241406

Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử Lời nói đầu. Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây truyền sản xuất hiện đại, truyền động điện đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì vậy các hệ truyền động điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao. Ngày nay, do ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật điện tử tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có thể thay đổi đáng kể. Đặc biệt là do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện, nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ. Chính vì vậy, chúng em đã đi nghiên và tìm hiểu đề tài: nghiên cứu điện tử công suất trong hệ thống truyền động điện. Sau một thời gian nghiên cứư chúng em đã hoàn thành được nội dung và yêu cầu của đề tài. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót, chúng em rất mong nhận đựoc sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đã đặt ra. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày …. tháng …. năm 2011 GVHD: Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử ----------o0o--------- Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------***--------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện: Khoá học : 2009 - 2013 Ngành đào tạo : Kỹ thuật điện Lớp : ĐK7.3 Tên đề tài: I. Số liệu cho trước: - Các tài liệu, giáo trình chuyên môn - Trang thiết bị, máy móc tại Xưởng thực tập II. Nội dung cần hoàn thành: - Phiếu thí nghiệm về động cơ điện 1 chiều - Bản thuyêt minh về các phiếu thí nghiệm về động cơ điện 1 chiều Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phương Thảo Ngày giao đề tài : / / 2011 Ngày hoàn thành: / / 2011 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn. GVHD: Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Chữ ký của giang viên PHẦN I: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: 1 Tổng quan về các nội dung khóa học và các vật tư thiết bị, Trong khóa học này bạn sẽ có được kiến thức thực tế về các chủ đề của máy DC. Bằng tính toán lý thuyết và thực nghiệm vẽ các đặc tính cơ - điện (hoặc đặc tính cơ) của động cơ một chiều kích từ độc lập ở các chế độ làm việc khác nhau. * Khảo sát đặc tính cơ tự nhiên. GVHD: Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử * Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm áp phần ứng. * Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi có R f. * Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm dòng kích từ. * Khảo sát chiều quay động cơ khi đảo chiều kích từ. * Khảo sát chiều quay động cơ khi đảo chiều điện áp phần ứng. * Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng. * Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ R f phần kích từ( điều chỉnh dòng kích từ). - Xây dựng và ghép nối sơ đồ mạch. . - Khảo sát các đặc tính U(M),I(M),n(M) tự nhiên. - Khảo sát đặc tính cơ khi thay đổi U ư ,Rf, ∅ . - sử dụng thành thạo phần mềm "ActiveDrive/ActiveServo". - Rèn khả năng làm việc độc lập và theo nhóm. 2 Điều kiện tiên quyết. - Nguyên tắc cơ bản của máy điện - Nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật điện - Làm thế nào để xử lý các dụng cụ đo lường 3 An toàn -Sử dụng các thiết bị an toàn và không xảy ra ngắn mạch. - Điều bắt buộc là tất cả các thiết bị phải được nối bảo vệ bằng các Rơle nhiệt. - Luôn luôn phải kiểm tra cẩn thận hệ thống dây điện của các ứng dụng . Điều này đặc biệt là trường hợp sử dụng cho biến tần - Luôn luôn sử dụng hộp bảo vệ ở trục khớp nối giữa động cơ và module momen cản. - Tuân thủ các quy định chung và các tiêu chuẩn bảo quản thiết bị điện. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: GVHD: Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử 1.C u t o và nguyên lí ho t đ ng c a đ ng c đi n m tấ ạ ạ ộ ủ ộ ơ ệ ộ chi u.ề 1.1 C u t o c a đ ng c đi n m t chi u .ấ ạ ủ ộ ơ ệ ộ ề 1.1 C u t o c a đ ng c đi n m t chi u .