ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU 1 PHA KÉP ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA KÉP ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP CĨ ĐẢO CHIỀU Người hướng dẫn: TS GIÁP QUANG HUY Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên: Nhóm HP / Lớp: Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1.1 Khái niệm: 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều: 1.1.3 Phân loại động điện chiều: 1.1.4 Nguyên lý động điện chiều: 1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.2.1 Đặc tính động điện: 1.2.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập: 1.2.3 Đặc tính tự nhiên: 1.2.4 Đặc tính nhân tạo: 10 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 10 1.3.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: 10 1.3.2 Thay đổi từ thông kích từ động cơ: 11 1.3.3 Thay đổi điện áp phần ứng động cơ: 12 1.4 KẾT LUẬN CHUNG: 13 CHƯƠNG 2: CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN 14 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 14 2.1.1 Khái niệm: 14 2.1.2 Phân loại: 14 2.1.3 Đặc điểm điện áp dòng điện chỉnh lưu: 14 2.2 CHỈNH LƯU HÌNH CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN 15 2.2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý: 15 2.2.2 Nguyên lý làm việc: 16 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 2.2.3 Điện áp dòng điện chỉnh lưu: 17 2.2.4 Hiện tượng trùng dẫn: 17 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU: 18 2.3.1 Khái niệm chung: 18 2.3.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính: 19 2.3.3 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos: 19 2.4 BỘ CHỈNH LƯU CẦU PHA KÉP ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN: 20 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý: 20 2.4.2 Nguyên lý hoạt động: 20 2.4.3 Phương pháp điều khiển hai biến đổi mắc song song ngược: 21 2.5 KẾT LUẬN CHUNG: 25 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC 26 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 26 3.1.1 Sơ đồ khối mạch động lực: 26 3.1.2 Chức khối: 26 3.2 TÍNH TỐN MẠCH ĐỘNG LỰC: 26 3.2.1 Tính chọn Thyristor: 26 3.2.2 Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu: 28 3.2.3 Thiết kế lọc: 31 3.3 KẾT LUẬN CHUNG: 32 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 33 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 33 4.1.1 Sơ đồ khối điều khiển thyristor: 33 4.1.2 Yêu cầu mạch điều khiển: 33 4.1.3 Nhiệm vụ mạch điều khiển: 34 4.1.4 Nguyên tắc điều khiển: 34 4.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHÂU: 35 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 4.2.1 Khâu đồng pha: 35 4.2.2 Khâu so sánh: 36 4.2.3 Khâu tạo xung chùm: 36 4.2.4 Khâu khuếch đại: 38 4.2.5 Sơ đồ mạch điều khiển: 39 TÍNH TỐN THƠNG SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: 39 4.3.1 Tính biến áp xung: 40 4.3.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng: 40 4.3.3 Chọn cổng AND: 41 4.3.4 Chọn tụ C3 R9: 41 4.3.5 Tính chọn tạo xung chùm:\ 42 4.3.6 Tính chọn tầng so sánh: 43 4.3.7 Tính chọn khâu đồng pha: 43 4.3.8 Tạo nguồn nuôi: 44 4.3.9 Tính tốn máy biến áp nguồn nuôi đồng pha: 45 4.3.10 Chọn Diode cho chỉnh lưu: 46 KẾT LUẬN CHUNG: 46 CHƯƠNG 5: MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 47 4.3 4.4 5.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 47 5.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN: 48 5.2.1 Bảo vệ dòng điện tải: 48 5.2.2 Bảo vệ dòng điện ngắn mạch: 48 5.3 BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP: 49 5.4 SƠ ĐỒ MẠCH BẢO VỆ CỦA MẠCH ĐỘNG LỰC: 52 5.5 KẾT LUẬN CHUNG: 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1: Hình ảnh động điện chiều Hình 2: Cấu tạo động điện chiều Hình 3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Hình 4: Hình ảnh đặc tính – điện Hình 5: Hình ảnh đặc tính 10 Hình 6: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi R f Hình 7: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi 11 12 Hình 8: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi U Hình 1: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn .16 Hình 2: Sơ đồ đồ thị u, i chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 16 Hình 3: Hiện tượng trùng