Đồ án hệ cơ điện (1)

Lời nói đầuTrong điều kiện công cuộc kiến thiết nước nhà đang bước vào thời kỳcông nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khókhăn thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tươnglai của đất nước những nhiệm vụ năng nề. Đất nước đang cần sức lực và trítuệ cũng như lòng nhiệt huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹsư tương lai

Lời nói đầu Trong điều kiện cơng kiến thiết nước nhà bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố - đại hoá với hội thuận lợi khó khăn thách thức lớn Điều đặt cho hệ trẻ, người chủ tương lai đất nước nhiệm vụ nề Đất nước cần sức lực trí tuệ lịng nhiệt huyết trí thức trẻ, có kỹ sư tương lai Sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên nghành cách sau rộng Trong khn khổ chương trình đào tạo kỹ sư nghành tự động hoá; nhằm giúp cho sinh viên trước trường có điều kiện hệ thống hố lại kiến thức trang bị trường có điều kiện tiếp cận với mơ hình kỹ thuật chuyên nghành thực tiễn sản xuất, đồng thời giúp cho sinh viên có hội tư độc lập nghiên cứu thiết kế.dể trang bị tốt kiến thức trường môn tự động hóa cho sinh viên thiết kế đồ án tổng hơp hệ điện Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với lỗ lực cao thân nội dung đồ án xây dựng sở tính tốn logic khoa học có tính thuyết phục cao Bản đồ án trình bày cách logic,gọn nhằm giúp cho người đọc dễ hiểu, số liệu lấy từ tài liệu có uy tín Tuy nhiên, kiến thức cịn hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên đồ án khơng khỏi cịn khiếm khuyết Em mong nhận góp xây dựng thầy bè bạn để đồ án hồn thiện Trong qúa trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy giáo góp ý xây dựng bạn bè đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Tác giả thiết kế Sinh Viên PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG VAN-ĐỘNG CƠ GIỚI THIỆU CHUNG I- Khái niệm chung Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, máy sản suất ngày đa dạng có nhiều chức dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày phức tạp đòi hỏi độ xác, tin cậy cao Do biến đổi lượng điện xoay chiều thành chiều sử dụng nhiều thiết bị hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van Chúng điều khiển theo nguyên tắc khác có ưu, nhược điểm khác nhau; kết hợp hệ thống với động điện chiều ta có hệ thống truyền động có chất lượng khác Do để có phương án truyền động phù hợp với loại cơng nghệ địi hỏi nhà thiết kế phải có so sánh logic dựa tiêu kỹ thuật kinh tế II- Nội dung chọn phương án Trong thực tế, đứng trước vấn đề có nhiều phương án giải Tuy nhiên phương án có ưu, nhược điểm riêng nhiệm vụ nhà thiết kế phải chọn phương án tốt Đối với hệ thống truyền động đơn giản khơng có yêu cầu cao cần dùng động xoay chiều với hệ thống điều khiển đơn giản Cịn hệ thống truyền động phức tạp có u cầu cao chất lượng điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng, đảo chều phải dùng động chiều, hệ thống điều khiển với phải đảm bảo yêu cầu có khả tự động hoá cao Như vậy, để chọn hệ thống truyền động phù hợp phải dựa vào cơng nghệ máy từ đưa phương án đáp ứng yêu cầu