thiết kế và khảo sát các hiện tượng xảy ra trong các bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng thyristor theo sơ đồ cầu một pha cho động cơ điện một chiều công suất 2,5 kw – 1300 vp

MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .6 1.1 Đặt vấn đề .6 1.2 Cấu tạo động điện chiều .7 1.2.1 Phần tĩnh hay stato 1.2.2 Phần quay hay rơto 1.3 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 10 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .15 2.1 Khái niệm chung 15 2.2 Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ: 16 2.3 Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động .20 2.4 Hệ truyền động máy phát - động chiều (F - Đ) 22 2.4.1 Cấu trúc hệ F- Đ đặc tính 22 2.4.2 Các chế độ làm việc hệ F- Đ .24 2.4.3 Đặc điểm hệ F -Đ .28 2.5 Hệ thống chỉnh lưu - động chiều 28 2.5.1 Chỉnh lưu bán dẫn làm việc với động điện 28 2.5.2 Khảo sát đồ thị điện áp dòng điện đầu chỉnh lưu với góc mở α khác với tải động 30 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .32 3.1 Thiết kế mạch lực 32 3.1.1 Lựa chọn sơ đồ thiết kế .32 3.1.2 Tính chọn thyristor 32 3.1.3 Thiết kế cuộn kháng san lD 34 3.1.4 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực .39 3.1.5 Tính chọn sơ đồ cho mạch kích từ động .43 3.2 Thiết kế tính tốn mạch điều khiển 46 3.2.1 Thiết kế mạch điều khiển 46 3.2.2 Một số u cầu mạch điều khiển 47 3.2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển .48 3.2.4 Thiết kế mạch điều khiển 58 3.2.5 Tính tốn khâu mạch điều khiển 56 CHƯƠNG IV: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU 70 4.1 Đặt vấn đề .70 4.2 Lập mơ tả tốn học khâu phần tử có sơ đồ 73 4.2.1 Chế độ xác lập động điện chiều kích từ độc lập .73 4.2.2 Chế độ q độ động điện chiều kích từ độc lập 74 4.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 76 4.3.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện 76 4.3.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện bỏ qua sức điện động mơmen cản Mc động 76 4.4 Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ 81 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 LỜI NĨI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, truyền động điện ngày ứng dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống nhờ ưu kết cấu gọn nhẹ, độ bền độ tin cậy cao, tương đối nên khơng gây vấn đề mơi trường… Bên cạnh truyền động điện có ưu bật, đặc biệt truyền động điện chiều, khả điều khiển dễ dàng Chính mà truyền động điện chiều có vai trò quan trọng dạng truyền động dùng, lĩnh vực đòi hỏi khả điều khiển cao máy sản xuất Tuy nhiên, truyền động điện chiều đòi hỏi phải có nguồn điện chiều với cấp điện áp khác loại nguồn điện phi tuyến tiêu chuẩn sản xuất điện Vì vậy, việc tạo nguồn chiều thích hợp vấn đề đặt Trong số trường hợp, người ta dùng nguồn điện điện hố pin, acquy… Nhược điểm loại nguồn giá thành thường cao tăng nhanh theo cơng suất Trong số trường hợp khác, người ta dùng nguồn máy phát chiều có khả cho cơng suất lớn giá thành cao kết cấu lại cồng kềnh Ngày nay, với phát triển ngành kĩ thuật bán dẫn, nguồn chiều dùng chỉnh lưu bán dẫn ngày chiếm ưu nhờ có kết cấu gọn nhẹ, hiệu suất độ tin cậy cao, giá thành hạ, khơng có tiếng ồn… Cũng nhờ có loại nguồn mà truyền động điện chiều ngày trở nên tiện lợi ứng dụng rộng rãi Và mà việc sâu nghiên cứu phân tích tượng, q trình xảy thiết bị chỉnh lưu bán dẫn, nhằm thiết kế nguồn chỉnh lưu bán dẫn có hiệu suất khả thích ứng cao trở nên hấp dẫn Xuất phát từ vấn đề mà thực tiễn đặt ra, đồ án thiết kế khảo sát tượng xảy nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng Thyristor theo sơ đồ cầu pha cho động điện chiều cơng suất 2,5 kw – 1300 v/p Trong phạm vi nhiệm vụ giao đồ án, ngồi việc tính tốn thơng số giá trị cần thiết cho mạch điều khiển CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Đặt vấn đề Cùng với tiến văn minh nhân loại chứng kiến phát triển rầm rộ kể quy mơ lẫn trình độ sản xuất đại Trong phát triển đó, ta dễ dàng nhận khẳng định điện máy tiêu thụ điện đóng vai trò quan trọng khơng thể thiếu khơng muốn nói chủ chốt Nó ln trước bước làm tiền đề, mũi nhọn định thành cơng hệ thống sản xuất cơng nghiệp Khơng quốc gia nào, sản xuất khơng sử dụng điện máy điện Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản cơng suất lớn, dễ vận hành , máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên, động điện chiều giữ vị trí định cơng nghiệp giao thơng vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy cơng cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù, so với động khơng đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt hơn, sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp ưu điểm mà máy điện chiều khơng thể thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả q tải Nếu thân động khơng đồng khơng thể đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều khơng điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao Ngày nay, hiệu suất động điện chiều cơng suất nhỏ khoảng 75% ÷ 85%, động điện cơng suất trung bình lớn khoảng 85% ÷ 94% Cơng suất lớn động điện chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm 1000v Hướng phát triển cải tiến tính vật liệu, nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo máy cơng suất lớn vấn đề rộng lớn phức tạp 1.2 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh phần động stato Cực từ Dây quấn cực từ Dây quấn cực từ phụ Cực từ phụ Lõi sắt Gơng từ Dây quấn phần ứng Hình 1-1 Cấu tạo động điện chiều 1.2.1 Phần tĩnh hay stato Là phần đứng n máy (hình – 1), bao gồm phận sau: a) Cực từ Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng, cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với (hình - 2) Bu lông Vỏ máy Lõi sắt cực từ Dây quấn cực từ Hình 1-2 Cấu tạo cực từ b) Cực từ phụ Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulơng c) Gơng từ Gơng từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy d) Các phận khác Bao gồm: - Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật ngồi rơi vào làm hư hỏng dây quấn an tồn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang - Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại 1.2.2 Phần quay hay rơto Bao gồm phận sau : a) Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rơto b) Dây quấn phần ứng C¸ch ®iƯn phiÕn ®ỉi chiỊu Hình 1-3 Sơ đồ cách quấn dây Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm có làm tre, gỗ hay bakelit c) Cổ góp Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng (hình – 4) Miếng đệm mica Ê cu Phiến đổi chiều Ống lõi Mi ca PHIẾN ĐỔI CHIỀU CỔ GÓP Hình 1- Cấu tạo cổ góp 1.3 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Khi nguồn điện chiều có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc động gọi động kích từ song song (hình 1- 5) + CKT Uư + - Uư Rf E RKT I IKT RKT CKT E Rf + IKT I Hình 1-5 Sơ đồ nối dây động kích từ song song - UKT - Hình 1- Sơ đồ nối dây động kích từ độc lập Khi nguồn điện chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với (hình 1- 6), lúc động gọi động kích từ độc lập  Phương trình đặc tính Theo sơ đồ (hình 1- 6), viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng