Đồ án Môn học tổng hợp hệ điện cơ

PhÇn i- Chän ph­¬ng ¸n trguyÒn ®éng Trong thùc tÕ, khi ®øng tr­íc mét vÊn ®Ò sÏ cã nhiÒu ph­¬ng ¸n gi¶i quyÕt. Tuy nhiªn mçi ph­¬ng ¸n cã nh÷ng ­u, nh­îc ®iÓm riªng vµ nhiÖm vô cña nhµ thiÕt kÕ lµ ph¶i chän ra ®­îc ph­¬ng ¸n tèt nhÊt. §èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ®¬n gi¶n kh«ng cã nh÷ng yªu cÇu cao th× chØ cÇn dïng c¸c ®éng c¬ xoay chiÒu víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n. Cßn c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng phøc t¹p cã yªu cÇu cao vÒ chÊt l­îng nh­ ®iÒu chØnh tr¬n, d¶i ®iÒu chØnh réng, ®¶o chÒu th× ph¶i dïng ®éng c¬ mét chiÒu, c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®i víi nã ph¶i ®¶m b¶o ®­îc c¸c yªu cÇu vµ cã kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cao. Nh­ vËy, ®Ó chän ®­îc hÖ thèng truyÒn ®éng phï hîp chóng ta ph¶i dùa vµo c«ng nghÖ cña m¸y tõ ®ã ®­a ra nh÷ng ph­¬ng ¸n ®¸p øng ®­îc yªu cÇu c«ng nghÖ nµy. §Ó chän ®­îc ph­¬ng ¸n tèt nhÊt trong c¸c ph­¬ng ¸n ®­a ra cÇn so s¸nh chóng vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ. §èi víi truyÒn ®éng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× bé biÕn ®æi lµ phÇn tö rÊt quan träng, nã quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng cña hÖ thèng. Do ®ã viÖc chän lùa ph­¬ng ¸n cña ta lµ chän bé biÕn ®æi th«ng qua viÖc xÐt ë hÖ thèng ( bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ). III- ý nghÜa cña viÖc lùa chän ph­¬ng ¸n ViÖc so s¸nh lùa chän ®­îc ph­¬ng ¸n hîp lý nhÊt cã mét ý nghÜa ®Æc biÖt quan träng, nã ®­îc thÓ hiÖn qua c¸c mÆt: + §¶m b¶o ®­îc yªu cÇu c«ng nghÖ cña m¸y s¶n suÊt. + §¶m b¶o lµm viÖc tin cËy, l©u dµi. + Gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm vµ t¨ng n¨g suÊt lao ®éng. + Khi s¶i ra háng hãc cã thÓ söa ch÷a, thay thÕ dÔ dµng víi c¸c linh kiÖn , thiÕt bÞ dù tr÷ s½n cã, dÔ kiÕm, dÔ mua. 2-2 c¸c ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng I- C¸c ph­¬ng ¸n ®­a ra + HÖ thèng m¸y ®iÖn khuyÕch ®¹i - ®éng c¬ . + HÖ thèng van - ®éng c¬. + HÖ thèng xung ¸p - ®éng c¬. II- Ph­¬ng ¸n I HÖ thèng m¸y ®iÖn khuyÕch ®¹i - ®éng c¬ ( 'MY- § ) a b c 'MY §/C ck® § ft ckf k® u®k ¡n uc® H×nh 2-1 1,Giíi thiÖu hÖ thèng a, S¬ ®å + FT :lµ m¸y ph¸t tèc , cã nhiÖm vô kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é + CK§, CKF: lµ cuén kÝch tõ cña ®éng c¬ vµ m¸y ®iÖn khuyÕch ®¹i. + K§: lµ kh©u khuyÕch ®¹i, thùc hiÖn nhiÖm vô khuyÕch ®ai tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U§K +U ®:lµ ®iÖn ¸p ®Æt 2, Ho¹t ®éng cña hÖ thèng Gi¶ sö ®éng c¬ s¬ cÊp §/C quay víi tèc ®é w= const , khi ta ®Æt vµo hÖ thèng mét ®iÖn ¸p ®Æt U® , th«ng qua m¹ch khuyÕch ®¹i, cuén d©y CKF ®­îc cÊp ®iÖn, 'MY ®­îc kÝch thÝch sÏ ph¸t ra ®iÖn ¸p mét chiÒu cÊp cho ®éng c¬ ® ®éng