công nghệ Để chọn phương án tốt phương án đưa cần so sánh chúng kỹ thuật kinh tế Đối với truyền động động điện chiều biến đổi phần tử quan trọng, định đến chất lượng hệ thống Do việc chọn lựa phương án ta chọn biến đổi thông qua việc xét hệ thống ( biến đổi - động ) III- Ý nghĩa việc lựa chọn phương án Việc so sánh lựa chọn phương án hợp lý có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, thể qua mặt: + Đảm bảo yêu cầu công nghệ máy sản suất + Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài + Giảm giá thành sản phẩm tăng năg suất lao động + Khi sảy hỏng hóc sửa chữa, thay dễ dàng với linh kiện , thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua 2-2 CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG I- Phương án I Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ: a b c 1,Giới thiệu hệ thống a, Sơ đồ MY CKĐ Đ/C Đ ft ckf UĐK n KĐ ucđ Hình 2-1 + FT :là máy phát tốc , có nhiệm vụ khâu phản hồi âm tốc độ + CKĐ, CKF: cuộn kích từ động máy điện khuyếch đại + KĐ: khâu khuyếch đại, thực nhiệm vụ khuyêch đai tín hiệu điều khiển UĐK +U đ :là điện áp đặt 2, Hoạt động hệ thống Giả sử động sơ cấp Đ/C quay với tốc độ ω= const , ta đặt vào hệ thống điện áp đặt Uđ , thông qua mạch khuyếch đại, cuộn dây CKF cấp điện, ∋MY kích thích phát điện áp chiều cấp cho động → động quay Do đặc điểm ∋MY có cuộn dọc, cuộn ngang ; cuộn ngang nối ngắn mạch nên có dịng điện lớn sinh từ thơng lớn Do hệ thống có hệ số khuyếch đại lớn - Nếu trình làm việc ngun nhân mà làm cho tốc độ đông giảm, qua biểu thức U đk =Uđ - ϒn ta thấy n giảm U đk tăng qua mạch khuyếch đại ICKF tăng Ud tăng → tốc độ động tăng trị số yêu cầu Khi tốc độ động tăng mức q trình diễn ngược lại Đó nguyên lý ổn định tốc độ 3, Họ đặc tính hệ thống ta có : ICKF = KKĐUđk = KKĐ ( Uđ - ϒn ) E ∋ = Kd KNICK∋ ω∋ E∋ = KdKNKKĐ ω∋ (Uđ- ϒn ) đặt :KdKNKKĐ ω = K → E∋MY= K(U - ϒn ) Xây dựng phương trình đặc tính hệ thống: Uu R + R uE − ud Iu Kd φd Kd φd U u = E EMY n= E EMY R uE + R ud − Iu Kd φd Kd φd K( U cd − γn) R uE + R ud ⇔n= − Iu Kd φd Kd φd ⇒n= Sau biến đổi biểu thức ta được: n= KU cd R − I Kd φd + γ K Kd φd u (*) Trong : K = KđKNKKĐω∋ Uđ : điện áp đặt n0 max R = Rư∋ + Rưđ Phương trình ( ∗ ) phương trình đặc tính hệ thống Ta thấy độ cứng đặc tính là: R β= Kd φd + γ K Độ cứng có mạch vịng phản hồi âm tốc độ cải thiện nhiều n0 Hình 2-2 Họ đặc tính hệ thống vẽ hình 2-2 4, Đánh giá chất lượng hệ thống a, Ưu điểm + Hệ thống làm việc linh hoạt + Họ đặc tính có dạng tuyến tính +Việc điều chỉnh thực mạch kích từ nên thuận tiện cho tự động hoá , nâng cao chất lượng hệ thống + Có hệ số khuyếch đại lớn b, Nhược điểm + Có nhiều thiết bị quay ,gây ồn + Hiệu suất sử dụng điện thấp η = ηĐ/C ; η∋ ηđ = 0,3 - 0,5 + Diện tích lắp đặt lớn, địi hỏi móng đặc biệt III - Phương án II Hệ thống van - động cơ: (T - Đ ) 1,Giới thiệu a, Sơ đồ b,Các phần tử sơ đồ + Đ: động chiều kích từ độc lập,thực chức biến lượng điện chiều thành truyền động cho cấu sản xuất + BBĐ: biến đổi van có điều khiển , thực chức biến lượng điện xoay chiều thành lượng điện chiều cung cấp cho động + Uđ tín hiệu