1 2 E1 1 1211 11T 1H HH1 xa 37 Hình 3.8 Đo tốc độ với máy PIAL LOC DC orcccccccescesvescssvessestesstsessstevssessesessessitsvsvearenssareveees 31 Hình 3.9 Sơ đồ cấu trúc của hệ thông có
Trang 1
BAO CÁO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
BO MON DIEU KHIEN & TU DONG HOA hh
DO AN DIEN TU CONG SUAT TRUYEN DONG DIEN
THIET KE HE THONG TRUYEN DONG CHỈNH LƯU — DONG CO MOT CHIEU
KICH TU DOC LAP Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Hữu Hải
Nhóm số: 5
I | Nguyễn Tuấn Anh | 2020607513 | 2020DHDKTD04- K15
2 | Dao Hoai Nam 2020607731 2020DHDKTD04- K15
3 Pham Ngoc Long 2020606983 2020DHDKTD04- K15
Trang 2I THONG TIN CHUNG
1 Ho va tén GV1i cece cence cae eener een een ene ne ees
2 Họ và tén GV22 ccc cee er eee cee bee sen een eee enn vee vinaens
1 | Nguyễn Tuấn Anh 2020607513 2020DHDKTD04- K15
2 Đào Hoài Nam 2020607731 2020DHDKTD04- K15
Tén san pham: Bao cao do an mon hoc
Il, ĐÁNH GIÁ (Điển từng tiêu chí và điểm cuối cùng làm tròn đến 0,5 điểm)
1 LI.1 công suât, hệ truyền A A, LA À 5
động điện ứng dụng trong các công nghệ
sản suât Thiết kê, tính chọn
mach lực và mạch
điều khiên
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Trang 3
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH :22222222222122221121222111222112.21112.11 E.Eerrrrieg i DANH MỤC BẢNG BIỂU 2252 22211212221112211112221111222111.2.12 1.11 dee ii LỜI NÓI ĐẦU -2252:22222222221112212112222111212111121211122121111211112112.11 1e 1
CHUONG 1 Tổng quan về hệ truyền động chỉnh lưu - động cơ một chiều 3
1.1 Giới thiệu vỀ TirISEOF óc 2 2222 221 2t HH re 3
1.1.1 Nguyên lí làm việc của TÌTISEOT S 2 2222212111112 222112211 tr Hee 3
1.2 Giới thiệu về động cơ một chiÊu 2 + s St E1 2EE115E12121171212111111111 1xx re 3
1.2.1 Cầu tạo của động cơ điện một ST 3
1.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập - 2-5 E121 21322121211 12211 re 3
1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiỀu c2 Hye 4 1.3.1 Khải niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiễu 4
1.3.2 Giới thiệu về sơ đỒ co c2 tt H11 re 5
1.4 Tổng quan về chính lưu cầu ba pha có đảo chiều s- 5-52 5252 ‡E‡EEzEvExzEzExres 7 1.4.1 Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-Ð đảo chiễu 7 1.4.2 Phương pháp điều khiển chung 5: 5c 1 SE 2 1212111121711 E1E1E 1t te 7
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẠCH CHỈNH LƯU .-: 5 12
2.1 Tính chọn mạch động lực : E22 2E 1211221153121 1E1151 2158121110118 Hrrey 12
2.1.1 Sơ đồ mạch động lực hệ chinh lưu cầu ba pha Thyristor - eee 12
2.2 Thiết kế mạch điều khiễn ò2 ng S11555 1151151155551 2111155 1E E neo 19
2.2.1 Sơ đồ nguyên lý - c1 tt HH H111 ni 19 2.2.2 Nguyên tắc điều khiến - 5s SE E2 111111111 110111011 rre 19
2.2.3 Các khâu cơ bản của mạch điều khiển: s¿:: 22c 2 vtcrrrrrirrrrerrree 20
2.2.4 Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động - 5c se re 25
CHƯƠNG 3 Xây dựng hệ điều khiển tốc độ sử dụng bộ điều khiển ød 27 1.1 Tính chọn thiết bị đo dòng điện, điện áp và tốc độ che 27 3.1.1 Thiết bị đo dòng điện và mạch đo lường dòng điện 5: 27 3.1.2 Thiết bị đo điện áp và mạch đo lường điện áp - ¿5c 2222 +ccs 29 3.1.3 Thiết bị đo tốc độ và mạch đo lường tốc độ 0T HH HH Hee 30
3.2 Tổng hợp mạch vòng điều chính tốc độ 52-5 S9 E2 E122 sre 31
3.2.1 Xác định cấu trúc và tham số của bộ điều chỉnh dòng điện 31
3.2.2 Xác định cau trúc và tham số bộ điều chỉnh tốc độ - -2-c:-: 33
3.2.3 Xác định các tham số của sơ đồ câu trúc hệ truyền động : - 35
3.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả bằng phần mềm Matlab/ Simulink - 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 2c S2 11 1121515511212112121121 1111 T01 E12 1x Hye 38
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cdu tao va ký hiệu Của TÌFÍSÍOF cv cành hà hé hà Hà HH Hoa 3
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập se 3
Hình 13 Các đặc tính của động cơ một chiễu kích từ độc lập khi giảm áp đặt vào phân
Hinh 2.1 So dé mach động lực của hệ chỉnh lưu cẩu ba pha thyristor hệ 1-Ð 12
Hình 2.2 Sơ đồ khối điều khiển thyriSfOF à ch HH HH He 19 Hình 2.3 Nguyén tac diéu khién thang dteng tuyén tÍnh keo 19 Hình 2.4 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng qFCCOS à ào co nh nhe 20 Hình 2.5 Một số khâu đồng pha điển hình tt ng ue 21 Hình 2.6 Giản đồ của khâu động phá cọ nha 22 Hình 2.7 Khẩu so sánh bằng frdHZiÍOF à Tình Hye 22 Hình 2.8 Khẩu so sánh bằng một cổng đảo của khuyếch đại thuật toán 23 Hình 2.9 Sơ đô so sánh hai tín hiệu khác đấu So So Set hersesrke 23 Hình 2.10 Sơ đô các khâu khếch đại và phân phối Xung bằng tranzitor công suấi 23 Hình 2.11 Sơ đô các khâu khếch đại và phân phối Xung bằng sơ đồ Darlington ¬ 24 Hình 2.12 Sơ đồ các khâu khếch đại và phân phối xung sơ đô có tụ nối tẳng 24 Hình 2.13 Sơ đồ phối hợp tạo xung CHÙM ch nga 24 Hình 2.14 Sơ đồ tạo xung chùm dùng vi mạch 5Ö5 chen iyu 25 Hình 2.15 Sơ đô xung chùm đa hài bằng khuếch đại thuật toán co: 25
Hình 2.16 So dé tao xung chùm" tạo bằng mạch khuếch đại thuật toán 25
Hình 2.17 Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha bằng chùm xung điều khiển 26
Hình 3.1 Một số cảm biến dòng điện LEMM cect cect teeters teense reeteteentees 27
Hình 3.2 Nguyên lý cảm biến LEM nh TH HH He 27 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch đo dòng điện D/AC ch sxe 28 Hình 3.4 Nguyên lý cảm biến LEM s ntchnnHnHH HH ge 29
Hình 3.5 Cảm biến LEM L25-P vn HH hư 29
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý mạch đo điện đp ằ cccSnncnnnnh HH 29 Hình 3.7 Máy phát HỐC 1 2 E1 1 1211 11T 1H HH1 xa 37 Hình 3.8 Đo tốc độ với máy PIAL LOC DC orcccccccescesvescssvessestesstsessstevssessesessessitsvsvearenssareveees 31 Hình 3.9 Sơ đồ cấu trúc của hệ thông có mạch vòng điều chỉnh dòng điện 32 Hình 3.10 Sơ đô cẩu trúc của hệ thống có mạch vòng điễu chỉnh dòng điện sau khi biến
“AE 32
Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống có mạch vòng điểu chỉnh tốc độ 34
Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống tổng hỌp à SctnnnnHh are 35 Hình 3.13 Mô phỏng trên phần mềm Mlatlab SiimulinĂ à Site 3ó Hình 3.14 Kết quả mô phỏng với tín hiệu đặt 500 vòng/phút co 36 Hình 3.15 Kết quả mô phóng với tín hiệu đặt 2500vòng/phưúii co sec 36
Trang 5DANH MUC BANG BIEU
Bảng 2.1 Bảng thông các thông số của máy biến áp động lực
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của cảm biến LEM LTS 25-NP
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của cảm bién LEM LV25-P
Trang 6Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới công nghiệp hiện đại hóa đất nước hiện nay, vấn đề áp dụng khoa học kỹ thuật vào các quy trình sản xuất là vấn đề cấp bách hàng đầu Cùng với sự phát triển của một số ngành như điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đã phát triển vượt bậc Tự động hóa các quy trình sản xuất đang được phổ biến, có thể thay sức lao động con người, đem lại năng suất cao chất lượng sản phẩm tốt
