điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay động cơ điện một chiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ    ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Nguyễn Phương Thảo SINH VIÊN THƯC HIỆN : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang LỚP : ĐK8LC2 Hưng Yên , tháng 8 năm 2011 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện : Lớp : ĐK8LC.2 Khoá học : 2010-2012 Ngành đào tạo : Kỹ thuật Điện Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo bộ nguồn chỉnh lưu bán điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.  Số liệu cho trước: - Thông số động cơ DC: động cơ một chiều kích từ độc lập có U đm =220V, I đm =2.1A, n đm = 3000 vòng / phút , Pđm=370W. - Điều chỉnh vô cấp - Các tài liệu và giáo trình chuyên môn. - Hệ có đảo chiều quay. - Nguồn điện xoay chiều 220V, 50Hz.  Nội dung cần hoàn thành: 1. Phân tích, lựa chọn phương án 2. Lý thuyết và các vấn đề liên quan. 3. Phân tích, lựa chọn thiết bị. 4. Sản phẩm của đề tài: Quyển thuyết minh và các bản vẽ , sản phẩm phải hoạt động và có tính thẩm mỹ, mô tả đầy đủ nội dung của đề tài. Ngày nhận đề tài …/…/…… Ngày hoàn thành…/…/……… GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 2 1. Quản mạnh Dũng 2. Chu văn Giang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Phương Thảo Nhận xét đánh giá của giáo viên hướng dẫn ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 3 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Giáo viên hướng dẫn ………………………… ………………………… Nhận xét, đánh giá của giáo viên phản biện ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 4 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Giáo viên phản biện …………………………… ……………………………… LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, Khoa học _ Kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển kinh tế, CNH – HĐH đất nước. Trong những thành tựu khoa học – kỹ thuật phục vụ công cuộc phát triển đất nước thành công, phải kể đến cả những đóng góp của ngành tự động hoá trong cả đời sống, cũng như trong sản xuất công nghiệp mà Điện tử công suất góp phần giải quyết những bài toán kĩ thuật phức tạp trong các lĩnh vực tự động hóa. Việc ứng dụng điện tử công suất vào truyền động điện điều khiển tốc độ động cơ trong các xí nghiệp công nghiệp hiện đại ngày càng nhiều và không thể thiếu. Một trong những ứng dụng của đtcs trong sản xuất công nghiệp là điều khiển tốc độ động cơ một chiều. Chính vì vậy chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” dưới sự giúp đỡ của cô Nguyễn Phương Thảo.  Đồ án gồm các nội dung sau: • Chương 1 : Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ. • Chương 2: Thiết kế mạch • Chương 3: Chế tạo mô hình Trong quá trình thực hiện đề tài, Mặc dù chúng em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi cộng với quyết tâm cao nhất, song do trình độ còn có hạn nên không thể tránh khỏi nhiều sai sót, chúng em kính mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 5 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là cô Nguyễn Phương Thảo đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án môn học này! Nhóm sinh viên thực hiện: 1. Quản mạnh Dũng 2. Chu văn Giang Mục Lục Nội Dung Tra ng Tên đề tài 2 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3 Nhận xét của giáo viên phản biện 4 Lời nói đầu 5 Mục lục 6 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 6 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều 1.1.2. Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều. 1.1.2.1. Phần tĩnh hay stato. 1.1.2.2.Phần quay hay roto. 1.1.2.3.Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều. 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng hệ thống điều chỉnh tốc độ 1.2.1.1.Phạm vi điều chỉnh tốc độ. 1.2.1.2.Sai số tốc độ. 1.2.1.3.Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ. 1.2.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều. 1.2.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng. 1.2.4. Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ . 9 9 9 9 10 10 11 11 12 12 12 12 12 13 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 7 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠCH. 2.1. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 2.1.1. Chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển 2.1.2. Chỉnh lưu cầu 3 pha bán điều khiển 2.1.3. Lựa chọn tính toán sơ đồ mạch lực 2.1.3.1 Lựa chọn sơ đồ mạch lực 2.1.3.2 Tính chọn linh kiện và thiết bị bảo vệ 2.2. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 2.2.1. Phân tích mạch điều khiển. 2.2.2 Nguyên lý hoạt động. 2.3. GIỚI THIỆU VỀ VI MẠCH TCA 785. 2.3.1. Đặc trưng và nhiệm vụ. 2.3.2. Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo. 2.3.3. Các thông số và nguyên lý làm việc của TCA 785. 2.3.4. Tính toán các thông số mạch điều khiển. 2.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TOÀN MẠCH 2.4.1. Sơ đồ khối. 2.4.2. Khối nguồn. 2.4.3. Khối điều khiển. 