241418

Lời nói đầu. Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây truyền sản xuất hiện đại, truyền động điện đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì vậy các hệ truyền động điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao. Ngày nay, do ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật điện tử tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có thể thay đổi đáng kể. Đặc biệt là do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện, nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ. Chính vì vậy, chúng em đ• đi nghiên và tìm hiểu đề tài: nghiên cứu điện tử công suất trong hệ thống truyền động điện. Sau một thời gian nghiên cứư chúng em đ• hoàn thành được nội dung và yêu cầu của đề tài. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót, chúng em rất mong nhận đựoc sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đ• đặt ra. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày …. tháng …. năm 2007 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn. ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… Nhận xét của giáo viên phản biện. ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… Phụ lục Nội dung Trang Lời nói đầu. Chương I đại cương về truyền động điện6 1.1. Sơ đồ khối tổng quát của truyền động điện 6 1.1.1. Mạch động lực 6 1.1.2. Mạch điều khiển 6 1.2. Phân loại hệ truyền động. 7 1.3. Các chế độ làm việc của truyền động điện 8 Chương II: truyền động điện một chiều 10 2.1. Hệ thống chỉnh lưu - động cơ một chiều. 10 2.1.1. Chỉnh lưu bán dẫn làm việc với động cơ điện. 10 2.1.2. Đặc tính cơ của hệ truyền động chỉnh lưu tiristo - động cơ một chiều. 20 2.1.3. Truyền động Thyristor- động cơ một chiều (T-Đ) có đảo chiều quay. 23 2.2. Các hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều 28 2.2.1. Điều chỉnh xung áp mạch đơn. 28 2.2.2. Đặc tính cơ 31 2.2.3 Điều chỉnh xung áp đảo chiều 33 Chương III : truyền động điện xoay chiều. 35 3.1. Truyền động điện động cơ không đồng bộ. 35 3.1.1. Điều chỉnh điện áp động cơ. 35 3.1.2. Điều chỉnh điện trở mạch rôto 38 3.1.3. Điều chỉnh công suất trượt: 39 3.1.4. Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ. 42 3.2. Truyền động điện động cơ đồng bộ. 47 3.2.1. Khái quát chung 47 3.2.2. Sự tương đồng giữa truyền động động cơ đồng bộ và động cơ một chiều. 47 3.2.3. Phân loại hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ. 48 3.2.4.Truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn áp. 49 3.2.5. Hệ truyền động động cơ đồng bộ với bộ biến đổi tần số nguồn dòng chuyển mạch tự nhiên. 51 3.2.6. Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ truyền động động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn dòng. 57 Chương iv truyền động động cơ bước 61 4.1. Các kiểu động cơ bước 61 4.1.1. Động cơ bước từ kháng biến thiên một khối 61 4.1.2. Động cơ bước từ kháng biến thiên nhiều khối. 62 4.1.3. Động cơ bước lai.62 4.2. Cơ chế tạo nên momen quay 63 4.3. Đáp ứng mômen - tốc độ. 64 4.4. Mạch điều khiển động cơ bước. 65 4.4.1. Mạch điều khiển đơn cực. 66 4.4.2. Mạch điều khiển hai cực tính. 66 chương v: truyền động servo. 68 5.1. Điều khiển động cơ điện. 68 5.2. Truyền động servo. 