THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC NÂNG HẠ TẢI

Khi tốc độ gần đạt tới giá trị n0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên... Ø Giả sử hệ thống đang làm việc ổn định tại điểm A, để hạ tải người ta tiến hàn

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

BẢNG SỐ LIỆU:

1.Động cơ một chiều kích từ song song :

Pđm(kw) Uđm(v) Iđm(A) IKTđm(A) nđm(vòng /phút)

2.Động cơ điện khơng đồng bộ xoay chiều 3 pha rotor dây quấn

N1 Số vịng mỗi pha dây quấn stator 37

N2 Số vịng mỗi pha dây quấn stator 27

R2 (Ω) Điện trở dây quấn stator 0,0283

X1 (Ω) Điện kháng dây quấn stator 0,485

X2 (Ω) Điện kháng dây quấn stator 0,0912

j

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:

3.1 Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở mở máy ở từng cấp biết rằng động cơ kéo tải ở định mức

3.2 Tính toán điện trở cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc độ lần lượt là: 1/2 nđm, 1/4 nđm

3.3 Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào rotor để hạ tải với tốc độ lần lượt là: 1/4 nđm , 1/2 nđm, nđm , 2 nđm Biết rằng moment khi hạ tải: 0,8Mđm

3.4 Dùng chương trình CX-Programmer thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi mở máy nâng hạ tải, vẽ sơ đồ kết nối PLC CM2A.Biêt rằng, động

cơ xoay chiều 3 pha cĩ dây quấn stator/rotor đấu hình tam giác/sao và sức bền

từ động bên stator lớn hơn rotor 20%

GVHD: Nguyễn Phan Thanh SVTH: Lê Vũ Phương Trinh_07102231 Hồng Thị Diệu Ngơi_07102221 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm 2010 Giảng viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Phan Thanh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày tháng năm

2010

Giảng viên phản

biện

LỜI NÓI ĐẦU

@&?

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 rất quan trọng:

· Có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất

· 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 (hệ điều tốc)…

Với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật bán dẫn công suất lớn và kĩ thuật vi xử lí, các hệ thống điều tốc được dử dụng rộng rãi và là công cụ không thể thiếu trong quá trình tự động hoá sản suất Do đó nội dung của tập đồ án chủ yếu tính toán và và điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ song song và động cơ không đồng bộ 3 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 DC kích từ song song và động cơ không đồng bộ 3 pha

Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên tập đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong được sự đóng góp của quí thầy cô và bạn bè

Sinh viên thực hiện:

Lê Vũ Phương Trinh Hồng Thị Diệu Ngơi

LỜI CẢM ƠN

@&?

Sspielberg đã từng nói :" Chỉ đến được vinh quang khi ta biết

"vinh quang", nhưng đây là kết quả của sự tìm tòi, nghiên cứu tri thức và điều quan trọng không thể thiếu góp phần hoàn thiện hơn tầm hiểu biết về môn học và củng cố kiến thức ngành học, tạo hành trang bước vào đời, không thể không thừa nhận sự đóng góp to lớn của các nguồn nhân -vật lực-yếu tố quan trọng tạo nên thành quả ấy Chúng em những sinh viên thực hiện đồ án môn học này xin:

Trân trọng và thành thật cảm ơn:

v Thạc sĩ Nguyễn Phan Thanh đã tận tình hướng dẫn, giải đáp những khúc mắc trong quá trình thực hiện đề tài

v Quý thầy cô thuộc thư viện Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật thành phố Hồ Chí Minh,Thư viện tổng hợp Thành Phố HCM đã cung cấp sách vở và tài liệu giúp hoàn thành đề tài

v Các anh chị và bạn bè cùng ngành đã có những đóng góp, gợi ý trong quá trình tiến hành thực hiện

Sinh viên thực hiện

Lê Vũ Phương Trinh Hồng Thị Diệu Ngơi

· CHƯƠNG IV TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN TRỤC DÙNG

ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KĐB 3 PHA ROTOR DÂY QUẤN

KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo :

PHẦN A:

