điều khiển tự động truyền động điện ac dc

ĐẠI HỌC NHA TRANG

Bài giảng:

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
AC & DC

Biên soạn: ThS. Trần Công Binh

THÁNG 1 NĂM 2010

9/15/2009

I. TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG
1. Định nghĩa và các cấu trúc của hệ truyền động
2. Phân loại hệ truyền động
3. Ví dụ về hệ truyền động
4. Đặc tính cơ của động cơ và tải
5. Chế độ làm việc của hệ truyền động
6 Phương
6.
Ph
t ì h động
trình
độ học
h của
ủ hệ truyền
t
ề động
độ
7. Phép quy đổi cơ khí trong truyền động
8. Các thông số đánh giá chất lượng hệ truyền động
2009

Tuesday, September 15, 2009

5

ϕ

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI

Các đại lượng đặc trưng cho chuyển động.
Chuyển động tịnh tiến

Chuyển động quay

Đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị

Đại lượng

Chiều dài

S

m

Góc quay

Tốc độ

V=dS/dt

m/s

Tốc độ góc

ω=dϕ/dt

rad/s

Gia tốc

m2/s

Gia tốc góc

N

Momen

a=dω/dt=
d2ϕ/d2t
M

rad/s2

Lực

a=dV/dt=
d2S/d2t
F

Khối lượng

m

kg

Momen
quán tính

J

kg.m2

Tuesday, September 15, 2009

2009

Ký hiệu

Đơn vị
rad

N.m

6

3


9/15/2009

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Để thay đổi các đại lượng đặc trưng cho quá trình chuyển động
máy công nghệ phải tác động lên chúng một lực F, hay momen
quay M, được tạo ra nhờ các lực đặt vào máy

M = FR

Tạo mô men quay cho cuộn tời và trong động cơ

Tuesday, September 15, 2009

2009

7

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Động cơ là nguồn sinh ra momen quay. Dấu của momen đặt lên
các phần cơ của hệ truyền động phải tương ứng với dấu của tốc
độ
Quy ước tương đối:
ố theo chiều
ề kim đồng
ồ hồồ là chiều
ề dương
(chiều thuận) và ngược lại (chiều nghịch) là chiều âm. Như vậy
tốc độ theo chiều thuận sẽ có dấu dương và theo chiều ngược sẽ
có dấu âm.
Khi động cơ quay theo chiều thuận, mô men M do động cơ
sinh ra mang dấu dương ở chế độ động cơ, biến đổi điện năng
thành cơ năng và mang dấu
ấ âm khi động cơ làm việc ở chếế độ
hãm biến đổi cơ năng thành điện năng.
Khi động cơ quay theo chiều nghịch thì dấu của mô men M có
dấu dương ở chế độ hãm và dấu âm ở chế độ động cơ

Tuesday, September 15, 2009

2009

8

4


9/15/2009

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Mô men do động cơ sinh ra phụ thuộc vào tốc độ của nó.
Mối quan hệ giữa mô men do động cơ sinh ra và tốc độ của nó
M(ω) được gọi là đặc tính cơ của động cơ
ω (rad/s)
Hãm theo chiều thuận
M.ω<0
M<0; ω>0

Động cơ theo chiều thuận
M.ω>0
M>0; ω>0

II

I

III

IV

M (N.m)

Động cơ theo chiều nghịch
M.ω>0
M<0; ω<0

Hãm theo chiều nghịch
M.ω<0
M>0; ω<0

2009

Tuesday, September 15, 2009

9

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Đặc trưng cho đặc tính cơ của động cơ là độ cứng của động cơ

β=

dM ΔM
≈
dω
Δω

Độ cứng của đặc tính
không đổi

1

(tuyến tính) là

Độ cứng của đặc tính
thayy đổi .

