Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP Thiết kế bộ chỉnh tốc độ cho độ.Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn ,điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA & ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP Thiết kế chỉnh tốc độ cho động chiều sử dụng chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Thị Thùy Linh Sinh viên thực hiện: Phạm Xuân Thành -19810430227 Phạm Văn Thanh -19810430347 Nguyễn Văn Trường - 19810430226 Nguyễn Văn Trường - 19810430276 Đặng Khánh Toàn - 19810430246 Lớp: D14TĐH&ĐKTBCN3 HÀ NỘI, … /2021 Lời mở đầu Ngày với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt công 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 cơng nghiệp ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm giải ph áp 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 đa công nghệ tự động điều khiển vào sản xuất Do địi hỏi phải có thiế bị phương pháp điều khiển an tồn, xác Đó nhiệm vụ ngành điện tử công suất cần phải giải Cũng với lý đó, học kỳ chúng em nhận đồ án môn học điện tử công suất với đề tài: “Thiết kế điều chỉnh tốc độ cho động chiều sử dụng chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn” Với hướng dẫn tận tình bảo cô giáo, TS Phạm Thị Thùy Linh chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế đồ án Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế cịn chưa tốt nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy bạn đóng góp ý kiến để đồ án chúng em hoàn thiện Chúng em xin trân thành cảm ơn! Đề tài đồ án Thiết kế điều chỉnh tốc độ cho ĐC MC sử dụng Chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn Thơng số động cơ: P = 0,45 kW; Udm= 220V ; Idm = 5A,Ikt=0,1A,ndm=1300v/ph.Dải điều chỉnh tốc độ D = :1 Chương : Kiến thức tổng quát Giới thiệu van bán dẫn Thyristor Van Thyristo: đặc điểm cấu tạo, ký hiệu, đặc tính vơn –ampe, điều kiện mở van, khóa van, thơng số van Giới thiệu chung chỉnh lưu - Khái niệm, phân loại, đặc điểm nguyên lý hoạt động chỉnh lưu - Phân tích sơ đồ chỉnh lưu lựa chọn Chương : Nghiên cứu tính tốn thiết kế mạch lực Thiết kế mạch lực - Vẽ sơ đồ mạch lực đầy đủ bao gồm phần tử bảo vệ - Phân tích chức phần tử mạch Tính tốn lựa chọn phần tử mạch lực Chương : Tính tốn thiết kế mạch điều khiển Cấu trúc tổng quát mạch điều khiển -Phân tích nguyên lý hoạt động khâu Tính tốn sơ đồ mạch điều khiển - Từ thơng số van lựa chọn, dựa đặc tính điều khiển lựa chọn khâu mạch điều khiển (R, C, OA,…) đưa bảng thông số : - Khâu đồng pha - Khâu tạo điện áp cưa - Khâu so sánh - Khâu tạo xung - Khâu khuếch đại - Khâu tạo điện áp điều khiển Chương 4: Mô mạch lực mạch điều khiển Trình bày phần mềm sử dụng để mơ (PSIM, Tina, Multisim, Pspice, Matlab ) Mô mạch điều khiển + mạch lực Chỉ rõ thông số cài đặt, thời gian mơ phỏng, bước tính tốn… Đưa đồ thị kết phân tích kết 5: Tài liệu tham khảo Mục lục Lời mở đầu Đề tài đồ án Chương Kiến thức tổng quát .1 Giới thiệu chung động kích từ độc lập 1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động chiều kích từ độc lập .1 1.2 Phương trình đặc tính 1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ Giới thiệu chung chỉnh lưu 2.1 Van Thyristor 2.2 Các thông số Thyristor 2.3 Phân loại chỉnh lưu .9 2.4 Phân tích chỉnh lưu lựa chọn 11 Chương 2: Nguyên cứu tính tốn thiết kế mạch lực 13 Thiết kế mạch động lực .13 Tính tốn thơng số động 13 3.Tính chọn phần tử mạch lực 14 3.1 Tính chọn Thyristor: 14 3.2Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu 15 Chương Thiết kế phần tử mạch điều khiển 18 Giới thiệu chung 18 1.1 Sơ đồ khối điều khiển thyristor: 