GIÁO TRÌNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

MỤC LỤC Trang Chương 1 Những khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện (2 tiết) 1 1.1 Cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động điện 1 1.1.1 Cấu trúc chung của hệ truyền động điện 1 1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện 2 1.2 Đặc tính cơ của truyền động điện 3 1.2.1 Đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất 3 1.2.2 Đặc tính cơ của động cơ điện 4 1.2.3 Độ cứng của đặc tính cơ 5 1.2.4 Sự phù hợp giữa đặc tính cơ của động cơ điện và đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất 6 Chương 2 Các đặc tính và trạng thái làm việc của động cơ điện (8 tiết) 7 2.1 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song 7 2.1.1 Phương trình đặc tính cơ 7 2.1.2 Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ 10 2.1.3 Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ độc lập 12 2.1.4 Đảo chiều quay động cơ 13 2.2 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 14 2.2.1 Phương trình đặc tính cơ 14 2.2.2 Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ 16 2.2.3 Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 17 2.2.4 Đảo chiều quay động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 17 2.3 Các trạng thái hãm của động cơ điện một chiều 18 2.3.1 Hãm tái sinh 19 2.3.2 Hãm ngược 20 2.3.3 Hãm động năng 22 2.4 Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ (KĐB) 24 2.4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 24 2.4.2 Phương trình đặc tính cơ 26 2.4.3 Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ 28 2.4.4 Mở máy (khởi động) động cơ điện KĐB 31 2.4.5 Đảo chiều quay động cơ điện KĐB 34 2.5 Các trạng thái hãm của động cơ điện KĐB 352.5.1 Hãm tái sinh 35 2.5.2 Hãm ngược 36 2.5.3 Hãm động năng 37 Chương 3 Điều chỉnh tốc độ truyền động điện (8 tiết) 40 3.1 Các chỉ tiêu chất lượng điều chỉnh tốc độ 41 3.1.1 Dải điều chỉnh tốc độ 41 3.1.2 Độ trơn điều chỉnh 41 3.1.3 Độ ổn định tốc độ (độ cứng của đặc tính cơ) 41 3.1.4 Tính kinh tế 42 3.1.5 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải 42 3.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập (song song) (1t) 42 3.2.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng 42 3.2.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông 44 3.2.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng 45 3.3 Các hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện một chiều (4t) 46 3.4.1 Hệ truyền động máy phát động cơ (F Đ) 46 3.4.1.1 Hệ F Đ đơn giản 46 3.4.1.2 Hệ F Đ có phản hồi âm áp, dương dòng. 47 3.4.1.3 Hệ F Đ có phản hồi âm tốc độ 49 3.4.2 Hệ truyền động khuếch đại từ động cơ (KĐT Đ) 49 3.4.3 Hệ truyền động chỉnh lưu động cơ 51 3.4.3.1 Giới thiệu Thyristor 51 3.4.3.2 Các sơ đồ chỉnh lưu Thyristor 55 3.4.3.3 Hệ truyền động T Đ 56 3.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều 3 pha KĐB (2t) 58 3.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rôto. 58 3.5.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato. 59 3.5.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều. 59 3.5.4 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực của động cơ. 60 Chương 4 Tính chọn công suất động cơ (2 tiết) 61 4.1 Những vấn đề chung 61 4.2 Phát nóng và nguội lạnh của động cơ 61 4.3 Các chế độ làm việc của truyền động điện 62 4.4 Tính chọn công suất động cơ cho những truyền động không điều chỉnh tốc độ 63 4.4.1 Chọn công suất động cơ làm việc dài hạn 63 4.4.2 Chọn công suất động cơ làm việc ngắn hạn 644.4.3 Chọn công suất động cơ làm việc ngắn hạn lặp lại 65 4.5 Tính chọn công suất động cơ cho truyền động có điều chỉnh tốc độ 65 4.6 Kiểm nghiệm công suất động cơ 66 Chương 5 Các phần tử khống chế tự động truyền động điện (3 tiết) 67 5.1 Các phần tử bảo vệ 67 5.1.1 Cầu chảy 67 5.1.2 Rơle nhiệt 68 5.1.3 Áptômat 69 5.2 Các phần tử điều khiển 70 5.2.1 Công tắc 70 5.2.2 Nút ấn 71 5.2.3 Cầu dao 72 5.2.4 Bộ khống chế 73 5.2.5 Công tắc tơ 74 5.3 Rơle 74 5.3.1 Rơle điện từ 74 5.3.2 Rơle trung gian 76 5.3.3 Rơle dòng điện và rơle điện áp 77 5.3.4 Rơle thời gian 78 Chương 6 Các nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện (3 tiết) 79 6.1 Khái niệm chung 79 6.2 Điều khiển tự động theo nguyên tắc thời gian. 79 6.3 Điều khiển tự động theo nguyên tắc tốc độ. 82 6.4 Điều khiển tự động theo nguyên tắc dòng điện. 84 6.5 Các nguyên tắc điều khiển khác. 86 Chương 7 Các sơ đồ hệ thống điều khiển truyền động điện điển hình (19 tiết) 87 7.1 Trang bị điện điện tử máy doa (2t) 87 7.1.1 Đặc điểm công nghệ, yêu cầu về truyền động điện và TBĐ 87 7.1.2 Sơ đồ truyền động chính của máy doa ngang 2620 87 7.2 Trang bị điện điện tử máy tiện (4t) 89 7.2.1 Đặc điểm công nghệ 89 7.2.2 Sơ đồ truyền động chính máy tiện 1A660 89 7.3 Trang bị điện điện tử máy bào giường (3t) 94 7.3.1 Đặc điểm công nghệ 947.3.2 Sơ đồ truyền động chính máy bào giường hệ FĐ 95 7.4 Trang bị điện điện tử máy mài (2t) 99 7.4.1 Đặc điểm công nghệ 99 7.4.2 Sơ đồ truyền động chính máy mài 3A161 99 7.5 Trang bị điện điện tử lò hồ quang (4t) 101 7.5.1 Khái niệm chung và phân loại 101 7.5.2 Sơ đồ điện thiết bị chính mạch lực lò hồ quang 101 7.5.3 Nguyên lý làm việc của lò hồ quang 102 7.5.4 Sơ đồ 1 pha khống chế dịch cực lò hồ quang 104 7.6 Trang bị điện điện tử thang máy (4t) 105 7.6.1 Đặc điểm công nghệ 105 7.6.2 Vấn đề dừng chính xác thang máy 105 7.6.4 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình 107 Tài liệu tham khảo 110