điện áp đặt + FT máy phát tốc thực chức khâu phản hồi âm tốc độ +TH & KĐ khối tổng hợp khuyếch đại tín hiệu + FX mạch phát xung a b c BBĐ CKĐ Đ ft XĐK fx TH & KĐ n Uđ Hình 2-3 2, Hoạt động hệ thống Giả sử ban đầu hệ thống đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc động chưa làm việc Khi ta đặt vào hệ thống điện áp đặt Uđ ứng với tốc độ động cơ.Thông qua khâu TH & KH mạch FX suất xung đưa tới chân điều khiển van biến đổi biến đổi , lúc nhóm van đặt điện áp thuận , van mở với góc mở α Đầu BBĐ có điện áp U d đặt nên phần ứng động → động quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu Trong trình làm việc, nguyên nhân làm cho tốc độ động giảm qua biểu thức : UĐK = Uđ - ϒn n giảm → UĐK tăng → α giảm → Ud tăng → n tăng điểm làm việc yêu cầu Khi n tăng mức cho phép trình diễn ngược lại Đây nguyên lý ổn định tốc độ 3,Họ đặc tính hệ thống Sức điện động BBĐ: Eb = Ebm cosα = Ub ( Ub =UƯ : điện áp đầu biến đổi ) Eb = KKĐKb( Uđ - ϒn ) α = actg K KD K b ( U d − γn) E bm +Phương trình đặc tính hệ thống: n= Ub R + Ru K K U R + Ru − b I u = KD b d − b I Kd φd Kd φd Kd φd Kd φd u K KD K b U cd Rb + Ru − I Kd φd K d φ d + γ K KD K b u n n0max Đây phương trình đặc tính hệ thống.Từ ta vẽ họ ⇒n= đặc tính hệ thống hình 2-4 m Hình 2-4 4, Đánh giá chất lượng hệ thống a, Ưu điểm: + Do sử dụng thiết bị bán dẫn biến đổi nên hệ thống có độ tác động nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao + LÀ BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH CĨ KẾT CẤU GỌN NHẸ, KHƠNG U CẦU NỀN MÓNG ĐẶC BIỆT + Dễ thiết lập hệ thống tự động kín để nâng cao chất lượng hệ thống b, Nhược điểm + Khả chịu tải dịng, áp nhỏ; có gia tốc dịng áp du/dt, di/dt có nguy làm hỏng lớp tiếp giáp +Sức điện động biến đổicó dạng đập mạch làm phát sinh thành phần sóng hài bậc cao gây phát nóng động ( khắc phục nhược điểm cách mắc thêm cuộn kháng ) + Hệ thống làm việc có cosϕ nhỏ IV - Phương án III Hệ thống xung áp - động 1, Giới thiệu a, Sơ đồ CKĐ u Đ d0 mk ft + xk xm fx KĐ uđk n ucđ Hình 2-5 b,Các phần tử hệ thống + Đ: động chiều kích từ độc lập thực chức biến đổi điện chiều thành truyền động cho cấu sản xuất CKĐ cuộn kích từ động + MK : mạch khố van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngược đặt nên van đẻ khoá van + T :tiristo chức khố đóng mở để băm điện áp nguồn chiều + FT : máy phát tốc thực chức khâu phản hồi âm tốc độ +Uđ: tín hiệu điện áp chủ đạo +KĐ : mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp U đk để đưa vào mạch FX Iư = 18,4 (A); Thay số vào ta có: K=  (1 − 0, 05).100.1, 04.7, 74.18,  − 1 = 23685,5 0, 0076  0, 05.1500  Mặt khác : K = Ky.K.Kd Vậy: Ky = K 23685,5 = = 85.66 K π K d 37,07.7,47 Tính chọn thiết bị mạch điều khiển a.tính chọn biến áp xung (bax) Yêu cầu BAX phải tạo xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển mạch động lực, dễ dàng phân bố xung tới cực điều khiển Tiristor - Chọn tỷ số biến áp BAX: Thơng thường BAX thiết kế có tỷ số biến áp n =2÷ chọn n=2 - Tính tốn với BAX có n=2 Các xung cần ttaoj có thơng số Ig=0,42 (A), Ug =10 (V), độ rộng xung điều khiển: T x = 600 (µs) =6.10- 