"Thu Vien Sach Co Khi" – Những khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện

235 views

Published on

THU VIEN SACH CO KHI – THOA SUC KHAM PHA • http://www.youtube.com/user/vinamanic
Youtube : Thư viện video về các phần mềm cơ khí • http://www.slideshare.net/vinamanic • http://thuviensachcokhi.blogspot.com/
Slideshare, blogspot : Thư viện tài liệu, giáo trình, sách về cơ khí.
• http://facebook.com/thuviensachcokhi :
Thư Viện của những trải nghiệm và cơ hội kiếm thêm thu nhập
Rất mong được sự đóng góp và giúp đỡ của các bạn để trang ngày một lớn mạnh và phục vụ cộng đồng một cách tốt hơn đem lại những giá trị khác cho cuộc sống nhé các bạn. Email : thuviencokhi@gmail.com

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
235
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

"Thu Vien Sach Co Khi" – Những khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện

  1. 1. GV: Lê Ti n Dũng _ B môn TðH _ Khoa ði n 1 Ch−¬ng 1Ch−¬ng 1Ch−¬ng 1Ch−¬ng 1 Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶nNh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶nNh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶nNh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖnvÒ hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖnvÒ hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖnvÒ hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn 1.1 C u trúc và phân lo i h th ng truy n ñ ng ñi n 1.1.1 C u trúc chung c a h truy n ñ ng ñi n Truy n ñ ng cho m t máy, m t dây chuy n s n xu t mà dùng năng lư ng ñi n thì g i là truy n ñ ng ñi n (Tðð). H truy n ñ ng ñi n là m t t p h p các thi t b như: thi t b ñi n, thi t b ñi n t , thi t b ñi n t , cơ, th y l c ph c v cho vi c bi n ñ i ñi n năng thành cơ năng cung c p cho cơ c u ch p hành trên các máy s n xu t, ñ ng th i có th ñi u khi n dòng năng lư ng ñó theo yêu c u công ngh c a máy s n xu t. Xét sơ ñ truy n ñ ng c a máy bơm nư c: ð ng cơ ð bi n ñ i ñi n năng thành cơ năng t o ra mômen M làm quay tr c máy và các cánh bơm. Cánh bơm chính là cơ c u công tác (CT) hay cơ c u s n xu t (CCSX), nó ch u tác ñ ng c a nư c t o ra mômen MCT ngư c chi u t c ñ quay ω c a tr c, chính mômen này tác ñ ng lên tr c ñ ng cơ, ta g i nó là mômen c n MC. N u MC cân b ng v i mômen ñ ng cơ: M = MC thì h s có chuy n ñ ng n ñ nh v i t c ñ không ñ i ω = const. ® M ω CT (c¸nh b¬m) M (M )CT C Khíp nèi trôc Có th mô t khái quát c u trúc c a m t h th ng Tðð b ng sơ ñ kh i như sau: Lø¬i ®iÖn BB§ § TL CCSX §K Gi¸ trÞ ®Æt PhÇn ®iÖn PhÇn C¬ H×nh 1.2 -CÊu tróc hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn. H×nh 1.1 - TruyÒn ®éng c a máy bơm nư c.
