tk_he_thong_truyen_dong_van

Thuyết minh đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ http://www.ebook.edu.vn 1 SVTK: Trần Minh Công LI NểI U Trong cụng cuc cụng nghip hoỏ v hin i hoỏ hin nay, ng nh t ng hoỏ úng mt vai trũ h t sc quan trng. Ng y nay, vi s phỏt trin mnh m ca khoa hc, c bi t l ng nh in t cụng sut. Vi vic phỏt minh ra cỏc linh kin bỏn dn ó v ang ng y c ng ỏp ng c cỏc yờu cu ca cỏc h thng truyn ng. u im ca vic s dng cỏc linh kin bỏn dn m l m cho h thng tr nờn gn nh hn, giỏ th nh thp hn v cú chớnh xỏc tỏc ng cao hn. Vi nhu cu sn sut v tiờu dựng nh hin nay, thỡ vic t ng hoỏ cho xớ nghip trong ú s dng cỏc linh kin gn nh l mt nhu cu ht sc cp thit. ỏp dng lý thuyt vi thc t trong hc k n y c hỳng em c giao ỏn mụn hc t ng hp h in c vi yờu cu Thit k h thng t ruyn ng Van - ng c mt chiu khụng o chiu quay . Vi s n lc ca b n thõn v s giỳp tn tỡnh ca cụ giỏo h ng dn: Nguyn Th Mai H ng v cỏc thy cụ giỏo t rong b mụn, n nay ỏn ca em ó c ho n th nh. Do kin t hc chuyờn mụn cũn hn ch, cỏc t i liu tham kho cú hn, nờn ỏn ca em khụng trỏnh khi nhng t h iu sút. Em rt mong c s ch bo, gúp ý ca cỏc thy, cụ giỏo cựng cỏc bn bn ỏn ca em c ho n thin hn. Em xin chõn th nh cm n cỏc thy cụ giỏo trong b mụn, c bit l cụ Nguyn Th Mai H ng ó tn tỡnh giỳp em bn thit k ho n th nh ỳng thi hn. Sinh viờn thit k Trn Minh Cụng http://www.ebook.edu.vn 2 SVTK: Trần Minh Công Thuyết minh đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ Phần I Phân tích lựa chọn ph ơng án truyền động điện I. t v n : Trong sn xu t giỏ tr , ch t l ng v nng su t c a sn phm ph thu c vo r t nhiu yu t . M t trong nhng yu t ú l dõy truyn sn xu t, dõy truyn cng hin i thỡ h thng cng ph c t p. B t k m t dõy truyn sn xu t no c ng cú cỏc b phn truyn ng, nú c ú th c t o ra t s ph i hp nhiu thi t b khỏc nhau. ng v i m i m t cụng ngh yờu c u cú th a ra r t nhiu phng ỏn truyn ng khỏc nhau. Vỡ vy vn t ra ph i phõn tớc h v l a chn m t phng ỏn t i u nh t. M t phng ỏn truyn ng c g i l t i u khi s dng hp lý cỏc thi t b v khai thỏc t i a kh nng c a chỳng ỏp ng c cỏc y ờ u c u k thu t quỏ trỡnh xỏc l p v quỏ trỡnh quỏ ng th i ph i ỏp ng c ch tiờu v kinh t (chi phớ u t , ch t l ng v nng su t sn phm). Hin nay hu h t cỏc cụng ngh u s dng cỏc ng c i n lm truyn ng. I.1. Chn ng c i n ng c l m t phn t r t quan tr ng trong dõy truyn truyn sn xu t, thng xuyờn ph i lm vi c v i nhiu t rng thỏi nh l kh i ng (quỏ trỡnh quỏ ), tr ng thỏi quỏ t i, tr ng thỏi hóm. Hin nay chia ra lm hai lo i ng c chớnh l : + ng c i n xoay chi u . + ng c i n 1 chi u . I.1.1. ng c i n xoay chi u I. ng c khụng