18 1.2.Yêu cầu mạch điều khiển: .18 1.3 Nhiệm vụ mạch điều khiển: 18 1.4 Nguyên tắc điều khiển: 19 Thiết kế mạch điều khiển .19 2.1.Khâu đồng pha .19 2.2.Khâu tạo điện áp tựa 20 2.3.Khâu so sánh 21 2.4.Khâu tạo xung 21 2.5.Khâu khuếch đại biến áp lực .22 Chương Mô mạch điều khiển động .23 Giới thiệu phần mềm mô Psim 23 Sơ đồ mạch điều khiển 27 KẾT LUẬN 30 Danh mục tài liệu tham khảo 31 Chương Kiến thức tổng quát Giới thiệu chung động kích từ độc lập 1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động chiều kích từ độc lập Động điện chiều gồm hai phần phần tĩnh phần động -Phần tĩnh hay stato hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có: + Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ, Cực từ chính, Cực từ, Gông từ, Nắp máy, Cơ cấu chổi than -Phần quay hay rơto gồm có phận sau: Mạch từ, Cuộn dây phần ứng, trổi than, Lõi sắt phần ứng, Dây quấn phần ứng, Cổ góp Hình 1.Cấu tạo động chiều 1- Thép, 2- Cực với cuộn kích từ, 3- Cực phụ với cuộn dây, 4- Hộp ổ bi, 5Lõi thép, 6- Cuộn phần ứng, 7- Thiết bị chổi, Cỗ góp, 9- Trục, 10- Nắp hộp đấu dây Nguyên lý làm việc động điện chiều kích từ độc lập Khi nguồn chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập Lúc động gọi động điện chiều kích từ độc lập Hình2.Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập 1.2 Phương trình đặc tính Ta có phương trình cân điện áp mạch phần ứng sau: Uư =Eư + (Rư + Rf) Iư (1.1) Trong đó: Uư: Điện áp phần ứng(V) Eư:Sức điện động phần ứng(V) Rư: Điện trở mạch phần ứng(Ω) Iư:Dòng điện mạch phần ứng (A) Với: Rư = rư + rcf + rb + rct rư: Điện trở cuộn dây phần ứng rcf: Điện trở cuộn dây cực từ phụ rct: Điện trở tiếp xúc cuộn bù Sức điện động Eư phần ứng động xác định theo biểu thức: E= Trong đó: 𝑃.𝑁 2𝜋 𝑎 Ф ω = K Ф ω (1.2) P:Số đôi cực từ N:Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a:Số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng Ф:Từ thơng kích từ cặp từ ω:Tốc độ góc (rad/s) K= 𝑃 𝑁 Hệ số cấu tạo động 2𝜋 𝑎 Từ (1.1) (1.2) ta có : ω= 𝑈 𝐾.Ф − Ru+R𝐹 𝐾.Ф I (1.3) Biểu thức phương trình đặc tính điện động Mặt khác, mơ men điện từ Mđt động xác định bởi: 𝑀đ𝑡= K Ф.Iư Với I= 𝑀đ𝑡 (1.4) thay giá trị I vào (1.3) ta có: K.Ф ω= 𝑈 (1.5) Ru+R𝐹 − 𝐾.Ф 𝑀 (𝐾.Ф )2 đ𝑡 Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép mơmen trục động mô men điện từ, ta ký hiệu M Nghĩa là: Mđt = Mcơ = M ω= 𝑈 𝐾.Ф − Ru+R𝐹 (𝐾.Ф)2 M (1.6) Đây phương tình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết phần ứng bù đủ, từ thơng Ф = const, phương trình đặc tính điện (1.3) phương trình đặc tính (1.6) tuyến tính Đồ thị chúng biểu diễn hình 1.2 đường thẳng Theo đồ thị, Iư =0 M = ta có : ω = 𝑈 𝐾.Ф = 𝜔0 𝜔0: gọi tốc độ không tải lý tưởng động điện chiều kích từ độc lập Hình Đặc tính điện đặc tính động điện chiều Khi ω = ta có: 𝑈 I= = 𝐼𝑛𝑚 𝑅𝑢 + 𝑅𝑓 M = K Ф.𝐼𝑛𝑚=𝑀𝑛𝑚 𝐼𝑛𝑚 𝑀𝑛𝑚 gọi dịng điện ngắn mạch mơ men ngắn mạch Ngồi phương trình đặc tính (1.3)và(1.6) viết dạng 𝑈 ω= ω= - 𝑅 K.Ф K.Ф 𝑈 K Ф Trong đó: I= ω0 - ∆ω 𝑈 − 𝛥𝜔 � 𝐾.Ф) �=𝜔0 -( R=𝑅ư + 𝑅𝑓 ω0 = 𝛥𝜔 𝑅 = K Ф 𝑈 K.Ф I = 𝑈 𝑀 ( 𝐾.Ф ) 𝛥𝜔 gọi độ sút tốc độ ứng với giá trị M Từ phương trình đặc tính ta thấy có tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thơng động cơ( Ф), điện áp phần ứng (Uư), điện trở phần ứng động (Ru) 1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 1.3.1 Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng Nguyên lý điều khiển: Trong phương pháp người ta giữ U = Uđm, Ф = Ф đm nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng[3] Độ cứng đường đặc tính : ∆𝜙 (𝐾.𝜙)2 (1.11) β= = ∆𝜔 𝑅𝑢+𝑅 𝑓 Ta thấy điện trở lớn β nhỏ nghĩa đặc tính dốc mềm