Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện

Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động in phần I : phân tích lựachọn phơng án truyền động điện *Khái niệm chung: * Nội dung: - Để thiết kế hệ thống truyền động cho đối tợng truyền động ta phải vào đặc điểm công nghệ nó, vào tiêu chất lợng mà đa phơng án hợp lý Với đối tợng truyền động thực truyền động khác Mỗi phơng án có u nhợc điểm nó, nói chung phơng án đa cần đảm bảo yêu cầu đối tợng cần truyền động Phải đảm bảo đợc tiêu vỊ mỈt kü tht cịng nh vỊ mỈt kinh tÕ, tiêu kỹ thuật quan trọng hàng đầu Thông thờng hệ thống tốt mặt kỹ thuật nh tốn mặt kinh tế Do tuỳ thuộc yêu cầu chất lợng độ xác sản phẩm ta cho chọn hệ thèng trun ®éng ®iƯn nh»m ®a mét hƯ thèng đảm bảo yêu cầu mong muốn * ý nghĩa: - Việc lựa chọn phơng án truyền động điện có ý nghĩa quan trọng Nó liên quan đến chất lợng sản phẩm nh ảnh hởng đến hiệu kinh tế sản xuất Nếu nh lựa chọn tăng xuất làm việc, hạn chế đợc hành trình thừa, chất lợng sản phẩm tốt hơn, hiệu kinh tế cao Kết hoàn toàn ngợc lại ta lựa chọn không gây tổn thất không ngờ trớc I chọn phơng án truyền ®éng ®iƯn: -§Ĩ thiÕt kÕ hƯ thèng trun ®éng ®iƯn ngời thiết kế phải đa nhiều phơng án khác Rồi sau so sánh phơng án hai ph¬ng diƯn 1 Đồ án mơn học điều chỉnh tự động truyền động điện kinh tÕ vµ kü thuật để chọn phơng án tối u Phơng án tối u phơng án đáp ứng đợc yêu cầu đề đồng thời phơng án đảm bảo mặt kỹ thuật chi phí thấp I.1 : phân tích chọn động truyền động - Động thiết bị truyền chuyển động cho máy sản xuất , đối tợng điều khiển hƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng trun ®éng ®iƯn viƯc chọn động cách hợp lý có vị trÝ hÕt søc quan träng c«ng viƯc thiÕt kÕ hệ thống truyền động điện , động đợc chọn phải thoả mÃn điều kiện công nghệ yêu cầu, phải phụ thuộc tính chất công suất tải đồng thời phải thoả mÃn yếu tố cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàng năm nhỏ, lắp đặt thay dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động quay chi tiết ta xét lần lợt loại động : Trong công nghiệp động dùng hệ truyền động điện gồm hai loại : - Động điện xoay chiều - Động điện chiều : Chia làm ba loại : + Động chiều kích từ độc lập + Động chiều kích từ nối tiếp + Động chiều kích từ hỗn hợp I.1.1 : Động chiều - Đặc điểm chung động điện chiều hoạt động tin cậy, có mô men lớn, điều chỉnh tốc độ đơn giản máy điện xoay chiều, nhng nhợc điểm giá thành đắt Động chiều có loại : + Động chiều kích từ độc lập + Động chiều kích từ nối tiếp + Động chiều kích từ hỗn hợp 2 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động in Động chiều kích từ hỗn hợp dùng ta nghiên cứu hai loại a : Động chiều kích từ nối tiếp - Với động chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ đợc ghép nối tiếp với phần ứng - Phơng trình đặc tính điện : = U R KC.I KC Phơng trình đặc tính = U R KCM KC M = KCI Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính điện đặc tính cho nh hình vẽ n uƯ + - ckt rf = rf ®c rf # m Từ phơng trình đặc tính ta thấy : điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ nối tiếp cách thay đổi điện áp phần ứng thay đổi điện trở phần ứng cách mắc thêm điện trở phụ * Nhận xét : - Đặc tính có dạng hypebol mềm phạm vi dòng điện có giá trị nhỏ định mức vùng có dòng điện lớn mạch từ bÃo hoà nên từ 3 án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện thông hầu nh không đổi có dạng gần tuyến tính Do loại động không nên dùng cho hệ truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao mà sử dụng cho hệ truyền động có yêu cầu tốc độ thay đổi theo phụ tải Động chiều kích từ nối tiếp có khả tải lớn mômen ( nhờ cuộn CKT mắc nối tiếp vào mạch phần ứng ) => Có khả khởi động tốt động chiều kích từ độc lập nên loại động sử dụng cho hệ truyền động yêu cầu tải cao mômen khởi động lớn Vì từ thông phụ thuộc dòng điện nên khả chịu tải động không chịu ảnh hởng sụt áp lới b: Động chiều kích từ độc lập : = - Phơng trình đặc tính ®iÖn : U R − I Kφ Kφ U R − M Kφ ( Kφ ) ω= - Ph¬ng trình đặc tính : Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính đặc tính điện cho nh hình vẽ : n + uƯ - no đc ckt m * Nhận xét : - Đặc tính có dạng đờng thẳng có độ cứng cao Khi động làm việc với tốc độ không đổi mômen điện từ mômen cản trục động Điểm làm việc tơng ứng với điểm giao đặc tính động đặc tính mômen cản phụ tải 4 ỏn môn học điều chỉnh tự động truyền động điện - Từ phơng trình đặc tính ta đa phơng pháp điều chỉnh tốc độ nh sau : - Phơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động - Phơng pháp thay đổi từ thông - Phơng pháp thay đổi điện áp phần ứng * Nhận xét: Qua phân tích ưu nhược điểm loại động chiều ta thấy động chiều kích từ độc lập có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu công nghệ để tài nên ta chọn động điện chiều kích từ độc lập làm động truyền động I.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG a Thay ®ỉi tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng - Sơ đồ nguyên lý đặc tính thay đổi điện trở phụ nh hình vÏ n u¦ + - no n1 n2 b a c rf = rf # rf # ®c rf ckt mdm = Mc m - Khi ®éng làm việc định mức Mđm = Mc - Muốn thay đổi tốc độ ta đóng điện trở phụ I giảm đột biến , quán tính nên tốc độ cha kịp biến đổi Trên hệ toạ độ (M) điểm làm việc chuyển từ a sang b Mômen giảm M tốc độ giảm làm I lại tăng lên tiến tới làm việc xác lập c với tốc độ 2< - Khi thay đổi tốc độ cách thay đổi ®iƯn trë phơ th× : + ω2 = U/KΦ®m = const 5 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện + β = -(KΦ®m)2/R Phơ thuộc vào R R tăng giảm đặc tính mềm Đây điều hoàn toàn không mong muốn * Nhận xét : - Phơng pháp cho phép điều chỉnh tốc độ nhỏ tốc độ cách giảm độ cứng đặc tính Nó phơng pháp điều chỉnh không triệt để dải điều chỉnh phụ thuộc giá trị mômen cản , độ xác trì tốc độ không cao , độ tinh chỉnh kÐm - Khi ®iỊu chØnh tèc ®é xng thÊp , sai số tốc độ lớn mômen ngắn mạch nhỏ nghĩa độ trì tốc độ khả tải , số cấp điện trở có hạn , việc điều chỉnh không trơn Tất nguyên nhân hạn chế dải điều chỉnh - Đặc biệt phơng pháp gây tổn thất nhiều lợng giảm hiƯu st hƯ thèng b Thay ®ỉi tèc ®é cách thay đổi từ thông - Sơ đồ nguyên lý ng đặc tính + uƯ - đc ckt 6 Đồ án môn học điều chỉnh tự ng truyn ng in - Khi điều chỉnh từ thông ngời ta không đặt vấn đề tăng từ thông : + Không cho phép nâng dòng kích từ lớn định mức Hơn = đm mà tiếp tục tăng mạch từ bÃo hoà từ thông tăng đợc điều chỉnh từ thông ngời ta giảm từ đm trë xuèng ωx = Udm Ru Udm Ru − I= − M Kφx Kφx Kφx ( Kφx) giảm đm xuống 1, với > T¹i A cã : ωxlA Mc = const Φ = đm - Khi giảm từ đm xuống quán tính cha kịp thay đổi nên cha thay đổi chuyển sang A , M giảm xuống M A < Mc => tốc độ giảm động làm việc xác lập B - Khi giảm từ đm xuống quán tính cha kịp thay đổi nên cha thay đổi chuyển sang A , M gi¶m xuèng M A’’ > Mc => tèc độ tăng động làm việc xác lập B - Nh giảm từ thông tốc độ tăng giảm chứng tỏ phải có giá trị cực trị thoả mÃn đm giảm > cực trị tốc độ giảm 7 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động in đm giảm < cực trị tốc độ tăng - Khi thay đổi từ thông : Mnm = KΦI = var β =− ( Kφ ) Ru Khi giảm đặc tính dốc ( điều hoàn toàn