Do an Truyen dong dien

Tóm lại: Qua việc phân tích ưu - nhược điểm của từng sơ đồ, trong các phương án trên ta thấy: áp dụng phương án 1.3.2 cho đề tài là hợp lý hơn cả, thoả mãn được các yêu cầu đặt ra là: đi[r]

Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp công nghiệp hoá đại hoá đất nước, Truyền động điện giữ vai trò quan trọng các dây truyền sản xuất để nâng cao suất và chất lượng sản phẩm Trong trường học thì Truyền động điện là môn học đặc biệt quan trọng với ngành điện khí hoá và điện mỏ Nó giúp cho sinh viên hiểu rõ chất truyền động, cơ, điện, từ động chiều và xoay chiều, các đặc tính, các chế độ làm việc động Đề tài “Thiết kế điều khiển tốc độ động chiều kích từ độc lập” với nhiều nội dung phong phú đã giúp cho em có thể hiểu sâu môn học Truyền động điện, sau thiết kế đồ án thân thấy mình vững tin với thực tế sản xuất Trong suốt quá trình làm đồ án thiết kế em đã nhận hướng dẫn bảo tận tình thầy Thái Duy Thức, cùng với giúp đỡ đóng góp ý kiến nhiệt tình các bạn bè đồng nghiệp, đến đồ án đã hoàn thành Song vì kiến thức thân còn nhiều hạn chế và điều kiện tiếp cận thực tế không nhiều nên thiết kế không tránh khỏi thiếu sót Vậy em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp và nhận xét các Thầy giáo cùng các bạn bè đồng nghiệp để đồ án này hoàn thiện hơn, đồng thời giúp cho em có thể nâng cao trình độ chuyên môn và áp dụng kiến thức đã học vào thực tế công việc mình Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp em hoàn thành đồ án này! Quảng Ninh, ngày 22 tháng 05 năm 2009 Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hà Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Các thông số kỹ thuật phương án thiết kế: n=29 Thiết kế hệ truyền động điện cho máy công tác có Mc=Mđm động Biết Mc là loại tác dụng.Các số liệu ban đầu động cơ: - Động chiều kích thích độc lập, - Điện áp định mức : Uđm = 440 (V); - Công suất định mức động cơ: Pđm = 3+n=3+29=32 (kW)=32000 W - Tốc độ quay động cơ: n = 1750 (vg/ph); Pdm 32000 - Dòng điện định mức: Iđm = Iư = Udm =¿ = 440 =¿ 72,73 (A); - Điện trở phần ứng: Rư =(2,381- 0,015x29)=1,946 (); - Mômen quán tính phần ứng Jđc = 0.022x29=0.638 (kg/m2); -Điện cảm phần ứng:Lư=(0,028-0,0002x29)=0,0222 H; -Điện trở phần kích từ :Rkt=(281,3-1,44x29)=239,54 (); -Điện cảm phần kích từ:Lkt=(156-0,9x29)=129,9 (); CHƯƠNG 1: CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO ĐỘNG CƠ Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Trong hệ thống Truyền động điện tự động, thì động điện là phần tử có vai trò quan trọng, nó làm nhiệm vụ truyền động cho hệ thống TĐĐ Do đó, đòi hỏi người thiết kế TĐĐ tự động, phải chọn phương án cung cấp điện phù hợp với động điện hệ thống, nhằm đảm bảo các yêu cầu: Cung cấp điện cho động làm việc tin cậy mà đảm bảo hiệu cao trên hai phương diện kinh tế và kỹ thuật Mặt khác, ta đã biết Hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp sản xuất nói chung, định công suất tiêu thụ các phụ tải; đặc điểm xí nghiệp và hướng phát triển cung cấp điện nói chung Nói cách khác, phạm vi hẹp là hệ thống TĐĐ tự động, thì việc chọn phương án cung cấp điện phải vào trị số công suất động điện; đặc điểm làm việc động hệ thống Vì vậy, chương này giới thiệu cách chọn phương án cấp điện cho động điện chiều, đáp ứng các yêu cầu đề tài đã nêu trên:”Thiết kế điều khiển tốc độ cho động điện chiều kích từ độc lập” 1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP ĐIỆN CHO ĐỘNG CƠ Về lý thuyết để cấp điện chiều (DC) cho động cơ, thì ta có thể dùng mạch chỉnh lưu pha pha, có điều khiển không có điều khiển Tuy nhiên, yêu cầu khác đề tài đặt là phải điều chỉnh tốc độ quay động Việc điều khiển tốc độ quay động có thể thực theo các phương pháp sau: 1.1.1 Cấp điện cho động nguồn chiều có sẵn a) Sơ đồ cấu tạo + _  R f 1 K   R f 2 K   R f 3 K Hì nh 1.1 R +  Ư KT Đ L _ - Rf1; Rf2; Rf3 : Các điện trở phụ đấu nối tiếp với phần ứng động để hạn chế dòng điện khởi động Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc - 1K1, 2K1, 3K1: Các tiếp điểm công tắc tơ để loại dần các điện trở quá trình khởi động - Ư: Phần ứng động - KTĐL: Cuộn dây kích từ độc lập động - R: Điện trở phụ để điều chỉnh dòng điện cuộn dây kích từ b) Nguyên lý làm việc - Cung cấp điện cho cuộn dây kích từ độc lập và phần ứng động cơ, lúc này các cuộn dây công tắc tơ 1K, 2K, 3K chưa có điện, các tiếp điểm 1K1, 2K1, 3K1 mở, toàn điện trở phụ Rf1, Rf2, Rf3 đấu nối tiếp với phần ứng động Động khởi động với dòng điện khởi động Ikđ = (2  2,5).Iđm Sau đó các tiếp điểm 1K1, 2K1, 3K1 đóng lại đảm bảo suốt quá trình khởi động động làm việc với dòng điện: (1,1  1,2).It  Ikđ  (2  2,5).Iđm Trong đó It : Dòng điện tải Khi khởi động xong các điện trở phụ R f1, Rf2, Rf3 loại khỏi phần ứng động Động làm việc ổn định với dòng điện Iư = It - Việc khởi động và điều chỉnh tốc độ động có thể sử dụng các phương pháp: + Đấu thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng (như đã trình bày trên) + Thay đổi từ thông cuộn kích từ cách thay đổi điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây kích từ nhờ điện trở đệm thiết bị điều chỉnh áp chiều + Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động