sau: Uư = Eư + (Rư + Rf).Iư (1-1) Trong đó: Uư : điện áp phần ứng (V), Eư : sức điện động phần ứng (V), Rư : điện trở mạch phần ứng (Ω), Rf : điện trở phụ mạch phần ứng (Ω), Iư : dòng điện mạch phần (A) Với: Rư = rư + rcf + rb + rct rư : điện trở cuộn dây phần ứng, rcf : điện trở cuộn cực từ phụ, 10 Rω bắt đầu khỏi vùng bão hồ lọt vào vùng tuyến tính đặc tính, mạch vòng tốc độ bắt đầu phát huy tác dụng điều chỉnh với mạch vòng dòng điện tạo đoạn đặc tính BC có độ cứng βm thoả mãn đạt độ xác cao Q trình q độ hãm, điều chỉnh tốc độ q tải lớn xảy tương tự mơ tả giống hệt đồ thị hình (4 - 5) Về cấu trúc hệ thống, ta chấp nhận cấu trúc hệ điều khiển phân cấp với điều khiển RI, Rω theo luật PI số Về giá trị tham số điều khiển R I, Rω xác định nhờ phương pháp nghiên cứu thơng thường: phương pháp mơđun tối ưu, phương pháp mơđun đối xứng Ta biết: điều khiển PI có hai tham số cần xác định Các tham số sau tổng hợp cần đảm bảo: 1) Hệ ổn định 2) Sai số tĩnh khơng 3) Thời gian q độ đạt u cầu đề 4) Độ q điều chỉnh nằm giới hạn cho phép 5) Số lần dao động nhỏ giá trị cho phép Các tham số điều khiển PI ngồi phụ thuộc vào tham số hệ thống, phụ thuộc thời gian lượng tử T Để nghiên cứu tổng qt, ta dùng máy tính để tìm loạt nghiệm theo nhiều giá trị T: RI = f(T, Kp,Kw) Rw = f(T, Kp, KI) Và sau ta chọn giá trị tốt 72 4.2 Lập mơ tả tốn học khâu phần tử có sơ đồ 4.2.1 Chế độ xác lập động điện chiều kích từ độc lập Khi đặt dây quấn kích từ điện áp u k dây quấn kích từ có dòng điện ik dòng điện mạch từ máy có từ thơng Φ Tiếp đặt giá trị điện áp U lên mạch phần ứng dây quấn phần ứng có dòng điện I chạy qua Tương tác dòng điện phần ứng từ thơng kích từ tạo thành mơmen điện từ, giá trị mơmen điện từ tính sau: M= p'.N Φ I =kΦ I π.a Trong p’ - số đơi cực động cơ; N - số dẫn phần ứng cực từ; a - số song song dây quấn phần ứng; k = pN/2πa - hệ số kết cấu máy Mơmen điện từ kéo cho phần ứng quay quanh trục, dây quấn phần ứng qt qua từ thơng dây quấn cảm ứng sức điện động (s.đ.đ): E= p'.N Φ.ω = kΦ.ω π.a ω - tốc độ góc rơto Trong chế độ xác lập, tính tốc độ qua phương trình cân điện áp phần ứng: ω= U − R­ I kΦ Rư - điện trở mạch phần ứng động 73 Với phương trình (4 - 1) (4 - 3) ta vẽ họ đặc tính M(ω) động chiều từ thơng khơng đổi (hình - 2) ω M Hình 4-2 Đặc tính động điện chiều 4.2.2 Chế độ q độ động điện chiều kích từ độc lập Khi dòng điện kích từ động khơng đổi, động kích thích nam châm vĩnh cửu từ thơng kích từ số KΦ = const Với động điện chiều, phương trình tuyến tính hố viết dạng ảnh laplace (với điều kiện đầu 0) có dạng sau: Uư(p) = Rư.Iư(p) + Lư.p.Iư(p) + KΦ.ω(p) M(p) +Mc(p) = J.p.ω(p) => Iư(p)= U ­ ( p ) −KΦ.ω.( p ) R ­ +L ­ p Với Tư =Lư/ Rư KΦ Uư(p) -Eư(p) 1/Rư 1+p.Tư Iư(p) KΦ M - Mc ω(p) Jp Hình 4-3 Sơ đồ cấu trúc từ thơng khơng đổi 74 Sơ đồ cấu trúc động từ thơng khơng đổi thể (hình - 3) Bằng phương pháp đại số sơ đồ cấu trúc ta có sơ đồ thu gọn (hình 7), đặt: Kđ = 1/ K Φ - hệ số khuếch đại động cơ; Tc = số thời gian học U ­ ( p ) p.Tc M c ( p ) + R­ KΦ I­ (p) = T­ Tc p + Tc p + Uư(p) ω(p) Kđ TưTcp2 + Tcp + R­ ( + Tc p) (TKTΦ p) + T p + 2 c c a) Uư(p) Tc p R­ Iđg Iư(p) TưTcp2 + Tcp + Kđ TưTcp2 + Tcp + b) Hình 4- Các sơ đồ cấu trúc thu gọn: a) Theo tốc độ; b) Theo dòng điện 75 4.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 4.3.1 Khái niệm mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong hệ thống truyền động tự động hệ chấp hành mạch vòng điều chỉnh dòng điện mạch vòng Chức mạch vòng dòng điện hệ thống truyền động chiều xoay chiều trực tiếp gián tiếp xác định mơ men kéo động cơ, ngồi có chức bảo vệ, điều chỉnh gia tốc… 4.3.