thiết kế hệ truyền động điện t-đ có đảo chiều dùng chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng. dùng tca785

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC Số :5 Họ tên HS-SV : Khoá : Vũ Mạnh Dũng Vũ Trung Dũng Tơ Mạnh Duy Đỗ Thanh Hà Hồng Hữu Hải Khoa : Điện Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Hữu Hải Nội dung Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện T-Đ có đảo chiều Cho động chiều kích từ độc lập có số liệu:Pđm= 22Kw; Uưđm = 400V; Iđm = 65A; nđm=750 vòng/phút; Uktđm=200V; Iktđm= 5A Bộ biến đổi dùng chỉnh lưu cầu pha đối xứng T T Tên vẽ Khổ giấy A4 A3 Sơ đồ nguyên lý hệ T-Đ Sơ đồ mạch điều khiển hệ T-Đ Số lượng 01 01 Phần thuyết minh Chương 1: Khái quát chung hệ truyền động Chương 2: Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển, thiết bị bảo vệ Chương 3: Tổng hợp điều chỉnh Chương 4: Thiết kế mạch điều khiển Bộ môn Giáo viên hướng dẫn Mục Lục Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện Lời nói đầu Trong cơng đổi cơng nghiệp hố đại hoá đất nước , vấn đề áp dụng khoa hoạ kỹ thuật vào quy trình sản suất vấn đề cấp bách hàng đầu Cùng với phát số nghành điện tử , công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điều khiển tự động hoá phát triển vược bậc Tự động hố quy trình sản suất phổ biến , thay sức lao động người , đem lại suất cao chất lượng sản phẩm tốt Hiện , hệ thống dây chuyền tự động nhà máy , xí nghiệp sử dụng rộng rãi , vận hành có độ tin cậy cao Vấn đề quan trọng dây chuyền sản suất điều khiển điều chỉnh tốc độ động hay đảo chiều quay động để nâng cao suất Với hệ truyền động điện chiều ứng dụng nhiều yêu cầu điều chỉnh cao , với phát triển không ngừng kỹ thuật điện tử kỹ thuật vi điện tử Hệ truyền động chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động từ thông trở thành giải pháp tốt cho hệ thống có yêu cầu chất lượng cao Ở nước ta số dây chuyền nhập ngoại , với số lý khách quan số thiết bị có vấn đề cố phải nhờ đến chuyên gia nước Về việc thay điều khiển bước để hội nhập với phát triển chung khoa học kỹ thuật Trong q trình nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót kính mong q thầy bảo để em hiểu thêm , có kiến thức định để phục vụ cho chuyên nghành sau Em xin chân thành cảm ơn tận tình giúp đỡ thầy Ths Nguyễn Hữu Hải thầy tự động hố đo lường hướng dẫn , giúp đỡ , tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài GVHD: Ths Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội , ngày …… tháng năm 2013 Sinh viên thực CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.1 Giới thiệu Tiristor Tiristor linh kiện gồm lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp tạo nên Anơt, Katơt cực điều khiển G (hình vẽ) Hình 1.1 Cấu tạo ký hiệu Tiristor Nguyên lý làm việc Tiristor: Khi đặt Tiristor điện áp chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm nguồn điện áp, J1 J3 phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược Gần toàn điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2 Điện trường nội E1 J2 có chiều hướng từ N1 P2 Điện trường tác động chiều với E 1, vùng chuyển tiếp vùng cách điện mở rộng ra, khơng có dịng điện chảy qua Tiristor đặt điện áp thuận Mở Tiristor: Nếu cho xung điện áp dương U g tác động vào cực G (dương so với K), điện tử từ N2 chạy sang P2 Đến số chúng chảy vào nguồn U g hình thành dịng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, phần lớn điện tử, chịu sức hút điện trường tổng hợp mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng tăng tốc độ, động lớn lên , bẻ gãy liên kết nguyên tử silic, tạo nên điện tử tự Số điện tử giải phóng lại tham gia bắn phá nguyên tử Si vùng chuyển tiếp Kết phản ứng dây chuyền làm xuất ngày nhiều điện tử chảy vào N 1, qua P1 đến cực dương nguồn điện ngoài, gây nên tượng dẫn điện ạt J trở thành mặt ghép dẫn điện, điểm xung quanh cực G phát triển toàn mặt ghép với tốc độ khoảng µs µs cm/100 Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10 Khóa Tiristor: Một Tiristor mở diện tín hiệu điều khiển I g khơng cịn cần thiết Để khóa Tiristor có cách: - Giảm dòng điện làm việc I xuống giá trị dịng điện trì IH - Đặt điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng) GVHD: Ths Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện Khi đặt điện áp ngược lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 J3 bị phân cực ngược, J2 phân cực thuận Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính U AK, có mặt P1, N1, P2 đảo chiều hành trình, tạo nên dịng điện ngược chảy từ katôt anôt, cực âm nguồn điện áp ngồi Lúc đầu q trình, từ t đến t1, dòng điện ngược lớn, sau J J3 trở nên cách điện Cịn lại điện tử bị giữ lại hai mặt ghép J J3, tượng khuếch tán làm chúng dần hết J khơi phục lại tính chất mặt ghép điều khiển Trong sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình chiều tải phụ α thuộc vào góc điều khiển mở Tiristor: Ud = Ud0.cos α Do đó, thay đổi góc điều khiển ta thay đổi giá trị điện áp trung α bình tải Nếu tăng giá trị góc điều khiển điện áp trung bình giảm, ngược lại, α giảm điện áp trung bình tăng Giá trị lớn điện áp trung bình tải U d0, α ứng với góc =0 Dịng điện trung bình qua tải: I= Ud Zd Zd = X L + R2 với Trường hợp mạch tải có thêm suất điện động phản kháng: I= Ud − E Zd 1.2 Giới thiệu động chiều Trong sản xuất đại, động chiều coi loại máy quan trọng ngày có nhiều loại máy móc đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng Do động điện chiều có nhiều ưu điểm khả điều chỉnh tốc độ tốt, khả mở máy lớn đặc biệt khả q tải Chính mà động chiều dùng nhiều nghành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện chiều Bên cạnh đó, động điện chiều có nhược điểm định so với máy điện xoay chiều giá thành đắt chế tạo bảo quản cổ góp điện phức tạp (dễ phát sinh tia lửa điện) ưu điểm trội nên động điện chiều có tầm quan trọng định sản suất 1.2.1 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh phần động 1.2.1.1 Phần tĩnh Đây đứng yên máy, bao gồm phận sau: + Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ GVHD: Ths Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với + Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy + Các phận khác: - Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang - Cơ cấu chổi than: để đưa dịng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại 1.2.1.2 Phần quay Bao gồm phận sau : + Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại dặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lạ thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài kw thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm có làm tre, gỗ hay bakelit + Cổ góp: dùng để đổi chiều dịng điẹn xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng + Các phận khác: - Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió Cánh quạt lắp trục máy , GVHD: Ths Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện động quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào động Gió qua vành góp, cực từ lõi sắt dây quấn qua quạt gió ngồi làm nguội máy - Trục máy: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cacbon tốt GVHD: Ths Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện 1.2.2 Động chiều kích từ độc lập 1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý: _ + Uu Rf Đ I IKT + CKT RKT D UKT _ Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ độc lập R + Rf U ω= u − u M KΦ ( KΦ ) Ta có phương trình đặc tính cơ: Từ phương trình đặc tính ta thấy Có ba thơng số ảnh hưởng đến đặc tính là: - Từ thơng động (Φ) - Điện áp phần ứng (Uư) - Điện trở phần ứng Sau ta xét ảnh hưởng tham số đó: 1.2.2.2 Ảnh hưởng điện trở phần ứng : Giả thiết : Uư=Uđm=const Φ = Φđm=const Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ khơng tải lý tưởng: U dm = Const KΦ dm ω0 = Độ cứng đặc tính cơ: β= ∆M ( KΦ ) =− = Var ∆ω Ru + R f β Khi Rf lớn, nhỏ nghĩa đặc tính dốc Ứng với Rf = Ta có đặc tính tự nhiên: ( KΦ ) Ru βtn = βtn có giá trị lớn nên đặc tính tự nhiên có độ cứng tất đường đặc tính có điện trở phụ Như thay đổi điện trở phụ R f ta họ đặc tính biến trở có dạng hình 1.4 Ứng với phụ tải M c đó, Rf lớn tốc độ động giảm, đồng thời dịng điện ngắn mạch mơmen ngắn mạch giảm Cho nên GVHD: Ths Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện người ta thường sử dụng phương pháp để hạn chế dòng điện điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ Hình 1.3: Các đặc tính động chiều kích từ độc lập thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 1.2.2.3 Ảnh hưởng điện áp phần ứng: Giả thiết : Φ = Φdm = const Rư = const Khi thay đổi điện áp phần ứng : Uư