phương pháp điều chỉnh áp chiều nhờ thiết bị điều chỉnh áp chiều - Việc đảo chiều quay động có thể sử dụng các phương pháp : Đảo chiều dòng điện mạch phần ứng dòng điện mạch kích từ cách dùng cặp công tắc tơ đảo chiều c) Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc + Ít thiết bị trung gian kèm - Nhược điểm: + Nguồn chiều có sẵn thường không có nên không ứng dụng rộng rãi + Thích hợp cho mỏ hầm lò có sẵn trạm chỉnh lưu với động công suất lớn tiết diện dây lớn dẫn đến tốn kém 1.1.2 Cấp điện cho động máy phát điện chiều (Hệ thống máy phát - động cơ) a) Sơ đồ cấu tạo U      F KT FK R F K Đ X K T F R T  K T Đ Đ L R     L  T   Hìn h 1.2  Đến mạch điều khiển - ĐX: Động xoay chiều truyền chuyển động quay cho máy phát F và máy phát kích thích FK - FK: Máy phát tự kích thích cung cấp điện cho kích từ độc lập động Đ, kích từ độc lập máy phát F và mạch điều khiển - F: Máy phát cung cấp nguồn chiều cho động Đ - Đ: Động chiều - KTFK, KTF, KTĐ: Các cuộn dây kích từ các máy phát và động Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc - R1, R2, R3: Điện trở điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu cuộn kích từ - T, L: Các cặp tiếp điểm đảo chiều dòng điện cuộn kích từ máy phát F b) Nguyên lý làm việc Đóng điện cho động ĐX, động quay lai máy phát F và máy phát FK quay Máy phát FK phát điện cung cấp điện cho mạch điều khiển và cuộn dây kích từ độc lập động KTĐ Lúc này cuộn dây kích từ máy phát KTF chưa có điện nên máy phát F chưa phát điện Điều khiển đóng các cặp tiếp điểm T L cuộn dây kích từ máy phát F có điện, máy phát F phát điện cung cấp điện cho động Đ Động Đ quay, truyền chuyển động cho máy công tác - Việc khởi động và điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động nhờ thay đổi điện áp đặt vào hai đầu cuộn kích từ độc lập máy phát F - Việc đảo chiều quay động cách đảo chiều điện áp phát máy phát F nhờ đảo chiều dòng điện kích từ độc lập máy phát thông qua các cặp tiếp điểm T và L - Việc hãm động thường sử dụng phương pháp hãm tái sinh, hãm ngược và phanh c) Ưu, nhược điểm - Ưu điểm: + Dễ điều khiển, điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay + Khả chịu quá tải lớn - Nhược điểm: + Kết cấu cồng kềnh, làm việc tồn tổn hao công suất lớn có nhiều thiết bị trung gian + Quy trình sửa chữa bảo dưỡng phức tạp, thích hợp cho động có công suất lớn và tải thay đổi phức tạp 1.1.3 Cấp điện cho động chỉnh lưu có điều khiển a) Sơ đồ cấu tạo (như hình vẽ 1.3) Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc - Đ: Động chiều kích từ độc lập - KTĐL: Cuộn dây kích từ độc lập động - R: Điện trở điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây kích từ - T1, T2, T3, T4, T5, T6 : Các thyristor mắc theo sơ đồ cầu để chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành nguồn chiều cung cấp cho phần ứng động - D1, D2, D3, D4: Các điốt mắc theo sơ đồ cầu để chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành nguồn chiều cung cấp cho kích từ độc lập động T U  H D D T R K Đ 642T53134ì221 Đn Lh b) Nguyên lý làm việc - Đóng điện cho chỉnh lưu dùng điốt, kích từ độc lập động có điện - Đóng điện cho chỉnh lưu dùng thyristor lúc này các thyristor chưa mở phần ứng động chưa có điện nên động chưa làm việc Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc - Phát chùm xung điều khiển vào chân điều khiển các thyristor, các thyristor mở đóng theo quy luật phụ thuộc vào quy luật phát xung Xuất dòng chiều chạy phần ứng động làm động quay - Việc khởi động và điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động nhờ thay đổi góc phát xung  - Việc đảo chiều quay động thường sử dụng các phương pháp : + Dùng hai chỉnh lưu cấp điện cho phần ứng động cấp điện cho kích từ độc lập động + Đảo chiều dòng điện phần ứng đảo chiều dòng điện kích từ độc lập nhờ các cặp tiếp điểm công tắc tơ + Việc hãm động thường sử dụng phanh cơ, hãm động năng, hãm đấu ngược, hàm tái sinh với chỉnh lưu có khả làm việc chế độ nghịch lưu c) Ưu, nhược điểm - Ưu điểm: + Là phương pháp ưu việt nhất, dễ ứng dụng vào nhiều vị trí sản xuất và ứng dụng cho nhiều động có công suất, điện áp khác + Kết cấu gọn nhẹ, tổn hao công suất nhỏ, dễ điều khiển và điều chỉnh tốc độ - Nhược điểm: + Giá thành đắt, đặc biệt động có công suất lớn + Đòi hỏi người công nhân vận hành, sửa chữa phải có tay nghề cao Tóm lại: Với công suất động mà đề tài yêu cầu thiết kế là P đm = 32 kW thì chọn phương án cung cấp điện dùng chỉnh lưu có điều khiển là hợp lý nhất, sơ đồ tổng quát hình 1.4: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất U®k B I kt Ukt PGS -TS Th¸i Duy Thøc  § MC MSX Hình 1.4 1.2 CUNG CẤP DÒNG MỘT CHIỀU CHO CUỘN KÍCH TỪ Nếu dùng chỉnh lưu cho cuộn kích từ thì tải nó là (L - R), để thuận tiện cho việc điều khiển; chi phí đầu tư ban đầu thấp, ta sử dụng chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển, có sơ đồ hình vẽ 1.5: Đ 21U U kIT k21 Đ đBC k Ktt Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Hình 1.5 Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Với cách bố trí trên, thì ta có thể điều chỉnh tốc độ quay động Đ, cách thay đổi điện áp chiều (U DC) cấp vào cuộn kích từ, nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ quay động khác so với tốc độ sở (tốc độ nằm trên đường đặc tính tự nhiên) Vì vậy, điều chỉnh hợp lý điện áp cấp vào phần ứng và điện áp cấp vào cuộn kích từ, thì hệ thống có thể điều chỉnh tốc độ theo hai hướng (hướng trên và hướng so với tốc độ sở, với các tải biến đổi theo quy luật hypebol) Đây là tiêu chất lượng quan trọng mà hệ thống TĐĐ tự động cần đạt 1.