Truyen dong dien - Chuong 1 - For students.pdf

7/23/2019 Truyen dong dien - Chuong 1 - For students.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/truyen-dong-dien-chuong-1-for-studentspdf 1/9

5/10/2014

1

Danang University of Technology

Chương 1

KHÁI NIỆM CHUNG VỀHỆ THỐNG TRUYỀN

ĐỘNG ĐIỆN

2 Danang University of Technology

1.1 Khái niệm chung

Truyền động cho một máy, một dây chuyền sản xuất màdùng năng lượng điện thì gọilà truyền động điện (TĐĐ).

Hệ thống truyền động điện là một tập hợp các thiết bịnhư:

thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điệntử, cơ, thủylực phục

vụ cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho cơ

cấu chấp hành trên các máy sản xuất, đồng thời có thể điều

khiển dòngnăng lượng đótheo yêu cầu côngnghệ của máy sản

xuất.


®

M

CT (c¸nh b¬m)

M (M )CT C

Khíp nèi trôc

Động cơ Đ biến đổi điện năng thành cơ năng tạo ra mômen M làm quay

trụcmáy và các cánhbơm. Cánhbơmchínhlà cơcấu công tác (CT)hay cơ

cấu sản xuất (CCSX), nó chịu tác động của nước tạo ra mômen MCT ngược

chiều tốc độquay của trục, chính mômen này tác động lên trục động cơ, ta

gọi nólà mômen cản MC. Nếu M C cân bằngvớimômenđộng cơ: M = MC thì

hệsẽ cóchuyển độngổn địnhvớitốcđộ không đổi = const.

Ví dụ

4


Hệ truyền động đơn giản• Nguồn điện AC với tần số không đổi –> Máy bơm chạy với tốc độ là

hằng số

• Không hiệu quả: Tỏa nhiệt trong động cơ và bắt buộc phải sử dụng

van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng.

• Khó tự động hóa, không có điều chỉnh tự động.



5/10/2014

2


Hệ truyền động có khả năng điều chỉnh tốc độAdjustable Speed Drives

(ASDs)

• Truyền động ở tốc độ phù hợp với tải.• Hiệu quả cao, không cần sử dụng

van tiết lưu.6 Danang University of Technology

1.2 Cấu trúc và phân loại hệ thống truyền động điện

Lø¬i ®iÖn

BB§ § TL CCSX

§K

Gi¸ trÞ®Æt

PhÇn ®iÖn PhÇn C¬

Cấu trúc hệ thống truyền động điện


Một hệ thống TĐĐ bất kỳ luôn bao gồm:

- Phần lực.

- Phần điều khiển.

Một hệ thống truyền động điện được gọi là hệ hở khi không

có phản hồi, và được gọi là hệ kín khi có phản hồi, nghĩa là giá

trị của đại lượng đầu ra được đưa trở lại đầu vào dưới dạngmột tín hiệu nào đó để điều chỉnh lại việc điều khiển sao cho

đại lượng đầu ra đạt giá trị mong muốn.

8


Phân loại hệ thống truyền động điện

Người ta phân loại các hệ truyền động điện theo nhiều cách khác nhau tùy theođặc điểm của động cơ điện sử dụng trong hệ, theo mức độ tự động hoá, theođặc điểm hoặc chủng loại thiết bị của bộ biến đổi... Từ cách phân loại sẽ hìnhthành tên gọi của hệ.

a) Theo đặc điểm của động cơ điện

- Truyền động điện một chiều : Dùng động cơ điện một chiều. Truyền độngđiện một chiều sử dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ vàmômen, nó có chất lượng điều chỉnh tốt.

- Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều khôngđồng bộ. Động cơ KĐB ba pha có ưu điểm là có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo,vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha.

- Truyềnđộngđiện đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba pha. Động cơ điện đồng bộ ba pha trước đây thường dùng cho loại truyền độngkhông điều chỉnh tốc độ, công suất lớn hàng trăm KW đến hàng MW (các máynén khí, quạt gió, bơm nước, máy nghiền.v.v..).



5/10/2014

3


b) Theo tính năng điều chỉnh

- Truyền động không điều chỉnh: Động cơ chỉ quay máy sản xuất với một tốc

độ nhất định. Các hệ truyền động không điều chỉnh thường phải kết hợp v ới một

hộp tốc độ để thực hiện điều chỉnh bằng cơ khí, do đó kết cấu của phần cơ phứctạp, chất lượng điều chỉnh thấp, giá thành của máy sản xuất cao.

- Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ mà ta có

truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo và

truyền động điều chỉnh vị trí.


c) Theo thiết bị biến đổi

- Hệmáyphát - độngcơ (F-Đ): Động cơ điện một chiều được cấp điện từ mộtmáy phát điện một chiều (bộ biến đổi máy điện).

- Hệchỉnhlưu- độngcơ (CL - Đ): Động cơ một chiều được cấp điện từ một bộ

chỉnh lưu (BCL). Chỉnh lưu có thể không điều khiển (Điôt) hay có điều khiển(Thyristor)...

- Hệ biến tần - động cơ không đồng bộ

d) Theo mức độ tự động hóa

Ta có hệ truyền động điện không tự động và hệ truyền động tự động.

