Đồ án trang bị điện ngành dệt may

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
......................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

1

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay ngành dệt được xem là
ngành mũi nhọn của đất nước.
Trong ngành dệt có rất nhiều máy móc mang lại hiệu quả lao động cao giúp giảm
thiểu sức lao động của con người. Trong tập đồ án này nghiên cứu về đặc điểm công
nghệ, nguyên lý làm việc, phân tích các dạng hư hỏng của máy dệt kim 5621.
Đồ án này giúp em cũng cố kiến thức đã được học (môn máy điện, truyền động
điện, cung cấp điện, điện tử công suất…) và đồng thời nâng cao kiến thức thực tế, từ
đó giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc không chỉ về môn học mà còn cả về việc ứng
dụng các thiết bị công nghệ vào sản xuất.
Để thực hiện được đồ án này em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình
của cô Lê Hồng Vân và các thầy cô giáo trong khoa điện công nghiệp.
Trong quá trình thực hiện đồ án do thời gian có hạn, lượng kiến thức còn hạn
hẹp, tài liệu thu thập không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót, mong
thầy cô và bạn đọc đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

2

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN, PHẢN BIỆN..................................1
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................2
MỤC LỤC......................................................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN.....................................................................4
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................5
I. ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU......................................................................................5
1. Các khái niệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện...............................................5
2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song..........7
3. Điều chỉnh tốc độ truyền động điện trong động cơ 1 chiều.....................................18
II. MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÒNG KÍN......................................................................23
III. CUỘN KHÁNG KHÔNG KHÍ...........................................................................23
CHƯƠNG III. ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ ĐẶC ĐIỂM TRANG BỊ TRONG
MÁY.............................................................................................................................24
I.ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA MÁY..................................................................24
II. ĐẶC ĐIỂM TRANG BỊ CỦA MÁY....................................................................27
CHƯƠNG IV. CHỨC NĂNG CÁC THIẾT BỊ, LINH KIỆN, NGUYÊN LÝ LÀM
VIỆC, ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA MÁY DỆT KIM 5621........................................28

I.CHỨC NĂNG CÁC THIẾT BỊ LINH KIỆN........................................................28
II.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC.....................................................................................31
III. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA MÁY........................................................................33
1.Ưu điểm.....................................................................................................................33
2.Nhược điểm................................................................................................................33
IV. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THAY THẾ...............................................................34
V.NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC........35
CHƯƠNG V. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ TOÀN CỤC CỦA ĐỒ ÁN...............37
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................38

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ ĐỒ ÁN

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

3

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Đồ án trang bị điện này được thực hiện nhằm nghiên cứu về máy dệt kim 5621.
Vận dụng kiến thức thức đã được học đểphân tích đặc điểm công nghệ, nguyên lý làm
việc, phân tích các dạng hư hỏng của máy dệt kim 5621, và từđó đề xuất những giải
pháp để cải tiến cho máy hoàn thiện hơn nhằm đáp ứng được yêu cầu sản xuất.
Để đáp ứng được yêu cầu nêu trên thì đồ án được thực hiện theo trình tự sau:

Thời gian đầu, đề tài đồ án được tiếp cận và bắt đầu thực hiện bằng cách thu thập
tài liệu có liên quan về máy dệt kim 5621, thu thập hình ảnh từ thực tế thông qua việc
đi tham quan tìm hiểu ở nhà máy dệt kim.
Dựa vào kiến thức đã học ở các môn như: máy điện, mạch điện, khí cụ điện, điện tử
cơ bản, vi mạch số và điện tử công suất... để thực hiện đề tài. Nêu lên cơ sở lý thuyết
về động cơ một chiều kích từ độc lập và lý thuyết về các mạch vòng kín, cuộn kháng
không khí.
Giới thiệu về công nghệ của máy dệt kim 5621
Ở phần trọng tâm của đồ án giới thiệu lên chức năng của các loại thiết bị trong máy.
Nêu lên đặc điểm trang bị điện trong máy dệt kim.
Những khó khăn gặp phải trong quá trình thực hiện đồ án.

CHƯƠNG II
SỞ LÝ THUYẾT
I.

ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU:
1.

