Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống truyền động điện cho động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ (Đồ án môn học). Ngày nay cùng với việc công nghiệp và hiện đại hoá xã hội ngày càng phát triển, việc sử dụng hệ thống tự động hóa ngày càng tăng. Vì vậy hệ thống truyền động điện điều khiển động cơ xoay chiều ba pha không đông bộ không thể thiếu trong các hệ thống đó. Chính vì những yếu tố trên nên sự cần thiết phải trang bị, thiết kế một hệ thống điều khiển động cơ sao cho không những đảm bảo được tính thẩm mỹ, tiện dụng và an toàn cho người sử dụng. Động cơ có rất nhiều ứng dụng trong đời sống. Thử hỏi những hệ thống dây chuyền, băng tải, các máy móc hàng ngày thi đa số đều sử dụng động cơ. Do vậy các yếu tố kể trên đòi hỏi sự ra đời và sự có mặt của hệ truyền động và điều khiển động cơ. Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, tốc độ công nghiệp hoá tăng nhanh nên nhu cầu về các máy móc ngày càng tăng. Để có thể đáp ứng được việc chế tạo và sử dụng máy móc một cách dễ dàng. Vấn đề đặt ra ở đây là ta cần phải thiết kế, lắp đặt một hệ thống truyền động điều khiển động cơ đáp ứng được yêu cầu trên. Một vấn đề nữa đặt ra đối với động cơ đó là phải vận hành êm, an toàn, chính xác lại luôn được coi trọng. Chính những yêu cầu khắt khe của khách hàng khi sử dụng và lựa chọn máy móc đòi hỏi những chuyên gia, các hãng sản xuất ngày càng phải nâng cao, cải tiến công nghệ sao cho chất lượng được tốt nhất. Vì vậy việc triển khai đề tài: “thiết kế hệ thống truyền động điện cho động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ” nhằm giải pháp phần nào những yêu cầu về tính kinh tế, kỹ thuật cũng như tính công nghệ đang có xu hướng ứng dụng cao đối với quy trình sản xuất máy móc. Xuất phát từ thực tiễn em muốn được đóng góp những phần nhỏ tìm tòi, nghiên cứu của mình vào việc nghiên cứu hệ truyền động điện tự động cho băng tải bằng động cơ không đồng bộ sử dụng bộ biến tần PWM. Toàn bộ nội dung đề tài được trình bày với các nội dung sau đây: Chương 1 – Giới thiệu công nghệ, xây dưng phương án truyến động Chương 2 – Mô hình hóa hệ thống truyền động điện Chương 3 – Tổng hợp hệ thống truyền động điện Chương 4 – Mô phỏng kiểm nghiệm và đánh giá kết quả
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : TỔNG HỢP HỆ THỐNG TĐ ĐIỆN MỞ ĐẦU Ngày với việc công nghiệp đại hoá xã hội ngày phát triển, việc sử dụng hệ thống tự động hóa ngày tăng Vì hệ thống truyền động điện điều khiển động xoay chiều ba pha không đông thiếu hệ thống Chính yếu tố nên cần thiết phải trang bị, thiết kế hệ thống điều khiển động cho khơng đảm bảo tính thẩm mỹ, tiện dụng an toàn cho người sử dụng Động có nhiều ứng dụng đời sống Thử hỏi hệ thống dây chuyền, băng tải, máy móc hàng ngày thi đa số sử dụng động Do yếu tố kể đòi hỏi đời có mặt hệ truyền động điều khiển động Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ kinh tế, tốc độ cơng nghiệp hố tăng nhanh nên nhu cầu máy móc ngày tăng Để đáp ứng việc chế tạo sử dụng máy móc cách dễ dàng Vấn đề đặt ta cần phải thiết kế, lắp đặt hệ thống truyền động