Trang bị điện trên MCC - Phần I

Trang bị điện trên MCC

Trường đại học kỹ thuật công nghiệpKhoa Điện Bộ Môn Tự Động hoá xncnNăm 2008Học phần: Trang bị điện Bộ môn : Tự động hoá - Khoa ĐiệnNgười thực hiện: Nguyễn Thị Chinh Nguyễn Thị ChinhBài giảng Chương 1 : Cơ sở Truyền động điện1. Khái niệm chung về hệ truyền động điện1.Cấu trúc chung và phân loạia. Cấu trúc chung :- Định nghĩa: Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: Thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện - cơ cũng như gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển quá trình biến đổi năng lượng đó. - Truyền động lực cho một máy, một dây truyền sản xuất mà dùng năng lượng điện gọi là truyền động điện Cấu trúc của một hệ truyền động điện gồm 2 phần chính: BBĐ ĐC MSX R RT K GN VT KTHình 1: Mô tả cấu trúc của hệ truyền động.BBĐ- Bộ biến đổi; ĐC- Động cơ truyền động; MSX- Máy sản xuất; RT- Bộ đ.chỉnh công nghệ; KT- Các bộ đóng cắt phục vụ công nghệ; R- Các bộ điều chỉnh truyền động; K- Các bộ đóng cắt phục vụ truyền động; VH- Người vận hành; GN- Mạch ghép nối. * Phần mạch lực: gồm bộ biến đổi và động cơ truyền động. Các bộ biến đổi thường dùng là bộ biến đổi máy điện (máy phát một chiều, xoay chiều), bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bão hoà), bộ biến đổi điện tử (chỉnh lưu tiristơr, biến tần tranzitor, tiristơr). Động cơ điện có các loại: động cơ một chiều, xoay chiều đồng bộ, không đồng bộ và các loại động cơ điện đặc biệt khác * Phần mạch điều khiển: gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh công nghệ, ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển, đóng cắt phục vụ công nghệ và cho người vận hành. Đồng thời một số hệ truyền động điện có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác trong một dây chuyền sản xuất. Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất, không phải hệ truyền động điện nào cũng có đầy đủ cấu trúc như vậy b. Phân loại hệ thống truyền động* Phân loại theo số động cơ sử dụng: Truyền động nhóm : Là hệ truyền động dùng một động cơ điện để kéo một nhóm gồm nhiều máy sản xuất. Truyền động đơn : Là hệ truyền động dùng một động cơ điện để kéo toàn bộ một máy sản xuất. Truyền động nhiều động cơ : Trong hệ truyền động này, mỗi chuyển động riêng biệt của máy SX do một động cơ riêng đảm nhiệm.* Phân loại theo đặc điểm chuyển động:- Chuyển động quay - Chuyển động tịnh tiến (thẳng) * Phân loại theo chế độ làm việc:- Chế dộ làm việc liên tục- Chế dộ làm việc gián đoạn* Phân loại theo chiều quay của động cơ:-Truyền động có đảo chiều quay-Truyền động không đảo chiều quay* Phân loại theo dòng điện :-Truyền động xoay chiều-Truyền động một chiều - Truyền động không điều chỉnh: Thường chỉ có động cơ nối trực tiếp với lưới điện và kéo máy sản xuất với một tốc độ nhất định.- Truyền động có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta có truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh momen, lực kéo và truyền động điều chỉnh vị trí. Trong cấu trúc hệ truyền động có điều chỉnh có thể là truyền động nhiều động cơ. Ngoài ra, tuỳ thuộc vào cấu trúc và tín hiệu điều khiển ta có hệ truyền động điều khiển số, tương tự hoặc truyền động điều khiển theo chương trình.* Phân loại theo đặc điểm thay đổi các thông số điện 2. Khái niệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa momen và tốc độ quay của động cơ. M 0 2 1 M 3 2 1Hình 2. Độ cứng đặc tính cơ.1: đặc tính cơ cứng tuyệt đối; 2: đặc tính cơ cứng; 3: đặc tính cơ mềm Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ: là đặc tính của động cơ, nếu như động cơ vận hành ở chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông định mức không nối thêm các điện trở, điện kháng vào động cơ). Trên đặc tính tự nhiên ta có điểm làm việc định mức có giá trị Mđm, đm. Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ: là đặc tính khi ta thay đổi tham số nguồn hoặc nối thêm điện trở, điện kháng vào động cơ. =M lớn, ta có đặc tính cơ cứng, nhỏ, đặc tính cơ mềm, đặc tính cơ tuyệt đối cứng. Truyền động có đặc tính cơ cứng, tốc độ ít thay đổi khi momen thay đổi lớn. Truyền động có đặc tính cơ mềm tốc độ giảm nhiều khi momen tăng. Để đánh giá và so sánh các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ và được tính 3. Đặc tính cơ của máy sản xuất Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng. Tuy vậy phần lớn nó được biểu diễn dưới dạng biểu thức tổng quát: Trong đó: Mc: Mômen ứng với tốc độ . Mc0: Mômen ứng với tốc độ = 0. Mdm: Mômen ứng với tốc độ đm : Số mũ đặc trưng cho phụ tải Ta có các trường hợp :+ = 0, Mc = Mdm = const: Các cơ cấu nâng hạ, băng tải, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt thuộc loại này. (đường 1)+=cdmcccdmccMMMM )(00 [...]