Tải bản đầy đủ

Thuyết minh đồ án môn học trang bị điện

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 1 -

LỜI NÓI ĐẦU


Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quá trình công nghiệp hoá
hiện đại hoá đất nước. Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra
đời. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng trong
các nhà máy, khu công nghiệp đòi hỏi việc tự động hoá trong quá trình hoạt
động, sản xuất trong các nhà máy khu công nghệp càng phải được nâng cao để
đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày càng tốt hơn. Đứng trước tình
hình đó đòi hỏi cần phải có đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyên môn
cao.
Qua quá trình tìm hiểu thực tế và với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo
hướng dẫn Gia Thị Định và các thầy cô Khoa Điện – Điện tử - Tin học, đến
nay bản đồ án của em đã được hoàn thiện.












Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 2 -

Mục lục
Lời nói đầu ........................................................................................................1
phần I: tìm hiểu công nghệ
.............................................................. 5
I. Khỏi quỏt chung v cỏc mỏy nõng vn chuyn................................... 5

1.Chc nng cụng dng............................................................................. 5
2. Phõn loi................................................................................................ 5
3. c trng ch lm vic ca h thng nõng h mỏy nõng vn
chuyn........................................................................................................ 6
II. Cỏc c im ca thang mỏy - mỏy nõng ........................................... 7
1. Khỏi nim............................................................................................... 7
2. Ph ti ca thang mỏy............................................................................ 7
3. Phõn loi thang mỏy............................................................................... 9
4.nh hng ca tc , gia tc, git vi h truyn ng thang
mỏy ............................................................................................................ 9
phần ii: lựa chọn phơng án truyền động ...................... 11

2.1. La chn ng c.................................................................................. 11
2.2. La chn phng phỏp iu chnh tc ............................................. 13
2.3. La chn phng ỏn truyn ng.......................................................... 19
2.4. La chn s chnh lu cho h T-................................................... 26
2.5. La chn phng phỏp hóm.................................................................. 32


Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 3 -
phần iii: thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển
cho bộ biến đổi..........................................................................................35
I. Thiết kế mạch lực ca b bin i........................................................ 35
3.1. Tớnh chn ng c................................................................................. 35
3.2. Tớnh chn van ng lc......................................................................... 35
3.3. Tớnh chn cỏc tham s MBA lc........................................................... 37
3.4. Tớnh chn cỏc thit b bo v mch lc................................................. 44
II. Thiết kế mạch điều khiển của BBĐ ..................................................... 49
1. Khỏi nim mch iu khin...................................................................... 35
2. Mt s yờu cu vi mch iu khin........................................................ 51
3. Mt S cu trỳc h iu khin............................................................. 52
4. Thit k mch iu khin ......................................................................... 56
5. Tớnh toỏn cỏc khi trong mch iu khin ............................................... 60

phần IV: thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển
cho hệ thống truyền động máy nâng.......................................73
I. Thit k mch ng lc
1.1. S mch ng lc.............................................................................. 73
1.2..Tớnh chn thit b mch ng lc ....................................................... 74
II. Thit kt mch iu khin



Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 4 -
phần v: thuyết minh sơ đồ nguyên lý và mô phỏng
mạch điện máy nâng ............................................................................... 76
.I. Thuyt minh s nguyờn lý h truyn ng mỏy nõng......................... 76
II. Mụ phng s h thng truyn ng mỏy nõng...................................77
Kết luận................................................................................................79



















Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 5 -
Phần i
Tìm hiểu công nghệ các máy nâng vận chuyển
t vn :
Ngy nay,vi s phỏt trin khụng ngng ca khoa hc k thut,cỏc loi mỏy
phc v con ngi ngy cng hin i v yờu cu cụng vic rt cao.Nhu cu i
li v vn chuyn hng húa ca con ngi trong cỏc nh cao tng,nh mỏy,khu
xõy dng ó ũi ó cho thy s cn thit ca cỏc mỏy nõng vn chuyn.Do ú
trong ỏn ny,chỳng em ó tp trung vo tỡm hiu v cỏc mỏy nõng vn
chuyn núi chung v i vo thit k h thng truyn ng cho thang mỏy-mỏy
nõng núi riờng vỡ thang mỏy-mỏy nõng hin nay rt ph bin v hin i,nú l
mt phn khụng th thiu trong cụng nghip.
I.Khái quát chung về các máy nâng vận chuyển