ng b ng c khụng ng b 3 pha c s dng rng rói trong cụng nghip t cụng su t nh n cụng su t trung bỡnh v chi m t l r t l n so v i ng c khỏc. S d nh vy : l do ng c khụng ng b cú k t c u n gin, d ch t o, v t 1 + X 1 nm http://www.ebook.edu.vn 3 SVTK: Trần Minh Công Thuyết minh đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ hnh an ton, s dng ngun c p tr c ti p t l i i n xoay chi u 3 pha, v v kinh t giỏ thnh nh hn so v i ng c m t chi u. ng c khụng ng b cú hai lo i chớnh l ng c rụto l ng súc v ng c rụ to dõy cun. (hỡnh 1). 1. S nguyờn lý 2 ' Phng trỡ nh c tớnh c : M = 3 U f . R 2 R ' 2 .s . r + 2 2 Trong ú : s U f : i n ỏp pha t vo stato c a ng c X nm : i n khỏng ngn mch (X nm =X 1 +X 2 ) r 1 ,X 1 : i n tr v i n khỏng mch rụ to . R 2 ,X 2 : i n tr v i n khỏng rụ to ó quy i v phớa stato. 2 f 1 : T c khụng ng b s :l h s tr t s = 1 1 = 1 1 P : l t c lm vi c c a ng c U ~ U ~ 0 th = f( M ) Đ Đ 0 M mm M th M Hỡnh 1.1:S nguyờn lý v c tớnh c C khụng ng b Thụng thng ta hay sột phng trỡnh c tớnh c nh hỡnh 1 cú giỏ tr s th v M th xỏc nh nh sau: R ' 2 2 M = 2 M th (1 + a .S th ) S S th S + th S R ' + 2 a .S th S th = 2 r 2 + X 2 Trong đó : a = r 1 2 - Độ c ứng đặ c tính c ơ β = − 1 mm M th ω 1 .S th 2. Các phương pháp đ i ều chỉnh t ố c độ a. Phương pháp đ i ều chỉnh t ần số nguồn (f 1 ) Vớ i sự ra đờ i c ủ a các bộ biến t ần kiểu mớ i có thể thay đổ i t ần số đ i ện áp ra 3 pha rấ t linh hoạ t nên hiện nay nhiều công nghệ đ ã sử dụng phương pháp này để đ i ều chỉnh t ố c độ động c ơ truyền động. Đ i ều này đượ c thự c hiện trên nguyên t ắ c sau : t ừ công thứ c ω 2 πf = − 1 vầ M = − 3 P U 1 P th 8 πL nm f 1 ta thấy khi thay đổ i t ần số sẽ làm t ố c độ t ừ tr ường quay thay đổ i và mô men động c ơ c ũng thay đổ i . Nều f 1 > f đm thì t ố c độ không đồng bộ t ăng còn M th giảm khi giữ nguyên đ i ện áp không đổ i . Nếu f 1 <f đm thì t ố c độ không đồng bộ giảm còn M th t ăng nhanh vì M th ˜f 1 khi giữ nguyên đ i ện áp không đổ i . Đặ c tính c ơ thay đổ i t ần số (hình1. 2) ω ω 0 ω 2 ω th ω 3 ω = f( M ) f1 f2 f3 0 M mm M th M Hình 1.2 Đặ c tính c ơ khi thay đổ i t ần số ω Nhận xét : Phương pháp đ i ều c hỉnh t ố c độ thay đổ i t ần số khi giữ nguyên đ i ện áp phần ứng khi đ i ều c hỉnh giảm t ần số sẽ làm cho mô men khở i động l ớn và dòng đ i ện rấ t l ớn sẽ làm hỏng động c ơ khi khở i động vì vậy khi đ i ều chỉnh t ần số không đượ c giữ nguyên đ i ện áp mà phả i thay đổ i theo mộ t quy luậ t nhấ t định. Thậ t vậy ta có U 1 =4,44w 1. K dq1 .f 1 .Φ =C.f 1 .