Thiết kế nguồn cấp điện cho động cơ một chiều kích từ độc lập đảm bảo yêu cầu tốc độ trơn, ổn định, chống quá tải và chống mất kích từ

` Sinh viờn :Phm Duy Tựng Lời nói đầu Trong năm gần với phát triển ngày mạnh mẽ lĩnh vực khoa học, ứng dụng điện tử công suất vào công nghiệp nói chung công nghiệp điện tử nói riêng, thiết bị điện tử có công suất lớn đà đợc chế tạo ngày nhiều, đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống, làm cho yêu cầu hiểu biết thiết kế loạI thiết bị cần thiết lạI kỹ s ngành điện Cùng với phát triển ngành điện tử công suất việc ứng dụng động điện chiều vào công nghiệp quan trọng Việc sử dụng động điện chiều với nhiều mục đích nh để bảo đảm yêu cầu công nghệ phụ tải Để hiểu rõ đợc vai trò điện tử công suất động điện chiều đồ án môn học đợc hớng dẫn thầy Đỗ Trọng Tín với nội dung : Thiết kế nguồn cấp điện cho động chiều kích từ độc lập đảm bảo yêu cầu tốc độ trơn, ổn định, chống tải chống kích từ Bản đồ án em gồm Trong đồ án em đà cố gắng song với hiều biết kiến thức đà học hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót.Em kính mong nhận đợc góp ý bảo tận tình thầy cô giáo bạn để đồ án em đợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phm Duy Tùng Chơng I: Giới thiệu động chiều ICấu tạo động chiều - Những phần máy điện chiều gồm stato với cực từ , roto với dây quấn cổ góp với chổi điện a- stato: gọi phần cảm gồm lõi thép thép đúc vừa mạch từ vừa vỏ máy ` Sinh viên :Phạm Duy Tùng + cùc tõ chÝnh : cã dây quấn kích từ lồng vào lõi sắt cực từ , lâi thÐp cùc tõ lµm b»ng thÐp kü thuËt điện mỏng, cuộn kích từ đợc quấn dây đồng bọc cách điện đợc nối nối tiếp với + cực từ phụ : đợc đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều , lâi thÐp cđa cùc tõ phơ thêng lµm b»ng thép khối, thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống nh dây quấn cực từ b- roto: gọi phần ứng gồm lõi thép dây quấn phần ứng - lõi thép hình trụ làm thép kỹ thuật dày 0,5 mm, phủ sơn cách điện ghép lại đợc dập lỗ thông gió rÃnh để đặt dây quấn phần ứng - cổ góp gồm phiến góp làm đồng đợc cách điện có dạng hình trụ gắn đầu trục roto - chổi điện làm than graphit, chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo giá chổi điện gắn lên nắp máy II- Nguyên lý làm việc động điện chiều - Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi than A,B dây quấn phần ứng sinh dòng ®iƯn I C¸c dÉn ab , cd cã dòng điện nằm từ trờng chịu lực Fđt tác dụng làm cho roto quay , phần ứng quay nửa vòng vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ cho phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động có chiều quay không đổi , động quay dẫn cắt từ trờng cảm ứng sức điện động E chiều quay xác định theo qui tắc bàn tay trái Phơng trình ®iƯn ¸p : U = E + R I III- Phân loại động chiều - Động chiều đợc dùng phổ biến công nghiệp giao thông vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng ( máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy tiện.) - nh máy phát, động điện chiều đợc phân loại theo kích thích từ thành động điện kích từ độc lËp , kÝch thÝch song song, kÝch thÝch nèi tiÕp kích thích hỗn hợp - Giới thiệu động kích từ độc lập U Rf E I U CKT Rkt Ikt Hình 1: sơ đồ nối dây ®éng Ukt c¬ mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp - Khi nguồn điện chiều có công suất không đủ lớn mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với lúc động đợc gọi động kích từ độc lập ` Sinh viờn :Phm Duy Tựng b- Phơng trình đặc tính phơng trình đặc tính điện động điện chiều kÝch tõ ®éc lËp  U u Ru  R f  I u K K nÕu bá qua c¸c tổn thất tổn thất thép mômen trục động mômen điện từ ta kí hiệu M, nghĩa Mđt = Mcơ = M ta có phơng trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập U u Ru  R f  M K  K - Giả thiết phản ứng phần ứng đợc bù đủ, = const phơng trình đặc tính điện đặc tính tuyến tính K p.N 2 a Trong ®ã:  : tèc ®é gãc , rad/s  : tõ th«ng kÝch tõ díi cực từ U : điện áp phần ứng R : điện trở phần ứng Rf : điện trở phụ mạch phần ứng I : dòng điện mạch phần ứng Đồ thị mô tả phơng trình đặc tính đmm Mđmm M