Khóa luận thiết kế hệ thống truyền động tiristor – động cơ không đảo chiều quay cho tải có tính chất phản kháng, với sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động Tiristor – Động khơng đảo chiều quay cho tải có tính chất phản kháng, với sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha Lời nói đầu Trong thời đại ngày sư phạm kỹ thuật ngành đời chưa lâu, xong nú cú vai trò quan trọng việc đào tạo đội ngũ giáo viên cho trường Cao Đẳng Trung Cấp nghề trung tâm nghề Hiện nay, trường nghề đội ngũ giáo viên chủ yều kĩ sư hay cơng nhân lành nghề bậc cao Do đó, họ thiếu kỹ nghiệp vụ sư phạm nên làm giảm khả truyền thụ kiến thức hướng dẫn nghề cho học sinh Các khối ngành nghề kỹ thuật đóng vai trị quan trọng cơng Cơng Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa đất nước Việc đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật lành nghề trước tiên phải có đội ngũ giáo viên giỏi nghiệp vụ vững vàng tay nghề Nhận thức điều này, Đảng Nhà nước xã hội quan tâm nhiều đến công tác đào tạo giáo viên kỹ thuật Khoa Sư Phạm Kỹ Thuật đời chưa lâu xong cú tiến định việc đào tạo giáo viên kỹ thuật cho trường nghề kỹ thuật Trong trình đào tạo khoa Sư Phạm Kỹ Thuật trọng việc nâng cao nghiệp vụ sư phạm phối hợp với khoa khác để trang bị cho giáo sinh kiến thức ngành kỹ thuật Nghiệp vụ sư phạm trang bị thông qua cỏc mụn chuyên ngành sư phạm củng cố qua việc cho giáo sinh kiến tập thực tập, chuyên ngành kỹ thuật cung cấp qua nhiều môn chuyên ngành với đồ án môn học kèm theo, tay nghề rèn luyện qua đợt xưởng thực tập Kết thúc khóa học, giáo sinh giao khóa luận tốt nghiệp bao gồm hai phần kỹ thuật sư phạm Với hướng dẫn bảo tận tình cô Lê Thị Quỳnh Trang, cựng thầy cô Khoa Sư Phạm, em hồn thành khóa luận Em xin gửi tới thầy cô lời cảm ơn chân thành kính mong cỏc thõy cụ góp ý cho em để kiến thức em ngày vững nghiệp trồng người Em xin chân thành cảm ơn ! Thỏi Nguyờn, ngày 30 tháng năm 2011 Sinh viên Đỗ Thị Ly SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN KỸ THUẬT CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Chọn động 1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập 1.3 Chọn biến đổi 1.3.1 Chọn phương pháp hãm .9 1.3.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu 10 1.3.3 Chọn thiết bị phụ trợ biến đổi 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 14 2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐỘNG LỰC 14 2.2.THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 15 2.2.1 Chọn phân tích sơ đồ nguyên lý mạch đồng tạo điện áp cưa 16 2.2.2 Chọn phân tích sơ đồ nguyên lý mạch so sánh 19 2.2.3 Chọn phân tích sơ đồ nguyên lý khối sửa độ rộng xung .20 2.2.4 Chọn phân tích mạch khuếch đại công suất xung truyền xung .22 2.2.5 Sơ đồ mạch phát xung .24 2.2.6 Thiết kế mạch tổng hợp khuếch đại tín hiệu 25 2.3 MỘT SỐ MẠCH KHÁC 25 2.3.1 Thiết kế mạch tạo nguồn nuôi 25 2.3.2 Khối tạo điện áp chủ đạo 26 2.3.3 Khâu phản hồi âm tốc độ 26 2.3.4 Khâu phản hồi âm dòng điện 26 2.3.5 Khối cải thiện chất lượng động hệ thống 27 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 28 2.4.1 Ý nghĩa việc tính chọn thiết bị 28 2.4.2 Tính chọn thiết bị mạch động lực .28 2.5 Tính tốn mạch điều khiển 34 2.5.1.Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo 34 2.5.2 Tính chọn khâu phản hồi âm tốc độ 34 2.5.3 Tính chọn BAX 35 2.5.4 Tính chọn khâu khuếch đại xung 36 SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp 2.5.5 Tính chọn mạch tạo điện áp cưa .36 2.5.6 Tính chọn khâu tạo điện áp đồng 37 2.5.7 Tính chọn khâu tổng hợp tín hiệu .38 2.5.8 Tính chọn khâu hạn chế góc mở biến đổi .38 2.5.9 Xác định hệ số khuếch đại biến đổi vẽ quan hệ Ud = f(uđk) 38 2.5.10 Tính hệ số khuếch đại khuếch đại trung gian .40 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG 43 3.1 SƠ ĐỔ CẤU TRÚC TĨNH CỦA HỆ: 43 3.2.XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH 44 3.2.1 Xây dựng đường đặc tính cao 44 3.2.2 Xây dựng đoạn đặc tính thứ hai: .45 3.2.3 Xây dựng đoạn đặc tính thứ ba 46 3.2.4 Xây dựng đường đặc tính thấp với điểm định mức có tọa độ (Iđm; ) 46 3.3 KIỂM TRA SAI LỆCH TĨNH CỦA HỆ THỐNG 47 3.4 MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 48 3.4.1 Bộ biến đổi .48 3.2 2Hàm truyền khâu ngắt dòng: .49 3.2.3 Hàm truyền máy phát tốc: 49 3.2.4 Động điện chiều kích từ độc lập: 49 PHẦN II- PHẦN NGHIỆP VỤ SƯ PHẠM 55 I Thiết kế nội dung dạy học theo Mô đun 55 Phân tích tổng quan 55 Phân tích Mơ đun 61 Phân tích cơng việc Mô đun 65 II Thiết kế dạy lý thuyết theo quan điểm tích cực hóa q trình dạy học 74 Mục tiêu .74 Xác định đồ dùng trang thiết bị dạy học 74 Phân tích cấu trúc nội dung xác định trọng tâm 74 Căn vào tính chất đơn nguyên trên, ta xác định được: 76 Hình thức tổ chức dạy học: lớp - 76 Câu hỏi,bài tập để học sinh tự kiểm tra tự đánh giá kết tự lực 76 Nội dung đánh giá toàn .76 Trình bày giáo án 77 I.Mục tiêu 77 II.Phương tiện,đồ dùng dạy học 77 III.Tiến trình lên lớp 77 SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp III Thiết kế học tích hợp theo mơ đun 85 Lựa chọn dạy 85 Mục tiêu dạy .85 Xác định tài liệu tham khảo, trang thiết bị dạy học phù hợp 85 Biên soạn hướng dẫn thực kỹ 85 Lựa chọn nội dung lý thuyết bổ sung cho kỹ 85 Biên soạn hướng dẫn kế hoạch cho hoạt động thực hành 86 Biên soạn đánh giá kết 88 Biên soạn hướng dẫn tự học 88 Trình bày giáo án theo mẫu 88 PHẦN KẾT LUẬN96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp PHẦN KỸ THUẬT Tên đề tài: Thiết kế hệ thống truyền động Tiristor – Động không đảo chiều quay cho tải có tính chất phản kháng, với sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha Nội dung: - Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống - Tính chọn thiết bị - Xây dựng đặc tính tĩnh kiểm tra chế độ tĩnh - Mô khảo sát chất lượng động hệ thống - Thuyết minh chế độ làm việc hệ thống Số liệu sau: - Công suất động cơ: 11 KW - Tốc độ động cơ: 1500 V/P - Dải điều chỉnh: 80/1 - Sai lệch tĩnh: δ ≤ 5% SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Cơng Nghiệp Chương PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG Trong lĩnh vực kinh tế tạo sản phẩm máy móc đảm bảo tiêu kinh tế, kỹ thuật yếu tố quan trọng Để sử dụng cách hợp lý thiết bị khai thác tối đa khả làm việc chúng phải khâu thiết kế hệ thống Người thiết kế cần phải dựa vào yêu cầu quy trình cơng nghệ đặc tính sản xuất để đưa phương án hợp lý , từ phương án lựa chọn phương án tối ưu cho thoả mãn yêu cầu sau: - Phải có vốn đầu tư , chi phí vận hành nhỏ - Chất lượng sản phẩm sản xuất phải cao giá thành hợp lý - Phải đảm bảo suất lao động , độ tin cậy cao ,an toàn cho người thiết bị Ngoài yêu cầu kinh tế trờn thỡ cũn cú cỏc yờu kỹ thuật quan trọng hệ thống không cần đảo chiều, dải điều chỉnh tốc độ rộng , trơn (D=80:1) sai lệch tĩnh nhỏ δ ≤ 0.05 Vì việc điều chỉnh tốc độ hay đảm bảo tốc độ máy đảm bảo chất lượng sản phẩm an toàn sản xuất, đạt suất cao 1.1 Chọn động Trong công nghiệp thường sử dụng loại động chính: động điện xoay chiều động điện chiều Trong động xoay chiều bao gồm: động động không đồng bộ; Động chiều gồm: động chiều kích từ độc lập động chiều kích từ nối tiếp Mỗi loại có đặc điểm riêng, phù hợp với yêu cầu công nghệ, trường hợp sử dụng khác Do tùy vào yêu cầu đặt ra, ta lựa chọn loại động phù hợp, để đảm bảo tính kỹ thuật tính kinh tế Với yêu cầu hệ thống truyền động đề tài em lựa chọn động chiều kích từ độc lập làm động cho truyền động *Đặc điểm Động điện chiều kích từ độc lập thường có cuộn kích từ mắc vào nguồn chiều độc lập (hình 6.a) (đối nguồn có cơng suất khơng đủ lớn) cuộn kích từ mắc song song với mạch phần ứng (đối nguồn chiều có cơng suất vơ lớn) Phương trình đặc tính cơ: SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp a) b) Hình 6.a) Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc lập b) Đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp *Nhận xét: So với động điện chiều kích từ nối tiếp ta thấy động điện chiều kích từ độc lập có từ thông không phụ thuộc vào phụ tải mà phụ thuộc vào điện áp điện trở mạch kích từ nên khẳ ổn định tốc độ động điện chiều kích từ độc lập cao Mặt khác đặc tính có dạng đường thẳng ổn định cấp tốc độ Động loại có dải điều chỉnh rộng : M = kI;  = const; M = const 1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập Hiện nay, hầu hết cỏc mỏy sản xuất sử dụng hệ truyền động điện để đáp ứng nhu cầu, đòi hỏi cơng nghệ, nâng cao tự động hố suất, chất lượng hệ truyền động điện thường phải điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu công nghệ Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác, khơng có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng Có phương pháp điều chỉnh tốc độ là: + Điều chỉnh điện trở phụ mạch phần ứng + Điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động + Điều chỉnh từ thông kích từ Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật khác như: yêu cầu điều chỉnh tốc độ, dải điều chỉnh, sai lệch tĩnh, công suất SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp động cơ….Trong đề tài này, với yêu cầu kỹ thuật là: Công suất động cơ: 11 KW, Tốc độ động cơ: 1500 V/P, Dải điều chỉnh: 80/1, Sai lệch tĩnh: δ ≤ 5%, ta sử dụng phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng Đặc điểm: + Dễ dàng điều chỉnh tốc độ hạn chế dòng khởi động + Điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng + Đặc tính cứng + Sai lệch tĩnh