Bài tập Truyen dong dien chuong 1

5/10/2014

1.1 Khái niệm chung

Chương 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ
HỆ THỐNG TRUYỀN
ĐỘNG ĐIỆN

Truyền động cho một máy, một dây chuyền sản xuất mà
dùng năng lượng điện thì gọi là truyền động điện (TĐĐ).
Hệ thống truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như:
thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực 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 dòng năng lượng đó theo yêu cầu công nghệ của máy sản
xuất.

1

2

Danang University of Technology

Danang University of Technology

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

CT (c¸nh b¬m)

Ví dụ

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



M

®

van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng.

M CT (M C )

•

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

Khíp nèi trôc

Động cơ Đ biến đổi điện năng thành cơ năng tạo ra mômen M làm quay
trục máy và các cánh bơm. Cánh bơm chính là cơ cấu công tác (CT) hay cơ
cấu sản xuất (CCSX), nó chịu tác động của nước tạo ra mômen MCT ngược
chiều tốc độ quay  của trục, chính mômen này tác động lên trục động cơ, ta
gọi nó là mômen cản MC. Nếu MC cân bằng với mômen động cơ: M = MC thì
hệ sẽ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi  = const.
3

Danang University of Technology

4

Danang University of Technology

1


5/10/2014

H truyn ng cú kh nng iu chnh tc
Adjustable Speed Drives
(ASDs)

1.2 Cu trỳc v phõn loi h thng truyn ng in
Phần điện

Phần Cơ

Lứơi điện

BBĐ

Đ

TL

CCSX

ĐK

Giá trị
đặt



Truyn ng tc phự hp vi ti.
Hiu qu cao, khụng cn s dng
van tit lu.
5

Cu trỳc h thng truyn ng in

6

Danang University of Technology

Danang University of Technology

Phõn loi h thng truyn ng in
Mt h thng T bt k luụn bao gm:
Ngi ta phõn loi cỏc h truyn ng in theo nhiu cỏch khỏc nhau tựy theo
c im ca ng c in s dng trong h, theo mc t ng hoỏ, theo
c im hoc chng loi thit b ca b bin i... T cỏch phõn loi s hỡnh
thnh tờn gi ca h.

- Phn lc.
- Phn iu khin.

a) Theo c im ca ng c in

Mt h thng truyn ng in c gi l h h khi khụng
cú phn hi, v c gi l h kớn khi cú phn hi, ngha l giỏ
tr ca i lng u ra c a tr li u vo di dng
mt tớn hiu no ú iu chnh li vic iu khin sao cho
i lng u ra t giỏ tr mong mun.

7

Danang University of Technology

- Truyn ng in mt chiu: Dựng ng c in mt chiu. Truyn ng
in mt chiu s dng cho cỏc mỏy cú yờu cu cao v iu chnh tc v
mụmen, nú cú cht lng iu chnh tt.
- Truyn ng in khụng ng b: Dựng ng c in xoay chiu khụng
ng b. ng c KB ba pha cú u im l cú kt cu n gin, d ch to,
vn hnh an ton, s dng ngun cp trc tip t li in xoay chiu ba pha.
- Truyn ng in ng b: Dựng ng c in xoay chiu ng b ba pha.
ng c in ng b ba pha trc õy thng dựng cho loi truyn ng
khụng iu chnh tc , cụng sut ln hng trm KW n hng MW (cỏc mỏy
nộn khớ, qut giú, bm nc, mỏy nghin.v.v..).
8

Danang University of Technology

2


5/10/2014

c) Theo thiết bị biến đổi

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

- Hệ máy phát - động cơ (F-Đ): Động cơ điện một chiều được cấp điện từ một
máy phát điện một chiều (bộ biến đổi máy điện).
- Hệ chỉnh lưu - động cơ (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

- 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.

d) Theo mức độ tự động hóa
Ta có hệ truyền động điện không tự động và hệ truyền động tự động.

9

Danang University of Technology

10

Danang University of Technology

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 mômen
cản 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 diễn
dưới dạng:

11

Danang University of Technology

12

Danang University of Technology

3


5/10/2014

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


q = -1

q=0

1

2

q=1

3
1: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = -1.
4
q=2

®m

2: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 0.
3: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 1.
4: §Æc tÝnh c¬ øng víi q = 2.

M
Mco

M c®m

13

Danang University of Technology

14

Danang University of Technology

Squared power loads (q = 1)

Constant power loads (q = -1)

Winder

Compressor

Centrifugal loads (q = 2) – Tải ly tâm

Constant Torque loads (q = 0)
Hoist

15

Danang University of Technology

Fan

16

Danang University of Technology

4


5/10/2014

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

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 quay
của động cơ:

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

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

Trạng thái động cơ: 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 điện
thành công suất cơ Pcơ = M cấp cho máy sản xuất và được tiêu thụ tại khâu
công tác của máy.
Ở trạng thái máy phát: Khi hệ TĐ làm việc, trong một điều kiện nào đó cơ năng
bao gồm động năng hoặc thế năng tích lũy trong máy sản xuất được truyền về lại
trục động cơ, động cơ tiếp nhận năng lượng này và làm việc như một máy phát
điện. Công suất điện Pđiện có giá trị âm nếu như nó có chiều từ động cơ về nguồn.
Phương trình cân bằng công suất của hệ truyền động:

17

Danang University of Technology

18

Danang University of Technology


II

Tr¹ng th¸i h·m

I

Tr¹ng th¸i ®éng c¬

M®



Mc

 M®

Mc

Pc = M®.

Pc = M®.

M
Pc = M®.

Pc = M®.

 M®



Mc

M®

Mc

III Tr¹ng th¸i ®éng c¬

IV Tr¹ng th¸i h·m

Các trạng thái làm việc trên mặt phẳng (M, )
Các trạng thái làm việc trên mặt phẳng (M, )
19

Danang University of Technology

20

Danang University of Technology

5


5/10/2014

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 về
trục 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 thống
truyền động điện.
Khi năng lượng truyền từ động cơ đến máy sản xuất:

21

Danang University of Technology

22

Danang University of Technology

24

Danang University of Technology

Tính theo hiệu suất hộp tốc độ đối với chuyển động quay:
Đối với chuyển động tịnh tiến:
Rút ra:
Trong đó:
Trong đó:

23

Danang University of Technology

6

5/10/2014

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:

25

Danang University of Technology

Các cơ cấu ghép

26

Danang University of Technology

Chuyển đổi giữa chuyển động thẳng và chuyển
động quay

 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.

27

Danang University of Technology

28

Danang University of Technology

7


5/10/2014

Truyền động có sử dụng hộp số

Truyền động có sử dụng hộp số
• Equivalent Inertia

• Basic relationships: radius, speed, torque
Equal speeds at gear surfaces
Power transferred across gears

• Geared up: speed increased, torque decreased
• Geared down: speed decreased, torque
increased
29

30

Danang University of Technology

Gears (cont’d)

Danang University of Technology

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

• Equivalent Inertia

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 coi
mômen quán tính J = const, thì ta có:

Mômen động:

© Copyright Ned Mohan 2003

31

31

Danang University of Technology

32

Danang University of Technology

8


5/10/2014

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!

33

Danang University of Technology

9