Danang University of Technology 2


1.3 Đặc tính cơ của máy sản xuất và của động cơ điện

1.3.1 Đặc tính cơ của máy sản xuất

Đặc tính cơ của máy sản xuất biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay và mômencản của máy sản xuất.

Mc = f() hoặc Mc = f(n)

Máy sản xuất rất đa dạng, tuy nhiên phần lớn đặc tính cơ của nó được biểu diễndưới dạng:



5/10/2014

4


1 2

M

3

4

Mc®m

Mco

®m

1 : §Æc tÝnh c¬ øng víi q = -1.

2 : §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 0.



q = -1 q = 0 q = 1

q = 2

Đặc tính cơ của máy sản xuất ứng với cá c trường hợp máy SX khác nhau



Constant power loads (q = -1)

Winder

Constant Torque loads (q = 0)

Hoist

6


Centrifugal loads (q = 2) – Tải ly tâm

Fan

Squared power loads (q = 1)

Compressor



5/10/2014

5


1.3.2 Đặc tính cơ của động cơ

Đặc tính cơ của động cơ biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay và mômen quaycủa động cơ:

M = f() hoặc M = f(n)

Nhìn chung có 4 loại đặc tính cơ của các loại động cơ đặc trưng như: Động cơđiện 1 chiều kích từ song song hoặc độc lập (đường 1); Động cơ điện một chiềukích từ nối tiếp hay hỗn hợp (đường 2); Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ(đường 3) và động cơ điện xoay c hiều đồng bộ (đường 4).


1.4 Các trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện

Trong hệ truyền động bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện năngthành cơ năng và ngược lại. Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng tháilàm việc của hệ thống truyền động điện.

Trạng thái độngcơ : Ta coi dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như nó

có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điệnthành công suất cơ Pcơ = M cấp cho máy sản xuất và được tiêu thụ tại khâucông tác của máy.

Ở trạng thái máy phát : Khi hệ TĐ làm việc, trong một điều kiện nào đó cơ năngbao gồm động năng hoặc thế năng tích lũy trong máy sản xuất được truyền về lạitrục động cơ, động cơ tiếp nhận năng lượng này và làm việc như một máy phátđiện. Công suất điện Pđiện có giá trị âm nếu như nó có chiều từ động cơ về nguồn.

Phương trình cânbằng côngsuất củahệ truyền động:


M

M®

Mc

I Tr¹ng th¸i ®éng c¬

Pc = M®.

M®

Mc

Pc = M®.

Tr¹ng th¸i h·m IV

M®

Mc

M®

Mc

Tr¹ng th¸i h·m II

Pc = M®.

Pc = M®.

Tr¹ng th¸i ®éng c¬ III

Các trạng thái làm việc trên mặt phẳng (M, )

20


Các trạng thái làm việc trên mặt phẳng (M, )



5/10/2014

6

2 Danang University of Technology 22 Danang University of Technology

1.5 Tính đổi các đại lượng cơ học

1.5.1 Mômen và lực quy đổi

Thường quy đổi mômen cản hoặc lực cản của khâu công tác của máy sản xuất vềtrục động cơ.

Quan niệm về sự tính đổi như việc dời điểm đặt từ trục này về trục khác của

mômen hay lực có xét đến tổn thất ma sát ở trong bộ truyền lực.Điều kiện quy đổi : Đảm bảo cân bằng công suất trong phần cơ của hệ thốngtruyền động điện.

Khi năng lượng truyền từ động cơ đến máy sản xuất:


Tính theo hiệu suất hộp tốc độ đối với chuyển động quay:

Rút ra:

Trong đó:

24


Đối với chuyển động tịnh tiến:

Trong đó:



5/10/2014

7


1.5.2 Quy đổi mômen quán tính và khối lượng quán tính

Điều kiện quy đổi: Bảo toàn động năng tích lũy trong hệ thống.

Chuyển động quay:

Chuyển động tịnh tiến:



Các cơ cấu ghép

Được yêu cầu khi• Một động cơ (chuyển động quay) quay truyền động

cho một tải có yêu cầu chuyển động thẳng.• Các động cơ có tốc độ chuyển động cao hơn yêu cầu

của tải.• Cần thiết phải chuyển đổi trục chuyển động.

Các dạng chuyển động• Cơ cấu băng tải, ròng rọc.• Truyền động trục vít• Các cơ cấu có sử dụng hộp số.

28


Chuyển đổi giữa chuyển động thẳng và chuyểnđộng quay



5/10/2014

8


Truyền động có sử dụng hộp số

• Basic relationships: radius, speed, torqueEqual speeds at gear surfacesPower transferred across gears

• Geared up: speed increased, torque decreased• Geared down: speed decreased, torque

increased30 Danang University of Technology

Truyền động có sử dụng hộp số

• Equivalent Inertia

3


Gears (cont’d)

© Copyright Ned Mohan 2003 31

• Equivalent Inertia


1.6 Phương trình động học của hệ truyền động điện tự động

Là quan hệ giữa các đại lượng (, n, L, M) với thời gian:

Nếu coi mômen do động cơ sinh ra và mômen cản là ngược chiều nhau, và coimômen quán tính J = const, thì ta có:

Mômen động:



5/10/2014

9


THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!

Documents

Truyen dong dien - Chuong 1 - For students.pdf