1. Chức năng,công dụng:
MNC dùng để vận chuyển con ngời,vận chuyển hàng hóa,giá lắp chi tiết
phục vụ sản xuất,cầu nối giữa máy sản xuất hoặc các dây chuyền sản xuất tạo
thành các hệ thống tự động hóa,khai thác xây dựng.
2. Phân loại các MNC:
Máy nâng vận chuyển đợc chia làm 5 loại đó là:
Theo phơng vận chuyển hàng hóa
Thẳng đứng: Thang máy,máy nâng
Nằm ngang: Băng tải,băng chuyền
Mặt phẳng nghiêng: Xe kíp,thanh chuyền
Phơng kết hợp: Cầu trục,cần trục
Phơng pháp di chuyển của cơ cấu
Lắp đặt cố định: Thang máy,băng tải
Di chuyển tịnh tiến: Cầu trục cảng,cần trục
Quay tròn một góc tới hạn: Máy xúc

Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 6 -
Cơ cấu bốc hàng
Cơ cấu thùng: Cabin,cầu treo
Dùng móc,xíc treo băng
Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện: Cần cẩu từ
Theo chế độ làm việc
Chế độ làm việc dài hạn: Băng chuyền,băng tải
Chế độ ngắn hạn lặp lại: Máy xúc,thang máy,cần trục
Phơng pháp điều khiển
Bằng tay
Tự động
Điều khiển hở
Điều khiển kín
Điều khiển tại chỗ
Điều khiển có khoảng cách
Điều khiển từ xa
3. Đặc trng chế độ làm việc và các hệ truyền động dùng trong máy nâng
chuyển:
3.1. Đặc trng về chế độ làm việc:
- Môi trờng làm việc khắc nghiệt: Nhiệt độ lớn,nhiều bụi khói,độ ẩm cao
- Chế độ làm việc nặng nề: Tần số đóng cắt lớn,mở máy,đảo chiều hãm
liên tục
- Phụ tải thay đổi trong một phạm vi rất rộng nh cơ cấu nâng hạ của máy
xúc và cầu trục thang máy.
3.2. Các hệ truyền động dùng trong máy nâng:
- Truyền động với động cơ điện một chiều
- Truyền động xoay chiều
Trong cần trục và cầu trục thờng dùng 2 hệ truyền động:
- Hệ truyền động một chiều với bộ biến đổi thyristor (chỉnh lu có điều
khiển) cho phép điều chỉnh tốc độ bằng phẳng với dải điều chỉnh D=30:1
Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 7 -
- Hệ truyền động xoay chiều: Thờng dùng đối với cầu trục và cần trục có
công suất chuyển động trung bình và lớn

II.Các đặc điểm của Thang máy-Máy nâng
1. Khỏi nim:
Thang mỏy(mỏy nõng) l thit b vn ti dựng vn chuyn hang húa v
ngi theo phng thng ng .
Mỏy nõng thng c lp t trong cỏc ging khai thỏc m hm lũ,trong
cỏc nh mỏy sang tuyn qung
2. Ph ti ca thang mỏy
Ph ti ca thang mỏy thay i trong phm vi rt rng ,nú ph thuc vo
lng hnh khỏch i li trong ngy/ờm v hng vn chuyn hnh khỏch,vớ
d nh thang mỏy lp t trong nh hnh chớnh,bui sỏng
u gi lm vic , hành khách đi nhiều nhất theo chiều nâng, còn buổi chiều,
cuối giờ làm việc sẽ là lợng hành khách nhiều nhất đi theo chiều xuống. Bởi
vậy, khi thiết kế thang máy, phải tính đến phụ tải xung cực đại.
Nhng loi thang mỏy hin
i cú kt cu c khớ phc
tp,h truyn ng ,h thng
khng ch phc tp-nhm
nõng cao nng sut ,vn hnh
tin cy,an ton.Tt c thit b
in c lp t trong bung thang v bung
mỏy,bung mỏy thng c b trớ tng trờn
cựng ca ging thang mỏy.