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỔI CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ Để đảo chiều quay động hệ thống CL - Đ, người ta có thể dùng các phương án sau: 1.3.1 Đảo chiều cực tính điện áp đấu vào phần ứng động cơ, cách sử dụng cầu tiếp điểm Người ta sử dụng hai Công-tắc-tor, để điều khiển cho động quay thuận (T) và quay ngược (N), sơ đồ nguyên lý hình vẽ 1.6: T N B BA § U®k N T Hình 1.6 Hai cặp tiếp điểm T - T và N - N làm việc ngược nhau: Nếu hai tiếp điểm này đóng; thì hai tiếp điểm mở Giả sử muốn cho động quay thuận, điều khiển Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc cho Công tăc tor quay thuận đóng các tiếp điểm T - T , dòng điện chạy từ (+) nguồn, qua tiếp điểm T đến cực số động cơ, qua dây quấn phần ứng, qua cực số và tiếp điểm T để trở (-) nguồn Tương tự, với trường hợp muốn động quay theo chiều ngược lại, các tiếp điểm N - N đóng lại; các tiếp điểm T - T mở ra, dòng điện qua phần ứng đảo chiều, động quay theo chiều ngược lại Nhược điểm phương pháp là kích thước cồng kềnh; các tiếp điểm thường xuyên phải đóng - mở, vì với các động công suất lớn dòng điện làm việc có giá trị lớn, làm cho các tiếp điểm nhanh bị phá hỏng; đặc biệt là khó đảm bảo an toàn với các môi trường có tính chất dễ cháy nổ như: dầu khí hay khai thác mỏ hầm lò 1.3.2 Đảo chiều cực tính điện áp đấu vào phần ứng động cơ, cách sử dụng hai biến đổi Sơ đồ gồm hai biến đổi B1 và B2 , đấu song song với thông qua các cuộn kháng cân L1 và L2 ( hình vẽ_1.7) Từng biến đổi có thể làm việc chế độ chỉnh lưu nghịch lưu Hai biến đổi B và B2 làm việc độc lập, biến đổi này cấp xung điều khiển để làm việc chế độ chỉnh lưu, thì làm việc chế độ nghịch lưu đợi Nếu gọi 1 là góc mở B 1; 2 là góc mở B 2, thì phối hợp giá trị 1 và 2 phải thực theo quan hệ: 1 + 2 = 1800 Sự phối hợp này gọi là phối hợp tuyến tính Giả sử cần động quay thuận, ta cho B làm việc chế độ chỉnh lưu, nghĩa là 1 = 900 , Ud1 > 0; còn 2 > 900 , B2 làm việc chế độ nghịch lưu U d.2 < Trị số cho phép (khoảng cho phép điều chỉnh) góc mở 1 và 2, tính toán cụ thể phần sau: Ud.1 = U0 Cos1 > 0; Ud.2 = U0 Cos2 < Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Cả hai điện áp đặt lên phần ứng động Đ, động quay theo chiều thuận (chiều tác dụng S.đ.đ U d.1), vì các Tiristor B không thể cho dòng chạy từ Katốt Anốt B1 L1 § L2 B2 Hình 1.7 Khi 1 = 2 = 900 thì Ud.1 = Ud.2 = 0, động trạng thái dừng, thời điểm này có kết hợp với phanh khí thì động dừng chắn, đó có thể áp dụng để dừng tải vị trí quá trình nâng - hạ Nếu cho điện áp điều khiển Uđk < , thì B2 làm việc chế độ chỉnh lưu còn B1 làm việc chế độ nghịch lưu phụ thuộc, động quay theo chiều ngược lại, để thực đảo chiều Đặc điểm chế độ đảo dòng đã trình bày trên là: làm xuất dòng điện lúc thì chạy từ B sang B2, lúc thì chạy từ B2 vào B1 mà không qua mạch động Người ta gọi nó là “dòng điện tuần hoàn” Dòng điện tuần hoàn làm cho máy biến áp và các Tiristor làm việc nặng nề Vì vậy, để hạn chế dòng điện tuần hoàn người ta dùng các điện cảm L1 và L2, trên hình vẽ _1.7 Nhược điểm phương pháp này là chi phí đầu tư cao ngược lại nó có ưu điểm đó là: làm việc tin cậy, kích thước nhỏ gọn, thời gian đảo chiều ngắn, không phát sinh tia lửa quá trình điều khiển nên an toàn với các môi trường dễ cháy nổ dầu khí khai thác mỏ hầm lò Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc 1.3.3 Đảo chiều cực tính điện áp đấu vào cuộn kích từ cách sử dụng hai biến đổi Sơ đồ nguyên lý phương án này hình 1.8 Ưu điểm phương pháp đổi chiều quay này là trị số dòng điện qua các CL nhỏ vì nó là dòng kích từ nên việc lựa chọn các linh kiện bán dẫn dễ dàng và giá thành hạ Tuy nhiên, nhược điểm lớn phương pháp là với các tải có quán tính lớn, thì thời gian đảo chiều dài (thời gian trễ lớn), mặt khác ta phải sử dụng chỉnh lưu có điều khiển nên phức tạp đấu nối và sửa chữa B1 B2 § Hình 1.8 Tóm lại: Qua việc phân tích ưu - nhược điểm sơ đồ, các phương án trên ta thấy: áp dụng phương án 1.3.2 cho đề tài là hợp lý cả, thoả mãn các yêu cầu đặt là: điều chỉnh tốc độ theo hai hướng trên - dưới, đảo chiều quay động với thời gian đảo chiều ngắn, có thể thực hãm tái sinh để trả lượng nguồn động làm việc chế độ hãm và chế độ điều chỉnh giảm tốc độ, chi phí đầu tư cho lắp đặt và vận hành thấp, đặc biệt là có thể làm việc an toàn các môi trường dễ cháy nổ, vì không phát sinh tia lửa qua trình điều khiển Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN KHỞI ĐỘNG, HÃM VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 2.1 PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ Từ phương trình cân áp U = E + Iư R , ta dễ dàng suy dòng làm việc động cơ, làm việc chế độ động là: Iư = U − E U − K.φ.