Φ Khi đ i ều chỉnh t ần số phả i giữ cho Φ =const nên sự thay đổ i đ i ện áp theo t ần số theo quy l uậ t sau: U 1 = const. f 1 Khi đ i ều chỉnh t ố c độ theo phương pháp này c ần phả i có bộ biến t ần do đó làm t ăng giá thành đầu t ư công nghệ. b. Phương pháp thay đổ i đ i ện áp phần ứng 3 U 2 M th = f 1 2 ω .(r + r 2 + X 2 ) 1 1 1 nm R ' S th = 2 =const r 2 + X 2 1 mm khi đ i ện áp l ướ i suy giảm mô men t ớ i hạn giảm nhanh M th ˜U 2 còn hệ số tr ượ t t ớ i han không đổ i . Đặ c tính c ơ thay đổ i đ i ện áp (hình 1.3) ω ω = f( M ) 0 U dm ω th U 2 U 1 0 M mm M th M Hình 1.3 Đặ c tính c ơ không đồng bộ khi thay đổ i đ i ện áp R R P X X Nhận xét : Đặ c tính c ơ t ự nhiên c ủ a động c ơ không đồng bộ thường có hệ số tr ượ t t ớ i hạn nhỏ nên không t hự c hiện đ i ều chỉnh cho động c ơ rô t o l ồng sóc. Còn khi thự c hiện cho động c ơ rô t o dây quấn c ần nố i th ê m đ i ện t rở phụ vào mạch rô to để mở rộng dả i đ i ều chỉnh t ố c độ và mô men. - Đố i vớ i phương pháp này c ần phả i thi ế t kế thêm bộ biến đổ i đ i ện áp xoay chi ều thành xoay chi ều . - Khi đ i ện áp đặ t vào phần ứng động c ơ giảm M th giảm trong khi đó giữ nguyên f 1 =const khi giảm đ i ện áp thì độ c ứng β giảm nên độ sụ t t ố c độ l ớn làm t ố c độ động c ơ không ổn định khi t ăng t ả i độ t ngộ t đồng thờ i mô me n khở i động và mô men t ớ i hạn giảm dẫn đến tr ường hợp không thể khở i động đượ c. - Phương pháp này có thể đượ c ứng dụng cho các động c ơ có công suấ t l ớn khi yêu c ầu dòng đ i ện khở i động nhỏ. c. Phương pháp thay đổ i số đôi c ự c .(P) Ta có công thứ c : 2 π f ' ω = 1 =var và S = 2 const 1 th nm ' Vì đố i vớ i các công suấ t l ớn thì r <<X nên có S = 2 =const do đó độ c ứng đặ c tính c ơ β không đổ i . Đặ c tính c ơ khi thay đổ i số đôi c ự c (hình 1.4) ω th nm ω 0 p=1 p=2 ω = f( M) ω th 0 M mm M th M Hình 1.4 .Đặ c tính c ơ Khi thay đổ i số đôi c ự c P Nhận xét : - Phương pháp này thay đổ i số đôi c ự c bằng cách t hay đổ i cách đấu dây stato c ủ a động c ơ do đó sẽ làm thay đổ i mộ t số thông số c ủ a động c ơ như U f1 ,r 1 ,X 1 … làm cho M th động c ơ thay đổ i vì vậy nó t hường dùng cho động c ơ rô t o l ồng sóc -Số c ấp t ố c độ đ i ều chỉnh theo phương pháp này nhỏ thông thường chỉ chế t ạo hai c ấp do đó không t hể đ i ều chỉnh tr ơn t ạo ra rung giậ t khi đ i ều chỉnh t ố c độ. d.Phương pháp đư a đ i ện tr ở phụ vào mạch rô to (đố i v ớ i động c ơ rô to dâyquấn) 3 U 2 M th = f 1 =const 2 ω .