khơng đổi dải điều chỉnh + Tổn hao nhỏ, khả tự động hoá cao n n0 n01 TN Udm n02 U1 n03 U2 o Mc U3 Đặc tính ĐC 1C KTĐL thay đổi điện áp phần ứng 1.3 Chọn biến đổi Ở phần em chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt vào mạch phần ứng động Để thay đổi điện áp sử dụng biến đổi Và tương ứng với biến đổi, cú cỏc hệ thống truyền động Hiện công nghiệp sử dụng hệ thống truyền động sau: + Hệ thống máy phát – động + Hệ thống tiristor – động + Hệ thống xung áp – động Mỗi hệ thống có ưu – nhược điểm riêng phù hợp với yêu cầu riêng hệ thống truyền động Trong đề tài em chọn biến đổi tiristor – động Bộ biến đổi phận quan trọng hệ thống truyền động, định khả chất lượng điều chỉnh chế độ làm việc Bộ biến đổi xoay chiều – chiều dùng tiritor mạch điện chỉnh lưu có điều khiển dùng tiristor để biến đổi dòng điện xoay chiều thành chiều điều chỉnh điện áp vào mạch phần ứng động Sơ đồ khối hệ thống tiristor – động (T - Đ) SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường HKT Cụng Nghip a bc + bbđ Đc ck t ft - WR x® k fx k ®t g  n u® + Hình 1-4 * Ưu điểm hệ thống này: + Tính tác động nhanh + Hệ thống gọn nhẹ, dễ tạo hệ thống vũng kớn + Hệ thống nâng cao độ cứng đặc tính mở rộng phạm vi điều chỉnh + Có thể điều chỉnh vô cấp, sai lệch tĩnh nhỏ + Dễ tự động hoá hệ thống + Tác động nhanh, hoạt động tin cậy + Khụng gây ồn, không cần móng đặc biệt + Hiệu suất cao, giá thành rẻ 1.3.1 Chọn phương pháp hãm Hãm trạng thái mà động sinh mụmen quay ngược chiều tốc độ quay Với động điện chiều kích từ độc lập có ba phương pháp hãm là: + Hãm tái sinh + Hãm ngược + Hãm động Việc chọn phương pháp hãm phù hợp với yêu cầu công nghệ điều quan trọng Với đề tài này, hệ thống yêu cầu không đảo chiều quay (bộ biến đổi khơng làm việc chế độ nghịch lưu) khơng có hãm tái sinh, để hãm ngược cần cơng tắc đảo chiều điện áp (vì E khơng đổi chiều) dẫn tới hệ thống phức tạp Vì vậy, ba phương pháp hóm trờn thỡ phương pháp hãm động phù hợp với yêu cầu đề tài Vỡ nú có mạch hãm đơn giản, khơng sử dụng lượng hãm, có khả hãm điện, tự dừng điện áp khơng Vì vậy, hệ thống em sử dụng phương pháp hãm động kích từ độc lập SVTH: Đỗ Thị Ly Lớp: k42 SKĐ Thuyết minh đồ án tốt nghiệp  Trường ĐHKT Công Nghiệp 1.3.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu Trong thực tế có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng yêu cầu công nghệ Tuy nhiên sơ đồ cú cỏc tiêu chất lượng, giá thành khác Với yêu cầu đề tài em chọn sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha Sơ đồ tia pha * Sơ đồ nguyên lý : A B C iA iB iC * * a ia BA * * b ib * * c ic Hình 1-7 ud Ed Ld iT1 iT2 T2 iT3 K T3 Rd id Sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha gồm: - BA: máy biến áp pha cung cấp điện áp cho sơ đồ chỉnh lưu - Các Tiristor T1, T2, T3 dùng để biến điện áp xoay chiều pha bên thứ cấp máy biến áp BA ua, ub, uc thành điện áp chiều tải Ud - Rd, Ld , Ed: phần tử phụ tải chỉnh lưu - iA, iB, iC: dũng pha cuộn dây sơ cấp BA - ia, ib, ic: dũng pha cuộn dây thứ cấp BA - iT1, iT2, iT3: dũng van chỉnh lưu - id: dòng điện chỉnh lưu * Nguyên lý làm việc SVTH: Đỗ Thị Ly 10 Lớp: k42 SKĐ