70 5.3. Giới thiệu về board thí nghiệm điều khiển động cơ một chiều bằng phương pháp điều khiển servo 70 LờI KếT 74 Tài liệu tham khảo 75 Chương I: đại cương về truyền động điện 1.1. Sơ đồ khối tổng quát của truyền động điện 1.1.1. Mạch động lực Gồm bộ biến đổi và động cơ truyền động. Bộ biến đổi đóng vai trò biến đổi điện áp nguồn cung cấp về điện áp, dòng điện, tần số phù hợp với yêu cầu của các động cơ truyền động. Bộ biến đổi có thể là các bộ biến đổi máy điện: máy phát điện một chiều, xoay chiều, bộ biến đổi điện từ: khuếch đại từ, điện kháng b•o hoà và bộ biến đổi điện tử công suất. Bộ biến đổi điện tử công suất thực chất là các khoá chuyển mạch điện tử làm việc ở chế độ đóng- mở. Do sự ra đời, phát triển và hoàn thiện của kỹ thuật điện tử công suất với các ưu điểm nổi trội như: tốc độ chuyển mạch nhanh, tính năng dòng, áp cao, chắc chắn, hiệu suất cao, độ tin cậy cao, dễ dàng điều khiển, khống chế, đáp ứng các đòi hỏi của kỹ thuật số nên ngày nay các bộ biến đổi điện tử công suất điều khiển bằng kỹ thuật số hoàn toàn chiếm ưu thế trong truyền động điện. Động cơ truyền động gồm các loại động cơ điện một chiều, động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ và các loại động cơ đặc biệt khác. Các động cơ này được cung cấp bằng điện áp u, dòng điện i và tạo nên momen quay và tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải cơ học. 1.1.2. Mạch điều khiển Mạch điều khiển bao gồm các cảm biến đo lường dùng để đánh giá thông số trạng thái của mạch động lực và các bộ điều khiển tác động nên các thông số của bộ biến đổi nhằm duy trì các tính năng cần thiết của hệ truyền động điện về tốc độ, dòng điện, momen và các mục đích khác như mở máy, h•m, đổi chiều quay và các chức năng bảo vệ. Các cảm biến trong hệ truyền động điện thường là máy biến dòng, đánh giá tình trạng mang tải của động cơ. Cảm biến tốc độ thường dùng là máy phát tốc, độ chuyển mạch quang gồm Transistor và đĩa m• hoá. Cảm biến vị trí dùng đĩa m• hoá và mạch quang. Các bộ điều khiển thường được phân thành hai loại: - Bộ điều khiển gần xác định thứ tự và thời điểm phát xung mồi và khoá các linh kiện điện tử công suất theo chiến lược điều khiển bộ biến đổi nhằm cung cấp cho động cơ nguồn điện áp, tần số, dạng sóng phù hợp với yêu cầu của truyền động. - Bộ điều khiển thuật toán nhằm giải quyết các yêu cầu riêng của truyền động như điều khiển tốc độ và vị trí, hạn chế dòng điện, các yêu cầu khi mở máy, h•m đổi chiều. Thông thường tín hiệu ra của khối điều khiển này là momen. 1.2. Phân loại hệ truyền động. Có nhiều cách phân loại hệ truyền động: theo ứng dụng, theo kiểu bộ biến đổi. Theo điều kiện làm việc các hệ truyền động có thể được phân thành: +) Điện áp làm việc: hạ áp nhỏ hơn 690 V, trung áp 2,4 11 KV +) Theo liên kết cơ học: trực tiếp (qua hộp giảm tốc), gián tiếp qua liên kết cơ khí. +) Theo chuyển động: chuyển động quay, thẳng đứng, truyền động thẳng. +) Theo tốc độ: Tốc độ cao, tốc độ thấp. +) Theo phương pháp tái sinh: Có tái sinh hoặc không tái sinh năng lượng. +) Theo phương pháp làm mát: Bằng thông gió trực tiếp, gián tiếp, bằng nước • Phân loại truyền động theo cấu trúc của bộ biến đổi Bộ biến đổi Sơ đồ Đặc điểm Chỉnh lưu có điều khiển -Động cơ một chiều -Bộ chỉnh lưu tiristo có điều khiển -Điều chỉnh điện áp một chiều -Hệ số công suất phụ thuộc tốc độ Biến tần trực tiếp Dộng cơ không đồng bộ, đồng bộ -Biến đổi AC/AC trực tiếp -Chuyển mạch tự nhiên -Mạch 18 xung sóng hài thấp -Hệ số công suất phụ thuộc tốc độ Nghịch lưu chuyển mạch tải -Động cơ đồng bộ -Bố trí nghịch lưu đơn giản -Hệ số công suất phụ thuộc tốc độ -Động cơ đồng bộ đòi hỏi kích từ -Chịu momen đập mạnh ở tốc độ thấp Nghịch lưu chuyển mạch cưỡng bức