Thiết kế nguồn cung cấp điện cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

NhiƯm vơ thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ ngn cung cÊp ®iƯn cho động điện chiều kích từ độc lập thoả mÃn yêu cầu sau đây: Mạch phải đảm bảo tốc độ trơn.ổn định tốc độ (có hồi tiếp âm tốc độ).Có khâu bảo vệ tải kích từ Thông số động điện cần thiết kÕ: U®m=110V I®m=75A Ukt=110v Ikt=9A Mơc lơc: 1.Giíi thiƯu chung……………………………………….3 2.Các phơng án tổng thể 14 3.Thuyết minh nguyên lý .16 4.Tính toán mạch lực20 5.Tính toán mạch điều khiển 33 6.Kết luận.42 7.Tài liệu tham khảo.43 Phần 1: giới thiệu chung động điện chiều kích từ độc lập I, Cấu tạo vànguyên lí hoạt dộng: A, Cấu tạo : gồm hai phần , phần cảm phần ứng *phần cảm: (stator)là phần tạo từ trờng tĩnh động gồm có gông từ cộn : Gông từ : gồm thép kĩ thuật điện đợc ghép lại có quấn kích từ Dây quấn:là dây đòng hay hợp kim nhôm hình tròn hay hình chữ nhật đợc cách điện với đợc quấn treen gông từ *phần ứng: (rôtor) phần cho dòng điện chiều chạy tơng tác dòng điện I từg thông sinh mô men quay Gồm phần chính: lõi thép:là thép kĩ thuật điện (Fe-Si) mỏng ghép lại với có xẻ rÃnh để đặt bối dây Dây quấn:là dây đồng tròn đợc ghép thành phần tử ( bối dây ).các bối dây đợc ghép theo kiểu dây quấn xếp đơn hay dây quấn phức tạp tuỳ yêu cầu mô men lớn hay nhỏ .Cổ góp ,trổi than: +cổ góp :gồm phiến góp đợc cách điện với nhau,các phiến góp dợc nối với đầu mút bối dâyđể đa dòng điện vào phần ứng +trổi than:là cac bon đợc tiếp xúc với cổ góp để đa dòng điện từ nguồn tĩnh vào rô to trổi than đợc đặt trung tính hình học động +ngoài có cực từ phụ ,hệ thống làm mát ,vỏ vv B, Nguyên lí hoạt động: Tơng tác dòng điện I phần ứng từ thông phần cảm động sinh mô men quay : M= K.I làm quay rô tor (chiều quay xác định theo quy tắc bàn tay phải) II,Đặc tính động điện chiều(kích từ độc lập) A,phơng trình đặc tính cơ: *Đ/N:là đồ thị miêu tả mối quan hệ Mđt tốc độ góc động {E0=UI.Ru *từ phơng trình cân điện ¸p: ω= ω I Ru M Ru U U − = − K Φ K Φ K K *Độ cứng đặc tính : ΔΜ ( K Φ ) |β|=| |= Ru lớn đặc tính cứng *đồ thị : n0 n nyc n1 TN MC MC1 0= M U k :tốc độ không tải lí tởng U K Mmm= Ru :mô men mở máy B, đặc tính điều chỉnh động điện chiều kích từ độc lập động ®iƯn mét chiỊu cã: *Nhỵc ®iĨm: sư dơng ngn mét chiều *Ưu điểm:điều chỉnh tốc độ dễ dàng nhiều kênh điều khiển với công nghệ bán dẫn phát triển nh máy điện mọ chiều trở thành cấu thiếu truyền động B1,thay đổi tốc đọ động thay đổi điện áp : n n0 ncb n1 n2 n3 TN ( Uñm ) Uñm > U1 > U2 > U3 U1 ncb > n1 > n2 > n3 U2 U3 M Đặcđiểm: * Đặc tính đờng song song với đặc tính tự nhiên động ,độ cứng đặc tính không thay đổi *do U giảm điều chỉnh giảm tốc độ động *cóthể thay đổi Ubằng van bán dÉn : tisitor B2,thay ®ỉi Ru: n n0 ncb n1 TN < Rf1 < Rf2 < Rf3 ncb > n1 > n2 > n3 Rf1 n2 n3 Rf2 MC Rf3 M, I Đặc điểm: thêm Ruf vào phần ứng động độ cứng đặc tính giảm( ( K ) ||=| |= Ru ) thực tế ®iỊu chØnh tèc ®é b»ng Ru Ýt ®ỵc sư dơng tăng Ru giảm đợc song đặc tính dộng giảm có nghĩa với thay đổi nhỏ tải dẫn đến thay đổi lớn không ổn định Ngoài thêm Rfvào phần ứng có nghĩa tăng tổn hao máy ngời ta hầu nh không sử dụng Tuy nhiên Rf dợc dùng để giảm dòng mở máy khởi động B3, Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông: n ủm > > ncb < n1 < n2 n1 n2 ncb ñm MC M2 M M1 Mn hhhhh hình3:thay đổi tôc độ cách thay đổi từ thông Đặc điểm: *vì từ thông lõi thép