ω = Ru Ru Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Tại thời điểm khởi động  = 0, đó dòng điện khởi động đó là: U Iư = In.m = R , u Ở động có công suất trung bình và lớn thì R có gí trị nhỏ nên dòng khởi động ban đầu lớn, thường vào khoảng 2,5 lần dòng định mức Với giá trị dòng lớn phá hỏng động gây sụt áp lớn lưới điện Để giảm dòng khởi động ta có hai biện pháp: Thứ là tăng điện trở mạnh phần ứng khởi động (dùng các điện trở phụ đấu nối tiếp với mạch phần ứng); Thứ hai là giảm điện áp đấu vào cực động khởi động (ta dùng biến đổi tĩnh) 2.1.1 Khởi động động dùng các điện trở phụ  F I kt I kt 1G 2G 3G 4G E M Ru  Rf1 R R R f2 f3 f4 c 2 1   Hình _2.1 Quá trình khởi động diễn sau: Khi bắt đầu khởi động, tiếp điểm các Công tắc tơ gia tốc 1G, 2G, 3G, 4G mở Người vận hành ấn nút khởi động trên mạch điều khiển, tiếp điểm M đóng lại, động khởi động với toàn các cấp điện trở phụ: (Rf = Rư +Rf1 + Rf2 + Rf3 + Rf4) Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Dòng khởi động ban đầu là: U dm I1 = R + R < (2 u f 2,5) Iđm Động bắt đầu khởi động điểm 1, tốc độ tăng dần đến điểm có dòng điện là I2, thời điểm đó tiếp điểm 1G đóng lại loại cấp điện trở phụ thứ Động chuyển sang khởi động trên đường đặc tính điểm và dòng là I1; điện trở lúc này còn lại là : Rư + Rf2 + Rf3 + Rf4 Quá trình tương tự cấp điện trở phụ cuối cùng loại ra, động chuyển sang khởi động trên đường đặc tính tự nhiên điểm Sau đó tiếp tục tăng tốc làm việc cân điểm F, quá trình khởi động kết thúc Trên thực tế, trước đây phương pháp này dùng nhiều, với phát triển vô cùng mạnh mẽ điện tử công suất, thì phương pháp này lại ít sử dụng Vì nó gây tổn hao lượng quá trình điều chỉnh, kích thước thiết bị cồng kềnh, các tiếp điểm điện thường xuyên đóng - mở nên tuổi thọ không cao 2.1.2 Khởi động động cách điều chỉnh điện áp nguồn Sơ đồ nguyên lý làm việc chỉnh lưu cầu pha có điều khiển, trên hình vẽ 2.2: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất u2 PGS -TS Th¸i Duy Thøc u2a A B C  T1 T6 T3 T2 T5         id T Ud    T4 T¶i   BA u2c u2b T T T6 T T T  T T T I t¶i u ®k T6 T T T T T T T T  Ud  Hình 2.2 BA : là máy biến áp; T1, T2 T6: Là các Thyritor (Thy), đó các Thyritor T1, T3, T5 là nhóm mắc chung Katốt; còn nhóm T2, T4, T6 là nhóm mắc chung Anốt Điều kiện mở các Thy là: nhóm chung Katốt, thì Anốt Thy nào dương và có xung điều khiển; nhóm chung Anốt, thì Katốt Thy nào âm và có xung điều khiển Nguyên lý làm việc chỉnh lưu sau: Giả sử cấp xung điều khiển lệch góc  so với điểm mở tự nhiên, nên thời điểm 1 = (/6 + ), ta cấp xung điều khiển cho T1 ( Anốt T1 có dương nhất), nên T1 mở, dòng điện từ pha A → T1 → Tải → T6 → pha B, quá trình này kéo dài đến 2 , với lý luận tương tự dựa vào sơ đồ ta có: + Từ ( /6 +  ) <  < ( 3/6 +  ) Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà → các Thyritor T1, T6 dẫn dòng; Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc + Từ ( 3/6 +  ) <  < ( 5/6 +  ) → các Thyritor T1, T2 dẫn dòng; + Từ ( 5/6 +  ) <  < ( 7/6 +  ) → các Thyritor T3, T2 dẫn dòng; + Từ ( 7/6 +  ) <  < ( 9/6 +  ) → các Thyritor T3, T4 dẫn dòng; + Từ ( 9/6 +  ) <  < ( 11/6 +  ) → các Thyritor T5, T4 dẫn dòng; + Từ ( 11/6 +  ) <  < ( 13/6 +  ) → các Thyritor T5, T6 dẫn dòng * Biểu thức tính toán: Trong hệ CL - Đ, chỉnh lưu có điều khiển làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành S.đ.đ chiều Ud Trị số Ud phụ thuộc vào nhiều tham số góc điều khiển , sơ đồ chỉnh lưu Nhưng với cách chọn sơ đồ trên, ta coi S.đ.đ chiều phụ thuộc vào góc điều chỉnh  Để đảm bảo điện áp chỉnh lưu, cấp vào phần ứng động Ud < Uđm , thì ta phải chọn khoảng giới hạn góc điều khiển  sau: + Điện áp trung bình: Ud = Ud.K - Ud A = 1,17 U2 cos - (- 1,17 U2 cos) = 2,34 U2 cos ,V - Để đảm bảo cho điện áp chỉnh lưu trung bình U d min phải thoả mãn: 2,34 U2 cosmin = 440 → Uđm = 440 V, thì góc mở min = 64,7 - Mặt khác giá trị điện áp cung cấp cho động cơ, phải đảm bảo: Ukđ < Uđm và Ikđ < (2 U kd =2 I dm Ru 2,5) Iđm, coi mạch phần ứng có Rư thì :Ta có: → Ukđ = Iđm Rư = 72,73.1,946 = 283 ,V Suy ra: Ukđ = 2,34 U2 cosmax = 283 → max = 74 Vậy khoảng giới hạn góc điều chỉnh là:  = ( 64,70 74 ) 2.2 PHƯƠNG PHÁP HÃM ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Hãm điện động là trạng thái mà động sinh mômen quay ngược lại với chiều tốc độ góc Trong tất các chế độ hãm, động làm việc chế độ hãm Với động chiều kích từ độc lập có ba trạng thía hãm: Hãm tái sinh, hãm đấu ngược và hãm động 2.2.1 Hãm đấu ngược Hãm đấu ngược xảy động đấu để quay theo chiều định, trên thực tế (trong quá trình làm việc) động quay theo chiều ngược lại, tác dụng quán tính tác dụng mômen cản các tải có tính chất Với tải có tính chất năng, hãm đấu ngược có thể xảy trường hợp đấu điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng động Giả sử động làm việc ổn định điểm A trạng thái nâng tải (Hình 2.3), đưa điện trở phụ đủ lớn vào mạch  0  (N©ng t¶i)  phần ứng, cho Mn.m < MC , động chuyển sang làm việc điểm B trên đặc tính biến trở Tại B, mômen động sinh nhỏ mômen cản nên tốc độ  C  C dm động giảm dần theo đoạn đặc tính BC; C động dừng lại ( ω c =0 ) Nhưng dụng mômen cản có tính chất có trị số lớn mômen động sinh C D (H¹ t¶i) Hình 2.3 tác và nên động quay theo chiều ngược