Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính & Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông - Lâm - Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.
Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Thiết kế mạch động lực A.chọn bộ biến đổi Với điện áp nguồn cung cấp là xoay chiều hình sin và yêu cầu đầu ra của bộ biến đổi là điện áp một chiều điều chỉnh đợc. Ta có thể sử dụng sơ đồ chỉnh lu có điều khiển hoặc một sơ đồ chỉnh lu không điều khiển kết hợp với một bộ biến đổi một chiều- một chiều. Trong đề tài này ta chọn sơ đồ chỉnh lu có điều khiẻn cho gọn nhất, đơn giản nhất, còn phơng án dùng một sơ đồ chỉnh lu không điều khiển kết hợp với bộ biến đổi một chiều - một chiều không sử dụng vì nó cồng kềnh, kích thớc lớn, tốn nhiều van và giá thành lại cao. Với yêu cầu cụ thể của phụ tải đã cho thì các sơ đồ chỉnh lu sau có thể đáp ứng đợc: 1). Sơ đồ chỉnh lu hình tia 2 pha 2). Sơ đồ chỉnh lu hình tia 3 pha 3). Sơ đồ chỉnh lu hình cầu 1 pha 4). Sơ đồ chỉnh lu hình cầu 3 pha Ta xét một số bộ biến đổi: *). Hình tia ba pha: Nguyễn Vĩnh Hà 2005 1 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ atm a b t1 d 0 k k a k atmatm r c t2 t3 r c r c Ed ld rd Giả thiết Ld=, cho sơ đồ làm việc với một góc điều khiển bằng và cũng giả thiết là sơ đồ đã làm việc xác lập trớc thời điểm bắt đầu xét (t=0). *Tại 0 o 30 o thì Do không làm việc u d = u do cos *Tại 30 o 150 o thì Do không làm việc -Từ t=0ữ/3 van T 3 dẫn dòng ta có u d = u c i T1 = 0 i T2 = 0 i T3 = i d = I d i Do = 0 Nguyễn Vĩnh Hà 2005 2 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ u T1 = u ac u T2 = u bc u T3 = 0 -Các khoảng Từ t=/3ữ 1 =/6 + Từ t=ữ 2 Từ t=5/3ữ 3 Từ t=7/3ữ 4 thì Do dẫn dòng u d = 0 i T1 = 0 i T2 = 0 i T3 = 0 i Do = i d = I d u T1 = u a u T2 = u b u T3 = u c -Từ t= 1 =/6+ ữ van T 1 dẫn dòng u d = u a i T1 = i d = I d i T2 = 0 i T3 = 0 i Do =0 u T1 = 0 u T2 = u ba u T3 = u ca -Từ t= 2 ữ5/3 van T 2 dẫn dòng u d = u b i T1 = 0 i T2 = i d = I d i T3 = 0 i Do =0 u T1 = u ab u T2 = 0 u T3 = u cb -Từ t= 3 ữ7/3 van T 3 dẫn dòng u d = u c i T1 = 0 i T2 = 0 i T3 = i d = I d i Do =0 u T1 = u ac u T2 = 0 u bc u T3 = 0 -Từ t= 4 van T 1 dẫn dòng Sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc *). Hình cầu một pha bán điều khiển Nguyễn Vĩnh Hà 2005 3 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ CK i d D 2 T 2 BA CD K + ĐC - Rh D K T 1 K ~ CKT 1 Hình1.6-Sơ đồ nguyên lý mạch động lực của hệ thống Hoạt động của sơ đồ: Khi t= cho xung điều khiển mở T 1 trong khoảng thời gian 1ữ tiristor T 1 và điôt D 2 cho dòng chảy qua. Khi U 2 bắt đầu đổi dấu D 1 mở ngay, T 1 tự nhiên khoá lại, dòng i d =I d chuyển từ T 1 sang D 1 (lúc này D 2 vẫn cho dòng chảy qua do sức điện động tự cảm trong L d tạo ra). D 1 và D 2 cùng cho dòng chảy qua, U d =0 Khi t =2=+ cho xung mở T 2 . Dòng tải i d =I d chảy qua D 1 và T 2 . Điốt D 2 bị khoá lại. Khi U 2 bắt đầu đổi dấu D 2 mở ngay, T 2 tự nhiên khoá lại, dòng i d =I d chuyển từ T 2 sang D 2 (lúc này D 1 vẫn cho dòng chảy qua do sức điện động tự cảm trong L d tạo ra). Nguyễn Vĩnh Hà 2005 4 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Khi t =3=2+ cho xung mở T 1 quá trình hoạt động của các van tơng tự nh chu kỳ trớc đó. Hình 17. Đồ thị điện áp và dòng điện của mạch chỉnh lu cầu bán điều khiển. Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng của Tiristor và của điôt không bằng nhau. Góc dẫn dòng của điốt là D =+, còn góc dẫn dòng của tiristor là T =-. Giá trị trung bình của điện áp tải: Ud U Sin d U = = + 1 2 2 1 2 2 . ( cos ) của dòng tải = R U I d d của dòng trong tiristor Nguyễn Vĩnh Hà 2005 5 T1 u ii ii T2 T1 id U ii ii 1 d U t t t 3 2 t t t 2 D1 D2 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ = = 2 ).(I d.I 2 1 I d dT của dòng trong điốt = = + 2 ).(I d.I 2 1 I d dT Giá trị hiệu dụng của dòng chảy trong cuộn dây thứ cấp máy biến áp = = 1IdI 1 I d 2 d2 Kết luận: Sơ đồ chỉnh lu hình tia 2 pha là một sơ đồ tơng đối đơn giản so với sơ đồ chỉnh lu hình cầu điện áp đặt trên mỗi van lớn gấp 2 lần do đó quá trình tính toán chọn van sẽ khó khăn. Mặt khác điện áp 2 pha là một hệ thống không có trong thực tế, việc quấn máy biến áp phức tạp vì vậy sơ đồ này ta không chọn. Sơ đồ chỉnh lu tia 3 pha là một sơ đồ hoàn chỉnh, chất lợng điện áp ra tốt hơn sơ đồ hình tia 2 pha, nhng số van nhiều hơn và mạch điều khiển phức tạp hơn sơ đồ hình tia 2 pha, do đó ta không sử dụng sơ đồ này cho đề tài. Sơ đồ chỉnh lu hình cầu 3 pha là một sơ đồ chỉnh lu tốt. Cho phép sử dụng ở hệ thống truyền động công suất lớn, chất lợng điện áp ra tốt, điện áp đặt trên van nhỏ hơn một nửa so với điện áp đặt trên mỗi van của sơ đồ chỉnh lu hình tia 2 pha và 3pha do đó dễ chọn van trong tính toán thiết kế, nhng nhợc điển của nó là mạch động lực phức tạp, mạch điều khiển phức tạp, số lợng van nhiều, giá thành cao, trong khi yêu cầu của phụ tải mà đề tải cho không cần chất lợng điện áp ra quá tốt. Để đáp ứng đợc yêu cầu của phụ tải mà đề tài đã cho và bảo đảm đợc tính kinh tế ta chọn sơ đồ chỉnh lu hình cầu một pha cho mạch động lực của hệ thống truyền động điện. Trong chỉnh lu hình cầu một pha có 5 dạng chính sau: 1). Sơ đồ chỉnh lu hình cầu một pha dùng 4 điốt cùng với 1 Thyristor và một điốt không. Nguyễn Vĩnh Hà 2005 6 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ 2). Sơ đồ chỉnh lu hình cầu một pha dùng 4 Thyristor. 3). Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha sử dụng 4 Thyristor và 1 điốt không. Nguyễn Vĩnh Hà 2005 7 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ 4). Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha sử dụng 2 Thyristor và 2 điốt không, trong đó 2 van có điều khiển đợc mắc ở 2 nhóm van khác nhau và anốt của van ở nhóm katốt chung nối với katốt của van ở nhóm anốt chung, hai van không điều khiển cũng mắc tơng tự. 5). Sơ đồ chỉnh lu cầu 1 pha sử dụng 2 điốt và 2 Thyristor, trong đó 2 van có điều khiển đ- ợc bố trí ở cùng một nhóm van, nhóm còn lại là 2 van không điều khiển. * Vậy ta sử dụng sơ đồ chỉnh lu cầu một pha bán điều khiển. 2 điốt và 2 Thyristor, trong đó 2 van có điều khiển đợc bố trí ở cùng một nhóm van, nhóm còn lại là 2 van không điều khiển. 1.2. Chọn phơng pháp hãm. Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngợc chiều tốc độ quay. Với động cơ điện một chiều kích từ độc lập có ba trạng thái hãm: Hãm tái sinh, hãm ngợc và hãm động năng. Việc chọn phơng pháp hãm phù hợp với công nghệ là điều rất quan trọng. Với yêu cầu không cần chhính xác, chỉ cần hãm dừng nhanh để tăng năng suất đảm bảo yêu cầu đặt ra là không đảo chiều quay.Sau đây ta xét các chế độ hãm của động cơ điện một chiều kich từ độc lập để chọn ra một chế độ hãm thích hợp: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có ba trạng thái hãm: -Hãm tái sinh -Hãm ngợc Nguyễn Vĩnh Hà 2005 8 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ -Hãm động năng a). Hãm tái sinh Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải. Khi hãm tái sinh E>U động cơ làm việc nh một máy phát điện song song với lới. So với chế độ động cơ, dòng và mô men hãm đã đổi chiều và đợc xác định theo biểu thức: I U E K K h u u o o = = < R R 0 M h =KI n <0 Phơng trình đặc tính cơ : = U K R K M u u ( ) . 2 Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện đổi chiều và công suất đợc đa trả về lới có giá trị P=(E-U)I. Đây là phơng pháp hãm kinh tế nhất vì động cơ sinh ra điện năng hữu ích. Nhng với bộ biến đổi Tiristo-động cơ thì cácTiristo không cho phép dẫn dòng ngợc (mà ở chế độ hãm ngợc dòng điện đa lên lới bị đảo chiều xem hình 1.1) nên dòng I h không thể chạy ngợc qua bộ biến đổi để trả năng lợng về lới. Do đó hệ truyền động đã nêu trên không thực hiện hãm tái sinh. Nguyễn Vĩnh Hà 2005 9 Hình 1.1 Đặc tính hãm tái sinh của động cơ kích từ độc lập Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ . Hãm ngợc Trạng thái hãm ngợc của động cơ xảy ra khi phần ứng dới tác dụng của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do momen thế năng quay ng- ợc chiều với momen điện từ của động cơ. Mômen sinh ra bởi động cơ khi đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất. Với bộ biến đổi Tiristo-Động cơ ta có thể thực hiện hãm ngợc bằng các cách sau: *) Đa điện trở phụ vào mạch phần ứng (hình 1.2) Dòng điện hãm: I U E K K h u u o o = + = + R + R R + R u f u f Phơng trình đặc tính cơ: = +U K R R K M dm dm u f dm ( ) . 2 (Phơng trình đặc tính cơ là phơng trình đặc tính biến trở) Nhận xét: Khi hãm ngợc ta vẫn sử dụng điện lới do đó sẽ không thực hiện đợc khi sự cố mất điện. *) Đảo chiều điện áp phần ứng cùng với đa điện trở phụ vào mạch phần ứng Nguyễn Vĩnh Hà 2005 10 [...]... cho động cơ Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngợc chiều với tốc độ quay của động cơ (lúc này động cơ làm việc ở chế độ máy phát ) Nh phân tích chọn động cơ trên ta chọn động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập nên có 3 trạng thái hãm sau đây: Nguyễn Vĩnh Hà 2005 15 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ 1- Hãm tái sinh ( trả năng lợng về lới ) Hiện tợng này xảy ra khi tốc độ động cơ. .. đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Qua đồ thị đặc tính cơ (hình 1.3 ) ta có nhận xét : với kiểu hãm này với nhợc điểm giống nh trờng hợp hãm trên nó còn có thêm nhợc điểm nữa là phải thêm thiết bị cắt điện vào đúng thời điểm tốc độ động cơ bằng không (=0) nếu không động cơ (Mđc>Mc) sẽ quay ngợc lại Hình 1.3 Đặc tính hãm ngợc khi đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng của động cơ Vì thông thờng động cơ. .. Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ việc nh một máy phát mắc nối tiếp với lới Lúc đó nó vừa nhận năng lợng từ lới điện đồng thời năng lợng điện do nó phát ra đều tiêu tán trên mạch phần ứng dới dạng nhiệt làm giảm tuổi thọ động cơ Mặt khác nếu nh tốc độ động cơ đã giảm thấp nếu ta không cắt động cơ ra khỏi lới một cách chính xác thì động cơ sẽ quay ngợc lại do đó không phù hợp với yêu cầu... vì động cơ sinh ra điện năng hữu ích nếu đủ điều kiện hoà điện Xét thực tế đề tài, với hệ thống truyền động van động cơ thì van (Tiristor ) chỉ dẫn dòng theo 1 chiều nhất định