CHƯƠNG I I: BÀI THÍ NGHIỆM HỆ ĐIỀUKHIỂN GIÁM SÁT VỚI PC ACCESS OPC VÀ PLC S7-200.
2.2.3. Các phần tử của hệ thống.
2.2.3.1 Bàn vítme đai ốc bi.
Đây là thiết bị cơ khí có độ chính xác cao, được điều khiển thông qua các động cơ được gắn đồng trục với nhau. Động cơ điều khiển vít me có thể là động cơ Step, động cơ secvor, động cơ ba pha... tùy vào yêu cầu công nghệ cũng như phương pháp điều khiển mà ta lựa chọn sao cho phù hợp. Ở đây ta dùng động cơ ba pha để điều khiển.
Một bộ vít me hoàn chỉnh bao gồm bàn gá, các gối đỡ, thanh dẫn hướng
Hình 2.3 Kết cấu bên trong của bàn gá 2.2.3.2. Động cơ ba pha.
Khác với động cơ một chiều, động cơ KĐB được cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt. Từ thông động cơ cũng như mômen động cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số. Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ KĐB là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh. Trong định hướng xây dựng hệ truyền động động cơ KĐB, người ta có xu hướng tiếp cận với các đặc tính điều chỉnh của truyền động động cơ 1 chiều.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ KĐB có dạng: Uph : Điện áp pha nguồn đặt vào dây quấn stato 0 : Tốc độ đồng bộ
R1, R2', Xnm là thông số dây quấn stato và rôto. s : Hệ số trượt của động cơ.
Trong công nghiệp thường sử dụng bốn hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB:
- Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi Thyristor. - Điều chỉnh điện trở Rôto bằng bộ biến đổi xung Thyristor. - Điều chỉnh công suất trượt Ps.
- Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến đổi tần số Thyristor hay Tranzistor.
Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiề u ba pha, trong động cơ sẽ sinh ra một từ trường quay. Từ trường này quét qua các thanh dẫn roto, làm cảm ứng trên dây quấn roto một sức điện động E2 sẽ sinh ra dòng điện I2 chạy trong dây quấn. Chiều của sức điện động và chiều dòng điện được xác định theo qui tắc bàn tay phải.
Chiều dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía trên roto hướng từ trong ra ngoài, còn dòng điện của các thanh dẫn ở nữa phía dưới roto hướng từ ngoài vào trong.
Dòng điện I2 tác động tương hổ với từ trường stato tạo ra lực điện từ trên dây dẫn roto và mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trường.
Tốc độ quay của roto n luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay stato n1. Có sự chuyển động tương đối giữa roto và từ trường quay stato duy trì được dòng điện I2
và mômen M. Vì tốc độ của roto khác với tốc độ của từ trường quay stato nên gọi là động cơ không đồng bộ.
Đặc trưng cho động cơ không đồng bộ ba pha là hệ số trượt:
; Trong đó:
n là tốc độ quay của roto. f1 tần số dòng điện lưới. P số đôi cực.
n1 tốc độ quay của từ trường quay (tốc độ đồng bộ của động cơ). Khi tần số của mạng điện thay đổi thì n1 thay đổi làm cho n thay đổi. Khi mở máy thì n = 0 và S = 1 gọi là độ trượt mở máy.
Dòng điện trong dây quấn và từ trường quay tác dụng lực tương hỗ lên nhau nên khi roto chịu tác dụng của mômen M thì từ trường quay cũng chịu tác dụng của mômen M theo chiều ngược lại. Muốn cho từ trường quay với tốc độ n1 thì nó phải nhận một công suất đưa vào gọi là công suất điện từ.
Khi đó công suất điện đưa vào:
Ngoài thành phần công suất điện từ còn có tổn hao trên điện trở dây quấn stato.
Tổn hao sắt từ: ;
Công suất cơ ở trục là:
Công suất cơ nhỏ hơn công suất điện từ vì còn tổn hao trên dây quấn roto: ;
Trong đó:
m2: số pha của dây quấn roto. Vì p’2 < pđt do đó n < n1
Công suất cơ của p2 đưa ra nhỏ hơn p’2 vì còn tổn hao do ma sát trên trục động cơ và tổn hao phụ khác:
Hiệu suất của động cơ:
2.2.3.3. Encoder.
Mã hiệu: E508 – 1024 – 3 – 1 – T - 24
Giải thích chỉ số:
- E50: Loại Encoder - S: Shaft type ( Kiểu trục)
- 1024: Pulse/1Revolution (số xung/ vòng )
- 3: Output phase: Số pha ở đầu ra Encoder được ký hiệu là A, B, Z. - 24: Power Supply Nguồn cấp là 24V
Các quy định về màu sắc của dây đầu ra
Hình 2.4 Encoder và cách quy định các đầu dây 2.2.3.4 Hộp giảm tốc.
Tốc độ của động cơ không đồng bộ ba pha là khá lớn. Nếu trực tiếp gắn vào trục của vít me thì không phù hợp với yêu cầu truyền động. Do đó để giảm tốc cho động cơ thì ta cần lắp đồng trục với động cơ một thiết bị giảm tốc. Thiết bị đó gọi là hộp giảm tốc
Nguyên lý làm việc của hộp giảm tốc:
Thông qua các cặp bánh răng để tạo lên tỉ số truyền. Ví dụ ta có cặp bánh răng thứ nhất có tỉ lệ chuyền là 1:10 tức là banh răng lớn chuyển động được 1 vòng thì bánh răng nhỏ chuyển động được 10 vòng như vậy để giảm tốc đi 10 lần ta chỉ cần kết nối trục của bánh răng nhỏ với động cơ cần giảm tốc và trục của bánh răng lớn được gắn với cơ cấu cần tốc độ thấp. Để tăng tiếp hệ số truyền ta chỉ cần kết nối liên tiếp các trục bánh răng với nhau để tạo ra tỉ số truyền cao hơn 1:20; 1:30 …