  2. 2. GV: Lê Ti n Dũng _ B môn TðH _ Khoa ði n 2 Ta có th chia các khâu c a h truy n ñ ng ñi n thành hai ph n: ph n ñi n và ph n cơ. Ph n ñi n g m lư i ñi n, b bi n ñ i BBð, m ch ñi n - t c a ñ ng cơ ð và các thi t b ñi u khi n ðK. Ph n cơ g m rotor và tr c ñ ng cơ, khâu truy n l c TL và cơ c u s n xu t CCSX. 1. BBð: B bi n ñ i, dùng ñ bi n ñ i lo i dòng ñi n (xoay chi u thành m t chi u ho c ngư c l i), bi n ñ i lo i ngu n (ngu n áp thành ngu n dòng ho c ngư c l i), bi n ñ i m c ñi n áp (ho c dòng ñi n), bi n ñ i s pha, bi n ñ i t n s ... Các BBð thư ng dùng là máy phát ñi n, h máy phát - ñ ng cơ (h F-ð), các ch nh lưu không ñi u khi n và có ñi u khi n, các b bi n t n... 2. ð: ð ng cơ ñi n, dùng ñ bi n ñ i ñi n năng thành cơ năng hay cơ năng thành ñi n năng (khi hãm ñi n). Các ñ ng cơ ñi n thư ng dùng là: ñ ng cơ xoay chi u KðB ba pha rôto dây qu n hay l ng sóc; ñ ng cơ ñi n m t chi u kích t song song, n i ti p hay kích t b ng nam châm vĩnh c u; ñ ng cơ xoay chi u ñ ng b ... 3. TL: Khâu truy n l c, dùng ñ truy n l c t ñ ng cơ ñi n ñ n cơ c u s n xu t ho c dùng ñ bi n ñ i d ng chuy n ñ ng (quay thành t nh ti n hay l c) ho c làm phù h p v t c ñ , mômen, l c. ð truy n l c, có th dùng các bánh răng, thanh răng, tr c vít, xích, ñai truy n, các b ly h p cơ ho c ñi n t ... 4. CCSX: Cơ c u s n xu t hay cơ c u làm vi c, th c hi n các thao tác s n xu t và công ngh (gia công chi ti t, nâng - h t i tr ng, d ch chuy n...). 5. ðK: Kh i ñi u khi n, là các thi t b dùng ñ ñi u khi n b bi n ñ i BBð, ñ ng cơ ñi n ð, cơ c u truy n l c. Kh i ñi u khi n bao g m các cơ c u ño lư ng, các b ñi u ch nh tham s và công ngh , các khí c , thi t b ñi u khi n ñóng c t có ti p ñi m (các rơle, công t c tơ) hay không có ti p ñi m (ñi n t , bán d n). M t s h Tðð Tð khác có c m ch ghép n i v i các thi t b t ñ ng khác như máy tính ñi u khi n, các b vi x lý, PLC... Các thi t b ño lư ng, c m bi n (sensor) dùng ñ l y các tín hi u ph n h i có th là các lo i ñ ng h ño, các c m bi n t , cơ, quang... M t h th ng Tðð không nh t thi t ph i có ñ y ñ các khâu nêu trên. Tuy nhiên, m t h th ng Tðð b t kỳ luôn bao: - Ph n l c. - Ph n ñi u khi n. M t h th ng truy n ñ ng ñi n ñư c g i là h h khi không có ph n h i, và ñư c g i là h kín khi có ph n h i, nghĩa là giá tr c a ñ i lư ng ñ u ra ñư c ñưa tr l i ñ u vào dư i d ng m t tín hi u nào ñó ñ ñi u ch nh l i vi c ñi u khi n sao cho ñ i lư ng ñ u ra ñ t giá tr mong mu n. 1.1.2 Phân lo i h th ng truy n ñ ng ñi n Ngư i ta phân lo i các h truy n ñ ng ñi n theo nhi u cách khác nhau tùy theo ñ c ñi m c a ñ ng cơ ñi n s d ng trong h , theo m c ñ t ñ ng hoá, theo ñ c ñi m ho c ch ng lo i thi t b c a b bi n ñ i... T cách phân lo i s hình thành tên g i c a h .
  3. 3. GV: Lê Ti n Dũng _ B môn TðH _ Khoa ði n 3 a) Theo ñ c ñi m c a ñ ng cơ ñi n: - Truy n ñ ng ñi n m t chi u: Dùng ñ ng cơ ñi n m t chi u. Truy n ñ ng ñi n m t chi u s d ng cho các máy có yêu c u cao v ñi u ch nh t c ñ và mômen, nó có ch t lư ng ñi u ch nh t t. Tuy nhiên, ñ ng cơ ñi n m t chi u có c u t o ph c t p và giá thành cao, hơn n a nó ñòi h i ph i có b ngu n m t chi u, do ñó trong nh ng trư ng h p không có yêu c u cao v ñi u ch nh, ngư i ta thư ng ch n ñ ng cơ KðB ñ thay th . - Truy n ñ ng ñi n không ñ ng b : Dùng ñ ng cơ ñi n xoay chi u không ñ ng b . ð ng cơ KðB ba pha có ưu ñi m là có k t c u ñơn gi n, d ch t o, v n hành an toàn, s d ng ngu n c p tr c ti p t lư i ñi n xoay chi u ba pha. Tuy nhiên, trư c ñây các h truy n ñ ng ñ ng cơ KðB l i chi m t l r t nh do vi c ñi u ch nh t c ñ ñ ng cơ KðB có khó khăn hơn ñ ng cơ ñi n m t chi u. Trong nh ng năm g n ñây, do s phát tri n m nh m c a công nghi p ch t o các thi t b bán d n công su t và k thu t ñi n t tin h c, truy n ñ ng không ñ ng b phát tri n m nh m và ñư c khai thác các ưu ñi m c a mình, ñ c bi t là các h có ñi u khi n t n s . Nh ng h này ñã ñ t ñư c ch t lư ng ñi u ch nh cao, tương ñương v i h truy n ñ ng m t chi u. - Truy n ñ ng ñi n ñ ng b : Dùng ñ ng cơ ñi n xoay chi u ñ ng b ba pha. ð ng cơ ñi n ñ ng b ba pha trư c ñây thư ng dùng cho lo i truy n ñ ng không ñi u ch nh t c ñ , công su t l n hàng trăm KW ñ n hàng MW (các máy nén khí, qu t gió, bơm nư c, máy nghi n.v.v..). Ngày nay do s phát tri n m nh m c a công nghi p ñi n t , ñ ng cơ ñ ng b ñư c nghiên c u ng d ng nhi u trong công nghi p, m i lo i gi i công su t t vài trăm W (cho cơ c u ăn dao máy c t g t kim lo i, cơ c u chuy n ñ ng c a tay máy, ngư i máy) ñ n hàng MW (cho các truy n ñ ng máy cán, kéo tàu t c ñ cao...). b) Theo tính năng ñi u ch nh: - Truy n ñ ng không ñi u ch nh: ð ng cơ ch quay máy s n xu t v i m t t c ñ nh t ñ nh. Các h truy n ñ ng không ñi u ch nh thư ng ph i k t h p v i m t h p t c ñ ñ th c hi n ñi u ch nh b ng cơ khí, do ñó k t c u c a ph n cơ ph c t p, ch t lư ng ñi u ch nh th p, giá thành c a máy s n xu t cao. - Truy n có ñi u ch nh: Trong lo i này, tuỳ thu c yêu c u công ngh mà ta có truy n ñ ng ñi u ch nh t c ñ , truy n ñ ng ñi u ch nh mômen, l c kéo và truy n ñ ng ñi u ch nh v trí. c) Theo thi t b bi n ñ i: - H máy phát - ñ ng cơ (F-ð): ð ng cơ ñi n m t chi u ñư c c p ñi n t m t máy phát ñi n m t chi u (b bi n ñ i máy ñi n). Thu c h này có h máy ñi n khu ch ñ i - ñ ng cơ (MðKð - ð), ñó là h có BBð là máy ñi n khu ch ñ i t trư ng ngang. - H ch nh lưu - ñ ng cơ (CL - ð): ð ng cơ m t chi u ñư c c p ñi n t m t b ch nh lưu (BCL). Ch nh lưu có th không ñi u khi n (ðiôt) hay có ñi u khi n (Thyristor)... - H bi n t n - ñ ng cơ không ñ ng b . d) Theo m c ñ t ñ ng hóa: Ta có h truy n ñ ng ñi n không t ñ ng và h truy n ñ ng t ñ ng.
