Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ.Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì ngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hoá hiện đại hoá của Nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn, chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất cần phải giải quyết. Để giải quyết được vấn đề này thì Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo và tài năng. Sinh viên ngành TĐH tương lai không xa sẽ đứng trong độ ngũ này, do đó mà cần phải tự trang bị cho mình có một trình độ và tầm hiểu biết sâu rộng. Chính vì vậy đồ án môn học điện tử công suất là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên TĐH. Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên ngành TĐH tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất. Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ ba còn đang ngồi trong ghế nhà trường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy giáo. Qua đây cho em được gửi lời cảm ơn tới thầy xxx đã tận tình chỉ dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.Đồ án này hoàn thành không những giúp em có được thêm nhiều kiến thức hơn về môn học mà còn giúp em dược tiép xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn,linh hoạt hơn và đặc biệt là sự quan trọng của phương pháp làm việc theo nhóm.Quá trình thực hiện đồ án là một thời gian thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt.
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ CƠNG BA PHA LỜI NĨI ĐẦU Ngày với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt cơng nghiệp điện tử thiết bị điện tử có cơng suất lớn chế tạo ngày nhiều Và đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống hàng ngày phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày nhiều phức tạp công nghiệp ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm giải pháp tối ưu Đặc biệt với chủ trương cơng nghiệp hố - đại hố Nhà nước, nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào sản xuất Do địi hỏi phải có thiết bị phương pháp điều khiển an tồn, xác Đó nhiệm vụ ngành điện tử công suất cần phải giải Để giải vấn đề Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đơng đảo tài Sinh viên ngành TĐH tương lai không xa đứng độ ngũ này, mà cần phải tự trang bị cho có trình độ tầm hiểu biết sâu rộng Chính đồ án môn học điện tử công suất yêu cầu cấp thiết cho sinh viên TĐH Nó kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp sinh viên, điều kiện sinh viên ngành TĐH tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức điện tử công suất Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ ba ngồi ghế nhà trường kinh nghiệm thực tế cịn chưa có nhiều, cần phải có hướng dẫn giúp đỡ thầy giáo Qua cho em gửi lời cảm ơn tới thầy xxx tận tình dẫn, giúp em hồn thành tốt đồ án mơn học Đồ án hồn thành khơng giúp em có thêm nhiều kiến thức mơn học mà giúp em dược tiép xúc với phương pháp làm việc chủ động hơn,linh hoạt đặc biệt quan trọng phương pháp làm việc theo nhóm.Q trình thực đồ án thời gian thực bổ ích cho thân em nhiều mặt Hà Nội, tháng 12, năm 2021 Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG .1 1.1 Giới thiệu chung động không đồng ba pha 1.2 Các hệ thống truyền động điện điều khiển động không đồng 1.2.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp 1.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số 1.2.3 Điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh điện trở roto 1.2.4 Điều chỉnh tốc độ cách nối cấp trả lượng nguồn 1.3 Bộ khởi động mềm động không đồng .7 1.4 Giới thiệu van Thyristor .11 1.5 Phân tích sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha .15 1.5.1 Các sơ đồ ứng dụng 15 1.5.2 Phân tích sơ đồ lựa chọm 16 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 20 2.1 Thiết kế mạch lực 20 2.1.1 2.2 Tính chọn van mạch lực (Chọn Thyristor) 20 2.2.1 2.3 Sơ đồ mạch lực 20 Chọn van Thyristor 20 Tính chọn phần tử bảo vệ 21 2.3.1 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn 21 2.3.2 Bảo vệ điện áp cho van 22 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .24 3.1 Cấu trúc tổng quát mạch điều khiển 24 3.2 Thiết kế mạch điều khiển 25 3.2.1 Khâu đồng pha 25 3.2.2 Khâu tạo điện áp cưa 27 3.2.3 Khâu so sánh 29 3.2.4 Khâu phát xung chùm 30 3.2.5 Chọn cổng AND .32 3.2.6 Khâu khuếch đại xung 33 CHƯƠNG MÔ PHỎNG 37 4.1 Sơ đồ mạch lực 37 4.2 Sơ đồ mạch điều khiển 38 4.3 Sơ đồ mô toàn mạch .39 4.4 Kết mô 40 4.4.1 Đặc tính phát xung 40 4.4.2 Đặc tính điện áp 41 KẾT LUẬN .42 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Động khơng đồng rotor lồng sóc Hình 1.2: Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện áp Hình 1.3: Bộ điều áp xoay chiều Hình 1.4: Đặc tính hệ BT-ĐCKĐB Hình 1.5: Sơ đồ khối biến tần Hình 1.6: Điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh điện trở roto .5 Hình 1.7: Đặc tính ĐK roto dấy quấn .5 Hình 1.8: Biến trở .5 Hình 1.9: Sơ đồ điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh điện trở roto Hình 1.10: Sơ đồ tầng điện Hình 1.11: Sơ đồ khởi động trực tiếp động không đồng Q1: aptomat chính; F1, F2, F3: cầu chì bảo vệ ngắn mạch; K1: cơng tắc tơ chính; F7: phần tử nhiệt rơ le bảo vệ tải Hình 1.12: Sơ đồ khởi động – tam giác động không đồng bộ; Q1: ap to mat chính;F1, F2, F3: cầu chì bảo vệ ngắn mạch; K1: cơng tăc tơ chính; K2: công tắc tơ nối tam giác; K3: công tăc tơ nối sao; F7: phần tử nhiệt rơ le bảo vệ tải Hình 1.13: Đặc tính khởi động – tam giác; (a) Đặc tính cơ; (b) Đặc tính điện .8 Hình 1.14: Bộ khởi động mềm dùng mạch thyristor song song ngược .9 Hình 1.15: Đặc tính khởi động mềm; (a) Đặc tính cơ; (b) Đặc tính điện 10 Hình 1.16: Đồ thị cài đặt tín hiệu cho khởi động 10 Hình 1.17: Thyristor (a) Cấu tạo; (b) Ký hiệu 11 Hình 1.18: Đặc tính vơn-ampe Thyristor 11 Hình 1.19: Hiệu ứng dU/dt tác dụng dòng điều khiển 14 Hình 1.20: Các dạng sơ đồ xung áp xoay chiều ba pha 16 Hình 1.21: Sơ đồ mạch lực lựa chọn 16 Hình 1.22: Đồ thị dạng điện áp tải góc điều khiển 17 Hình 1.23: Đồ thị điện áp tải với tải điện trở 18 Hình 1.24: Đồ thị điện áp tải pha A với α = 60¬o 19 Hình 2.1: Sơ đồ mạch lực 20 Hình 2.2: Cánh nhôm tản nhiệt 21 Hình 2.3: Mạch R-C bảo vệ áp chuyển mạch .22 Hình 2.4: Bảo vệ điện áp từ lưới .22 Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nguyên tắc điều khiển dọc 24 Hình 3.2: Giản đồ tầng điều khiển .25 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý khâu đồng pha .25 Hình 3.4: Mạch tạo cưa 27 Hình 3.5: Đồ thị điện áp cưa 27 Hình 3.6: Khâu so sánh 29 Hình 3.7: Tín hiêu xung sau khâu so sánh .29 Hình 3.8: Sơ đồ chân IC 741 30 Hình 3.9: Khâu phát xung chùm 30 Hình 3.10: Khâu tách xung 31 Hình 3.11: Đồ thị tạo xung chùm .31 Hình 3.12: Tạo xung chùm có độ rộng 1800-α 32 Hình 3.13: Cổng AND .32 Hình 3.14: Sơ đồ chân IC4073 32 Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý .33 Hình 3.16: Biến áp xung 34 Hình 4.1: Sơ đồ mạch lực 37 Hình 0.1: Sơ đồ mạch điều khiển .38 Hình 0.2: Sơ đồ mơ tồn mạch 39 Hình 4.15: Đặc tính tầng điều khiển điều áp xoay chiều pha 40 Hình 4.16: Đồ thị điện áp điều áp xoay chiều pha, xung chùm, góc mở α = 30o .41 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông số lựa chọn van Thyristor .21 Bảng 2.2: Bảng lựa chọn thiết bị mạch lực 23 Bảng 3.1: Thông số thiết bị khâu đồng pha .26 Bảng 3.2: Thông số thiết bị khâu tạo điện áp cưa 28 Bảng 3.3: Thông số thiết bị khâu so sánh 30 Bảng 3.4: Thông số thiết bị khâu phát xung chùm 31 Bảng 3.5: Bảng liệt kê thiết bị mạch điều khiển 36 Tên đề tài: Thiết kế khởi động mềm động không đồng ba pha CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung động không đồng ba pha Trong công nghiệp thường sử dụng nhiều loại động song cần chọn loại động cho phù hợp để vừa đảm bảo yếu tố kinh tế vừa đẩm bảo yếu tố kỹ thuật Dưới vài loại