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện bỏ qua sức điện động mơmen cản Mc động Sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh dòng điện (hình - 5), Ri điều chỉnh dòng điện, BĐ biến đổi chiều, S i xenxơ dòng điện BĐ Uiđ Ri K CL (1 + p.Tvo )(1 + p.T§ k ) -Ui Ki 1+p.Tfi ∂ Ud ∂ Ud.α -E 1/Rư Iư 1+pTư Si Hình 4-5 Sơ đồ khối mạch vòng dòng điện Xenxơ dòng điện thực biến dòng mạch xoay chiều điện trở sun mạch dòng điện cách ly chiều Hàm truyền mạch vòng dòng điện: FI(p) = U I (p ) Ki = I ­ (p ) + Tfi p Hàm truyền biến đổi Thyristor: 76 FBBT(p) = U dα(p ) KB§ = U § k (p ) + TB § p TBĐ - số thời gian biến đổi Thyristor Tư - số thời gian phần ứng Ti - số thời gian xenxơ dòng điện Rư - điện trở mạch phần ứng Trong trường hợp hệ thống truyền động điện có số thời gian học lớn số thời gian điện từ mạch phần ứng ta coi sức điện động động khơng ảnh hưởng q trình điều chỉnh mạch vòng dòng điện (tức coi ∆E = E = 0) Hàm truyền mạch dòng điện (hàm truyền đối tượng điều chỉnh) sau: Fk(p) = K CL K i / R ­ (1 + p.Tvo )(1 + p.T§k )( T­ p + 1)( Tfi + 1) Trong số thời gian T Đk, Tvo, Tfi nhỏ so với số thời gian điện từ Tư Đặt Ts = TĐk + Tvo + Tfi viết lại: Fk(p) = K C L K i / R ­ (1 + Ts p )(1 + T­ p) Đặt Tsi Ri(p) = Ti = 2KTsi T­ + T­ R ­ = K CL K i K CL K i Tsi Tsi p R­     +   T p   ­ 77 Đặt KRi = T­ R ­ 2.K CL K i Tsi Từ thơng số động cơ: Pđm = 2,2(kw); Uđm = 240(v); Iđm = 10(A); nđm = 1500 (v/p); Tacó: + Tốc độ góc: ωđm = 2.π.n n 1500 = dm = =157 (rad/s) 60 9,55 9,55 K Φđm = (Uưđm – Rư Iưđm)/ ωđm = (240 – 1,2 10) : 157 = 1,45 (Wb) + Điện trở mạch phần ứng tính gần sau: với hiệu suất 90% Rư = 0,5 (1 - η).Uđm/ Iđm = 0,5(1 - 0,9) 240/10 = 1,2 (Ω) + Lư điện cảm phần ứng động tính theo cơng thức UmanxkiLinđvil: Lư = γ Uđm.60 2.π.p.nđm.Iđm = 0,25 240.60 = 0,038(H) = 38 (mH) 2.π.2.1500.10 Hằng số γ chọn 0,25 + Hằng số thời gian phần ứng: Tư = Lư/ Rư = 38/1,2 = 31,67 (ms) ≈ 0,0316 (s) Mơmen qn tính phần chuyển động quy đổi trục động cơ: M(p) – Mc(p) = Jpω(p) => J = (M(p) – Mc(p)/ pω(p) trường hợp Mc = => J p = M(p)/ ω =KΦđm/ ω = 1,45 : 157 = 0,0092 + Hằng số thời gian biến đổi: 78 1 = = 0,005 (s) mf 2.2.50 Tvo = + Hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lưu chọn bằng: Tđk = 0,001(s) + Hệ số biến đổi mạch chỉnh là: KCL = ∂U dα U d (p ) cos α = ∂U dk U dk KCL = 240 = 20 12 + Hệ số hàm truyền phản hồi dòng điện Ki: V1 V3 M ~ V4 D4 D1 D2 D3 CK V2 Rd Hình 4-6 Sơ đồ mạch lực với cảm biến dòng Kfi = U I (p ) 12 = = 1,2 I ­ dm (p ) 10 Hằng số thời gian khâu phản hồi dòng điện chọn bằng: Tfi = 0,001 (s) Do hàm truyền khâu phản hồi dòng điện 79 => Ffi(p) = Uiđ 1,2 + 0,001.p ( + 0,005p )( + 0,001) 1+ 0,0316p 0,0316p -Ui 1,2 1+0,001p -E 20 Si 0,83 + 0,0316p Iư Hình 4-7 Sơ đồ khối mạch vòng dòng điện Sơ đồ điều khiển thuộc điều chỉnh dòng điện Uiđ R1 Ui R2 R3 C - -Uđk + Hình 4-8 Cấu trúc điều chỉnh dòng điện Chọn R1 = R2 ta có U id U i − = R1 R − U §k R3 + CR ω Vậy hàm truyền điều chỉnh tính sau − U §k + CR ω R    +  = = U id − U i R C.