Trong truyn ng ca thang mỏy ta s dng mt i trng ni vi bung
thang bng cỏc si cỏp ,mc ớch ng c lm vic ch ng c v
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 8 -
giảm lực căng của cáp và tăng độ an toàn.
Buồng thang co trang bị bộ phanh bảo hiểm ,muc đích để giữ buồng thang
tại chỗ khi đứt cáp,mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quá(20-40)% tốc độ
định mức.Ngoài ra một số thang máy còn trang bị bộ phận phanh hãm làm
việc theo nguyên tắc :khi động cơ Đ kéo buồng thang chưa có điện thì phanh
hãm kẹp chặt trục động cơ.Khi động cơ Đ có điện thì phanh hãm giải phóng
trụcđộng cơ để cho buồng thang di chuyển

Bố trí các nút ấn trên thang máy:các nút ấn gọi tầng bên ngoài các cửa tầng
và các nút ấn đến tầng bên trong buồng thang.Ngoài ra còn có các nút ấn bên
trong buồng thang như nút báo động khẩn cấp ;điện thoại liên lạc với người
điều khiển vận hành thang máy trong trường hợp sự cố ,nút điều khiển
đóng,mở cửa thang…
Việc điều khiển thang máy có thể thực hiện từ 2 vị trí:
+ Bên ngoài buồng thang ,tại các cửa tầng bằng các nút ấn gọi tầng.
+ Bên trong buồng thang bằng các nút ấn đến tầng và các nút chức năng
khác

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 9 -



3. Ph©n lo¹i c¸c lo¹i thang m¸y - m¸y n©ng
a) Phân loại theo chức năng
Theo chức năng,thang máy được phân thành các loại sau:
- thang máy chở người trong cấc nhà cao tầng.
- thang máy dung trong các bệnh viện.
- thang máy chở hang có người điều khiển.
- thang máy dung trong nhà ăn ,thư viện.
b)Phân loại theo trọng tải
-thang máy loại nhỏ Q<160 kg
-thang máy trung bình Q=500-2000kg
-thang máy loai lớn Q>2000kg
c)Phân loại theo tốc độ di chuyển:
-thang máy chạy chậm v=0,5m/s.
-thang máy tốc độ trung bình v=0,75-1,5m/s.
-thang máy cao tốc v=2,5-5m/s
4. Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang
máy:
Một trong những yêu cầu cơ bản với hệ truyền động thang máy là phải đảm
bảo cho buồng thang chuyển động êm.Buồng thang chuyển động êm hay
không, phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm.Các thông số chính đặc
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 10 -
trưng cho chế độ làm việc của thang máy là:tốc độ di chuyển v(m/s), gia tốc
a(m/s
2
) và độ giật p (m/s
3
).
Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của máy, có ý nghĩa
quan trọng,nhất là đối với các tòa nhà cao tầng.
Đối với các tòa nhà chọc trời, tối ưu nhất là dung thang máy cao tốc, giảm
thời gian quá độ và tốc độ di chuyển của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định
mức.






















