Do an thiet ke he thong dieu khien dong co khong dong bo rot xfzec43qwd 20130205042612 4

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí MỤC LỤC MỤC LỤC Lời mở đầu Chương I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I Nguyên lý làm việc động không đồng (KĐB) Khái quát máy điện KĐB Đặc tính động KĐB .4 II Các nguyên tắc điều chỉnh tốc độ động KĐB Điều khiển động điện trở phụ mạch rôto Rf Điều khiển động điện áp stato Điều khiển động KĐB thay đổi số đôi cực p Điều khiển động KĐB điện trở điện kháng phụ mạch stato 10 Điều khiển động KĐB cách thay đổi điện kháng rôto X2 .11 Điều khiển động KĐB sơ đồ tầng 11 Chương SƠ ĐỒ THIẾT KẾ .12 I Khái quát sơ đồ tầng 12 1.Sơ đồ tầng điện 12 2.Sơ đồ tầng điện 13 II.Các sơ đồ nối tầng sử dụng 14 1.Sơ đồ nối tầng máy điện 14 2.Sơ đồ nối tầng van- máy điện 15 3.Sơ đồ nối tầng van 16 III.Các số liệu dùng cho tính tốn, thiết kế hệ thống 18 Số liệu cho trước động .18 Các số liệu cần cho tính tốn thiết kế 18 Chương TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH LỰC 20 I.Tính tốn Diod chỉnh lưu 20 1.Điện áp ngược van: 20 Dòng điện làm việc diode : 21 3.Chọn diode: 21 II.Tính tốn Tiristor nghịch lưu 22 1.Điện áp ngược lớn mà Tiristor phải chịu 22 Dòng điện làm việc Tiristor 22 3.Chọn van: 23 III.Tính tốn máy biến áp nghịch lưu 24 Chương LẬP SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN NGHỊCH LƯU 45 I.Khái quát phương pháp điều khiển tiristor .45 Cấu tạo hoạt động tiristor 45 Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Các nguyên tắc điều khiển Tiristor 47 II.Lập sơ đồ khối mạch điều khiển nghịch lưu 48 Lựa chọn khâu đồng pha 49 Lựa chọn khâu so sánh: 51 Lựa chọn khâu tạo xung khuếch đại .52 chọn khâu tạo xung chùm cho điều khiển 54 Sơ đồ điều khiển 54 Chương TÍNH TỐN, CHỌN CÁC LINH KIỆN CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN .58 I Các thông số để tính tốn mạch điều khiển 58 II Tính biến áp xung (MBAX) 58 III Tính tầng khuếch đại cuối .61 IV Chọn cổng AND 62 V Tính chọn tạo xung chùm 63 VI Tính chọn khâu so sánh 64 VII Tính chọn khâu đồng pha .65 Chương TÍNH TỐN VÀ DỰNG ĐẶC CƠ TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ TƯƠNG ỨNG VỚI CÁC GÓC MỞ KHÁC NHAU CỦA TIRISTO 72 I Các biểu thức liên quan tới việc tính tốn dựng đặc tính nhân tạo 72 1.Mơmen động 72 Điện trở đẳng trị: 72 Độ trượt không tải lý tưởng s0 73 Quan hệ độ trượt s dòng điện I2 73 II Đặc tính điều chỉnh hệ n = 0,8nđm : 74 III Đặc tính điều chỉnh hệ n = 0,6nđm 76 IV Đặc tính điều chỉnh hệ n = 0,4nđm 78 IV Đặc tính điều chỉnh hệ n = 0,2nđm 80 IV Đặc tính điều chỉnh hệ .81 Chương7 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG VÀ ĐẮC TÍNH ĐIỀU CHỈNH CỦA HỆ KÍN 83 I, Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tự động tốc độ động .83 II.Xác định hệ số phản hồi tốc độ để đảm bảo sai số điều chỉnh tốc độ S %cp=10% .84 III Sơ đồ hệ kín điều chỉnh tốc độ động 87 Nguyên lý chung xây dựng hệ điều khiển tối ưu 87 Tính tốn thiết kế mạch vịng dịng điện 90 Mơ tả mạch vịng điều chỉnh tốc độ .93 III.Đánh giá chất lượng hệ tự động điều chỉnh 97 1.Xét hệ hở .97 2.Xét hệ kín 99 Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí LỜI KẾT 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 Lời mở đầu Trong trình sản xuất, truyền động điện khâu quan trọng để tạo suất lao động lớn Điều thể rõ nét dây truyền sản xuất, cơng trình xây dựng đại, truyền động điện đóng vai trò quan trọng việc nâng cao suất lao động chất lượng sản phẩm hệ thống truyền động điện quan tâm nghiên cứu để nâng cao chất lượng sản phẩm Khi nói đến truyền động điện người ta quan tâm động điện việc điều khiển động điện cách xác đạt kết mong muốn Do có nhiều ưu điểm kinh tế lẫn kỹ thuật nên động không động ngày sử dụng phổ biến kinh tế quốc dân đời sống hàng ngày Vì việc điều khiển động khơng đồng vấn đề quan trọng