IV- Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng -Để điều chỉnh điện áp phần ứng đông điện chiều cần có thiết bị nguồn nh máy phát điện chiều kích từ ®éc lËp , c¸c bé chØnh lu ®iỊu khiĨn c¸c thiết bị có chức biến đổi lợng xoay chiều thành chiều có suất điện động Eb điều chỉnh đợc nhờ tín hiệu Uđk LK BBĐ ` Sinh viờn :Phm Duy Tựng -Phơng trình đặc tính c¬ cđa hƯ thèng nh sau:  Eb R  Rb  ud I u K dm K dm - từ thông động đợc giữ không đổi nên độ cứng đặc tính không thay đổi tốc độ không tải lý tởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp Uđk hệ thống nói phơng pháp điều chỉnh triệt để - Để xác định dải điều chỉnh tốc ®é ta thÊy r»ng tèc ®é lín nhÊt cđa hƯ thống bị chặn đặc tính đặc tính ứng với điện áp định mức từ thông giữ giá trị định mức Tốc độ nhỏ dải điều chỉnh bị giới hạn yêu cầu sai số tốc độ mômen khởi động , mômen tải định mức giá trị lớn va nhỏ tốc độ là: max  max    M dm M dm Để thoả mÃn khả tải đặc tính thấp dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: Mnmmin = Mcmax = KM.M®m Trong ®ã : KM: hƯ sè tải mômen, họ đặc tính đờng thẳng song song với nên theo định nghĩa độ cứng đặc tính ta viÕt:   M nm  M dm  M  dm  K M  1   M dm  max  1  M dm  M dm KM   1   max  D KM * Ph¹m vi ®iỊu chØnh phơ thc tun tÝnh vµo  omax max ®mk1 0min ®mk2 M®mm Mnmmin ` Sinh viên :Phm Duy Tựng Chơng II: Lựa chọn phơng án điều chỉnh I- Lựa chọn phơng án - Để cấp nguồn cho tải chiều, cần thiết kế chỉnh lu với mục đích biến đổi lợng điện xoay chiều thành lợng điện chiều Các loại biến đổi chỉnh lu không điều khiển chỉnh lu có điều khiển 1- Phơng án 1: chỉnh lu điều khiển hình tia pha: T1 T2 T3 R Ud t1 t2 t3 L t4 Id T1 T2 T3 - Do st ®iƯn ®éng cảm ứng nên T1 dẫn điện thời điểm t2 - Khi đa xung vào mở T2 xuất điện áp ngợc đặt vào T1 làm T1 khoá lại trình khoá T trính khoá cỡng - Từ thời điểm t2 t3 T2 dẫn điện , mở T dòng điện đợc san phẳng lúc điện cảm thu toàn thành phần sóng điều hoà bậc cao nên trì cho dòng điện không đổi ` Sinh viờn :Phm Duy Tựng - Giá trị điện áp tải: Ud = 1,17.U2.cos Ungmax= 2,45 U2 Kđm = 0,25 Số lần đập mạch chu kỳ Pd 0,74 S ba + u nhợc điểm cđa chØnh lu tia pha *u ®iĨm : so víi chØnh lu mét pha th× chØnh lu tia pha có chất lợng điện áp chiều tốt hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài bậc cao bé hơn, việc điều khiển van tơng đối đơn giản *nhợc điểm : sơ đồ chỉnh lu tia pha có chất lợng điện áp tải cha thật tốt lắm, cần chất lợng điện áp tốt dùng sơ đồ nhiều pha 2- phơng án : sơ đồ chỉnh lu cầu pha đối xứng ` Sinh viờn :Phạm Duy Tùng Uf T T Id T T T T R RL Ud iT1 iT3 iT5 iT2 iT4 Điện áp trung bình tải iT6 U d= + 6 ∫ √ U sin θ dθ= √π U cos α + Điện áp ngợc cực đại đặt lên van Ungmax=2,45U2 Số lần đập mạch chu ky + u nhợc điểm chỉnh lu cÇu pha ` Sinh viên :Phạm Duy Tùng *u điểm : chất lợng điện áp tốt nhất, hệ số đập mạch tháp, thành phần sóng hài nhỏ, hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhợc điểm : cần phải mở đồng thời hi van theo thứ tự pha nên phức tạp, gây khó khăn chế tạo vận hành sửa chữa 3- phơng án : sơ đồ chỉnh lu cầu pha không đối xứng ~ D D D T T T R LR Uf Ud Id iT1 ` Sinh viên :Phạm Duy Tựng iT2 iT3 ID1 ID2 ID3 Hoạt động sơ đồ : +trong khoảng 01: T5 D6 cho dòng tải id = id chảy qua D6 đặt điện U2b lên anôt D2 + > điện catôt D2 U2c bắt đầu < U2b Điốt D2 mở dòng tải id = Id chảy qua D2 vµ T5 , Ud = *khi  =2 cho xung điều khiển mở T1 - khoảng 3: T1 D2 cho dòng id chảy qua , D2 đặt điện U2c lên anôt D4 - điện catot D4 U2a bắt đầu < U2c điot D4 mở dòng tải chảy qua D4 vµ T1, Ud = - gãc më  vỊ nguyên tắc biến thiên từ Điện áp chỉnh lu điều chỉnh từ giá trị lớn đến Điện áp trung bình tải Ud=UdI-UdII Trong U dI = U dII = 6π −α 6 ∫ √ U sin θ dθ= 2√π U cos α π −α 11 π 2π ∫ √2 U sin θ dθ=− 2√π U cos α 7π Thay vµo ta cã U d= √6 U (1+cos α ) 2π ` Sinh viên :Phạm Duy Tùng Điện áp ngợc cực đại đặt lên van Ungmax=2,45U2 Số lần đập mạch chu ky -Ưu nhợc điểm sơ đồ +Ưu điểm:sơ đồ có kênh điều khiển so với sơ đồ cầu pha nên điều khiển dễ dàng hơn,đầu t +nhợc điểm: điện áp không đợc tốt nh sơ đồ cầu pha đối xứng,dải điều chỉnh điện áp không lớn