60047711 tk chinh luu dtcs

Đồ án tốt nghiệp Mục lục Lời mở đầu Chơng I: Khái quát điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập I Khái niệm, cấu tạo, đặc tính động chiều kích từ độc lập II Điều khiển động chiều kích từ độc lập Chơng II: Thiết kế chỉnh lu I Lựa chọn sơ đồ thiết kế Chơng III: Thiết kế mạch động lực I Lựa chọn sơ đồ ®éng lùc II TÝnh chän Tiristor III TÝnh chän c¸c thiết bị bảo vệ mạch động lực IV Thiết kế cuộn kháng lọc Chơng IV: Tính toán mạch điều khiển I Mạch điều khiển chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng II Tính toán thông số mạch điều khiển Chơng V: ổn định tốc độ I Đặc tính tĩnh khâu phản hồi động điện mét chiỊu II ThiÕt kÕ hƯ thèng tù ®éng ®iỊu chỉnh tốc độ động theo Phơng pháp tối u modul hai mạch vòng III Tính toán thông số mạch hiệu chỉnh Lời kết Tài liệu tham khảo Vò Trung TuÊn 4 17 17 29 29 32 45 49 56 56 62 75 75 83 89 98 99 Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu Những năm gần kỹ thuật điện tử bán dẫn công suất lớn phát triển mạnh mẽ, thiết bị điện tử công suất có nhiều u điểm có khả điều khiển rộng có tiêu kinh tế cao, kích thớc trọng lợng nhỏ, độ tin cậy xác cao ứng dụng chúng vào việc biến đổi điều khiển điện áp, dòng điện xoay chiều thành chiều ngợc lại chiều thành xoay chiều ngày sâu rộng Do mà thiết bị điện tử điều khiển có mặt hầu hết lĩnh vực sống Việc nghiên cứu tỉ mỉ lĩnh vực điện tử công suất cần thiết cho sinh viên chuẩn bị trờng Khoa Điện Không lý thuyết xung quanh vấn đề mạch động lực mà phải biết kiến thức mạch điều khiển, tính chọn thiết bị bảo vệ, chọn thiết bị cho hợp lý, lắp ráp cho hài hoà, đẹp mắt Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển động 1c kích từ độc lập ứng dụng điện tử công suất Với đề tài này, yêu cầu tải động chiều kích từ động lập, điện áp lấy từ lới điện xoay chiều pha nên ta phải dùng thiết bị, sơ đồ mạch động lực điện tử công suất để biến xoay chiều thành chiều phù hợp cho tải Tuy nhiên có phơng pháp khác, yêu cầu kinh tế, thẩm mỹ nên chọn phơng pháp Đề tài thiết kế gồm có chơng: Chơng I: Giới thiệu khái quát điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lËp Ch¬ng II: ThiÕt kÕ chØnh lu Giíi thiƯu vỊ chỉnh lu ứng dụng vào tải - Động chiều kích từ độc lập Chơng III: Thiết kế mạch động lực Tính chọn tiristor sơ đồ chỉnh lu sau tính đến thông số cần thiết cho máy biến áp chỉnh lu, chọn thiết bị bảo vệ, thiết kế cuộn kháng lọc Chơng IV: Tính toán mạch điều khiển Trong chơng ta lựa chọn khâu đồng pha, sơ đồ mạch điều khiển, tính tầng KĐ cuối cùng, chọn cổng logic, chọn tạo xung, chọn tầng so sánh thiết kế tủ điện Chơng V: ổn định tốc độ động Trong chơng ta lựa chọn khâu phản hồi, sơ độ mạch có hồi tiếp, tính thông số mạch hồi tiếp Vũ Trung Tuấn Đồ án tốt nghiệp Cùng với cố gắng thân đợc nhận giúp đỡ, bảo tận tình của thầy giáo môn, đặc biệt hớng dẫn thầy giáo TS Trần Văn Thịnh em đà hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em mong nhận đợc góp ý, bổ sung thầy cô giáo bạn để đồ án em đợc hoàn thiện Em xin gửi tới thầy giáo