Truyền động điện bùi quốc khánh, nguyễn văn liễn, nguyễn thị hiền

BÙI QUỐC KHÁNH , NGUYỄN VĂN LIỄN , NGUYỄN THỊ HIẾN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN In lần thứ có sửa chữa ỈĨRỮƠN6ĐẠỈ HỌCNHAtrangị ỴHI r %/ í t~- fv! M I W O í * P NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỶ THUẬT HÀ NỘI 2006 LỊI NĨI ĐAU Truvén động điện có nhiệm vụ thực công đoạn cuối m ộ t công nghệ sản xuất Đặc biệt dây chuyền sản xuất tự động đại, truyền động điện đóng gdp vai trò quan trọng việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm, v ì hệ truyền động điện luôn quan tâm nghiên cứu nâng cao ch ấ t lượng để đáp ứng yêu cầu công nghệ với mức độ tự động hđa cao Ngày nay, ứng dụng tiến kỹ thuật điện tử tin học, hệ truyền động điện phát triển có thay đổi đ n g kể Đặc biệt còng nghệ sản xuất thiết bị điện tử cơng suất ngày hồn thiện, nên biến đổi điện tử công s u ấ t hệ truyền động điện đáp ứng độ tác động nhanh, độ xác cao mà cịn gdp phần làm giảm kích thước hạ giá th àn h hệ nước ta, yêu cầu công nghiệp hda kinh tế, ngày xuất nhiều dày chuyền đại hóa sản x u ấ t có mức độ tự dộng hóa cao với hệ truyền động điện đại Để kịp thời tiếp thu tiến kỹ thuật, Bộ môn Tự động hda XNCN T rư ờng đại học Bách khoa Hà Nội, m ặt cho biên soạn tiếp phẩn hai giáo trình Truyền động điện (tự động điều chỉnh truyền động điện), thời tái C'd sửa chữa, bổ sung chỉnh lý giáo trìn h Truyền động điện (phấn I) Nội dung giáo trình trình bày nhữ ng kiến thức vệ hệ truyền động điện dại, bao gốm việc phân tích đặc tinh hệ truyền động điện cd biến đổi điện tử công suất ; Nghiên cứu cấu trúc điều khiển hệ truyền dông dộng xoay chiều không đống Giáo trình Truyền động điện tập cán giảng dạy Bộ mơn Tự động hóa trường DHBK Hà Nội biên soạn gốm chương - Chương chương nêu khái niệm chung hệ truyền động đặc tính động - Chương 3, trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều xoay chiều Phân tích q trình điện từ cđ hệ truyền động dùng biến đổi Nghiên cứu số cấu trúc truyền động điện xoay chiểu đại - Chương nêu phương pháp chung tính chọn thiết bị lực, thiết bị bảo vệ cho hệ truyền động điện Các chương phân công biên soạn cụ thể sau : Bùi Quốc Khánh chương 1, 6, chịu trách nhiệm chủ biên, Nguyễn Văn Liễn chương 3, 5, Nguvễn Thị Hiền chương Nội dung giáo trình Hội đồng khoa học Khoa tự động hđa XNCN xét duyệt giáo sư Nguyễn Bính giúp đỡ việc hoàn thiện Các tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu đo' Giáo trình biên soạn với mục đích làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành điện, thời co' th ể dùng làm tài liệu th a m khảo cho kỹ sư điện ngành co' liên quan Nội dung giáo trình chác chắn cịn nhiều vấn đề cần bổ sung hồn thiện Rất Thư go'p ý xin học Bách khoa 70 T rần Hưng mong bạn nghiệp độc giả go'p ý kiến gửi Bộ môn Tự động ho'a XNCN Trường đại Hà Nội hay N hà xu ất khoa học kỹ thuật, Đạo Hà Nội Các tác giả Chương ì NHỮNG KHÁI NIẺM c BẢN VỀ HẸ TRUYỀN ĐÔNG