Thiết kế bộ điều chỉnh ổn định tốc độ quạt thông gió động cơ không đồng bộ rotor ngắn mạch

Đồ án điện tủ công suất Đề 12: Thiết kế điều chỉnh & ổn định tốc độ quạt thông gió- động không đồng Rotor ngắn mạch Mạch có bảo vệ pha lới chống tải lâu dài Thông số Công suất động 100kW Điện áp định mức .380/220V Cos .0.81 Hiệu suất 0.84 Phạm vi điều chỉnh tốc độ 3:1 Nội dung đồ án I Đối tợng điều chỉnh I.1 Quạt thông gió I.2 Sơ đồ thay động không đồng I.3 Đặc tính động không đồng Đồ án điện tủ công suất II Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ quạt thông gió II.1 Phơng pháp thay đổi số đôi cực II.2 Phơng pháp thay đổi tần số II.3 Phơng pháp thay đổi điện áp II.4 Lựa chọn phơng pháp III Thiết kế mạch lực III.1 Sơ đồ mạch lực III.2 Nguyên l hoạt động III.3 Tính toán mạch lực III.3.1 Tính chọn van III.3.2 Tính chọn thiết bị bảo vệ IV Thiết kế mạch điều khiển IV.1 Các phơng pháp & lựa chọn phơng pháp điều khiển IV.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển IV.3 Tính toán khâu mạch điều khiển IV.3.1 Khâu đồng pha IV.3.2 Khâu điện áp tựa (răng ca) IV.3.3 Khâu so sánh tạo xung IV.3.4 Khâu tách xung IV.3.5 Khâu khuếch đại xung IV.3.6 Nguồn cung cấp chiều IV.3.7 Khâu tạo điện áp điều khiển V Thiết bị bảo vệ pha lới I Đối tợng điều chỉnh I.1 Quạt thông gió I.2 Sơ đồ thay động không đồng I.3 Đặc tính động không đồng II.3 Tải quạt thông gió: Trong trờng hợp ứng dụng động KĐB vào thực tế mà có đờng đặc tính khác loại tải Công thức tổng quát: Mc = Mco + (Mđm Mco)(/đm)2 Mc : Momen ứng với tốc độ Mđm , Mco : mômen ứng với tốc độ định mức ứng với =0 Đồ án điện tủ công suất đm Mco Mcđm M Quạt gió thiết bị sử dụng rôto lồng sóc , thờng dùng độc lập để thông thoáng khí cho nhà riêng , xởng sản xuất, đặc biệt hầm mỏ, tuỳ trờng hợp mà có công suất khác Điều chỉnh tốc độ động không đồng vấn đề cha đợc giải triệt để phơng pháp thoả mãn yêu cầu , phạm vi , có hạn chế định Vì ta sử dụng dộng KDB rôto lồng sóc làm đồng kéo tải Là quạt thông gío,vá khuôn khổ đồ ân ta nghiên cứu phơng phấp khác để điẻu chỉnh ổn định tốc độ động I.2 Sơ đồ thay động không đồng : Khi nghiên cứu ta đa giả thiết sau : - Ba pha động đối xứng - Các thông số động không đổi, nghĩa không phụ thuộc vào nhiệt độ, tần số dòng điện rôto, mạch từ không bão hoà Nên điện kháng X 1, X2 không đổi - Dòng điện từ hoá không phụ thuộc vào tải mà phụ thuộc vào điện áp đặt stato động - Bỏ qua tổn thất ma sát, tổn thất lõi thép - Điện áp lới hoàn toàn sin đối xứng ba pha Trong sơ đồ : + U1 : Trị số hiệu dụng điện áp pha stato +I0, I1, I2: Các dòng điện từ hoá, stato roto đẫ qyy đổi stato Đồ án điện tủ công suất +X0 , X1, X'2: Điện kháng mạch từ hoá, điện kháng tản stato rôto đẫ qui dổi stato + s : Độ trợt động : s = 1 + : Tốc độ từ trờng quay tốc độ đồng 2f : = p + f1 : Tần số điện áp nguồn đặt vào stato + : Tốc độ góc động I1 I2 X1 X' U1 X'2 R1 R'2/ s I0 R0 Hình 1.1 Sơ đồ thay động không đồng Từ sơ đồ thay ta có : 1 + ' R2 + X R ( R1 + ) + X nm s I1=U1 (1) Trong : Xnm=X1+ X'2: Điện kháng ngắn mạch Biểu thức (1) phơng trình đặc tính dòng điện stato + Khi = 0, s = I1 = Inm + Khi = , s =1 I1= U1 R02 + X 02 = I0 + I1nm : dòng điện gnắn mạch stato + I0 : Dòng điện từ hoá có tác dụng tạo từ trờng quay động quay với tốc độ đồng Ta tìm đợc dòng điện roto qui đổi stato I '2 = I '2 nm = II Đặc tính động KĐB : U1 ( R + R / s) ' 2 + X nm (2) Đồ án điện tủ công suất Để tìm phơng trình đặc tính ta dựa vào điều kiện cân công suất động Công suất điện từ chuyển từ stato sang roto : P12=Mđt Trong : Mđt : mô men điện từ động Bỏ qua tổn thất phụ : Mđt= Mcơ = M Công suất chia làm hai phần : Pcơ : Công suất đa trục động P2 : Công suất tổn hao đồng rôto P12 = Pcơ + P2 M = M +P2 Do : P2 = M.( - ) = M s Mặt khác : P2 = 3.I '22 R '2 M= ' '2 R 3.I s 3.U12 R2' Từ ta có : M= R2' .s 1. R1 + + X nm s Xác định cực trị cách tính Từ suy : R '2 + sth = R 12 + X 2nm + Mth = (3) dM =0 ds U12f 2.1.(R + R 12 + X 2nm ) Thay (3) vào (4) ta có : 2.M th (1 + a.s th ) M = s s th + + a.s th s th s R Trong : a = 1' s R2 Sth (4) Đồ án điện tủ công suất Mth M Hình 1.2 : đặc tính động không đồng Từ phơng trình đặc tính ta thấy thông số ảnh hởng tới đặc tính cơ: - ảnh hởng điện trở, điện kháng mạch stato - ảnh hởng điện trở mạch rôto - ảnh hởng điện áp lới cấp cho động - ảnh hởng tần số lới cấp cho động f1 II Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ II.1 Phơng pháp thay đổi số đôi cực II.2 Phơng pháp thay đổi tần số II.3 Phơng pháp thay đổi điện áp II.4 Lựa chọn phơng pháp Nhận xét động KĐB: Chắc chắn, rẻ tiền Tuy nhiên vần đề điều chỉnh tốc độ cha tốt Cho tới có nhiều phơng pháp đợc đa để điều chỉnh tốc độ động không đồng nhng phơng pháp có u khuyết điểm mà cha giải đợc toàn vấn đề nh lợng tiêu thụ, phạm vi điều chỉnh, thiết bị sử dụng Có hớng tác động để điều chỉnh tốc độ động không đồng : Tác động vào stato nh thay đổi số đôi cực , thay đổi điện áp , biền đổi tần số nguồn điện vào ; tác động vào roto nh thay đổi điện trở roto nối tiếp điện trở phụ Do động sử dụng động không đồng roto lồng sóc nên phơng pháp điều chỉnh tốc độ theo hớng thứ Thay đổi số đôi cực p, thay đổi tần số, thay đổi điện áp II.1 Điều chỉnh tốc độ thay đổi số đôi cực : Nói chung ,trong điều kiện bình thờng, động điện có hệ số trợt nhỏ ,vì tốc độ roto gần tốc độ đồng n = 60f1/p Do f1 = const thay đổi p (số đoi cực quấn stato) thay đổi đợc tốc độ Dễ thấy , thay đổi số đôi cực p số tự nhiên nên tốc độ thay đồi cấp , điều chỉnh tốc đọ không phẳng Để thay đổi số đôi cực ta đồi cách nối bối dây hay lắp sẵn bối dây có số đôi cực khác phối hợp cách Ngoài ngời ta chế tạo động điện tốc độ thành loại mômen không đổi loại công suất không đổi tuỳ theo cách đấu Y hay đấu dây quấn pha song song hay nối tiếp (hình 1.2) Gọi công suất động điện tốc độ với số đôi cực (p 1), với số đôi cực gấp đôi (p2=2 p1) Theo hình 1.2 với cách đấu Y/YY ta có : Đồ án điện tủ công suất Giả thiết đổi tốc độ , hiệu suất cos không đổi ta có : công suất P2/P1 = 1/2 mà ta lại có P= M (: tốc độ góc rôto ; M: momen ; P : công suất đầu trục cử động cơ) => P1 M nM 2M = = 1 = =2 P2 M n M M2 M1 = M2 Máy có mômen không đổi ta thay đổi tốc độ quay Với loại máy có sơ đồ đấu dây hình 1.2b ta có: P2 = 3U 3I f cos P2 = 3U 2.I f cos =>P1 /P2 = 2/ = 1.15 Động điện chế tạo theo kiểu có công suất không đổi Trong phơng pháp có u điểm : Thực đơn giản , thay đổi tốc độ mà giữ đợc mômen không đổi công suất không đổi Tuy nhiên có khuyết điểm ứng dụng với động roto lồng sóc , thay đổi tốc độ theo cấp cấp thay đổi, vận hành thay đổi tốc độ nhỏ phải có kiến thức đấu dây, khó sửa chữa hỏng hóc Đối với quạt gió mà ta cần điều chỉnh trơn phơng pháp không thích hợp II.