KỸ THUẬT điều KHIỂN và tự ĐỘNG hóa 2 (PBL2) 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 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 toán 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 Hình Hình nhóm 36, 37 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B Thêm hình chương Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1 Thêm bảng chương đánh số Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A 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 Suy tốc độ quay trống tời: ω= = =16,67 rad/s R Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 0,15 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A Chọn hộp số có tỉrad/ssốtruyền 15 Suy tốc độ cực đại trống tời quy trục động ω0=¿ω×15=¿¿250 Tốc độ dài tải Tốc độ quay trống tời w (rad/s) 20 15 10 -5 0 -10 -15 -20 Tốc độ quay động Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A w (rad/s) 300 200 100 0 -100 -200 -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 Quá trình đảo chiều [4s ; 5s]: động đảo chiều ωđc=250 Rad /s 1.1.3 [5s ; 7s]: động quay ổn định [7s ; 8s]: tốc độ động giảm dầ Xác định momen, momen quán tính hệ quy đổi Khối lượng trống tời: mt = kg Khối lượng tải: m = 17 kg K hệ số truyền hộp số: k = Mc: Momen tải quy trục động cơ: Mc = Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B Jqđ: Momen quán tính động quy trục động Jqđ = mr2 k2 ⃗⃗ Ta có: M Giai đoạn kéo tải lên: M = Jqđ dω +M c + Từ – 1s: M = + Từ – 3s: M = mgr k = 1.7 Nm + Từ – 4s: M = Giai đoạn tải xuống: M = Jqđ + Từ – 5s: M = + Từ – 7s: M = - Mc = - 1.7 Nm + Từ – 8s: M = M (nm) 00 Suy ra: Mđt = Suy ra: Mđm = 1,851x 1.2 =2.22 Nm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 1.1.4 Tính cơng suất động P=Mω(W) Từ – 1s: ω=250 t + P = ∫Mωd (t )=∫ Từ – 3s: ω=250 rad /s P= ω∗M=250∗1.7=425 W Từ – 4s: ω=−250 t +1000 + P = ∫Mωd (t )=∫ Từ – 5s: ω=−250 t +1000 + P = ∫Mωd (t )=∫−0.7125∗(−250 t+1000)∗d (t )=89.06 W Từ – 7s: ω=−250 rad / s, M= -1.7Nm P= ω∗M=−250∗(−1.7 )=425 W Từ – 8s: ω=250 t−2000 + P = ∫Mωd (t )=∫−2.6875∗(250t−2000)∗d (t )=335.93 W M (Nm) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 3.2 Nguyên lý hoạt động khâu: 3.2.1 Khâu đồng pha Hình Nguyên lý hoạt động: Tại OPAMP A1: Trong nửa chu kỳ dương: U+(A1)>U-(A1) => UB>0 Trong nửa chu kỳ âm: U+(A1)>U-(A1) => UB>0 Tại OPAMP A2: Khi UB > T1 khóa U+(A2)>U-(A2) Ta xét mạch tích phân gồm: biến trở R3, tụ t C1, OPAMP A2 lúc Uđb=Uc=∫0 Vì UB = const => hàm tuyến tính Khi UB < T1 mở UB < U-(A2), diode D1 khóa Lúc này, U-(A2)=UC1=0 => Có dịng qua tụ tăng => Điện áp Uc âm để cân điện áp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 22 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 23 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 24 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A Nguyên lý làm việc: Giả sử lúc đầu ngõ UE = VCC => U+(A4) = chiều từ ngõ qua R8 GND, tụ nạp điện áp tụ tăng, điện áp tụ U = U C bảo hòa âm UE = −¿VCC => U+(A4) = lại, tụ xả điện áp tụ giảm, U C = U-(A4) U =¿ I B Chọn C3 cho C3 x R9 ≤ tx t ⇒C ≤ x 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 Điện áp nguồn ni: Thơng số IC TL084: Hiệu điện hai đầu vào: Nhiệt độ làm việc: T = Công suất tiêu thụ: P ==010.68 MΩW Tổng trở đầu vào:6 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 30 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A = 30 Dòng điện đầu ra: =1 Dòng điện đầu vào: du Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: Mạch tạo xung chùm có tần số f = T= 2× 1 tx V dt =13( μs ) =¿ kHz, hay chu kì xung chùm: f =¿ Ta có chu kỳ dao động: T =2 × R8 ×C2 × ln (1+ × R6 ) 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 trò tầng so sánh ta chọn loại IC TL084 Trong nguồn ni V cc =±12 V , điện áp vào A3, Uv = 12V Dịng điện vào hạn chế để Ilv < 1mA R4 =R5 > 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 Ωđểtiệnđiềuviệcchỉnhđiều chỉnh lắp ráp mạch R3 thường chọn biến trở R3 lớn hơnChọn10 Transistor T1 loại A564 có thơng số: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 31 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A 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 B 1= I β c Điện trở để hạn chế dòng điện vào Bazơ Tranzitor T1 chọn sau: Chọn R2 thõa mãn điều khiển: R2 ≥ V cc =¿ 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: R 3.3.8 Tạo nguồn nuôi Ta cần tạo nguồn điện áp U = ± 12V để cấp cho máy biến áp xung ni IC, điều chỉnh dịng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ở mạch cầu pha, ta có: U= 2√ π U2 Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là: U2= U √2 π Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 32 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A Hình Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 7912 Các thông số chung vi mạch là: Điện áp đầu vào: UV = ÷ 35V Điện áp đầu ra: Ura = 12V với IC 7812 Điện áp đầu ra: Ura = -12V với IC 7912 Dòng 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 NHĨM 36 +37 4.1 Tính mach cs Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 33 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A KẾT LUẬN CHUNG Abcde Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 34 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A 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 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn B 35 Hướng dẫn: TS Nguyễn Văn A ... c=−0.7 125 N1 Từ 5-7 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. .. 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 =25 0 Rad /s [1s ; 3s]: tốc độ quay động ổn định ωđc =25 0 Rad /s... [3s ; 4s]: tốc độ quay động giảm dần từ ωđc =25 0 Rad /s đến ωđc=0 Rad /s Quá trình đảo chiều [4s ; 5s]: động đảo chiều ωđc =25 0 Rad /s 1.1.3 [5s ; 7s]: động quay ổn định [7s ; 8s]: tốc độ động giảm