Hiện nay, các hệ thống dây chuyên tự động trong các nhà máy, xí nghiệp được
sử dụng rộng rãi, vận hàng có độ tin cậy cao Vấn đề quan trong trong các dây chuyển sản xuất là điều khiển điều chinh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nâng cao năng suất
Với hệ truyền động điện một chiều ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điều chính cao, cùng với sự phát triên không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử Hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động cơ và từ thông đã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao
Ở nude ta hiện nay một SỐ dây chuyên nhập ngoai, với một số lý do khách quan cho nên một số thiết bị khi có vấn đề sự có phải nhờ đến chuyên 1a Hước ngoài Về việc thay thế và điều khiển từng bước để hội nhập cùng với sự phát triển chung của khoa học
kỹ thuật
Trong quá trình nghiên cứu không thể tránh khỏi thiêu sot kinh mong quý thầy
cô chỉ bảo đề em được hiệu thêm, có kiên thức nhật định đề phục vụ cho chuyên ngành
cua minh sau này
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Ths Nguyễn Hữu Hải
và các thay cô tự động hóa đã hướng dân, giúp đỡ, tạo điệu kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đề tài này
Em xin chan thanh cam on!
Hà nội, ngày thang năm 2023
Trang 7Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TT Ma SV Ho tén sinh vién Lớp/Khóa Ngành
1 | 2020607513 Nguyễn Tuấn | Anh | 2020DHDKTD04 | DK&TDH
2 | 2020607731 Đào Hoài Nam | 2020DHDKTD04 | DK&TDH
Dong co mot chiéu co thong s6: Pan=11kW:; Uam=440V; Lam=30A; nam= 2800v/p
PHAN THUYET MINH
1 Tổng quan về hệ truyền động chính lưu — déng co mét chiéu
2 Tính toán, thiết kế mạch chỉnh lưu
2.1 Tính chọn mạch lực
2.2 Thiết kế mạch điều khiển
3 Xây dựng hệ điều khiển tốc độ sử dụng bộ điều khiển PID
3.1 Tính chọn thiết bị đo dòng điện, điện áp và tốc độ
3.2 Tổng hợp mạch vòng điều chinh tốc độ
3.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả bằng phần mềm Matlab/ Simulink3
Ngày giao đề tài: 06/03/2023 Ngày hoàn thành: 16/06/2023
Hà Nội, ngày 06 tháng 03 năm 2023
BO MON DK & TỰ ĐỘNG HÓA GIAO VIEN HUONG DAN
TS Pham Van Hung Ths Nguyễn Hữu Hai
Trang 8Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
CHUONG 1 TONG QUAN VE HE TRUYEN DONG CHINH LUU -
DONG CO MOT CHIEU
1.1 Giới thiệu về Tiristor
Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên Anoi, Katot va cực điều khiên G (hinh vẽ)
Hình 1.1 Cau tao va ky hiéu cua Tiristor
1.1.1 Nguyên lí làm việc cua Tiristor:
Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm
của nguôn điện áp, Jì và Js được phân cực thuận, J› bị phân cực ngược Gân như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2 Điện trường nội tại Eì của J› có chiêu hướng từ Nị
vệ P;¿ Điện trường ngoài tác động cùng chiêu với Eì, vùng chuyên tiép cũng là vùng
cách điện càng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Tiristor mặc dù nó được đặt dưới điện áp thuận
1.2 Giới thiệu về động cơ một chiều
Động cơ điện | chiều DC được viết tắt của cụm từ “Direct Current Motors” là
một loại động cơ điêu khiên băng dòng điện có hướng xác định
1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: Phần fnh và phần
Trang 9Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện , ` x as U, RARy
Ta có phương trình đặc tinh co: @ = ~- ~
Kœ — (K@)?
Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ đó là: từ thông động cơ (®), điện áp phân ứng (Ủy), điện trở phân ứng
122.1 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết: ® = Pam = const
Hình 1.3 Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập khi giảm áp đặt vào phần ứng
động cơ 1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiều
1.3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiều
Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp
xoay chiêu của nguôn thành điện áp một chiêu trên phụ tải
Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà có chứa các thành phân xoay chiêu cùng với một chiêu
Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện áp
dap mach Tri sô điện áp một chiêu, hiệu áp suât ảnh hưởng của chúng do nguồn xoay chiêu rât khác nhau
Bộ biến đổi Thyristor với chuyên mạch tự nhiên có điện áp (dòng điện) ra là 1 chiều là các thiết bị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha thành điện áp I chiều điều khiển ngược
Hoạt động của mach do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà co thé
thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phân tử lực
4
Trang 10Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu to:
Trang 11Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha
- Theo sơ đồ nói có: Chính lưu nửa chu kỳ, chính lưu 2 nửa chu kỳ, chính lưu hình cầu,
chỉnh lưu hình ta
- Theo sự điều khiên có: Chinh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển, chính
lưu bán điều khiên
1.3.2 Giới thiệu về sơ đồ
Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập, thực hiện chức năng biến năng lượng điện
một chiêu thành cơ năng truyện động cho cơ câu sản xuat
BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiến, thực hiện chức năng biến năng lượng điện
xoay chiêu thành năng lượng điện một chiêu cung câp cho động cơ
Ua tin hiéu điện áp đặt
FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ
TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
FX là mạch phát xung 1.3.2.1 Hoạt động cúa hệ thống Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc này động cơ vân chưa làm việc Khi ta đặt vào hệ thông một điện ap dat Ua ứng với một toc
độ nào đó của động cơ Thông qua khau TH & KD va mach FX sé suất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi, nêu lúc này nhóm van nào đó
đang được đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc mở ơ Đầu ra của BBĐ có điện á ap Ua
đặt nên phần ứng động cơ động cơ quay với tốc độ ứng với Ua ban đầu
Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động
cơ giảm thì qua biểu thức : Up = Ủa - Yn
Trang 12Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện khi n giảm —Ubpx tăng —œ giảm —Uatăng — n tăng về điểm làm việc yêu cầu Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại Đây là nguyên lý ôn định tôc đệ
Đặc tính cơ của hệ thông truyền động:
X‹ : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van
Thay đổi góc điều khiển:
+ Khi œ =0 +7 — sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Eao đến - Eao và ta được một họ đặc tính song song nhau năm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ | M | do các van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều
; Các đặc tính cơ của hệ T - Ð mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Ð bởi thành
phân sụt áp do hiện tượng chuyên mạch giữa các van bán dân gây nên
Trang 13Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng
Trang 14Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện Dòng điện trung bình của mạch phan img:
_E-E,
R+Xy Phương trình đặc tính:
#„cosB_, R+Xự
Kan KQan
(0=
- Chế độ dòng điện gián đoạn:
Trong thực tế tính toán hệ T - Ð chí cần xác định biên giới vùng dòng điện giản đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn A = 2x /p va goc chuyén mạch uw = 0 Đường biên liên tục gần là đường elip
Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu Tuy nhiên khi
tăng số pha chính lưu sơ đồ sẽ phức tạp
1.4 Tổng quan về chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều
1.4.1 Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-Ð đảo chiều Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ
Giữ nguyên dòng kích từ và đảo chiều dòng phan ứng nhưng được phân ra bốn sơ đồ chính:
+ Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bang
cach đảo chiêu dòng kích từ
+ Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay băng
công tắc từ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi )
+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiên riêng
+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song điều khiển chung
Tuy nhiên, Mỗi loại sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng và thích hợp với từng loại tải, trong phần này ta chọn “Bộ „yên động dùng hai bộ biến đổi noi song song nguogc diéu khiển chung”, bởi nỗ dùng cho dải công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao và thực hiện đảo chiều ê êm hơn Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều được mà còn
có thể hãm tái sinh
1.4.2 Phương pháp điều khiến chung
Sơ đồ gồm hai bộ biến đổi Gì và G2, đâu song song ngược với nhau và các cuộn kháng cân băng L; Từng bộ biên đôi có thê làm việc ở chê độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu
142.L Phương pháp điều khiển kiểu tuyến tính : œ + œ› = m8 Lúc này cả hai mạch chính lưu cùng được phát xung điều khiển , nhưng luôn khác
chế độ nhau : một mạch ở chế độ chỉnh lưu ( xác định dấu của điện áp một chiều ra tải
cũng là chiều quay đang cần có ) còn mạch kia ở chế độ nghịch lưu Vì hai mạch cùng dâu cho một tải nên giá trị trung bình của chúng phải bằng nhau
9
Trang 15Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện U: = Un = Ue; (2-21)
Néu dòng dién lién tuc ta co : Uai = Uao.cosai ; Ua2 = Uao.cosaz Vay: Udo.cosa1 = Uao.cosa2
Hay: cosơi † cosơœa = 0 = a1 + mw = 1800 ; Nếu ơi là góc mở đối với Œì, ơœ là góc mở đối với Ga thì sự phối hợp giá trị ơi và
o2 phải được thực hiện theo quan hệ: ơi + dạ = 1800
Sự phối hợp này gọi là phối hợp điều khiển tuyến tính (hình 2-10)
Qa
=180/ — 129 gạ=180
Hình 1.6 Sơ đồ phối hợp tuyển tinh cia a, vd ay
Giả sử cần động cơ quay thuận, ta cho Œ¡ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, œ = 0 —
900 , Ua > 0, bay gid a2 > 900 , G› làm việc ở chế độ nghịch lưu , Uø < 0
Ua = Uo cos ơi > 0; Ưa¿ = Ưa cos œ <0
Cả hai điện áp Uai và Ua déu dat lên phần ứng của động cơ M Động cơ chỉ có thê
“nghe theo” Ưai và quay thuận Động cơ tir choi Ua vi cac thyristor khong thê cho dòng chảy từ catôt đến anôt
Khi ơi = œ = 900, thì Uai = Ưaa = 0, động cơ ở trạng thái dừng
Gia str uc là điện áp điều khiển ở bộ điều khiển cần khởi động ĐM: quay thuận ta
cho uc = UueI (hình 2-10) +
ou = 300 , a2 = 1800 - a = 1500 , Ua =_ Uo , Ua2 = -—Uo
G¡ làm việc ở chế độ chính lưu còn G¿ chuẩn bị sẵn sàng để làm việc ở chế độ