4(s) Mạch từ BAX chọn vật liệu ∋330, loại chữ E, có trụ làm việc phần đặc tính từ hóa ∆B=0,7(T) b) Tính chọn tầng khuếch đại cuối Tầng khuếch đại xung sử dụn Tranzitor ngược mắc theo cầu Dalingtor chọn dựa theo thông số biến áp xung: u 1=20 (v), I1=I2=0,21 (A) Tranzitor Tr1 làm việc chế độ xung có thơng số sau: VCE= 40 (v), ICmax = 1,5(A), β =20÷ 40, Pm= 3(w), tmax = 850c Ta chon β =20 ⇒ IB1=IC/β =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA) Nên cho dịng IB nhỏ xung đối xứng chọn thêm tầng khuếch đại trung gian Tr2 làm việc chế độ khuếch đại, loại Mπ25 có thơng số kỹ thuật sau VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), β =13÷ 25, chọn Tr2 có hệ số β =15 c) Tính chọn máy biến áp đồng pha Máy biến áp đồng pha (BAĐ) sử dụng máy biến áp pha trụ, sơ đồi nối Y/Y0 đặt vào điện áp lưới xoay chiều 380 (v) phí sơ cấp, phía thứ cấp nối Y0 có điện áp hiệu dụng u2=20 (v) d) Chọn Tranzitor mạch điều khiển mạch tạo xung chữ nhật đồng pha khóa khống chế mạch tích phân Tranzitor mạch sửa xung chọn loại KT201A có thông số kỹ thuật sau VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), β = 20 ÷ 60, công suất tiêu tán p = 0,15 (w) e) Các vi mach khuếch đại thuật toán mạch tích phân Tạo điện áp cưa mạch so sánh sử dụng loại µA741 có thơng số kỹ thuật phần trước trình bầy Tụ tạo điện áp cưa mạch tích phân C =4,7 µF (v) A0 100 ZMIN Z0 IB VMINV VMINR VC0 UNG USMAX F0 HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP HỞ MẠCH TRỞ NHÁY VÀO 1MΩ TRỞ NHÁY RA 150 Ω 200 MA DÒNG ĐIỆN PHẦN CỰC VÀO ĐIỆN ÁP VÀO CỰC ĐẠI ± 13 V ĐIỆN ÁP RA CỰC ĐẠI ± 14 V MVI ĐIỆN ÁP LỆCH ĐẦU VÀO ± 0,4 MV NGƯỠNG ĐIỆN ÁP BÃO HÒA ĐIỆN ÁP NGUỒN CỰC ĐAI ± 18 V 1MHZ TẦN SỐ CẮT f) Các phần tử logic mạch Mạch logic gửi xung mạch phát xung sử dụng phần tử sau AND: Dùng loại 4081 nguồn ni VCC=3 ÷15 (v) NOR: Dùng loại 4001 nguồn ni VCC=3 ÷15 (v) NOT: Dùng loại 4019 nguồn ni VCC=3 ÷15 (v) OR: Dùng loại 4071 nguồn ni VCC=3 ÷15 (v) g) Các Tranzitor quang (photo quang ) Các Tranzitor quang sử dụng để laays tín hiệu kiểm tra dịng điện sơ đồ chỉnh lưu Chọn loạiN35 theo kinh nghiệp sử dụng dịng qua ốt quang có cường độ ID=70 ÷ 100 (mA) Thì Tranzitor quang mớ bão hòa (Tranzitor quang làm việc chế độ bão hòa tốt nhất) PHÂN IV XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG TĨNH I ĐẶT VẤN ĐỀ Trong qúa trình làm việc hệ thống truyền động điện tự động, nhiễu loạn nhiều nguyên nhân khác mà hệ thống bị ổn định Tính ổn định hệ thống tính hệ thống trở lại trạng thái ban đầu nhiễu loạn sau khoảng thời gian khả xác lập trạng thái ổn định sai lệch đầu vào thay đổi Xây dựng đặc tính tĩnh hệ thống xây dựng đặc tính n = ƒ(I) n = ƒ(M) qua kiểm tra độ sụt tốc độ, tức đánh giá sai lệch tĩnh hệ thống xem có đảm bảo u cầu đặt cơng nghệ truyền động hay không; đồng thời kiểm tra giá trị dòng điện ngắt, dòng điện dừng, hãm xem có đảm bảo an tồn cho hệ thống hay khơng Từ ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống để hệ thống làm việc an toàn, tin cậy đặt yêu cầu mong muốn Đồng thời đánh giá lực tải hệ thống; khả tác động nhanh hệ thống độ an tồn hệ thống