Trong trình học tập chúng em học, nghiên cứu nhiều phương pháp điều khiển động không đồng phạm vi đồ án tốt nghiệp em sâu nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển cho động không động rôto dây quấn theo sơ đồ tầng Dưới hướng dẫn tận tình PGS-TS Bùi Đình Tiếu giảng viên mơn Thiết Bị Điện-Điện Tử Trường ĐHBKHN em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tính tốn thiết kế truyền động động KĐB rôto dây quấn theo sơ đồ tầng” Do thời gian hiểu biết thực tế cịn hạn chế nên q trình thiết kế cịn có sai sót định, em mong giúp đỡ bảo thầy cô mơn để em hồn thành tốt nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 23/5/2007 Sinh viên Nguyễn Đức Trưởng NguyÔn §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Chương I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I Nguyên lý làm việc động không đồng (KĐB) Khái quát máy điện KĐB Động xoay chiều KĐB sử dụng nhiều thực tế nhờ ưu điểm: Đơn giản cấu tạo, nhỏ gọn, hoạt động tin cậy, giá thành rẻ chi phí vận hành thấp Hơn đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha mà khơng cần qua thiết bị biến đổi Có hai loại động KĐB : + Động KĐB rơto dây quấn + Động KĐB rơto lồng sóc Hình 1.1 Ký hiệu động KĐB Đặc tính động KĐB Theo điều kiện cân công suất động cơ, gọi: - Công suất điện từ chuyển từ stato vào rôto P12 - Công suất đưa trục động Pcơ - Công suất tổn thất động P Ta có P12=Pcơ+ P Trong đó: P12=Mdt Pcơ=M Khi coi động lưới điện lý tưởng: tức coi thông số dây quấn điện trở, điện kháng không đổi, tổng trở mạch từ hóa khơng đổi, bỏ qua tổn thất lõi Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí thép tổn thất ma sát mơmen mơmen điện từ cịn tổn hao công suất xét đến tổn hao đồng rôto gây bên điện trở mạch rơto, tức là: Mđt M P= P2=3.I2’2.R2’ Trong đó: I2’: Dịng rơto quy đổi stato R2’: Điện trở Rơto quy đổi stato (1) Trong đó: Xnm=X1+X2’ : Điện kháng ngắn mạch động U1: Trị số hiệu dụng điện áp pha stato R1, X1: Điện trở tác dụng điện kháng stato R2’,X2’: Điện trở tác dụng điện kháng rôto quy đổi stato s: Hệ số trượt Theo biểu thức P12=Pcơ+ P Ta có: M 0=M +3.I2’2.R2’ M =3.I2’2.R2’ M Thay s= = 3.I2’2.R2’ vào biểu thức ta có: M= Thay I2’ từ biểu thức (1) vào (2) ta có: Đây phương trinh đặc tính động không đồng bộ, cho s giá trị khác nhau, tức ứng với giá trị tốc độ ta có giá trị mơmen M tương ứng, từ ta có đặc tính cua đơng KĐB sau: M= (2) (3)  0  đm Hình 1.2 Đặc tính động KĐB Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Các điểm cực trị đừong cong đặc tính gọi điểm tơi hạn ứng với tọa độ: - Độ trựơt tới hạn: sth= - Mômen tới hạn: Mth= Nếu biểu diễn phương trinh (3) thông qua độ trượt tới hạn mơmen tới hạn ta có dạng phương trình đặc tính thơng dụng dạng Closs sau: M= Trong a= Đặc tính cho thấy quan hệ tốc độ động mômen chia làm đoạn: Đoạn từ điểm không tải lý tưởng (s=0, ) đến điểm tới hạn (s=sth) gọi đoạn cơng tác có độ cứng , động làm việc xác lập đoạn Đoạn từ tới hạn tới điểm ngắn mạch (s=1, =0) có độ cứng tồn trình khởi động độ II Các nguyên tắc điều chỉnh tốc độ động KĐB Thay = với f tần số dịng điện stato, p số đơi cực động Xnm=X1+X2’ vào biểu thức (3) ta có : M= (4) Từ phương trình cho thấy ta điều khiển động KĐB cách tác động vào thông số: Điện trở, điện kháng mạch rôto R 2, X2; điện áp stato U1; điện trở điện kháng stato R1 ,X1; tần số dòng điện stato f; số đơi cừc p Ngồi phương pháp tác động vào thông số người ta điều khiển động KĐB sơ đồ đặc biệt để điều khiển động thông qua điều chỉnh cơng suất trượt mạch rơto, sơ đồ tầng Ta khảo sát phương pháp trên: Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Điều khiển động điện trở phụ mạch rôto Rf Phương pháp sử dụng cho động KĐB rôto dây quấn thông qua việc sử dụng điện trở phụ Rf mạch rôto  Sơ đồ nguyên lý: 0 Hình 1.3 Sơ đồ đặc tính nhân tạo thay đổi điện trở phụ rôto Với phương pháp ta có