Thuyết minh Đồ án môn học Trang Bị Điện
Nhóm 2 - Điện A -Khóa 42 - 11 -
phần ii
lựa chọn phơng án truyền động

2.1. La chn ng c
Trong h truyn ng ca thang mỏy v mỏy nõng ta cú th s dng ng
c in 1 chiu, ng c KB, ng c B. So sỏnh u nhc im ca 3
loi ng c trờn a ra phng ỏn truyn ng
a. ng c khụng ng b
u im : ng c KB cú cu to n gin, c bit l ng c rụto lng
súc, so vi ng c 1 chiu ng c khụng ng b cú giỏ thnh thp hn, vn
hnh tin cy, chc chn. Ngoi ra ng c khụng ng b dựng trc tip in
xoay chiu 3 pha nờn khụng cn trang b thờm cỏc thit b bin i kốm theo.
Nhc im : ng c khụng ng b vic iu chnh tc v khng
ch quỏ trỡnh quỏ khú khn, riờng vi ng c rụto lng súc thỡ cú ch tiờu
khi ng xu hn.
b. ng c ng b
Mỏy in ng b l cỏc mỏy in xoay chiu cú tc ca rụto bng vi
tc ca t trng quay. Dõy qun stato c ni vi li in xoay chiu,
dõy qun rụto c kớch thớch (kớch t ) bng dũng in mt chiu. ch
xỏc lp, mỏy in ng b cú tc quay ca rụto luụn khụng i khi ti thay
i. ng c ng b c s dng khi cn cụng sut truyn ng ln, cú th
n hng chc MW. Ngoi ra, ng c ng b cũn c dựng lm cỏc mỏy
bự ng b (ng c ng b lm vic ch khụng ti), dựng ci thin
h s cụng sut v n nh in ỏp cho li in.
u im: Tc khụng ph thuc ti, ch ph thuc tn s. Cú th iu
chnh h s cụng sut cos theo ý mun. n nh tc cao, s dng cho cỏc
truyn ng cú cụng sut trung bỡnh v ln, vn hnh cú tin cy.
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 12 -
Nhược điểm: ở động cơ đồng bộ việc điều chỉnh tốc độ và khống chế quá
trình quá độ hay hãm rễ ràng hơn.
c. Động cơ điện 1 chiều
Ưu điểm:
- ĐCĐMC có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng : Vì ĐCĐMC có thể điều
chỉnh tốc độ thông qua việc thay đổi I
ư
, U
ư,

Φ
nên tốc độ động cơ có thể được
chỉnh tốc trong miền dưới và trên tốc độ định mức.
- Chất lượng điều chỉnh tốc tốt, dễ điều chỉnh tốc độ : Do ĐCĐMC có
đường đặc tính cơ dạng tuyến tính (
M
RR
U
fu
u
).(
.
2
ΦΚ
+

ΦΚ
=
ω
) nên dễ dàng điều
khiển tốc độ. Đặc biệt là với ĐCĐMC kích từ độc lập có phần kích từ và phần
ứng là riêng biệt nên càng dễ cho việc điều khiển.
- Chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt : vì bộ biến đổi của ĐCĐMC có khả
năng tạo ra sai số tốc độ nhỏ, độ trơn điều chỉnh mịn, dải điều chỉnh rộng…
- ĐCĐMC có dòng mở máy và momen mở máy nhỏ, có khả năng quá tải
về momen với I
ưmở
=
R
u
U
; I
mở
= (1.5
÷
2)I
dm
; M = K.
Φ
.I
ư