2

(phi tuyến) là

Tuesday, September 15, 2009

2009

10

5


9/15/2009

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Phân loại đặc tính cơ
Đặc
ặ tính cơ tự
ự nhiên: là đặc
ặ tính của động
ộ g cơ khi thông

g số nguồn
g
cấp là định mức và không có sự thay đổi nào trong các cuộn dây của
động cơ. Ví dụ động cơ không đồng bộ, khi điện áp và tần số là định
mức
Đặc tính nhân tạo ‐ đặc tính hiệu chỉnh: là đặc tính khi thay đổi
thông
hô sốố nguồn
ồ hay
h thêm
hê điện
điệ trở
ở phụ
h vào
à cuộn
ộ dây
dâ động
độ cơ hoặc
h ặ
kết nối động cơ theo sơ đồ đặc biệt

Tuesday, September 15, 2009

2009

11

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Đặc tính cơ của các loại động cơ cơ bản

1 ‐ Đặc tính cơ tự nhiên của
động cơ ĐB  
2 ‐ Đặc tính cơ tự nhiên của
động cơ DC kích từ độc lập
3 ‐ Đặc tính cơ tự nhiên của
động cơ KĐB
4 ‐ Đặc tính cơ tự nhiên của
động cơ DC kích từ nối
ố tiếp
ế

Tuesday, September 15, 2009

2009

12

6


9/15/2009

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Đặc tính cơ của tải.
Mô men tải Mc còn gọi là mô men cản tạo ra trên cơ cấu chấp
hành
Mô men cản có thể là
‐ Mô men có ích dùng để thực hiện quá trình công nghệ. Phụ
thuộc vào tính chất của tải. Momen này có thể độc lập hoặc phụ
thuộc vào tốc độ, hoặc có thể là một hàm nào đó theo tốc độ, có

thể bất biến hoặc biến thiên theo thời gian, và có thể thay đổi
tùy theo chế độ hoạt động của tải.
tải
‐ Mô men chống lại chuyển động đặc trưng bởi tổn hao, ví dụ
ma sát , quạt gió

Tuesday, September 15, 2009

2009

13

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Mô men chống lại chuyển động đặc trưng bởi tổn hao, ví dụ ma 
sát , quạt gió hiện diện trên trục động cơ và các bộ phận khác
của cơ cấu. Momen ma sát bao gồm momen ma sát trên trục
động cơ và ma sát rên các bộ phận khác quy đổi về trục động cơ.
cơ
Momen ma sát Mms có thể phân thành các thành phần:
‐Momen ma sát tĩnh Mms‐t . (nhỏ không đáng kể)
‐Momen ma sát khô (Ma sát Coulomb) Mms‐c .
‐Momen ma sát nhớt Mms‐n. :Mms‐n = B ω
‐ Momen quạt gió Mq: Khi động cơ chuyển động, gió làm mát
động cơ sẽ sinh ra momen chống
ố lại chuyển
ể động này. Momen
quạt gió tỉ lệ với bình phương tốc độ Mq = Cω2
Mc = Mt + B ω+ Mms‐c + C ω2
Tuesday, September 15, 2009

2009

Mc = Mt + B ω
14

7


9/15/2009

4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ TẢI
Mối quan hệ giữa mô men tải và tốc độ của nó Mc(ω) được gọi
là đặc tính cơ của tải

1  ‐ Đặc
Đặ tính
í h tải
ải có
ó tính
í h thế
hế
năng. 
2 ‐ Đặc tính tải có tính phản
kháng. Luôn chống lại chiều
chuyển động

33 ‐ Đặc
ặ tính cơ tỷỷ lệệ với bình

phương tốc độ М = М + М СН − М 0 ⋅ ω 2

С
0
2
ωН

4 ‐ Đặc tính cơ tỷ lệ nghịch với

МС = М0 +

tốc độ (M0(w=0))
Tuesday, September 15, 2009

М СН − М 0

ω

⋅ωН

2009

15

5. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG
Hệ truyền động có thể làm việc ở hai chế độ.
‐Chế độ động cơ: biến đổi điện năng thành cơ năng.
‐Chế độ hãm: biến đổi cơ năng thành điện năng
Pđiện – công suất nguồn cấp cho động cơ
Pcơ – công suất cơ động cơ cấp cho tải

ΔP– tổn hao công suất.

Tuesday, September 15, 2009

2009

16

8