nên khi động cơ sinh ra năng lợng trả về lới thì các van không cho phép dẫn ngợc nên ta không sử dụng chế độ hãm này Nguyễn Vĩnh Hà 2005 16 Thuyết minh đồ án môn học 2- Hãm ngợc: Tổng hợp hệ điện cơ Xảy ra khi phần ứng động cơ. .. chọn Rh cho phù hợp Ihd (2ữ2,5).Idm b1 _ + L b2 Rh2 Rh1 0 R Mhđ2 Mhđ1 0d1 Nguyễn Vĩnh Hà 2005 a 0d218 Mc M Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Đ Ih Rh Khi hãm động năng, năng lợng chủ yếu đợc tạo ra do động năng của động cơ nên nó chỉ tiêu tốn trong mạch kích từ của động cơ với công suất: Pktđm = (1 ữ 1,5) % Pđm Hãm động năng kích từ độc lập không thể thực hiện khi mất điện do mạch kích từ... phù hợp với yêu cầu công nghệ c) Hãm động năng Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc nh một máy phát mà năng lợng cơ học các động cơ đã tích luỹ đợc trong quá trình làm việc trớc đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dới dạng nhiệt *) Hãm động năng kích từ độc lập Ta cắt phần ứng động cơ khỏi lới điện một chiều và đóng vào một điện trở hãm nhng còn mạch kích từ vẫn nối với nguồn nh cũ... đổi chiều điện áp phần ứng và đa thêm điện trở phụ vào mạch, động cơ chuyển sang làm việc ở điểm b trên đặc tính biến trở Tại b mô men đã đổi chiều chống lại chiều quay của động cơ nên tốc độ giảm theo đoạn bc, tại c tốc độ bằng không nếu ta cắt phần ứng ra khỏi điện áp nguồn đặt vào động cơ thì động cơ sẽ dừng lại, còn nếu ta không nếu ta không cắt phần ứng ra khỏi điện áp nguồn đặt vào động cơ thì tại... nguồn (tại C) nếu không động cơ chuyển sang Nguyễn Vĩnh Hà 2005 17 Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ làm việc ổn định tại D với chiều quay ngợc lại Ih = U u Eu U u + Eu = Ru + R f Ru + R f M h = KI f Đa Rf vào để hạn chế dòng điện hãm Song trạng thái hãm ngợc thờng gây tổn thất rất lớn, giảm đáng kể tuổi thọ động cơ, không khắc phục đợc sự cố nh mất điện và nếu cắt điện không đúng thời điểm... của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do mômen thế năng quay ngợc chiều với động cơ Mômen của động cơ sinh ra khi đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất Ta có thể thực hiện hãm ngợc theo 2 cách: + Đa điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng động cơ: Ih = U u + Eu U + K = Ru + R f Ru + R f M h = K I h 0 b C D 0 0đ - 0 0 Mc Mc 0 M(I) M 0đ U E Nh vậy, E và U tác động cùng chiều, động. .. công suất khi hãn động năng: E.Ih = (R + Rh).Ih.Ih *) Hãm động năng kích tự kích Hình 1.5 Sơ đồ hãm động năng tự kích của động cơ một chiều kích từ độc lập a) Sơ đồ nguyên lý; b) Đặc tính hãm; Nó khắc phục nhợc điểm trên của hãm động năng tự kích độc lập Thật vậy hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần ứng lẫn cuộn kích thích ra khỏi lới điện để đóng vào một điện trở hãm (hình . Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ Thiết kế mạch động lực A.chọn bộ biến đổi Với điện áp nguồn cung cấp là xoay chiều hình sin và yêu cầu đầu ra của bộ biến đổi là điện áp một chiều. cho động cơ Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngợc chiều với tốc độ quay của động cơ (lúc này động cơ làm việc ở chế độ máy phát ) . Nh phân tích chọn động cơ trên ta chọn động cơ. tính hãm tái sinh của động cơ kích từ độc lập Thuyết minh đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ . Hãm ngợc Trạng thái hãm ngợc của động cơ xảy ra khi phần ứng dới tác dụng của động năng tích luỹ trong