lại, tăng tốc và làm việc ổn định điểm D (tại đây mômen Mđc = MC ) Ở trường hợp này động làm việc máy phát nối tiếp với lưới điện, biến điện nhận từ lưới và trên trục động thành nhiệt đốt nóng điện trở hãm và mạch phần ứng, làm cho điện trở hãm và động bị nóng lên Với các động có công suất lớn, thường xuyên phải thực quá trình hãm, thì lượng nhiệt toả là lớn, làm già hoá cách điện dây quấn động cơ; làm quá nhiệt Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc điện trở hãm, gây nguy hiểm với các môi trường dễ cháy nổ (như dầu khí khai thác mở hầm lò) 2.2.2 Hãm động Hãm động thực cách cắt phần ứng động khỏi lưới điện và đấu vào điện trở hãm Trong đó động quay quán tính tải Động làm việc máy phát mà lượng học trên trục động chuyển thành lượng điện tiêu tán mạch hãm dạng nhiệt Hãm động có thể thực theo hai phương pháp: hãm động kích từ độc lập hãm động kích từ tự kích +) Hãm động kích từ độc lập: phương pháp hãm này thực cách cắt phần ứng động khỏi lưới điện và đóng vào điện trở hãm; còn mạch kích từ nối vào nguồn cũ Sơ đồ và đặc tính hình vẽ _ 2.4 Độ cứng các đường dặc tính phụ thuộc vào trị số R h, Rh càng nhỏ thì đặc tính càng cứng, mômen hãm càng lớn, hãm càng nhanh Tuy nhiên phải chọn Rh cho dòng điện hãm ban đầu nằm phạm vi cho phép máy điện có thể chịu nổi: Ihđ = (2 2,5).Iđm Trên hình _2.4 vẽ hai đặc tính ứng với hai giá trị khác điện trở hãm là Rh1 và Rh2 (với Rh1 > Rh2) Quá trình hãm xảy sau: Giả sử trước đó động l àm vi ệc ổn định điểm A, chế độ động Khi thực hãm động kích t độc lập thì điểm làm việc động chuyển rời đến điểm B C trên đường đặc tính hãm (điểm làm việc có thể là điểm B C còn tuỳ thuộc vào giá trị điện trở hãm) Sau đó động chuyển động chậm dần, theo đặc tính hãm B0 C0 và dừng lại điểm tải có tính chất ph ản kháng Nếu tải có tính chất tác dụng mà muốn dừng thì phải kết hợp với phanh c khí, không động quay theo chiều ngược lại và làm việc ổn định B’ C’ Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc  I kt 0  C R h1 Rh E   C R h·m  C dm B Ih C D ' ' B Hình 2.4 +) Hãm động kích từ tự kích: Như ta đã thấy trên, điện lưới thì không thể thực hãm động kích từ tự kích Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụnghãm động kích từ tự kích Hãm động kích từ tự kích xảy cắt mạch phần ứng và mạch kích từ khỏi lưới điện, sau đó đóng vào điện trở hãm Nhưng quá trình thao tác trên phải giữ cho chiều dòng kích từ không đổi 2.2.3 Hãm tái sinh (hãm trả lượng nguồn) Xét động chiều truyền động cho cấu nâng hạ (hình 2.5) Giả sử động làm việc ổn định điểm A, trên đặc tính tự nhiên, mômen cản tác dụng lên trục động chính là tải trọng nhân với bán kính tang quấn cáp Iu  I kt §   A' A' 0 A U     C' G C Hình 2.5 Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Khi giảm MC trên trục động cơ, tốc độ động tăng lên Khi giảm M C = thì U , đó sức k.φ đó tốc độ động tốc độ không tải lý tưởng  = 0 = điện động động sinh với điện áp nguồn cung cấp: E = U = k. 0 , điểm làm việc B Tại thời điểm  = 0 mà đổi chiều tác dụng mômen cản M C, thì động tiếp tục tăng tốc và làm việc ổn định điểm A’ , S.đ.đ đó là: E = k. B > U Nên: Iư = Ih = U−E k φ < 0, nghĩa là dòng từ động trả nguồn Khi đó mômen MC = k. Ih < đổi dấu, chiều tác dụng ngược với chiều quay động Mônmen động đổi chiều thành mômen hãm Hãm tái sinh là chế độ hãm kinh tế vì nó trả lượng nguồn, điều kiện để có hãm tái sinh là  > 0 Trong thực tế hãm tái sinh xảy hai trường hợp : +) Chuyển tốc độ từ cao sang  thấp phương pháp điều chỉnh điện 0 áp: điểm làm việc A chuyển sang  điểm làm việc B1, MC không  01 A' đổi thì động giảm dần tốc độ và làm việc ổn định điểm A’ Tại B n động làm việc chế độ hãm tái 0n  D C sinh Vậy chế độ hãm tái sinh thì Hình 2.6 điều chỉnh tốc độ (bằng cách thay đổi điện áp) thực quá trình hãm trả nănng lượng nguồn Để thực hãm dừng tải quá trình nâng - hạ, ta điều chỉnh giảm điện áp cấp vào phần ứng động cơ, cho đường đặc tính đoạn Bn D Tại điểm D tốc độ động  = 0, muốn dừng lại phải kết hợp với phanh khí Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc +) Chế độ thả tải các cấu nâng hạ, các trục tải cỡ lớn, cấu vào và di chuyển các máy xúc điện có sử dụng TĐĐ chiều 2.3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ A B C Để thay đổi tốc độ động cơ, ta có thể BA thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thay đổi điện áp đặt vào cuộn kích từ, để thay đổi từ thông chính Việc điều chỉnh điện áp điều chỉnh từ thông, phải đảm bảo: Uđc < Uđm và đc < đm để đảm bảo cho động không bị phá U®k T4 T1 T6 T3 T2 T5 Ed hỏng Tuy nhiên, việc thay đổi trị số dòng điện E Iu kích từ để thay đổi tốc độ có thời gian trễ điều I kt khiển lớn, đặc biệt là với tải có quán tính lớn Vì vậy, phần này trình bày việc điều khiển tốc độ điều chỉnh điện áp phần ứng Giá trị trung bình S.đ.đ chỉnh lưu (Ed) là: Hình 2.7 Ed = Edo cos đó: Edo : S.đ.đ chỉnh lưu góc mở  = Edo = E max π √2 E π sin = sin π m π m m m đó: - E2, E2max : là giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ điện áp sơ cấp máy BA; - m : là số xung áp đập mạch chu kỳ, với chỉnh lưu cầu pha m nên ta có: √ Edo = √ E2 π sin π = 2,34 E2 Vậy giá trị trung bình S.đ.