- Công suất của phía kích từ động cơ kích từ độc lập nhỏ hơn công suất
phần ứng động cơ. Chính vì vậy nó vẫn được sử dụng trong các dây truyền
cán…
Ngoài những ưu điểm đó ĐCĐMC còn có cấu trúc mạch lực, mạch điều
khiển đơn giản hơn so với các loại động cơ khác. Chính vì vậy ĐCĐMC được
sử dụng rất phổ biến trong các nghành công nghiệp yêu cầu momen mở máy
lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ chính xác, bằng phẳng, phạm vi điều chỉnh
rộng như nghành cán thép, hầm mỏ …
Nhược điểm:
- Cần nguồn một chiều
- Bảo quản cổ góp phức tạp
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 13 -
- Dễ sinh tia lửa điện
- Giá thành cao…
Mặc dù có nhiều nhược điểm như trên , nhưng ĐCĐMC vẫn có vai trò
quan trọng trong việc sản xuất, phát triển công nghiệp và được sử dụng phổ
biến trong cuộc sống…
ĐCĐMC còn còn có nhiều nhược điểm, song không vì thế mà ĐCĐMC
kém ưu thế hơn so với các loại động cơ khác, nó vẫn được sử dụng phổ biến,
ngày càng được cải tiến, khắc phục những nhược điểm vốn có và nâng cao
hiệu suất của động cơ…
Trong 3 phương án lựa chọn trên ta thấy động cơ điện 1 chiều có các ưu
điểm thích hợp với đề tài nên ta chọn động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập
làm động cơ cho chuyển động chính máy nâng

2.2. Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ
Ở động cơ một chiều, việc điều chỉnh tốc độ động cơ có nhiều ưu việt hơn so
với các loại động cơ khác. ĐCĐMC không những có khả năng điều chỉnh tốc
độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển lại đơn giản hơn các loại
động cơ khác và đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng.
Từ phương trình đặc tính cơ, ta có các phương pháp điều chỉnh tốc độ động
cơ :
+ Mắc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.
+ Thay đổi từ thông kích từ
+ Thay đổi điện áp phần ứng.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch
phần ứng để tăng R
ư
chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc
độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm
giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì vậy phương pháp này ít dùng và chỉ dùng
trong cần trục.
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 14 -
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách mắc thay đổi từ thông (
Φ
) đựơc
sử dụng trong hệ truyền động có công suất lớn hoặc có yêu cầu về tốc độ làm
việc lớn hơn tốc độ cơ bản. Vì phương pháp này được thực hiện trên mạch
kích từ của động cơ ( phần kích từ có công suất rất nhỏ so với công súât động
cơ) nên dễ dàng thay đổi tốc độ và đạt hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, ta chỉ có
thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông, tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng
trên tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh bị hạn chế bởi các điều kiện cơ
khí và đổi chiều của máy.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần
ứng không gây thêm tổn hao trong động cơ điện nhưng đòi hỏi phải có nguồn
riêng, có điện áp điều chỉnh được. Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc
độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp hơn điện áp định
mức của động cơ điện.
Và để thực hiện việc điều chỉnh tốc độ theo các phương pháp điều chỉnh
tốc độ trên thì cần có các bộ biến đổi. Các bộ biến đổi đó sẽ cấp điện áp cho
mạch phần ứng động cơ hoặc mạch kích từ động cơ. Các bộ biến đổi được sử
dụng phổ biến trong công nghiệp hiện nay là:
+ Bộ biến đổi máy điện: gồm có động cơ sơ cấp kéo máy phát một
chiều hoặc máy điện khuếch đại
+ Bộ biến đổi từ: Khuếch đại từ
+ Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Chỉnh lưu Thysistor
+ Bộ biến đổi xung áp một chiều: Thysistor hoặc Tranzitor
Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động
như sau
+ Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ)
+ Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ)
+ Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ)
+ Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 15 -
+ Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA – Đ)…

2.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R
f









Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Nếu ta giữ điện áp phần ứng U
ư
= U
dm
= const ; và từ thông Φ = Φ
dm
= const;
thay đổi điện trở phần ứng ta sẽ được:
+ Tốc độ không tải lý tưởng:
ΦΚ
=
ΟΧ
.
U
dm
ω
= const
+ Độ cứng đặc tính cơ:
RR
fu
+
Φ
Κ
−=
Χ
).(
2
β






