(Tiểu luận) chuyên đề học phần đồ án điện tử công suất đề tài thiết kế bộ chỉnh lưu hình tia ba pha cấp nguồn cho phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA - - BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ HỌC PHẦN ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba pha cấp nguồn cho phần ứng động chiều kích từ độc lập • Giảng Viên Hướng Dẫn • Sinh Viên Thực Hiện • Lớp • MSV : NGUYỄN THỊ ĐIỆP : TRẦN HUY HOÀNG : D12–TDH&DK1 : 1781410337 Hà Nội - 2021 LỜI MỞ ĐẦU Điện tử công suất lĩnh vực kỹ thuật đại, nghiên cứu ứng dụng linh kiện bán dẫn công suất làm việc chế độ chuyển mạch trình biến đổi điện Ngày này, khơng riêng nước phát triển nước ta thiết bị bán dẫn thâm nhập vào ngành công nghiệp lĩnh vự sinh hoạt Các xí nghiệp, nhà máy xi măng, thủy điện, giấy, dệt, sợi, đóng tàu…đang sử dụng ngày nhiều thành tựu công nghiệp điện tử nói chung điện tử cơng suất nói riêng Đó chứng cho phát triển ngành cơng nghiệp Với mục tiêu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngày có nhiều xí nghiệp mới, dây chuyền sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán kỹ thuật kỹ sư điện kiến thức điện tử công suất Cũng với lỹ đó, học kỳ chúng em nhận đồ án môn học điện tử công suất với đề tài: “Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba pha cấp nguồn cho phần ứng động điện chiều kích từ độc lập” Với hướng dẫn cô Nguyễn Thị Điệp, chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế đồ án Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy đóng góp ý kiến để đồ án chúng em hoàn thiện Chúng em xin trân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Giới thiệu chung động chiều kích từ độc lập 1.2 Xây dựng phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 1.3.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ 1.4.Giới thiệu chung chỉnh lưu 1.5.Phân loại mạch chỉnh lưu 10 1.6 Giới thiệu Thyristor 11 1.7.Đặc tính Vơn-Ampe Thyristor .12 1.8.Các thông số Thyristor .14 1.9.Phân tích sơ đồ chỉnh lưu tia pha cấp cho tải động chiều 15 1.10.Nguyên lý làm việc 16 1.10 Các biểu thức tính tốn .17 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC .18 2.1 Mạch động lực 18 3.2 Tính tốn thông số động cơ: 19 2.3 Tính chọn van Thyristor 20 2.4 Tính góc điều khiển .21 2.5 Tính tốn mạch bảo vệ 22 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 23 3.1 Yêu cầu mạch điều khiển chỉnh lưu 23 3.2 Thiết kế mạch điều khiển .23 3.2.1 Khâu đồng pha .23 3.2 Khâu tạo điện áp tựa 25 3.2.3 Khâu so sánh 26 3.2.4.Khâu tạo xung 27 3.2.5 Khâu khuếch đại biến áp lực 28 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 31 4.1 Giới thiệu phần mềm mô PSIM 31 4.2 Sơ đồ nguyên lý kênh điều khiển .32 4.3 Mô khâu đồng pha 32 4.4 Mô khâu tạo điện áp cưa 34 4.5 Mô khâu so sánh 34 4.6 Mô khâu tách xung 34 4.7 Mô khâu khuếch đại biến áp xung 35 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36 5.1 Nội dung tìm hiểu 36 5.2 Những hạn chế chưa làm 36 5.3 Phương hướng phát triển: 37 Tài liệu tham khảo 38 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Giới thiệu chung động chiều kích từ độc lập Hình 1: Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) phần động (rôtor) A,Phần tĩnh (stator) Gồm phần sau: a Cực từ chính: Cực từ phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện b Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều c Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy d Các phận khác - Nắp máy(Frame) - Cơ cấu chổi than.(Brush Assembly) B, Phần ứng (Armature) Gồm phận sau: a Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào b Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép c Cổ góp(Commutator) Cổ góp hay cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Đi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng d Các phận khác: Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy + - U E KT I I KT U KT + + U E Rf IKT CKT RKT Hình 1.2:Sơ đồ nguyên lý động điện chiều 1.2 Xây dựng phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết mạch từ động chưa bão hịa khe hở khơng khí khơng đều, phản ứng phần ứng bù đủ, thơng số động khơng đổi Ta lập sơ đồ thay máy điện chiều kích từ độc lập sau: Hình 1.3: Sơ đồ thay động điện chiều kích từ độc lập Từ sơ đồ thay ta có phương trình cân điện áp: Uư = Eư + (Rư + Rf) Iư Trong đó: Uư: điện áp phần ứng (V) Eư: sức điện động phần ứng (V) Rư: điện trở mạch điện phần ứng ( ) Rf: điện trở phụ mạch phần ứng ( ) Iư: dòng điện mạch phần ứng, A Với Rư= rư + rcf + rb - rct rư : điện trở cuộn dây phần ứng, rcf : điện trở cuộn cực từ phụ, rb : điện trở cuộn bù, rct : điện trở tiếp xúc chổi điện phiến góp Sức điện động Eư phần ứng động xác định theo biểu thức: Eư=K Trong đó: pN K= - hệ số cấu tạo động p – số đôi cực từ chính, (1.1) (1.2) (1.3) N – số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng, cặp cựctừ, a – số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng, - từ thơng kích từ cực từ, Wb - tốc độ góc, rad/s Nếu Rf = 0: Uư=Eư+Rư.Iư (1.4) Trong đó: pN K e K e 60a E = Ke n (1.5) : hệ số sức điện động động K 9.55 0,105K Từ (1.1) (1.3), ta có: U R u u I u K Biểu thức (1.6) phương trình đặc tính điện động Mặt khác momen điện từ Mđt động xác định bởi: suy ra: =K M Iư (1.6) (1.7) đt K thay giá trị Iư vào (1.6), ta được: Uu Ru R f (1.8) =K (K ) Nếu bỏ qua tổn thất momen trục động momen điện từ, ta ký hiệu M Nghĩa Mđt = Mcơ =M: U u Ru Rf M (K )2 Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập =K Giả thiết phản ứng phần ứng bù đủ, từ thông = const, phương trình đặc tính tuyến tính Dạng đặc tính động biểu diễn đường thẳng (1.9) Hình 1.4: Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập Hình 1.5: Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Theo đồ thị trên, Iư = M = 0, ta có: U Uu u K (1.10) ;0 K gọi tốc độ không tải lý tưởng động cơ, = ta có: I I u nm Ru R f Và M (1.11) U K Inm Mmm Inm, Mmm gọi dòng điện ngắn ngắn mạch momen mở máy (1.12)