đ chỉnh lưu có thể viết là: Ed = Edo cos = 2,34 E2 cos Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện 6, -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Giả thiết  = đm = const; Rư = const, ta tiến hành điều chỉnh góc , để thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động Về mặt kỹ thuật cho phép điều chỉnh theo hướng giảm so với Uđm, vì điều khiển theo hướng tăng thì động bị phá hỏng Do đó góc điều chỉnh  phải thảo mãn hệ: ¿ U d =U dm I d=2 I dm ¿{ ¿ ¿ ,34 E2 cos α min=440 2∗ I dm ∗ Ru cos α max =440 ¿{ ¿ hay Thay số vào hệ trên E2 = 440 V ; Iđm = 72,73 A ; Rư = 1,946 , ta có khoảng giới hạn góc điều chỉnh :  = (min max) = (64,70 Vậy điều chỉnh góc mở  = (min khoảng Ud = (283 740) max), thì ta có dải điện áp điều chỉnh 440), V Mặt khác ta biết có tốc độ không tải lý tưởng và điện áp đặt vào động có mối quan hệ: ω ox= Ux =var K φdm Nhưng độ cứng đặc tính không đổi, vì nó phụ thuộc vào thay đổi điện áp mà phụ thuộc vào thay đổi Rư và : K φ 2dm β= =const Ru Như vậy, tiến hành thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động ta họ các đặc tính nhân tạo, nằm phía và song song với đặc tính tự nhiên (Hình 2.8) Ta thấy thay đổi điện áp theo hướng giảm, thì mômen ngắn mạch, dòng ngắn mạch và tốc độ động giảm Vì phương pháp này dùng để điều chỉnh tốc độ động Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Hình 2.8  U®m 0  U1 1  2 U2     C Chương3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 3.1 NGUYÊN TẮC CHUNG VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ LẮP RÁP 3.1.1 Nguyên tắc vẽ sơ đồ nguyên lý Ở các sơ đồ điều khiển tự động, trạng thái các thiết bị, các phận không cố định mà thay đổi theo các tín hiệu điều khiển Đồng thời với thay đổi trạng thái đó, dãn đến thay đổi đường dòng điện mạch Vì vậy, để dễ dàng tìm hiểu nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển tự động, người ta dùng sơ đồ nguyên lý (hay sơ đồ khai triển) Để vẽ sơ đồ nguyên lý, trước đó ta phải tiến hành thiết kế sơ đồ nguyên lý Việc thiết kế phải dựa vào các quá trình công nghệ máy, mức độ tự động hoá và yêu cầu hệ thống điều khiển tự động Nguyên tắc để vẽ sơ đồ nguyên lý sau: + Vị trí chi tiết, phận quan trọng không bố trí giống vị trí thực tế; Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc + Tất các chi tiết cùng phận ký hiệu chữ cái, phận đó có nhiều chi tiết tương tự thì phân biệt chúng các số 1, 2, 3, 4, + Mạch lực vẽ bừng nét liền đậm; mạch điều khiển vẽ nét liền mảnh; + Trạng thái các chi tiết, phận vẽ trạng thái chưa có điện và không có tác động ngoại lực; + Đánh số các đầu nối dây để đọc dễ dàng và lắp ráp tránh nhầm lẫn 3.1.2 Nguyên tắc vẽ sơ đồ lắp ráp + Các thiết bị có trên sơ đồ nguyên lý phải có trên sơ đồ lắp ráp + Phải đảm bảo các yêu cầu hệ thống điều khiển + Bố trí sơ đồ lắo ráp phải đảm bảo tiện lợi sử dụng, tiết kiệm vật liệu tính, mỹ thuật (gọn nhẹ cân đối) + Vẽ dụng cụ thiết bị cần tìm hiểu kỹ cấu tạo, nguyên lý làm việc trước vẽ Ở bên cạnh thiết bị cần ghi rõ tên thiết bị theo nhiệm vụ trên sơ đồ và tên nhà chế tạo quy định để tiện cho việc sử chữa và thay + Mạch lực phải vẽ nét liền đậm, mạch điều khiển vẽ nét liền mảnh, tránh có nhiều chỗ gấp khúc 3.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 3.2.1 Đơn giản + Số lượng thiết bị tham gia sơ đồ là ít (nếu có thể được) + Sử dụngthiết bị cùng loại + Số lượng tiếp điểm, cuộn dây là ít 3.2.2 An toàn + Thiết kế sơ đồ nguyên lý cách hợp lý Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc + Sử dụng máy móc có độ bền cao, độ chính xác cao, là Rơle thì số lần đóng mở tiếp điểm phải lớn + Trong sơ đồ phải bố trí các bảo vệ cần thiết + Nên sử dụng các cấu liên động Cơ - Điện, để đảm bảo an toàn cho người vận hành và cho thiết bị 3.2.3 Linh hoạt, thuận tiện + Sơ đồ điều khiển phải linh hoạt: nhanh chóng và dễ dàng chuyển từ chế độ điều khiển này sang chế độ điều khiển khác; chuyển từ điều khiển cấu này sang điều khiển cấu khác; chuyển từ việc điều khiển quá trình sản xuất này này sang chế độ điều khiển khác quá trình làm việc khác + Sơ đồ điều khiển phải thuận tiện: các thiết bị phải bố trí cho công nhân thao tác dễ dàng, tốn ít sức lực, từ vị trí có thể điều khiển nhiều đối tượng đối tượng có thể điều khiển nhiều chỗ 3.2.4 Thường xuyên kiểm tra tình trạng mạch điện và dễ dàng phát chỗ hư hỏng Dùng tín hiệu hoá để tình trạng làm việc các thiết bị, máy móc, tình trạng tốt xấu mạch điện; sơ đồ phức tạp phải chia nhỏ thành nhiều nhóm và nhóm có bảo vệ và tín hiệu riêng 3.2.5 Tác động dứt khoát bình thường và cố Cần dùng các loại khoá liên động để đảm bảo sơ đồ làm việc theo trình tự thao tác hợp lý 3.2.6 Dùng đúng thiết bị Đây là yêu cầu quan trọng khá phức tạp, để đảm bảo làm tốt điều này cần nắm vững điều kiện làm việc máy móc thiết bị, đặc tính kỹ thuật thiết bị và công dụng nó Ngoài các hệ thống điều khiển tự động còn phải đảm bảo các yêu cầu: lắp ráp, sửa chữa, vận hành dễ dàng và kích thước hệ thống phải gọn nhẹ Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Từ các yêu cầu công nghệ hệ thống truyền động điện đã đặt và vào các nguyên tắc vẽ sơ đồ nguyên lý đã trình bày trên, sau đây là sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh hệ thống (hình vẽ 3.1) 3.