CHƯƠNG I

ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

-Hình 1.2 ĐCĐ một chiều kích từ độc lập

Ta có : pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều

Uđm = Eư + RưIư

Þ Eư = Uđm - RưIư

với Eư = KEfđmn

Þ KEfđmn = Uđm - RưIư

Þ

đm E

ư ư đm E

đm

K

IRK

Un

Φ

Φ

-= :đây là phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên của ĐCĐ một chiều kích từ song song

Trong đó: n : tốc độ quay của động cơ

Uđm : điện áp định mức của ĐCĐ một chiều

a 60

PN

KE = : hệ số điện động của động cơ

Φđm:từ thông kích từ dưới 1 cực từ

Rư : điện trở của mạch phần ứng

Iư : dòng điện mạch phần ứng

RP :điện trở phụ trong mạch phần ứng

Nếu thêm điện trở phụ Rp vào phần ứng thì ta được phương trình đặc tính tốc độ nhân tạo :

đm E

ư p ư đm E

đm

K

IRRK

Un

F

+ - F

=

Khi Iư = 0 :n =

đm E

đm

0 K

Un

Φ

= :là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

đm E

ư

TN K

Ra

n

Δ = = :là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên

n

A

n0 AC = n0 : tốc độ không tải lý tuởng

nA B BC = nA : tốc độ làm việc của đường đtc TN

TN AB = DnTN : độ sụt tốc độ

I.2 Phương trình đặc tính cơ :

Ta có : moment điện từ của động cơ được xác định bởi công thức

Mđt = KMΦđmIư

đm M

ư K

M I

ư đm

E

đm

KK

MRK

Un

PN

KE = : hệ số điện động của động cơ

a 2

E

đm

9,55K

MRK

Un

đm 2 E 2

ư

TN 9,55K

R a

Φ

= :hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm 2 E 2

ư TN

M R M

a n

Φ

Δ = = : độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên

I.3.ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ

Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:

F

+ - F

=

E 2 ư

E 9,55K

M(R

đm

0 K

Un

ư

TN 9,55K

R a

Φ

= :hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm 2 E 2

ư TN

M R M

a n

Φ

Δ = = độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên

II.1.Aûnh hưởng của điện trở phụ nối tiếp trên mạch phần ứng :

Giả sử Uư = Uđm = const

2 E

p ư đm

E

đm

9,55K

M R R K

U n

Φ Φ

+ -

Khi điện trở phụ Rp thay đổi thì:

·

đm E

đm

0 K

Un

p ư NT

K 9,55

R R a

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

Vậy họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n0

Hình 1.5 :Họ các đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ

nối tiếp vào mạch phần ứng

II.2.Aûnh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng :

Giả sử: IKT = IKTđm = const

ư đm

MRK

Un

Φ

-=

- Khi giảm điện áp thì:

· tốc độ n0 giảm theo

· aNT = aTN = const

Mc

n03

M U1

v Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên

- Khi giảm điện áp thì moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định

Do đó, phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động

Hình 1.6: Họ các đặc tính cơ khi thay đổi

điện áp đặt lên phần ứng II.3.Aûnh hưởng của từ thông :

- Khi thêm RPKT nối tiếp với cuộn kích từ thì:

· IKT giảm xuống < IKTđm Þ F giảm xuống < Fđm

· Rp =0

· U=Uđm

II.3.1 Đối với đặc tính tốc độ:

v Xét phương trình đặc tính tốc độ :

Φ

Φ E

ư ư E

đm

K

IRK

-=

=

E

ưmm ư E

đm

K

IRK

U0n

đm 0x K

Un

Φ

=

v Khi Fxgiảm Þ n0x tăng và Iưmm = const

1F

2F

<

F1VớiHình 1.8: Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông F

II.3.2 Đối với đường đặc tính cơ:

- Xét phương trình đặc tính cơ :

2 2

E

ư E

đm

9,55K

MRK

Un

n = tăng và Mmm giảm

v Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :

MC < Mđm

Þ F giảm Þ n tăng

n(vòng /phút)

Hình 1.9 :Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông

III.1 Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :

n01 n02

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý khi đảo cực tính

điện áp đặt lên phần ứng

v Việc đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng nhờ các tiếp điểm T, N của các công tắc tơ