không mong muốn làm cho St tăng ) * Nhận xét : Khi điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông - Vì công suất mạch kích từ nhỏ nên việc điều chỉnh dễ dàng tổn hao công suất - Khả tự động hoá cao - Độ cứng đặc tính giảm mạnh từ thông giảm tốc độ không tải lý tởng tăng , sai lệch tĩnh tăng - Dải điều chỉnh thay đổi từ thông nói chung không rộng - Khi giảm từ thông để tăng tốc độ điều kiện chuyển mạch cổ góp xấu để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thờng phải đồng thời giảm I => mômen cho phép trục động giảm nhanh - Do điện cảm lớn nên số thời gian lớn , thời gian độ dài c Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động - Sơ đồ nguyên lý đặc tính thay đổi điện áp phần ứng cho nh hình vẽ đc ckt n omax = n o n m bb® u ®k 8 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện n omin = n o n o n o n o ω= Ux R Ux R − I= − M Kφdm Kφdm Kφdm ( Kdm) Khi U giảm tốc độ giảm ω0 x = Ux Kφdm ( Kφ ) β =− R cịng gi¶m U gi¶m = const D= Dải điều chỉnh lớn : Mdm Kqt − ω max Trong ®ã Kqt : hệ số tải Kqt < i = Độ trơn điều chỉnh : i +1 i * Nhận xét : - Đây phơng pháp đợc đánh giá tốt , phơng án điều chỉnh triệt để , nghĩa điều chỉnh tốc độ vùng tải kể không tải lý tởng , phơng pháp đảm bảo sai số tốc độ nhỏ , khả tải lớn , dải điều chỉnh rộng tổn thất lợng 9 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyn ng in - Phần tử điều khiển nằm mạch điều khiển biến đổi nên độ tinh điều khiển cao , thao tác nhẹ nhàng khả tự động hoá cao - Khi thay đổi U độ cứng đặc tính không thay đổi nên giảm sai lệch tĩnh - Đặc biệt phơng pháp thích hợp với loại tải mang tính chất phản kháng vµ b»ng h»ng sè ( Mc = const ) * NhËn xÐt chung : Qua viƯc ph©n tÝch cÊu tạo , đặc điểm nh phơng pháp điều chỉnh tốc độ loại động Đồng thời vào yêu cầu công nghệ đòi hỏi thiết kế hệ truyền động điện với chất lợng cao , Mc = const mang tính chất phản kháng với dải điều chỉnh rộng , điều chỉnh tốc độ dễ dàng nên ta chọn động chiều kích từ độc lập làm động cho truyền động chọn phơng pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp mạch phần ứng u ®iĨm nỉi bËt cđa chóng I.3 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG I.3.1 : Phương án 1: Hệ máy phát – động điện chiều kích từ c lp (h F-) - Bộ biến đổi gồm máy phát chiều kích từ độc lập phát điện áp cung cấp cho mạch phần ứng động , máy phát thờng động sơ cấp không đồng pha ĐK kéo quay tốc độ quay máy phát không đổi Sơ ®å nguyªn lý nh sau : 10 10 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện u ua ub  t3 t1 v0 v1 t6 uc v2 v3 t2 t5 v4 v5 t4 v6 v7 t6  ud iT iT    iT iT iT iT     Nguyªn lý hoạt động nh sau: - Từ t = v0 ữ v1 từ t = v6 ữ v7 T5 T6 dẫn dòng ud = uc- ub D0 nên ud gồm phần điện áp uc ua xung trớc gửi đến nhiên điện áp nhỏ bỏ qua VËy ta cã : iT1 = iT2 = iT3 = iT4 = iT5 = iT6 = id =Id uT5 = uT6 = uT1 = uac ; uT2 = ubc ; uT3 = ubc ; uT4 = uba ; - Tõ ωt = v1 ÷ v2 vµ sau ωt = v7 hai van T1 vµ T6 dẫn dòng ud = ua - ub = uab VËy ta cã : iT2 = iT3 = iT4 = iT5 = iT1 = iT6 = Id 23 23 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện uT1 = uT6 = uT2 = ubc ; uT3 = uba ; uT4 = uba ; uT5 = uca ; - Tõ ωt = v2 ữ v3 hai van T1vàT2 dẫn dòng ud = ua-uc = uac VËy ta cã : iT3 = iT4 = iT5 = iT6 = iT1 = iT2 = Id uT1 = uT2 = uT3 = uba ; uT4 = uca ; uT5 = uca ; uT6 = ucb - Tõ ωt = v3 ữ v4 hai van T2 T3 dẫn dòng ud = ubc VËy ta cã : iT1 = iT4 = iT5 = iT6 = iT2 = iT3 = Id uT1 = uab ; uT4 = uca ; uT5 = ucb ; uT6 = ucb uT2 = uT3 = - Tõ ωt = v4 ÷ v5 hai van T3 T4 dẫn dòng ud = uba VËy ta cã : iT1 = iT2 = iT5 = iT6 = iT3 = iT4 = id uT3 = uT4 = uT1 = uab ; uT2 = uac ; uT5 = ucb ; uT6 = uab - Tõ ωt = ữ v1 từ t = v5 ữ v6 hai van T4 T5 dẫn dòng ud = uca VËy ta cã : iT1 = iT2 = iT3 = iT6 = iT4 = iT5 = Id uT4 = uT5 = uT1 = uac ; uT2 = uac ; uT3 = ubc ; uT6 = uab Và từ t = v7 sơ đồ lặp lại trạng thái giống nh t = v1 * KÕt luËn : - Nãi chung d¹ng điện áp sơ đồ tơng đối giống Tuy nhiên muốn giảm dòng qua T tăng độ phẳng điện áp ta 24 24 Đồ án môn học điều chỉnh t ng truyn ng in tăng số pha chỉnh lu lên Trong công nghiệp thông thờng sử dụng điện áp pha nên sơ đồ chỉnh lu tia pha cầu pha phổ biến - Trong loai sơ đồ hình tia pha hình cầu pha Sơ đồ hình tia pha đơn giản sử dụng T nên đỡ tốn Điện áp chỉnh lu sơ đồ cầu pha lớn , dạng điện áp phẳng - Do yêu cầu công nghệ đòi hỏi không đảo chiều quay sử dụng chỉnh lu hình cầu pha điều khiển toàn phần dùng 6T Vỡ ta sử dụng sơ đồ cầu pha 6T II.2 : Phân tích mạch động lực : Do yêu cầu đề tài thiết kế biến đổi dùng sơ đồ chỉnh lu cầu pha Nên ta phân tích mạch động lực nh sau : Sơ đồ nguyên lý mạch động lực : 25 25 ỏn mụn học điều chỉnh tự động truyền động điện Giản đồ dòng điện, điện áp mạch động lực 26 26 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động in II.3 : phân tích chọn phơng pháp hÃm dừng: HÃm trạng thái mà động sinh mômen quay ngợc chiều tốc độ quay Với động ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp cã ba tr¹ng thái hÃm: HÃm tái sinh, hÃm ngợc hÃm động Việc chọn phơng pháp hÃm phù hợp với công nghệ điều quan trọng II.3.1 HÃm tái sinh HÃm tái sinh xảy tốc độ quay động lớn tốc độ không tải Khi hÃm tái sinh E>U động làm việc nh máy phát điện song song với lới So với chế độ động cơ, dòng momen hÃm đà đổi chiều đợc xác định theo biểu thức: Ih = U u − E u Kφω o − Kφω = B Tại B có M ngợc chiều sinh hÃm giảm tốc độ từ 1-> Tại =0 cắt nguồn động sÏ dõng l¹i ta cã: I= −U − E M < II.3.3 H·m động HÃm động trạng thái mà động làm việc nh máy phát mà lợng tính lũy khác trình làm việc trớc chuyển thành điện thông qua động đợc tiêu tán điện trở hÃm ( Rh) rh h đ ĐC: động chiều kích từ độc lập Rh: ®iƯn trë h·m K: tiÕp ®iĨm Tríc h·m c¸c tiếp điểm thờng mở đà đợc mở khởi động động tiếp điểm thờng mở đóng lại Khi hÃm động ta tiến hành ấn nút hÃm, công tắc tơ đóng tiếp điểm thờng đóng mở tiếp điểm thờng mở, lúc nguồn cung cấp cho phần ứng động bị cắt khỏi lới mạch kích từ đợc cấp điện Do quán tính lớn nên động quay với kích từ không đổi, động trở thành máy phát, lợng tích lũy sinh sức điện động E=K.. khép mạch qua điện trở hÃm sinh dßng h·m 29 29 Đồ án mơn học điều chỉnh tự động truyền động điện Ih = −E Kφω =− M=K.Φ.Ih < ω B A ω0 Mc M Đờng đặc tính chuyển từ A->B tốc độ giảm dần +) Kết luận Trong phơng án hÃm phơng pháp hÃm động kích từ độc lập phù hợp với yêu cầu đề tài Vì có mạch hÃm đơn giản, không sử dụng lợng hÃm, có khả hÃm điện Vì hệ thống ta sử dụng phơng pháp hÃm động kích từ độc lập 30 30 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện 31 31 ... động truyền động điện Giản đồ dòng điện, điện áp mạch động lực 26 26 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện II.3 : phân tích chọn phơng pháp hÃm dừng: HÃm trạng thái mà động sinh mômen... cho động c sơ đồ chỉnh lu hình tia pha nh sau : 17 17 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện a b c atm k k k ba ck r t3 r t2 c r t1 c c ® ckt Khi cha có D0 Giản đồ điện áp dòng điện. .. máy điện I.3.2 : H thng chnh lưu không điều khiển – xung áp – động điện chiều kích từ độc lập(hệ XA-Đ) S¬ ®å nguyªn lý nh sau : 12 12 Đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện - Điện