Tính toán và thiết kế bộ nguồn cấp cho động cơ điện một chiều có điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay

tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Bộ Giáo dục & đào tạO Tr-ờng đại học s- phạm kỹ thuật H-ng Yên khoa điện - ®iƯn tư o0o Đồ án Tốt nghiệp Đề tài : Giáo viên h-ớng dẫn : Sinh viên thực : H-ng Yên, Tháng Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Th¾ng -1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Tr-ờng đhsp kỹ thuật h-ng yên đồ án môn học cộng hoà xà hội chủ nghĩa việt nam Khoa điện điện tử Độc lập- Tự do- Hạnh phúc đồ án môn học Ngành đào tạo :Kỹ Thuật Điện Khóa học: 2005 - 2007 Giáo viên h-ớng dẫn : Đỗ Công Thắng Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Đĩnh Nguyễn Thị Hằng Hoàng Đức Tr-ờng 1/ Tên đề tài: Tính toán thiết kế nguồn cấp cho động điện chiều có điều chỉnh tốc độ đảo chiều quay 2/ Số liệu cho tr-ớc: - Thông số động chiều kích từ độc lập P ®m =15kw, U®m = 220V, L- = 100mH; n®m = 1000vòng/phút, Iđm= 81,5A -Dải điều chỉnh tốc độ D=20/1, sai số tốc độ tỉnh s=0,06 3/ Nội dung cần hoàn thành: Thiết kế , phân tích nguồn biến đổi AC thành DC dùng điều khiển động chiều kích từ độc lập Điều chỉnh , ổn định tốc độ động có đảo chiều quay Mô hình hoá toán học hệ thống Mô Matlabsimulink 4/ Thời gian thực hiện: - Ngày giao đề : tháng năm 2006 - Ngày hoàn thành: 05 tháng 11 năm 2006 Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Nhận xét đánh giá giáo viên h-ớng dẫn Giáo viên h-ớng dẫn Ngày Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng tháng năm 2006 -3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Mục lục Phần I: Phân tích lựa chọn ph-ơng án truyền động I Mục đích ý nghĩa II Những yêu cầu công nghệ phụ tải Các ph-ơng án truyền động 1.1 Chọn hệ truyền động 1.2 Phân tích lựa chọn loại động truyền động 1.3 Giới thiệu động điện chiều kích từ độc lập Lựa chọn ph-ơng án điều chỉnh tốc độ cho động 2.1 Điều chỉnh tốc độ cách đ-a điện trở phụ vào mạch phần ứng động 2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông 2.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp mạch phần ứng 2.4 Nhận xét kết luận ph-ơng án lựa chọn Chọn biến đổi 3.1 Hệ thống truyền đông F-Đ 3.2 Hệ thống truyền động V-Đ 3.3 Kết luận lựa chọn biến đổi Phần II: Chọn phân tích mạch động lực Giới thiệu chung Chọn sơ ®å chØnh l-u ®Ĩ cung cÊp cho ®éng c¬ Nhận xét kết luận ph-ơng án lựa chọn Chọn ph-ơng án đảo chiều quay Phần III: Chọn phân tích mạch điều khiển Giới thiệu chung Phân tích mạch điều khiển Thiết kế mạch tạo nguồn nuôi Giản đồ mạch điều khiển sơ đồ nguyên lí toàn mạch Phần IV: Tính chọn thiết bị Mục đích ý nghĩa Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Tính chọn mạch động lực: a) Chọn động b) Chọn máy biến áp c) Chọn áp to mát đóng cắt mạch điện bảo vệ mạch động lực d) Chọn c¸c van chØnh l-u e) Chän cuén kh¸ng san b»ng f) Chọn mạch R-C bảo vệ van g) Chọn biến ¸p xung h) Chän ®iƯn trë h·m TÝnh chän thiết bị mạch điều khiển: Phần V: Xây dựng đặc tính tĩnh kiểm tra chất l-ợng tĩnh Mục đích ý nghĩa Xây dựng đặc tính cao Xây dựng đặc tính thấp Kiểm tra chất l-ợng tĩnh Phần IV: Xây dựng mô hình toán học mô MATLAB 1.Mô hình hoá toán học hệ thống Mô Matlab& Simulink Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -5- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng ®hspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Lời nói đầu Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, đặc biệt khoa học kỹ thuật ngày phát triển mạnh mẽ, công nghƯ míi thc c¸c lÜnh vùc kh¸c cịng nhê đà đời nhằm đáp ứng nhu cầu xà hội Hiện kỹ thuật điều khiển Điện tử công suất nằm số môn khoa học kỹ thuật có vai trò đặc biệt quan trọng Môn điện tử công suất đà đ-ợc giảng dạy rộng rÃi tr-ờng Đại học, Cao đẳng Trung học chuyên nghiệp n-ớc Tuy nhiên ứng dụng ch-a đ-ợc khai thác triệt để hệ thống điều khiển, đo l-ờng Trong trình tham gia học tập tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên, đ-ợc đạo nhà tr-ờng, khoa ĐiệnĐiện Tử, đặc biệt đạo, h-ớng dẫn trực tiếp thầy giáo Đỗ Công Thắng giao cho làm đề tài đồ án môn học: Thiết kế, chế tạo bé ngn biÕn ®ỉi AC- DC ®iỊu khiĨn tèc ®é động chiều Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đến chúng em đà hoàn thành đề tài Với kiến thức hạn chế, kinh nghiệm ch-a vững vàng không tránh khỏi nhiều thiếu sót Rất mong đ-ợc đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn để đề tài chúng em đ-ợc hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Phần I Phân tích lựa chọn ph-ơng án truyền động điện I Mục đích ý nghĩa - Mục tiêu hệ điều chỉnh tự động truyền động điện phải đảm bảo giá trị yêu cầu đại l-ợng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động đại l-ợng nhiễu hệ điều chỉnh - Khi thiÕt kÕ hƯ ®iỊu chØnh tù ®éng trun ®éng ®iƯn cần phải đảm bảo hệ thực đ-ợc tất yêu cầu đặt ra, yêu cầu công nghệ, tiêu chất l-ợng yêu cầu kinh tế Chất l-ợng hệ đ-ợc thể trạng thái động tĩnh Trong trạng thái tĩnh yêu cầu quan trọng độ xác điều chỉnh Đối với trạng thái động có yêu cầu ổn định tiêu chất l-ợng động độ điều chỉnh, tốc độ điều chỉnh, thời gian điều chỉnh tần số dao ®éng ë c¸c hƯ ®iỊu chØnh tù ®éng trun ®éng điện, cấu trúc mạch điều khiển, luật điều khiển tham số điều khiển có ảnh h-ởng lớn đến chất l-ợng hệ Vì thiết kế hệ ta phải thực toán phân tích tổng hợp hệ để tìm lời giải hợp lí đáp ứng đ-ợc yêu cầu kinh tế kĩ thuật đề II Những yêu cầu công nghệ phụ tải Các ph-ơng án truyền ®éng 1.1 Chän hƯ trun ®éng A HƯ truyền động máy phát - động (F- Đ) Máy phát đóng vai trò biến đổi điện Điện đ-ợc biến đổi thành sau lại đ-ợc biến thành điện chiều thông qua biến điều khiển dòng điện kích từ máy phát chiều Máy phát th-ờng động sơ cấp không đồng (KĐB) ba pha điều quay coi tốc độ quay máy phát không đổi * Ưu điểm hệ (F- Đ) chuyển trạng thái làm việc linh hoạt, khả tải lớn Do th-ờng sử dụng hệ truyền động (F- Đ) nhà máy khai thác công nghiệp mỏ Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học * Nh-ợc điểm hệ (F - Đ) gây tiếng ồn lớn, công suất lắp đặt máy gấp ba lần công suất chấp hành b HƯ thèng trun ®éng chØnh l-u ®iỊu khiĨn - ®éng (CL - V), Bộ biến đổi điện mạch chỉnh l-u điều khiển có suất điện động E d phụ thuộc vào giá trị pha xung điều khiĨn (gãc ®iỊu khiĨn ) ChØnh l-u cã thĨ dïng làm nguồn điều chỉnh điện áp dòng điện kích thích động Tuỳ theo yêu cầu cụ thể truyền động mà dùng sơ đồ chỉnh l-u thích hợp Còn hệ thống van - động có độ tác động nhanh cao, không gây ồn dễ tự động hoá van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suất cao, thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống tự động điều chỉnh mạch vòng để nâng cao chất l-ợng đặc tính tĩnh đặc tính động hệ Từ -u nh-ợc điểm hệ truyền động ta chọn hệ truyền động van - Động (CL - V) hệ thống khắc phục đ-ợc nh-ợc điểm hệ thống (F - Đ) 1.2 Phân tích lựa chọn loại động điện a Động điện chiều kích từ độc lập Khi nguồn điện chiều có công suất không đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với nhau, lúc động đ-ợc gọi động kích từ độc lập b Động xoay chiều đồng Động đồng đ-ợc sử dụng rộng rÃi truyền động công suất trung bình lớn, có yêu cầu ổn định tốc độ cao Động đồng th-ờng dùng cho máy bơm, quạt gió, truyền động nhà máy luyện kim, th-ờng sử dụng làm động sơ cấp tổ máy phát - động công suất lớn c Động xoay chiều không đồng Động điện không đồng (KĐB) đ-ợc sử dụng rộng dÃi thực tế Ưu điểm: Nổi bật loại động là: Cấu tạo đơn giản, đặc biệt động rôto lồng sóc, so với động chiều động không đoòng có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắn Ngoài động không đồng dùng trực tiếp l-ới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo Nh-ợc điểm động không đồng điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn; riêng với động rôto lồng sóc có tiêu khởi Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học động xấu * Từ loại động ta chọn động chiều kích từ độc lập điều chỉnh tốc độ trình độ dễ dàng, cấu trúc mạch lực mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất l-ợng cao, giải điều chỉnh tốc độ rộng 1.3 Giới thiệu động điện chiều kích từ độc lập a.Sơ đồ cấu trúc U- + _ Rf E I CKT RKT IKT UKT _ + Hình 1.1:Sơ đồ nối dây động kích từ độc lập b Ph-ơng trình đặc tính Đặc tính mối quan hệ tốc độ mô men điện từ n = f(M) Ikt = const Theo sơ đồ cấu trúc viết ph-ơng trình cân bắng điện áp U- = I(R- + Rf) + E Trong ®ã : U- điện áp phần ứng, V E- Sđđ phần ứng,V R- điện trở mạch phând ứng, Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng -9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử đồ án môn học Rf điện trở phụ mạch phần ứng, Với: R- = r- + rcf +rb + rct r- §iƯn trë cuộn dây phần ứng rcf Điện trở cực từ phụ rb Điện trở cuộn bù Sđđ động E- phần ứng động đ-ợc xác định theo biểu thức : E- = Trong ®ã : pN   K 2a p số đôi cực từ N số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng từ thông kích từ d-ới cực tốc độ góc rad/s K= pN Hệ số cấu tạo động 2a Nếu biểu diễn tốc độ quay n (vòng / phút) th× E- = K en  Ke  2n n  60 9.55 pN : 60a  E- = pN n 60a Hệ số sđđ động Thay Eu K vào ph-ơng trình cân điện áp ta cã:  U u Ru  R f  Iu K K Đây đặc tính điện động Mặt khác mô men điện từ động xác định bởi: M dt KI u I u M dt K Thay vào ph-ơng trình đặc tính điện ta có: Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng U u Ru R f  M K K 2 dt - 10 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng ®hspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 79 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng ®hspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 80 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 81 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 82 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn häc - 83 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án m«n häc - 84 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ ¸n m«n häc - 85 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 86 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 87 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 88 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng ®hspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 89 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng ®hspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 90 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-êng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 91 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn học - 92 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tr-ờng đhspkt H-ng Yên Khoa Điện - Điện tử Gíáo viên h-ớng dẫn: Đỗ Công Thắng đồ án môn häc - 93 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... loại động truyền động 1.3 Giới thiệu động điện chiều kích từ độc lập Lựa chọn ph-ơng án điều chỉnh tốc độ cho động 2.1 Điều chỉnh tốc độ cách đ-a điện trở phụ vào mạch phần ứng động 2.2 Điều chỉnh. .. Hoàng Đức Tr-ờng 1/ Tên đề tài: Tính toán thiết kế nguồn cấp cho động điện chiều có điều chỉnh tốc độ đảo chiều quay 2/ Số liệu cho tr-ớc: - Thông số động chiều kích từ độc lập P ®m =15kw, U®m = 220V,... tăng tốc độ động giảm làm cho điẹn áp máy phát tốc giảm, điện áp tác động vào biến đổi làm cho địên áp U Đ tăng lên làm cho tốc độ động tăng Ng-ơc lại phụ tải giảm tốc độ động tăng làm cho điện