EUI

ư

0 đm E ư

ư đm

ư đm

E

đm

KK

MRK

Un

E)U(I

ư

0 đm E ư

ư đm

ư

0 đm E

ư = F - + <

Þ

Fđ tN

n

B

Fđ t+

Fđ tN+

n

Fđ tB

v Khi tiến hành đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng thì dòng điện qua

phần ứng là Iư < 0 nên moment điện từ của phần ứng đảo chiều

ÞM=KMΦđmIư <0

- Phương trình đặc tính cơ :

KK

RK

Un

đm

2 M E

ư đm

Rn

đm

2 M E

ư 0

F +

-=

- Đường biểu diễn đặc tính cơ : n

MĐ n0

+Uđm đường đặc tính

đường đặc tính cơ khi động

cơ quay ngược chiều

Hình 1.12 :Đặc tính cơ khi đảo cực tính

điện áp đặt lên phần ứng

III.2 Đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ ( đảo từ thông F)

n

n

EưCKT

Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý khi đảo chiều

dòng điện qua cuộn kích từ

Ø Việc đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ được thực hiện nhờ tiếp điểm T, N của các công tắc tơ

n

Fđt

B

0

R

)nn(.KR

EUI

ư

0 đm E ư

ư đm

ư đm

E

đm

KK

RK

U

F

F

(KR

EUI

ư

0 đm E ư

ư đm

R)

(K

Un

đm

2 M E

ư đm

RK

Un

đm

2 M E

ư đm

- Đường biểu diễn đặc tính cơ cũng có dạng như khi ta đảo chiều

bằng cách đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng:

n

MĐ n0

+Uđm đường đặc tính

đường đặc tính cơ khi động

cơ quay ngược chiều

nKU

ÞImm = (20®25)Iđm

v Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn :

+ Cháy cách điện dây quấn

+ Gây sụt áp lớn trên lưới điện + Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh IV.2 Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác định trị số điện trở phụ mở máy bằng phương pháp đồ thị

KT

I I

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy

bằng điện trở phụ

Ø Dựa vào các thông số động cơ và đặc tính vạn năng vẽ ra được đặc tính cơ điện tự nhiên

Ø Chọn dòng điện giới hạn I1 =(1,8®2,5)Iđm và tính điện trở tổng của mạch phần ứng khi khởi động

Ø Chọn dòng điện chuyển khi khởi động :

· I2 =(1,1®1,3)Iđm nếu Iđm > IC

· I2 =(1,1®1,3)IC nếu IC > Iđm

Ø Gióng I2 lên đặc tính cơ tự nhiên có giá trị nTN2(h) từ đó xác định giảm (b) trên đặc tính khởi động với giá trị dòng I2

·

ư Ì dm

2 dm 2 TN 2

RIUnn

-=

Ø Kẻ đường thẳng qua ab.Trên đặc tính tự nhiên kẽ đường thẳng qua

gh Hai đường này cắt nhau tại n0

Ø Từ n0 dựng đường đặc tính khởi động hình tia thoả mản điều kiện :

Ø Bảo đảm đúng số cấp khởi động yêu cầu

Ø Từ điểm f kẻ đường song song với trục hoành và phải cắt đặc tính tự nhiên đúng ở điểm g

Ø Nếu không thoả mãn điều kiện trên ta phải chọn lại giá trị I1,I2 để xây dựng lại đặc tính khởi động

I

1

I C

v Tính điện trở khởi động :

- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là Rp

jgjeR

jgjcR

jgjaR

R =

-V.HÃM MÁY

v Trạng thái động cơ quay thuận:

ư đm

) n n ( K R

E U

Rn

n

đm

2 M E

ư

F -

=

P=UđmIưđm>0 ð nhận năng lượng(tiêu thụ năng lượng điện)

EưCKT

Hình 1.18 : Sơ đồ nguyên lý ĐC quay thuận

v Trạng thái hãm máy: là trạng thái mà tốc độ n và moment MH ngược chiều

Trạng thái hãm máy được sử dụng trong các trường hợp sau :

+ Cần dừng nhanh động cơ

+ Giữ cho tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi

+ Giữ cho một tải trọng đứng yên trên cao khi nó có khuynh hướng rơi xuống đất

V.1 Hãm tái sinh :

-Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay n và moment quay MH ngược chiều và n > n0

- Có hai phương pháp hãm tái sinh :

+ Hãm bằng phương pháp giảm tốc độ điện áp

+ Hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp phần ứng đặt lên phần ứng

