Đồ án ĐIện tử Công Suất Nhiệm vụ: 1) Phân tích , giải thích rõ yêu cầu đề đòi hỏi đề bài, cụ thể với loại đề tài thờng hay gặp đâu thực tế ? Những thông số kỹ thuật ảnh hởng đến tiêu chất lợng hệ thống? Biện pháp tác động nh nào? Nêu phơng án hÃy chọn lấy phơng án phù hợp 2) Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động phơng án đà chọn vẽ đồ thị dòng điện áp phần tử điểm nút cần quan tâm Trên sở đồ thị tìm biểu thức có liên quan đến đại lợng đà biết đại lợng cần tìm 3) Tính chọn, thiết kế phân tử mạch công suất chọn van, điều khiển làm mát mạch, bảo vệ tÝnh to¸n thiÕt kÕ kiĨm tra m¸y biÕn ¸p bé lọc 4) Giới thiệu mạch điều khiển cho toàn hệ thống phân chia khối chức Nêu nguyên lý hoạt động khối chức thông qua đồ thị dạng dòng điện, điện áp dạng xung số điểm nút 5) Tính chọn phần tử mạch điều khiển 6) Giới thiệu mạch phản hồi : dòng điện, điện áp, tốc độ Phân tích nguyên tắc hoạt động tính chọn phần tử 7) Toàn phần thuyết minh đợc hoàn thành dạng khổ A4 8) Toàn sơ đồ nguyên lý, bao gồm mạch lực hệ điều khiển đợc vẽ giấy khổ A1 có kí hiệu đầy đủ phần tử trình bày theo mẫu vẽ kỹ thuật Đề : Thiết kế chỉnh lu có đảo chiều cung cấp cho động điện chiều có thông số sau: Điện áp nguồn : 380 VAC ; 10% ; 50Hz Động : 30kw ; 440 VDC ; 1500v/ph Lời nói đầu Ngày ,không nớc phát triển ,ngay nớc ta thiết bị bán dẫn đà thâm nhập vào ngành công nghiệp sinh hoat gia đình xí nghiệp nhà máy nh xi măng ,thuỷ điện giáy ,đờng ,dệt ,sợi ,đóng tàu minh chứng Nhờ chủ trơng mở cửa ngày có thêm nhiều xí nghiệp dây trruyền sản xuất ,đòi hỏi cán kỹ thuật kỹ s điện kiến thức điện tử công suất vi mạch vi xử lý Xuất phát tử yêu cầu thực tế tầm quan trọng môn điện tử công suất thày cô môn điện tử công suất đà cho chúng em bớc tiếp xúc với việc thiết kế thông qua đồ án điện án thông qua đồ án môn hoc điện tử công suất Ngày nay, kinh tế nớc ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu tự động hoá lĩnh vực công nghiệp nh lĩnh vực khác tăng trởng không ngừng Điều đòi hỏi đội ngũ kỹ s phải nắm bắt thiết kế hệ điều khiển tự động phục vụ thiết thực cho lĩnh vực sống Đồ án môn học yêu cầu cần thiết bắt buộc với sinh viên ngành tự động hoá Nó kiểm tra khảo sát trình độ thực tế sinh viên giúp cho sinh viên có t độc lập vơí công việc Mặc dù , với sinh viªn cha cã nhiỊu kinh nghiƯm thùc tÕ , cần có giúp đỡ thầy cô giáo nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đà hớng dẫn , bảo em tận tình để em hoàn thành tốt đồ án ChơngI Giới thiệu Chung động điện chiều I.Động điện chiều Tầm quan trọng động điện chiều : Trong sản xuất đại , động chiều đợc coi loại máy quan trọng ngày có nhiều loại máy móc đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng Do động điện chiều có nhiều u điểm nh khả điều chỉnh tốc độ tốt , khả mở máy lớn đặc biệt khả tải Chính mà động chiều đợc dùng nhiều nghành công nghiệp có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ nh cán thép , hầm mỏ, giao thông vận tải mà điều quan trọng nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện chiều Bên cạnh , động điện chiều có nhợc điểm địnhcủa nh so với máy điện xoay chiều giá thành đắt chế tạo bảo quản cổ góp điện phức tạp ( dễ phát sinh tia lửa điện ) nhng u điểm nên động điện chiều có tầm quan trọng định sản suất Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 10000 KW , điện áp vào khoảng vài trăm 1000 V Hớng phát triển cải tiến tính vật liệu , nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo động có công suất lớn Giản đồ kết cấu chung đông điện chiều hình dới :phần ứng đ3 ợc biểu diễn vòng tròn bên có sức điện động E,ở phần stato có vài dây quấn kích từ :dây quấn kích từ độc lập CKĐ, dây quấn kích từ nối tiếp CKN,dây quấn cực từ phụ CF,và dây quấn bù CB.Hệ thống phơng trình 2.Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần : phần tĩnh phần động 2.1.Phần tĩnh hay stato Đây đứng yên máy , bao gồm phận sau: a, Cùc tõ chÝnh : lµ bé phËn sinh từ trờng gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ đợc gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ đợc quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây đợc bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trớc đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đợc đặt cực từ đợc nối tiÕp víi b, Cùc tõ phơ : Cùc tõ phụ đợc đặt cực từ dùng ®Ĩ c¶i thiƯn ®ỉi chiỊu Lâi thÐp cđa cùc từ phụ thờng làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo gièng nh d©y qn cùc tõ chÝnh Cùc tõ phơ đợc gắn vào vỏ máy nhờ bulông c, Gông từ : Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thờng dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thờng dùng thép ®óc Cã ®éng c¬ ®iƯn nhá dïng gang làm vỏ máy d, Các phận khác Bao gồm: - Náp máy : Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm h hỏng dây quấn an toàn cho ngời khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trờng hợp nắp máy thờng làm gang - Cơ cấu chổi than : để đa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than đợc cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay đợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại 2.2 Phần quay hay rôto Bao gồm phận sau : a, Lõi sắt phần ứng : dùng để dẫn từ Thờng dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên Trên thép có dập hình dạng rÃnh để sau ép lại dặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên ngời ta dập lỗ thông gió để ép lạ thành lõi sắt tạo đợc lỗ thông gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thờng chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đợc ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lợng rôto b, Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thờng làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có công suất dới vài kw thờng dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thờng dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn đợc cách điện cẩn thận với rÃnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rÃnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm có làm tre, gỗ hay bakelit c, Cổ góp : dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đợc mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đuôi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp đợc dễ dàng d, Các phận khác - Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thờng chế tạo theo kiểu bảo vệ hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trục máy , động quay cánh quạt hút gió từ vào động Gió qua vành góp, cực từ lõi sắt dây quấn qua quạt gió làm nguội máy - Trục máy : đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thờng làm thép cacbon tốt Chơng II Hệ thống chỉnh lu động điện chiều I Các phơng pháp chỉnh lu - Các chỉnh lu đảo chiều dùng cho động chiều cần quay theo chiều với chế độ làm việc góc điều chỉnh - Tuỳ theo yêu cầu chất lợng điều chỉnh mà sử dụng sơ đồ sau: Dùng phơng pháp đảo chiều đảo đấu điện áp đặt vào phần ứng động nhờ mạch chỉnh lu: Dùng phơng pháp đảo chiều kích từ Đảo chiều phần ứng động công tắc tơ T N Đảo chiều kích từ công tắc tơ T N Nhận xét : - Hai sơ đồ 3,4 áp dụng cho hệ thống không đòi hỏi cao chất lợng đảo chiều, thông dụng đáp ứng đợc yêu cầu chất lợng sơ đồ hình1 - Để đấu mạch với cấp tải có kiểu là: kiểu đấu chéo số đấu song song ngợc - Có phơng pháp điều kiển đảm bảo mạch hoạt động bình thờng phơng pháp điều khiển chung phơg pháp điều kiển riêng Phơng pháp điều khiển chung - Lúc mạch CL cung đợc phát xung điều khiển, nhng khác chế độ : mặt chế độ CL (xác định dấu điện áp chiều tải chiều quay cần có) mạch chế độ nghịch lu (là trình chuyển lợng điện áp từ phía dòng chiều sang dòng xoay chiều) Vì hai mạch đấu cho tải nên giá trị trung bình chúng phải gần nhau: U t = Ud1= - Ud2 - NÕu dßng ®iƯn liªn tơc ta cã: Ud1=Ud0 cos1 Ud2=Ud0 cos2 VËy Hay Ud0 cos1= - Ud0 cos2 cos1 + cos2= 1 + 2=1800 BiÒu thøc luật phối hợp điều khiển phơng pháp - Tuy nhiên luật đảm bảo cân giá trị chiều, giá trị tức thời điện áp chỉnh lu hai mạch khác Ud1 Ud2 Sự chênh lệch điện áp chúng làm xuất dòng điện quẩn hai mạch van mà không qua tải - Để hạn chế dòng điện cần phải dùng thêm cuộn kháng Lcb mắc nối mạch chỉnh lu với tải Nh làm tăng công suất đặt giá thành hệ thống Tuy nhiên phơng pháp điều khiển cho phép điều chỉnh nhanh tối đa Phơng pháp điều khiển riêng - Khi điều khiển riêng hai biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, thời điểm phát xung điều khiển vào biến đổi bién đổi bị khoá cha có xung điều khiển Hệ có hai biến đổi BĐ1và BĐ2 với mạch phát xung điều khiển tơng ứng FX1 FX2 Trật tự hoạt động phát xung đợc quy định tín hiệu lôgic b1 b2 Quá trình hÃm đảo chiều đợc mô tả đồ thị thời gian Trong khoảng thời gian từ -> t BĐ1 làm việc chế độ chỉnh lu với /2 cho dòng điện phần ứng không vợt giá trị cho phép động đợc hÃm tái sinh Nếu nhịp điệu giảm phù hợp với quán tính hệ trì dòng điện hÃm dòng điện khởi động ngợc không đổi , điều đợc thực mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện hệ thống sơ đồ khối lôgic LOG , iLĐ , iL1 , iL2 tín hiệu lôgic đầu vào b1,b2 tín hiệu lôgic đầu để khoá phát xung điều khiển iLĐ = phát xung điều khiển mở BĐ1 iLĐ = phát xung điều khiển mở BĐ2 i1L (i2L) = có dòng điện chảy qua BĐ1 BĐ2 b1(b2) = khoá phát xung FX1 FX2 Từ mạch lôgic trªn ta cã: b 1=i LD i L+ i L b 2=i LD i L +i L Nhận xét: Hệ truyền động van đảo chiều điểu khiển riêng có u điểm làlàm việc an toàn ,không có dòng điện cân chảy biến đổi nên không cần thiết kế cuộn kháng cân ,song cần khoảng thời gian trễ dòng điện động không Do nguyên tắc điều khiển riêng dùng hai biến đổi làm việc độc lập, thời điểm có BĐ làm việc BĐ phải chắn khoá( có nghĩa dòng điện qua BĐ phải 0) Ta dùng xenxơ dòng điện để nhận biết có dòng điện chạy qua BĐ hay không Ta dùng khâu thuật toán so sánh LM311: tín hiệu dòng điện qua xenxơ đợc hạ điện trở R S tạo tín hiệu điện áp Vi