Các khái niệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện:

a) Đặc tính cơ của động cơ điện:

Đặc tính cơ là quan hệ giữa tốc độ quay ω trên đầu trục rotor của động cơ và
moment điện từ M sinh ra trong quá trình làm việc của động cơ:

ω = f (M)

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

4

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Các đặc tính cơ của động cơ điện được phân biệt dựa vào các trị số làm việc của các
đại lượng điện tham gia vào mạch động cơ như sau:
* Đặc tính cơ tự nhiên: Là đặc tính cơcủa động cơ ứng với các thông số điện ở chế
độ định mức (Uđm, fđm, Iđm, φ đm….) và mạch điện của động cơ không kết nối thêm các
điện trở, điện kháng…
* Đặc tính cơ nhân tạo: Là đặc tính cơcủa động cơ ứng với các thông số điện không
đúng định mức hoặc khi mạch điện có sự thay đổi kết nối hoặc có kết nối thêm các
điện trở, điện kháng…
Đặc tính cơ - điện của động cơ điện:

b)

Đặc tính cơ - điện là quan hệ giữa tốc độ quay ω trên đầu trục rotor của động cơ và
dòng điện I chạytrong mạch phần ứng của động cơ

ω = ϕ(I)
Đơn vị tính toán của các đại lượng:

ω : Tốc độ góc

(rad/s)

n : Tốc độ dài

(vòng/phút) hay (rpm)

M : Moment trên trục động cơ

(N.m)

I : Dòng điện phần ứng động cơ (A)
Độ cứng của đặc tính cơ:

c)

Để so sánh và đánh giá các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm về độ cứng của
đặc tính cơ.
Độ cứng β của đặc tính cơ là tỉ số giữa độ biến thiên của moment ∆M với độ biến
thiên vận tốc ∆ω , và được tính bởi công thức:
∆M
β = ∆ω

Trong đó ∆M, ∆ω lần lượt là độ thay đổi moment và tốc độ
Khi

β

< 10: Đặc tính cơ được gọi là mềm. Tốc độ giảm nhiều khi M tăng.Đây là

trường hợp của đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ nối tiếp.

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

5

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
β

Khi

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

= (10 ÷100): Đặc tính cơ được gọi là cứng. Tốc độ động cơ thay đổi rất ít

khi M có những biến đổi rất lớn.Đây là các đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ
độc lập.
Khi β = ∞: Đặc tính cơ nằm ngang và được gọi là tuyệt đối cứng. Trường hợp này,
tốc độ của động cơ hầu như không phụ thuộc vào M . Đây là dạng đặc tính cơ của các
động cơ đồng bộ.
Vậy khi giá trị độ cứng β càng lớn thì độ dốc càng nhỏ, tốc độ ω của động cơ
càng ít có sự thay đổi khi moment M thay đổi.

Hình 1: độ cứng của đặc tính cơ
(1). Đặc tính cơ mềm
(2). Đặc tính cơ cứng
(3). Đặc tính cơ tuyệt đối cứng
2.

Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập và kích từ

song song:
Đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập, nguồn một chiều cấp cho mạch
kích từ là hoàn toàn độc lập với nguồn cấp cho mạch phần ứng. Do đó, nếu không tính
đến các tương tác điện từ xảy ra giữa mạch kích từ và mạch phần ứng thì dòng điện
chạy trong mạch phần ứng (Iư) và dòng điện kích từ (Ikt) là hai dòng điện riêng biệt,
không có sự liên hệ với nhau như trên sơ đồ mạch điện hình 2.
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

6

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý kết nối mạch điện của động cơ một chiều kích từ độc lập.
Đối với động cơ điện một chiều kích từ song song thì mạch kích từ được cấp chung
một nguồn với mạch phần ứng. Dòng điện (I) chạy trong mạch động cơ có giá trị bằng
tổng của dòng điện chạy trong mạch phần ứng (Iư) và dòng điện kích từ (Ikt):
I = Iư + Ikt
Vì vậy, khi có sự biến đổi giá trị của dòng điện phần ứng do các thay đổi từ phía tải,
sẽ gây ảnh hưởng rất lớn lên mạch kích từ.

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý kết nối mạch điện của động cơ một chiều kích từ song song.

Tuy nhiên, khi nguồn điện một chiều cấp cho động cơ có công suất là vô cùng lớn
so với công suất động cơ, đồng thời trị số điện áp nguồn ít có sự thay đổi thì mạch kích
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

7

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

từ thường được mắc song song với mạch phần ứng. Và khi đó, ảnh hưởng do các thay
đổi từ phía tải lên mạch kích từ động cơ là không đáng kể nên hầu như không có phân
biệt rõ ràng giữa hai loại động cơ kích từ song song và kích từ độc lập.
a) Phương trình đặc tính cơ:

Từ sơ đồ mạch điện động cơ kích từ song song hình 3, phương trình cân bằng điện
áp của mạch phần ứng động cơ là:
Uư = Eư + Iư (Rư +Rp)
Trong đó:Uư: điện áp đặt vào phần ứng

(1)
(V)

Eư: sức điện động sinh ra trên phần ứng

(V)

Iư: dòng điện phần ứng

(A)

Rư:điện trở trong mạch phần ứng

(Ω)