(r + r 2 + X 2 ) 1 1 1 nm R ' S th = 2 =var r 2 + X 2 β = − 1 M th ω 1 .S th mm =var khi đư a đ i ện tr ở vào mạch rô to thì mô men t ớ i hạn không thay đổ i còn hệ số tr ượ t t ăng và độ c ứng đặ c tính c ơ β giảm . Đặ c tính c ơ đ i ều chỉnh (hình 1.5) ω ω 0 ω th ω = f(M) R f = 0 § R f1 R R f1 R f2 0 M mm M th M f2 Nhận xét: Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý, đặ c tính c ơ Đ CK Đ B rô to dây quấn có R f - Phương pháp này chỉ dùng cho động c ơ không đồng bộ rô to dây quấn X - Khi đư a đ i ện tr ở phụ vào mạch rô to động c ơ thì dòng đ i ện và mô men khở i động giảm và có thể đ i ều chỉnh nhiều c ấp t ố c độ nhưng vẫn là đ i ều chỉnh có c ấp - Đ i ều chỉnh theo phương pháp này còn có thêm t ổn hao công suấ t trên các đ i ện tr ở phụ. - Dả i đ i ều c hỉnh phụ thuộ c vào mô men t ải.Mô men t ả i càng nhỏ th ì dả i đ i ều chỉnh càng hẹp. e. Phương pháp đư a R f và X f vào mạch stato (Đố i v ớ i động c ơ rô to l ồng sóc ) T ừ các công thứ c: M th 3 U 2 = f 1 =const 2 ω .(r + r 2 + X 2 ) 1 1 1 nm R ' S th = 2 =var r 2 + X 2 β = − 1 mm M th ω 1 .S th Khi đư a đ i ện tr ở phụ và đ i ện kháng phụ vào mạch stato động c ơ ta thấy Độ c ứng đặ c tính c ơ giảm ,M th và S th đều giảm . Đặ c tính c ơ (Hình 1.6) ω ω 0 ω th R f f ω = f( M ) 0 M mm M th M Hình 1.6 Đặ c tính c ơ động c ơ rô to l ồng sóc khi đưa R f và X f vào mạch stato Nhận xét : - Phương pháp này áp dụng cho động c ơ không đồng bộ rô to l ồng sóc có công xuấ t trung bình và l ớn khi yêu c ầu c ần giảm dòng đ i ện khở động tuy nhiên sẽ kéo theo mô men khở i động c ũng nhỏ . - Khi c ần t ạo ra đặ c tính c ơ có mô men khở i động là M nm thì đặ c tính c ơ khi đư a X f vào c ứng hơn khi đư a R f .Đ i ều này chứng t ỏ t ổn hao năng l ượng khi đư a đ i ện tr ở vào mạch stato là l ớn . 2. Động c ơ đồng bộ Động c ơ đồng bộ đượ c sử dụng rộng rãi trong những truyền động công suấ t trung bình và l ớn, có yêu c ầu ổn định t ố c độ cao .Động c ơ đồng bộ thường dùng cho m á y bơm quạ t gió ,hệ truyền động trong nhà m á y luyện kim và c ũng thường dùng làm động c ơ sơ c ấp trong các t ổ máy phát -Động c ơ công suấ t l ớn. - Động c ơ đồng bộ có độ ổn định t ố c độ cao hệ số cosφ và hiệu suấ t l ớn ,vận hành tin c ậy. a. Sơ đồ nguyên lý và đặ c tính c ơ (hình 1.7) U ~ ω ω 0 § 0 M ®m M max M Nhận xét : Hình 1.7 .sơ đồ nguyên lý và đặ c tính sơ đồng bộ Khi đóng stato c ủ a động c ơ đồng bộ vào l ướ i đ i ện xoay chi ều có t ần số f 1 =const động c ơ sẽ làm việ c vớ i t ố c độ đồng bộ c ủ a t ả i . 2πf ω = 1 1 P không phụ thuộ c vào tí nh chấ t . thay đổ i đ i ện áp theo t ần số theo quy l uậ t sau: U 1 = const. f 1 Khi đ i ều chỉnh t ố c độ theo phương pháp này . hc t ng hp h in c vi yờu cu Thit k h thng t ruyn ng Van - ng c mt chiu khụng o chiu quay . Vi s n lc ca b