  4. 4. GV: Lê Ti n Dũng _ B môn TðH _ Khoa ði n 4 Các h không t ñ ng thư ng là ñơn gi n và ñư c s d ng cho b t kỳ ñâu n u có th ñư c. Lúc ñó ph n ñi n c a h có th ch có ñ ng cơ ñi n không ñ ng b và m t vài khí c ñóng - c t, b o v như áptômát, kh i ñ ng t . Các h truy n ñ ng t ñ ng là các h truy n ñ ng ñi u ch nh vòng kín có vài m ch ph n h i. Ch t lư ng ñi u ch nh c a các h này là r t cao, có th ñáp ng b t kỳ yêu c u nào c a quá trình công ngh máy s n xu t. e) M t s cách phân lo i khác: Ngoài các cách phân lo i trên, còn có m t s cách phân lo i khác như truy n ñ ng ñ o chi u và không ñ o chi u, truy n ñ ng ñơn (n u dùng m t ñ ng cơ) và truy n ñ ng nhi u ñ ng cơ (n u dùng nhi u ñ ng cơ ñ ph i h p truy n ñ ng cho m t cơ c u công tác), truy n ñ ng quay và truy n ñ ng th ng,... 1.2 §Æc tÝnh c¬ cña truyÒn ®éng ®iÖn 1.2.1 §Æc tÝnh c¬ cña c¬ cÊu s¶n xuÊt §Æc tÝnh c¬ biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é quay vµ m«men quay: ω = f(M) hoÆc n = F(M) Trong ®ã: ω - Tèc ®é gãc (rad/s). n - Tèc ®é quay (vg/ph). M - M«men (N.m). §Æc tÝnh c¬ cña m¸y s¶n xuÊt lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay vµ m«men c¶n cña m¸y s¶n xuÊt: Mc = f(ω). §Æc tÝnh c¬ cña m¸y s¶n xuÊt rÊt ®a d¹ng, tuy nhiªn phÇn lín chóng ®−îc biÕu diÔn d−íi d¹ng biÓu thøc tæng qu¸t: Mc = Mco + (M®m - Mco) ω ωdm q       (1.1) Trong ®ã: Mc lµ m«men c¶n cña c¬ cÊu SX øng víi tèc ®é ω. Mco lµ m«men c¶n cña c¬ cÊu SX øng víi tèc ®é ω = 0. M®m lµ m«men c¶n cña c¬ cÊu SX øng víi tèc ®é ®Þnh møc ω®m 1 2 ω M 3 4 Mc®mMco ω®m 1: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = -1. 2: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 0. 3: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 1. 4: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 2. q = -1 q = 0 q = 1 q = 2 H×nh 1.3 - §Æc tÝnh c¬ cña c¬ cÊu s¶n xuÊt øng víi c¸c tr−êng hîp m¸y s¶n xuÊt kh¸c nhau.
  5. 5. GV: Lê Ti n Dũng _ B môn TðH _ Khoa ði n 5 Ta cã c¸c tr−êng hîp sè mò q øng víi c¸c tr−êng hîp t¶i: q Mc P (c«ng suÊt) Lo¹i t¶i -1 ~ ω 1 Const øng víi tr−êng hîp ®Æc tÝnh c¬ cña c¬ cÊu m¸y quÊn d©y, cuèn giÊy, c¬ cÊu truyÒn ®éng chÝnh cña c¸c m¸y c¾t gät kim lo¹i nh− m¸y tiÖn. 0 Const ~ω C¸c c¬ cÊu n©ng-h¹, b¨ng t¶i, m¸y n©ng vËn chuyÓn, truyÒn ®éng ¨n dao m¸y gia c«ng kim lo¹i. 1 ~ω ~ω2 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu víi t¶i thuÇn trë. 2 ~ω2 ~ω3 §Æc tÝnh c¬ cña c¸c m¸y thñy khÝ: b¬m, qu¹t, ch©n vÞt tµu thñy... 1.2.2 §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay vµ m«men cña ®éng c¬: ω=f(M). §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn chia ra ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vµ ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o. D¹ng ®Æc tÝnh c¬ cña mçi lo¹i ®éng c¬ kh¸c nhau th× kh¸c nhau vµ sÏ ®−îc ph©n tÝch trong ch−¬ng 2. §Æc tÝnh c¬ tù nhiªn: §ã lµ quan hÖ ω = f(M) cña ®éng c¬ ®iÖn khi c¸c th«ng sè nh− ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn... cña ®éng c¬ lµ ®Þnh møc theo th«ng sè ®· ®−îc thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ m¹ch ®iÖn cña ®éng c¬ kh«ng nèi thªm ®iÖn trë, ®iÖn kh¸ng... §Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o: §ã lµ quan hÖ ω = f(M) cña ®éng c¬ ®iÖn khi c¸c th«ng sè ®iÖn kh«ng ®óng ®Þnh møc hoÆc khi m¹ch ®iÖn cã nèi thªm ®iÖn trë, ®iÖn kh¸ng... hoÆc cã sù thay ®æi m¹ch nèi. Ngoµi ®Æc tÝnh c¬, ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ng−êi ta cßn sö dông ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn. §Æc tÝnh c¬ ®iÖn biÓu diÔn quan hÖ gi÷a tèc ®é vµ dßng ®iÖn trong m¹ch ®éng c¬: ω = f(I) hay n = f(I). Trong hÖ T§§ bao giê còng cã qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l−îng ®iÖn - c¬. ChÝnh qu¸ tr×nh biÕn ®æi nµy quyÕt ®Þnh tr¹ng th¸i lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn. Ng−êi ta ®Þnh nghÜa nh− sau: Dßng c«ng suÊt ®iÖn P®iÖn cã gi¸ trÞ d−¬ng nÕu nh− nã cã chiÒu truyÒn tõ nguån ®Õn ®éng c¬ vµ tõ ®éng c¬ biÕn ®æi c«ng suÊt ®iÖn thµnh c«ng suÊt c¬ Pc¬ = M.ω cÊp cho m¸y SX (sau khi ®· cã tæn thÊt ∆P). C«ng suÊt c¬ Pc¬ cã gi¸ trÞ d−¬ng nÕu m«men ®éng c¬ sinh ra cïng chiÒu víi tèc ®é quay, cã gi¸ trÞ ©m khi nã truyÒn tõ m¸y s¶n xuÊt vÒ ®éng c¬ vµ m«men ®éng c¬ sinh ra ng−îc chiÒu tè ®é quay. C«ng suÊt ®iÖn P®iÖn cã gi¸ trÞ ©m nÕu nã cã chiÒu tõ ®éng c¬ vÒ nguån. Tuú thuéc vµo biÕn ®æi n¨ng l−îng trong hÖ mµ ta cã tr¹ng th¸i lµm viÖc cña ®éng c¬ gåm: Tr¹ng th¸i ®éng c¬ vµ tr¹ng th¸i h·m. Tr¹ng th¸i h·m vµ tr¹ng th¸i ®éng c¬ ®−îc ph©n bè trªn ®Æc tÝnh c¬ ω(M) ë 4 gãc phÇn t− nh− sau: - ë gãc phÇn t− I, III: Tr¹ng th¸i ®éng c¬. - ë gãc phÇn t− II, IV: Tr¹ng th¸i h·m.
  6. 6. GV: Lê Ti n Dũng _ B môn TðH _ Khoa ði n 6 ω M ω M® Mc I Tr¹ng th¸i ®éng c¬ Pc = M®.ω > 0 ω M® Mc Pc = M®.ω < 0 Tr¹ng th¸i h·mIV ω M® Mc ω M® Mc Tr¹ng th¸i h·mII Pc = M®.ω < 0 Pc = M®.ω > 0 Tr¹ng th¸i ®éng c¬III 1.2.3 Sù phï hîp gi÷a ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña c¬ cÊu s¶n xuÊt Trong hÖ thèng T§§, ®éng c¬ ®iÖn cã nhiÖm vô cung cÊp ®éng lùc cho c¬ cÊu s¶n xuÊt. C¸c c¬ cÊu s¶n xuÊt cña mçi lo¹i m¸y cã c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ vµ ®Æc ®iÓm riªng. M¸y s¶n xuÊt l¹i cã rÊt nhiÒu lo¹i, nhiÒu kiÓu víi kÕt cÊu rÊt kh¸c biÖt. §éng c¬ ®iÖn còng vËy, cã nhiÒu lo¹i, nhiÒu kiÓu víi c¸c tÝnh n¨ng, ®Æc ®iÓm riªng. Víi c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ xoay chiÒu th× chÕ ®é lµm viÖc tèi −u th−êng lµ chÕ ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬. §Ó mét hÖ thèng T§§ lµm viÖc tèt, cã hiÖu qu¶ th× gi÷a ®éng c¬ ®iÖn vµ c¬ cÊu s¶n xuÊt ph¶i ®¶m b¶o cã mét sù phï hîp t−¬ng øng nµo ®ã. ViÖc lùa chän hÖ T§§ vµ chän ®éng c¬ ®iÖn ®¸p øng ®óng c¸c yªu cÇu cña c¬ cÊu s¶n xuÊt cã ý nghÜa lín kh«ng chØ vÒ mÆt kü thuËt mµ c¶ vÒ mÆt kinh tÕ. Do vËy, khi thiÕt kÕ hÖ thèng T§§, ng−êi ta th−êng chän hÖ truyÒn ®éng còng nh− ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é sao cho ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ cµng gÇn víi ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cña c¬ cÊu s¶n xuÊt cµng tèt. NÕu ®¶m b¶o ®−îc ®iÒu kiÖn nµy, th× ®éng c¬ sÏ ®¸p øng tèt ®ßi hái cña c¬ cÊu s¶n xuÊt khi m«men c¶n thay ®æi vµ tæn thÊt trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh lµ nhá nhÊt. H×nh 1.4 - C¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn.

×