đồ án truyền động điện nâng hạ tải bằng cầu trục

LỜI CẢM ƠNEm xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Mi Sa là người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong đồ án môn học truyền động điện. Cô giúp em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đề tài đúng thời hạn. Đặc biệt là học hỏi được những kinh nghiệm làm việc của cô để giúp em áp dụng sau này.Em xin gửi lời cảm ơn dến các thầy cô khoa Điện – Điện tử của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng em những kiến thức về chuyên ngành nói chung và bộ môn truyền động điện nói riêng. Đó là những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà em đã học được trong suốt thời gian qua.Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án.Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc.LỜI MỞ ĐẦUỞ nước ta, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế, với những cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn. Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riêng. Ngày càng xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự động hóa cao với những khâu truyền động hiện đại. Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Đóng góp trực tiếp trong việc nân cao năng xuất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng khả năng cạnh tranh với các nước trên thê giới.Ngày nay, do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực: điện tử,... nên các khâu truyền động ngày càng phát triển theo hướng hiện đại. Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh, độ chính xác cao và còn giảm kích thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp.Một trong những khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục. Nâng hạ cầu trục là khâu truyền động cơ bản của nền công nghiệp nước ta hiện nay. Được sử dụng rộng rãi từ các hải cảng, khu công nghiệp đến các nhà máy xí nghiệp và các công trường xây dựng. Giúp con người hạn chế lao động bằng chân tay. Đồng thời góp phần đẩy nhanh quá trình vận chuyển và đảm bảo an toàn cho người lao động. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn trong quá trình điều khiển và vận hành đòi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức cơ bản về chuyên ngành.Nội dung của đồ án này là trình bày những kiến thức cơ bản về truyền động điện. Bao gồm phân tích các đặc tính của hệ truyền động cho hệ thống nâng hạ cầu trục. Tính toán và thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động với động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha roto dây quấn.Do kiến thức còn hạ chế nên chắc chắn nội dung đồ án còn nhiều vấn đề sai sót nhất định và cần bổ sung. Mong các thầy cô góp ý thêm để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn.NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………MỤC LỤCChương I: Giới thiệu động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha roto dây quấn.91.Khái quát ĐC KĐB roto dây quấn.91.1 Khái niệm.91.2 Cấu tạo.91.3 Nguyên lý hoạt động.91.4 Sơ đồ thay thế của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ.102.Đặc tính cơ của động cơ điện KĐB roto dây quấn.122.1 Giản đồ năng lượng của động cơ điện không đồng bộ.122.2 Phương trình đặc tính cơ của ĐC KĐB.122.3 Ảnh hưởng các thông số đến đặc tính cơ.142.3.