U
kt
R
kt
R
f
U
ư
DC

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 16 -

Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phần ứng
- Ta thấy khi R
f
càng lớn (
β
càng nhỏ) đặc tính cơ càng dốc. Do vậy
phương pháp này chỉ cho phép giảm tốc độ bằng cách tăng điện trở mạch phần
ứng
- Trong thực tế, khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sẽ gây ra một
tổn hao công suất rất lớn và không thể điều chỉnh trơn tốc độ nên phải điều
chỉnh theo từng cấp điện trở. Chính vì vậy , phương pháp này không được phổ
biến như 2 phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và từ thông kích từ.
2.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ
Giả thiết ta giữ điện áp phần ứng U
ư
= U
dm
= const ; điện trở phần
R
ư
= const ; và thay đổi dòng điện kích từ I
kt
của động cơ. Điều này tương
ứng với việc từ thông của mạch từ sẽ thay đổi .
Ta được:
+ Tốc độ không tải:
ΦΚ
=
ΟΧ
.
U
dm
ω
= var
+ Độ cứng đặc tính cơ:
R
u
)( .
2
Φ
Κ
Χ
−=
β
= var


ω
(rad/s)
ω
0
TN
M
c
M
R
f1
R
f2
R
f3
0
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 17 -









Đặc tính cơ (b) – cơ điện (a) của động cơ khi giảm từ thông
Đặc điểm :
+ Do cấu trúc của máy, nên thực tế chỉ sử điều chỉnh giảm từ thông. Khi
giảm từ thông thì ω
ox
tăng dần ( ω
0

01

02
<…) , độ cứng đặc tính cơ
β

giảm. Nên phương pháp này dùng để tăng tốc độ ω>ω
0

+ Do việc điều chỉnh đựơc thực hiện ở mạch kích từ, có dòng kích từ nhỏ
hơn rất nhiều so với mạch lực, nên công suất tổn hao ít. Đây là ưu điểm nổi
bật của động cơ điện một chiều ( kích từ độc lập ) so với các loại động cơ
khác.
+ Phương pháp này chịu ảnh hưởng của hiện tượng từ dư và các nhiễu, làm
ảnh hưởng xấu đến chất lượng của các hệ truyền động đảo chiều bằng kích từ.
+ Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều
kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện
chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết
quả là momen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Và do đó giá trị lớn
nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ
góp điện.


M
nm
Φ
dm
ω
ω
ω
01
ω
Φ
1
Φ
dm
Φ
2
ω
0
ω
01
ω
02
ω
Φ
1
Φ
2
(a)
(b) M
nm1
M
nm2
(rad/s)
(rad/s)
(
(N.m)
M
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 18 -
2.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
Nếu giữ
Φ
=
Φ
dm
= const ; R
ư
= const và thay đổi điện áp theo hướng
giảm so với U
dm
, ta được :
Tốc độ không tải :
Φ
Κ
=
Χ
Χ
dm
o
U
.
ω
=var
Độ cứng đặc tính cơ:
R
u
).(
2
ΦΚ
−=
β
= const














. Đặc tính cơ của động cơ khi giảm điện áp phần ứng
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta được một họ
đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên và có độ cứng đặc tính cơ là
không đổi, trong đó đường đặc tính cơ tự nhiên là là đặc tính cơ lúc vận hành
ở chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông đạt giá trị định mức và không nối
thêm điện trở, điện kháng vào động cơ)
Khi giảm điện áp phần ứng đặt vào động cơ thì dòng điện ngắn mạch sẽ
giảm
TN
M (N.m)
M
đm
ω

(rad/s)
0
ω

01
ω

02
ω

03
ω

04
ω

đm
ω

1
ω

2
ω

3
ω

4
ω

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 19 -
( I
nm
=
R
U
u
dm
), momen ngắn mạch của động cơ ( M
nm
= K
Φ
.I
nm
) cũng sẽ
giảm. Và do vậy tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định
...
21
ωωω
〉〉
dm