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số nguồn cấp: Từ biểu thức: n = n1 (1 s ) = 60 f (1 s ) p Nhận xét: Ta thấy s thay đổi tần số làm tốc độ n tỉ lệ thuận với tần số nguồn cấp Vậy phơng pháp cho ta điều chỉnh phẳng, hình thức động điện quay với tốc độ Khi biến đổi f để đạt yêu cầu cần y đến tính chất phụ tải Từ Mmax=c.(U1/f1)2 Ta tìm quan hệ việc biến dổi: U1,f1 & M: f 1' U 1' = f1 U1 M' M Trong quạt thông gió thì: M tỉ lệ f2 nên => U 1' f 1' = U f Hay để điều chỉnh đợc tốc độ ta phải y đến điện áp đa vào động Trong việc điều khiền tốc độ tần số ngời ta thờng sử dụng hai phơng pháp biến tần trực tiếp nghịch lu (dòng điện điện áp) Điều chỉnh điện áp cấp cho động Mômen động không đồng tỷ lệ với bình phơng điện áp Stato, điều chỉnh đợc momen tốc độ ĐKB cách điều chỉnh giá trị Đồ án điện tủ công suất điện áp Stato giữ nguyên tần số Để điều chỉnh điện áp ĐKB phải dùng biến đổi điện áp xoay chiều(ĐAXC) mà ta thờng dùng Tiristor đấu song song ngợc T1 A T4 T3 B T6 T5 C T2 Khi điện áp lới giảm , mô men tới hạn giảm theo bình phơng lầm độ suy giảm điện áp lới Trong tốc độ đồng w1 giữ nguyên độ trợt tới hạn sth không thay đổi Hệ số trợt 1/2 hệ số trợt cũ, tốc độ là: n = n1(1 s/2) Nh ta có thẻ điều chỉnh tốc độ động thông qua việc điều chỉnh điện áp nguồn cấp vào động Đặc biệt phơng pháp tổn thất để điều chỉnh nhỏ tải quạt gió tơng ứng với số mũ phơng trình đặc tính Tuy nhiên : momen động đợc tính theo: M = 3.I r2 Rr 1.S Ir :dòng điện rôto Rr : điện trở rôto M.s = const Ir = cosnt => M s bị trói buộc nên phạm vi điều chỉnh nhỏ phù hợp với quạt gió phạm vi điều chỉnh cỡ :1 Bộ điều áp xoay chiều thờng dùng van bán đẫn vừa đảm bảo tiêu kĩ thuật giá thành hợp lí Điện áp đợc qua van bán dẫn phụ thuộc vào góc mở tiristor II.4 Lựa chọn phơng pháp: Phơng pháp thứ nhất: Thay đổi số đôi cực không thuận lợi điều chỉnh không phẳng, nối đợc số đôi cực khác có bầy nhiêu cấp điều chỉnh. > không lợi Đồ án điện tủ công suất Phơng pháp thứ hai: Thay đổi tần số III Thiết kế mạch lực III.1 Sơ đồ mạch lực III.2 Nguyên l hoạt động III.3 Tính toán mạch lực III.3.1 Tính chọn van III.3.2 Tính chọn thiết bị bảo vệ III.1 Sơ đồ mạch lực: L1 A Rs2 Cs2 RoLe Rs1 Cs1 RoLe R R C B C C L2 R C L3 Rs3 Cs3 RoLe III.2 Nguyên ly hoạt động: -khi đóng cầu dao nói mạch lực vá điện áp nguôn,lúc bỏ qua vấn đề khổi động ,ta giẩ sử rẵng động đat đuợc tới tốc độ mong muốn ban đầu giải điều khiển mong muốn nhờ núm điêu chỉnh đặt phần mạch điêu khiên -do đóng cầu dao đòng thồi mạch điều khiển &mạch lực đồng thời hoạt động -khi động làm việc bình thờng thi xảy ,nhng li động không làm việc chế độ bình Thờng đuợc nũă mà nguyên nhân chủ yếulà: +)mất pha lối :do cố đứt day ,sấm sét , +)hoặc dộng kéo tải lớn ,lâu dài lợng định mức cho phép Khi dó tình trạng kéo dài dẫn tói phá huỷ động có,phá huỷ thiết bị điều khiển thiết bị bán dẫn nhaỵ cảm Chính mạch lục bao giò cúng có mạch bảo vệ đẻ cần thiết hoạt động nhầm ngắt động có &các thiết bị khỏi lối điện.Trong phạm vi mach lực dô án ta sủ dụng rơle nhiệt đểbảo vêquá tảI ,role điện dới tấc dụng mạch bảo vệ pha đẻ đóng ngắt diện có tộng mát pha xayra -khi tảI hoậc lói điện biến đổi phạm vi