• ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ MC LC a . Cấu trúc hệ F-Đ 11 b . Đặc điểm của hệ F-Đ 12 a . Hệ truyền động thyristor-động cơ (T-Đ) 13 b . Đặc tính cơ của hệ T-Đ .13 c . Đặc điểm hệ truyền động Thyristor - động cơ .14 Điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ 21 Bảo vệ cắt khẩn cấp trên mạch động lực: Nh ngắn mạch ở bộ biến đổi hệ thống truyền động, mất kích từ động cơ, quá tốc độ, quá dòng, quá điện áp phần ứng, đánh lửa gây ngắn mạch ở vành góp, ngắn mạch một số vòng dây của máy biến áp nguồn . Mạch bảo vệ thực hện cắt khẩn cấp bằng các thiết bị đóng cắt truyền thống nh cầu chì, áptômát, rơle kết hợp với bảo vệ ở mạch điều khiển nh khoá thyristor, cắt nguồn nuôi, khoá các bộ điều chỉnh .29 Bảo vệ cắt có thời gian: Quá tải , cách điện giảm , quá nhiệt v.v . Mạch bảo vệ phát hiện và phát tín hiệu cảnh báo trong lúc đó mạch điều chỉnh sẽ tự động thay đổi tham số điều khiển để thoát khỏi sự cố hoặc ngời vận hành trực tiếp điều chỉnh . Nếu sau một thời gian quy định mạch bảo vệ sẽ tác động cắt hệ thống , ngừng làm việc để giải quyết sự cố 29 Trong các hệ truyền động hiện đại điều khiển số dùng vi xử lý hay vi tính có trang bị chơng trình kiểm tra trạng thái của hệ để phát tín hiệu cảnh báo hoặc dự báo sự cố xảy ra cắt kịp thời để tránh gây h hỏng 30 b . Bảo vệ trong bộ biến đổi .30 Bảo vệ quá nhiệt : Khi thyristor đợc điều khiển mở cho dòng chảy qua van, công suất tổn thất bên trong sẽ đốt nóng chúng, trong đó mặt ghép là nơi bị đốt nóng lớn nhất. Ngoài ra, quá trình chuyển mạch van cũng gây ra tổn thất điện năng. Do các thiết bị bán dẫn nói chung rất nhạy cảm với nhiệt độ, mọi sự quá nhiệt độ trên van dù chỉ diễn ra trong thời gian ngắn cũng có thể phá hỏng van, nên để bảo vệ quá nhiệt trên van, ta sử dụng các biện pháp làm mát cỡng bức. Biện pháp làm mát thông dụng nhất là quạt không khí xung quanh cánh tản nhiệt (làm mát bằng gió). Đối với thiết bị bán dẫn công suất lớn hơn, ta có thể cho nớc trực tiếp chảy qua cánh tản nhiệt (làm mát bằng nớc) hoặc ngâm cả thiết bị bán dẫn vào dầu biến thế 30 3. Các mạch đo lờng và các mạch điều khiển phụ trợ trong các mạch điều khiển .43 1 . Điều khiển TIRISTO .48 Đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ Tên đề tài : Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lợng F Phễu Vật liệu Cơ cấu cân định lượng Puli chủ động Hộp số Động cơ không đồng bộ 3 pha Số liệu : + Lực kéo 600N + Tốc độ cực đại 1,5 m/s + Tốc độ cực tiểu 0,075 m/s + Đờng kính trục 300 mm + Hộp số i = 10 ; = 80% - Yêu cầu : + Nêu yêu cầu công nghệ của truyền động + Tính chọn công suất động cơ + Chọn phơng án truyền động + Xây dựng sơ đồ điều khiển + Tổng hợp hệ Chơng I Mô tả quá trình công nghệ và yêu cầu đối với hệ truyền động cân băng định l ợng 1 . Mô tả quá trình công nghệ của cân băng định lợng Động cơ Cân băng định lợng là cơ cấu tác động liên tục thuộc nhóm máy nâng vận chuyển. Là thiết bị vận tải liên tục dùng để chuyên chở hàng dạng hạt, cục ( cát, đá dăm, than, thóc gạo .) hoặc các vật liệu thể rắn ( gỗ , hòm , thép thỏi ) theo phơng nằm ngang hoặc theo mặt phẳng nghiêng ( góc nghiêng không lớn hơn 30 o ). Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất, là cầu nối giữa các hạng mục, công trình sản xuất riêng biệt giữa các phân xởng trong một nhà máy, giữa các máy sản xuất trong một dây chuyền sản xuất. Hệ truyền động cân băng định lợng gồm có: + Động cơ + Hộp số + Puli chủ động + Băng tải + Phễu + Cơ cấu cân định lợng Động cơ quay tang chủ động thông qua hộp số và Puli chủ động , nhờ ma sát mà băng tải chuyển động . Tang bị động tự do quay do ma sát với băng . Để khắc phục độ võng của băng ngời ta đặt các con lăn và chúng cũng tự do quay do ma sát với băng . Vật liệu từ phễu nhờ băng tải đợc chuyển đến đổ ở máng phối liệu. Khối lợng của vật liệu đợc cơ cấu cân định lợng cân chính xác theo lợng đặt ban đầu. Năng suất của băng tải đợc tính theo biểu thức: vQ . = [ kg/s ] hay: v v Q 6,3 1000 3600 = = [ tấn/h ] trong đó: : khối lợng tải theo cjiều dài [kg/m ] v : tốc độ di chuyển của băng [m/s] Khối lợng của băng tải theo chiều dài đợc tính theo công thức: 3 10 S = trong đó: : khối lợng riêng của vật liệu [ tấn/m 3 ] S : tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng [ m 2 ] 2 . Các thông số kỹ thuật, đặc điểm công nghệ và yêu cầu đối với hệ truyền động băng tải phối liệu 2.1 . Các thông số kỹ thuật Hệ truyền động sử dụng động cơ điện một chiều. Lực kéo 600 N Tốc độ cực đại 1,5 m/s Tốc độ cực tiểu 0,075 m/s Đờng kính trục 300 mm Hộp số i = 10 ; = 80% 2.2.Đặc điểm công nghệ và yêu cầu đối với hệ truyền động a . Loại phụ tải Đặc tính cơ của máy sản xuất thờng có dạng ( ) += dm codmcoc w w MMMM trong đó: M co - Mômen ứng với tốc độ = 0 Mđm - Mômen ứng với tốc độ w đm Mc - Mômen ứng với tốc độ Với băng tải = 0. Do đó ta có M c = M đm = const . Ta thấy rằng tải của hệ truyền động băng tải phối liệu hầu nh ít thay đổi trong quá trình làm việc. Hệ truyền động này là hệ làm việc ở chế độ dài hạn. Ta có đồ thị công suất và momen cản tĩnh của truyền động điều chỉnh tốc độ với M c = const nh sau: w w max P c M c w min P max M c ,P c b . Chiều quay của băng Băng tải nhận vật liệu từ phễu và vận chuyển đến nơi phối liệu nên chuyển động của nó là theo một chiều bắt buộc và không có đảo chiều quay. Nếu đảo chiều quay của băng tải thì do quán tính nguyên vật liệu sẽ rơi vãi, không bảo đảm đợc yêu cầu phối liệu. Ngoài ra khi đảo chiều thì có một số phần của vật liệu không chuyển qua đợc thiết bị cảm biến để cân chính xác. c . Giản đồ phụ tải Các thông số chính của hệ truyền động Vận tốc lớn nhất, nhỏ nhất v min = 0,075 ( m/s ) v max = 1,5 ( m/s ) Vận tốc của trục quay )/(10 15,0 5,1 ' )/(5,0 15,0 075,0 ' max max min min srad R v w srad R v w === === Vận tốc của trục quay qui đổi với i = 10 )/(510.5,0.' )/(10010.10.' minmin maxmax sradiww sradiww === === Từ phơng trình động học của truyền động điện dt dw JMM c += ta có giản đồ phụ tải + Đoạn 01 là đoạn băng tải đợc khởi động. Vì băng tải làm việc ở chế độ dài hạn, số lần đóng cắt ít. Các yêu cầu về khởi động động cơ là không nặng nề. Ta có thể cho băng tải khởi động đến tốc độ làm việc và ổn định ở tốc độ đó rồi mới cho nguyên vật liệu rơi xuống băng từ phễu. + Đoạn 12 là đoạn băng tải làm việc với tải M c không đổi. Biến thiên dw/dt chỉ có trong giai đoạn tốc độ biến thiên tức đoạn 01 và 23. + Đoạn 23 là đoạn giảm tốc và dừng băng tải. Ta cũng có thể cho băng tải dừng tự do, hoặc dừng tự do có dùng thêm phanh hãm. d . Các yêu cầu về khởi động và hãm Hệ truyền động băng tải phối liệu khi khởi động với gia tốc lớn sẽ làm tăng lực đàn hồi gây biến dạng băng và làm đứt băng. Để hạn chế điều này ta phải sử dụng khâu giảm tốc khi khởi động. Để động cơ có thể khởi động đợc sau khi mất điện trong quá trình làm việc thì chọn động cơ có mômen khởi động đủ lớn. Khi dừng thì không yêu cầu dừng chính xác, nhng cũng tránh cho hệ dừng với gia tốc lớn gây h hỏng, đứt băng. Hệ truyền động băng tải thờng làm việc liên tục ít khi phải dừng nên không cân fthiết kế bộ giảm tốc. Cũng không cần thiết kế phanh hãm vì khi kết thúc công việc ta sẽ để cho băng dừng tự do. 0 1 2 3 M C t e . Sơ đồ động học Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng có dạng đơn giản nh sau : Trong đó: 1- Động cơ điện 2- Hộp tốc độ 3- Trục chính để lắp vào máy quay băng tải g . Hệ truyền động nhiều động cơ Khi có nhiều băng tải làm việc nối tiếp trong một dây truyền đòi hỏi phải đồng bộ hoá tốc độ của các động cơ truyền động và đặt các khoá liên động cần thiết bảo đảm thứ tự tác động. Khi đó tốc độ động cơ phải bằng nhau trong mọi trờng hợp để tránh các lực đàn hồi trên băng. h . Độ chính xác Độ chính xác về tốc độ là yêu cầu quan trọng , đợc đánh giá bởi sai lệch tĩnh: %100%100 % d td dm w ww w w = = i . Dải điều chỉnh 1:20075,0:5,1: minmax === wwD Chơng II tính chọn công suất động cơ 1 . Xác định các thông số cần thiết Tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất Wc Pc Mc Wd i n puli chủ động kéo máy sản xuất max max max max min min . (1,5/ 0,015) * 10 100( / ) ( * )/ 5( / ) v i rad s R v v rad s w w w = = = = = Mô men cản qui đổi về trục động cơ: 2 .Tính công suất động cơ Để tính chọn công suất động cơ trong trờng hợp truyền động có điều chỉnh tốc độ, ta cần xác định các yêu cầu cơ bản sau: Đặc tính phụ tải truyền động P c (), M c (): Phụ tải truyền động yêu cầu điều chỉnh tốc độ với M = const. Khi đó, công suất yêu cầu cực đại P max = M đm . max M c 0 min max M c = const Đặc tính phụ tải Phạm vi điều chỉnh tốc độ max và min Dải điều chỉnh tốc độ: D = max / min = 20 : 1 Phơng pháp điều chỉnh và bộ biến đổi trong hệ thống truyền động Dự dịnh dùng phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử dụng chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển (thyristor). Loại động cơ truyền động Yêu cầu dùng động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha roto lồng sóc . 600.0,15 11,25( ) . 10.0,8 cqd F R M Nm i h = = = Đặc điểm của truyền động băng tải là giữ M = const trong phạm vi điều chỉnh tốc độ. Do đó, ta có yêu cầu công suất cực đạI: Ta chọn loại động cơ H-68 của Nga với các thông số sau Thông số Giá trị Công suất định mức P đm 2,2kW Số đôi cực 2.p c 4 Dòng từ hoá i sd 5A Từ thông định mức đm 0,25Wb Điện trở stato R s 1,26 Điện trở roto R r 0,2 Điện cảm từ hoá L m 50mH Mômen quán tính J 0,017 kgm 2 Điện cảm rò phía stato L s 4,7mH Điện cảm rò phía roto L r 4,7mH Xác định các thông số động cơ Điện cảm phần ứng L = 220 . 5,6. 0,0345( ) 34,5( ) . . 8,5.2.2100 dm L dm dm U k H mH I pn = = = Trong đó k L là hệ số lấy giá trị 5,5 ữ 5,7 đối với máy không bù và k L = 1,4 ữ 1,9 đối với máy có bù; p là số đôi cực. k đm = - 219, 9 d . . 220 8,5.2,49 0,9 dm dm m U I R w - = = Mômen quán tính phần ứng : J = 0,125(kg.m 2 ) Hằng số thời gian cơ học T c = 2 2 . (2,49 0,182).0,125 0,412( ) ( ) (0,9) dm R J s k + = = Hằng số thời gian mạch phần ứng T = ư 0,0345 0,014( ) 2,49 L s R = = Phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: max max max * 11,25* 100 1125( ) 1,25* 1125* 1,25 1400( ) 1,4( ) cqd dm P M w P P w kw w= = = ị = = = = [...]... chỉnh điện áp phần ứng và giữ từ thông động cơ không đổi thì ta có các phơng án truyền động sau: Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (Hệ F-Đ) Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển thyristor- động cơ một chiều ( Hệ T-Đ) Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều ( Hệ XA-Đ) 1 Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F-Đ) a Cấu trúc hệ F-Đ Hệ thống máy phát - động cơ (hệ. .. động điện một chiều tạo thành hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ (hệ T-Đ) a Hệ truyền động thyristor-động cơ (T-Đ) Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ của động cơ thông qua các bộ biến đổi chỉnh lu dùng thyristor ~ U ~ U Đ đk đk i KĐ M M Sơ đồ. .. vẫn phải dùng thyristor Trong hệ truyền động điện, các bộ điều chỉnh xung áp một chiều chủ yếu áp dụng cho các động cơ điện một chiều có phụ tải dạng kéo (tàu điện, xe điện ) Điều khiển U U đk ng Đ Sơ đồ nguyên lý một hệ truyền động XA-Đ Nguyên tắc của các hệ truyền động XA-Đ là thay đổi tốc độ động cơ qua điện áp đặt vào phần ứng động cơ một chiều Điện áp này là một điện áp ra của bộ XA tính theo... Ward-Léonard) là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập Máy phát điện này thờng do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi  ~ ĐK F I U i KF F U đku U kF ~ Đ kĐ U đk i KĐ M M Sơ đồ nguyên lý hệ F-Đ Sơ đồ nguyên lý một hệ F-Đ đợc thể hiện trên hình vẽ Động cơ Đ truyền động quay chi tiết của máy mài M đợc cấp điện từ... tính cơ kéo dài Thực tế, do có vùng dòng điện gián đoạn, tốc độ không tải lý tởng của đặc tính là lớn hơn Họ đặc tính cơ của hệ thống trong 0 Đặc tính cơ hệ T-Đ trờng hợp này nh trên hình 4-3 khi điều chỉnh ở vùng dới tốc độ định mức Các đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ mềm hơn hệ F-Đ vì có sụt áp do hiện tợng chuyển mạch giữa các thyristor Góc điều khiển càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng động cơ. .. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F với tốc độ không đổi là động cơ điện không đồng bộ ĐK Khi điều chỉnh dòng điện kích từ máy phát iKF thì điều chỉnh đợc tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ đợc giữ nguyên b Đặc điểm của hệ F-Đ Các chỉ tiêu chất lợng của hệ truyền động F-Đ về cơ bản tơng tự nh các chỉ tiêu hệ điều chỉnh điện áp dùng bộ biến đổi nói chung Ưu điểm nổi bật nhất của hệ F-Đ... phía tín hiệu nhiễu loạn 2.1 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong các hệ truyền động tự động cũng nh các hệ chấp hành thì mạch vòng điều chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản Chức năng cơ bản của mạch vòng dòng điện là trực tiếp hoặc gián tiếp xác định mô men kéo của động cơ, ngoài ra nó còn có chức năng bảo vệ, điều chỉnh gia tốc Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện có dạng nh hình vẽ: K E... điện áp phần ứng động cơ, Ung là điện áp một chiều cần băm , là hệ số lấp đầy xung: = tt tt = với tt, tk là thời gian thông và khoá của bộ khoá điện tử T tt + tk Do đó, khi điều chỉnh tốc độ động cơ qua điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, cần thay đổi hệ số của bộ XA Hệ số này có thể thay đổi bằng 3 phơng pháp: thay đổi tt, T hoặc cả hai 4 Hệ Truyền Động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ Hệ. .. dùng động cơ không đồng bộ 3 pha Loại động cơ này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác Ngày nay do sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử - tin học động cơ không đồng bộ mới khai thác đợc hết các u điểm của mình Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động chỉnh lu - triristo Không giống nh động cơ một... thờng gồm một mạch vòng điều chỉnh dòng điện sinh từ thông Do đó hệ thống truyền động điện động cơ không đồng bộ có thể tạo đợc các đặc tính tĩnh và động cao, có thể so sánh đợc với động cơ một chiều Nguyên lý điều khiển vectơ: Dựa trên ý tởng điều khiển động cơ không đồng bộ tơng tự nh điều khiển động cơ một chiều Động cơ một chiều có thể điều khiển độc lập dòng điện kích từ và dòng phần ứng để đạt đợc . .48 Đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ Tên đề tài : Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lợng F Phễu Vật liệu Cơ cấu cân định lượng. • ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ MC LC a . Cấu trúc hệ F-Đ 11