ấ ạ ủ ộ ơ ệ ộ ề Động cơ gồm có hai phần chính là stat o r và rot o r. Stato g ồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay. Rôto hình trụcó tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác. 1.2 Nguyên tắc hoạt động: Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,hay nam châm điện,rotor có các cuộn dây và được nối với nguồn điện một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là lien tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Nguyên tắc hoạt động của đông cơ điện 1 chiều Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1 GVHD: Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động (CEMF) hoặc sức điện động đối kháng, Vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: điện áp nguồn và sức phản điện động . 1.2.1. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 1. Sơ đồ nguyên lý . Hình 1 ông c kích t d c l pđ ơ ừ ộ ậ GVHD: Nguyễn Phương Thảo Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử 2.Phương trình đặ c tính c ơ . T ừ phương trình cân bằng áp: U = E + I ư R . 1.2.3.Đồ thị đặ c tính c ơ . ω ω 0 ω Hình 2 c tính c c a ng c m t chi uĐặ ơ ủ độ ơ ộ ề 1.3.1 .Đ i ều chỉnh bằng cách thay đổ i đ i ện áp đặt vào phần ứng động c ơ Trong thự c t ế ngườ i ta thường dùng phương pháp giảm đ i ện áp phần ứng động c ơ và giữ t ừ thong, đ i ện tr ở R = R ư. Khi giảm đ i ện áp thì : ω 0 = U KФ dm ↓ ∆ ω= R ư M K e K M Ф 2 GVHD: Nguyễn Phương Thảo Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử Hình 3 Họ đặc tính khi thay đổi điện áp 1.3.2.Đ i ều chỉnh tố c độ động c ơ bằng thay đổ i từ thông trong mạch kích từ động c ơ . Muốn thay đổ i t ừ thông động c ơ, ta ti ến hành thay đổ i dòng đ i ện kích t ừ c ủ a động c ơ qua mộ t đ i ện tr ở mắ c nố i ti ếp mạch kích t ừ . Trong thự c t ế ngườ i ta thường dùng phương pháp giảm t ừ thông φ và vẫn giữ đ i ện áp U = U ưđm , đ i ện tr ở R = R ư và c ũng không đượ c giảm t ừ thông φ gần về 0 . Khi t ừ thông φ giảm thì : ω 0 = U KФ dm ↑ ∆ ω= R ư M K e K M Ф 2 ↑ Do đó ta thu đượ c họ các đường đặ c tính c ơ sau : GVHD: Nguyễn Phương Thảo Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử Hinh4: Họ đặc tính khi thay đổi tử thông kích tử + Nhận xét : Như vậy khi giảm t ừ thông thì t ố c độ không t ả i t ăng lên nhưng độ xụ t t ố c độ t ăng gấp 2 l ần. Do đó ta thu đượ c họ các đường đặ c tính c ơ có độ dố c hơn và có t ố c độ không t ả i l ớn hơn. Vì vậy càng giảm t ừ thong thì t ố c độ không t ả i lý t ưởng c ủ a đặ c tính c ơ càng t ăng, t ố c độ động c ơ càng l ớn . Độ c ứng đặ c tính c ơ giảm . Phương pháp này rấ t kinh t ế vì việ c đ i ều chỉnh t ố c độ thự c hiện ở mạch kích t ừ vớ i dòng kích t ừ là (1 ÷ 10)% dòng định mứ c phần ứng . 1.3.3. Đ i ều chỉnh tố c độ động c ơ bằng cách thay đổ i đ i ện trở phụ . Trong thự c t ế ngườ i ta thêm đ i ện tr ở phụ vào mạch phần ứng động c ơ :R = R Ư + R f , v à g i ữ đ i ện áp U = U đ m , t ừ thông φ = φ đ m = const . Ta có : R (¿ ¿ư + R f )M K e K M Ф 2 ω= U K e Ф −¿ Khi tăng điện trở phụ thì: ω 0 = U K e Ф =const ∆ ω= R ư + R f K e K M Ф 2 Ta được họ các đường đặc tình cơ sau: GVHD: Nguyễn Phương Thảo Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa Điện - Điện Tử + Nhận xét : Khi t ăng đ i ện tr ở phụ trong mạch phần ứng động c ơ thì độ dố c đặ c tính c ơ càng l ớn ,đặ c tính c ơ mềm v à độ ổn định t ố c độ càng kém sai số t ố c độ càng l ớn. T ố c độ không t ả i không đổ i v à = ω 0 , còn độ xụ t t ố c độ ∆ ω t ăng. Khi đó ta đượ c họ các đường đặ c tính c ơ nhân t ạo cùng đ i qua đ i ểm t ố c độ không t ả i (0, ω  ) và độ rố c t ăng khi đ i ện tr ở R f càng l ớn,tứ c là độ c ứng c ủ a đặ c tính c ơ giảm . K ẾT LU Ậ N : C ả 3 phương pháp trên đều đ i ều chỉnh đượ c t ố c độ động c ơ đ i ện mộ t chi ều nhưng chỉ có phương pháp đ i ều chỉnh t ố c độ động c ơ đ i ện mộ t chi ều bằng cách thay đổ i đ i ện áp U ư đặ t vào phần ứng c ủ a động c ơ là t ố t nhấ t và hay đượ c sử dụng nhấ t vì nó thu đượ c đặ c tính c ơ có độ c ứng không đổ i ,đ i ều chỉnh t ố c độ bằng phẳng và không bị t ổn hao . Phần II Mẫu Phiếu Thực Hành GVHD: Nguyễn Phương Thảo