1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

thiết kế mạch công suất cho hệ thống điều khiển tiristor - động cơ một chiều

63 799 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 63
Dung lượng 619,18 KB

Nội dung

Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH MỞ ĐẦU Điều khiểnmột lĩnh vực quan trọng trong đời sống xã hội. Bất kì ở vị trí nào, bất cứ làm một công việc gì mỗi chúng ta đều tiếp cận với điều khiển. Nó là khâu quan trọng quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chúng ta. Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động điện một chiều v ẫn tồn tại. Trong công nghiệp, động điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng. Vì động điện một chiều đặc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉ nh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng 0). Nhưng độ tin cậy khi sử dụng động một chiều lại thấp hơn so với động không đồng bộ do hệ thống tiếp xúc chổi than. Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động một chiều cũng là một ứng dụng của kỹ thuật điều khiển. Chỉ nh lưu điều khiển dùng Tiristo để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ. Chỉnh lưu cũng thể dùng làm nguồn điện chỉnh điện áp kích từ cho động cơ. Hệ thống này thường được dùng cho các động điện được cấp điện từ lưới xoay chiều. Nhóm chúng em gồm 4 người được giao đồ án thiết kế hệ thống điều khiển động điện 1 chiều. Đồ án gồm 3 phần. Phần I: Tổng quan chung về động điện một chiều,và hệ truyền động tirstor Phần II: Tính chọn thiết bị mạch lực mạch điều khiển Phần III: Tổng hợp mạch vòng dòng điện. Nội dung đồ án chắc chắn còn rất nhiều vấ n đề cần bổ xung hoàn thiện. Em rất mong đươc sự đóng góp ý kiến cuả các thầy trong bộ môn để đồ án của em được hoàn chỉnh. Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Văn Diễn cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã tận tinh hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này em xin chân thành cảm ơn! Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Sinhviên: Lưu Văn Thắng Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH PHẦN I. TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG TIRISTOR I. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Cấu tạo động điện một chiều Động điện một chiều chia thành 2 phần chính: Phần tĩnh ( Stato) Gồm các bộ phận chính sau: Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ. + Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1) mm ép lại và tán chặt. + Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện. Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu. Trong các máy công suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm đ iện. - Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của máy điện và đổi chiều + Lõi thép cực từ phụ thể là một khối hoặc thể được ghép bởi các lá thép tùy theo chế độ làm việc. Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được n ối với dây quấn phần ứng. Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy. Phần quay ( rôto) Bao gồm các bộ phận chính sau: Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH - Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên. Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt đặt giá rôto. Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức đi ện động dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng bọc cách điện. Trong máy điện công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn. Trong máy điện công suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cơ cấu chổi than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. 2. Nguyên lý làm việc của động điện một chiều Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng có dòng điện I ư . Các thanh dẫn dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực F đt tác dụng làm cho rôto quay. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau, do phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động chiều quay không đổi. Khi động quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động E ư Ở động điện một chiều sức điện động E ư ngược chiều với dòng điện I ư nên sức điện đông E ư còn được gọi là sức phản diện Phương trình điện áp là: 3. Phân loại động điện một chiều Cũng như máy phát, động điện được phân loại theo cách kích thích từ thành các động điện sau: −−− . IREU + = Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Động điện kích từ độc lập Động điện một chiều kích từ độc lập cuộn kích từ được cấp điện từ một nguồn điện ngoài độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng. Động kích từ nối tiếp Động kích từ nối tiếp cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Động kích từ hỗn hợp Động kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu. II. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG MỘT CHIỀU 1. Đặc tính của động điện một chiều Tùy theo cách kích thích từ, động điện một chiều những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc, đặc tính khác nhau. Trong các đặc tính đó, quan trọng nhất là đặc tính cơ. Đặc tính dùng để xác định điểm làm việc xác lập hoặc là khảo sát điểm làm việc ổn định trong hệ thống truyền động điện. Đặc tính của động c ơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω = f(M). Trong đồ án thiết kế này ta chỉ quan tâm tới loại động một chiều kích từ độc lập Phương trình đặc tính cơ Khi động làm việc, rôto mang cuộn ứng quay trong từ trường của cuộn cảm nên trong cuộn ứng lại xuất hiện một sức phản điện động chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Phương trình điện áp ở mạch phần ứng động cơ: I ư R f KT R KT I KT - + +- U ư U KT Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH U = E + I ư ( R ư + R f ) Trong đó: + U ư : điện áp phần ứng ( V ) H1. Sơ đồ nối dây của động cơ + E: sức điện động phần ứng ( V ) + R ư : điện trở của mạch phần ứng (Ω) + R f : điện trở phụ của mạch phần ứng + I ư : dòng điện mạch phần ứng. Sức điện động E ư của phần ứng động là tỷ lệ với tốc độ quay của rôto : E = k.Φ.ω Trong đó: + k = a pN π 2 hệ số cấu tạo của động + Φ: từ thông qua một cực từ (Wb) + ω: tốc độ góc của rôto, 55,9 n =ω ( rad/s + p: số đôi cực từ chính + N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng + a: số đôi mạch nhánh song song + n: tốc độ quay (vòng/phút) Mặt khác, mômen điện từ của động cơ: M đt = k.Φ.I ư Φ =→ k M I dt − Nếu bỏ qua các tổn thất và tổn thất thép thì M cơ = M đt = M Từ các phương trình trên ta có: đặc tính của động điện một chiều Khi toàn bộ các thông số điện của động là định mức và không mắc thêm điện trở phụ vào mạch điện trở thì phương trình đặc tính là: () M k RR k U f 2 − − . . Φ + − Φ = ω () M k R k U 2 −− . . Φ − Φ = ω Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH M M đm ω ω đm ω o Δω ĐTTN 0 Đặc tính của phương trình này gọi là đặc tính tự nhiên. Tốc độ ω o = U ư /k.Φ là tốc độ không tải lý tưởng. Khi phụ tải tăng dần từ M c = 0 đến M c = M đm thì tốc độ động giảm dần từ ω o xuốngω đm nên phương trình đặc tính dạng: Với: Δω = () 2 − Φ k R _độ sụt tốc trên đặc tính cơ. Đặc tính cơ Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thông Φ = const thì phương trình đặc tính của động một chiều kích từ độc lập tuyến tính dạng hàm bậc nhất y = ax + b nên đường biểu diễn trên hệ tọa độ M0ω là một đường thẳng cắt trục 0ω tại ω o với độ dốc âm. H2. ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH TỰ NHIÊN 2. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG MỘT CHIỀU a. Chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau: Sai số tốc độ ω ω ω Δ−= o Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và được đánh giá thông qua: Mong muốn: sai số ω đ = ω s% càng nhỏ càng tốt. Tính liên tục ( độ trơn của dải điều chỉnh) ω i + 1 ≈ ω i : hệ thống điều khiển liên tục ω i + 1 ≠ ω i : hệ thống điều khiển nhảy cấp Mong muốn γ → 1: hệ truyền động thể làm việc ổn định ở mọi giá trong suốt dải điều chỉnh. Dải điều khiển tốc độ Dải điều khiển tốc độ ( D) là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho: Mong muốn D càng lớn càng tốt Ngoài ra còn các chỉ tiêu khác như: chỉ tiêu kinh tế, kích thước… b. Các phương pháp điều khiển tốc độ động một chiều Về việc điều chỉnh tốc độ, động một chiều nhiều ưu điểm so với các loại động khác: điều chỉnh dễ dàng, chất lượng điều chỉnh cao trong một dải rộng…. Xét phương trình đặc tính của động điện một chiều: 100 ω ωω × − = d d s% i i ω ω γ 1+ = min max ω ω =D () M k R k U 2 −− . . Φ − Φ = ω Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH R f = 0 R f1 R f2 ω 0 ω M 0 M 2 M 1 M c Ta thấy rằng việc điều chỉnh động điện một chiều thể thực hiện được bằng cách thay đổi các đại lượng: R ư , Φ, U ư Thực tế 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động một chiều: Phương pháp 1: Thay đổi điện trở phần ứng Đây là phương pháp kinh điển dùng để điều khiển tốc độ động trong nhiều năm. Nguyên lý điều khiển Trong phương pháp này người ta giữ U = U đm ; Φ = Φ đm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng. Độ cứng của đường đặc tính cơ: Ta thấy khi điện trở càng lớn thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính càng dốc và do đó càng mềm hơn. H3. đặc tính của động khi thay đổi điện trở phụ Ứng với R f = 0 ta độ cứng tự nhiên β TN giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính điện trở phụ. Như vậy, khi ta thay đổi R f ta được một họ đặc tính thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên. Đặc điểm của phương pháp ( ) f dm RR k M + Φ −= Δ Δ = − 2 . ω β Trường ĐHBK Hà Nội  Đồ án tốt nghiệp SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn. Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm). Chỉ áp dụng cho động điện công suất nhỏ, vì t ổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động và trên thực tế thường dùng ở động điện trong cần trục. Đánh giá các chỉ tiêu Tính liên tục: phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy cấp. Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải. Tả i càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = ω max / ω min càng nhỏ. Phương pháp này thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1 Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn. Chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản. Phương pháp 2: Thay đổi từ thông Φ Nguyên lý điều khiển Giả thiết U= U đm ; R ư = const . Muốn thay đổi từ thông động ta thay đổi dòng điện kích từ. Thay đổi dòng điện trong mạch kích từ bằng cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ. Bình thường động làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (Φ = Φ max ) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông Φ tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức. → Khi giảm Φ thì tốc độ không tải lý tưởng Φ = k U dm o ω tăng, còn độ [...]... Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Trường ĐHBK Hà Nội -Hiệu suất của hệ thấp ( không quá 75%) Đồ án tốt nghiệp Điều chỉnh sâu bị hạn chế Hiện nay người ta khuynh hướng thay thế hệ F - Đ bằng hệ thống CL - Đ Hệ thống CL - Đ một chiều Hệ thống CL - Đ một chiều dùng bộ biến đổi là một loại nguồn điều áp một chiều Khi nối nó vào mạch phần ứng với động ∼ điện một chiều kích từ độc lập ta sẽ được hệ thống CL -. .. ta chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động điện một chiều CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐỂ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG CỦA ĐỘNG Hệ thống F- Đ :Hệ thống F - Đ là một trong các phương án điều chỉnh tốc độ động một chiều bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng Nguyên lý điều khiển ∼ Đ Đ F MSX ĐC MF Theo sơ đồ thì động Đ1 biến đổi điện năng xoay chiều của lưới thành năng trên trục của nó rồi... trong động Hệ thống thể làm việc ở trạng thái dòng gián đoạn với những đặc tính kém ổn định và tổn thất năng lượng nhiều III: HỆ TRUYỀN ĐỘNG (T-Đ) -Hệ TĐ một chiều dùng bộ biến đổi là một loại nguồn điện một chiều khi nối nó vào mạch phaanf ứng với động điện một chiều kích từ độc lập ta sẽ được hệ TĐ -Khác với máy phát điện một chiều bộ biến đổi trực tiếp nối biến dòng xoay chiều thành dòng một. .. kém SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Trường ĐHBK Hà Nội - ồ án tốt nghiệp Sức điện động của bộ biến đổi biên độ đập mạch lớn gây tổn hao phụ trong động và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ góp của động làm xấu điện áp nguồn Khi điều chỉnh sâu hệ số công suất cosγ thấp nhất HỆ THỐNG BĂM ÁP ĐỘNG Bộ băm áp một chiều dùng để biến đổi trị số điện áp, dòng điện một chiều dựa trên nguyên... điện động của bộ biến đổi biên độ đập mạch lớn gây tổn hao phụ trong động và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ góp của động làm xấu điện áp nguồn - Khi điều chỉnh sâu hệ số công suất Cos γ thấp nhất SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp PHẦN II: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN : I: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH LỰC: 1: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH... dòng một chiều không qua một khâu trung gian học nào -Hiện nay Tirstor được dùng phổ biến để tạo ra các bộ chỉnh lưu diều khiển bởi các tính chất ưu việt của chúng : Gọn nhẹ , tổn hao ít tác động nhanh 1 Nguyên lý điều khiển động cơ điện một chiều: nhận năng lượng từ lưới xoay chiều thông qua bộ chỉnh lưu biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều Cấp cho phần ứng động điện một chiều 2 Các... trục của máy phát F, máy phát F biến đổi năng đó thành điện năng một chiều để cung cấp cho động Đ, động một chiều chuyển thành năng trên trục làm quay máy sản xuất Để điều khiển tốc độ động cần điều khiển điện áp đặt trên hai đầu động cơ, thông qua sức điện động của máy phát: E = kMF.Φ.ωMF Khi máy phát F được quay với tốc độ ωMF cố định, sức điện động của máy phát EMF phụ thuộc vào dòng... là số đôi cực Zp =2 SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH Trường ĐHBK Hà Nội Thay số ta : Lư = SV Lưu Văn Thắng Đồ án tốt nghiệp 5,6.220 = 0,2( H ) 10.2.3000 / 9,55 - 23 - Lớp K9C- TĐH Trường ĐHBK Hà Nội -II: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐIỀU KHIỂN : Đồ án tốt nghiệp II-1 : các chức năng mạch điều khiển Mạch điều khiển chức năng điều chỉnh vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương... xoay chiều thông qua bộ chỉnh lưu Bộ chỉnh lưu biến đổi điện lưới xoay chiều thành điện một chiều cấp điện cho phần ứng của động điện một chiều Khi điều khiển góc mở của các Tiristo ( tức là Tirito chỉ được mở khi điện áp anod dương hơn catod) ta điều khiển được điện áp phần ứng tức là điều khiển tốc độ động điện một chiều - Các chế độ làm việc Chế độ dòng điện liên tục Khi mômen tải tăng Mt ↑... thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ = (1 – 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp) → Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển Phương pháp 3: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp Nguyên lý làm việc Để điều chỉnh điện áp phần ứng động một chiều cần thiết bị nguồn (máy phát điện một chiều kích . VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG TIRISTOR I. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Cấu tạo động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều. dụng động cơ một chiều lại thấp hơn so với động cơ không đồng bộ do có hệ thống tiếp xúc chổi than. Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động cơ một chiều

Ngày đăng: 04/03/2014, 16:50

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

điện áp hình sin ở đầu vào Đ1và Đ2 thì ở đầu ra của nó có điện áp dương. - thiết kế mạch công suất cho hệ thống điều khiển tiristor - động cơ một chiều
i ện áp hình sin ở đầu vào Đ1và Đ2 thì ở đầu ra của nó có điện áp dương (Trang 35)
Là điện áp để so sánh với Uđk điểm cân bằng là thời điểm phát xung, hình dạng của Ur phụ thuộc vào nguyên  tắc điều khiển ở đây ta chọn nguyên tắc điều  khiển thẳng đứng tuyến tính - thiết kế mạch công suất cho hệ thống điều khiển tiristor - động cơ một chiều
i ện áp để so sánh với Uđk điểm cân bằng là thời điểm phát xung, hình dạng của Ur phụ thuộc vào nguyên tắc điều khiển ở đây ta chọn nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính (Trang 36)
Với quy ước chiều như hình vẽ thì ic < thay vào ta có                    - thiết kế mạch công suất cho hệ thống điều khiển tiristor - động cơ một chiều
i quy ước chiều như hình vẽ thì ic < thay vào ta có (Trang 37)
Khái niệm này được mô tả theo hình vẽ sau: - thiết kế mạch công suất cho hệ thống điều khiển tiristor - động cơ một chiều
h ái niệm này được mô tả theo hình vẽ sau: (Trang 51)
rộng rãi và được thể hiện trên hình vẽ: - thiết kế mạch công suất cho hệ thống điều khiển tiristor - động cơ một chiều
r ộng rãi và được thể hiện trên hình vẽ: (Trang 52)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w