EUI

ư

B 01 đm E ư

ưB 1

ưB = - = F - <

· MĐB =KMFđmIưB <0

B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh

v Đoạn Bn01: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0

· Eư =KEFđmn01 >0

R

)nn(KR

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

ư = - = F - <

· MĐ =KMFđmIư <0

- Ta có: n > n01 > 0 và MĐ <0

ð Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh

- Khi n giảm tốc ð Iư giảm ð MĐ giảm

· P=U1Iư < 0: phát toả năng lượng về nguồn

- Phương trình đặc tính cơ:

đm

2 E

ư đm

E

1

9,55K

MRK

Un

F

F

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

EUI

ư

01 đm E ư

ư 1

ư = - = F - >

· MĐ =KMFđmIư >0

Đoạn n01C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ

· Vì MĐ < MC nên hệ thống giảm tốc

- Khi n giảm ð Iư tăng ð MĐ tăng Tăng đến C thì cân bằng với Mtải (hệ thống làm việc ổn định)

v Hệ thống đang làm việc nâng tải tại điểm A Người ta tiến hành giảm điện áp xuống còn U1, lúc này do quán tính tốc độ vẫn quay theo chiều cũ, nhưng dòng điện và môment đã đảo chiều Quá trình hãm tái sinh diễn ra ở góc phần tư thứ 2, làm giảm nhanh tốc độ động cơ về n01 Đến n01, MĐ =0 Trên trục động cơ còn môment cản MC ngược chiều với n nên nó tiếp tục làm cho động cơ giảm tốc, đồng thời MĐ tăng dần cho đến C thì cân bằng

MĐ = MC Hệ thống sẽ làm việc ổn định ở tốc độ thấp

V.1.2 Khi hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng:

- Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động

cơ Lúc này nếu moment do trong tải gây ra lớn hơn moment ma sát trong các bộ phận chuyễn động của cơ cấu, động cơ sẽ làm việc ở trang thái hãm tái sinh trên hình trên Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tốc độ động cơ tăng lên dần Khi tốc độ gần đạt tới giá trị n0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên Khi tốc độ vượt quá n > n0 , moment điện từ của động cơ đổi

dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment MH = MC, tải trọng được hạ với tốc độ ổn định n0đ, trong trạng thái hãm tái sinh

V.2 Hãm ngược :

v Định nghĩa: Hãm ngược là trạng thái hãm xảy ra khi Roto của động

cơ do động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do tải thế năng mà quay ngược chiều với moment điện từ của động cơ

Có hai cách để thực hiện hãm ngược :

V 2.1 Hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (1):

KK

RK

)(-Un

đm

2 M E

ư đm

E

đm

F

F

-=

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (2):

KK

RRK

Un

đm

2 M E

P ư đm

E

đm

F

+ -

Hình 1.20: Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng

Ø Giả sử hệ thống đang làm việc ổn định tại điểm A, để hạ tải người ta tiến hành đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng của động cơ (kết hợp đóng thêm điện trở phụ để hạn chế cho dòng điện hãm ban đầu không vượt quá 2,5Iđm), điểm làm việc chuyển từ A sang B1 Lúc này do quán tính tốc độ n vẫn quay theo chiều cũ nhưng Iư và MĐ đã đảo chiều Quá trình hãm ngược diễn ra làm giảm nhanh tốc độ động cơ về 0, đoạn B1C1 gọi là đoạn đặc tính động cơ hãm ngược bằng cách đảo chiều điện áp đặt lên phần ứng

- Tại C1, n=0 nhưng do MĐ và MC cùng chiều chúng sẽ kéo roto quay ngược, theo chiều của chúng, động cơ bắt đầu quá trình mở máy theo chiều ngược lại và tăng tốc do có sự hỗ trợ của MĐ và MC , đoạn C1(-n0) gọi là đoạn đặc tính động cơ quay ngược

- Tại (-n0) , moment động cơ MĐ =0, MC cùng chiều với n nên hệ thống tiếp tục tăng tốc vượt khỏi (-n0) , khi đó MĐ đảo chiều quá trình hãm tái sinh diễn ra trên đoạn (-n0) E1, MĐ lớn dần cho đến điểm E1 thì cân bằng MĐ và

MC , tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi là (-nE1)