q trình làm việc Do động chiều kích từ độc lập có đặc tính n = ƒ(I) n = ƒ(M) đồng dạng tức suy đặc tính n= ƒ(M) từ đặc tính n= ƒ(I) ta xây dựng quan hệ n = ƒ(I) gọi đặc tính hệ thống Khi xây dựng đặc tính ta đưa giả thiết sau: + Động làm việc chế độ dài hạn + Hệ số khuyếch đại biến đổi số + Thyristor phần tử bán dẫn tác động nhanh khơng có qn tính + Điện trở phần ứng động khơng thay đổi suốt qúa trình làm việc + Điện cảm phần ứng động cuộn kháng đủ lớn để chì dịng điện tải liên tục II XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH Dựa vào đặc tính tĩnh hệ thống ta thấy phản hồi âm dòng âm tốc độ ln có xu hướng làm ổn ddịnh hệ thống Chỉ có phần đặc tính làm việc có đặc tính cứng dễ ổn định Do ta xét ổn định vùng này, vùng có phản hồi âm tốc độ tác dụng Sơ đồ khối hệ thống lúc biểu diễn hình 5.1 Uc® (-) Ky Kπ (-) (-) RΣ KΙ β γ (-) ing i¦ Kd n Trong đú: Ucđ: Tín hiẹu điện áp đặt tốc độ Ky: Hệ số khuếch đại mạch khuếch đại trung gian Kπ : Hệ số khuếch đại biến đổi Kd : Hệ số khuếch đại động KI: Hệ số khuếch đại khâu phản hồi âm dòng điện γ : Hệ số khuếch đại khâu phản hồi âm tốc độ Iư.RΣ : Nhiễu loạn phụ tải Ing: Tín hiệu dịng điện ngắt Xây dựng đặc tính cao nhất: Ta biết tốc độ lớn động thường giới hạn độ bền học phần quay động tốc độ cao phận chịu tác động lực điện lớn nên bị hỏng Hơn lúc tia lửa điện chổi than vành góp làm hỏng vành góp Để đảm bảo an tồn cho hệ thống làm việc lâu dài đường đặc tính cao phải đường ứng với tốc độ định mức động n đm =1500 (v/p) Căn vào nguyên lý hệ thống đường đặc tính có đoạn ứng với trạng thái làm việc hệ thống Đoạn 1: Đoạn làm việc ổn định, có khâu phản hồi âm tốc độ tác động Đoạn 2: Có đồng thời hai mạch vòng phản hồi âm tốc độ âm dòng điện tác động Đoạn 3: Lúc tốc độ giảm đủ nhỏ làm cho mạch vòng phản hồi âm tốc độ bị bão hồ nên cịn khâu ngắt dịng tác động Các đoạn đặc tính tuyến tính (đoạn thẳng) nên ta cần tìm đoạn điểm xây dựng đoạn đặc tính a Xây dựng đoạn đặc tính thứ nhất: Đây đoạn làm việc ổn định hệ thống.Trong đoạn có mạch vịng phản hồi âm tốc độ tác động u K − I u RΣ k d n = cd + γ K Phương trình đặc tính: n(1 + γ K ) + I u RΣ k d u cd = K ⇒ Đường đặc tính cao qua điểm định mức (I đm, nđm) nên ta U cd = tính 1500.(1 + 0.0076.23685,5) + 1, 04.18, 4.7, 47 = 11, 47 23685,5 (V) + Tốc độ không tải lý tưởng (điểm ứng với giá trị Iư = 0) n omax = U cd K 11, 47.23685,5 = = 1500, 79 + γ.K + 0, 0076.23685, +Tốc độ ứng với điểm cuối đoạn đặc tính (n 1) ta biết động điện chiều I tăng (Iư ≥ Idm.1,2) phải tiến hành hạn chế tăng dòng điện Vậy đặt I ng=1,2Iđm = 1,2.18,04=27,6 (A) Thay Iư =Ing vào biểu thức (I)ta xác định tốc độ nng n= 11, 47.23685,5 1, 04.7, 47.27, u cd K − I u RΣ k d = − = 1490, 62 + 0, 0076.23685,5 + 0, 0076.23685,5 + γ K Vậy đoạn đặc tính thứ qua điểm A = (Iư = 0, n = nođm) = (0; 1500,79) B = (Iư = Ing, n = nng) = (27,6; 1490,62) b Xây dựng đoạn đặc tính thứ hai: Trong đoạn Iư > Ing nên có hai vịng phản hồi tác động Phương trình đặc tính Từ sơ đồ cấu trúc hệ thống ta có [ ] Ud = {( ucd − γ n ).K y − K I β ( I ng − I u ) }.K π = ⇒ n( n + I u RΣ Kd [ ] + γ K