Rư = rư + rct +rcb +rcp
rư: điện trở bộ dây quấn chính phần ứng

(Ω)

rct:điện trở tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp
rb:điện trở bộ dây quấn bù

(Ω)

rcp: điện trở bộ dây quấn cực từ phụ

(Ω)

(Ω)

Rp:điện trở (điều chỉnh) phụ mạch ngoài phần ứng (Ω)
Sức điện động sinh ra trong mạch phần ứng được xác định theo biểu thức:
p.N
.φ .ω
Eư = 2π .a

= K .φ.ω

Trong đó:

(2)

p: số đôi cực từ chính dây quấn phần ứng

N: số thanh dẫn tác dụng của dây quấn phần ứng
a: số đôi mạch nhánh song song của d.q phần ứng

φ: từ thông kích từ xuyên qua mặt mỗi cực từ (Wb)
ω: tốc độ góc của động cơ

(rad/s)

p.N
K = 2π .a : hằng số cấu tạo của động cơ

Biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (v/p) :
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

8

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Từ:

p.N
.φ .ω
Eư = 2π .a
= K.φ.ω

Và:

2π .n
n
=
≈ 0,105.n
60
9
,
55
ω=

Nên:

60.ω
= 9,55.ω
n = 2π

Suy ra:

p.N

.φ.n
Eư = 60.a

Đặt:

p.N
Ke = 60.a : hằng số sức điện động của động cơ

K
= 0,105.K
9
,
55
Ke =

Suy ra:

Eư = Ke.φ . n

(3)

Kết hợp (1) và (2) ta có biểu thức:

ω=

Ru + R p
Uu
−
.I u
K .φ

K .φ

(4)

Đây là phương trình đặc tính cơ-điện của động cơ một chiều kích từ song song hoặc
kích từ độc lập.
Từ trường mạch kích từ tác động lên dây dẫn rotor khi đang mang dòng điện gây
nên sự tương tác từ - điện làm sinh ra trên động cơ một moment điện từ có giá trị:
Mđt = K. φ .Iư

(5)

M dt
Suy ra: Iư = K .φ

Thay vào (4):

ω =

Ru + R p
Uu
−
.M dt
K .φ ( K .φ ) 2

(6)

Bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất sắt từ trên động cơ thì moment cơ (M) trên trục
động cơ xem như có giá trị bằng với moment điện từ (Mđt), phương trình (6) được viết
lại là:

ω=
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

Ru + R p
Uu
−
.M
K .φ ( K .φ ) 2

9

(7)
MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song hoặc
kích từ độc lập.
Đồ thị đặc tính cơ:

b)

Giả thiết rằng, điện áp đặt vào phần ứng có giá trị ổn định, từ thông sinh ra trên
stator có độ lớn không đổi thì các phương trình đặc tính cơ (7) và đặc tính cơ-điện (4)
có dạng là các hàm tuyến tính bậc nhất của ω theo M (hoặc I) trên trục toạ độ vuông

góc MOω (hoặc IOω):

ω= f(M) = aM + b
Hoặc:

ω= f(I) = cI + d,

a, b, c, d là các hằng số

Đó là các đường thẳng qua điểm có tung độ b hoặc d =

Uu
ω0 = K .φ

và có độ dốc âm

như sau:
a=

−

Ru + R p
( K .φ )

2

(hoặc c =

−

Ru + R p
( K .φ )

)

Hình 4: Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song
song

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

10

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Hình 5: Đồ thị đặc tính cơ – điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc
song song
Đường đặc tính cơ (có pt (7)) cắt trục tung Oω tại điểm A(O, ω0), tung độ ω0 có giá
trị:

ω0

Uu
= K .φ

(8)

ω0 là tốc độ động cơ khi dòng điện trên mạch phần ứng bằng 0 (Iư = 0) tương ứng
với tình trạng hở mạch phần ứng động cơ, hoặc ứng với moment cản trên trục động cơ
bằng 0 (Mc = 0), tức là không tồn tại lực cản. Đây là tốc độ lớn nhất mà trên thực tế, ở
chế độ động cơ không thể đạt được (vì khi động cơ làm việc không tải, vẫn luôn tồn tại
lực cản do ma sát nên Mc≠ 0).Do đó, ω0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động
cơ.
Khi tất cả các thông số về điện của động cơ đều ở giá trị định mức, đồng thời mạch
ngoài phần ứng của động cơ không có điện trở phụ, phương trình (7) có dạng:
U u dm

ωđm =

K .φdm

−

Ru
.M dm
( K .φdm ) 2

(9)