nghịch lưu Nếu bây giờ cần giảm tốc độ động cơ, ta cho u, = u,a, các góc mở:
Trang 16Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện đổi dau, chảy từ M vào Gz: động cơ bị hãm tái sinh, tốc độ giảm xuống đến giá trị ứng với LJdI
Nếu cho điện áp điều khiển uc < 0 thì G; sẽ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, còn Gì
sẽ làm việc ở chê độ nghịch lưu phụ thuộc
Vậy băng cách thay đôi điện áp điệu khiến uc ( uc > 0 hoặc uc < Ö ) ta sẽ thay đôi
được góc mở ơi và g2 :
+ Néu uc > 0 thi a1 < 900, a2 > 900 dẫn đến bộ chỉnh lưu G¡ làm việc ở chế độ
chỉnh lưu, còn bộ bién d6i G2 lam viéc o ché d6 nghich lưu phụ thuộc két qua la lam cho
động cơ quay thuận or
Néu uc < 0 thì a1 > 900 , o2 < 900 dẫn đến bộ chính lưu G: làm việc ở chế độ nghịch
lưu phụ thuộc, còn bộ biên đôi G2 làm việc ở chê độ chỉnh lưu, két qua là làm cho động
co quay theo chiéu nguge wn
II
Trang 17Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện Đặc điểm của chế độ đảo dòng đang xét là có một dòng điện lúc thì chảy từ Gì vào
Ge, luc thi chảy từ G2 vào Gì mà không qua mạch tải Người ta gọi dòng điện này là “
dòng điện tuân hoàn ”
Dòng điện tuân hoàn làm cho máy biến áp và các thyristor làm việc nặng nề hơn
Đê hạn chê dòng điện tuân hoàn người ta dùng bôn điện cảm L‹ (như hình 2-12) Như thê sẽ làm tăng công suât đặt và giá thành hệ thông Tuy nhiên phương pháp điệu khiên chung cho phép điều chính nhanh tôi đa
Xác định dòng điện tuần hoàn icc
Tì và Te
Điện áp tuân hoàn trong khoảng này là :
Uccl2 = U2a —U2b = V6U2 sin(@ + 2/6)
Néu chuyén toạ độ từ O sang O2, taco:
di V6.8
Uccl2 = = V6U2 sind = 2 Xe _= ; icct2= “.cos +C
K hi Ð =ứi, 1s12—= Ô, ta có :
12
Trang 18dé 2X
e
13
Trang 19Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
46.2
lee12—- “.(COSỐ - COSGI) 2X,
Tiếp tục xét các khoảng khác , kết quả nhận được cho phép ta kết luận :
hoàn i‹.12 chảy từ Gì vào G› , và ba xung dòng điện tuần hoàn icc12 chảy từ G2 vào Gì
Trị trung bình của dòng điện tuần hoàn :
Trang 20Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẺ MẠCH CHỈNH LƯU
2.1 Tính chọn mạch động lực
2.1.1 Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha Thyristor
Trong phân này ta chọn bộ truyền động dùng hai bộ biến đổi nổi SOng song ngược điều khiển chung, bởi nó dùng cho dải công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao và thực hiện đảo chiều êm hơn Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều mà còn
Hình 2.1 Sơ đô mạch động lực của hệ chỉnh lưu cẩu ba pha thyristor hé T-D
Các thông số của động cơ:
Động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông SỐ sau:
Pam = 11 kW Uam = 440 V
15
Trang 21Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
= 30A nan = 2800 vong/phut 21,11, Tinh chon Thyristor:
Tính chọn thyristor dựa vào các yếu tố cơ bản như: dòng điện tải, sơ đồ chính
lưu, điêu kiện tản nhiệt, điện áp làm việc
Điện áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu
Điện áp ngược của van cần chọn :
Unv = Katu Unmax = 1,8 460,77 = 829,39 V
Trong đó: Kau: Hệ số dự trữ điện áp, thường chọn Kau = 1,8 Dòng điện làm việc cua van duoc inh theo dong hiéu dung :
Chon thyristor lam việc với điều kiện có cánh tản nhiệt và đủ diện tích tản nhiệt,
không có quạt đôi lưu không khí, với điệu kiện có dòng điện định mức của van cân
chọn:
lam =ki.lv = 3,2 17,32 = 55,42 A
ki : Hệ số dự trữ dòng điện, chọn kị = 3,2