dẫn chỉnh lưu cầu pha 17 Hình 4: Đồ thị dạng sóng xảy tượng trùng dẫn 17 Hình 5: Sơ đồ khối điều khiển thyristor 18 Hình 6: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 19 Hình 7: Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos 19 Hình 8: Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha kép điều khiển hồn tồn 20 Hình 9: Sơ đồ hai chinh lưu mắc song song ngược 21 Hình 10: Giản đồ dịng điện điều khiển đảo chiều tuyến tính phụ thuộc 22 Hình 11: Mạch trừ sử dụng OPAMP 23 Hình 12: Giản đồ dòng điện điều khiển đảo chiều khống chế độc lập .24 Hình 1: Sơ đồ khối mạch động lực 26 Hình 2: Sơ đồ mạch lọc LC 31 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Hình 1: Sơ đồ khối điều khiển thyristor 33 Hình 2: Sơ đồ mạch khâu đồng pha 35 35 Hình 3: Sơ đồ dạng sóng UA, UB, UC Hình 4: Sơ đồ mạch khâu so sánh 36 36 Hình 5: Sơ đồ dạng sóng UA, UB, UC,UD Hình 6: Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm 36 Hình 7: Sơ đồ mạch tạo xung chùm dùng khuếch đại thuật tốn .37 Hình 8: Sơ đồ dạng sóng UE 37 Hình 9: Sơ đồ mạch khâu khuếch đại 38 Hình 10: Sơ đồ mạch điều khiển thyristor 39 Hình 11: Giản đồ đường cong mạch điều khiển 39 Hình 12: Sơ đồ chân IC 4081 41 Hình 13: Sơ đồ chân IC TL084 42 Hình 14: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi 44 Hình 1: Hình ảnh giai đoạn dây chảy 49 Hình 2: Sơ đồ bảo vệ thiết bị biến đổi dùng cầu chì 49 Hình 3:Sơ đồ bảo vệ dùng mạch RLC 50 Hình 4: Hình ảnh dùng mạch RC để bảo vệ áp 51 Hình 5: Sơ đồ mạch bảo vệ mạch động lực 52 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1.1 Khái niệm: Động điện chiều loại máy điện chiều biến điện dòng chiều thành Khi máy điện chiều làm việc chế độ động công suất đầu vào công suất điện cơ, công suất đầu cơng suất Hình 1: Hình ảnh động điện chiều 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều: Động điện chiều phân thành hai thành phần gồm: phần tĩnh phần động Hình 2: Cấu tạo động điện 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 Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 1.1.3 Phân loại động điện chiều: Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau: Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng lẻ Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với phần ứng Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có hai cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng, cuộn mắc nối tiếp với phần ứng 1.1.4 Nguyên lý động điện chiều: Động điện chiều hoạt động dựa tác dụng từ trường lên khung dây dẫn có dịng điện chạy qua đặt từ trường Khi hoạt động động điện chiều biến điện dòng điện chiều thành 1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.2.1 Đặc tính động điện: Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: M = f(ω).ω).) 1.2.2 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập: Động điện chiều kích từ độc lập: nguồn chiều cấp cho phần ứng cấp cho kích từ độc lập Hình 3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Phương trình cân điện áp: Uư = Eư +(ω).Rư + Rf).Iư Sức điện động phần ứng động cơ: Momen điện từ động cơ: Eư = Kϕω M = KϕIư Phương trình đặc tính - điện: ư+ = − Kϕϕ Kϕϕ Hình 4: Hình ảnh đặc tính – điện Phương trình đặc tính cơ: = − Kϕϕ + (Kϕ)Kϕϕ)2 Hình 5: Hình ảnh đặc tính 1.2.3 Đặc tính tự nhiên: Đặc tính tự nhiên: đặc tính có thêm thiết bị phụ trợ khác Mỗi động tham số định mức không sử dụng có đặc tính tự nhiên Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Phương trình đặc tính – điện tự nhiên: = − Kϕϕ Kϕϕ ư Phương trình đặc tính tự nhiên: = Kϕϕ − (Kϕ)Kϕϕ) 1.2.4 Đặc tính nhân tạo: Đặc tính nhân tạo đặc tính có tham số khác định mức có điện trở phụ mạch phần ứng động Mỗi động có nhiều đặc tính nhân tạo Phương trình đặc tính cơ: = 1.3 + − Kϕϕ (Kϕ)Kϕϕ)2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH THAY ĐỔI TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.3.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: Từ phương trình đặc tính cơ: ư− = Kϕϕ + (Kϕ)Kϕϕ)2 Ta thấy thay đổi R f = cịn Δ thay đổi, ta đường đặc tính điều chỉnh có dốc dần Rf lớn, với tải tốc độ thấp Hình 6: Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Rf Sinh viên thực hiện: Hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy 10