Đồ án mô phỏng hệ chỉnh lưu thyristorđộng cơ 1 chiều

LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng đổi cơng nghiệp hoá đại hoá đất nước nay, vấn đề áp dụng khoa hoạ kỳ 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 nay, 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 đe nâng cao suất Với hệ truyền động điện chiều ứng dụng nhiều yêu cầu điều chỉnh cao, với phát triên 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 kỳ thuật Em xin chân thành cảm ơn tận tình giúp đỡ thầy Phạm Tâm Thành thầy tự động hố đo lường hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP……………………………………………………………………………1 1.1 Tổng quan động chiều…………………………………………….1 1.1.1 Cấu tạo……………………………………………………………1 1.1.2 Các thơng số định mức………………………………………… 1.1.3 Ngun lí làm việc động điện chiều…………………4 1.2 Phương trình đặc tính phương trình đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập…………………………………………………… 1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập …………………………………………………………………………… 1.3.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập cách thay đổi điện trở phụ Rf ………………………………………… 1.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ…………………………….11 1.3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ……………………………………………12 1.4 Các đặc tính hãm…………………………………………………… 13 1.4.1 Hãm tái sinh…………………………………………………… 13 1.4.2 Hãm ngược………………………………………………………15 1.4.3 Hãm động năng………………………………………………….17 1.5 Các đặc tính đảo chiều quay động chiều kích từ độc lập……18 1.6 Các tiêu chất lượng………………………………………………… 19 1.6.1 Phạm vi điều chỉnh D……………………………………………19 1.6.2 Độ trơn điều chỉnh………………………………………………19 1.6.3 Sai số tốc độ…………………………………………………….20 1.6.4 Mức độ phù hợp giữ đặc tính tải cho phép đặc tính …… 20 1.6.5 Hướng điều chỉnh……………………………………………….20 1.6.6 Miền tải điều chỉnh có hiệu quả…………………………………20 1.6.7 Khả tự động hóa………………………………………… 20 1.6.8 Chỉ tiêu kinh tế ………………………………………………….21 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN……………………………………………………… 22 2.1 Hệ chỉnh lưu thyristor-động cơ………………………………………… 22 2.1.1 Giới thiệu thyristor …………………………………………… 22 2.1.2 Hệ chỉnh lưu thyristor-động …………………………………23 2.1.3 Nguyên lí điều chỉnh điện áp phần ứng …………………………24 2.1.4 Phương pháp điều chỉnh cấp cho mạch kích từ động cơ……… 27 2.2 Tổng quan vể chỉnh lưu cầu pha khơng đảo chiều………………….28 2.2.1 Ngun lí làm việc hệ chỉnh lưu…………………………………28 2.2.2 Hiện tượng trùng dẫn…………………………………………….30 2.2.3 Nghịch lưu phụ thuộc…………………………………………….31 2.3 Tổng quan chỉnh lưu cầu pha có đảo chiều………………………….33 2.3.1 Phương pháp điều chỉnh chung………………………………….34 2.3.2 Phương pháp điều khiển riêng…………………………………35 2.4 Giới thiệu mạch điều khiển…………………………………………… 36 Chương 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHỈNH LƯU THYRISTOR-ĐỘNG CƠ TRÊN MATLAB & SIMULINK 3.1 Các khối có sẵn Simulink……………………………………… 40 3.2 Mơ hệ chỉnh lưu cầu pha………………………………………48 2.1 Mô hệ chỉnh lưu cầu pha không đảo chiều………… 48 3.2.1 Mơ hệ chỉnh lưu cầu pha có đảo chiều……………… 49 3.3 Kết mô phỏng……………………………………………………….50 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU Trong thời đại ngày nay, hầu hết dây chuyền sản xuất công nghiệp tự động hoá cách áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới Tuy động điện chiều coi loại máy quan trọng nghành cơng nghiệp, giao thơng vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc quay liên tục phạm vi rộng cán thép,hầm mỏ Vì động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt 1.1.1 Cấu tạo Động điện chiều gồm có hai phần: Hình 1.1 Mặt cắt dọc động điện Cấu tạo: 1- vỏ máy ( gơng từ) 2-cực từ 3-dây quấn cực từ 4-cực từ phụ 5-dây quấn cực từ phụ 6-dây quấn phần ứng 7-lõi sắt phần ứng 8-rãnh phần ứng 9-răng phần ứng 10-má cực từ 1.1.1.1 Phần tĩnh (stato ): phần 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 mm ép lại tán chặt Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ.Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối nối tiếp với -Cực từ phụ: cực từ phụ đặt tự từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm bàng thép khối thân cực từ phụ có đặt dâyquấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ nhờ bulông -Gông từ: gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc.Có máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy -Các phận khác:nó gồm có phận + Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi bị nhũng vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ vừa, nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp thường làm gang + Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chôi 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 chặt lại 1.1.1.2 Phần quay (roto):Đây phần quay (động) động gồm có phận sau -Lõi sắt phần ứng: Là lõi sắt dùng đế dẫn từ.Thường dùng thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng hai lớp mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh đổ sau ép lại đặt dây quấn vào + Trong máy cỡ trung bình trở lên,người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục + Trong máy lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ.Giữa đoạn có để khe hở gọi khe thơng gió ngang trục máy làm việc, gió thổi qua khe làm nguội dây quấn lõi sắt + Trong máy điện nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục -Dây quấn phần ứng: Là phần 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 thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn, thường dùng dây có tiết diện chữ nhật dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêmđể đè chặt hoặcphải đai chặt dây quấn Nêm làm tre,gỗ hay bakelit -Cổ góp: Cổ góp cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều,dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Kết cấu cổ góp gồm nhiều phiến đồng có hình nhạn cách điện với lớp mica dầy 0.4 đến 1.2mm hợp thành hình trụ trịn Hai đầu trụ trịn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giũa vành ốp trụ tròn cách điện mica.Đi vành góp có cao lên tí đế hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng -Các phận khác : Gồm có cánh quạt trục máy + Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió.Cánh quạt lắp trục máy,khi máy quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào máy Gió qua vành góp, cực từ, lõi sắt dây quấn qua quạt gió ngồi làm nguội máy + Trục máy : Là phần đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánhquạtvà bi Trục máy thường làm bàng thép cacbon tốt 1.1.2 Các thông số định mức Chế độ làm việc định mức máy điện chế độ làm việc điều kiện mà xưởng chế tạo qui định Chế độ đặt trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức.Trên nhãn máy thường ghi đai lượng sau : Công suất định mức Pdm (kw) Điện áp dịnh mức Uđm (V) Dòng điện định mức Iđm (A) Tốc độ định mức nđm (vg/ph) Ngồi cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dịng điện kích từ số liệu dòng điện sửdụng Cần ý công suất định mức động công suất đưa đầu trục động 1.1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều - Động điện chiều máy điện biến đổi lượng điện dịng chiều thành Trong q trình biến đổi đó, phần lượng dịngxoay chiều bị tiêu tán tổn thất mạch phần ứng mạch kích từ, phần cịn lại lượng biến thành trục động - Khi có dịng điện chiều chạy vào dây quấn kích thích dây quấn phần ứng sinh từ trường phần tĩnh Từ trường có tác dụng tương hỗ lên dòng điện dây quấn phần ứng tạo mômen tác dụng lên roto làm cho roto quay Nhờ có vành đổi chiều nên dịng điện xoay chiều chỉnh lưu thành dòng chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều làm cho lực từ tác dụng lên dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều làm động quay theo hướng - Cơng suất ứng vói mơmen điện từ đưa động gọi công suất điện từ : Pdt =M ω=¿ Eư Iư Trong : M : mơmen điện từ Iư: Dòng điện phần ứng Eu: Suất điện động phần ứng ω : Tốc độ góc phần ứng π n ω= 60 1.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ VÀ PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Khi nguồn điện chiều có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi mạch kích từ thường mắt song song vói mạch phần ứng , lúc động gọi động kích từ song song Hinh 1.2 Sơ đồ nối dây động kích từ song song - Khi nguồn điện có cơng suất khơng đủ lớn mạch phần ứng kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập nhau, lúc động gọi kích từ độc lập Hình 1.3 Sơ đồ nối dây động kích từ độc lập Do thực tế đặc tính động điện kích thích độc lập kích thích song song giống nhau, nên ta xét chung đặc tính đặc tính điện động điện kích từ độc lập -Theo sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập hình 1.3ta viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng chế độ xác lập sau : U u = E + (R u + R f ).I ; Trong : Uư :Điện áp phần ứng ( V ) ; E : Suất điện động phần ứng ( V ); Rf: Điện trở phụ mạch phần ứng ( Ω ); Rư :Điện trở phần ứng (Ω) Với R = r + r cf +r cb + r tx Trong : rư : Điện trở dây phần ứng (Ω) Rcf: Điện trở cực từ phụ (Ω) Rcb: Điện trở cuộn bù (Ω); Rtx : Điện trở tiếp xúc chổi điện (Ω) ; Sức điện động E phần ứng động xác định theo biểu thức : P.N E = π a φ ω = K.φ ω Trong : P : Số đơi điện cực ; N : Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng ,