Đồ án truyền động điện

Điều khiển động cơ điện một chiều là một lĩnh vực không mới và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế công nghiệp sản xuất, có khá nhiều các phương án điều khiển . Trong kiến thức, vận dụng các bài giảng của thầy cô và các phương pháp điều khiển được học nhóm em được giao nhiệm vụ:” Thiết kế điều khiển truyền động hệ TĐ dùng bộ chỉnh lưu Thyristor tia ba pha điều khiển động cơ một chiều “

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KTDK&TDH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Hà Nội, 5/2023 MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 Động điện chiều 1.2 Động điện chiều kích từ độc lập 1.3 Nguyên lý làm việc động chiều kích từ độc lập 12 CHƯƠNG 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ .13 2.1 Giới thiệu hệ truyền động T – Đ .13 2.2 Chỉnh lưu tia pha 16 2.3 Đặc tính hệ thống thyristo - động điện 17 CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ 18 3.1 Mơ hình tốn học hệ chấp hành T-Đ 18 3.2 Sơ đồ khối cấu trúc hai mạch vòng hệ truyền động T-Đ .18 3.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 19 3.4 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 20 3.5 Tính tốn thông số hệ thống 22 CHƯƠNG MÔ PHỎNG 25 4.1 Sơ đồ mô 25 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu tạo động điện chiều .2 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc lập Hình 1.3 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập .7 Hình 1.4 Đặc tính tự nhiên động điện chiều kích từ độc lập Hình 1.5: Đặc tính điều chỉnh động cách thay đổi điện trở phụ phần ứng Hình 1.6 Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập giảm từ thơng 10 Hình 1.7 Đồ thị đặc tính động điện chiều kích từ độc lập điện áp phần ứng thay đổi 11 Hình 2.1: a) Sơ đồ thay hệ T – Đ khơng đảo chiều b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ hệ T – Đ 15 Hình 2.2: Sơ đồ hệ T-Đ hai chỉnh lưu đảo chiều an toàn cao logic điều khiển chung 15 Hình 2.3: Sơ đồ chỉnh lưu tia pha 16 Hình 2.4 Sơ đồ dạng sóng tia pha 16 Hình 3.1:Mơ hình tốn học động chiều kích từ độc lập 18 Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc 18 Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện 19 Hình 3.4 Sơ đồ thu gọn mạch vịng dịng điện 19 Hình 3.5: Sơ đồ thu gọn mạch vòng tốc độ 20 Hình 4.1: Cấu trúc hệ thống sử dụng giả lập Simulink .27 Hình 4.2: Đáp ứng tốc độ có tải 27 Hình 4.3: Dịng điện phần ứng có tải 28 Hình 4.4: Mơ hình hàm truyền động có tải ……………………………….29 Hình 4.5: Đáp ứng tốc độ chế độ có tải 29 Hình 4.6: Đáp ứng momen chế độ có tải 30 Hình 4.7: Cấu trúc hàm truyền hệ thống động có tải……………………… 30 Hình 4.8: Đáp ứng tốc độ 31 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Bảng thông số động 22 MỞ ĐẦU Sự bùng nổ tiến khoa học kỹ thuật lĩnh vực điện, điện tử, tin học năm gần ảnh hưởng sâu sắc lý thuyết thực tiễn ứng dụng rộng rãi có hiệu cao nhiều lĩnh vực khác Đặc biệt lĩnh vực điều khiển tự động dây chuyền cơng nghiệp khép kín đời có lĩnh vực điều khiển động điện Điều khiển động điện chiều lĩnh vực không ứng dụng nhiều thực tế cơng nghiệp sản xuất, có nhiều phương án điều khiển Trong kiến thức, vận dụng giảng thầy cô phương pháp điều khiển học nhóm em giao nhiệm vụ:” Thiết kế điều khiển truyền động hệ T-Đ dùng chỉnh lưu Thyristor tia ba pha điều khiển động chiều “ Mặc dù đạo sát thầy giáo hướng dẫn nỗ lực cố gắng Song kiến thức cịn hạn chế,điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều Nên thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót định Em mong tiếp tục bảo quý thầy cơ, góp ý chân thành bạn Em xin chân thành cảm ơn ! NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 Động điện chiều 1.1.1 Khái quát chung Động điện chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng nhiều trường hợp cần có đặc tính đặc biệt, thiết bị đơn giản rẻ tiền thiết bị điều khiển động ba pha Vì số ưu điểm vậy nên động điện chiều sử dụng phổ biến công nghiệp, giao thông vận tải 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều Hình 1.1: Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều chia thành phần chính: Phần tĩnh( Stato) gồm: + Cực từ chính: phận sinh từ trường, gồm lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ • Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện dày(0,5-1mm) ép lại cán chặt • Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với Trong máy có cơng suất nhỏ cực từ nam châm vĩnh cửu Cịn máy có cơng suất lớn cực từ nam châm điện + Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện tình trạng làm