rấtdễ bÃo hoà thờng điều chỉnh giảm từ thông động *Khi từ thông dm i có Mik Mc< Mik việc giảm làm tăng tốc độ động Mc> Mik việc giảm làm giảm tốc độ động TRên thực tế điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông khó thực quan hệ ( ) phi tuyến *Từ phân tích ta thấy : phơng án điều chỉnh tốc độ động điện chiều phơng pháp thay đổi U khả với công nghệ bán dẫn phts triển nh việc thay đổi U trở nên dễ dàng Phần 2: ph©n tÝch tỉng thĨ vỊ ngn cung cÊp cho động nêu u nhợc điểm phơng án để chọn phơng án phù hợp cho mạch lực mạch điều khiển Hệ thống truyền động ngồm khâu : *Mạch lực *Mạch điều khiển *Mạch hồi tiếp âm tốc độ A, Mạch lực: A1,-với phần mạch kích từ : cần ổn định Ukt= conts ta chọn mạch chỉnh lu pha hình cầu U2 T4 T1 T2 T3 R L Nguån xoay chiÒu Ud=380(v) yêu cầu Ukt= 110(v) dùng máy biến áp pha có đầu sơ cấp đấu vào Ud cđa líi v× : nh vËy MBA sÏ gän nhĐ MBA fa *ở mạch kích từ Lkt lớn nên điện áp kích từ không yêu cầu có dộ phẳng cao B1, Với mạch phần ứng : *chän van:®Ĩ thay ®ỉi Udta cã thĨ dïng chØnh lu bán điều khiển tisistor hay chỉnh lu diều khiển tranzitor trờng +,tranzitor trờng: Ưu điểm: điều khiển nhanh ,tần số lớn ,dòng điều khiển bé (điều khiển áp) Nhợc ®iĨm: dßng cho phÐp cđa tranzitor bÐ 3210 +,Tisirtor: 3210 Ưu ,nhợc điểm : điều khiển chậm bị hạn chế tần số dòng điều khiển tơng đối lớn song dòng cho phép lớn Với toán : iđm =220 (A)tần số không lớn f =50(hz) ta chọn tisitor hợp lí *Chọn sơ đồ đấuvan: Một số mạch chỉnh lu bán điều khiển ®iĨn h×nh: A T1 B T2 C T3 L R ChØnh lu h×nh tia 3fa Ud Ud Id Id t t1 I1 t2 t3 t4 t1 t I2 t t2 I1 t3 t4 t I2 I3 I3 t t t t UT1 b c A * A C* B A* C B* T1 B T2 C T3 * * t R L A* T4 B* T5 C* T6 chØnh lu 6fa h×nh tia: D1 T1 D2 T2 D3 T3 R L A B C A Uf t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Ud A? L-DOC T1 X1 T2 X2 T3 X3 D1 D2 D3 A B T2 T1 T4 T3 T6 T5 R L C A Uf Uf t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 A B C A Ud Ud I1 X1 I3 X3 I5 X5 X2 X4 I2 I4 X6 I6 UT1 Phân tích: *Mạch 1: có số van điều khiển , mạch điều khiển không phức tạp trung tính động đợc nối với trung tính mba an toàn cho thiết bị *Mạch 2: Điện áp tơng đối (m=6) dùng trực tiếp cho động điện động điện một.tuy nhiên bố trí theo mạch tốn :MBA mạch sơ cấp hai thứ cấp kồng kềnh tốn mạch có van số van tăng có nghĩa lôgic điêù khiển tăng không khả thi Mạch 3: điện áp tơng đối độ nhấp nhô có trị số tơng đối lớn MBA đơn giản do tỉ số biến đổi không cần lớn Nhợc điểm :số van điều khiển lớn lôgíc điều khiển phức tạp *Mạch 4: Ưuđiểm mạch điều khiển đơn giản ( số van điều khiển ít) giai đoạn trùng dẫn.do có giai đoạn tisistor điode thẳng hàng dẫn dòng lợng từ tải không trả lớithực đợc tiết kiệm lợng ,mặt khác làm tăng Cos cho máy ( = ) Nhợc điểm:điện áp đập mạch lớn có nhiều sóng hài bậc cao gây nóng MBA động tổn hao tăng thích hợp với tải (đèn ,lò điện) không khả Tuy nhiên công suất động không lớn,áp nhỏ 110v ,mặt khác xu hớng công nghệ đại là:giảm nặng nhọc cho mạch lực tăng độ phức tặp cho mạch điều khiển chịu ta chọn phơng án hợp lí B,mạch điều khiển: Đối với mạch điều khiển tistor thờng gồm khâu 1, khâu so sánh: so sánh điện áp Ucm(1 chiều) với điện áp tựa để phat xung điều khiển 2, Khâu đồng bộ: tạo điện áp tựa đồng 3, Khâu khuyếch đại công suất: Kđ xung để kích thích MBA xung mở tisistor 4, Khâu tạo xung : tạo xung kích thích với tần số lớn để mở trắc tisistor  t¹o xung