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ.142.3.2 Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng phụ mạch stator.152.3.3 Ảnh hưởng của số đôi cực từ p.152.3.4 Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor162.3.5 Ảnh hưởng của thay đổi tần số lưới điện f cấp cho động cơ.173.Khởi động và cách xác định điện trở khởi động.18Chương II: Tính toán và thiết kế cơ cấu dùng ĐC KĐB roto dây quấn.201.Yêu cầu mở máy qua ba cấp điện trở phụ.212.Tính toán điện trở phụ để nâng tải định mức.252.1 Động cơ nâng tải định mức với tốc độ 12 nđm.252.2 Động cơ nâng tải định mức với tốc độ 14 nđm.263.Tính toán điện trở phụ để hạ tải bằng 0.8Mdm.273.1 Động cơ hạ tải bằng 0.8Mdm với tốc độ 14 nđm.273.2 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ 12 nđm.293.3 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ nđm.303.4 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ 2 nđm.31Tài liệu tham khảo33

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC GVHD: SVTH: TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020 LỜI CẢM ƠN Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Mi Sa là người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong đồ án môn học truyền động điện Cô giúp em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đề tài đúng thời hạn Đặc biệt là học hỏi được những kinh nghiệm làm việc của cô để giúp em áp dụng sau này Em xin gửi lời cảm ơn dến các thầy cô khoa Điện – Điện tử của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng em những kiến thức về chuyên ngành nói chung và bộ môn truyền động điện nói riêng Đó là những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà em đã học được trong suốt thời gian qua Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc LỜI MỞ ĐẦU Ở nước ta, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế, với những cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn Sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực truyền động nói riêng Ngày càng xuất hiện nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự động hóa cao với những khâu truyền động hiện đại Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất Đóng góp trực tiếp trong việc nân cao năng xuất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng khả năng cạnh tranh với các nước trên thê giới Ngày nay, do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực: điện tử, nên các khâu truyền động ngày càng phát triển theo hướng hiện đại Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh, độ chính xác cao và còn giảm kích thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp Một trong những khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục Nâng hạ cầu trục là khâu truyền động cơ bản của nền công nghiệp nước ta hiện nay Được sử dụng rộng rãi từ các hải cảng, khu công nghiệp đến các nhà máy xí nghiệp và các công trường xây dựng Giúp con người hạn chế lao động bằng chân tay Đồng thời góp phần đẩy nhanh quá trình vận chuyển và đảm bảo an toàn cho người lao động Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn trong quá trình điều khiển và vận hành đòi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức cơ bản về chuyên ngành Nội dung của đồ án này là trình bày những kiến thức cơ bản về truyền động điện Bao gồm phân tích các đặc tính của hệ truyền động cho hệ thống nâng hạ cầu trục Tính toán và thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động với động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha roto dây quấn Do kiến thức còn hạ chế nên chắc chắn nội dung đồ án còn nhiều vấn đề sai sót nhất định và cần bổ sung Mong các thầy cô góp ý thêm để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… MỤC LỤC Chương I: Giới thiệu động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha roto dây quấn .8 1 Khái quát ĐC KĐB roto dây quấn .8 1.1 Khái niệm 8 1.2 Cấu tạo 8 1.2 Nguyên lý hoạt động 9 1.3 Sơ đồ thay thế của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 9 2 Đặc tính cơ của động cơ điện KĐB roto dây quấn 11 2.1 Giản đồ năng lượng của động cơ điện không đồng bộ 11 2.3 Ảnh hưởng các thông số đến đặc tính cơ 13 2.3.1 Ảnh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ 13 2.1 Động cơ nâng tải định mức với tốc độ 1/4 nđm .25 3.1 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ 1/2 nđm 28 3.2 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ nđm 29 3.3 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ 2 nđm 30 Tài liệu tham khảo 32 Chương I: Giới thiệu động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha roto dây quấn 1 Khái quát ĐC KĐB roto dây quấn 1.1 Khái niệm Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường trong máy 1.2 Cấu tạo Động cơ không đồng bộ ba pha là một loại của máy điện không đồng bộ bao gồm hai bộ phận chủ yếu: stato và rôto • Stator: gồm 2 phần: lõi thép và dây quấn Lõi thép: Là bộ phận dẫn từ của máy có dạng hình trụ rỗng, lõi thép được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 đén 0,5 mm, được dập theo hình vành khăn, phía trong có xẻ rảnh để đặt dây quấn và được sơn phủ trước khi ghép lại Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây đồng hoặc dây nhôm đặt trong các rảnh của lõi thép Hai bộ phận chính trên còn có các bộ phận phụ bao bọc lõi thép là vỏ máy được làm bằng nhôm hoặc gang dùng để giử chặt lõi thép phía dưới là chân đế để bắt chặt vào bệ máy, hai đầu có hai nắp làm bằng vật liệu cùng loại với vỏ máy, trong nắp có ổ đỡ (hay còn gọi là bạc) dùng để đở trục quay của rôto • Roto: Roto có dây quấn giống như dây quấn stator, thường được đấu hình sao, còn 3 đầu kia được đấu vào vành trượt thường được làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài Đặc điểm của động cơ roto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay sức điện động phụ vào mạch roto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn roto được nối ngắn mạch 1.2 Nguyên lý hoạt động Khi cho một dòng điện ba pha đi vào dây quấn ba pha đặt trong lõi thép stator thì trong máy sinh ra một từ trường quay với tốc độ đồng bộ ns = 60 f ,f p là tần số lưới điện đưa vào, p là số đôi cực của máy Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép rotor và cảm ứng sinh ra sức điện động và dòng điện Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở Φ δ Dòng điện trong dây quấn của rotor tác dụng với từ thông này sinh ra moment Tác dụng của nó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor, với những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau Để chỉ phạm vi tốc độ của mỗi máy, người ta dùng hệ số trượt s Theo định nghĩa, hệ số trượt bằng: s 00 = ns − n 100 ns (1-1) 1.3 Sơ đồ thay thế của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha ta sử dụng sơ đồ thay thế - Coi 3 pha là đối xứng - Các thông số của động cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện rôto, mạch từ không bão hòa nên điện kháng X1, X2 không đổi - Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng điện từ hóa không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato của động cơ - Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép - Điện áp lưới hoàn toàn sin và đối xứng 3 pha Hình 1-1 Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ Trong đó: U1p: trị số hiệu dụng của điện áp pha stator 9 Iμ, I1, I2’: Dòng điện từ hóa, dòng điện stator và dòng điện rotor đã quy về stator Xμ, Rμ: Điện kháng, điện trở mạch từ hóa X1, R1: Điện kháng, điện trở của cuộn dây stator X2’, R2’: Điện kháng, điện trở của cuộn dây rotor đã quy về stator • Hệ số quy đổi w1.m1.kdq1 + Hệ số quy đổi sức điện động: ke = (1-2) w2 m2 kdq 2 + Hệ số quy đổi dòng điện rotor: ki = w1k dq1 (1-3) w2 kdq 2 Trong đó: w1 , w 2 : Số vòng mỗi pha dây quấn stator và rotor m1 , m 2 : Số pha dây quấn stator và rotor kdq1 , k dq 2 : Hệ số dây quấn stator và rotor + Hệ số quy đổi điện trở: k = ki ke • (1-4) Sức từ động + Sức từ động trên cuộn stator: F1 = m1 2 w1.k dq1 I1 π p (1-5) + Sức từ động trên cuộn rotor: F2 = • (1-6) Tốc độ của từ trường quay: ns = • m2 2 w2 k dq 2 I 2 π p 60 f p n: tốc độ theo số vòng trong một phút (vòng/phút) f: tần số của điện áp nguồn đặt vào stator p: số đôi cặp cực của động cơ Dòng điện rotor quy đổi về stator: U1 p I 2' = 2  R2 '  2  R1 + ÷ + X eq s   (1-7) (1-8) 10 • Dòng điện stator: U1 p U1 p I1 = + 2 Rµ 2 + X µ 2  R2 '  2  R1 + ÷ + X eq s   2 Đặc tính cơ của động cơ điện KĐB roto dây quấn (1-9) 2.1 Giản đồ năng lượng của động cơ điện không đồng bộ Động cơ điện ấy công suất tác dụng từ lưới vào: P1 = 3U1 p I1 cos ϕ1 (1-10) Tổn hao đồng của dây quấn stator: ∆Pcu1 = 3I12 R1 (1-11) Tổn hao sắt: ∆PFe = 3I µ 2 Rµ Công suất còn lại của động cơ là công suất điện từ: ' ' 2 R2 Pdt = P1 − ∆Pcu1 − ∆PFe = 3 ( I 2 ) s Công suất điện từ tổn hao một phần vào tổn hao đồng rotor: ∆ Pcu 2 = 3 ( I 2 ' ) R2 ' 2 (1-12) (1-13) (1-14) Công suất còn lại chuyển thành công suất cơ ở trục động cơ: 2 1− s  ' Pco = Pdt − ∆Pcu 2 = 3 ( I 2 ' )  ÷R2 s   (1-15) Công suất ở đầu trục động cơ sau tổn hao phụ ∆ Pf : P2 = Pco − ∆ Pf (1-16) Hiệu suất của động cơ: η= P2 P1 (1-17) 2.2 Phương trình đặc tính cơ của ĐC KĐB 11 Pdt = Pco + ∆Pcu 2 ⇔ M dt ws = M co w + 3R2′ I 2′2  3R2′ I 2′2 M = 3U1 p 2 R2 ' ws s  ⇒ ⇒M = 2   w − w R2 '  s = s 2 s ω R + + X  s  1 ÷ eq   ws s     (1-18) Điểm tới hạn: sth = ± M th = ± R2 ' (1-19) R12 + X N 2 ( 3U1 p 2 2ωs R1 ± R12 + X N 2 ) (1-20) Dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) ứng với trạng thái máy phát ω sthF s=0 ωs sthĐ M MthF s=1 MthĐ s Hình 1-2 Đồ thị đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ Khi nghiên cứu các hệ truyền động với động cơ không đồng bộ người ta quan tâm nhiều đến trạng thái làm việc của động cơ nên đường đặc tính cơ lúc này thường biểu diễn trong khảng tốc độ 0 ≤ s ≤ sth , gọi là đoạn đặc tính làm việc Đoạn làm việc của động cơ trên đường đặc tính cơ Máy hoạt động ở chế độ động cơ nên ta chỉ xét đoạn s ≥ 0 12 ⇒ sNT − sTN ' R2 sTN (1-29) R2 f 1' = Kd − Kb ' bd ' R2 = R2 Kb Kb (1-30) R2 f 2' = Kf − Kd ' df ' R2 = R2 