DỰ án LIÊN môn kỹ THUẬT điều KHIỂN và tự ĐỘNG hóa 2 đề tài điểu KHIỂN và GIÁM sát tốc độ ĐỘNG cơ một CHIỀU sử DỤNG VI điều KHIỂN (cầu TRỤC)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN DỰ ÁN LIÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA (PBL2) ĐỀ TÀI: ĐIỂU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN (CẦU TRỤC) Người hướng dẫn: TS GIÁP QUANG HUY Sinh viên thực hiện: ĐINH PHÚ GIANG (20TDH1) TRẦN LÊ CƠNG ẨN (20TDH2) NGUYỄN HỒNG MIN (20TDH1) LÊ KHẮC CƯỜNG (20TDH2) NGUYỄN TRƯỜNG BẢO NGÂN (20TDH2) Nhóm HP / Lớp: 20.32A Ngành: KỸ THUẬT ĐIỂU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG MỤC LỤC CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG, TÍNH TỐN U CẦU CỦA TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ 1.1 Phân tích chọn phương án truyền động 1.1.1 Cơ cấu truyền động tải cầu trục 1.1.2 Đồ thị tốc độ dự kiến tải động .5 1.1.3 Xác định moment, moment quán tính hệ quy đổi 1.1.4 Tính cơng suất động CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT, CHỈNH LƯU 2.1 Tính tốn mạch động lực 2.1.1 Mơ hình mạch chỉnh lưu cầu pha kép điều khiển động 2.1.2 Tính chọn Thyristor 2.1.3 Tính tốn máy biến áp lực CHƯƠNG 3: LỚP ĐA 33C 3.1 Báo cáo lớp 33c CHƯƠNG 4: PBL NHÓM 36 +37 4.1 Tính mach cs KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1 Thêm hình chương đánh số Hình Hình nhóm 36, 37 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1 Thêm bảng chương đánh số .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG, TÍNH TỐN U CẦU CỦA TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ 1.1 Phân tích chọn phương án truyền động 1.1.1 Cơ cấu tuyền động tải cầu trục Hình 1 Mơ truyền động cho tải bang chuyền 1.1.2 Đồ thị tốc độ dự kiến tải động Tốc độ dự kiến tải: V = 2,5 m/s, bánh kính trống tời tịnh tiến R = 0,15m V 2,5 =16,67 rad/s Suy tốc độ quay trống tời: ω= = R 0,15 Chọn hộp số có tỉ số truyền 15 Suy tốc độ cực đại trống tời quy trục động ω0=¿ω×15=¿¿250rad/s Tốc độ dài tải Hình 1.2 Đồ thị tốc độ mong muốn tải Tốc độ quay trống tời Đồ thị tốc độ mong muốn trống tời w (rad/s) 16.67 20 15 10 000 0123456789 -5 -10 -15-16.67 -20 Hình 1.3 Đồ thị tốc độ quay mong muốn trống tời Tốc độ quay động Đồ thị mong muốn động w (rad/s) 250 300 200 100 0 -100 -200 -250 -300 Hình 1.4 Tốc độ quay mong muốn động Dựa vào đồ thị Hình 1.4, ta xác định trình hoạt động động sau: Quá trình chuyển động theo chiều kim đồng hồ • [0s ; 1s]: tốc độ quay động tăng dần từ ωđc =0 Rad / s đến ωđc =250 Rad / s • [1s ; 3s]: tốc độ quay động ổn định ωđc =250 Rad / s • [3s ; 4s]: tốc độ quay động giảm dần từ ωđc =250 Rad / s đến ωđc =0 Rad / s Q trình đảo chiều • [4s ; 5s]: động đảo chiều, tốc độ tăng dần từ ωđc =0 Rad / s đến ωđc =250 Rad / s • [5s ; 7s]: động quay ổn định ωđc =250 Rad / s • [7s ; 8s]: tốc độ động giảm dần từ ωđc =250 Rad / s đến ωđc =0 Rad / s 1.1.3 