ω R1  C.R ω  áp dụng tiêu chuẩn mơđun tối ưu ta tìm hàm truyền điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI 80 R i (p) = + T­ p K CL K fi aTs p R­ Trong Ts = Tđk + Tvo + Ti = 0,001 + 0,001 + 0,005 = 0,007; lấy số a K CL K i Ts = R 1C R­ Chọn C = 2.10-6 Tư = R3.C => R3 = Tư/ C = 0,0316 : 2.10-6 = 0,0158.106 = 15800 (Ω) Mặt khác : R1 = R2 = K CL K i 20.1,2 Ts = 2.0,007 ≈ 0,14.10 (Ω) = 0,14 MΩ −6 R ­ C 1,2.2.10 4.4 Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ Hệ thống điều chỉnh tốc độ hệ thống mà đại lượng điều chỉnh tốc độ góc động điện, hệ thường gặp thực tế kỹ thuật Hệ thống điều chỉnh tốc độ hình thành từ hệ thống điêu chỉnh dòng điện Các hệ thống đảo chiều vơ sai cấp hai Nhiễu hệ mơmen tải Mc Sω -Uω Uđω δω ω I Rω Kω Ui δi RI KI Uđk BĐ Đ FT CK ® -Ui a) Hình 4-9 Sơ đồ khối mạch điều chỉnh tốc độ 81 Tuỳ theo u cầu cơng nghệ mà điều chỉnh tốc độ R ω tổng hợp theo hai tín hiệu điều khiển theo nhiễu tải M c Trong trường hợp chung hệ thống phải có đặc tính điều chỉnh tốt từ phía tín hiệu điều khiển lẫn từ phía tín hiệu nhiễu loạn Kết cấu hệ truyền động đảo chiều hình (4 - 9) Để đảo chiều quay, hệ thống sử dụng hai biến đổi BĐ1 BĐ2 nối song song ngược Các máy phát xung FX1 FX2 phát xung điều khiển hai biến đổi Các điều chỉnh dòng điện Ri1 xenxơ dòng Si1, Ri2 xenxơ dòng điện Si2 tạo thành mạch vòng điều chỉnh dòng điện Phần tử phi tuyến HCD phần tử hạn chế dòng điện q trình q độ Xenxơ tốc độ Sω đóng vai trò khâu phản hồi tốc độ Sơ đồ khối chức trình bày hình ( - 10 ) HCD Uωđ Rω MC Uk Uiđ Ri FX -Ui -Uω BĐ Uđ Si Đ ω I Sω Hình 4-10 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ + Hệ thống điều chỉnh tốc độ: Tương tự tổng hợp mạch vòng dòng điện bỏ qua sđđ động I( p ) 1 = U i § (p) K i + Ts p(1 + Ts p ) 82 Trong tính tốn tiếp theo, ta thay cơng thức biểu thức gần tính hàm truyền mạch vòng dòng điện I( p ) 1 = U i § (p ) K i + 2Ts p Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ hình (4 - 10 ), Sω xen xơ tốc độ có hàm truyền khâu qn tính với hệ số truyền K ω số thời gian (lọc ) Tω có giá trị nhỏ, đặt 2T’s = 2Ts + Tω, đối tượng điều chỉnh có hàm truyền: R ­ K ω K i KΦ.Tc p(2 T ' s p + 1) S oω(p) = Theo tiêu chuẩn mơđun tối ưu, xác định hàm truyền điều chỉnh tốc độ khâu tỉ lệ R ω (p) = K i KΦ.Tc = Kp R ­ K ω T ' s a Thường lấy a2 = Từ bước tính ta có: Ki = K Φ = 1,45 ; Tc = 0,35 M K.Φ E HCD Uωđ Ki + 2Tsp Rω -Uω Kω + p.Tω I -Ic Rư ω K.Tcp Sω Hình 4-11 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ 83 Kω = Uω/ ω ; Chọn : ω = ωđm Uω = 10 (V) Từ => Kω = 10 =0,064 157 Tω = 0,001 Thay số ta có cấu trúc mạch vòng tốc độ sau : M 0,69 E HCD Uωđ I 88 -Uω -Ic 1,2 ω 0,5075p 0,064 + 0,001p Sω Hình 4-12 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ 84 Kết luận Qua việc thiết kế đồ án giúp em hiểu rõ học mơn Hiểu nắm quy trình thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng tồn xí nghiệp cơng nghiệp Từ em vận dụng vào đời sống để thiết kế cung cấp điện cho khu thị nói chung tòa nhà nói riêng Tuy nhiên, nội dung mẻ, tầm hiểu biết hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong thầy bảo thêm để em hồn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Sinh Viên 85 ~ Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo - TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền Truyền động điện - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2001 Vũ Gia Hanh – Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ – Nguyễn Văn Sáu Máy điện I, II - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội 1998 Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Phạm Quốc Hải – Dương Văn Nghi Điều chỉnh tự động truyền động điện - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 2006 Võ Minh Chính – Phạm Quốc Hải – Trần Trọng Minh Điện tử cơng suất - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội 2004 Nguyễn Bính Điện tử cơng suất – Hà Nội 1993 86 [...]