c¬ quay . Do ®Æc ®iÓm cña 'MY lµ cã cuén däc, cuén ngang ; cuén ngang ®­îc nèi ng¾n m¹ch nªn cã dßng ®iÖn lín vµ sinh ra tõ th«ng lín. Do vËy hÖ thèng cã hÖ sè khuyÕch ®¹i rÊt lín. - NÕu trong qu¸ tr×nh lµm viÖc v× mét nguyªn nh©n nµo ®ã mµ lµm cho tèc ®é ®«ng c¬ gi¶m, qua biÓu thøc U®k =U® - ¡n ta thÊy khi n gi¶m th× U®k t¨ng qua m¹ch khuyÕch ®¹i ICKF t¨ng vµ Ud t¨ng ® tèc ®é ®éng c¬ t¨ng vÒ trÞ sè yªu cÇu. Khi tèc ®é ®éng c¬ t¨ng qu¸ møc th× qu¸ tr×nh diÔn ra ng­îc l¹i. §ã lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é. 3, Hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng ta cã : ICKF = KK§U®k = KK§ ( U® - ¡n ) E ' = Kd KNICK' w' E' = KdKNKK§ w' (U®- ¡n ) ®Æt : KdKNKK§ w = K ® E'MY = K(U - ¡n ) X©y dùng ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng: Sau khi biÕn ®æi biÓu thøc nµy ta ®­îc: H×nh 2-2 (*) n0max Trong ®ã : K = K®KNKK§w' U® : lµ ®iÖn ¸p ®Æt. nomin R = R­' + R­® Ph­¬ng tr×nh ( * ) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng. Ta thÊy o (I,M) r»ng ®é cøng cña ®Æc tÝnh lµ: §é cøng khi cã m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é ®· ®­îc c¶i thiÖn rÊt nhiÒu. Hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng ®­îc vÏ trªn h×nh 2-2. 4, §¸nh gi¸ chÊt l­îng hÖ thèng a, ¦u ®iÓm + HÖ thèng lµm viÖc rÊt linh ho¹t. + Hä ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng tuyÕn tÝnh. +ViÖc ®iÒu chØnh ®Òu ®­îc thùc hiÖn trªn m¹ch kÝch tõ nªn thuËn tiÖn cho tù ®éng ho¸ , n©ng cao chÊt l­îng hÖ thèng. + Cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lín. b, Nh­îc ®iÓm + Cã nhiÒu thiÕt bÞ quay ,g©y ån. + HiÖu suÊt sö dông ®iÖn n¨ng thÊp h = h§/C h' h® = 0,3 - 0,5 + DiÖn tÝch l¾p ®Æt lín, ®ßi hái nÒn mãng ®Æc biÖt. III - Ph­¬ng ¸n II HÖ thèng van -®éng c¬: (T - § ) 1,Giíi thiÖu a b c bb® ck® ® ft x®k fx th & k® ¡n U® H×nh 2-3 a, S¬ ®å b,C¸c phÇn tö cña s¬ ®å + §: ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp,thùc hiÖn chøc n¨ng biÕn n¨ng l­îng ®iÖn mét chiÒu thµnh c¬ n¨ng truyÒn ®éng cho c¬ cÊu s¶n xuÊt. + BB§: lµ bé biÕn ®æi van cã ®iÒu khiÓn , thùc hiÖn chøc n¨ng biÕn n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh n¨ng l­îng ®iÖn mét chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬. + U® tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt. + FT m¸y ph¸t tèc thùc hiÖn chøc n¨ng kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é. +TH & K§ lµ khèi tæng hîp vµ khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu + FX lµ m¹ch ph¸t xung. 2, Ho¹t ®éng cña hÖ thèng Gi¶ sö ban ®Çu hÖ thèng ®· ®­îc ®ãng vµo l­íi víi ®iÖn ¸p thÝch hîp, lóc nµy ®éng c¬ vÉn ch­a lµm viÖc . Khi ta ®Æt vµo hÖ thèng mét ®iÖn ¸p ®Æt U® øng víi mét tèc ®é nµo ®ã cña ®éng c¬.Th«ng qua kh©u TH & KH vµ m¹ch FX sÏ xuÊt hiÖn c¸c xung ®­a tíi c¸c ch©n ®iÒu khiÓn cña c¸c van cña bé biÕn ®æi bé biÕn ®æi , nÕu lóc nµy nhãm van nµo ®ã ®ang ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn , van sÏ më víi gãc më a . §Çu ra cña BB§ cã ®iÖn ¸p Ud ®Æt nªn phÇn øng ®éng c¬ dÉn ®Õn ®éng c¬ quay víi tèc ®é øng víi U® ban ®Çu. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, nÕu v× mét nguyªn nh©n nµo ®ã lµm cho tèc ®é ®éng c¬ gi¶m th× qua biÓu thøc : U§K = U® - ¡n khi n gi¶m ® U§K t¨ng ® a gi¶m ® Ud t¨ng ® n t¨ng vÒ ®iÓm lµm viÖc yªu cÇu. Khi n t¨ng qu¸ møc cho phÐp th× qu¸ tr×nh diÔn ra ng­îc l¹i. §©y lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é. 3,Hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng Søc ®iÖn ®éng cña BB§: Eb = Ebm cosa = Ub ( Ub =U­ : ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé biÕn ®æi ) Eb = KK§Kb( U® - ¡n ) +Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng: §©y lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng.Tõ ®©y ta vÏ ®­îc hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng trªn h×nh 2-4. m H×nh 2-4 n n0max 0 4, §¸nh gi¸ chÊt l­îng hÖ thèng a, ¦u ®iÓm: + Do sö dông c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ë bé biÕn ®æi nªn hÖ thèng cã ®é t¸c ®éng nhanh cao, hiÖu suÊt hÖ thèng cao. + Lµ bé biÕn ®æi tÜnh cã kÕt cÊu gän nhÑ, kh«ng yªu cÇu nÒn mãng ®Æc biÖt. + DÔ thiÕt lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng kÝn ®Ó n©ng cao chÊt l­îng hÖ thèng. b, Nh­îc ®iÓm: + Kh¶ n¨ng chÞu qu¸ t¶i vÒ dßng, ¸p nhá; khi cã gia tèc dßng vµ ¸p du/dt, di/dt cã nguy c¬ lµm háng c¸c van ®iÖn tö +Søc ®iÖn ®éng cña bé biÕn ®æi cã d¹ng ®Ëp m¹ch lµm ph¸t sinh thµnh phÇn sãng hµi bËc cao g©y ph¸t nãng ®éng c¬ ( cã thÓ kh¾c phôc nh­îc ®iÓm nµy b»ng c¸ch m¾c thªm c¸c cuén kh¸ng ). + HÖ thèng lµm viÖc cã cosj nhá. IV - Ph­¬ng ¸n III HÖ thèng xung ¸p - ®éng c¬ 1, Giíi thiÖu + - u D0 ® mk ck® xm xk fx k® ft ¡n u® H×nh 2-5 a, S¬ ®å b,C¸c phÇn tö cña hÖ thèng + §: ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp thùc hiÖn chøc n¨ng biÕn ®æi ®iÖn n¨ng mét chiÒu thµnh c¬ n¨ng truyÒn ®éng cho c¬ cÊu s¶n xuÊt. ck® lµ cuén kÝch tõ cña ®éng c¬. + MK : lµ m¹ch kho¸ van cã nhiÖm vô t¹o xung ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt nªn van ®Ó kho¸ van. + T :tiristo chøc n¨ng nh­ mét kho¸ ®ãng më ®Ó b¨m ®iÖn ¸p nguån mét chiÒu. + FT : lµ m¸y ph¸t tèc thùc hiÖn chøc n¨ng kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é. +U®: lµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o. +K§ : lµ m¹ch khuyÕch ®¹i, cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ®iÖn ¸p U®k ®Ó ®­a vµo m¹ch FX. +FX : lµ m¹ch ph¸t xung cã nhiÖm vô ph¸t ra xung më cho van T vµ xung kho¸ cho m¹ch cho m¹ch kho¸ van MK. + DO: lµ van dièt. 2, Ho¹t ®éng cña hÖ thèng Gi¶ sö ban ®Çu ta ®Æt vµo