mơmen tới hạn động cơ: Mth =const Tốc độ không tải lý tưởng: Độ trượt tới hạn: =const sth= Trong đó: R2t=R2+Rf điện trở tổng mạch rôto Khi tăng điện trở phụ Rf khiến cho độ trượt tới hạn sth tăng khiến cho độ cứng đặc tính giảm điều chỉnh tốc độ làm việc mômen ngắn mạch động Để tăng chất lượng điều chỉnh tốc độ, người ta dùng loại biến trở xung loại biến trở tự động điểu khiển nhờ khóa đóng cắt linh kiện điện tử Tuy nhiên phương pháp sử dụng cho điều khiển rôto dây quấn Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Điều khiển động điện áp stato Theo biểu thức (4) cho thấy ảnh hưởng điện áp stato U1 đến thơng số đầu động Do điều khiển động thông qua điện áp stato U Việc điều khiển thực sử dụng nguồn có điện áp thay đổi (U 1=var) để cung cấp cho stato động cơ: Sơ đồ: Hình 1.4 Sơ đồ họ đặc tính nhân tạo thay đổi điện áp stato Do dòng điện động tỷ lệ với bình phương điện áp U, độ trượt tới hạn s th không thay đổi theo điện áp Inm U1 Mnm U12 Mth U12 sth const Như ta có đặc tính thay đổi điện áp stato Việc điều khiển động KĐB rôto dây quấn rôto lồng sóc có khác Đối với động KĐB rơto lồng sóc: Do độ trượt tới hạn nhỏ,nên phần cơng tác đặc tính điều chỉnh ngắn dẫn đến hiệu điều chỉnh tốc độ không cao Do áp dụng phương pháp thường áp dụng phương pháp cho điều chỉnh mơmen dịng điện khởi động Đối với động rôto dây quấn Người ta thường đưa thêm điện trở cố điịnh ba pha rôto để làm tăng thêm độ trượt tới hạn động cơ, mở rộng vùng điều chỉnh, tăng hiệu điều chỉnh động cơ, phương pháp áp dụng để điều chỉnh tốc độ Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Điều khiển động KĐB biến đổi tần số Việc điều khiển đông KĐB biến đổi tần số dùng rộng rãi tạo cho động KĐB khả điều chỉnh thông số đầu vượt trội Phương pháp cho phép điều chỉnh mômen tốc độ động với chất lượng cao Sơ đồ khái quát hệ bao gồm nguồn biến tần có khả điều chỉnh, biến đổi tần số điện áp dòng điện cấp cho stato động khối điều khiển dùng để xử lý tín hiệu điều khiển hệ thống  1 0  dm 2 Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý đặc tính nhân tạokhi biến đổi số Ưu điểm phương pháp: Các đặc tính nhân tạo thấp ffđm, độ làm việc nlv lớn hơặc nhỏ tốc độ định mức nđm Phương pháp ứng dụng nhiều hệ truyền động tự động đại dung động KĐB Điều khiển động KĐB thay đổi số đôi cực p Xuất phát từ biểu thức Ta thấy thay đổi số đôi cực p tốc độ , tốc độ rơto động thay đổi Để sử dụng phương pháp người ta chế tao hai loại động có khả thay đổi số đơi cực Loại có hai dây quấn stato riêng biệt, có số đơi cực riêng biệt Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Loại có dây quấn pha chia làm phân đoạn, đổi nối ta có số đôi cực khác   02  01 Hình 1.6 Họ đặc tính thay đổi p Nhược điểm phương pháp : Vì p thay đổi theo số tự nhiên tốc độ thay đổi nhảy cấp Phương pháp không kinh tế Điều khiển động KĐB điện trở điện kháng phụ mạch stato Về nguyên lý, điện trở phụ stato R f1 điện kháng phụ stato Xf1 có ảnh hưởng đến đặc tính động KĐB Tuy nhiên hạn chế dạng đặc tính tiêu chất lượng thấp, sử dụng điều chỉnh tốc độ Sơ đồ nguyên lý đặc tính điều chỉnh Hình 1.7 Sơ đồ ngun lý họ đặc tính Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 10 ... đổi van tĩnh gọi “ Sơ đồ nối tầng van” 3.Sơ đồ nối tầng van a Sơ đồ nguyên lý Ul BA U2ba ĐC E2 I2 CL KL E2d NL Ebd Id Hình 2.5 Sơ đồ nối tầng van Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 16 Ket-noi.com kho... Ngun §øc Trëng - TB§_§T – K47 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Điều khiển động điện áp stato Theo biểu thức (4) cho thấy ảnh hưởng điện áp stato U1 đến thông số đầu động Do điều khiển động thơng... TB§_§T – K47 18 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí R’2 = R2 .kE2 = 0,02.1,3022 = 0,0339 (Ω) X’2 = X2 .kE2 = 0,098.1,3022 = 0,166 (Ω) Điện kháng ngắn mạch động Xnm = X1+ X2’ = 0,081 + 0,166 = 0, 247 (Ω)