Kb Kb (1-31) R2 f 3' = Kh − Kf ' fh ' R2 = R2 Kb Kb (1-32) R2 f ' = Từ đồ thị ta có: Chương II: Tính toán và thiết kế cơ cấu dùng ĐC KĐB roto dây quấn Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động cơ AC không đồng bộ 3 pha có các số liệu sau đây: P đm (w) công suất động cơ 60 U1đm (V) điện áp định mức 400 2p số cực từ 8 N1 số vòng mỗi pha dây quấn stator 40 N2 số vòng mỗi pha dây quấn rotor 20 Kdq1 hệ số dây quấn stator 0,95 Kdq2 hệ số dây quấn rotor 0,95 R1 (Ω) điện trở dây quấn stator 0,3 R2 (Ω) điện trở dây quấn rotor 0,1 X1 (Ω) điện kháng dây quấn stator 0,4 X2 (Ω) điện kháng dây quấn rotor 0,06 m1 số pha dây quấn stator 3 m2 số pha dây quấn rotor 3 I0 Dòng điện không tải 40 η hiệu suất 0,8 cosφ hệ số công suất 0,8 Dây quấn Rotor và Stator được đấu Y/Y Sức từ động trên stator > sức từ động trên rotor 20% Động cơ làm việc ở tần số 50Hz 1 Yêu cầu mở máy qua ba cấp điện trở phụ  Xác định dòng điện định mức Stator I1đm 19 I1dm = Pdm 60000 = = 135 ( A ) 3 × U × Cos ( ϕ ) ×η 3 × 400 × 0.8 × 0.8 Do động cơ có stator đấu sao nên: I1dm = I1ddm = I1 pdm = 135( A)  Tính toán dòng điện rotor ở chế độ định mức I2đm Ta có công thức sức từ động : F = I × N Vì sức từ động trên stator > sức từ động trên rotor 20% ⇒ 0.8F1 = F2 ⇔ 0.8 N1 I1dm = N 2 I 2 dm ⇒ I 2 dm = 0.8 N1 I1dm 0.8 × 40 ×135 = = 216 ( A ) N2 20 Do roto đấu Y nên: I 2 dm = I 2 ddm = I 2 pdm = 216( A)  Tính toán các thành phần trở kháng ngắn mạch Hệ số quy đổi tổng trở là: m1w1kdq1  2  ke = m w k m1w1kdq1 w1kdq1 m1  w1kdq1  2 2 dq 2  ⇒ k = k e × ki = × =  ÷  ÷ w k m w k w k m w k 1 dq 1 2 2 dq 2 2 dq 2 2 2 dq 2 k =   i  w k 2 dq 2  2 3  40 × 0.95  ⇒k=  ÷ =4 3  20 × 0.95  Điện trở roto quy về roto: R2′ = R2 × k = 0.1× 4 = 0.4 ( Ω ) Điện trở ngắn mạch: Rnm = R2′ + R1 = 0.4 + 0.3 = 0.7 ( Ω ) Điện kháng roto quy về stator: X 2′ = X 2 × k = 0.06 × 4 = 0.24 ( Ω ) Điện kháng ngắn mạch: X nm = X 2′ + X 1 = 0.24 + 0.4 = 0.64 ( Ω ) Tổng trở ngắn mạch: 2 2 Z nm = X nm + Rnm = (0.64) 2 + (0.7) 2 = 0.95(Ω)  Tính dòng điện mở máy I kd Khi mở máy thì ta có: n = 0, s = 1 20 Vs I kd = R2' 2 2 ( R1 + ) + X nm s 400 = 243.5( A) 0.4 2 3 × (0.3 + ) + 0.642 1  Xác định bội số dòng điện mở máy KI = Ki = I kd 243.5 = = 1.8 I1dm 135  Tính tốc độ trượt định mức Sđm I 2′ dm = I 2 dm 216 = = 120 ( A ) ki 1.8 400 Vs 3 I 2′ dm = = = 120 2 R2′ 2 2 0.4   2 (R1 + ) + X eq  0.3 + ÷ + 0.64 s s    sdm = −0.19(Loai) ⇒  sdm = 0.264(Nhan)  Tính tốc độ định mức của động cơ nđm 60 f 60 × 50 = = 750(vong / phut ) p 4 n −n 750 − ndm = s dm ⇔ 0.264 = ⇒ ndm = 552(vong / phut ) ns 750 ns = sdm  Khả năng quá tải của động cơ 2 M th = ( 3Vs2 2 ws R1 + R12 + X eq2 ) = 3 ×  400 ÷ 3  2× M th = 1011.8 ( Nm ) sth = R2′ R +X 2 1 2 eq = 0.4 0.3 + 0.642 2 ( 750 × 0.3 + 0.32 + 0.642 9.55 ) = 0.57  Tính toán moment định mức Mđm 21 M dm = 3 × Vs 2 × R2' R' sdm × ω1 × [( R1 + 2 ) 2 + X N2 ] sdm 4002 × 0.4 750 0.4 2 0.264 × × [(0.3 + ) + 0.64 2 ] 9.55 0.264 = 833.3(Nm) =  Động cơ mở máy có tải được hay không? - Xét tải định mức: M dm = 833.3 ( Nm ) 3Vs 2 R2' 4002 × 0.4 = = 906 ( Nm ) 2 2 ωs ( Rnm + X nm ) 750 × ( 0.72 + 0.642 ) 9.55 Vì M dm > M mm nên động cơ có thể mở máy khi có tải định mức M mm =  Vẽ đặc tính cơ tự nhiên M= 3Vs 2 × R2′ 2   R′  2 ws × s   R1 + 2 ÷ + X nm ÷  ÷ s    Hình 1-10 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ  Chọn giá trị moment lớn nhất và nhỏ nhất trong quá trình mở máy - Moment lớn nhất trong quá trình mở máy: 22 M 1 = 950( Nm) - Moment nhỏ nhất trong quá trình mở máy: M 2 = 850( Nm) Hình 1-11 Đặc tính cơ của động cơ không đồ bộ 3 pha qua 3 cấp điện trở  Xác định điện trở mở máy bằng phương pháp đồ thị Trong quá trình mở máy ta có moment lớn nhất M 1 = 950( Nm) , moment nhỏ nhất M 2 = 850( Nm) Ta vẽ M 1 và M 2 song song trục tung cắt đặc tính cơ tự nhiên tại 2 điểm A và B và lần lượt cắt các đặc tính nhân tạo tại các điểm còn lại Ta có độ trượt của động cơ qua các điểm b,c,d,e,f,g thông qua Mathlab là: sb = sc = 0.37 sd = se = 0.5 sf = sg = 0.71 sh = 1 Xác định điện trở khởi động: Ta có : S max TN = R2' XN S max NT = R 2′ + R P' XN Lặp tỉ số: 23 S max TN S R2′ R2 = = TN = S max NT R2′ + R′p S NT R2 + R p ⇒Rp S   S − S TN = R 2  NT − 1 = R 2  NT S TN  S TN      Trên đường số (1) ta có: 0.13  dK − bK   db  R pI = R2  = 0.0351(Ω) ÷ = R2  ÷ = 0.1 0.37  bK   bK  Trên đường số (2) ta có: 0.34  fK − bK   fb  R pII = R2  = 0.0918(Ω) ÷ = R2  ÷ = 0.1 0.37  bK   bK  Trên đường số (3) ta có: 0.63  hK − bK   hb  RPIII = R2  = 0.1702(Ω) ÷ = R2  ÷ = 0.1 0.37  bK   bK  Ta có điện trở trên từng cấp thêm vào roto là: RP1 = RPI = 0.0351(Ω) RP 2 = RPII − RPI = 0.0918 − 0.0351 = 0.0567(Ω) RP 3 = RPIII − RPII = 0.1702 − 0.0918 = 0.0784(Ω) 2 Tính toán điện trở phụ để nâng tải định mức 2.1 Động cơ nâng tải định mức với tốc độ 1/2 nđm • Tốc độ nâng tải: 1 1 nC = ndm = 552 = 276 ( vong / phut ) 2 2 • Tốc độ trượt: sC = ns − nC 750 − 276 = = 0.632 ns 750 • Phương trình đặc tính cơ sau khi thêm điện trở phụ R2f’: M dm = M C = 3 × Vs 2 × ( R2' + R2' f )   R2' + R2 f '  2  sC ωs  R1 + + X ÷ eq sC      2 24 = 4002.( 0, 4 + R2 f ' ) 2  0, 4 + R2 f '  750  2  0,3 +  0.632 + 0.64 ÷ 9.55  0.632 ÷      R2 f ' = 0.56 ( Ω ) ⇒ '  R2 f = −0,19 ( Ω ) = 833.3 ( Nhan ) ( Loai ) • Với giá trị R2f’ như trên, ta có đường đặc tính cơ sau: Hình 1-12 Đặc tính cơ của động cơ KDB khi nâng tải định mức với 1/2 tốc độ đm Vậy điện trở phụ thêm vào mạch rotor là: R2 f = R2 f ' k = 0.56 = 0.14 ( Ω ) 4 2.1 Động cơ nâng tải định mức với tốc độ 1/4 nđm • Tốc độ nâng tải: 1 1 nC = ndm = 552 = 138 ( vong / phut ) 4 4 • Tốc độ trượt: sC = ns − nC 750 − 138 = = 0.816 ns 750 25 • Phương trình đặc tính cơ sau khi thêm điện trở phụ R2f’: M dm = M C = = 3 × Vs 2 × ( R2' + R2' f )   R2' + R2 f '  2  sC ωs  R1 + + X ÷ eq sC      2 4002 ( 0, 4 + R2 f ' ) 2  0, 4 + R2 f '  750  2  0.816  0,3 + ÷ + 0.64  9.55  0.816 ÷      R2 f ' = 0.84 ( Ω ) ⇒ '  R2 f = −0,13 ( Ω ) = 833.3 ( Nhan ) ( Loai ) • Với giá trị R2f’ như trên, ta có đường đặc tính cơ sau: Hình 1-13 Đặc tính cơ của động cơ KDB khi nâng tải định mức với 1/4 tốc độ đm Vậy điện trở phụ thêm vào mạch rotor là: R2 f = R2 f ' k = 0.84 = 0.21 ( Ω ) 4 3 Tính toán điện trở phụ để hạ tải bằng 0.8Mdm 3.1 Động cơ hạ tải bằng 0.8Mdm với tốc độ 1/4 nđm 26 • Tốc độ hạ tải: 1 1 nD = − ndm = − 552 = − 138 ( vong / phut ) 4 4 • Tốc độ trượt: sD = ns − nD 750 − ( −138 ) = = 1.184 ns 750 • Động cơ hạ tải với M =0.8Mdm ở tốc độ bằng 1/4 tốc độ định mức: 0.8 M dm = M D = = 3 × Vs 2 × ( R2' + R2' f ) 2   R2' + R2 f '  2  sD ωs  R1 + ÷ + X eq  s   D    4002 × ( 0, 4 + R2 f ' ) 2  0, 4 + R2 f '  750  2  0,3 +  1.184 × + 0.64 ÷ 9.55  1.184 ÷      R2 f ' = 2.24 ( Ω ) ⇒ '  R2 f = −0.14 ( Ω ) = 833.3 × 0.8 ( Nhan ) ( Loai ) • Với giá trị R2f’ như trên, ta có đường đặc tính cơ sau: Hình 1-14 Đặc tính cơ của động cơ KDB khi hạ tải 0.8Mdm với 1/4 tốc độ đm 27 Vậy điện trở phụ thêm vào mạch rotor là: R2 f = R2 f ' k = 2.24 = 0.56 ( Ω ) 4 3.1 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ 1/2 nđm • Tốc độ hạ tải: 1 1 nD = − ndm = − 552 = − 276 ( vong / phut ) 2 2 • Tốc độ trượt: sD = ns − nD 750 − ( −276 ) = = 1.368 ns 750 • Động cơ hạ tải với M =0.8Mdm ở tốc độ bằng 1/2 tốc độ định mức: 0.8 M dm = M D = = 3 × Vs 2 × ( R2' + R2' f ) 2   R2' + R2 f '  2  sD ωs  R1 + + X ÷ eq sD      4002 × ( 0, 4 + R2 f ' ) 2  0, 4 + R2 f '  750  2  0,3 +  1.368 × + 0.64 ÷ 9.55  1.368 ÷     = 833.3 × 0.8 '  R2 f = 2.65 ( Ω ) ( Nhan ) ⇒ '  R2 f = −0.1 ( Ω ) ( Loai ) • Với giá trị R2f’ như trên, ta có đường đặc tính cơ sau: 28 Hình 1-15 Đặc tính cơ của động cơ KDB khi hạ tải 0.8Mdm với 1/2 tốc độ đm Vậy điện trở phụ thêm vào mạch rotor là: R2 f = 3.2 R2 f ' k = 2.65 = 0.6625 ( Ω ) 4 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ nđm • Tốc độ hạ tải: nD = − ndm = − 552 ( vong / phut ) • Tốc độ trượt: sD = ns − nD 750 − ( −552 ) = = 1.736 ns 750 • Động cơ hạ tải với M =0.8Mdm ở tốc độ bằng tốc độ định mức: 0.8 M dm = M D = 3 × Vs 2 × ( R2' + R2' f )   R2' + R2 f '  2 sD × ωs  R1 + ÷ + X eq  sD      2 29 = 4002 × ( 0, 4 + R2 f ' ) 2  0, 4 + R2 f '  750  2  0,3 +  1.736 × + 0.64 ÷ 9.55  1.736 ÷     = 833.3 × 0.8  R2 f ' = 3.475 ( Ω ) ( Nhan ) ⇒ '  R2 f = −0.01 ( Ω ) ( Loai ) • Với giá trị R2f’ như trên, ta có đường đặc tính cơ sau: Hình 1-16 Đặc tính cơ của động cơ KDB khi hạ tải 0.8Mdm với tốc độ đm Vậy điện trở phụ thêm vào mạch rotor là: R2 f = 3.3 R2 f ' k = 3.475 = 0.86875 ( Ω ) 4 Động cơ hạ tải với moment bằng 0.8Mdm với tốc độ 2 nđm • Tốc độ hạ tải: nD = − 2 × ndm = −1104 ( vong / phut ) • Tốc độ trượt: sD = ns − nD 750 − ( −1104 ) = = 2.472 ns 750 • Động cơ hạ tải với M =0.8Mdm ở tốc độ bằng 2 lần tốc độ định mức: 30 0.8 M dm = M D = = 3 × Vs 2 × ( R2' + R2' f )   R2' + R2 f '  2  sD × ωs  R1 + + X ÷ eq sD      2 4002 × ( 0, 4 + R2 f ' ) 2  0, 4 + R2 f '  750  2  2.472 ×  0,3 + ÷ + 0.64  9.55  2.472 ÷     = 833.3 × 0.8  R2 f ' = 5.118 ( Ω ) ⇒ sth = 7.9 ( Nhan ) ⇒ '  R2 f = 0.15 ( Ω ) ⇒ sth = 0.8 ( Loai ) • Với giá trị R2f’ như trên, ta có đường đặc tính cơ sau: Hình 1-17 Đặc tính cơ của động cơ KDB khi hạ tải 0.8Mdm với 2 tốc độ đm Vậy điện trở phụ thêm vào mạch rotor là: R2 f = R2 f ' k = 5.118 = 1.2795 ( Ω ) 4 31 Tài liệu tham khảo • Giáo trình “ Truyền Động Điện”, Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật • Giáo trình “Máy điện”, Trường đại học Sư phạm kỹ thuật 32 ... dung đồ án trình bày kiến thức truyền động điện Bao gồm phân tích đặc tính hệ truyền động cho hệ thống nâng hạ cầu trục Tính tốn thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động với động điện xoay... kích thước hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp Một khâu truyền động phổ biến nâng hạ cầu trục Nâng hạ cầu trục khâu truyền động công nghiệp nước ta Được sử dụng rộng rãi từ hải cảng, khu... hưởng suy giảm điện áp lưới cấp cho động 13 2.1 Động nâng tải định mức với tốc độ 1/4 nđm .25 3.1 Động hạ tải với moment 0.8Mdm với tốc độ 1/2 nđm 28 3.2 Động hạ tải với moment