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG Để hệ thống làm việc, trước tiên đóng áptomat A, cấp điện cho hệ thống Nếu không xảy cố thì máy biến áp TP có điện, ấn nút khởi động M trên mạch điều khiển, Rơle G có điện, cuộn dây rơle hút mỏ thép để đóng tiếp điểm G trì chính nó, đóng tiếp điểm G2 cho đèn Đ1 báo hiệu hệ thống bắt đầu làm việc, đóng tiếp điểm G3 trên mạch công tắc tơ K Công tắc tơ K tác động đóng tiếp điểm K trên mạch lực cung cấp điện cho hai biến đổi B và B2 mạch phần ứng, các Tiristor cấp xung điều khiển (theo luật điều khiển khởi động) chúng làm việc để cấp điện chiều cho động Đ, động bắt đầu khởi động đạt trạng thái làm việc định mức nghĩa là mô mem quay động sinh đúng mô men cản tải * Hệ thống bảo vệ: - CC: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch - PM1, PM2:Rơle cường độ cực đại bảo vệ quá tải lớn, xảy quá tải thì hai rơle này tác động mở tiếp điểm trên mạch rơle trung gian G để động ngừng làm việc, đóng tiếp điểm cho đèn Đ3 báo hiệu cố - PO: Rơle bảo vệ đứt pha (rơle so lệch dọc): Khi xảy đứt pha thì rơle này tác động mở tiếp điểm PO1 trên mạch rơle trung gian G để động ngừng làm việc, đóng tiếp điểm PO2 cho đèn Đ2 báo hiệu cố - RN: Rơle nhiệt bảo vệ cho động xảy cố quá tải nhỏ lâu dài Khi xảy cố quá tải nhỏ lâu dài thì rơle này tác động mở tiếp điểm RN trên mạch rơle trung gian G để động ngừng làm việc, đóng tiếp điểm RN cho đèn Đ4 báo hiệu cố Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Chương4: CHỌN THIẾT BỊ VÀ BẢO VỆ Để loại trừ hư hỏng thiết bị điện và tăng độ bền chúng làm việc sơ đồ điều khiển tự động với các động có cấp điện áp 1000 V, người ta dùng các hình thức bảo vệ cho động và hệ thống điều khiển sau: - Bảo vệ dòng cực đại - Bảo vệ nhiệt - Bảo vệ điện áp - Bảo vệ khỏi pha 4.1 Bảo vệ dòng cực đại Để bảo vệ khỏi ngắn mạch lực và mạch lực người ta thường dùng các hình thức bảo vệ như: Cầu chì, rơle cực đại máy ngắt tự động Tuy nhiên, với động mà đề tài yêu cầu thiết kế có công suất P = 32 kW, thì chọn hình thức bảo vệ ngắn mạch cho mạch lực là dùng Rơle cực đại mắc nối tiếp (hình vẽ nguyên lý là các rơle PM1 và PM2) Việc tính toán dòng điện để chọn dòng chỉnh định cho rơle cự đại tiến hành theo công thức sau: Icđ = (2 2,25) Iđm đó Iđm là dòng điện tổng cộng số thiết bị làm việc đồng thời lớn sơ đồ điều khiển Áp dụng đề tài thì thiết bị lớn sơ đồ là động cơ, dòng định mức động là: Iđm = 72,73 (A), dòng chỉnh định rơle cực đại là: Icđ = 72,73 = 145,46 ,A Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Còn với các cầu chì bảo vệ mạch chỉnh lưu có điều khiển thì chọn theo công thức sau: Idc = (1 1,25) Iđm chọn hệ số quá tải dây chảy là: k = 1,25, vì dòng điện định mức dây chảy là: Idc = 1,25 72,73 = 90,9 ,A 4.2 Bảo vệ dòng khỏi cực tiểu: Đây là hình thức để bảo vệ cho động chiều, động không đồng đứt mạch kích thích Hình thức bảo vệ này thực nhờ rơle ngắt từ thông đấu nối tiếp với cuộn kích từ Khi mạch kích từ trạng thái làm việc bình thường, thì rơle RNT có điện nó hút, để đóng tiếp điểm thường mở RNT trên mạch điều khiển, nối liền mạch rơle trung gian TG, vì ấn nút khởi động M , rơle trung gian TG có điện cuộn dây rơle hút, làm cho các tiếp điểm thay đổi trạng thái: Tiếp điểm TG đóng lại cấp điện cho Côngtắctơ K, côngtắctơ có điện - hút lõi thép đóng tiếp điểm K trên mạch lực, cấp điện cho phần ứng động Vì lý nào đó mà cuộn kích từ bị điện, thì rơ le RNT không có điện, tiếp điểm thường mở RNT1 trên mạch rơle trung gian TG mở ra, đó có ấn nút mở máy M thì không thể cấp điện vào phần ứng động cơ, đồng thời tiếp điểm RNT2 đóng lại đèn Đ2 sáng để báo hiệu có cố mạch kích từ 4.3 Bảo vệ khỏi quá tải Quá tải độngc có thể phát theo giá trị dòng điện, theo nhiệt độ động Vì có quá tải hai thông số này tăng so với giá trị định mức Để bảo vệ khỏi quá tải có thể dùng rơle cực đại chỉnh định dòng định mức và có khống chế thời gian để tránh dòng mở máy, bảo vệ loại này có tác động có có quá tải khoảnh khắc lớn mà thực tế không cần thiết phải cắt Mục đích bảo vệ khỏi quá tải là cắt không cho động làm việc nhiệt độ nó tăng tới mức có thể làm cháy cách điện Với mục đích đó các thiết bị bảo vệ khỏi quá Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc tải phải ghi nhận là nhiệt lượng động sinh (I 2.t), nhiệt độ động (T 0C) Rơle bảo vệ ghi nhận các thông số này là rơle nhiệt và rơle nhiệt độ Rơle nhiệt làm việc theo nguyên lý sử dụng dãn nở thay đổi tính chất vật lý số loại vật liệu đặc biệt bị nung nóng dòng điện động bảo vệ Rơle nhiệt sau tác động không tự trở mà phải có người can thiệp và cần có khoảng thời gian định - đó chính là thời gian cần thiết động kịp nguội trước làm việc Rơle nhiệt bảo vệ khởi quá tải cho động không chắn, vì thông thường nó đặt thiết bị điều khiển từ xa nên khó có thể đảm bảo cho đặc tính nhiệt rơle và động là giống nhau, nghĩa là rơle có thể không cắt động đã quá nóng, cắt nhầm nhiệt độ động còn giới hạn cho phép Rơle nhiệt độ các thiết bị sử dụng cảm biến bán dẫn, nhiệt điện trở, zeiristor đặt lòng động cần bảo vệ (thường đặt chỗ nóng động cơ, phía đối diện với quạt gió làm mát áp vào vỏ động cơ), nhờ mà kiểm tra tình trạng nhiệt độ động chính xác rơle nhiệt Rơle nhiệt nhận tín hiệu nhiệt từ hai nguồn: - Trực tiếp từ dây quấn động - Từ phần tử nung nóng rơle gồm đĩa kim loại kép, phần tử nung nóng này nhận dòng điện tỷ lệ với dòng điện động Việc lựa chọn giá trị dòng bảo vệ cho rơle nhiệt độ, loại điều chỉnh sau: ¿ I dm r ≥ I dm n I dm dc I > I dm n> dm dc K K ¿{ ¿ Với loại rơle nhiệt độ không điều chỉnh thì chọn: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc ¿ I dm r ≥ I dm n I dm.n =1 ,25 I dm dc =1 ,25 72 ,73=90 , A ¿{ ¿ đó: - Iđm.r - dòng điện định mức rơle; - Iđm.n - dòng định mức phần tử đốt nóng; - Idm.dc - dòng định mức động cơ; - Kmin, Kmax - giới hạn điều chỉnh nhỏ và lớn (thông thường với môt số loại rơle chọn Kmin = 0,75; Kmax = 1,25) 4.4 Bảo vệ điện Bảo vệ điện dùng để tự động cắt động khỏi lưới, lưới bị điện điện áp giảm xuống quá mức Để thực hình thức bảo vệ khỏi điện, người ta đấu song song tiếp điểm liên động Công-tắc-tơ đấu song song điện trở với nút mở máy Còn việc bảo vệ điện áp giảm quá mức, người ta sử dụng rơle điện áp cực tiểu Việc sử dụng điện trở mắc song song với nút mở máy, đòi hỏi phải tính toán chính xác trị số điện trở cần thiết Vì việc xác định chính xác trị số điện trở giúp cho rơle làm việc ổn định, mặt khác quá trình sử dụng lâu dài điện trở có thể hư hỏng, dẫn đến khó khăn cho người sửa chữa, thay Vì vậy, thông thường người ta hay sử dụng hình thức bảo vệ nhờ tiếp liên động sơ đồ nguyên lý trên Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Chương5: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM SIMULINK MATLAB 5.1 ĐẶC TÍNH CƠ TỰ NHIÊN CỦA ĐỘNG CƠ 5.1.1 Phương trình đặc tính Từ phương trình đặc tính tổng quát : ω= Trong đó : Ru U −M k.φ ( k φ )2  : Tốc độ quay động cơ, (Rad/s) U : Điện áp đặt vào phần ứng động cơ, (V) M : Mô men động cơ, (Nm) Rư : Điện trở phần ứng động cơ, () k : Hằng số phụ thuộc vào kết cấu động  : Từ thông cực từ sinh ra, (Vb) Mà : k φ= U − I Ru ω (1) Thay các đại lượng định mức : Uđm = 440 (V) Iđm = 72,73(A) đm = 0,105.nđm = 0,105.1750 = 183,75 ,Rad/s Rư = 1,946 () M dm = P dm 32 103 = =174 ωdm 183 ,75 ,Nm Vào phương trình (1) ta có : k φdm = U dm − I dm Ru 440− 72 ,73 , 946 = =1 , 62 ω dm 183 , 75 Thay các đại lượng định mức vào phương trình đặc tính tổng quát ta có phương trình đặc tính tự nhiên động : Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc KΦ¿ ¿ ¿ R U ω= −M ∗ u ¿ KΦ ⇒ ω=271 , 6− , 74 M ,rad/s 5.2 KHI ĐỘNG CƠ LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ ĐỘNG CƠ 5.2.1 Mô hình toán - Phương trình cân áp: U D=I u Ru + Lu đó : di u +e dt UD : Điện áp đặt vào phần ứng động cơ, (V) Iư : Dòng điện phần ứng động cơ, (A) Rư : Điện trở phần ứng và cực phụ động cơ: Rư = 3,29 () Lư : Cảm kháng phần ứng động cơ, (H) e : Sức điện động phần ứng động cơ, (V) e = k.  = 1,62  UD = 1,17.U2.cos = 1,17 440 cos - Phương trình cân mô men: M − M c =J đó : dω dt M : Mô men động sinh ra, (Nm) Mc : Mô men cản tải, (Nm) J : Mô men quán tính hệ thống truyền động, (Kg/m2) Mc = Mđm = k.đm.Iư đm Mc = 1,62 72,73= 117,8 (N.m) J = Jđc + 0,3.Jđc = 1,3 0,638 = 0,83 (Kg/m2) M = k.đm.Iư đó : ,Nm Jđc : Mô men quán tính phần ứng động cơ, (Rad/s) Iư : Dòng điện phần ứng động cơ, (A) Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc 5.2.2 Sơ đồ cấu trúc và mô MATLAD Từ mô hình toán và các thông số kỹ thuật động ta xây dựng sơ đồ mô MATLAD theo hệ phương trình sau : diu  1,17.440.cos  1,946.I u  0, 0222 dt  1, 62.   M  117,8 0,83 d  dt Lựa chọn dòng khởi động động cơ: Ikđ = 2.Iđm = 72,73 = 145,46 (A) Khối bảng khai : ; đm 2.Mđm ; Mđm  ; 183,75  235,6 ; 117,8 Scope 1: Đồ thị tốc độ góc: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope 2: Đồ thị dòng điện phần ứng động cơ: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope : Đồ thị mô men động cơ: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope 2: Đồ thị góc mở : Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope 4: Đồ thị điện áp đặt vào phần ứng động 5.3 KHI ĐỘNG CƠ LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ HÃM TÁI SINH 5.3.1 Mô hình toán Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc - Phương trình cân áp U D=e − I u Ru − Lu di u dt UD = 1,17 U2 cos = 1,17 440 cos đó: : Góc thông sớm,  =  -  - Phương trình cân mô men: M − M c =J dω dt 5.3.2 Sơ đồ cấu trúc và mô MATLAD diu  1,17.440 cos  1,62.  1,946.I u  0,0222 dt  M  117,8 0,0195 d  dt EMBED Equation.3  Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất Khối bảng khai : ; đm ; Mđm -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc  ; 183,75  ; 117,8 Scope 5: Đồ thị tốc độ góc Scope 1: Đồ thị dòng điện phần ứng động cơ: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope : Đồ thị mô men động cơ: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope 2: Đồ thị góc thông sớm : Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện -*- Trờng Đại Học mỏ địa chất PGS -TS Th¸i Duy Thøc Scope 4: Đồ thị điện áp phần ứng động cơ: Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Đồ án truyền động điện Trờng Đại Học mỏ địa chất Sinh viªn: Nguyễn Ngọc Hà -*- PGS -TS Th¸i Duy Thøc Đồ án truyền động điện