ĐIÊN - CẤU TRÚC CHƯNG VÀ PHÂN LOẠI H ệ t r u y ề n đ ộ n g điện tập hợp t h i ế t bị như: th i ế t bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, phục vụ cho việc biến đổi n ă n g lượng đ i ệ n - c c ũ n g gia công truyền tín hiệu thơng tin để điều k h iể n q u t r ì n h biến đổi lượng C ấu t r ú c c h u n g hệ truyền động điện, t r ì n h bày t r ê n H l - 1, bao gồm phần chính: — P h ầ n lực biến đổi động t ru y ề n động Các biến đổi th n g d ù n g biến đổi máy điện (máy p h t chiều, xoay chiều), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn k h n g bão hòa), biến đổi điện tử (chỉnh lưu tiristo, biến tầ n tranzito, tiristo) Động điện có loại: động chiều, xoay chiều đồng bộ, không đồng loại động điện đặc biệt khác v.v — P h ầ n điều khiển gồm cấu đo lường, điều chỉnh t h a m số công nghệ, ngồi cịn có thiết bị điều khiển, c t phục vụ công nghệ cho người vận hành Đồng thời số hệ tru y ề n động có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác tro n g dây chuyền sản xuất Tuy nhiên, t r o n g thực tế sản xuất, k h ông phải hệ tru y ề n động c ũ n g có đày đủ cấu trúc Cho nên cđ thể p h ân loại hệ tru y ề n động điện sau: - T ru y ề n động không điều chinh: thường có động nối trực tiếp với lưới điện, quay máy sàn xuất với m ột tốc độ n h ất định - T ru y ề n động có điều chinh: loại này, tùy thuộc vào u càu cơng nghệ m ta có truyền động điêu chinh tốc độ, tru y ền động điều ch ỉn h m ô m e n , lực kéo t r u y ề n đ ộ n g điều chỉnh vị trí T ro n g cấu trú c hệ tr u y ề n độ n g có điều c h ỉn h co' t h ể t r u y ề n độn g n h iề u đ ộ n g Ngoài r a tù y th u ộ c vào cấu trú c tín hiệu điều k h i ể n t a co' hệ t r u y ề n đ ộ n g đ i ề u k h i ể n số , điều k h iển tư n g tự h o ặc t r u y ề n đ ộ n g đ iề u k h i ể n th eo chương t rỉn h v.v Hình ỉ - ì Mô tả cấu trúc chung hệ truyền động BBĐ - Bộ biến đổi; ĐC - Động cđ truyền động; MSX - M áy sản xuất; R j Bộ điều chỉnh công nghệ; K j — Các đóng cắt phục vụ cơng nghệ; R - Các điều truyền động; K - Các đóng cắt phục vụ truyền động; VH - Ngưòi vận hành; GN - Mạch ghép nối - KHẤI NIỆM CHƯNG VỀ ĐẶC TÍNH c CỦA ĐtỘNG* C ĐIỆN Đ ặc t i n h củ a đ ộ n g đ iệ n q u a n hệ g iữ a tốc độ q u a y m ô m e n c ủ a động T a co' đặc t ín h tự n h iê n độ n g cơ, n h động vận h n h chế độ định mức (điện áp, tầ n số, từ th ô n g định m ức không nối th ê m điện trở, điện k h án g vào động cơ) T rê n đặc tín h tự nhiên t a có đ iể m làm việc định m ức có giá trị M đm, o>đm Đặc tính n h ân tạo động đặc tính ta thay đổi t h a m số nguồn nối t h ê m điện trờ, điện k h n g vào động Để đ n h giá so s n h đ ặc t í n h cơ, ngưịi ta đ a kh n iệ m độ n g đặc tính /j tính: AM /2 l n , t a có đ ặ c t í n h c ứ n g , ¡ỉ nhỏ đ ặ c t í n h m ề m , Ịi -* 00 đ ặ c t í n h tu y ệ t đối cứng T r u y ề n đ ộ n g có đ ặ c tín h n g tốc độ thay đổi r ấ t m ố m e n biến đổi lớn T r u y ề n đ ộ n g có đ ặc tính m ề m tốc đ ộ g i ả m n h i ề u