Ø Để hạn chế dòng điện hãm ngược lúc bắt đầu không vượt quá 2,5Iđm thì người ta đóng thêm điện trở phụ khi đảo cực điện áp Do đó điểm làm việc sẽ chuyển từ A sang B2 để rồi cuối cùng hạ tải với tốc độ nE2 và nE2 > E1

n

V.2.2 Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ :

Giả sử động cơ đang nâng tải tại điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cách đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ đủ lớn(lớn hơn điện trở phụ mở máy) Lúc này điểm làm việc chuyễn sang điểm B

v Tại B3 : MĐ < MC , hệ thống giảm tốc từ B đến C

· Lúc này Iư và MĐ tăng dần trị số

p ư

0 đm

E

nnK

Lúc này do sự hỗ trợ của moment cản thế năng, động cơ tăng tốc từ C3 đến

· 0

RR

)nn(KR

R

))n(n(KI

p ư

0 đm E p

ư

0 0

đm E

+

+

=+

-

· MĐ = KEΦđmIư >0

- Trạng thái hãm ngược diễn ra cho đến E3 thì MĐ = MC tải được hạ xuống với tốc độ không đổi là (-nD) Nếu ta thay đổi trị số điện trở phụ Rp thì ta sẽ thay đổi được tốc độ khi hạ tải

V.3.Hãm động năng :

Ø Định nghĩa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

V 3.1.Hãm động năng kích từ độc lập :

C kt

Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý của ĐC khi hãm động năng kích từ độc lập

n MĐ n0

- Giả sử hệ thống đang làm việc tại điểm A (động cơ đang nâng tải) Dể hạ tải người ta ngắt phần ưng ra khỏi lưới điện và đóng qua điện trở hãm RHĐN , cuộn kích từ vẫn còn được cung cấp điện, lúc này do quán tính phần ứng vẫn quay theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ máy phát, phát ra sức điện động Eư có chiều không đổi, sức điện động này tạo trong mạch kín dòng điện Iư đã đảo chiều nên moment MĐ cũng đảo chiều

0

RR

EI

HĐN ư

)RR(

đm M E

HĐN ư

F

+ -

Hình 1.24: Sơ đồ nguyên lý khi hãm động năng tự kích từ

- Người ta thực hiện hãm động năng tự kích từ bằng cách ngắt phần ứng và

- Do quaựn tớnh ủoọng cụ tieỏp tuùc quay theo chieàu cuừ (n > 0), caực thanh daón queựt qua tửứ dử cuỷa maùch tửứ Stator nen6 vaón caỷm ửựng ra sửực ủieọn ủoọng Eử

RRR

EI

Ckt HẹN

Ckt HẹN ử

ử

+ +

ã Mẹ <0

ị do ủoự, quaự trỡnh haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ dieón ra laứm n giaỷm

- Phửụng trỡnh ủaởc tớnh cụ khi haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ :

M

K K

R R

R R R

M E

HẹN Ckt

HẹN Ckt ử

F

ữữ

ứ

ử ỗỗ

ố

ổ

+

+ -

RR

M E

HẹN ử

F

+-

- Khi haừm ủoọng naờng toỏc ủoọ n seừ giaỷm daàn, sửực ủieọn ủoọng Eử phaựt ra cuừng giaỷm theo đ Iử giaỷm đ Mẹ giaỷm đ IKT giaỷm đ Φgiaỷm Eử phuù thuoọc vửứa Φvửứa n đủửụứng bieồu dieón ủaởc tớnh cụ khi haừm ủoọng naờng tửù kớch tửứ khoõng coứn laứ ủửụứng thaỳng nửừa maứ laứ ủửụứng cong ủi qua goỏc toaù ủoọ

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý khi mở máy bằng điện trở phụ

- Ta có dòng điện phần ứng:

Iưđm = Iđm – Ikt = 470 – 4,25 = 465,75 (A)

- Điện trở phần ứng:

Rư = ( )

2 ưđm

đm đm đm

I

P.IU0,5 -

= ( )

2 3

75,465

10.95470.2205,

= 0,02 (W) Mà kE fđm =

đm

ư ưđm đm

n

.RI

U - =

500

02 , 0 75 , 465

- Tốc độ không tải lý tưởng:

no =

đm E

220 = 524 (vòng/ phút)