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cho phép điều
chỉnh dưới tốc độ định mức (Vì không thể tăng cao hơn điện áp định mức của
động cơ điện).
Kết luận
Từ việc phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một
chiều kích từ độc lập, em thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay
đổi điện áp phần ứng có rất nhiều ưu điểm ( nổi bật nhất là độ cứng đặc tính
cơ không thay đổi) phù hợp với động cơ công suất nhỏ, điều chỉnh tốc độ ở
vùng dưới tốc độ định mức, momen tải không đổi trong toàn dải điều chỉnh.
Vậy trong đề tài, em chọn phương pháp thay đổi điện áp phần ứng để điều
chỉnh tốc độ động cơ
2.3. Lựa chọn phương án truyền động
Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động
như sau :
+ Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ)
+ Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ)
+ Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ)
+ Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)
+ Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA – Đ)…


2.3.1. Hệ truyền động máy phát - động cơ (F- Đ)
Hệ F - Đ là một trong những phương án điều chỉnh tốc độ động cơ thông
qua việc điều chỉnh điện áp phần ứng
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 20 -
Hệ truyền động máy phát động cơ có bộ biến đổi là máy phát điện một
chiều kích từ độc lập. Máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ
ba pha ĐK quay với tốc độ không đổi.










Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động F-Đ
Đặc điểm của hệ truyền động F- Đ :
+ Tốc độ động cơ Đ có thể đựơc điều chỉnh từ 2 phía:
+ Phía kích thích máy phát F
+ Phía kích thích động cơ Đ
+ Hệ F – Đ có đặc tính cơ điền đầy đủ trong 4 góc phần tư:
Trong đó:
- Góc phần tư thứ nhất và ba làm việc trong chế độ động cơ
- Góc phần tư thứ hai và bốn làm việc trong chế độ hãm
Phương trình đặc tính cơ:
M
RR
U
fu
u
).(
.
2
ΦΚ
+

ΦΚ
=
ω






ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 21 -











Đặc tính cơ của hệ F- Đ

- Ưu điểm của hệ F- Đ :
+ Chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt
+ Dễ dàng điều khiển
+ Phạm vi điều chỉnh rộng ( D = 10 ÷1 )
+ Khả năng quá tải lớn.
Do đó hệ truyền động F-Đ thường được dùng trong các máy khai thác công
nghiệp mỏ.
- Nhược điểm của hệ F-Đ :
+ Dùng nhiều máy phát điện quay nên hiệu suất thấp (η < 75%)
+ Gây tiếng ồn lớn
+ Máy phát điện một chiều có từ dư, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều
chỉnh sâu tốc độ
+ Công suất lắp đặt máy phát lớn hơn công suất động cơ, diện tích lắp đặt
lớn, cần nền móng chắc chắn…
Do những nhược điểm trên, nên hệ F – Đ có xu hướng thay thế bằng hệ điều
áp dùng bộ biến đổi van - động lực.
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 22 -

2.3.2. Hệ truyền động xung áp - động cơ điện một chiều (XA –Đ)
Hệ XA - Đ sử dụng bộ biến đổi để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một
chiều.
- Cấu tạo : Gồm có bộ nguồn áp một chiều và bộ khoá điều khiển
- Đặc điểm :
+ Có van đệm điốt Đ
0
( mắc song song với động cơ) để cải thiện dạng
dòng điện phần ứng
+ Khi đóng khoá K, thì điện áp trên phần ứng động cơ thay đổi theo
dạng xung vuông. Chính vì vậy mà khi ta thay đổi thời gian đóng khoá K thì
ta sẽ điều chỉnh được điện áp của phần ứng của động cơ.
+ Do yêu cầu đóng ngắt với tần số cao, cỡ vài trăm chu kì trong một
giây nên khoá K thường được thay bằng khoá bán dẫn tranzitor hay thysistor.











- Phương trình đặc tính cơ của hệ XA – Đ :
ω =
Μ
ΦΚ
+

ΦΚ
).(
.
.
2
RR
U
bv
λ
(λ là giá trị độ rỗng của xung áp)


. Sơ đồ nguyên lý (a) và đồ thị điện áp, dòng điện (b)
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 23 -









Đặc tính cơ của hệ truyền động xung áp
2.3.3. Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)
Với hệ truyền động T - Đ ta có thể thay đổi thời điểm đặt xung điện áp lên
cực điều khiển, nhờ đó ta có thể điều chỉnh được điện áp chỉnh lưu.
- Cấu tạo hệ T - Đ bao gồm :
+ Máy biến áp ( MBA ): Chức năng biến điện áp xoay chiều về điện áp
phù hợp với động cơ.
+ Thysistor: Là phần từ biến đổi:
- Thysistor mở khi : V
A
> V
K
và có xung điều khiển
- Thysistor khoá khi: V
A
< V
k
và dòng thysistor giảm về 0
+ Cuộn cảm LK: Có tác dụng san bằng điện áp làm việc
+ Động cơ điện một chiều
Nguyên lý hoạt động :
• Xét trong chế độ dòng gián đoạn:
+ Khi cuộn cảm LK có giá trị Ld không đủ lớn thì năng lượng trong
cuộn cảm không đủ lớn để duy trì dòng điện trong cuộn, do vậy sinh ra dòng
gián đoạn.
+ Đặc điểm của hệ CL – Đ ở chế độ này là dòng điện không ổn định,
momen sinh ra không đều, động cơ có tốc độ không được ổn định.
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 24 -
Do vậy, ta cần áp dụng các phương pháp tự động điều chỉnh đặc biệt khi sử
dụng hệ CL – Đ ở chế chế độ dòng gián đoạn. Thực tế người ta thường tăng L
d

để tạo ra dòng liên tục
• Xét trong chế độ dòng liên tục:
+ Chỉnh lưu điều khiển có góc mở van
α
nhất định tính từ thời điểm
chuyển mạch tự nhiên. Tác động mở từng van vào các thời điểm khác nhau
cho dòng điều chỉnh lưu i
d
(Ta đã chọn
α
để có dòng i
d
liên tục do vậy ta luôn
có dòng qua động cơ) .
+ Việc lựa chọn thời điểm mở van ta sẽ điều chỉnh được suất điện động
chỉnh lưu E
d
và do vậy sẽ điều chỉnh được điện áp phần ứng động cơ U
ư

Từ sơ đồ thay thế ta có : I
d
=
LR
E
U
do
.
cos.
ω
α
+

; E
d
= U
d
=U
do
.cos
α









Sơ đồ nguyên lý của hệ T – Đ
+ Lưu ý: Khi có hiện tượng trùng dẫn ( hai van cùng dẫn) sẽ làm ngắn
mạch phía thứ cấp máy biến áp.Vì vậy để tránh hiện tượng cháy, nổ do ngắn
mạch ta phải lắp MBA có U
N
%={5
÷
10}%
- Đặc tính cơ của hệ T – Đ:




§K
CK
I
var
U
Udk

∼∼

+ −
ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn
Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 25 -















Sơ đồ thay thế chỉnh lưu thysistor - động cơ và đặc tính cơ của động cơ
+ Phương trình đặc tính cơ:
M
XRU
dm
kt
dm
do
)(
.
.
cos.
.
2
Φ
Κ

Φ
Κ
=
α
ω
Từ đó ta có
Φ
Κ
=
dm
do
o
U
.
cos.
α
ω

X
R
k
dm
+
Φ
Κ
=
)(
2
β

- Khi thay đổi góc điều khiển
α
:
- Trong khoảng
α
=[0
÷ Π
/2] thì bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu
- Nếu E > 0 , động cơ làm việc ở chế độ động cơ
- Nếu E < 0 động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược
- Trong khoảng
α
= [
Π
/2
÷
α
max
] thì tải có tính chất thế năng .Để quay
ngược động cơ, lúc này E
d
và E đổi dấu. Nên dòng điện I
u
vẫn chạy theo chiều
cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh. Bộ biến đổi làm việc ở chế độ
nghịch lưu biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều trả về lưới.

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×