... cơ i n tự nhiên (hình 11) - Chọn hai gi i hạn chuyển dòng i n kh i động ĐC: I1 (2 ữ 2,5) I m I2 (1,1 ữ 1,3) I m Lấy giá trị I1 , I2 trên trục hoành Từ I1 , I2 kẻ hai đường thẳng song song v i trục tung cắt đặc tính tự nhiên t i a và b, n i (0,0) v i (I1 ,0) ta được đặc tính kh i động đầu tiên Đặc tính này cắt đường dóng I2 t i i m g T i g ta kẻ đường thẳng song song v i trục hoành cắt đường dóng I1 ... I1 t i f N i f v i 0 ta đư ợc đường đặc tính kh i động thứ hai Cứ tiếp tục như vậy cho t i khi từ c kẻ đường song song v i trục hoành sẽ gặp i m b Nếu i u kiện này không thoả mãn ta ph i chọn l i I1 hoặc I2 r i vẽ l i cho đến khi thoả mãn i u kiện - Xác định các giá trị các i n trở kh i động Dựa vào biểu thức của độ sụt tốc độ trên các đặc tính đã vẽ được ứng v i một dòng i n, ví dụ v i I1 TN... sụt áp của lư i i n Để hạn chế dòng i n kh i động ta có thể giảm i n áp đặt vào phần ứng động cơ hoặc đưa thêm i n trở phụ Rf vào phần ứng ĐC Phương pháp giảm i n áp phần ứng chỉ thực hiện được v i các hệ TĐĐ có bộ biến đ i i n áp Phương pháp đưa thêm i n trở phụ vào mạch phần ứng ĐC đư ợc sử dụng khi ĐC được n i vào nguồn có i n áp cố định Sau đây ta sẽ xét phương pháp thứ hai, còn phương... 0 III Trạng th i động cơ Mc PC = Mđ. < 0 Mđ IV Hình 4 Trạng th i làm việc của TĐĐ trên các góc phần tư của đặc tính cơ 5 i u kiện ổn định tĩnh của truyền động i n Khi M = Mc thì hệ truyền động i n làm việc ổn định i m làm việc ổn định là giao i m của đặc tính cơ của động cơ và của máy sản xuất Tuy nhiên, không ph i bất kỳ động cơ nào cũng có thể làm việc v i các lo i t i mà nó ph i có i m giao... P i n < 0, Pcơ < 0 cơ năng biến thành i n năng trả về lư i Hãm ngược: P i n > 0, Pcơ < 0 i n năng và cơ năng chuyển thành tổn thất P Hãm động năng: P i n = 0, Pcơ < 0 cơ năng biến thành công suất tổn thất P Trạng th i hãm và trạng th i động cơ được phân bố trên đặc tính cơ (M) ở góc phần tư II, IV: trạng th i hãm, góc phần tư I, III II Trạng th i hãm I Trạng th i động cơ Mđ PC = Mđ. < 0 Mc Mc M... tạo có độ dốc giảm dần ứng v i việc cắt dần các i n trở phụ Cu i cùng ĐC tăng tốc độ trên đặc tính tự nhiên và làm việc ổn định t i i m làm việc A T i đó dòng qua ĐC bằng dòng t i Iđ = Ic và Mđ = Mc Để xác định trị số i n trở kh i động có thể dùng các phương pháp sau: 0 i A a c e m g TN b d nt f h 0 Ic I2 I1 I Hình 11 Đặc tính kh i động qua 3 cấp i n trở phụ a Phương pháp đồ thị - Dựa vào thông... th i làm việc của truyền động i n Trong hệ truyền động i n, bao giờ cũng có quá trình biến đ i năng lượng i n - cơ Chính quá trình biến đ i này quyết định trạng th i làm việc của truyền động i n Định nghĩa: Dòng công suất i n P i n có giá trị dương nếu như nó có chiều truyền từ nguồn về động cơ biến đ i công suất i n thành công suất cơ Pcơ = M. cấp cho máy sản xuất Công suất cơ này có giá trị dương... phương trình cân bằng i n áp mạch phần ứng động cơ như sau: Uư = Eư - I .(Rư +Rf) (1) V i: Rư = rư + rcf + rb + rct Trong đó: Uư [V]: i n áp phần ứng ĐC Rkt Ikt UKT Hình 5 Sơ đồ n i dây ĐC kích từ độc lập + Eư [V]: Sức i n động của động cơ + I [A]: Dòng i n phần ứng + Rf []: i n trở phụ mạch phần ứng, + Rư []: i n trở mạch phần ứng + rư []: i n trở cuộn dây phần ứng + rcf []: i n trở cuộn dây... i n là: Pđ = Pc + P Trong đó: Pđ: Công suất i n Pc: Công suất cơ P: Tổn thất công suất - Tuỳ thuộc vào biến đ i năng lượng trong hệ mà ta có trạng th i làm việc của động cơ gồm: Trạng th i động cơ và trạng th i hãm : - Trạng th i động cơ: gồm chế độ có t i và chế độ không t i - Trạng th i hãm gồm: hãm không t i, hãm t i sinh, hãm ngư ợc và hãm động năng Hãm t i sinh: P i n < 0, Pcơ < 0 cơ năng biến... Động cơ một chiều kích từ độc lập có ba trạng th i hãm: hãm t i sinh, hãm ngược và hãm động năng a Hãm t i sinh (hãm trả năng lượng về lư i) Hãm t i sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không t i lý tưởng 0 Khi hãm t i sinh Eư > Uư, động cơ làm việc như một máy phát i n song song v i lư i So v i chế độ ĐC, dòng i n và mô men hãm đã đ i chiều và được xác định theo biểu thức: U ư . :- Định nghĩa: Hệ truyền động i n là một tập hợp các thiết bị như: Thiết bị i n, thiết bị i n từ, thiết bị i n tử, phục vụ cho việc biến. II, IV: trạng th i hãm, góc phần tư I, III 5. i u kiện ổn định tĩnh của truyền động i n Khi M = Mc thì hệ truyền động i n làm việc