hÖ thèng mét ®iÖn ¸p chñ ®¹o U® ( khi hÖ thèng ®· ®­îc ®ãng vµo nguån mét chiÒu ) qua nót tæng hîp tÝn hiÖu ta cã: U®k = U® - ¡n Tuy nhiªn ban ®Çu n = 0 ® U®k = U® , tÝn hiÖu nµy qua m¹ch K§ ®­îc ®­a tíi m¹ch FX sÏ ph¸p ra xung më ®­a tíi ch©n ®iÒu khiÓn cña van T vµ ë ®Çu ra cã søc ®iÖn ®éng ra Eb. Søc ®iÖn ®éng nµy ®­îc ®Æt nªn ®éng c¬ vµ ®éng c¬ sÏ quay víi tèc ®é t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p ®Æ10t ban ®Çu. Khi muèn thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ ta thay ®æi U® . Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc gi¶ sö nguyªn nh©n nµo ®ã mµ tèc ®é ®éng c¬ gi¶m khi ®ã qua m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é ta cã: U®k = U® - ¡n u t t1 tck Khi n gi¶m ® U®k t¨ng ® t1=KU®k t¨ng ® Eb t¨ng vµ tèc ®é ®éng c¬ sÏ t¨ng vÒ gi¸ trÞ ®Æt. NÕu tèc ®é ®éng c¬ t¨ng qu¸ tèc ®é ®Æt th× qu¸ tr×nh diÔn ra ng­îc l¹i. §©y lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é . 3, Hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng Søc ®iÖn ®éng cña BB§: Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hª thèng: §©y lµp ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng tõ ph­¬ng tr×nh nµy ta cã hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng nh­ h×nh vÏ. M(I) H×nh 2-7 nomax no 4, §¸nh gi¸ chÊt l­îng hÖ thèng a,¦u ®iÓm + HÖ thèng nµy ®­îc dïng ë nh÷ng n¬i cã nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt lín h¬n c«ng suÊt cña ®éng c¬ vµ khi ®ã trong s¬ ®å thay thÕ cã thÓ bá qua Rb vµ ®Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng cao. + HÖ thèng nµy dïng Ýt van ®éng lùc . +DÔ tù ®éng ho¸. b, Nh­îc ®iÓm + Ph¶i cã nguån mét chiÒu hoÆc kÌm theo bé nguån xuay chiÒu - mét chiÒu. + D¹ng ®iÖn ¸p ra cã d¹ng xung g©y tæn thÊt phô trong ®éng c¬. +Bé biÕn ®æi nµy khi lµm viÖc cã thÓ r¬i vµo chÕ ®é dßng gi¸n ®o¹n. V- Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng Trong c¶ ba ph­¬ng ¸n ®­a ra ®Òu ®¸p øng ®­îc yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng ¨n dao cña m¸y doa. Tuy nhiªn, ph­¬ng ¸n I víi nh÷ng nh­îc ®iÓm c¨n b¶n lµ: + Gi¸ thµnh ®¾t v× ph¶i sö dông nhiÒu m¸y ®iÖn quay. + G©y tiÕng ån, tèn diÖn tÝch l¾p ®Æt. + HiÖu suÊt thÊp ® chi phÝ vËn hµnh lín. V× nh÷ng lý do ®ã ta lo¹i ph­¬ng ¸n nµy. VÊn ®Ò lµ lùa chän mét trong hai ph­¬ng ¸n cßn l¹i. Trong hai ph­¬ng ¸n cßn l¹i ta thÊy r»ng ph­¬ng ¸n III ®ßi hái ph¶i cã nguån mét chiÒu víi c«ng suÊt lín, ®iÒu nµy kh«ng ph¶i nhµ m¸y c¬ khÝ nµo còng cã ®­îc. Trong tr­êng hîp kh«ng cã nguån mét chiÒu th× ta ph¶i t¹o ra nã tõ nguån xoay chiÒu , khi ®ã ph­¬ng ¸n III trë nªn phøc t¹p h¬n ph­¬ng ¸n II. Tõ nh÷ng ph©n tÝch nh­ vËy ta thÊy r»ng ph­¬ng ¸n II cã tÝnh ­u viÖt h¬n c¶. Ta chän ph­¬ng ¸n II lµm ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng