Bài giảng Thực hành truyền động điện

Bộ lao động thương binh xà hội Trường đại học sư phạm kỹ thuật nam định Th.s PHM VN CHNH Th.s Phạm thị hoa tập giảng thực hành truyền động điện Nam định 2012 LI NểI U ng điện thiết bị động lực để truyền động máy công nghiệp Điều chỉnh tốc độ động điện yêu cầu nghiên cứu ứng dụng động điện đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày phát triển đại dây chuyền sản xuất tự động Ngày nay, ứng dụng tiến kỹ thuật điện tử công suất, tin học hệ truyền động thay đổi cách đáng kể Các biến đổi điện tử cơng suất chế tạo hồn chỉnh ứng dụng khoa học tiên tiến phương pháp tính để điều chỉnh tốc độ động đáp ứng yêu cầu công nghệ, đạt chất lượng cao tiết kiệm điện năng, giảm kích thước giá thành hệ Để thống nội dung giảng dạy, có tài liêu nghiên cứu cho giảng viên sinh viên thực hành hệ truyền động với động điện chiều, xoay chiều đặc biệt sở thiết bị điện điều khiển động điện trang bị đại trung tâm thực hành Nội dung chủ yếu xây dựng đặc tính điều chỉnh theo phụ tải khác nhau, điều chỉnh tốc độ điều khiển theo hệ thống truyền động Bộ môn Kỹ thuật điều khiển biên tập giảng thực hành truyền động điện theo tập sau: Bài1 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Bài Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ nối tiếp Bài Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ hỗn hợp Bài Điều chỉnh tốc độ động không đồng Bài Điều chỉnh tốc độ động đặc biệt Tập giảng thực hành truyền động điện biên soạn theo hướng mở thực hành theo nhiều dạng tập hệ thống truyền động điều khiển tốc độ động chiều xoay chiều khơng đồng Trong q trình biên soạn nhóm tác giả cố gắng tham khảo nhiều nguồn tài liệu, cập nhật kiến thức mới, nguồn tài liệu cung cấp số hãng thiết bị, thiết bị thực tế điều khiển truyền động đại, trao đổi ý kiến chuyên môn bạn đồng nghiệp, song hạn chế thông tin khả nên nội dung khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy, giáo, bạn đọc đóng góp để nhóm tác giả hồn thiện tốt Nội dung đóng góp xin giử mơn Kỹ thuật điều khiển- Khoa Điện – Điện tử trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định Tác giả Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Bài 1: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Bài 2: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 34 Bài 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HỢP 53 Bài 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 74 Bài 5: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐẶC BIỆT 120 PHỤ LỤC 137 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BIẾN TẦN SIEMENS 137 Bài 1: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP I Mục tiêu học tập Kiến thức: - Nắm cấu tạo động điện chiều kích từ độc lập - Nắm phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Kĩ năng: - Nối dây vận hành mạch điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập - Xây dựng đặc tính điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập dựa vào số liệu đo Thái độ: - Nghiêm túc học tập, tích cực luyện tập - Tổ chức nơi làm việc gọn gàng ngăn lắp - Đảm bảo an toàn cho người thiết bị II Tóm tắt lý thuyết Cấu tạo động điện chiều kích từ độc lập Cấu tạo động điện chiều gồm hai phần phần tĩnh (Stato) phần động (Rotor)  Phần tĩnh gồm cực từ chính, cực từ phụ, gơng từ, chổi than, nắp máy - Cực từ phần để tạo từ trường chiều gồm có lõi sắt cuộn dây kích từ - Cực từ phụ gồm cực từ để cải thiện tình trạng đổi chiều Cực từ phụ làm thép khối đặt cuộn dây quấn - Gông từ phần nối tiếp cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện lớn gông từ làm thép đúc, máy điện nhỏ gông từ thép ghép lại - Chổi than dùng để đưa dòng điện từ vào máy Các chổi than đặt lên giá đựng chổi than tỳ lên hai vành góp nhờ hai lị xo - Nắp máy dùng để bảo vệ chi tiết máy  Phần quay gồm lõi sắt phần ứng, dây quấn phần ứng, phiến góp, cánh quạt, trục máy - Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, có dạng hình trụ tròn ép cứng vào với trục máy tạo thành khối thống - Dây quấn phần ứng sinh sức điện động - Vành góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều - Cánh quạt dùng để làm mát động - Trục máy dùng để đặt lõi thép phần ứng vành góp Hình 1.1 Cấu tạo động điện chiều 1.Vành góp; Cổi than; Rotor; Cực từ; Cuộn dây kích từ; Lõi thép Stato; Cuộn dây phần ứng Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Ở động điện chiều kích từ độc lập cuộn kích từ CKĐ cấp điện từ nguồn tách biệt với nguồn điện cấp cho cuộn dây phần ứng (hình 1.2a) Ở động điện kích từ song song cuộn dây kích từ cuộn dây phần ứng cấp điện nguồn (hình 1.2b) Trong trường hợp mà nguồn điện có cơng suất lớn nhiều so với cơng suất động tính chất động tương tự động kích từ độc lập Trong đó: EA : sức điện động cảm ứng dây quấn phần ứng; CP : cuộn dây phụ; CB : cuộn dây bù; CKT : cuộn dây kích từ; Rpư : điện trở phụ mạch phần ứng; Rpkt : điện trở phụ mạch kích từ UA + E CP CB Rpư IA If Rpkt CKT (a) Uf - + UA + E CP CB Rpư IA If Rpkt CKT (b) Hình 1.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều a.Kích từ độc lập; b Kích từ song song Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập a.Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập - Điện áp mạch phần ứng: UA = EA + IAR - Sức điện động phần ứng: EA = k = ken - Mômen quay động cơ: M  k I A - Phương trình biểu diễn quan hệ tốc độ mômen quay:  UA R  M  0   K ( K ) 0  UA K   R M ( K ) Trong đó: M : mơmen quay động cơ; UA : điện áp đặt vào động cơ; IA : dòng điện phần ứng; EA : sức điện động phần ứng; If : dòng điện kích từ; Uf : điện áp mạch kích từ;  : từ thông động cơ; k : hệ số số phụ thuộc kết cấu động cơ; ke=0,105k; =2n/60=0,105n; R : điện trở mạch phần ứng R = rA + rCB + rCP + Rpư Với: rA điện trở cuộn dây phần ứng Với điều kiện K số, đặc tính có dạng đường thẳng hình 1.3  0 M Hình 1.3 Dạng đặc tính động điện chiều kích từ độc lập b Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập * Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng - Điện áp phần ứng giảm, tốc độ động nhỏ - Điều chỉnh trơn dải điều chỉnh D=10:1 - Độ cứng đặc tính giữ khơng đổi tồn dải điều chỉnh - Chỉ thay đổi tốc độ phía giảm (vì thay đổi UAUAđm) * Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông - Từ thông giảm, tốc độ động lớn - Điều chỉnh trơn dải điều chỉnh D=3:1 - Độ cứng đặc tính giảm giảm từ thơng - Chỉ thay đổi tốc độ phía tăng (vì thay đổi Rpư) III.Thiết bị, dụng cụ, vật tư phục vụ bàn thực hành TT Tên thiết bị Đơn vị Số tính lượng Động điện chiều kích từ độc lập Thiết bị đo công suất kiểu bột từ Bộ nguồn chiều điều chỉnh (chỉnh lưu dùng bộ SCR) Bộ nguồn chiều không điều chỉnh (chỉnh lưu dùng điốt) Ampe kế số chiều Vôn kế số chiều Bộ biến trở phụ cho mạch kích từ (2,2KΩ) Công tắc nguồn tổng pha Khớp nối 10 Nắp che khớp nối 11 Dây nối m 30 12 Bút thử điện 13 Đồng hồ vạn 14 Kìm mỏ nhọn 15 Kìm cắt 16 Tuốcnơvít 17 Băng dính cách điện cuộn  Thiết bị đo công suất kiểu bột từ Thiết bị xây dựng dựa tổng hợp cách hợp lý thiết bị chức sau: - Thiết bị phanh hãm kiểu bột từ - Thiết bị điều khiển lực hãm - Thiết bị đo tốc độ (vịng/phút) đo mơmen (kg-cm) MAX kg-cm SPEED METER (r.p.m) DIGITAL TORQUE METER (kg-cm) RPM DIGITAL Kg-cm ZERO ADJ POWER SW TORQUE ADJ TORQUE SW T I I O O > MAGNETIC POWER BRAKE Power(W)=0,01026 x speed(RPM) x Torque(kg-cm) Hình 1.4 Mơ hình thiết bị đo công suất kiểu bột từ Thiết bị đo công suất nối trục cách dễ dàng với máy điện quay cần tiến hành thí nghiệm; dễ dàng điều chỉnh tăng giảm tải máy điện thí nghiệm cách thay đổi lực hãm Hai đại lượng tốc độ mơmen đo xác hiển thị số Để tiến hành thí nghiệm với thiết bị đo công suất kiểu bột từ Núm điều chỉnh “TORQUE ADJ” quay hết theo chiều ngược chiều kim đồng hồ; “POWER SW” đặt “0” trước cấp nguồn cho động thí nghiệm, kiểm tra ghép nối trục máy thí nghiệm với thiết bị đo cơng suất đảm bảo chưa, bắt chặt vít cố định hai đế máy, sau bước làm tốt ta tiến hành cấp điện cho động động quay vòng phút (để cho bột từ bên thiết bị đo công suất kiểu từ bám đều), sau cấp nguồn xoay chiều 220V cho thiết bị đo công suất kiểu bột từ, bật công tắc đặt về”I” lúc đèn báo nguồn sang, quạt làm mát thiết bị đo công suất kiểu bột từ quay, đồng thời điều chỉnh “ZERO ADJ” theo dõi số kg-cm số 00000 Tiến hành điều chỉnh “TORQUE ADJ” đồng thời quan sát hiển thị kgcm số kg-cm, điều chỉnh đến vị trí mà giá trị kg-cm cần đặt lên trục động thí nghiệm cần đo Ví dụ: động cần thí nghiệm có thơng số sau:U = 220V, P = 0,25 KW, n = 1720 vịng/phút Cần tính tải trọng thị giá trị kg-cm tải định mức, theo cơng thức sau đây: F(kg)  P(out ) 250 W   1,66(kg ) 1,027.L.n 1,027.0,85.1720 Trong công thức trên: P(out)=1,027.M.n: công suất truyền trục động cơ; M: mômen quay; L: độ dài cân bột từ L = 0,85 m; N: tốc độ quay động cơ; 1kg = 9,807 n.M; IV Thực hành Tìm hiểu cấu tạo động điện chiều kích từ độc lập a.Xác định thông số định mức động Dựa vào thông tin ghi nhãn máy, ghi lại thông số định mức động điện chiều kích từ độc lập vào bảng 1.1 152 153 154 155 156 CẢNH BÁO LỖI Trong trường hợp có lỗi, biến tần khơng hoạt động mã lỗi xuất Để reset lỗi, ta áp dụng phương pháp sau: - Xoay chuyển công suất tới drive - Nhấn nút - Via Digital Input ( mặc định ) hình BOP hay AOP 157 158 159 160 161 162 163 164 165 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền Truyền động điện – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội năm 1996 Bùi Đình Tiếu – Phạm Duy Nghi- Nguyễn Dư Xứng Cơ sở truyền động điện tập I, II- Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội năm 1974 Nguễn Bính Điện tử cơng suất – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội năm 1982 Bùi Đình Tiếu Truyền Động điện – Nhà xuất giá dục năm 2004 Nguyễn Phùng Quang Điều khiển truyền động điện xoay chiều ba pha – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội năm 1996 Bùi Quốc Khánh – Phạm Quốc Hải – Nguyễn Văn Liễn – Dương Văn Nghi Điều chỉnh tự động truyền động điện – Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 1996 Vũ Gia Hanh – Trần Khánh Hà – Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu Máy điện I, II – Nhà xuất khoa học kỹ thu ật Hà nội năm 1998 Các tài liệu biến tần công ty Thương mại phát triển công nghệ Ngân Giang 166 ... thống truyền động Bộ môn Kỹ thuật điều khiển biên tập giảng thực hành truyền động điện theo tập sau: Bài1 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Bài Điều chỉnh tốc độ động điện chiều... tiếp Bài Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ hỗn hợp Bài Điều chỉnh tốc độ động không đồng Bài Điều chỉnh tốc độ động đặc biệt Tập giảng thực hành truyền động điện biên soạn theo hướng mở thực. .. tiến hành thực hành: - Trước tiến hành thực hành cần phải kiểm tra lại thiết bị, máy móc có gẫy, vỡ, kẹt…hay khơng? Nếu tất thiết bị, máy móc tốt tiến hành thực hành theo bước nêu - Trong trình thực