MỤC LỤC Trang Chương Những khái niệm hệ thống truyền động điện (2 tiết) 1.1 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện 1.1.1 Cấu trúc chung hệ truyền động điện 1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện 1.2 Đặc tính truyền động điện 1.2.1 Đặc tính cấu sản xuất 1.2.2 Đặc tính động điện 1.2.3 Độ cứng đặc tính 1.2.4 Sự phù hợp đặc tính động điện đặc tính cấu sản xuất Chương Các đặc tính trạng thái làm việc động điện (8 tiết) 2.1 Động điện chiều kích từ độc lập kích từ song song 2.1.1 Phương trình đặc tính 2.1.2 Ảnh hưởng thơng số điện đặc tính 2.1.3 Mở máy (khởi động) động điện chiều kích từ độc lập 2.1.4 Đảo chiều quay động 2.2 Động điện chiều kích từ nối tiếp 2.2.1 Phương trình đặc tính 2.2.2 Ảnh hưởng thơng số điện đặc tính 2.2.3 Mở máy (khởi động) động điện chiều kích từ nối tiếp 2.2.4 Đảo chiều quay động điện chiều kích từ nối tiếp 2.3 Các trạng thái hãm động điện chiều 2.3.1 Hãm tái sinh 2.3.2 Hãm ngược 2.3.3 Hãm động 2.4 Động điện xoay chiều ba pha không đồng (KĐB) 2.4.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 2.4.2 Phương trình đặc tính 2.4.3 Ảnh hưởng thơng số điện đặc tính 2.4.4 Mở máy (khởi động) động điện KĐB 2.4.5 Đảo chiều quay động điện KĐB 2.5 Các trạng thái hãm động điện KĐB 1 3 7 10 12 13 14 14 16 17 17 18 19 20 22 24 24 26 28 31 34 35 2.5.1 Hãm tái sinh 2.5.2 Hãm ngược 2.5.3 Hãm động Chương Điều chỉnh tốc độ truyền động điện (8 tiết) 3.1 Các tiêu chất lượng điều chỉnh tốc độ 3.1.1 Dải điều chỉnh tốc độ 3.1.2 Độ trơn điều chỉnh 3.1.3 Độ ổn định tốc độ (độ cứng đặc tính cơ) 3.1.4 Tính kinh tế 3.1.5 Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính tải 3.2 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập (song song) (1t) 3.2.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng 3.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông 3.2.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng 3.3 Các hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện chiều (4t) 3.4.1 Hệ truyền động máy phát - động (F - Đ) 3.4.1.1 Hệ F - Đ đơn giản 3.4.1.2 Hệ F - Đ có phản hồi âm áp, dương dịng 3.4.1.3 Hệ F - Đ có phản hồi âm tốc độ 3.4.2 Hệ truyền động khuếch đại từ - động (KĐT - Đ) 3.4.3 Hệ truyền động chỉnh lưu - động 3.4.3.1 Giới thiệu Thyristor 3.4.3.2 Các sơ đồ chỉnh lưu Thyristor 3.4.3.3 Hệ truyền động T - Đ 3.5 Điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha KĐB (2t) 3.5.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto 3.5.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato 3.5.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số nguồn xoay chiều 3.5.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực động Chương Tính chọn cơng suất động (2 tiết) 4.1 Những vấn đề chung 4.2 Phát nóng nguội lạnh động 4.3 Các chế độ làm việc truyền động điện 4.4 Tính chọn cơng suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ 4.4.1 Chọn công suất động làm việc dài hạn 4.4.2 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn 35 36 37 40 41 41 41 41 42 42 42 42 44 45 46 46 46 47 49 49 51 51 55 56 58 58 59 59 60 61 61 61 62 63 63 64 4.4.3 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn lặp lại 4.5 Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ 4.6 Kiểm nghiệm cơng suất động Các phần tử khống chế tự động truyền động điện (3 tiết) 5.1 Các phần tử bảo vệ 5.1.1 Cầu chảy 5.1.2 Rơle nhiệt 5.1.3 Áptômat 5.2 Các phần tử điều khiển 5.2.1 Công tắc 5.2.2 Nút ấn 5.2.3 Cầu dao 5.2.4 Bộ khống chế 5.2.5 Công tắc tơ 5.3 Rơle 5.3.1 Rơle điện từ 5.3.2 Rơle trung gian 5.3.3 Rơle dòng điện rơle điện áp 5.3.4 Rơle thời gian 65 65 66 Chương Chương Các nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện (3 tiết) 67 67 67 68 69 70 70 71 72 73 74 74 74 76 77 78 79 6.1 Khái niệm chung 79 6.2 Điều khiển tự động theo nguyên tắc thời gian 79 6.3 Điều khiển tự động theo nguyên tắc tốc độ 82 6.4 Điều khiển tự động theo nguyên tắc dòng điện 84 6.5 Các nguyên tắc điều khiển khác 86 Chương Các sơ đồ hệ thống điều khiển truyền động điện điển hình (19 tiết) 7.1 Trang bị điện - điện tử máy doa (2t) 7.1.1 Đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động điện TBĐ 7.1.2 Sơ đồ truyền động máy doa ngang 2620 7.2 Trang bị điện - điện tử máy tiện (4t) 7.2.1 Đặc điểm công nghệ 7.2.2 Sơ đồ truyền động máy tiện 1A660 7.3 Trang bị điện - điện tử máy bào giường (3t) 7.3.1 Đặc điểm công nghệ 87 87 87 87 89 89 89 94 94 7.3.2 Sơ đồ truyền động máy bào giường hệ F-Đ 7.4 Trang bị điện - điện tử máy mài (2t) 7.4.1 Đặc điểm công nghệ 7.4.2 Sơ đồ truyền động máy mài 3A161 7.5 Trang bị điện - điện tử lò hồ quang (4t) 7.5.1 Khái niệm chung phân loại 7.5.2 Sơ đồ điện thiết bị mạch lực lị hồ quang 7.5.3 Nguyên lý làm việc lò hồ quang 7.5.4 Sơ đồ pha khống chế dịch cực lò hồ quang 7.6 Trang bị điện - điện tử thang máy (4t) 7.6.1 Đặc điểm cơng nghệ 7.6.2 Vấn đề dừng xác thang máy 7.6.4 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình Tài liệu tham khảo 95 99 99 99 101 101 101 102 104 105 105 105 107 110 Chơng Những khái niệm hệ thống truyền động điện (2 tiết) 1.1 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện 1.1.1 CÊu tróc chung cđa hƯ trun ®éng ®iƯn Trun động cho máy, dây chuyền sản xuất mà dùng lợng điện gọi truyền động điện (TĐĐ) Hệ truyền động điện tập hợp thiết bị nh: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dòng lợng theo yêu cầu công nghệ máy sản xuất Về cÊu tróc, mét hƯ thèng T§§ nãi chung bao gåm khâu: Lứơi điện BBĐ Đ TL CCSX ĐK Uph Uđk Hình 1.1 -Cấu trúc hệ thống truyền động điện BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành chiều ngợc lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng ngợc lại), biến đổi mức điện áp (hoặc dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số Các BBĐ thờng dùng máy phát điện, hệ máy phát - động (hệ F-Đ), chỉnh lu không điều khiển có điều khiển, biến tần Đ: Động điện, dùng để biến đổi điện thành hay thành điện (khi hÃm điện) Các động điện thờng dùng là: động xoay chiều KĐB ba pha rôto dây quấn hay lồng sóc; động điện chiều kích từ song song, nèi tiÕp hay kÝch tõ b»ng nam ch©m vĩnh cữu; động xoay chiều đồng TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động điện đến cấu sản xuất dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) làm phù hợp tốc độ, mômen, lực Để truyền lực, dùng bánh răng, răng, trục vít, xích, đai truyền, ly hợp điện từ B mụn T - L, Khoa in CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cấu làm việc, thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển ) ĐK: Khối điều khiển, thiết bị dùng để điều khiển biến đổi BBĐ, động điện Đ, cấu truyền lực Khối điều khiển bao gồm cấu đo lờng, điều chỉnh tham số công nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, công tắc tơ) hay tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) Một số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác nh máy tính điều khiển, vi xử lý, PLC Các thiết bị đo lờng, cảm biến (sensor) dùng để lấy tín hiệu phản hồi loại đồng hồ đo, cảm biến từ, cơ, quang Một hệ thống TĐĐ không thiết phải có đầy đủ khâu nêu Tuy nhiên, hệ thống TĐĐ bao gồm hai phần chính: - Phần lực: Bao gồm biến đổi động điện - Phần ®iỊu khiĨn Mét hƯ thèng trun ®éng ®iƯn ®−ỵc gäi hệ hở phản hồi, đợc gọi hệ kín có phản hồi, nghĩa giá trị đại lợng đầu đợc đa trở lại đầu vào dới dạng tín hiệu ®Ĩ ®iỊu chØnh l¹i viƯc ®iỊu khiĨn cho ®¹i lợng đầu đạt giá trị mong muốn 1.1.2 Phân loại hệ thống truyền động điện Ngời ta phân loại hệ truyền động điện theo nhiều cách khác tùy theo đặc điểm động điện sử dụng hệ, theo mức độ tự động hoá, theo đặc điểm chủng loại thiết bị biến đổi Từ cách phân loại hình thành tên gọi hệ a) Theo đặc điểm động điện: - Truyền động in chiều: Dùng động điện mét chiỊu Trun ®éng ®iƯn mét chiỊu sư dơng cho máy có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ mômen, có chất lợng điều chỉnh tốt Tuy nhiên, động điện chiều có cấu tạo phức tạp giá thành cao, đòi hỏi phải có nguồn chiều, trờng hợp yêu cầu cao điều chỉnh, ngời ta thờng chọn động KĐB để thay - Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động điện xoay chiều không đồng Động KĐB ba pha có u điểm có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng ngn cÊp trùc tiÕp tõ l−íi ®iƯn xoay chiỊu ba pha Tuy nhiên, trớc hệ truyền động động KĐB lại chiếm tỷ lệ nhỏ việc điều chỉnh tốc độ động KĐB có khó khăn động điện chiều Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ công nghiệp chế tạo thiết bị bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử tin học, truyền động không đồng phát triển mạnh mẽ đợc khai thác u điểm mình, đặc biệt hệ có điều khiển tần số Những hệ đà đạt đợc chất lợng điều chỉnh cao, tơng đơng với hệ truyền ®éng mét chiỊu - Trun ®éng ®iƯn ®ång bé: Dïng động điện xoay chiều đồng ba pha Động điện đồng ba pha trớc thờng dùng cho loại truyền động không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn hàng trăm KW đến hàng MW (các máy nén khí, quạt gió, bơm nớc, máy nghiền.v.v ) B mơn TĐ - ĐL, Khoa Điện Ngµy phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử, động đồng đợc nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp, loại giải công suất từ vài trăm W (cho cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, cấu chuyển động tay máy, ngời máy) đến hàng MW (cho truyền động máy cán, kéo tàu tốc độ cao ) b) Theo tính điều chỉnh: - Truyền động không điều chỉnh: Động quay máy sản xuất với tốc độ định - Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ mà ta có trun ®éng ®iỊu chØnh tèc ®é, trun ®éng ®iỊu chØnh mômen, lực kéo truyền động điều chỉnh vị trí c) Theo thiết bị biến đổi: - Hệ máy phát - động (F-Đ): Động điện chiều đợc cấp điện từ máy phát điện chiều (bộ biến đổi máy điện) Thuộc hệ có hệ máy điện khuếch đại - động (MĐKĐ - Đ), hệ có BBĐ máy điện khuếch đại từ trờng ngang - Hệ chỉnh lu - động (CL - Đ): Động chiều đợc cấp điện từ mét bé chØnh l−u (BCL) ChØnh l−u cã thĨ kh«ng điều khiển (Điôt) hay có điều khiển (Thyristor) d) Một số cách phân loại khác: Ngoài cách phân loại trên, có số cách phân loại khác nh truyền động đảo chiều không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng động cơ) truyền động nhiều động (nếu dùng nhiều động để phối hợp truyền động cho cấu công tác), truyền động quay truyền động thẳng, 1.2 Đặc tính truyền động điện 1.2.1 Đặc tính cấu sản xuất Đặc tính biểu thị mối quan hệ tốc độ quay mômen quay: = f(M) n = F(M) Trong đó: - Tèc ®é gãc (rad/s) n - Tèc ®é quay (vg/ph) M - Mômen (N.m) Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f() Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng đợc biếu diễn dới dạng biểu thức tỉng qu¸t:  ω   Mc = Mco + (M®m - Mco)   ω dm  q (1.1) Trong đó: Mc mômen cản cấu SX ứng với tốc độ Mco mômen cản cấu SX ứng với tốc độ = Mđm mômen cản cấu SX ứng với tốc độ định mức đm B mụn T - L, Khoa Điện ω q = -1 q=1 q=0 1: Đặc tính ứng với q = -1 q=2 đm 2: Đặc tính ứng với q = 3: Đặc tính ứng với q = 4: Đặc tính ứng với q = M Mco M cđm Hình 1.2 - Đặc tính cấu sản xuất ứng với trờng hợp máy sản xuất khác Ta có trờng hợp số mũ q ứng với trờng hợp tải: q Mc P (c«ng suÊt) -1 ~ ω Const Const ~ω ~ω ~ω2 ~ω2 ~ω3 Lo¹i tải ứng với trờng hợp đặc tính cấu máy quấn dây, giấy, cấu truyền động máy cắt gọt kim loại nh máy tiện Các cấu nâng-hạ, băng tải, máy nâng vận chuyển, truyền động ăn dao máy gia công kim loại Máy phát điện chiều với tải trở Đặc tính máy thủy khí: bơm, quạt, chân vịt tàu thủy 1.2.2 Đặc tính động điện Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: =f(M) Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác khác đợc phân tích chơng Đặc tính tự nhiên: Đó quan hệ = f(M) động điện thông số nh điện áp, dòng điện động định mức theo thông số đà đợc thiết kế chế tạo mạch điện động không nối thêm điện trở, điện kháng Đặc tính nhân tạo: Đó quan hệ = f(M) động điện thông số điện không định mức mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng có thay đổi mạch nối Ngoài đặc tính cơ, động điện chiều ngời ta sử dụng đặc tính điện Đặc tính điện biểu diễn quan hệ tốc độ dòng điện mạch động c¬: ω = f(I) hay n = f(I) Bộ mơn TĐ - ĐL, Khoa Điện Trong hƯ T§§ có trình biến đổi lợng điện - Chính trình biến đổi định trạng thái làm việc động điện Ngời ta định nghĩa nh sau: Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dơng nh có chiều truyền từ nguồn đến động từ động biến đổi công suất điện thành công suất Pcơ = M. cấp cho máy SX (sau đà có tổn thất P) Công suất Pcơ có giá trị dơng mômen động sinh chiều với tốc độ quay, có giá trị âm truyền từ máy sản xuất động mômen động sinh ngợc chiều tố độ quay Công suất điện Pđiện có giá trị âm có chiều từ động nguồn Tuỳ thuộc vào biến đổi lợng hệ mà ta có trạng thái làm việc động gồm: Trạng thái động trạng thái hÃm Trạng thái hÃm trạng thái động đợc phân bố đặc tính (M) góc phÇn t− nh− sau: - ë gãc phÇn t− I, III: Trạng thái động - góc phần t II, IV: Trạng thái hÃm II Trạng thái hÃm I Trạng thái động Mđ Mc Mc Pc = M®.