- Mơ ment định mức:

Mđm = 9,55 x Pđm/ nđm = 9,55.90.1000/ 600 =1432,5 (N/m)

- Đường đặc tính cơ tự nhiên đi qua 2 điểm:

· Điểm không tải lý tưởng (0 ; 524)

· Điểm làm việc định mức (465,75 ; 600)

- Ta tiến hành dựng hệ trục toạ độ và vẽ đường đặc tính cơ của động

cơ

- Chọn I1 = Imax = 2,5.Iđm = 2,5 470 = 1175(A) I2 = Imin = 1,125.Iđm = 1,125 470 = 528,75 (A)

- Ta vẽ được đường đặc tính cơ như hình trên

Ø Từ đồ thị trên ta tính Rp trực tiếp như hình sau:

· Độ sụt tốc độ trên đường đặc tính cơ tự nhiên:

đm E

ư I.Φ

p

.Φ k

R

R +

(2) ( )

ư nNT

nTN

RR

R2

1

+

= Þ

Δ Δ

÷÷

ø

ưçç

è

ỉ

-=Þ

nTN

nTN nNT

ư ư ư nTN

ΔΔ

(1): ÷÷= = ( )W

ø

ư ç

ç è

J

eg R J

J J R R

g

ư g

g e ư pI

J

cg R J

J J R R

g

ư g

g c ư

ø

ư ç

ç è

JJRR

g

ư a

g a ư

ø

ưçç

U

đm E

P Ư đm

E

đm

Φ

+ -

F

= (1)

Trong đó : kE.F đm = 0,42

Rư =0,02

M = 0,8Mđm = 0,8 1814,5=1451,6 (N.m)

2 đm E đm

E đm

M

).Φ

.9,55(kn

ư ç

ç è

ỉ

-= Þ

II.1.Với n1= 1/2nđm :

n1= 1/2nđm =1/2 500 =250(vòng/phút)

2 đm E đm

E đm

M

) 9,55(k n

k

U

-ư çç

è

ỉ

-= Þ

Φ Φ

1451,6

2) 9,55.(0,4 250

0,42

W

= -

÷ ø

ư ç

è

-=

Để nâng tải với tốc độ n=1/2nđm ta phải đóng vào mạch phần ứng một

điện trở phụ có giá trị RP1=0,3(W)

II.2 Với n2= 1/4nđm :

n2= 1/4nđm =1/4 500 =125(vòng/phút)

2 đm E 2

đm E đm

M

) 9,55(k n

k

U

-ư çç

è

ỉ

-= Þ

Φ Φ

0,02 0,443( )

1451,6

2) 9,55.(0,4 125

0,42

W

= -

÷ ø

ư ç

è

-=

Để nâng tải với tốc độ n=1/4nđm ta phải đóng vào mạch phần ứng một

điện trở phụ có giá trị RP2=0,443(W)

III Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch khi hạ tải:

- Ta co:ù Mđm = 9,55 1814,5(N.m)

500

95.109,55n

k

U

đm E

P Ư đm

(1) ư

2 đm E đm

E đm

M

).Φ

.9,55(kn

ư ç

ç è

ỉ

-= Þ

III.1.Với n1= 1/4nđm :

n1= 1/4nđm = ¼ 500 =125(vòng/phút)

- Khi hạ tải với tốc độ bằng ¼ nđm thì động cơ chuyển xuống làm việc tại điểm B (1451,6 ; -125) nên tọa độ điểm B thoả mãn phương trình đặc tính cơ:

(k ) .M

9,55

RRk

U

đm E

P1 Ư đm

E

đm 1

Φ

+ -

F

=

2 đm E 1

đm E đm

M

) 9,55(k n

k

U

-ư çç

è

ỉ

-= Þ

Φ Φ

) 0,582(

0,02 1814,5

2) 9,55.(0,4 (-125)

0,42

W

= -

÷ ø

ư ç

( )

(k ) .M

9,55

RRk

U

đm E

P2 Ư đm

E

đm 2

Φ

+ -

F

=

2 đm E 2

đm E đm

M

) 9,55(k n

k

U

-ư çç

è

ỉ

-= Þ

Φ Φ

) 0,698(

0,02 1814,5

2) 9,55.(0,4 (-250)