điều khiển động đáp ứng yêu cầu Một vấn đề đặt động phải vận hành êm, an tồn, xác lại ln coi trọng Chính yêu cầu khắt khe khách hàng sử dụng lựa chọn máy móc địi hỏi chun gia, hãng sản xuất ngày phải nâng cao, cải tiến công nghệ cho chất lượng tốt Vì việc triển khai đề tài: “thiết kế hệ thống truyền động điện cho động xoay chiều ba pha không đồng bộ” nhằm giải pháp phần yêu cầu tính kinh tế, kỹ thuật tính cơng nghệ có xu hướng ứng dụng cao quy trình sản xuất máy móc Xuất phát từ thực tiễn em muốn đóng góp phần nhỏ tìm tịi, nghiên cứu vào việc nghiên cứu hệ truyền động điện tự động cho băng tải động không đồng sử dụng biến tần PWM Toàn nội dung đề tài trình bày với nội dung sau đây: Page Chương – Giới thiệu công nghệ, xây dưng phương án truyến động Chương – Mơ hình hóa hệ thống truyền động điện Chương – Tổng hợp hệ thống truyền động điện Chương – Mô kiểm nghiệm đánh giá kết Đề tài thực với giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáoTS.Lê Tiến Dũng Nội dung đề tài chắn cịn nhiều thiếu sót, em mong tiếp thu ý kiến đóng góp bổ sung thầy cô giáo để đề tài em hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Trang Mở đầu Chương Giới thiêu công nghệ, xây dựng phương án truyền động… .4 1.1 Giới thiệu cơng nghệ, tốn… 1.2 Phân tích u cầu cơng nghệ, đặc tính tải 1.3 Chọn phương án truyền động 1.4 Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống truyền động điện… .8 1.5 Tính chọn cơng suất động cơ… 1.6 Xác định tham sô hệ thống 14 Chương Mơ hình hóa hệ thống truyền động điện… 17 2.1 2.2 2.3 Mơ hình tốn học đông 17 Xây dựng mơ hình tốn học khâu hệ thống 33 Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống 38 Chương Tổng hợp hệ thống truyền đông điện… 39 3.1 Sơ đồ mạch vòng hệ thống truyền động điện… 39 Chương Mô kiểm nghiệm đánh giá chất lượng 43 4.1 4.2 4.3 Mô hệ thống phần mềm matlab-simulink 43 Phân tích kết mô phỏng… 46 Đánh giá chất lượng hệ truyền động .47 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Giới thiệu công nghệ Thiết kế hệ thống truyền động điện cho động xoay chiều ba pha khơng đồng có thơng số kỹ thuật sau : - Nguồn điện xoay chiều pha 220V/380V - Tải hệ thống truyền động điện cho sơ đồ : r = 0.12m; M= Kg Sơ đồ cơng nghệ Hình : sơ đồ cơng nghệ 1.2 Phân tích u cầu cơng nghệ, đặc tính tải 1.2.1 Yêu cầu công nghệ - Sử dụng động xoay chiều ba pha không đồng điều khiển tốc độ tải theo yêu cầu hình - Nguồn điện sử dụng : 220V/380V - Hệ thông hoạt động ổn định - Sai số năm khoảng cho phép - Điều khiển động dễ dàng Đồ thi mong muốn tải Hình : đồ thi mong muốn tải 1.2.2 Đặc tính tải + Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f(ω)ω)) Pt đặc tinh tải Trong đó: Mc - mơmen ứng với tốc độ ω) Mco - mômen ứng với tốc độ ω) = Mđm - mômen ứng với tốc độ định mức ω)đm + Ta có trường hợp số mũ q ứng với tải: Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tương ứng cấu máy tiện, doa, máy dây, giấy, Đặc điểm loại máy tốc độ làm việc thấp mơmen cản (ω)lực cản) lớn Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tương ứng cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cấu