... lần công suất động cơ chấp hành Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ 2.5 Hệ thống chỉnh lưu - động cơ một chiều 2.5.1 Chỉnh lưu bán dẫn làm việc với động cơ điện Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều (CL- Đ), bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có sđđ E d phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển. .. động cơ Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có sức điện động E b điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển U đk Vì nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb và điện cảm Lb khác... truyền động chỉnh lưu Thyristor - động cơ ( T - Đ ), - Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA - Đ ) Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có loại điều khiển theo mạch kín (ta có hệ truyền động điều chỉnh tự động) và loại điều khiển mạch hở (hệ truyền động điều khiển “hở”) Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có cấu trúc phức tạp, nhưng có chất lượng điều chỉnh. .. thị điện áp và dòng điện tại đầu ra của bộ chỉnh lưu với góc mở α khác nhau và với tải động cơ 30 V1 V3 M 180V~ V4 V2 Hình 2 – 11 Sơ đồ mạch T- Đ Dựa trên sơ đồ mạch điện và các đồ thị trên máy hiện sóng Thuyết minh đồ thị dòng điện và điện áp tại đầu ra của bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển được động cơ và không nối tải phản hồi: U2 α = 135 θ 0 Ud θ Id θ Thuyết minh: nhìn vào sơ đồ ta thấy điện. .. độ động cơ tăng dần 32 CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Thiết kế mạch lực Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu một chiều cấp điện cho động cơ điện một chiều Thông số cơ bản của động cơ điện một chiều: Uưđm =240V, Pđm = 2,2KV, Iưđm =23A , nđm =1440 v/p, Ukt =110V 3.1.1 Lựa chọn sơ đồ thiết kế V1 V3 M V4 V2 Hình 3-1 Sơ đồ mạch lực 3.1.2 Tính chọn thyristor Tính chọn van dựa vào các yếu tố cơ. .. 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 mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng Thực tế, có hai phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều: - Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ, - Điều. .. hoặc là mạch phần ứng động cơ (L - R - E) - Các bộ chỉnh lưu đảo chiều dùng cho động cơ 1 chiều cần quay theo cả 2 chiều với chế độ làm việc ở cả 4 góc điều chỉnh - Tuỳ theo yêu cầu về chất lượng điều chỉnh mà có thể sử dụng các sơ đồ Ở đồ án này ta chọn bộ biến đổi là sơ đồ cầu một pha đối xứng V1 V3 Zt ~ V4 V2 Hình 2-9 Sơ đồ cầu 1 pha đối xứng  Nguyên lý hoạt động: Tại thời điểm t = 0  α vì chưa có... - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ Cấu trúc phần lực của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bao giờ cũng cần có bộ biến đổi Các bộ biến đổi này cấp cho mạch phần ứng động cơ hoặc mạch kích từ động cơ Cho đến nay, trong công nghiệp sử dụng bốn biến đổi chính: - Bộ biến đổi máy điện gồm: động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc máy điện khuếch đại ( KĐM ) - Bộ biến... (góc điều khiển) Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp, để phân biệt chúng có thể căn cứ vào các dấu hiệu sau đây: - Số pha: 1 pha, 3 pha, 6 pha v.v…, - Sơ đồ nối: hình tia, hình cầu, đối xứng và không đối xứng, - Số nhịp: số xung áp đập mạch trong thời gian một. .. và dải điều chỉnh rộng hơn so với hệ truyền động “hở” Ngoài ra, các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều còn được phân loại theo truyền động có đảo chiều quay và không đảo chiều quay Đồng thời tuỳ thuộc vào các phương pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền động làm việc ở một góc phần tư, hai góc phần tư, và bốn góc phần tư 2.2 Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ Để điều