0,42

W

= -

÷ ø

ư ç

- Khi hạ tải với tốc độ n3 = nđm thì động cơ chuyển xuống làm việc tại điểm D(1451,6 ; -500) nên toạ độ điểm D thoả mãn phương trình đặc tính

U

đm E

P3 Ư đm

E

đm 3

Φ

+ -

F

=

2 đm E 3

đm E đm

M

) 9,55(k n

k

U

-ư çç

è

ỉ

-= Þ

Φ Φ

) 0,93(

0,02 1814,5

2) 9,55.(0,4 (-500)

0,42

W

= -

÷ ø

ư ç

U

đm E

P4 Ư đm

E

đm 4

Φ

+ -

F

=

ư

2 đm E 4

đm E đm

M

) 9,55(k n

k

U

-ư çç

è

ỉ

-= Þ

Φ Φ

) 1,395(

0,02 1814,5

2) 9,55.(0,4 (-1000)

0,42

W

= -

÷ ø

ư ç

IV Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ:

IV.1.Khi mở máy:

v Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi mở máy:

Sơ đồ nguyên lý được thiết kế theo sơ đồ như hình vẽ với cacù đường

- Trong hình vẽ : K1,K2,K3 là các tiếp tuyến điều khiển quá trình mở máy của động cơ

- Khi bắt đầu mở máy các tiếp tuyến K1,K2,K3 điều mở, mạch phần ứng của động cơ được nối với điện trở phụ có giá trị RPIII = RP1 + RP2+ RP3, động

cơ khởi động và tăng tốc độ trên đường số (3) trên hình 2.1

- Khi động cơ tăng tốc đến điểm b trên đường số (3) có tốc độ là:nb thì điều khiển cho tiếp điểm K2 đóng lại và loại điện trở phụ RP3 ra khỏi phần ứng Lúc này động cơ chuyển điểm làm việc sang điểm c và tiếp tục tăng tốc trên đường số (2) Khi động cơ tăng tốc đến điểm d trên đường số(2) có

nd thì ta điều khiển cho tiếp điểm K2 đóng lại và loại điêïn trở phụ RP2 ra khỏi mạch phần ứng Động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm d trên đướng số (2) sang điểm e trên đường số(1)

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi mở máy

- Động cơ tăng tốc trên đường số(3) cho đến khi đạt đến tốc độ nf tại điểm f trên đường số (3) thì ta lại điều khiển cho tiếp điểm K1 đóng lại đồng thời loại điện trở phụ RP1 còn lại ra khỏi mạch phần ứng Động cơ chuyển điểm làm việc từ f trên đường đặc tính số (3) sang điểm g trên đường đặc tính tốc độ tự nhiên và tiếp tục tăng tốc cho đến khi nào đạt tốc độ định mức nđm=500(vòng /phút) tại điểm a và làm việc ổn định tại đây

IV.2 Khi nâng tải với tốc độ : ½ nđm và ¼ nđm:

v Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi nâng tải:

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi nâng tải:

Sơ đồ nguyên lý được thiết kế như hình vẽ và đường đặc tính cơ của động cơ khi nâng tải với tốc độ ½ nđm ứng với đường số (1) và khi nâng tải

với tốc độ ¼ nđm ứng với đường số (2) trên hình 2.2

- Trong hình vẽ: K1,K2 là các tiếp điểm điều khiển quá trình nâng tải của động cơ

- Muốn thực hiện nâng tải với tốc độ ½ nđm ta điều khiển cho tiếp điểm K1 mở và tiếp điểm K2 đóng Lúc này mạch phần ứng được nối với điện trở

phụ RP1 = 0,3 (W), đường đặc tính cơ của động cơ là đường số (1) và

tải được nâng lên với tốc độ 250 (vòng/ phút) và động cơ làm việc ổn định

tại điểm B

- Muốn nâng tải với tốc độ 1/4nđm ta điều khiển cho 2 tiếp điểm K1,K2 mở Lúc này mạch phần ứng được nối với điện trở phụ RP2 = 0,443 (W),

đường đặc tính cơ của động cơ là đường số (2) và tải được nâng lên với tốc

độ 125 vòng /phút và động cơ làm việc ổn định tại điểm C

IV.3 Khi hạ tải:

v Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ khi hạ tải: