Tự động điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều một pha bằng biến tần áp gián tiếp

z  Luận văn tốt nghiệp Đề tài: “Tự động điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha biến tần áp gián tiếp” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong sản xuất đại, để nâng cao suất, hiệu suất sử dụng máy, nâng cao chất lượng sản phẩm phương pháp tự động hoá dây truyền sản xuất hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tốc độ thiếu được, đặc biệt sản xuất cơng nghiệp Nó định đến suất, chất lượng sản phẩm, khả linh động, đáp ứng với thay đổi nhanh chóng thị trường nhằm giữ uy tín với khách hàng hồ nhập vào mơi trường cạnh tranh quốc tế Nước ta nước nơng nghiệp, quanh năm có sản phẩm nơng sản Ngồi việc khơng ngừng tăng mặt số lượng nông sản mà việc nâng cao chất lượng nông sản Đảng Nhà nước ta quan tâm Vì việc ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật vào nông nghiệp quan trọng Đặc biệt khâu bảo quản sau thu hoạch, q trình sấy để bảo quản nông sản quan tâm Nhiệt độ, độ ẩm tốc độ gió thơng số quan trọng sấy Nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng nông sản Ở nước ta, việc sấy nông sản tiến hành từ xa xưa nhằm bảo quản nông sản lâu hơn, công việc chủ yếu dựa vào thiên nhiên Việc nhận biết đặc tính sấy nơng sản chủ yếu kinh nghiệm người thực sấy Những năm gần có phịng thí nghiệm sấy xây dựng nhằm khảo nghiệm đặc tính sấy nông sản Một yếu tố quan trọng tác động đến đặc tính sấy nơng sản tốc độ gió thổi vào nơng sản Vì việc điều chỉnh tốc độ gió có ý nghĩa quan trọng địi hỏi cần phải có giải pháp điều chỉnh tốc độ xác Việc điều chỉnh tốc độ động quạt gió để thay đổi tốc độ gió thổi vào nơng sản ứng dụng phổ biến Hiện với phát triển kỹ thuật vi điện tử, công nghệ thông tin phát triển kỹ thuật điều khiển tự động hố Trong sản xuất cơng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nghiệp tự động hoá trình sản xuất mũi nhọn then chốt để giải vấn đề nâng cao suất chất lượng sản phẩm Một vấn đề quang trọng dây truyền tự động hoá việc điều chỉnh tốc độ động truyền động Trong phải kể đến hệ thống điều khiển tốc độ động khơng đồng roto lồng sóc Gần loại động sử dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm bật so với động khác Có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động điện xoay chiều phương pháp lại có ưu điểm riêng Đối với loại động khơng đồng roto lồng sóc xu hướng điều khiển thông dụng dùng nhiều điều khiển tần số nguồn cung cấp (còn gọi phương pháp điều khiển tốc độ động biến tần) Phương pháp điều khiển tốc độ động biến tần phương pháp đại cho phép điều chỉnh tốc độ động xoay chiều trơn, rộng hiệu Ưu điểm đáp ứng yêu cầu điều khiển tốc độ gió hệ thống thí nghiệm sấy Được phân cơng mơn điện, với hướng dẫn thầy giáo Nguyễn Văn Đường, với giúp đỡ thầy giáo môn đề tài: “Tự động điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha biến tần áp gián tiếp” hoàn thành Do thời gian dành cho đề tài có hạn, khả thân cịn nhiều hạn chế nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để đề tài hồn thiện Mục đích nội dung nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu mặt lý thuyết hệ thống điều khiển tốc độ quay biến tần - Tìm hiểu kỹ thuật điều khiển động điện xoay chiều pha biến tần áp - Xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quạt gió biến tần áp hệ thống sấy nông sản - Thiết kế lắp ráp mạch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Điều khiển tốc độ quay động xoay chiều nước giới Trước tìm hiểu phương pháp điều khiển động xoay chiều ta tìm hiểu động khơng đồng 1.1.1 Khái quát động không đồng Động không đồng sử dụng cách rộng rãi công nghiệp chiếm tỷ lệ lớn so với loại động khác Sở dĩ động khơng đồng có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn trực tiếp từ lưới điện Trước hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ sử dụng động khơng đồng chiếm tỷ lệ nhỏ khó khăn việc điều chỉnh tốc độ Trong thời gian gần với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử, động không đồng khai thác triệt để ưu điểm thay cho động điện chiều hệ truyền động hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý động không đồng Động không đồng có cấu tạo gồm hai phần stator rotor Phần cảm (stator) có dây quấn đặt vào rãnh lõi thép cách điện với lõi thép Phần ứng (rotor) chia làm hai loại là: rotor dây quấn rotor lồng sóc Động khơng đồng rotor dây quấn có kết cấu giống dây quấn stator Đặc điểm loại động không đồng rotor LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dây quấn thông qua chổi than đưa điện trở phụ vào mạch điện rotor để cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ cải thiện hệ số công suất máy Động khơng đồng rotor lồng sóc kết cấu khác với dây quấn stator Trong rãnh lõi thép rotor người ta đặt vào dẫn đồng hay nhôm nối với vịng ngắn mạch Dây quấn lồng sóc khơng cần cách điện với lõi sắt Động không đồng làm việc theo nguyên lý từ trường quay Khi ta đưa dòng điện xoay chiều vào dây quấn stator động khơng đồng dây quấn stator sinh từ trường quay với tốc độ n1 n1 = f1 p f1 tần số nguồn cung cấp; p số đôi cực stato Từ trường quét qua dây quấn rotor cảm ứng sức điện động cảm ứng e21 Khi dây quấn rotor nối kín mạch sinh dịng điện I2 Từ thơng dịng điện stator dịng điện rotor tạo nên từ thơng khe hở khơng khí stator rotor Sự tương tác từ thơng dịng điện rotor tạo mômen quay Mq Nếu mômen Mq > Mc roto quay (Mc mơmen cản) Gọi tốc độ quay rotor n n nhỏ tốc độ từ trường quay n1, ví n = n1 lúc e21 = 0; I2 = 0; Mq = rotor giảm tốc độ Để đánh giá khác n n1 ta đưa khái niệm độ trượt s s= n1 - n n1 Khi bắt đầu mở máy n = nên s = 0, n ≈ n1 độ trượt s ≈ Trong chế độ động < n < n1 < s < Trong chế độ máy phát ta phải quay rotor với n > n1 - ∞ < s < Ngoài quay rotor với tốc độ n ngược chiều từ trường n1 lúc máy điện khơng đồng làm việc chế độ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hãm điện từ < s < + ∞ Như chế độ làm việc máy điện khơng đồng biiêủ diễn thang độ trượt hình sau: Người ta chia động khơng đồng làm hai loại là: động rotor dây quấn động rotor lồng sóc Với kết cấu đơn giản, làm việc chắn, có đặc tính làm việc tốt, song đặc tính mở máy động rotor lồng sóc lại khơng động rotor dây quấn Tuy nhiên với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật điện từ bán dẫn cho phép thực thành công kỹ thuật điều khiển phức tạp loại động rotor lồng sóc Vì lý động khơng đồng rotor lồng sóc ngày sử dụng cách rộng rãi hệ truyền động công nghiệp Quan hệ điện từ động điện không đồng Ta có phương trình cân điện áp viết cho dây quấn stator: U = -E1 + I1 ( r1 + jx ) (1.1) Trên dây quấn rotor: , = - E - I ( r2 /s + jx ) , E = E1 , (1.2) I1 + I = I o E1 = − I o z m r1 r2’ điện trở stator rotor quy đổi mạch stator; x1 x2’ điện kháng tản stator rotor quy đổi mạch stator; Io dòng điện từ hoá; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com rm điện trở từ hoá đặc trưng cho tổn hao sắt từ, xm điện kháng từ hoá biểu thị hỗ cảm stator rotor; Từ phương trình nêu ta có sơ đồ thay đồ thị vectơ động không đồng bộ: Hình 1.2 Sơ đồ thay động không đồng Công suất điện từ mô men điện từ Pdt = P1 − p Cu1 − p Fe = m1 (I '2 ) r2' /s Pco = Pdt − p Cu2 = m1 (I '2 ) r2' (1 − s)/s Mô men điện từ động cơ: Pdt m U 12 pr 2' /s M = = ws 2ππs [(r1 + r2' /s) + (x + x '2 ) (1.3) Đặc tính động khơng đồng ω = f(M) Từ phương trình mơ men động (1.3) ta xây dựng đường đặc tính động quan hệ tốc độ mơ men động hình vẽ sau: ω s=0 sth n= Mt Mth M LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.3 Đặc tính động khơng đồng Đường đặc tính động không đồng đạt cực đại điểm có: s th = Mth = r 2' r12 + (x + x '2 ) 3U12 2ωs(r1 + r12 +(x1 + x'2)2 ) ⇒ M = 2M th (1 + as th ) s s + th + 2as th s th s ( 1.4 ) với a = r1/r2 Đối với động có cơng suất lớn r1