kh i m ô m e n t â n g (xem H l - ) (1 - 1) U) Hình 1-2 Độ cứng đặc tính Đường 1: đặc tính mềm; đường 2: đặc tính cứng; đường 3: đặc tính tuyệt đối cứng - ĐẶC TÍNH CO CỦA MẤY SẤN XUẤT Đặc tín h máy sản xuất đa dạng Tuy p hần lớn nđ biểu diễn dạng biểu thức tổng quát: a> Mc = M co+ (Afđm w đm t r o n g đđ: M co - M ôm en ứng với tốc độ co = M Ị - M ôm en ứng với tốc độ định mức cưđm M c - Mô m en ứng với tốc độ a) T a cổ trư n g hợp: - a = , M c = M đm = const, cấu n â n g hạ, b ân g tải, cấu ăn dao m áy cắt gọt thuộc loại í đường 1, H l —3a) V I - a — 2, m ô m en tỷ lệ bậc hai với tốc độ đặc tính máy bơm, q u t gió (đường 3, H l - a ) - a — - 1, môrnen tỷ lệ nghịch với tốc độ, cấu m áy dây, giấy, truyền động quay t r ụ c m áy cát gọt kim loại cổ đặc tính thuộc loại (đường 4, H l —3a) Ngoài ra, sơ cấu máy cị đặc tính khác, ví dụ: - M m e n p h ụ t h u ộ c vào góc quay M c =f( , P < điện n ă n g n ă n g c h u y ể n t h n h tổn t h ấ t AP H ã m d ộ n g n ă n g P điên = , P cổ < n ă n g biến t h n h công s u ấ t tổn t h ấ t AP 10 - Thòng kê ph ần tử tro n g hệ cd nang sinh cố : m áy sản xuất, động truyền động, biến đổi m ạch điẽu khiển biến đổi nguồn cung cấp, - Khả n ân g nguyên n h ân phát sinh cố từ n hữ ng p>hán tử trên, Hình 7-28 Mạch 298 bảo vệ truyến dộng tiristor - động cổ chiều Xác định cố xây cho toàn hộ tro n g phán từ hệ tru y ến động phát sinh cố - Thiết lập thiết bị mạch bảo vệ, cho th iết bị đảm bảo loại trừ tất cố sinh Trên bàng -6 thí dụ tổ chức m ạch bào vệ cho hệ tru y ề n động tiristo r động chiểu sơ đổ bảo vệ hệ tru v ển động đơn giản »không đảo chiều) hình 7-28 hệ phức tạ p (có đảo chiều) hình 7-29 Phản tích m ạch bào vệ hình 7-29 : H ệ có sáu tác động /\ - C át áp tơ m át cấp nguồn cho truyền động A tác động : dòng đáu vào (1), cố m áy biến áp nguồn (11) có thời gian »8), nhiệt biến áp có thời gian (10) bảo vệ dầu biến áp có thời gian ( 12) c - Cát cầu chi tác động nhanh m ạch lực biến đổi B - Khóa m ạch điểu khiến : q dịng tổng (1), m ất áp kích từ (2) th áp dịng kích từ (3) cố biến áp nguồn (11), dòng phấn ứng (16) áp phẩn ứng (17), q tốc độ (20 21), tín hiệu cát có thời gian (8, 10, 12, 22) bảo vệ nhiệt D - Bảo vệ qUcá dòng tác dộng nhanh m ạch phần ứng thiết bị cát điện tử : gổm tất bảo vệ B E - Bảo vệ ngán mạch biến đổi cát nhanh m ạch phần ứng F - Bào vệ kích từ có cố q m ạch kích từ bị khda phát xung NgOcài dịng (16) áp (17), tấ t cố tín hiệu hđa phát cịi cảnh bấo 299 G) 300 cho ohân ứng HùỉìiỊ 7.6 (ỉiàn (in tổ cluìc mạch bảo vệ hệ tnivèn (lộng ti list or động c *c ơ) JZ Ç o O U Phán lớn sản phẩm, đặc biệt sản phẩm điện tử có đặc tính cường độ hịng hóc H.7-30 gồm ba giai đoạn : - Bất đấu sử dụng thường hay bị cố - Thời gian có mức độ cố th ấp khơng đổi 303 - Thời gian cuối tuổi thọ sán phẩm mức độ cô tang lỏn Ngày nav sản phẩm q u an tâm nhiéu không n h ữ n g đến ch ấ t lượng m cịn độ tin cậv Có sản phẩm đạt chi tiêu thời gian xảy cô đáu tiên tới