việc máy điện đổi chiều • Lõi thép cực từ phụ có khối ghép thép tùy theo chế độ làm việc Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulong +Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy Trong động nhỏ thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong động điện lớn thường dùng thép đúc +Các phận khác - Nắp động cơ: để bảo vệ động khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong động điện nhỏ vừa, nắp động có tác dụng làm giả đỡ ổ bị -Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện tử phần quay Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giả chổi than cách điện với giá Phần quay (Roto) gồm: + Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0.5 mm phủ cách điện hai mặt ép chặt lại để giảm hao tổn dịng điện xốy gây lên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động cỡ nhỏ, lời sắt phần ứng ép chặt trực tiếp vào trục Trong động điện cỡ lớn, trục lõi sắt có đặt gia roto Dùng giá roto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng roto Trong động cỡ trung trở lên người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động cỡ lớn lõi sắt chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe thơng gió ngang trục Khi động làm việc, gió thổi qua khe làm nguội dây quấn lõi sắt + Dây quấn phần ứng: phần sinh suất điện động có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có học cách điện Trông động điện nhỏ thường dùng dãy tiết diện tròn Trong động điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép + Cổ góp (cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp có nhiều phiến đồng có nhận cách điện với lớp mica dày 0,4mm đến 1,2mm hợp thành trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp chữ V ép chặt lại Giữa vành góp có cao để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng + Các phận khác Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội động Động điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu lắp động có lỗ thơng gió Cánh quạt lắp động cơ, động quay, cảnh quạt hút gió từ ngồi vào động Gió qua vành góp, cục tử, lõi sắt dãy qua quạt gió ngồi làm nguội động Trục động cơ: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bị Thường làm thép cacbon tốt 1.1.3 Phân loại động điện chiều Động điện chiều kích từ độc lập: có cuộn kích từ cấp điện tử nguồn điện độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng Động điện chiều kích từ nối tiếp: có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ủng Động điện chiều kích từ hỗn hợp: gồm dây quấn kích từ dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp 1.2 Động điện chiều kích từ độc lập 1.2.1 Phương trình đặc tính Động điện chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ cấp điện từ nguồn chiều độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng rơto Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc lập Theo sơ đồ hình 1, ta viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng sau: U u Eu  ( Ru  R f ) I u (1.1) Trong đó: U u - điện áp phần ứng (V) Eu - sức điện động phần ứng (V) Ru - điện trở mạch phần ứng (Ω)) Rf - điện trở phụ mạch phần ứng (Ω)) Với: Ru ru  rcf  rcb  rct (1.2) Trong đó: ru - điện trở cuộn dây phần ứng rcf - điện trở cuộn cực từ phụ rcb - điện trở cuộn bù rct - điện trở tiếp xúc chổi than Sức điện động E phần ứng động xác định theo biểu thức: Eu  p.N  K  2 (1.3) Trong đó: p - số đơi cực từ N - số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng  - số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng  - từ thơng kích từ qua cực từ  - tốc độ góc, rad/s K Và: 0  p.N 2 - hệ số cấu tạo động 2 n n K  Ke  0,105K 60 9,55 , 9,55 Nhờ lực từ trường tác dụng vào dây dẫn phần ứng có dịng điện, rơto quay tác dụng mơmen quay: M =K I (1.4) Từ hệ phương trình (1.1) (1.3) ta rút phương trình đặc tính điện biểu thị mối quan hệ ω = f(I) động điện chiều kích từ độc lập sau:  U u Ru  R f  Iu K K (1.5) Từ phương trình (1.4) rút I thay vào phương trình (1.5) ta phương trình đặc tính biểu thị mối quan hệ  = f(M) động điện chiều kích từ độc lập sau: U U n cos  Ru  Rcl  n  M Knm ( K nm )   ( K x 2 var Ru D max 1: min Có thể biểu diễn đặc tính dạng khác:  0   Trong : 0  (1.6) (1.7) Uu K  gọi tốc độ không tải lý tưởng   Ru  R f ( K 2 M gọi độ sụt tốc độ Phương trình đặc tính (1.6) có dạng hàm bậc y = B +Ax, nên đường biểu diễn hệ toạ độ M ω đường thẳng với tốc độ âm Đường đặc tính cắt trục tung 0ω 0  Uu K  Tốc độ 0 gọi tốc độ không tải lý tưởng điểm có tung độ: khơng có lực cản Đó tốc độ lớn động mà đạt chế độ động khơng xảy trường hợp MC =