ăn dao máy cắt gọt, Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc với tốc độ, tương ứng cấu ma sát, máy bào, máy phát chiều tải trở Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, tương ứng cấu máy bơm, quạy gió, máy nén Ở hệ thống , momen cản loại băng tải có q = MC = Mđm = const Trong MC momen cản Ta có MC = f(ω)) Đồ thị đăc tinh tải : hình : đặc tinh tải 1.3 Chọn phương án truyền động Phương trình đặc tính động KĐB M= Từ phương trình đặc tính ta thấy điều chỉnh tốc độ động phương pháp sau: Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch Rotor Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số nguồn xoay chiều Trong đề tài chọn phương pháp thay đổi tần số nguồn xoay chiều biến tần gián tiếp để điều chỉnh tốc độ động Hình Sơ đồ cấu trúc biến tần gián tiếp Hình Sơ đồ nguyên lý biến tần gián tiếp pha 1.3.1 Điều chỉnh tôc độ cách thay đổi tần số - Tốc độ động KĐB n = n1(ω)1-s) = (ω)60f/p)(ω)1-s) - Khi hệ số trượt thay đổi tốc độ tỷ lệ thuận với tần số - Mặt khác, từ biểu thức E1=4.44f1W1KdqØmax ta nhận thấy max tỷ lệ thuận với E1/f1 - Người ta mong muốn giữ cho Ømax= const 1.4 - Muốn phải điều chỉnh đồng thời E/f , có nghĩa phải sử dụng nguồn điện đặc biệt , biến tần cơng nghiệp - Do phát triển mạnh mẽ kĩ thuật vi điện tử điện tử công suất, biến tần đời mở triển vọng lớn lĩnh vực điều khiển động xoay chiều phương pháp tần số Sử dụng biến tần để điều khiển động theo quy luật khác (ω) quy luật U/f, điều khiển véc tơ ) tạo hệ điều khiển tốc độ động có tính vượt trội Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống truyền động điện 1.4.1 Sơ đồ khối : hình : sơ đồ khối cấu trúc hệ thống đo lường PI Hình Sơ đồ cấu trúc truyền động 1.4.2 Chức - Đông : truyền động cho tải (ω) biến đổi điện thành ) - Bộ biến đổi (ω) BBĐ ): nhận lượng từ nguồn điện, biến đổi thành dạng thích hợp cung cấp cho động - Bộ điều khiển : so sanh giá trị đặt giá trị đo lường, thông qua hàm chức tạo tin hiệu điều khiển để điều khiển thông số biến đổi - Đo lường : đo lường thông số đông (ω) tốc độ, điện áp, dịng điện… ) cung cấp thơng tin cho điều khiển Tính chọn cơng suất động 1.5 Muốn hệ thống truyền động điện tự động (ω)HT TĐĐTĐ) làm việc tiêu kỹ thuật, kinh tế an toàn, cần chọn động điện Nếu chọn động không phù hợp, công suất động lớn, làm tăng giá thành, giảm hiệu suất truyền động giảm hệ số công suất cos Ngược lại, chọn động có cơng suất q nhỏ so với u cầu động khơng làm việc bị tải dẫn đến phát nóng nhiệt độ cho phép gây cháy giảm tuổi thọ động Khi chọn động phải vào trị số chế độ làm việc phụ tải; phải xét đến phát nóng động lúc bình thường lúc tải 1.5.1 Tính chọn cơng suất động Do chê độ làm việc động kéo băng tải liên tục, chế độ dài hạn Theo đề bai loại phụ tải khơng địi hỏi điều khiển tốc độ nhiều cấp khác Momen khởi động động Mkđ = (ω)1,61,8)Mđm Bởi nên chọn động truyện động động có hệ sơ trượt lớn, rãnh stator sâu để momen mở máy lớn Việc tinh chọn công suất động cho hệ truyền động theo công suất cản tĩnh Phụ tải hệ thống cố định với khối lượng Kg nên không cần thiết phải kiếm tra điều kiên phát nóng tải