TS Trần Văn Thịnh toàn thể thầy cô giáo môn lời cảm ơn chân thành Sinh viên Vũ Trung Tuấn Vũ Trung Tuấn Đồ án tốt nghiệp Chơng I Khái quát điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập I Khái niệm, cấu tạo, đặc tính động chiều kích từ độc lập Khái niệm Khi nguồn điện chiều có công suất không đủ lón, mạch điện phần ứng mạch điện từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với Ta gọi động chiều kích từ độc lập Ta có sơ ®å : + - U Rf → Iu Rkt Ckt + Ikt U - H×nh 1.1 Vị Trung Tn Đồ án tốt nghiệp Cấu tạo Cực từ N Lõi thép phần ứng Cực từ phụ Vỏ máy S Dây quấn kích từ Hình 1.2 Gồm phần a Phần cảm (Stator) Để tạo từ trờng cho máy Cực từ Tạo từ trờng cho máy Gồm có lõi thép làm thép kỹ thuật điện cho chiều dày 1mm dập theo hình ghép cách điện với Xung quanh cực từ có dây quấn kích từ có dòng điện chiều gọi dòng kích từ Cực từ đợc bắt chặt bulông Cực từ phụ: Gồm có lõi sắt dây quấn kích từ Nó để cải thiện tia lựa điện vành chiều chổi than Vỏ máy: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ chi tiết bên trọng, để dẫn từ, vỏ máy làm thép đúc hàn b Phần ứng (rôto): Gồm lõi thép dây quấn phần ứng b1 Lõi thép: Gồm thép kỹ thuật điện dập theo hình, mặt có rÃnh đặt dây quấn phần ứng ghép cách điện với b.2 Dây quấn phần ứng: Vũ Trung Tuấn Đồ án tốt nghiệp Thờng làm dây đồng, có lớp cách điện bên để tạo thành bối dây, hai cạnh tác dụng dài nối với lõi thép phần ứng Hai đầu bối dây đầu nối với hai biến đổi chiều (phiến động) Các bối dây đợc nối với tạo thành mạch kín b.3 Vành đổi chiều: Do dây quấn phần ứng gồm nhiều bối dây nên vành đổi chiều gồm nhiều phiến đồng ghép cách điện với với trục Tỳ mạch đổi chiều cặp hệ thống chổi than đứng yên Đặc tính động chiều kích từ độc lập Ta có phơng trình cân điện áp động chiều kích từ độc lËp U = E + (R + Rf) I (1) Trong đó: U: Điện áp phần ứng [v] E: Sức điện động phần ứng [v] R: Điện trở mạch phần ứng [] Rf: Điện trở phụ mạch phần ứng [] I: Dòng điện mạch ứng [A] R + r + ref + rb + rct r: §iƯn trở cuộn dây phần ứng ref: điện trở cuộn cực từ phụ rb: Điện trở cuộn bù ret: điện trở tiÕp xóc cđa chỉi ®iƯn Søc ®iƯn ®éng E cđa phần ứng động đợc xác định theo biểu thức: E= P N  K.. .a (2) Trong ®ã: P: Sè ®é cùc tõ chÝnh N: Sè dÉn tác dụng cuộn dây phần ứng a: Số mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng : Từ th«ng kÝch tõ díi cùc tõ wb : Tèc ®é gãc, rad/s P.N .a K= HÖ sè cÊu tạo động Biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) E = ke n (3) Vµ:  =  Vị Trung Tn .n n  60 9,55 E= P.N .n 60.a Đồ án tốt nghiệp ke = P.N 60.a Hệ số sức điện động động ke = K 9,55 0,105K Từ phơng trình (1) (2) ta cã = U R  Rf  k k I (4) Đây phơng trình đặc tính điện động Mặt khác mô men điện từ Mđt động đợc xác định bởi: Mđt = k I (5) R R M f M dt I = kdt  (6)  k  NÕu bá qua tổn thất tổn thất thép mô men trục động mô men ®iƯn tư, ta ký hiƯu lµ M tøc lµ M®t = Mc¬ = M  R R U f M Khi ®ã: = k   k  (7) Đây phơng trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Với giả thiết phản ứng phần ứng đợc bù đủ từ thông = const phơng trình đặc tính điện phơng trình đặc tính tuyến tính Đồ thị đờng thẳng đợc biểu diễn: ω0 ω0 ω®m ω®m I I®m M Inm M®m Mnm Hình 1.3 Đặc tính động điiện chiều kích từ độc lập Từ đồ thị trên, I = hc M = Ta cã:  = U k (8) 0: tốc độ không tải lý tởng động = ta cã: I= U R  Rf = Inm (9) M = k Inm = Mnm (10) Và lúc Inm, Mnm dòng điện ngắn mạch mô men ngắn mạch Vũ Trung Tuấn Đồ án tốt nghiệp Bây giờ, phơng trình (4), (7) đợc viÕt U R.I     k k (11) U RM     k  k (12)   Trong ®ã: R = R + Rf; 0 = U R R ;    I  k k  k M : Gọi độ sụt tốc ứng với giá trị M Ta biểu diễn đặc tính điện đặc tính hệ đơn vị tơng đối, với điều kiện định mức ( = đm) Trong ®ã: * =  I M R ; I*  ; M*  ; R*  0 I dm M dm ' R cb Rcb = U dm : gäi điện trở I dm Ta có: * = - R* I* (13) * = - R* M* (14) II Điều khiển động chiều kích từ độc lập Về phơng diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều u việt so với động khác có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lợng điều chỉnh cao dài điều chỉnh rộng Ta có, phơng trình đặc tính U R Rf k  k  Nh vËy, quan hÖ:  = f(M) tuyến tính, phụ thuộc vào thông số điện: U, , R Sự thay đổi thông số cho họ đặc tính khác Vì mô men tải tốc độ động khác đặc tính khác Sau phơng pháp điều chỉnh: Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện trở phụ Khi tăng mạch điện trở mạch phần ứng đặc tính dốc nhng giữ nguyên tốc độ không tải lý tởng Họ đặc tính nh sau: Vũ Trung Tuấn Đồ án tốt nghiÖp + - U ω ωmax ω0 Ikt → TN (Rf=0) Ckt NT (Rf1) ωmin Rf NT (Rf2) M + U - M1 MC Hình 1.4 Sơ đồ nối dây sơ đồ đặc tính động điện chiều theo điện trở phụ (Rf) Điện trở mạch phần ứng tăng tốc độ đặc tính lớn, lúc đặc tính mền ổn định tốc độ kém, sai số tốc độ lớn Phơng pháp cho phép thay đổi tốc độ phía giảm (do tăng thêm điện trở) Bằng phơng pháp này, thêm Rf vào mạch phần ứng tổn hao công suất dới dạng nhiệt ®iƯn trë lµ lín theo biĨu thøc: ΔP = (R + Rf) I 2u Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số mô men tải Tải nhỏ dài ®iỊu chØnh: D= max cµng nhá, D = (5  10) Vậy phơng pháp dùng để hạn chế dòng điện Với động chiều kích từ độc lập điều chỉnh vô cấp không dùng đợc Điều chỉnh động cách thay đổi từ thông Sơ đồ nối dây: Vũ Trung Tuấn Đồ ¸n tèt nghiÖp + - U → Iu Rkt Ckt U + - Hình 1.5 Điều chỉnh từ thông kích thích động chiều điều chỉnh mômen điện từ động M=k..I Và sức điện động quay động cơ: E=k.. Thông thờng, thay đổi từ thông điện áp phần ứng đợc giữ nguyên giá trị định mức Đối với máy điện nhỏ máy điện công suất lớn dùng biến đổi đặc biệt: nh máy phát, KĐ máy điện, KĐ từ, biến đổi van Thực chất phơng pháp giảm từ thông Nếu tăng từ thống dòng điện kích từ Ikt tăng dần đến h cuộn dây kích từ Do ®ã, ®Ĩ ®iỊu chØnh tèc ®é chØ cã thĨ giảm dòng kích từ tức giảm nhỏ từ thông so với định mức Ta thấy lúc tốc độ tăng lên từ thông giảm: = U k. Mặt khác, ta có mô men ngắn mạch Mnm = k Inm Nên giảm làm cho Mnm giảm theo Độ cứng đờng đặc tính c¬:  = -  k. R Khi  giảm độ cứng giảm, đặc tính dốc Nên ta có họ đờng đặc tính thay đổi từ thông nh sau: Vũ Trung TuÊn 10