Đây là phương trình đặc tính cơ tự nhiên của động cơ một chiều kích từ song song
hoặc độc lập.Đường đặc tính cơ tương ứng gọi là đường đặc tính cơ tự nhiên.
Tương tự, ta có phương trình đặc tính cơ-điện tự nhiên và đường đặc tính cơ-điện
tự nhiên:
U u dm

ωđm =
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

K .φdm

−

11

Ru
.I udm
K .φdm

(10)
MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Khi động cơ mang phụ tải có giá trị tăng dần, tương ứng với moment cản Mc tăng
dần từ 0 đến Mđm thì tốc độ ω của động cơ sẽ giảm dần tương ứng từ ω0 đến ωđm.
Điểm B(Mđm, ωđm) (hay B(Iđm, ωđm)) trên đường đặc tính cơ (hay đặc tính cơ-điện)
được gọi là điểm làm việc định mức của động cơ.
Từ (4), (7) và (8) ta có:

ω=
ω=

Ru + R p
Uu
−
.I u
K .φ
K .φ
Ru + R p
Uu
−
.M
K .φ ( K .φ ) 2

= ω0 - ∆ω

(11)

= ω0 - ∆ω

(12)

∆ωđược gọi là độ sụt tốc độ (độ sụt tốc). Độ sụt tốc tỷ lệ thuận với moment tải M
(hoặc dòng điện phần ứng Iư):
Ru + R p

∆ω =

( K .φ )

2

.M

Ru + R p

=

K .φ

.I u

(13)

Đường đặc tính cơ (đặc tính cơ-điện) tự nhiên cắt trục hoành OM (hay OI) tại điểm
C (Mnm, 0) (hay C (Inm, 0)) có hoành độ là:
U udm
Mnm = K. φ đm . Ru = K. φ đm .Inm

Trong đó:

U udm
Inm= Ru

(14)
(15)

Moment Mnm gọi là moment ngắn mạch, dòng điện Inm gọi là dòng điện ngắn mạch.
Dòng điện ngắn mạch là dòng điện xuất hiện trong mạch động cơ tại thời điểm
động cơ được đóng nguồn mở máy (ứng với thời điểm tốc độ ω bằng 0) hoặc khi động
cơ gặp sự cố kẹt trục khi quay, hoặc tải quá lớn kéo không được. Dòng Inm có giá trị

vào khoảng từ (10 ÷20)Iđm.
Dòng điện ngắn mạch Inm nếu tồn tại lâu sẽ gây quá nhiệt (do hiệu ứng nhiệt) làm
cháy động cơ.Vì vậy hạn chế giá trị hoặc giảm thiểu thời gian tồn tại dòng điện ngắn
mạch khi mở máy cũng như ngăn ngừa sự xuất hiện bất thường của nó khi làm việc là
biện pháp tốt nhất để kéo dài tuổi thọ của động cơ điện.
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

12

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

c) Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ:

Phương trình đặc tính cơ (7) cho thấy hình dạng đồ thị đường đặc tính cơ ω =f(M)
phụ thuộc vào các thông số điện của phương trình như : Uư, Rư+Rp, φ
 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:

Giả thiết Rư+Rp, φ là không đổi. Khi điện áp phần ứng thay đổi theo hướng giảm so
với Uđm (vì thực tế không cho phép điện áp đặt vào phần ứng vượt quá trị số định
mức).
Tốc độ không tải lý tưởng thay đổi tỉ lệ thuận với các Uư:

ω0i = =

U ui
K .φ

biến thiên

(i =1,2,3,…)

Độ cứng đường đặc tính cơ không đổi (kéo theo độ dốc đặc tính cơ không đổi):

β=-

( K .φ ) 2
Ru + R p

không đổi

Vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng (theo hướng giảm) ta được một họ các
đường đặc tính cơ song song và có tung độ thay đổi (giảm dần) tương ứng so với
đường đặc tính cơ tự nhiên (TN), các đường này được gọi là các đường đặc tính cơ
nhân tạo (NT).

Hình 6: Họ đặc tính cơ (nhân tạo) của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc
song song khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng.
Dựa vào đồ thị các đường đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi điện áp, ta thấy rằng
ứng với một phụ tải nhất định (Mc) thì moment ngắn mạch Mnm , dòng điện ngắn mạch
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

13

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Inm và tốc độ động cơ ω đều thay đổi (giảm) theo sự thay đổi điện áp Uư. Tính chất này
được ứng dụng để thay đổi tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện mở máy.
d) Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm:

Trạng thái hãm điện là trạng thái động cơ sinh ra moment điện từ ngược chiều với
tốc độ, do đó sẽ làm cản trở hoặc triệt tiêu tốc độ của động cơ.
Đặc điểm chung của các trạng thái hãm điện là động cơ làm việc ở chế độ máy
phát, biến cơ năng từ hệ truyền động thành điện năng trả về lưới (hãm tái sinh) hoặc
tiêu tán dưới dạng nhiệt năng trên điện trở hãm (hãm ngược, hãm động năng).
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc kích từ song song có 3 trạng thái hãm:
hãm tái sinh, hãm ngược và hãm động năng.
 Hãm động năng:

Trạng thái hãm động năng của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song
song là trạng thái động cơ làm việc ở chế độ máy phát biến động năng tích lũy của hệ
truyền động trong quá trình làm việc trước đó thành điện năng tiêu thụ dưới dạng nhiệt
trên điện trở hãm.
Để hãm động năng, phần cảm cần được duy trì kích từ, còn phần ứng được cắt khỏi
nguồn và nối thành mạch kín với điện trở hãm.Chuyển động quay quán tính của phần
ứng trong từ trường phần cảm làm xuất hiện sức điện động cảm ứng, sinh ra dòng điện
hãm và moment hãm chống lại chiều quay động cơ. Dựa vào các hình thức kích từ mà
có 2 cách hãm động năng : hãm động năng kích từ độc lập và hãm động nang tự kích
từ

 Hãm động năng kích từ độc lập:

Đây là phương pháp duy trì kích từ khi hãm nhờ nguồn ngoài.
Động cơ đang làm việc ổn định với tải Mc ở tốc độ ωĐ tại điểm a trên đường đặc
tính tự nhiên, để thực hiện hãm động năng kích từ độc lập, ta cắt mạch phần ứng ra
khỏi lưới điện một chiều và đóng vào một điện trở hãm Rhcó giá trị lớn, trong khi mạch
kích từ vẫn giữ nguyên kết nối với lưới điện một cách độc lập với mạch phần ứng, điều
chỉnh Rkt để dòng điện kích từ giữ nguyên trị số định mức Iktđm, động cơ sẽ chuyển sang
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

14

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

chế độ máy phát điện một chiều kích từ độc lập, toàn bộ động năng tích lũy trong
chuyển động trước đó được chuyển hóa thành điện năng phát ra và tiêu thụ trên điện
trở hãm, động cơ nhanh chóng mất động năng duy trì chuyển động và dừng lại.
Sức điện động của động cơ khi bắt đầu thực hiện hãm, ứng với tốc độ ωĐ = ωbđ là:
Ebđ =K.φđm. ωbđ

(16)

Dòng điện hãm ban đầu:
Ihbđ = -Iư

=−

E bd
K .φ .ω
= − * dm bd
R + Rh
Ru + Rh
*
u

(17)

R*ư = rư+ rct + rcp

Trong đó:
Moment hãm ban đầu:

Mhbđ =-M = K .φ dm .I hbd < 0

(18)

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý mạch hãm động năng kích từ độc lập động cơ một chiều
kích từ độc lập (hoặc song song).
Phương trình đặc tính cơ, đặc tính cơ-điện khi hãm là:

ω=
ω=
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

Ru* + Rh
Ru* + Rh
.
M
=
−
.M
hbd
( K .φdm ) 2
( K .φdm ) 2

Ru* + Rh
R * + Rh
.I hbd = − u
.I u
K .φdm
K .φdm

15

(19)
(20)
MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Vì từ thông được giữ không đổi ( φ =φđm) nên độ cứng của đặc tính cơ hãm phụ

thuộc vào Rh. Khi Rh càng nhỏ thì đặc tính càng cứng, moment hãm càng lớn, hiệu quả
hãm càng cao. Tuy nhiên, điều này kéo theo giá trị dòng điện hãm rất lớn, gây nguy
hại cho động cơ, vì vậy phải chọn Rhsao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong giới
hạn cho phép là:
Ihbd = Ih.max= (2 ÷ 2,5) Iđm
Tức là cần chọn:
Rh =

K .φ dm .ω bd
− Ru*
I h. max

(21)

Các đặc tính hãm động năng là những đường thẳng đi qua gốc toạ độ và nằm ở các
góc phần tư thứ II và thứ IV.
Từ đồ thị đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập (hình 8), ta thấy nếu với
moment cản Mc có tính phản kháng thì tốc độ động cơ giảm về 0 và không tiếp tục
tăng theo chiều ngược lại nên động cơ sẽ dừng hẵn (đặc tính hãm động năng là đoạn
b10 hoặc b20). Còn với moment cản Mc có tính thế năng thì sau khi tốc độ động cơ
giảm về 0, do tác động của tải trọng lực sẽ kéo động cơ tiếp tục tăng tốc theo chiều
ngược lại, và đến làm việc ổn định tại điểm có M = Mc (đặc tính hãm động năng đoạn
là 0c1 hoặc 0c2).