ω < ω M® Pc = M®.ω > M Pc = M®.ω > ω M® Mc III Trạng thái động Pc = Mđ. < Mc Mđ IV Trạng thái hÃm Hình 1.3 - Các trạng thái làm việc động điện 1.2.3 Độ cứng đặc tính Để đánh giá so sánh đặc tính cơ, ngời ta đa khái niệm độ cứng đặc tính đợc tÝnh: Bộ môn TĐ - ĐL, Khoa Điện β= ∆M ∆ω ω β1 ∆ω2 ∆ω1 β2 ∆M M H×nh 1.4 - Độ cứng đặc tính Nếu || bé đặc tính mềm (|| < 10) Nếu || lớn đặc tính cứng (|| = 10 ữ 100) Khi || = đặc tính nằm ngang tuyệt đối cứng Đặc tính có độ cứng lớn tốc độ bị thay đổi mômen thay đổi hình vẽ, đờng đặc tính cứng đờng đặc tính nên với biến động M đặc tính có độ thay đổi tốc độ nhỏ độ thay đổi tốc độ cho đặc tính 1.2.4 Sự phù hợp đặc tính động điện đặc tính cấu sản xuất Trong hệ thống TĐĐ, động điện có nhiệm vụ cung cấp động lực cho cấu sản xuất Các cấu sản xuất loại máy có yêu cầu công nghệ đặc điểm riêng Máy sản xt l¹i cã rÊt nhiỊu lo¹i, nhiỊu kiĨu víi kÕt cấu khác biệt Động điện vậy, có nhiều loại, nhiều kiểu với tính năng, đặc điểm riêng Với động điện chiều xoay chiều chế độ làm việc tối u thờng chế độ định mức động Để hệ thống TĐĐ làm việc tốt, có hiệu động điện cấu sản xuất phải đảm bảo có phù hợp tơng ứng Việc lựa chọn hệ TĐĐ chọn động điện đáp ứng yêu cầu cấu sản xuất có ý nghĩa lớn không mặt kỹ thuật mà mặt kinh tế Do vậy, thiÕt kÕ hƯ thèng T§§, ng−êi ta th−êng chän hƯ truyền động nh phơng pháp điều chỉnh tốc độ cho đờng đặc tính động gần với đờng đặc tính cấu sản xuất tốt Nếu đảm bảo đợc điều kiện này, động đáp ứng tốt đòi hỏi cấu sản xuất mômen cản thay đổi tổn thất trình điều chỉnh nhỏ Bộ môn TĐ - ĐL, Khoa Điện 3) Phản hồi dương dòng: Khi hệ thống làm việc, cuộn phụ máy phát & động CFF & CFĐ có sụt áp ui ~ I.(RCFF + RCFĐ) -> ui tạo dòng điện chạy CK1,2,3 chiều với dòng uCĐ tạo => Phản hồi dương dòng 4) Phản hồi mềm: Lấy cầu cân gồm có: phần điện trở 2R, điện trở 4R, cuộn CKF (hình vẽ) Một đường chéo mạch cầu nối với máy điện khuếch đại KĐM Đường chéo lại nối với điện trở 5R Ta dịch chuyển biến trở 2R để động làm việc chế độ tĩnh cầu cân bằng, u5R = Cịn động làm việc chế độ động, cầu cân -> u5R ≠ 0, có dịng điện chạy qua cuộn dây CK1,2,3 có chiều chống lại thay đổi làm cho hệ nhanh chóng ổn định CKF 4R 5R 2R K§M Điện áp đặt vào cuộn CK1,2,3: uđk = uCĐ - ua ± u5R + ui Ở chế độ tĩnh: u5R = => uđk = uCĐ - ua + ui = uCĐ - (ui - ua) = uCĐ - C.ω Khi khởi động: ω = -> uđk = uCĐ -> Điện áp đặt vào cuộn CK1,2,3 lớn -> dòng lớn, gây nguy hiểm cho cuộn (do máy thường xuyên khởi động) Để bảo vệ cuộn dây CK1,2,3, người ta tạo cho khâu phân mạch, khâu gồm có: bóng đèn BĐ có điện trở phi tuyến, điện trở 6R, cặp van 1V-3V,2V-4V, điện trở 3R, 3R đặt điện áp USS Khi điện áp cuộn CK1,2,3 vượt giá trị cho phép (USS), bóng đèn BĐ tăng điện trở -> làm cho dịng iđk chảy vào cuộn CK1,2,3 khơng tăng Đồng thời cặp van 1V-3V 2V-4V mở tạo đường cho dịng phân mạch chảy khơng qua CK1,2,3 5) Cuộn CK4: Là cuộn phản hồi âm dịng có ngắt Đối với máy thường xuyên làm việc tải máy xúc, máy cán Khi tải ngắn mạch, người ta không sử dụng bảo vệ tải để cắt khỏi lưới điện làm suất máy thấp Để đảm bảo suất máy, người ta tạo cho hệ thống đường đặc tính dạng máy xúc Bộ mơn TĐ-ĐL, Khoa Điện 96 ωo A B C I ng M(I) I nm + Khi I < Ing -> Động làm việc đặc tính tự nhiên + Khi I > Ing -> Động chuyển sang làm việc đoạn BC Mục đích đoạn BC: tạo dịng Inm bé Khâu tạo đặc tính BC khâu phản hồi âm dịng có ngắt + Khi dịng điện động IĐ < Ing ui < U SS : Các van 1V 2V bị khóa -> Cuộn CK4 khơng có tín hiệu U SS : Tuỳ theo cực tính làm cho van 1V 2V thơng -> cuộn CK4 có dịng điện -> Sức từ độngtổng hệ thống giảm nhỏ, kết giảm điện áp để giảm Inm + Khi dòng điện động IĐ > Ing ui > * Mạch điều khiển: - Cơng tắc 1KC 2KC: Định hành trình thực tùy theo chiều dài chi tiết KC: Giới hạn hành trình dài chế tạo Khi bào đầu hành trình thuận, ấn vào cơng tắc 2KC, bào chạy cuối hành trình thuận, ấn vào cơng tắc 1KC Giả sử bàn dầu hành trình thuận, bàn ấn vào công tắc 2KC -> tiếp điểm KC − (10), KC − (14) Khi khởi động ta ấn vào nút nhấn MT(7) (lúc giả sử đủ dầu áp lực để RAL (6)) -> cuộn dây KL (6) -> tiếp điểm KL (9) + KL (10) + KL (14) -> cuộn dây T (9) -> tiếp điểm T (13) + T (5) + T (10) -> cuộn dây R (13) -> tiếp điểm R (5-6) Và lúc cuộn dây RC (14) KL (14) + KC − (14), dẫn đến tiếp điểm RC (2-3) Như kết quan trọng việc nhấn nút MT(7) làm tiếp điểm sau dây đóng lại: R (5-6) + T (5) + RC (2-3) Điện áp uCĐ đặt biến trở BTT tiếp điểm RC (2-3) ngắn mạch phần BTT nên uCĐ giảm nhỏ nên động khởi động khơng tải làm cho tốc độ tăng từ 0÷Vo dao vào chi tiết (bàn chạy thuận) Với tốc độ Vo dao vào chi tiết Tại thời điểm t2, bàn ấn vào 2KC -> tiếp điểm KC − (14) -> cuộn dây RC (14) -> tiếp điểm RC (2-3), uCĐ phụ thuộc vào vị trí Bộ mơn TĐ-ĐL, Khoa Điện 97 biến trở BTT, uCĐ tăng lên tương ứng với chế độ tăng tốc từ Vo÷Vth Và dao cắt vào chi tiết, cơng tắc hành trình 2KC khơng bị ấn nữa, tiếp điểm phục hồi, tiếp điểm KC − (10) chuẩn bị cho hành trình ngược Tại thời điểm t4: Dao chuẩn bị khỏi chi tiết Bàn ấn vào chổi than 1KH -> làm ngắn mạch phần biến trở BTT(3) -> làm giảm điện áp uCĐ, động thực chế độ hãm từ Vth Vo Tại thời điểm t6: Dao khỏi chi tiết, lúc bàn ấn vào 1KC -> tiếp điểm 1KC − (9) -> cuộn dây T (9) -> tiếp điểm T (10) -> cuộn dây N (10) -> tiếp điểm N (5)+ T (5), điện áp uCĐ chuyển sang đặt BTN -> động thực chế độ hãm tái sinh Sau động khởi động ngược đưa bàn trở vị trí ban đầu tương ứng với tốc độ Vng Khi bàn máy thực hành trình ngược, cơng tắc hành trình thơi bị ấn, tiếp điểm 1KC − (9) để chuẩn bị cho hành trình Tại thời điểm t9: Bàn chạy gần điểm xuất phát, bàn ấn vào chổi than 2KH(4) -> ngắn mạch phần biến trở BTN làm giảm giá trị uCĐ, động thực chế độ hãm tái sinh Vo Tại thời điểm t11: Bàn ấn vào cơng tắc hành trình 2KC -> tiếp điểm KC − (10) + KC − (14), kết cuộn dây N (10) -> tiếp điểm N (9) -> cuộn dây T (9) -> tiếp điểm T (5) + N (5) Điện áp uCĐ chuyển từ BTN sang BTT, động thực chế độ hãm tái sinh từ V0 sau khởi động ngược cho chu trình * Chế độ hãm máy: (dừng hẳn dừng cố) Khi dừng máy, ấn nút dừng D, lúc cuộn dây KL, N, T điện, lúc uCĐ = 0, Uđk = - C.