Xác định momen, momen qn tính hệ quy đổi • Khối lượng trống tời: mt = kg • Khối lượng tải: m = 17 kg ω • K hệ số truyền hộp số: k = = 15 ωt • M Momen tải quy trục động cơ: M c: c mgr 17.0,15.10 15 =1,7 Nm = k = • Jqđ: Momen qn tính động quy trục động Jqđ = mr 2 k = 0.00395 17.0,152 +3 0,15 t 2.15 152 +2 k = m r2 • Ta có: ⃗M +⃗M c =J qđ dω dt • Giai đoạn kéo tải lên: M = Jqđ + Từ – 1s: M = J dω + dt M c (ω0−0) mgr + qđ k = 2.6875 Nm = 1.7 Nm Từ – 3s: M = + mgr k + Từ – 4s: M = J (0−ω0) mgr + qđ k • Giai đoạn tải xuống: M = Jqđ + Từ – 5s: M = Jqđ ω0−0 −M = 0.7125 Nm dω − dt M c =−0.7125 Nm c + Từ – 7s: M = - Mc = - 1.7 Nm + Từ – 8s: M = Jqđ 0−ω0 −M =¿-2.6875 Nm c Đồ thị Momen động M (nm) 2.6875 1.7 0.7125 0 4-0.7125 -1 -1.7 -2 -3 • Suy ra: Mđt = -2.6875 √ ∑ i i i M t ∆t = 1,851 Nm • Suy ra: Mđm = 1,851x 1.2 =2.22 Nm 1.1.4 Tính cơng suất động • P = Mω (W) • Từ – 1s: ω=250 t 1 0 + P = ∫ Mωd ( t )=∫ 2.6875∗250 t∗d (t )=335.93W • Từ – 3s: ω=250 rad / s P= ω∗M =250∗1.7=425 W • Từ – 4s: ω=−250 t + 1000 4 + P = ∫ Mωd (t )=∫ 0.7125∗(−250 t +1000 )∗d (t )=89.06 W 3 • Từ – 5s: ω=−250 t + 1000 5 + P = ∫ Mωd (t )=∫ −0.7125∗(−250 t + 1000)∗d (t )=89.06 W 4 • Từ – 7s: ω=−250 rad / s, M= -1.7Nm P= ω∗M =−250∗(−1.7 )=425 W • Từ – 8s: ω=250 t −2000 8 + P = ∫ Mωd ( t )=∫ −2.6875∗( 250t −2000)∗d (t )=335.93 W 7 Đồ thị công suất động M (Nm) 800 700 671.875 600 500 400 300 200 100 425 425 178.125 0 70 Hình 3.2.2 Khâu so sánh: Hình Nguyên lý làm việc: Tại OPAMP A3 ta có: U-(A3) = URC + Uđk; U+(A3) = Khi URC + Uđk <  U-(A3) < U+(A3) => UD = Vcc Hình 3.2.3 Khâu tạo xung chum: Đối với sơ đồ mạch, để giảm dịng cơng suất cho tầng khuếch đại tăng số lượng cho xung kích mở, nhằm đảm bảo cho thyristor mở cách chắn, người ta hay phát xung chùm cho thyristor Nguyên tắc phát xung chùm trước vào tầng khuếch đại, ta đưa chèn thêm cổng AND với tín hiệu nhận từ tầng so sánh từ phát xung chùm hình vẽ: Hình Hình Nguyên lý làm việc: Giả sử lúc đầu ngõ U = V E => U+(A4) = R6 × V cc CC Lúc này, tụ C nạp theo R6 + R7 chiều từ ngõ qua R8 GND, tụ nạp điện áp tụ tăng, điện R ×V cc đổi trạng thái sang mức = U-(A4) > U+(A4) = lúc E áp tụ U U C bảo hòa âm UE =− ¿VCC => U+(A4) = R + R7 −R6 ×V cc R +R Lúc này, tụ C xả theo chiều ngược lại, tụ xả điện áp tụ giảm, UC = U-(A4) U =¿ IB Chọn C3 cho C3 x R9 ≤ tx ⇒ C3 ≤ tx R9 3.3.5 Tính chọn tạo xung chùm: Mỗi kênh điều khiển phải dùng khuếch đại thuật tốn, ta chọn IC loại TL084, IC có khuếch đại thuật tốn Hình Thơng số IC TL084: • Điện áp nguồn ni:  = ± 88 chọn Vcc = ± 12V • Hiệu điện hai đầu vào: ± 30 • Nhiệt độ lm vic: T = 25 ữ 850C ã Cụng sut tiêu thụ: P = 0.68 W • Tổng trở đầu vào:  = 106MΩ • Dịng điện đầu ra:  = 30  • Dịng điện đầu vào:  =  • Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: Mạch tạo xung chùm có tần số f = 2× T= ×C Ta có chu kỳ dao động: T =2 du V =13( ) dt μs =¿ kHz, hay chu kì xung chùm: x f =¿ × ln (1+ ×R8 ×R R7 ) Chọn R6 = R7 = T = Vậy ta có: R8 x C2 = Chọn tụ C2 = μF suy R8 = Để thuận tiện cho lắp mạch ta chọn R8 biến trở 3.3.6 Tính chọn tầng so sánh: Mỗi kênh điều khiển có khuếch đại thuật tốn đóng vai trị tầng so sánh ta chọn loại IC TL084 Trong nguồn ni V cc =±12 V , điện áp vào A3, Uv = 12V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < 1mA R =R > Uv =¿ Ulv Do ta chọn R4 = R5 = , dịng điện vào A3: I lv−max =¿ 3.3.7 Tính chọn khâu đồng pha: Điện áp tụ hình thành nạp tụ C1, mặt khác để đảm bảo phạm vi điều khiển rộng góc điều khiển α =0 ÷ 180o số thời gian tụ nạp được: τ =R3 ×C1=¿ Chọn C1 = điện trở R3 = Để thuận tiện việc điều chỉnh lắp ráp mạch R3 thường chọn biến trở R3 lớn 10 Ω để điều chỉnh Chọn Transistor T1 loại A564 có thơng số: Tranzitor loại PNP làm Si Điện áp Emitter Bazơ lúc mạch Collector: UEBO = 7V Dịng điện lớn có Collector chịu được: IC-max = 100 mA Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: TCP = 150º Hệ số khuếch đại : β = 250 Dòng cực đại bazo: I Ic =B β Điện trở để hạn chế dòng điện vào Bazơ Tranzitor T1 chọn sau: Chọn R2 thõa mãn điều khiển: V cc R2 ≥ =¿ IB Chọn điện áp đồng pha:UA = Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khuếch đại vào khuếch đại thuật toán A1 thường chọn R1 cho dòng vào khuếch đại thuật tốn: Iv < mA Do đó: R1 U A ≥ I v 3.3.8 Tạo nguồn nuôi Ta cần tạo nguồn điện áp U = ± 12V để cấp cho máy biến áp xung nuôi IC, điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ở mạch cầu pha, ta có: U= √2 π U Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là: U 2√2 π U = Hình Để ổn định điện áp nguồn ni ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 7912 Các thơng số chung vi mạch là: • Điện ỏp u vo: UV = ữ 35V ã in áp đầu ra: Ura = 12V với IC 7812 • Điện áp đầu ra: Ura = -12V với IC 7912 • Dịng điện đầu Ir = ÷ 1A Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần song hài bậc cao Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = CHƯƠNG 4: PBL NHÓM 36 +37 4.1 Tính mach cs KẾT LUẬN CHUNG Abcde TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohamed Hassan Ali, Abdelhamid Rabhi, Ahmed El hajjaji and Giuseppe M Tina “Real Time Fault Detection in Photovoltaic Systems”, 2016, Turin, ITALY ... s : động hoạt động với tốc độ ổn định: + Lúc động phải sinh momen hãm ngược với momen cản tải để động hoạt động với tốc độ ổn định: : M = - Mc = - 1.7 Nm  Từ 7- s : động giảm tốc không: Động. .. chọn động : IP54 Pallet • Điện áp định mức: 12V • Dịng điện định mức: 70A • Tốc độ định mức: 25 00RPM 1 .2 Tìm hiểu cấu tạo hoạt động 1 .2. 1 Cấu tạo động điện chiều kích từ độc lập: Động điện chiều. .. U CẦU CỦA TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ 1.1 Phân tích chọn phương án truyền động 1.1.1 Cơ cấu truyền động tải cầu trục 1.1 .2 Đồ thị tốc độ dự kiến tải động .5