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

16

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Hình 8: Đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập của động cơ một chiều kích từ
độc lập (hoặc song song).
Khi hãm động năng kích từ độc lập, năng lượng tổn hao chủ yếu là trong mạch kích
từ:
Pktđm =(1 ÷ 5)% Pđm
Phuơng trình cân bằng công suất khi hãm là:
Eư . Ih=(Rư + Rh). Ih2

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

17

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

3.

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Điều chỉnh tốc độ truyền động điện trong động cơ 1 chiều:

Trong quá trình làm việc, tốc độ của hệ truyền động điện thường thay đổi do bị ảnh
hưởng bởi những thay đổi từ phía tải hoặc từ điện áp nguồn, kết quả là có thể xuất hiện
những sai lệch không mong muốn giữa tốc độ thực với tốc độ yêu cầu. Đây là hiện
tượng hệ tự thay đổi tốc độ do các tác động khách quan. Tuy nhiên trong một số hệ
truyền động điện, nhằm đáp ứng các yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất, cần thiết
phải có sự điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động hoặc nguồn động lực chính của hệ,
việc điều chỉnh tốc độ truyền động điện có thể được thực hiện bằng các phương pháp
cơ học. Ta chỉ khảo sát việc điều chỉnh tốc độ truyền động điện theo phương pháp điện
học.
Tùy vào từng máy sản xuất cụ thể, mà ta có thể lựa chọn phương pháp thích hợp
nhất trong số nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động, nhằm đảm
bảo cho việc vận hành các quá trình sản xuất được thuận lợi, chất lượng và năng suất
làm việc được nâng cao.
Chất lượng của một phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ được đánh giá qua một
số chỉ tiêu sau đây:
a

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điều chỉnh tốc độ:

 Dải điều chỉnh tốc độ:

Dải điều chỉnh tốc độ (hay phạm vi điều chỉnh tốc độ) là tỷ số giữa giá trị tốc độ
làm việc lớn nhất và nhỏ nhất của hệ thống truyền động điện ứng với một moment phụ
tải nhất định:

D=

ωmax ν max

n
=
= max
ωmin ν min
nmin

(25)

Dải điều chỉnh tốc độ của một hệ truyền động điện càng lớn càng tốt.Mỗi máy
sản xuất yêu cầu một dải điều chỉnh tốc độ nhất định và mỗi phương pháp điều chỉnh
chỉ đạt được một dải điều chỉnh nào đó.
 Độ trơn (độ bằng phẳng) khi điều chỉnh tốc độ:
SVTH: Trần Anh Văn
18
Lớp: 12CĐ-Đ3

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Độ trơn (còn gọi là độ bằng phẳng) khi điều chỉnh tốc độ được biểu thị bởi tỷ số
giữa hai giá trị tốc độ của hai cấp kế tiếp trong dải điều chỉnh.

γ =

ω i +1
ωi

(26)

Trong đó: : giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp i
: giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp ( i+1)
Từ chỉ tiêu độ trơn khi điều chỉnh tốc độ, ta có:
-

Hệ điều chỉnh vô cấp: Hệ truyền động điện có số cấp tốc độ rất lớn(, tức là hệ có thể

-

làm việc ổn định ở mọi giá trị trong suốt dải điều chỉnh.
Hệ điều chỉnh từng cấp: Hệ truyền động điện chỉ có thể làm việc ổn định ở một số giá

trị của tốc độ trong dải điều chỉnh.
 Độ cứng đặc tính cơ:
Độ cứng của đường đặc tính cơ là đại lượng:

β =

∆M
∆ω

(27)

Khi càng lớn, đường đặc tính cơ càn nằm ngang à càng cứng.
Xét hình (9), đường đặc tính cơ 1 cứng hơn đường đặc tính cơ 2, có cùng điểm làm
việc A. Khi cùng ở một điều kiện biến động về tăng moment (tải tăng lên) thì đặc tính
cơ 1 tốc độ giảm đi một lượng bằng: nhỏ hơn lượng giảm tốc độ của đường đặc tính

cơ 2.
Điều này chứng tỏ, đặc tính cơ càng cứng thì tóc độ thay đổi càng ít khi momen cản
thay đổi. Hay nói cách khác, khi phụ tải tải thay đổi đặc tính cơ càng cứng thì sự thay
đổi tốc độ của hệ truyền động càng ít.
Hệ truyền động điện làm việc càng ổn định khi điều chỉnh tốc độ phải giữ nguyển (nếu
tốc độ cứng đặc tính cơ cứng) hoặc nâng cao độ cứng của các đường đặc tính cơ.

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

19

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Hình 9: đồ thị các đặc tính cơ. Đặc tính cơ càng cứng (1), độ giảm tốc càng nhỏ, độ ổn
định tốc độ càng cao.
 Chi tiêu kinh tế:

Chỉ tiêu kinh tế có ý nghĩa quan trọng, trong nhiều trường hợp là chỉ tiêu ưu tiên cho
việc lựa chọn các phương án điều chỉnh. Chỉ tiêu kinh tế thể hiện ở vốn đầu tư, chi phí
vận hành hệ thống và ở hiệu quả do áp dụng phương pháp điều chỉnh đem lại. Trong
chi phí vận hành, tổn thất năng lượng do áp dụng phương pháp điều chỉnh tốc độ cũng
đóng vai trò quan trọng, nếu tổn thất năng lượng càng nhỏ thì chi phí càng giảm, tính
kinh tế của phương pháp điều chỉnh tốc độ càng cao. Ngoài ra, cần lưu ý hệ số công
suất của hệ thống cũng góp phần làm ảnh hưởng đến chi phí vận hành hệ thống.

Hệ điều chỉnh được gọi là có tính kinh tế khi hiệu quả điều chỉnh cao, vốn đầu tư thấp,
tổn hao năng lượng ít, chi phí vận hành nhỏ hơn so với các hệ điều chỉnh khác.
 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải:

Để sử dụng động cơ có hiệu quả nhất khi điều chỉnh tốc độ cần giữ cho dòng điện động
cơ bằng dòng điện định mức, đảm bảo khả năng quá tải về moment (trong thời gian
ngắn)…

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

20

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Vì vậy, khi thiết kế hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ cho một máy sản xuất cần đảm
bảo sao cho đặc tính điều chỉnh của hệ tương thích với yêu cầu của đặc tính tải.Nếu
đảm bảo được điều kiện này, thì tổn thất trong quá trình điều chỉnh tốc độ sẽ nhỏ nhất.
a)

Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập và kích từ song
song:
Từ phương trình đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song
song:
(28)

Trong đó:

: Hằng số cấu tạo động cơ.
R = Rư + R p
+ Rư : Điện trở mạch phần ứng.
+ Rp : Điện trở phụ trong mạch phần ứng.

Vic65 thay đổi tốc độ động cơ có thể thay đổi bằng cách thay đổi một trong các thâng
số U, R hoặc . Vì vậy tốc độ động cơ có thể điều chỉnh theo các phương pháp sau:
-

Điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ.
Điều chình từ thông phần cảm của động cơ.
Điều chỉnh điện trở mạch phần ứng.

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:

Từ phương trình (28), khi thay đổi điện áp phần ứng U, hệ số góc của đường thẳng
không đổi nhưng tốc độ không tải lý tưởng luôn thay đổi.
Vậy khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ, ta được họ đường đặc tính cơ song
song nhau (cùng độ cứng) với các tốc độ không tải lý tưởng khác nhau như hình 10.
Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng được giải thích dựa
trên hình 10.

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

21

MSSV: 11D001Đ304

ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Hình 10: Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.
Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên đường đặc tính cơ 1 ứng với điện áp
phần ứng U1 với tốc độ . Khi giảm điện áp phần ứng xuống bằng U 2 động cơ chuyển
sang làm việc tại điểm B tại đường đặc tính cơ 2. Líc này moment động cơ M B nhỏ
hơn moment cản MC nên động cơ giảm tốc độ theo đường đặc tính cơ 2, tới điểm D thì
MD = MC, động cơ quay ổn định với tốc độnhỏ hơn .
Khi tăng tốc độ, quá trình thay đổi cũng được giải thích như trên. Giả sử động
cơ đang làm việc tại điểm E trên đường đặc tính cơ 4 ứng với điện áp là U 4 (U4< Uđm)
và tốc độ , nâng điện áp phần ứng lên U 3 ( U3> U4) động cơ sẽ chuyển sang làm việc từ
điểm E sang điểm G trên đường đặc tính cơ 3 (với ).
Lúc này moment của động cơ là MG lớn hơn MC nên động cơ được tăng tốc theo đường
đặc tính cơ 3, đến diểm H thì tốc độ động cơ giảm và bằng moment cản
MH = MC động cơ quay ổn định tại điểm H với tốc độ .
Nhận xét phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiếu kích từ độc lập
bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:
-

Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm ( vì chỉ thay đổi theo hướng ).
Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
Điều chỉnh trơn trong giải điều chỉnh D = 10 : 1
Độ cứng đặc tính cơ không đổi trong giải điều chỉnh.

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

22

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

II.

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÒNG KÍN:
Hệ thống truyền động điện thực hiện theo hệ kín với hai mạch vòng điều chỉnh:

mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ. Bộ điều chỉnh dòng điện có cấu trúc PI (tỉ
lệ tích phân) được thực hiện trên cơ sở khuếch đại thuật toán A2 và mạch phản hồi
R15, C2. Các tín hiệu vào gồm: tín hiệu điện áp đặt dòng điện là tín hiệu điện áp ra của
bộ điều chỉnh tốc độ đưa đến điện trở R13, tín hiệu điện áp phản hồi âm dòng điện
phần ứng được lấy từ khối đo lường dòng điện ĐOI, đặt vào điện trở R14. Điện áp ra
là điện áp điều khiển Uđk đặt vào khâu so sánh tạo xung.
Bộ điều chỉnh tốc độ cũng có cấu trúc PI, có tác dụng nâng cao chất lượng của
hệ.Tín hiệu điện áp đặt tốc độ được lấy trên biến trở Rω1 (ở chế độ tự động) hoặc trên
biến trở Rω2 (chế độ làm việc tốc độ thấp).Tín hiệu điện áp tương đương với phản hồi
âm tốc đô, được tạo thành bởi 2 điện áp.Phản hồi âm điện áp phần ứng động cơ qua
phân áp R8 đặt vào điện trở R7 và phản hồi dương dòng điện phần ứng đặt vào điện
trở R5. Chỉnh định R8 và chọn R5, R7 sao cho bù được hoàn toàn sụt áp trong phần
ứng động cơ IưRư .
III. CUỘN KHÁNG KHÔNG KHÍ:
Cuộn kháng có tác dụng hạn chế dòng điện tương đối lớn khi mạch điện xảy ra

ngắn mạch hoặc điều khiển: Bộ điện kháng mắc nối tiếp trong mạch điện. Khi hoạt
động bình thường, điện trở của bộ điện kháng nhỏ hơn nhiều trở kháng của phụ tải, chỉ
chiếm vài phần trăm.Vì thế ảnh hưởng rất ít đến dòng điện làm việc, sụt áp gây nên
cũng rất nhỏ. Khi xảy ra ngắn mạch, trở kháng của phụ tải gần bằng 0, trở kháng của
mạch chủ yếu là trở kháng của bộ điện kháng, có thể giảm thiểu đáng kể dòng điện
ngắn mạch trong mạch điện, vì thế có tác dụng hạn chế quá trình tăng dòng điện rõ rệt.
Trong quá trình đóng ngắt thì cuộn kháng Lk dùng để triệt tiêu xung dòng bảo vệ
cho các thyristor.

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

23

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

CHƯƠNG III
ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ ĐẶC ĐIỂM TRANG BỊ TRONG MÁY
ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA MÁY:

I.

Tốc độ quay của động cơ trục chính Đ1: động cơ được vận hành với 2 cấp tốc độ,
dệt vải với tốc độ cao và làm việc với tốc độ thấp trong thời gian ban đầu của quá trình
dệt và khi cần hiệu chỉnh, bằng cách thay đổi điện áp phần ứng đặt vào phần ứng của

động cơ.
Hệ thống truyền động điện thực hiện theo hệ kín với hai mạch vòng điều chỉnh:
mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ để ổn định tốc độ và dòng điện làm việc
của động cơ.
Có thể điều chỉnh thay đổi độ dày và dệt được nhiều loại vải khác nhau.
Máy được điều khiển ở 4 vị trí nên thuận tiện cho thao tác vận hành.
Có các hệ thống bảo vệ an toàn (công tắc an toàn) được bố trí ở cửa tủ điện, cửa tủ
lấy vải để đảm bảo an toàn cho người vận hành. Hệ thống đèn báo được bố trí ở bảng
điều khiển để thuận tiện cho việc vận hành của công nhân.
Máy dệt kim có hình trụ tròn, xung quanh được bố trí các tàng chỉ để treo 108 cối
chỉ chính. Các cối chỉ phụ (gồm 72 cối) được treo trực tiếp trên dàn máy.
Vải dệt ra có dạng hình ống được quấn ở chân cuốn (đặt trên đế máy).
Máy được thiết kế với 2 cửa tủ để lấy vải.
Có một hệ thống đèn báo gồm: đèn trục giữa (đèn vàng báo đứt chỉ trên, đèn đỏ báo
đứt chỉ dưới, đèn xanh báo đủ vải), 108 đèn báo đứt chỉ trên ở từng vị trí xung quanh
máy và 72 đèn báo đứt chỉ dưới.
Động cơ trục chính được kết nối tới hệ thống truyền động bởi dây curoa.
Kim được bố trí vòng tròn trên khuy máy.

SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

24

MSSV: 11D001Đ304


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN

GVHD: LÊ HỒNG VÂN

Tủ điện của máy dệt kim 5621

Nút diều khiển
SVTH: Trần Anh Văn
Lớp: 12CĐ-Đ3

25

MSSV: 11D001Đ304