ω, điều gây đột biến trị số chiều cuộn dây CK1,2,3 Để tránh đột biến này, người ta trì lượng điện áp nhỏ đặt biến trở 8R(3) nhờ vào việc mở chậm tiếp điểm thường mở mở chậm R(5-6) Khi tiếp điểm R (56) mở ra, U8R = 0, lúc điện áp Ua lấy biến trở 1R (mắc song song với máy phát F) chuyển thành giá trị U'a nhờ tiếp điểm thường kín đóng chậm R (trên mạch lực) mục đích để hồn thiện nhanh q trình hãm Chế độ thử máy: thực nút ấn TT TN, công tắc tơ KL không làm việc nên hệ thống làm việc ấn nút Điều kiện làm việc: Sơ đồ không cho phép động làm việc trường hợp sau đây: - Không đủ áp lực dầu hệ thống bôi trơn (tiếp điểm RAL mở) - Bàn máy di chuyển phạm vi cho phép (tiếp điểm KC mở) Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 98 7-4 TRANG BỊ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ MÁY MÀI (2 tiết) 7.4.1 Đặc điểm công nghệ Máy mài có loại chính: Máy mài trịn máy mài phẳng Ngồi cịn có máy khác nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài v.v Thường máy mài có ụ chi tiết bàn, kẹp chi tiết ụ đá mài, có trục với đá mài Cả ụ đặt bệ máy Máy mài trịn có loại: Máy mài trịn ngồi máy mài tròn Trên máy mài tròn chuyển động chuyển động quay đá mài, chuyển động ăn dao di chuyển tịnh tiến ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) chuyển động quay chi tiết (ăn dao vòng) Chuyển động phụ chuyển động nhanh ụ đá chi tiết Máy mài phẳng có loại: Mài biên đá mài mặt đầu Chi tiết kẹp chặt bàn máy tròn chữ nhật Ở máy mài biên đá, đá mài quay tròn chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển động tịnh tiến qua lại Chuyển động quay đá mài chuyển động chính, chuyển động ăn dao di chuyển đá (ăn dao ngang) chuyển động chi tiết (ăn dao dọc) Ở máy mài mặt đầu đá, bàn tròn chữ nhật, chuyển động quay đá chuyển động chính, chuyển động ăn dao di chuyển ngang đá (ăn dao ngang) chuyển động qua lại bàn mang chi tiết (ăn dao dọc) 7.4.2 Đặc điểm truyền động điện trang bị điện Đối với truyền động chính, thơng thường máy khơng u cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động khơng đồng rơto lồng sóc Truyền động ăn dao thường sử dụng thủy lực truyền động ăn dao ngang (máy mài tròn máy mài phẳng) thực theo hệ BBĐ-ĐM máy mài tròn cỡ lớn 7.4.3 Sơ đồ truyền động máy mài 3A161 Trong sơ đồ, sử dụng động xoay chiều: + Động ĐM (7kW, 930 vg/ph) động quay viên đá mài + Động ĐT (1,7 kW, 930 vg/ph) động bơm dầu cho hệ thống thuỷ lực để thực ăn dao ngang ụ đá, ăn dao dọc bàn máy di chuyển nhanh ụ đá ăn vào chi tiết khỏi chi tiết Điều chỉnh van thủy lực cuộn dây: 1NC 2NC (trên mạch động lực), đóng mở tiếp điểm 1RTr 2RTr + Động ĐB (0,125 kW, 2800 vg/ph) bơm nước mát Động truyền động sơ đồ động chiều ĐC (0,76 kW, 250÷2500 vg/ph) quay chi tiết mài Động ĐC cấp điện từ khuếch đại từ nối theo sơ đồ cầu pha cuộn dây làm việc với điôt nối thành cầu pha: thay đổi điện áp chiều (cuộn dây làm nhiệm vụ thay đổi điện áp, cịn điơt biến dịng điện xoay chiều thành chiều -> tương đương với Thyristor Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 99 Có cuộn dây điều khiển: + CK1: Là cuộn chủ đạo, nhận tín hiệu chủ đạo phản hồi âm áp Tín hiệu chủ đạo lấy từ nguồn qua chỉnh lưu 3CL: 3CL cấp nguồn , cho dịng điện theo đường 3CL-r-1BT-CK1-ĐC-KC-3CL Tín hiệu phản hồi âm áp: Cuộn CK1 + phần biến trở 1BT, nối song song với động ĐC Khi làm việc, cuộn CK1 có dịng chạy ngược với dịng tín hiệu chủ đạo tỉ lệ với điện áp + CK2: Là cuộn phản hồi dương dòng, lấy điện áp từ thứ cấp máy biến dòng BD, qua chỉnh lưu 2CL đặt lên biến trở 2BT cuộn CK2 Vì dịng điện sơ cấp máy biến dòng tỉ lệ với dòng điện phần ứng động (I1 = 0,815Iư) nên dòng điện cuộn CK2 tỉ lệ với dòng điện phần ứng Chiều dòng qua CK2 chọn chiều (cùng chiều sức từ động) với điện áp UCĐ + CK3: Là cuộn chuyển dịch, để chọn điểm làm việc ban đầu Tốc độ động điều chỉnh cách thay đổi điện áp chủ đạo UCĐ (nhờ biến trở 1BT) Để làm cứng đặc tính điều chỉnh vùng tốc độ thấp (nâng cao tín ổn định tốc độ), giảm điện áp UCĐ cần phải tăng hệ số phản hồi dương dịng điện (?) Vì vậy, người ta đặt sẵn khâu liên hệ khí trượt 2BT 1BT Các phần tử khác: + Cuộn CKĐ: Cuộn kích từ động + RKK: Rơle bảo vệ thiếu từ thông + Điện trở rh + tiếp điểm H (mắc song song với động ĐC): Mạch hãm động kích từ độc lập * Nguyên lý làm việc sơ đồ mạch khống chế: Sơ đồ cho phép điều khiển máy làm việc chế độ thử máy chế độ thử máy chế độ làm việc tự động Ở chế độ thử máy cơng tắc 1CT, 2CT, 3CT đóng sang vị trí Mở máy động ĐT (bơm dầu thủy lực) nhờ ấn nút MT(2), sau khởi động đồng thời ĐM ĐB nút ấn MN Động ĐC khởi động nút ấn MC Ở chế độ tự động, trình hoạt động máy gồm giai đoạn theo thứ tự sau: 1) Đưa nhanh ụ đá vào chi tiết gia cơng nhờ truyền động thuỷ lực, đóng động ĐC ĐB 2) Mài thô, tự động chuyển sang chế độ mài tinh nhờ tác động công tắc tơ 3) Tự động đưa nhanh ụ đá khỏi chi tiết cắt điện động ĐC, ĐB Trước hết, đóng cơng tắc 1CT, 2CT, 3CT sang vị trí Kéo tay gạt điều khiển (được bố trí máy) vị trí di chuyển nhanh ụ đá vào chi tiết (nhờ hệ thống thủy lực) Khi ụ đá đến vị trí cần thiết, cơng tắc hành trình 1KT tác động, đóng mạch cho cuộn dây công tăc tơ KC KB, động ĐC ĐB khởi động Đồng thời truyền động thủy lực máy khởi động Quá trình gia công bắt đầu Khi kết thúc giai đoạn mài thô, cơng tắc hành trình 2KT tác động, đóng mạch cuộn dây rơle 1RTr Tiếp điểm đóng điện cho cuộn dây nam châm 1NC, để chuyển đổi van thủy lực, làm Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 100 giảm tốc độ ăn dao