2.4.4. Phần tử cách ly. 2.4.5. Phần mạch lực. 2.4.6 Sơ đồ nguyên lí toàn mạch 16 16 16 20 23 23 24 28 28 29 30 30 30 32 35 35 35 36 36 37 37 38 39 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 8 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÔ HÌNH 3.1 Sơ đồ bố trí linh kiện 3.2 Sơ đồ mạch boad 3.3 Mô hình sản phẩm đã hoàn thiện 3.4 Quá trình chạy thử mạch 41 42 43 43 LỜI KẾT. TÀI LIỆU THAM KHẢO. 46 47 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 9 Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng. Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải…mà điều quan trọng là các ngành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều. Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn(dễ phát sinh tia lửa điện)…nhưng do những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng nhất định trong sản xuất. Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng 10000KW , điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000V. Hướng phát triển hiện nay là cải tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và chế tạo những động cơ có công suất lớn… 1.1.2. Cấu tạo của máy điện một chiều. Kết cấu của máy điện một chiều có thể phân tích thành 2 phần chính là phần tĩnh và phần quay. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH : Quản Mạnh Dũng Chu Văn Giang 10 [...]... điều chỉnh tốc độ 1.2.1.2 Sai số tốc độ 1.2.1.3 Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ 1.2.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều - Điều khiển tốc độ động cơ bằng điện trở phần ứng - Điều khiển tốc độ bằng từ thông - Điều khiển tốc độ bằng điện áp phần ứng 1.2.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Để điều chỉnh điện áp phần... quy tắc bàn tay phải 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều là rất quan trọng nó có thể giúp ta dễ dàng chọn lựa phương phù hợp cho từng hệ thống riêng biệt Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với loại động cơ khác, không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc GVHD: Nguyễn Phương... Khoa Điện- Điện Tử Đồ án môn học  Tương ứng với việc sử dụng bộ biến đổi, ta có các hệ truyền động sau đây: -Hệ truyền động máy phát – động cơ ( hệ F -Đ) -Hệ truyền động xung áp – động cơ điện một chiều (hệ XA - Đ) -Hệ truyền động chỉnh lưu Tiristor – động cơ (hệ T-Đ)  Kết luận: Trong các hệ truyền động cho động cơ một chiều như trên nhóm chúng em đã chọn phương án sử dụng bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều. .. việc ở chế độ chỉnh lưu • Nếu E > 0 , động cơ làm việc ở chế độ động cơ • Nếu E < 0 động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược - Trong khoảng α = [ Π /2 ÷ α max] thì tải có tính chất thế năng Để quay ngược động cơ, lúc này Ed và E đổi dấu Nên dòng điện I u vẫn chạy theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều trả... Khoa Điện- Điện Tử Đồ án môn học mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng 1.2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng hệ thống điều chỉnh tốc độ Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện: 1.2.1.1 Phạm vi điều chỉnh. .. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng : - Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thông kích từ - Nguồn phần ứng được đưa vào hai chổi than để đưa vào cổ góp của phần ứng b F®t + n I a I c F ®t Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của máy điện một chiều d Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư các... để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều bởi: -Mạch nhỏ, không cồng kềnh, các kiến thức cần thiết sát với chương trình được đào tạo tại nhà trường -Độ tin cậy của mạch khá cao, có thể ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp 1.2.4 Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ) Với hệ truyền động T - Đ ta có thể thay đổi thời điểm đặt xung điện áp lên cực điều khiển, nhờ đó ta có thể điều chỉnh được điện. .. ứng ta dùng một số bộ biến đổi điều chỉnh dược điện áp đầu vào cấp cho mạch phần ứng động cơ ∅ ∅ ~ ∅ BBĐ KT ∅ ∅ Hình1.3: Bộ biến đổi Bộ biến đổi BBĐ dùng để biến đổi điện áp xoay chiều của lưới thành thành điện áp một chiều và điều chỉnh điện áp ra của nó theo yêu cầu Hiện nay thường dùng loại bộ biến đổi sau đây: -Bộ biến đổi máy phát điện một chiều -Bộ biến đổi xung áp một chiều -Bộ chỉnh lưu bán... thường được dùng để cung cấp nguồn điện một chiều có giá trị điện áp và dòng điện điều chỉnh được cho những thiết bị điện dùng trong các hệ thống truyền động điện một chiều - Các mạch chỉnh lưu có điều khiển cũng được sử dụng để cấp điện có cực tính cho máy hàn điện - Ngoài ra các mạch chỉnh lưu có điều khiển còn có nhiều các ứng dụng khác 2.1.2 Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển GVHD: Nguyễn Phương... dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện từ F đt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động E ư chiều . điều chỉnh tốc độ. 1.2.1.2. Sai số tốc độ. 1.2.1.3. Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ 1.2.2. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều. - Điều khiển tốc độ động. Khoa Điện- Điện Tử Đồ án môn học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1. Tầm quan trọng của động. Khoa Điện- Điện Tử Đồ án môn học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1. Tầm quan trọng của động