động thường gặp: Động điện chiều Loại động có ưu điểm thay đổi trị số mơmen vận tốc góc phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm đảo chiều dễ dàng chúng lại có nhược điểm giá thành đắt, khó kiếm phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu, dùng thiết bị vận chuyển điện, thang máy, máy trục, thiết bị thí nghiệm Động điện xoay chiều: bao gồm loại: pha ba pha Động xoay chiều pha có cơng suất nhỏ phù hợp cho dân dụng chủ yếu Động xoay chiều ba pha: gồm hai loại: đồng không đồng Động ba pha đồng có ưu điểm hiệu suất cao, hệ số tải lớn có nhược điểm: thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao phải có thiết bị phụ để khởi động động cơ, chúng dùng cho trường hợp cần công suất lớn (>100kW), cần đảm bảo chặt chẽ trị số không đổi vận tốc góc Động ba pha khơng đồng gồm hai kiểu: rôto dây rôto lồng sóc Động ba pha khơng đồng rơto dây cho phép điều chỉnh vận tốc phạm vi nhỏ (khoảng 5), có dịng mở máy thấp cos thấp, giá thành đắt, vận hành phức tạp dùng hợp phạm vi hẹp để tìm vận tốc thích hợp dây chuyền công nghệ Động ba pha không đồng rơto lồng sóc có ưu diểm kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, song hiệu suất thấp (cos thấp) so với động ba pha đồng bộ, không điều chỉnh vận tốc Từ ưu, nhược điểm với điều kiện hộp giảm tốc, ta chọn Động ba pha không đồng rôto lồng sóc Hình 1.1: Động khơng đồng rotor lồng sóc Tên đề tài: Thiết kế khởi động mềm động không đồng ba pha 1.2 Các hệ thống truyền động điện điều khiển động khơng đồng Trước đây, có u cầu điều chỉnh tốc độ cao thường dùng động điện chiều Nhưng ngày nhờ kỹ thuật điện tử phát triển nên việc điều chỉnh tốc độ động không đồng khơng gặp nhiều khó khăn với u cầu phạm vi điều chỉnh, độ phẳng điều chỉnh vànăng lượng tiêu thụ Phương pháp điều chỉnh chủ yếu thực hiện: Trên stato: Thay đổi điện áp U đưa vào dây quấn stato, thay đổi số đôi cực từ p dây quấn stato thay đổi tần số f nguồn điện Trên rotor: Thay đổi điện trở rôto, nối cấp đưa sđđ phụ vào rotor Một số hệ truyền động điều khiển động không đồng bộ: Điều khiển động không đồng điện trở xung mạch roto Hệ điều khiển động không đồng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều dùng Thyristor Hệ điều chỉnh pha Thyristor- Động Hệ biến tần- động không đồng 1.2.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp Hệ số trượt tới hạn sm không phụ thuộc vào điện áp Nếu r’2 không đổi giảm điện áp nguồn U 1, hệ số trượt tới hạn sm khơng đổi cịn Mmax giảm tỉ lệ với bình phương diện áp Họ đặc tính cho thấy tốc độ thay đổi thay đổi điện áp Phương pháp nầy thực máy mang tải, cịn máy khơng tải giảm điện áp nguồn, tốc độ gần khơng đổi Hình 1.2: Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện áp Thay đổi điện áp nguồn áp dụng cách sau: Biến áp xoay chiều Phân áp điện kháng Bộ biến đổi điện áp xoay chiều Tên đề tài: Thiết kế khởi động mềm động khơng đồng ba pha Hình 1.3: Bộ điều áp xoay chiều 1.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số Với điều kiện lực tải khơng đổi, tìm quan hệ điện áp U1, tần số f1 mômen M Trong công thức mômen cực đại, bỏ qua điện trở r1: Với C – hệ số Khi thay đổi tần số đặc tính thay đổi Họ đặc tính với U1 = const Hình 1.4: Đặc tính hệ BT-ĐCKĐB Sơ đồ mạch điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số: ... phải thực với khởi động dùng bán dẫn Tên đề tài: Thiết kế khởi động mềm động khơng đồng ba pha Hình 1.15: Đặc tính khởi động mềm; (a) Đặc tính cơ; (b) Đặc tính điện Bộ khởi động mềm, dựa mạch... chiều tần số f trả nguồn Hình 1.10: Sơ đồ tầng điện Tên đề tài: Thiết kế khởi động mềm động không đồng ba pha 1.3 Bộ khởi động mềm động không đồng Động khơng đồng rotor lồng sóc có kết cấu đơn giản,... đối lớn, vượt ngồi đặc tính khởi động trực đường nét đứt Tên đề tài: Thiết kế khởi động mềm động khơng đồng ba pha Hình 1.12: Sơ đồ khởi động – tam giác động không đồng bộ; Q1: ap to mat chính;F1,