ụ đá Như giai đoạn mài tinh bắt đầu Khi kích thước chi tiết đạt u cầu, cơng tắc hành trình 3KT tác động, đóng mạch cuộn dây rơle 2RTr Tiếp điểm rơle đóng điện cho cuộn dây nam châm 2NC để chuyển đổi van thủy lực, đưa nhanh ụ đá vị trí ban đầu Sau đó, cơng tắc khí 1KT phục hồi cắt điện công tắc tơ KC KB; động ĐC cắt điện (do tiếp điểm KC mở ra) hãm động nhờ rơle H RKT rơle kiểm tra tốc độ nối trục động ĐC, tốc độ động ĐC đủ lớn tiếp điểm RKT (13), làm cuộn dây H (13), động hãm động Khi tốc độ động ĐC đủ thấp, tiếp điểm tốc độ RKT (13), cắt điện cuộn dây công tăc tơ H Tiếp điểm H cắt điện trở hãm khỏi phần ứng động 7-5 TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ LÒ HỒ QUANG (4 tiết) 7.5.1 Khái niệm chung phân loại Lò hồ quang lò lợi dụng nhiệt lử hồ quang (HQ) điện cực điện cực kim loại để nấu chảy kim loại Lò điện HQ dùng để nấu thép hợp kim chất lượng cao Phân loại theo dòng điện sử dụng: + Lò chiều + Lò xoay chiều Theo cách cháy lửa HQ, chia thành: + Lò nung gián tiếp: Nhiệt lửa HQ tạo điện cực (graphít, than) dùng để nấu chảy kim loại + Lò nung trực tiếp: Nhiệt lửa HQ tạo điện cực kim loại dùng để nấu chảy kim loại Phân loại theo đặc điểm chất liệu vào lò (vật liệu rắn, kim loại vụn): + Lò chất liệu bên sườn phương pháp thủ cơng hay máy móc + Lị chất liệu đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu 7.5.2 Sơ đồ điện (thiết bị mạch lực) lị hồ quang Điện cấp cho lò hồ quang lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vào 6, 10, 35 hay 110kV tùy theo cơng suất lị Sơ đồ lị có thiết bị sau: + Cầu dao cách ly CL: Dùng phân cách mạch động lực lò với lưới cần thiết, chẳng hạn lúc sửa chữa + Máy cắt 1MC: Dùng đóng cắt mạch lực tải để bảo vệ lò HQ khỏi ngắn mạch cố + Cuộn kháng LK: Được đóng vào mạch loại khỏi mạch nhờ vào máy cắt 2MC Cuộn kháng LK dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch làm việc ổn định cháy HQ Lúc ngắn mạch làm việc, máy cắt 2MC mở để cuộn kháng LK tham gia vào mạch, hạn chế dịng ngắn mạch Bộ mơn TĐ-ĐL, Khoa Điện 101 Khi liệu chảy hết, lị cần cơng suất nhiệt lớn để nấu luyện, máy cắt 2MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng LK Ở giai đoạn hoàn nguyên (KL nóng chảy hết), cơng suất lị u cầu để tránh bốc máy cắt 2MC mở để đưa cuộn kháng LK vào mạch, làm giảm cơng suất cấp cho lị + Máy biến áp lị BAL: Sơ cấp BAL đổi nối thành hình Y hay ∆ nhờ vào máy cắt 3MC, 4MC Máy biến áp BAL đặt gần lị dịng điện thứ cấp lớn, khoảng 10kA Máy biến áp BAL phải làm việc môi trường nhiệt độ cao thường xuyên chế độ ngắn mạch làm việc (mồi hồ quang) Thứ cấp BAL dẫn, cấp điện cho điện cực ĐC 3~6-10kV CL 1MC 2MC LK Y/∆ 3MC BAL Nối dẫn với điện cực "mạch ngắn" MN, đoạn mạch dẫn dòng điện lớn mềm để dễ cho điện cực di chuyển + Điện cực ĐC: Là phần tạo hồ quang * Máy biến áp lò BAL: Máy biến áp BAL dùng cho lò HQ phải làm việc điều kiện đặc biệt nặng nề nên có đặc điểm sau: - Cơng suất thường lớn (có thể tới hàng chục MW) dịng điện thứ cấp lớn (có thể tới hàng trăm kA) - Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dịng ngắn mạch (2,5÷4)Iđm 4MC MN ĐC - Có độ bền học cao để chịu lực điện từ phát sinh cuộn dây, dẫn có ngắn mạch - Có khả điều chỉnh điện áp sơ cấp tải giới hạn rộng - Phải làm mát tốt dịng lớn, hay có ngắn mạch biến áp đặt nơi kín lại gần lị 7.5.3 Ngun lý làm việc lị hồ quang Khi đóng điện vào mạch chính, HQ chưa phát sinh Thiết bị tự động từ từ hạ điện cực xuốn để đầu điện cực chạm vào kim loại lò làm phát sinh HQ Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 102 Sau HQ phát sinh điện cực phải nâng nhanh lên để giải phóng ngắn mạch phải giữ khoảng cách với KL lị để HQ khơng tắt Trong trình cháy HQ làm cho điện cực ngắn dần, dịng HQ giảm, u cầu hạ điện cực xuống để đảm bảo khoảng cách Phần điều khiển dịch cực lò phải thỏa mãn điều kiện: - Hạ chậm điện cực xuống - Kéo nhanh điện cực phát sinh HQ - Hạ dần điện cực trình cháy giữ cho HQ tồn Chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào công suất cấp phân bố nhiệt hay nhiệt độ lị Điều chỉnh cơng suất lị HQ thực cách thay đổi điện áp BAL dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài lửa HQ thay đổi điện áp HQ, dòng điện HQ cơng suất tác dụng HQ Có giải pháp điều khiển để điều chỉnh cơng suất lị: 1) Phương pháp giữ dòng điện HQ Ihq = const: Thực chất giữ khoảng cách điện cực kim loại lị khơng đổi Phương pháp có nhược điểm không mồi hồ quang tự động được, cần phải hỗ trợ mồi Ngồi ra, trường hợp có pha khơng phát HQ (hồ quang bị đứt) làm 3U f , điều chỉnh pha lại tiến hành hạ điện cực 2Z khơng cần việc (tác động khơng xác) Phương pháp dùng cho lị hồ quang pha chủ yếu dùng cho lò HQ chân khơng giảm dịng: Ihq = 2) Phương pháp trì điện áp HQ khơng đổi Uhq = const: Gặp khó khăn việc đo điện áp Do người ta không đo trực tiếp điện áp HQ nên phải đo gián tiếp: cuộn dây đo nối thân kim loại lò thứ cấp MBA Do điện áp đo phụ thuộc dòng tải thay đổi dòng pha ảnh hưởng tới hai pha lại phương pháp U 3) Phương pháp điều khiển trì hq I hq = Zhq = const: Là phương pháp điều khiển tốt Phương pháp điều khiển thông qua hiệu số tín hiệu dịng áp: a.Ihq - b.Uhq = b.Ihq(Zohq - Zhq) Trong đó: + a, b hệ số phụ thuộc hệ số biến áp đo lường (biến dòng, biến điện áp) điện trở điều chỉnh mạch + Zohq, Zhq - Giá trị đặt giá trị thực tổng trở HQ Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 103 Phương pháp dễ mồi HQ, trì cơng suất, chịu ảnh hưởng dao động điện áp nguồn ảnh hưởng lẫn pha 7.5.4 Sơ đồ pha tự động khống chế dịch cực lò HQ Động Đ làm dịch chuyển điện cực lò hồ quang, cấp điện từ MĐKĐ MĐKĐ gồm cuộn kích từ: + CFA: Cuộn phản hồi âm áp + CĐC2: Cuộn làm việc theo chế độ tay, cấp điện từ nguồn qua tay gạt: (1-2) + (3-4): Nâng điện cực (N) (9-10) + (11-12): Hạ điện cực (H) + CĐC1: Cuộn làm việc chế độ tự động, đóng tay gạt (5-6) + (78) Dòng điện qua cuộn CĐC1 ICĐC1 phụ thuộc vào U5R - U4R Trong đó: U5R tỉ lệ với dịng điện hồ quang, lấy từ chỉnh lưu 1CL, điện áp chỉnh lưu 1CL lại lấy từ thứ cấp biến dòng BD U4R lấy từ chỉnh lưu 2CL Điện áp đặt lên 2CL tỉ lệ với điện áp hồ quang Chế độ tự động: Khi mạch có điện, hồ quang chưa phát sinh nên lúc Uhq = max Ihq = => U5R = U4R = max -> Trên cuộn CĐC1 có dịng chảy qua, tạo sức từ động F1 Sức từ động tổng: Ft = F1 - FA Do Ihq = nên lúc rơle dòng điện RD chưa tác động -> 3R nối tiếp với cuộn CĐC1 -> Làm cho F1 bị giảm xuống Đồng thời lúc cực tính (+) động Đ cực phía -> điơt 3CL mạch lực thơng -> 7R bị nối tắt -> dịng qua cuộn CFA tăng -> FA tăng lên => Kết làm cho sức từ động tổng Ft giảm xuống -> điện áp MĐKĐ giảm -> đông Đ quay chậm -> điện cực hạ xuống chậm Khi điện cực chạm vào kim làm phát sinh hồ quang, lúc Ihq = max Uhq ≈ Kết U5R = max, U4R ≈ 0, dịng điện cuộn CĐC1 đảo chiều (dẫn đến sức từ động đảo chiều) lúc rơle dịng điện RD tác động, tiếp điểm RD dóng lại làm 3R bị nối tắt, làm cho dòng điện qua cuộn CĐC1 tăng lên dẫn đến F1 tăng lên Đồng thời lúc cực tính (+) động Đ phía nên điơt 3CL bị khóa, điện trở 7R đưa vào nối tiếp với cuộn CFA, làm giảm FA, kết làm sức từ động tổng Ft tăng lên MĐKĐ phát điện áp cấp cho động Đ kéo điện cực lên nhanh Đồng thời lúc điôt 4CL thông, rơle áp RA tác động, tiếp điểm thường kín mở làm cuộn dây rơle thời gian RTh điện, tiếp điểm thường mở mở chậm RTh đưa điện trở 9R nối tiếp cuộn CKĐ làm giảm dịng điện qua cuộn CKĐ Từ thơng động Đ giảm làm tốc độ động Đ tăng lên, điện cực kéo nhanh lên Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 104 Quá trình lên điện cực làm Ihq giảm, Uhq tăng Đến lúc U4R U5R xấp xỉ dịng điện qua cuộn CĐC1 ICĐC1 ≈ 0, động dừng quay, điện cực có khoảng cách kim loại đảm bảo hồ quang trì Trong trình cháy điện cực, điện cực ngắn dần làm khoảng cách điện cực kim loại tăng dần, dẫn đến Ihq giảm, Uhq tăng, cân bị phá vỡ Lúc dòng cuộn CĐC1 khác không (ICĐC1 ≠ 0), động khởi động lại, chạy hạ điện cực xuống, lập lại cân * Tác dụng mở chậm rơle RTh: Chờ cho điện áp động đạt định mức giảm từ thông φĐ động 7-6 TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THANG MÁY (4 tiết) 7.6.1 Đặc điểm công nghệ Thang máy (máy nâng) thiết bị vận tải dùng để chở hàng người theo phương thẳng đứng Những loại thang máy đại có kết cấu khí phức tạp, hệ truyền động, hệ thống khống chế phức tạp - nhằm nâng cao suất, vận hành tin cậy, an toàn Tất thiết bị điện lắp đặt buồng thang buồng máy Buồng máy thường bố trí tầng giếng thang máy Một yêu cầu hệ truyền động thang máy phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Buồng thang chuyển động êm hay không, phụ thuộc vào gia tốc mở máy hãm máy Các tham số đặc trưng cho chế độ làm việc thang máy là: tốc độ di chuyển v(m/s), gia tốc a(m/s2) độ giật ρ(m/s3) Tốc độ di chuyển buồng thang định suất thang máy, có ý nghĩa quan trọng, nhà cao tầng Trong truyền động thang máy người ta sử dụng đối trọng nối với buồng thang sợi cáp, mục đích để động ln làm việc chế độ động giảm lực căng cáp, tăng độ an tồn Buồng thang có trang bị phanh bảo hiểm, mục đích để giữ buồng thang chỗ đứt cáp, điện tốc độ di chuyển vượt (20÷40)% tốc độ định mức Ngồi số thang máy cịn trang bị phận phanh hãm làm việc theo nguyên tắc: động Đ kéo buồng thang chưa có điện phanh hãm kẹp chặt trục động Khi động Đ có điện phanh hãm giải phóng trục động buồng thang di chuyển Bố trí nút ấn thang máy: Ở cửa tầng có nút ấn gọi tầng, bên buồng thang có nút ấn đến tầng 7.6.2 Vấn đề dừng xác thang máy Buồng thang thang máy cần phải dừng xác so với mặt tầng cần dừng sau ấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không xác gây hậu sau: Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 105 - Đối với thang máy chở khách làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra, vào hành khách, dẫn đến giảm suất - Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn việc xếp bốc dỡ hàng Trong số trường hợp khơng thực việc xếp bốc dỡ hàng * Quá trình hãm buồng thang xảy sau: Khi buồng thang đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điều khiển động để dừng buồng thang Trong khoảng thời gian ∆t (là thời gian tác động thiết bị điều khiển), buồng thang quãng đường là: S' = Vo.∆t, [m] Trong Vo tốc độ buồng thang lúc bắt đầu hãm Khi cấu phanh tác động trình hãm buồng thang Trong thời gian này, buồng thang quãng đường S'' S'' = mVo2 , [m] 2( F ph ± FC ) Trong đó: m - Khối lượng thành phần chuyển động buồng thang, [kg] Fph - Lực phanh, [N] FC - Lực cản tĩnh Dấu (+) (-) biểu thức phụ thuộc vào chiều tác dụng lực FC: buồng thang lên (+) buồng thang xuống (-) Quãng đường buồng thang từ công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh dừng đến buồng thang dừng sàn tầng là: S = S' + S'' = Vo.∆t + m Vo S S Smax A' A A'' mVo2 2( F ph ± FC ) Để dừng xác buồng thang, cần tính đến nửa hiệu số hai quãng đường trượt phanh buồng thang đầy tải (Smax) phanh buồng thang không tải (Smin) theo hướng di chuyển Như vậy, công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng khoảng cách cho buồng thang nằm hiệu hai quãng đường Smax Smin Sai số lớn (độ dừng khơng xác lớn nhất) là: ∆S = S max − S Ta thấy sai số phụ thuộc chủ yếu vào tham số: tốc độ thang máy trước dừng, thời gian trễ tín hiệu điều khiển, khối lượng buồng thang, lực cản hãm Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 106 7.6.3 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình Hệ thống truyền động điện dùng cho thang máy tốc độ trung bình thường hệ truyền động xoay chiều với động không đồng cấp tốc độ Hệ đảm bảo dừng xác cao, thực cách chuyển tốc độ động xuống thấp (Vo) trước buồng thang đến sàn tầng Cầu dao CD áptômát Ap: Đóng nguồn cung cấp cho hệ truyền động Đ: Động quay buồng thang Khi tiếp điểm công tắc tơ: N + C : Buồng thang nâng lên với tốc độ cao N + T : Buồng thang nâng lên với tốc độ thấp H + C : Buồng thang hạ với tốc độ cao H + T : Buồng thang hạ với tốc độ thấp NCH: Nam châm phanh hãm điện từ Khi công tắc tơ N H có điện làm cho NCH , phanh hãm giải phóng trục cho động Đ kéo buồng thang di chuyển Các đèn Đ1 ÷ Đ5 đèn cửa tầng Đ6 đèn chiếu sáng buồng thang 1CT ÷ 5CT cơng tắc cửa tầng Các công tắc chuyển đổi tầng 1CĐT ÷ 5CĐT có vị trí, cảm biến dừng buồng thang xác định vị trí thực buồng thang so với tầng Khi buồng thang tầng cơng tắc CĐT tương ứng mà buồng thang qua gạt bên trái Khi buồng thang tâng công tắc CĐT tương ứng mà buồng thang qua gạt bên phải Điều khiển hoạt động thang máy thực từ hai vị trí: Tại cửa tầng nút ấn gọi tầng 1GT÷5GT buồng thang nút bấm đến tầng 1ĐT÷5ĐT Để dừng buồng thang sàn tầng, sơ đồ dùng hãm cuối HC đặt buồng thang HC bị ấn hở chốt khí đặt sàn tầng cuộn dây NC (17) hút tiếp điểm HC(14) Hãm cuối 1HC(1) 2HC(1) liên động với sàn buồng thang Nếu buồng thang có người, tiếp điểm chúng mở 1HC nối song song với công tắc cửa buồng thang CBT, nên dù 1HC mở mạch nối liền qua CBT Khi có người vào buồng thang HC (1), làm cho cuộn dây rơle trung gian RTr (1), tiếp điểm thường kín RTr làm đèn Đ1÷Đ6 sáng lên báo hiệu buồng thang làm việc chiếu sáng buồng thang HC (1) làm nút ấn gọi tầng 1GT÷5GT tác dụng 2PK÷5PK: Các chốt then cài cửa tầng 1PK: Được đóng nam châm (cuộn dây) 1NC(16) FBH: Cơng tắc hành trình liên động với phanh hãm điện từ Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 107 * Điều kiện làm việc: Thang máy phép làm việc có đủ điều kiện liên động: + 1D kín, 2D kín, 3D kín, CT kín, FBH kín + 1CT ÷ 5CT kín (các cửa tầng đóng) + Cửa buồng thang đóng: CBT kín * Ngun lý hoạt động a) Buồng thang tầng số 1, có khách tầng muốn lên tầng 5: Khách vào buồng thang, điều kiện làm việc đủ: tiếp điểm HC (1) làm cuộn dây RTr (1) -> tiếp điểm thường kín RTr -> đèn Đ1÷Đ6 sáng lên, nút gọi tầng tác dụng Khách ấn vào nút đến tầng 5ĐT buồng thang -> có xung 5ĐT(2) -> cuộn dây RT (2) -> tiếp điểm RT (3) -> cuộn dây C (12) -> tiếp điểm C (15) -> cuộn dây NC (17) hút tiếp điểm HC(14) (đặt buồng thang) hở tiếp điểm HC(14) khơng bị gạt chốt khí sàn tầng 1,2,3,4 Đồng thời tiếp điểm C (15) làm cho cuộn dây NC1 (16) -> hút tiếp điểm khí 1PK (12) -> cuộn dây N (13) (do tiếp điểm RT (20) + tiếp điểm 5CĐT nằm bên trái) Kết ta có cơng tắc tơ N + C : Động quay đưa buồng thang lên với tốc độ cao Khi khách thả nút ấn 5ĐT(2) ra, cuộn dây công tắc tơ nâng N(13) trì tiếp điểm T (13) + N (13) Buồng thang di chuyển nhanh qua tầng 1,2,3,4 làm công tắc chuyển đổi tầng 1CĐT, 2CĐT, 3CĐT, 4CĐT bị gạt bên phải Khi buồng thang chạy đến gần sàn tầng số 5, gạt 5CĐT vào giữa, làm cho cuộn dây C (12) cuộn dây RT (2) -> tiếp điểm C (15) -> cuộn dây NC (17) -> tiếp điểm khí HC (14): phục hồi tiếp điểm có khí HC để chuẩn bị cho HC gạt vào chốt khí sàn tầng Đồng thời lúc tiếp điểm thường kín C (18) -> cuộn dây cơng tắc tơ T (18) Kết công tắc tơ sau có điện: N + T , buồng thang nâng lên với tốc độ thấp Mạch trì lúc HC (14) + N (13) Khi động chạy đến ngang sàn tầng 5, chốt khí sàn tầng gạt vào HC(14) làm HC (14) làm mạch trì bị mất, cuộn dây N (13) -> tiếp điểm N (17) -> cuộn dây công tắc tơ T (18) Cả công tắc tơ N T điện làm động Đ điện phanh hãm kẹp chặt trục động Đ làm động Đ dừng lại Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 108 b) Buồng thang tầng số 5, có khách tầng muốn dùng thang máy: Khách bấm nút gọi tầng 2GT, lúc nút gọi tầng có hiệu thang máy khơng có người, tiếp điểm HC (1) Khi ấn 2GT(9) cuộn dây RT (8) -> tiếp điểm RT (9) -> cuộn dây C (12) -> tiếp điểm C (15) -> cuộn dây NC (17) hút tiếp điểm khí HC(14) (đặt buồng thang) hở để khơng gạt vào chốt khí sàn tầng 5,4,3 Đồng thời tiếp điểm C (15) làm cuộn dây NC1 (16) làm hút tiếp điểm 1PK (12), cuộn dây cơng tăc tơ H (14) Kết H + C : Buồng thang hạ với tốc độ cao Khi hành khách thả nút ấn 2GT mạch trì tiếp điểm H (14) + T (13) Buồng thang hạ nhanh qua tầng 5,4,3 làm gạt công tắc chuyển đổi tầng 5CĐT, 4CĐT, CĐT bên trái Khi buồng thang gần đến sàn tầng số từ phía làm gạt cơng tắc 2CĐT vào giữa, làm cho cuộn dây C (12) + RT (8), tiếp điểm C (15) -> cuộn dây nam châm NC (17) làm cho tiếp điểm HC(14) phục hồi để chuẩn bị gạt vào chốt khí tầng Đồng thời tiếp điểm thường kín C (18) làm cho cuộn dây T (18) Kết công tắc tơ H + T : buồng thang hạ với tốc độ thấp Mạch trì lúc tiếp điểm HC (14) + H (14) Khi buồng thang hạ đến sàn tầng số 2, chốt khí sàn tâng ấn vào HC(14) làm HC (14), làm hở mạch trì, cơng tắc tơ H T điện làm động Đ bị cắt điện, nam châm điện kẹp chặt trục động làm buồng thang dừng lại Khách vào buồng thang, chọn đến tầng trình diễn tương tự trường hợp từ tầng đến tầng phân tích Bộ mơn TĐ-ĐL, Khoa Điện 109 Tài liệu tham khảo Trang bị điện - điện tử công nghiệp, Vũ Quang Hồi, NXB Giáo Dục - 2000 Điều khiển tự động truyền động điện, Trịnh Đình Đề, Võ Trí An, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp - 1983 Giáo trình truyền động điện tự động, ThS Khương Cơng Minh, Tài liệu lưu hành nội Bộ môn Tự động-Đo Lường, ĐHBK - Đại học Đà Nẵng Truyền động điện, Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, NXB KH KT 2001 Trang bị điên- điện tử máy gia công kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi, NXB Giáo Dục Trang bị điên- điện tử máy scông nghiệp dùng chung, Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh, NXB Giáo Dục Cơ sở truyền động điện tự động, Tsilikin M G (sách dịch), NXB KH KT - 1977 Điện tử công suất điều khiển động điện, Cyril W Lander (sách dịch), NXB Khoa học Kỹ thuật - 1993 Điện tử cơng suất, Nguyễn Bính, NXB Khoa học Kỹ thuật - 2000 ... phân loại hệ thống truyền động điện 1.1.1 Cấu trúc chung hệ truyền động điện Truyền động cho máy, dây chuyền sản xuất mà dùng lợng điện gọi truyền động điện (TĐĐ) Hệ truyền động điện tập hợp thiết... nh truyền động đảo chiều không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng động cơ) truyền động nhiều động (nếu dùng nhiều động để phối hợp truyền động cho cấu công tác), truyền động quay truyền động. .. đặc điểm động điện: - Truyền động in chiều: Dùng động điện chiều Truyền động điện chiều sử dụng cho máy có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ mômen, có chất lợng điều chỉnh tốt Tuy nhiên, động điện chiều