưa ra trên trục động cơ và công suất nhiệt 2 P∆ đốt nóng cuộn dây. P 2,1 = P co + 2 P∆ (1.6) Trang 9 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án:  GVHD:  Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì có thể coi mômen điện từ M đt của động cơ bằng mômen cơ M co . M đt = M co = M Từ đó: P 2,1 =M. 0 ω = M. ω + MP . 2 ∆ = ωω − ∆ 0 2 P = 0 2 . ω S P∆ (1.7) Công suất nhiệt cuộn dây ba pha là: 2 P∆ =3.R ' 2 .I ' 2 2 (1.8) Thay (1.8) vào (1.5) sau đó thay vào (1.7) ta được: M=         +         + nm f X S R RS RU 2 2 ' 2 10 ' 2 2 1 . 3 ω (1.9) Trong đó: X nm =X 1 +X ' 2 là điện kháng ngắn mạch Phương trình (1.9) là phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. Nếu biểu diễn đặc tính cơ trên đồ thị sẽ là đường cong như (hình 2). Có thể xác định được điểm cực trị của đường cong này bằng cách giải 0= dS dM ta sẽ được trị số M và S tại điểm cực trị ký hiệu là M th và S th (mômen và độ trượt tới hạn ) cụ thể là: S th = 22 1 ' 2 nm XR R + ± (1.20) Thay (1.20) vào (1.19) ta có M th : M th = )(2 3 22 110 2 1 nm f XRR U +± ± ω (1.21) Trang 10 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 [...]... SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Nguyễn Thị Thảo ta dùng phương pháp tăng dần điện áp đặt vào động cơ để hạn chế dòng điện khi khởi động 1.3.2.Ảnh hưởng của điện trở phụ hay điện kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator - Khi thêm điện trở phụ R f vào Stator thì ω0 không đổi, độ trượt tới hạn S th giảm, momen tới hạn M th giảm - Khi thêm điện kháng phụ X f vào mạch Stator thì... đổi tần số động cơ KĐB Trang 17 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Nguyễn Thị Thảo 1.4 Khởi động và tính điện trở khởi động - Đối với động cơ Rôto dây quấn để hạn chế dòng khởi động và tăng mômen khởi động người ta đưa điện trở phụ vào mạch Rôto trong quá trình khởi động sau đó loại dần các điện trở phụ này theo từng cấp - Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động được biểu... giá trị điện áp và mômen M th * Nếu tốc độ quay là không đổi: M U =U * 2 ; ω =const; M U = M b gh Trong đó: U đm - là điện áp định mức của động cơ U b - là điện áp đầu ra của ĐAXC M th - là mômen tới hạn khi điện áp là định mức M u - mômen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh M gh - mômen giới hạn khi điện áp là định mức, điện trở phụ R p Trang 23 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ω... Phương án này có thể kết hợp với điều kiện mở máy(hạn chế dòng mở máy) Trang 31 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN - GVHD: Nguyễn Thị Thảo Thiết bị đơn giản, dễ vận hành Khi sử dụng phương án này đặc tính của động cơ được giữ nguyên dải điều chỉnh vô cấp - Có thê thay đổi điện áp đặt vào Stato để phù hợp với yêu cầu của bài Trang 32 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN... cơ Mômen động cơ không đồng bộ ba pha tỷ lệ với bình phương điện áp stato, do đó có thể điều chỉnh được mômen và tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số (hình ) Trang 22 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Nguyễn Thị Thảo Để điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha phải dùng các bộ biến đổi điện áp xoay... Hình 10 Sơ đồ nguyên lý và đặc tính khởi động • Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta có thể sử dụng sơ đồ các đặc tính đã được tuyến tính hóa trong đoạn khởi động  Quá trình tính toán khởi động như sau: • Bước 1: Dựa vào các thông số định mức của động cơ tiến hành vẽ đường đặc tính cơ tự nhiên Trang 18 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN • GVHD: Nguyễn Thị Thảo Bước 2:... trường quay Sơ đồ điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha như (hình 2.2) Trang 24 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Nguyễn Thị Thảo a U dk FX Rω T1 c b T4 T3 T6 T5 T2 LUG Ða? chiê` o u Uωd Uω FT ÐK Rf Hình 12 Sơ đồ cơ bản và dạng đặc tính cơ khi chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ ba pha Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mômen tải là hàm... ly tâm Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng hoặc bộ biến đổi bán dẫn làm ĐAXC, trong đó vì lý do kỹ thuật và kinh tế mà bộ điều áp kiểu van bán dẫn là phổ biến hơn cả Trang 25 SVTH: Bùi Văn Dưỡng-Lớp 05TĐH2 Đồ án: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: Nguyễn Thị Thảo Mômen của động cơ không đồng bộ ba pha có thể được tính theo dòng điện rôto M= 3I r2 Rr nếu giữ dòng điện rôto là không đổi: I r = const thì... suất được trả về lưới điện, ∆Pbđ là tổn hao trong mạch biến đổi công suất trượt thành công suất điện có cùng tần số với điện áp lưới Sức điện động rôto U r được chỉnh lưu thành điện áp một chiều qua điện kháng lọc L cấp cho nghịch lưu phụ thuộc NL Điện áp xoay chiều của nghịch lưu (U A ,U B ,U C ) có biên độ và tần số không đổi do được xác định bởi điện áp và tần số của lưới điện Nghịch lưu làm việc... hệ truyền động động cơ không đồng bộ có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ, đó là do việc điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha khó khăn hơn động cơ một chiều Trong thời gian gần đây, do phát triển công nghệ bán dẫn công suất và kỹ thuật điên tử tin học Động cơ không đồng bộ mới được khai thác các ưu điểm của mình Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động . sản phẩm. Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố quan trọng: • Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. • Truyền động điện là một. thành điện năng. • Hệ thống truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc thay đổi. Hiện nay khoảng 70-80% các hệ truyền động là loại không đổi, với các hệ thống này tốc độ hoạt động. hóa o 211 ,, IXR lần lượt là điện trở, điện kháng và dòng điện mạch Stator. o P U 1 : Điện áp pha đặt vào Stator. o X 2 , R ' 2 /s lần lượt là điện trở, điện kháng Rotor đã quy đổi về Stator. 1S9S9SR