y K π ) = U cd K y K π − K I K π β ( I ng − I u ) − I u RΣ Kd ⇒n= [ ] U cd K − K I K π β I ng + I u ( RΣ − K I K π β ) Kd + γ K Đoạn đặc tính thứ hai qua điểm đầu điểm B Ta cần xác định thêm điểm Ta có : Ing = (1,2 ÷ 1,5)Iđm Chọn Ing = 1,2Iđm = 1,2.18,4=27,6(A) Id = (2,2 ÷ 2,5)Iđm Chọn Id = 2,5.Iđm= 2,5.18,4 =46 (A) Ubh = Ucc-(1 ÷ 1,5) = 15 – =14(V) u cd − (ucđ-γnbh) ky = ubh ⇒ nbh = n= U bh Ky + γ K 14 85,66 = 1489,16(v / p ) 0,0076 11,47 − = Để xác định dịng điện vị trí bão hồ (I bh) ta xác định hệ số phản hồi dòng điện sau: Uđkbh = Ucđmax - γ nbh = 11,47 - 0.0067.1487,7 = 1,5 (V) K ω = KI = u bh 14 = = 9,3(v / p ) U dkbh 1,5 Ky K ω = 85,66 = 9,2(v / p ) 9,3 n = [ubh - kI β(Iư -Ing )] kπ kd - Iư RΣ kd Tại điểm dừng: n = 0, Iư = Id ta = n = [ubh - kI β(Iư -Ing )] kπ kd - Iư RΣ kd I d RΣ 46.1,04 − U bh − 14 Kπ 37,07 β =− = = 0,07(v / p ) K I ( I d − I ng ) 9,2(46 − 27,06) Tại điểm D: Iư = Ibh ta nbh = [Ubh - kI β(Ibh -Ing )] kπ kd - Iư RΣ kd I bh = − [U bh + K I β I ng ].K Π K d − nbh ( RΣ + K I K Π β ).K d = [14 + 9,2.0,07.27,06].37,07.7,47 − 1487,7 = 27,85(v / p ) (1,04 + 9,2.37,07.0,07)7,47 Vậy đoạn đặc tính thứ hai qua điểm: C(27,85 ; 1489,16) c.Xây dựng đoạn đặc tính thứ ba: Ibh ≤ I ≤ Id : Lúc tốc độ động đạt đến mức đủ nhỏ, làm cho mạch phản hồi âm tốc độ bão hồ Vậy cịn mạch vịng hạn chế dịng điện tác động Đoạn đặc tính qua điểm : Khi I= Id =46 n=0 đường đặc tính đI qua điểm: D=(46;0) Xây dựng đặc tính thấp Đường đặc tính thấp đường giới hạn pham vi điều chỉnh: D = 100/1 Điểm ứng với trị số dòng định mức nhỏ nhấ (ứng với Ing = 27,6) n dmin = n dm 1500 = = 15 D 100 U dmin = = n d (1 + γK) + I dm R uΣ K D K 15.(1 + 0, 0076.23685,5) + 18, 4.1,04.7, 47 = 0,1207 23685,5 (V) Tốc độ khơng tải ứng với đường đặc tính thấp n o = U d K 0,1207.23685,5 = = 15, 79 + γK + 0, 0076.23685,5 (vòng/phút) Như đặc tính thấp qua hai điểm là: A’ = (nomin, Iư = 0) = (15,79; 0) B’ = (nomin, Iư = Ing) = (15; 27,6) Vậy ta có đặc tính hình 5.2 Kết luận: Ta có toạ độ để xác định đặc tính tĩnh hệ thống sau: A = (Iư = 0, n = nođm) = (0; 1500,79) B = (Iư = Ing, n = nng) = (27,6; 1490,62) C = (Iư = Ibh, n = nbh) = (27,85;1489,16) D = (Iư = Id, n = 0) = (46; 0) A’ = (nomin, Iư = 0) = (15,79; 0) B’ = (ndmin, Iư = Ing) = (15; 27,6) n(vg/ph) A nomax B nđm Nng C nbh A’ nomin nngmin nbhmin B’ D Iđm Ing Hình 5.2 Đặc tính tĩnh hệ thống Ibh Id I [A] III.KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG TĨNH Kiểm tra độ sụt tốc độ tương đối (Sai lệch tĩnh St%) Sai lệch tốc độ tương đối lớn lại xảy đường đặc tính thấp Vậy ta kiểm tra chất lượng tĩnh ứng với đường đặc tính thấp a- Sai lệch tĩnh: St = n o − n d 15, 79 − 15 = = 0, 05 n o 15, 79 Ta thấy St = 0,05 thoả mãn điều kiện St ≤ [S] Vậy hệ đảm bảo chất lượng tĩnh b- Dải điều chỉnh: D= n dm 1500 = = 100 n d 15 c- Độ trơn điều chỉnh: Vì ta sử dụng sơ đồ biến đổi Thyristor nên điều chỉnh điện áp cung cấp cho phần ứng động cách vô cấp Do vậy: ξ= ωi + →1 ωi IV Kết luận Qua việc xây dựng kiểm tra thông số St, D, ξ chế độ tĩnh ta thấy hệ thống ta vừa thiết kế đảm bảo yêu cầu đề PHẦN V THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ I GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG Sơ đồ tổng hợp hệ thống mơ tả hình 3.22 phụ lục Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động điện van-động chiều gồm phần sau: Máy biến áp động lực (BAĐL) Làm nhiệm vụ cung cấp điện áp phù hợp cho chỉnh lưu cầu pha Tạo số pha phù hợp cho biến đổi Đồng thời máy biến áp động lực tham gia làm giảm tốc độ dòng qua van Trên sơ đồ ta kí hiệu BAĐL, mắc theo sơ đồ hình Δ-Y-1 Aptơmát AB Dùng để đóng, cắt nguồn, bảo vệ tải, ngắn mạch cho mạch động lực Máy phát tốc (FT) Đo lường biến đổi tốc độ trục động thành điện áp để trì ổn định tốc độ đặt động Ta sử dụng máy phát tốc để tạo mạch vòng phản hồi âm tốc độ Nâng cao độ cứng đặc tính Bộ khuếch đại trung gian Tổng hợp tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi lượng dư khuếch điều khiển nhằm thay đổi giá trị điện áp biến đổi Từ đưa tín hiệu điều khiển hợp lý, làm tăng độ nhạy, độ ổn định, mở rộng phạm vi điều khiển hệ thống, giảm sai lệch tĩnh tín hiệu U đk đưa đến khâu so sánh để so sánh với điện áp cưa Ta sử dụng IC thuật toán làm việc chiế độ khuếch đại gồm IC: IC3, IC4 IC5 IC3 để lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ, IC để lấy tín hiệu âm dịng có ngắt, IC4 để tổng hợp hai phản hồi âm tốc độ va âm dòng điện để đưa Uđk phát đến khối so sánh Bộ biến đổi cầu cầu ba pha có điều khiển dùng Thyristor (T ÷ T6) Dùng để biến điện áp xoay chiều thành điện áp chiều cung cấp cho động Bộ gồm Thyristor: T1 ÷ T6 Trong trình chuyển đổi van gây biến đổi đột nhột điện áp du/dt Để đảm bảo cho van không bị đánh thủng ta dùng mạch R-C mắc song song với van Thông qua mạch R-C lượng biến thiên điện áp nhỏ Mặt khác mạch R-C cịn có tác dụng phân nhánh dịng điện ngược (dịng điện ngược phần phóng qua tụ tiêu tán điện trở) Trên sơ đồ biến đổi ta sử dụng tiếp điểm K để khởi động, dừng máy Cuộn kháng lọc (CKD) Dùng để lọc sóng hài bậc cao sau chỉnh lưu, tạo dòng phẳng cấp cho động Động chấp hành (Đ) Trong hệ thống truyền động điện, động có tác dụng biến đổi điện thành cung cấp cho máy sản xuất đối tượng điều chỉnh đáp ứng yêu cầu công nghệ Các nguồn chiều Tạo nguồn chiều ổn định tạo điện áp chủ đạo nguồn ni cho tồn hệ thống điều khiển Ta sử dụng sơ đồ chỉnh lưu điôt, lọc tụ vi mạch 7815 7915 Ở đầu ta thu điện áp ± 15V cấp cho Tranzitor, IC, mạch khuếch đại trung gian, mạch chủ đạo Khối tạo điện áp cưa Khối tạo điện áp hình rang cưa để so sánh với điện áp điều khiển khâu so sánh nhằm tạo thời điểm phát xung 10 Mạch so sánh Có nhiệm vụ so sánh điện áp điều khiển điện áp hình cưa để tạo xung định góc điều khiển α 11 Khối tạo xung Khối gồm mạch sửa xung, khuếch đại xung truyền xung Tạo xung điều khiển Thyristor qui luật điều khiển yêu cầu tín hiệu điều khiển độ lớn công suất, tạo độ lệch pha cần thiết đưa tới điều khiển Thyristor mạch động lực II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Khởi động - Ấn nút M cấp điện cho công tắc tơ K Khi cuộn dây K có điện tác động làm đóng kín tiếp điểm thường hở hở mạch tiếp điểm thường kín Điện trở hãn Rh cắt khỏi mạch phần ứng động Cấp điện áp chiều cho cuộn kích từ, đặt biến trở WR vị trí so cho Ucđ = const Đóng áptơmát cấp nguồn cho chỉnh lưu mạch phát xung điều khiển cho chỉnh lưu mạch phát xung điều khiển Vì chỉnh lưu cấp nguồn mạch điều khiển làm việc phát tín hiệu điều khiển cho Thyristor chỉnh lưu theo qui luật đặt trước Bộ biến đổi làm việc cấp điện áp chiều cho mạch phần ứng động Do ban đầu tốc độ n = 0, Iư = nên Uđk có giá trị nhỏ làm cho KBĐ có giá trị lớn xu làm cho I lớn Ta Iư = Id, mà Id > Ic nên dn/dt > → Động bắt đầu tăng tốc Khi n tăng I giảm Quá trình tiếp diễn đến n = nbh khuếch đại đặt Ud điện áp phản hồi âm tốc độ tham gia giúp cho động làm việc ổn định với: Iư = Ic Quá trình điều chỉnh tốc độ - Để điều chỉnh tốc độ động ta tiến hành điều chỉnh điện áp đặt lên phần ứng động nhờ điều chỉnh góc mở Thyristor Như vậy, trình điều chỉnh tốc độ động thực chất q trình điều chỉnh góc mở α Thyristor Muốn thay đổi góc mở α ta thay đổi điện áp đầu vào khuếch đại trung gian (bằng cách thay đổi điện áp chủ đạo nhờ biến trở trượt) - Ở chế độ tĩnh ta đặt điện áp chủ đạo giá trị tới đầu vào khuếch đại trung gian Qua khuếch đại trung gian tín hiệu đưa với độ khuếch đại lớn (điện áp điều khiển) so sánh với điện áp cưa khâu so sánh Tại thời điểm mà |UĐK |≥ |Urc| xung khâu so sánh đưa tới mạch sửa xung, mạch khuếch đại xung đưa tới điều khiển Thyristor Ta thấy rằng, góc mở Thyristor lớn hay nhỏ hồn tồn phụ thuộc vào UĐK mà khơng phụ thuộc vào Urc - Như vậy, điện áp Ucđ tăng lên làm UĐK giảm xuống (do Ucđ tăng làm đầu IC3 giảm dẫn điến dầu IC4 giảm theo) tạo thời gian xuất xung sớm (góc mở Thyristor giảm xuống), điện áp đặt vào phần ứng động tăng (do Ud=[Ud0(1+cosα)/2] (V) ) ngược lại - Giả sử động làm việc với tốc độ ổn định , lý làm cho tốc độ động giảm xuống (hoặc tăng lên) U ph= γn giảm xuống (hoặc tăng lên) dẫn đến Uv =Ucđ- Uph tăng lên (hoặc giảm xuống) kéo theo UĐK giảm xuống (hoặc tăng lên) Lúc này, thời điểm xuất góc mở Thyristor sớm (hay muộn) nên điện áp đầu biến đổi tăng (hay giảm) dẫn đến tốc độ động tăng lên (hay giảm xuống) bù lại ổn định Quá trình hãm dừng động Khi hãm ta ấn nút Đ, cuộn công tắc tơ K bị điện làm hở tiếp điểm thường hở cắt điện toàn hệ thống khỏi lưới điện, tiếp điểm thường kín K đóng lại đưa mạch hãm vào làm việc hãm dừng máy Ta thấy cắt hệ thống khỏi lưới điện U ưd = quán tính nên n ≠ dẫn đến EĐ ≠0 Chính điện trở hãm Rh đưa vào phần ứng động cho phép dòng chạy qua tiêu tán lượng tích luỹ động trước Rh, q trình hãm xảy nhanh ... việc sơ đồ lập lại chu kỳ vừa xét Điện áp cưa đầu điện áp tụ C dạng điện áp urc trình bày hình III-2 So với sơ đồ biên độ điện áp cưa không phụ thuộc vào biên độ điện áp đồng bộ, dạng điện áp... Urcmax 0) Từ sơ đồ ta có urc= uc+uv=uc Tức điện áp cưa đầu sơ đồ điện áp tụ C Đồ thị điện áp cưa sau hình III-3 urc t HÌNH III-3 Do điện áp cưa điện áp KĐTT nên có nội trở nhỏ vạy điện áp không... toán lý tưởng hệ số khuếch đại vơ cùnglớn, khuếch đại thuật toán chế độ khuếch đại tuyến tính điện hai đầu vào xem khơng, ta có điện áp mạch (u r) điện áp tụ (ur=uc) Tức điện áp đầu sơ đồ điện