Đề chọn thyristor làm việc với các tham số định mức cơ bản trên, ta tra bảng
thông sô van, chọn các van có thông so điện áp ngược, dòng điện định mức lớn nhật
gân nhât với thông sô đã tính
Vậy ta chọn thyristor cho mạch động lực loại T8S0EI0BEM có các thông SỐ SaU:
- - Dòng điện định mức của van: lim = 80 (A);
- - Điện áp ngược cực đại của van: Unr = 1000 (V);
- Dinh xung dong dién : l = 2500 (A);
- Do sut ap trén thyrisor : AUr = 2,4 (V);
- Dong dién cia xung diéu khién : I, = 150 (mA);
- Điện áp của xung điều khiển : Us =2,0 (V);
- Dong dién ro : IL =30 (mA);
- Nhiét dd lam viéc cue dai : Tmax= 125 (ÓC);
- Dong dién duy tri : Ih = 250 (mA) ;
- Tốc độ biến thiên điện áp : — = 1000 (V/us);
dt
- Thi gian chuyén mach : tm = 20 (us) ;
16
Trang 22Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
2.1.1.2 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu
Tính công suất biểu kiến của máy biến áp :
SBA = K; Pam = 1,05.11000 = 11550 (VA);
Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: Uì = 380 V ;
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
+ Phương trình cân bằng điện áp khi có tải : Uao.cosamin = Ua + 2AUv + 2AU am + AUBaA Trong đó :
Omin= 00 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới AUv = 2,4 V là sut ap trén thyristor
Udo = ~ COS Ain ~ ~ Cost? 497.6 V
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :
Up 497.6 U2= "= = 212,73 V
Trong do: ko : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , lấy kọ = 6
m : Sô trụ của máy biên áp ,m = 3
f: Tân sô của nguồn xoay chiêu, f= 50 Hz
11550—
Thay vao ta co: Qre = 6.4 = 52,65 cm”
3.50
17
Trang 23Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
Duong kinh tru: dre = vo ys = 82 cm
JE = TE
Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn: d = 9cm
Chọn loại thép kỹ thuật điện, các lá thép có độ dày 0,5 mm
Tính toán dây quấn
Sô vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp :
380 = 325,11 vong
Wi = 444f0 Fon Bp — 4,44.50.52,65.10~4.1,0 Lay Wi = 325 vong
Số vòng dây môi pha thử cập máy biến áp :
W2= “.WI= 325 = 181,94 vong
380 Lay Ws - = 182 vong
Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp:
Với dây dẫn bằng đồng , máy biến áp khô: J = 2:2,75( A/mm?)
=> Chọn Ii = Jo = 2,75A/Amm2 Tiét dién day dẫn, sơ cấp máy biến áp :
SI= — _ 3⁄2 = 4 98mm?
Jy 2,75 Chon day dẫn thiết diện hình chũ nhật , cách điện cấp B
Chuẩn hoá tiết điện theo tiêu chuan : Si= 5,01mm2
Kích thước của dây có ké dén cach dién la : Sica = ai x bị = 1,32 x 38mm
Tính lại mật độ dòng điện trong cuôn sơ cấp :
Kích thước của dây có kể đến cách điện là : 52a = 2x ba = l3 x6 87mm
Tính lai mật độ fons ae điện trong cuộn thứ cấp :
2
b=" _ 225 = 2.74 (A/mm? )
5 = sa Kết cầu dây quấn sơ cấp
Thực hiện dây quân kiêu đông tâm bô trí theo chiêu dọc trục
Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp :
Trang 24Đồ án môn học: Điện tử Công suất — Truyền động điện
Trong đỏ : ke : Là hệ số ép chặt , lấy ke= 0,95
Đường kính trong của ống cách điện:
= dre + 2a01 — 2So1 = 8,2+2.1-2.0,1= 10cm
Đường kính trong của của cuộn sơ cấp :
Du = Dị + 25 = 10 + 2.0,1 = 10,2 cm
Chọn bề dày cách điện giữa các lớp ở cuộn sơ cấp:
cdi: = 0,1 mm
Bề dày cuộn sơ cấp:
Bai =( ai † cdịi)maị =( 1,32 + 0,1 ).8 = 10,64 mm = 1,064 em
Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp:
* Kết cầu dây quấn thứ cấp
Chon sơ bộ cuộn chiều cao cuộn thử cấp :
he = hi = 21 (cm) Tinh so bo số vòng dây trên một lớp :