cho phép đẻ ổn định tốc độ đông có thi mạch điều khiển cho phép tạo tin hiệu Đồ án điện tủ công suất điêu khiển nhờ chênh lệch tín hiêu phản hồi&tin hiêu đăt ban đầu nhằm tạo xung điều khiển hợp lý để mở mạch van &thông qua điều chỉnh tốc độ động cơ.vấn đề đợc đề cập đến mạch đk sau III.3 Tính toán mạch lực: III.3.1 Tính toán chọn thiết bị cho mạch lực : Các thông số động cần đợc điều khiển: Pcơ = 100 kW Uđm = 380/220 V *xét tải đối xứng &tảI mắc Y Cos =0.81 = 0.84 Pco 100.10 = P1=Pcơ/ =3Uf.If cos If= 3U f cos 0,81.3.220.0,84 = 223,3(A) *)xét tròng hôp dòng qua van lón nhât trồng hộp lôn Khi giai đoạn có van pha làm việc Khi đó: I tbv = If sin d = 0.45 If= 0,45 223,3=100.485(A) Do tảI quạt thông gio có tính chát trở kháng viêc tinh toán đòng Trung bình qua van khó khán, vi vây để thuân tiên ta giả sử dòng tảI liên tục dòng tb qa van cúng xấp xỉ vào khoảng 100(A) Điện áp ngợc max thực tế đặt lên van :Ung= U2f=220* =539(v) Các hệ số dự phòng cho lựa chọn van: + Hệ số dự trữ dòng: Ki =1.4 phòng tải + Hệ số dự trữ áp : Ku= 1.8 phòng ảnh hởng lới điện dao động- ảnh hởng ngẫu nhiên + Vấn đề thoát nhiệt- làm mát cho van: - Vì van bán dẫn (Thyristor) nhạy cảm với nhiệt độ Ta quan tâm đến vấn đề nhiệt để tránh nhiệt độ mặt ghép vợt nhiệt độ cho phép nguyên nhân phát nhiệt sụt áp van U Công suất phát nhiệt van phụ thuộc vào dạng dòng điện điều kiện làm mát Đối với làm nhiệt đối lu tự nhiên y lắp cánh tản nhiệt vị trí thẳng đứng - đây, ta lựa chọn phơng pháp làm mát tự nhiên cho van lực mạch cung cấp, điều chỉnh quạt thông gió Vì dòng trung bình qua van cỡ 100A giới hạn áp dụng > dòng trung bình qua van nên cỡ 40% dòng cho phép Từ số liệu tính toán ta có: Đồ án điện tủ công suất MĐK đáp ứng đợc nhũng yêu cầu cho ta làm chủ đối tợng điều khiển( quạt = động KĐB) từ mở máy, điều chỉnh tốc độ (theo dải định trơn), giải cố Xét cụ thể vai trò MĐK yêu cầu MĐK đồ án: Khi Uđk thay đổi > dòng điều khiển tới van (thực chất thời gian phát xung điều khiển) thay đổi hợp ly hay hợp ly > Ura thay đổi hợp ly theo yêu cầu tốc độ động thay đổi IV.1 Các phơng pháp & lựa chọn phơng pháp điều khiển Hệ điều khiển để phát xung mở có dạng hệ đồng & hệ không đồng - Hệ đồng bộ:là hệ mà góc điều khiển xác định xuất phát từ thời điểm cố định điện áp lực - Góc không xác định theo điện áp lực mà đợc tính dựa vào Trạng thái tải chỉnh lu &góc điều khiển lần phát xung mở van trớc Do tính ổn dịnh &để thực ,ngày đai đa số mạch chỉnh lu sử hệ đồng IV I.2) nguyên tắc điều khiển hệ đồng a) Nguyên tắc điều khiển ngang: *Sơ đồ cấu trúc đồ thị: đồng UDF TX UDD KĐX Đồ án điện tủ công suất *Vai trò -Khâu đồng tạo điện áp hình sin có góc lệch cố định so với điện áp lực -khâu dịch pha làm nhiệm vụ thay đổi góc pha điện áp theo tác động điện áp điều khiển -Xung đk dợc tạo nhờ khâu tạo xung u dịch pha chuyển qua đợc khuyếch đại nhờ BAX - theo phơng pháp góc đợc thay dổi nhờ tác dụng u đk thay đổi điện áp dịch pha theo chiều ngang trục thời gian b)nguyên tắc điều khiển dọc: *Sơ đồ cấu trúc đồ thị; đồng Utựa SS+TX KĐX Udk -Khâutạo diện áp tựa có định - khâu SS xđịnh diểm cân U tựa &Udk dể phát động khâu tạo xung -theo phơng pháp góc đợc thay dổi nhờ tác dụng u đk thay đổi ,trên đồ thị di chuyển theo chiều dọc trục biên độ Do quạt thông gió không cần xác cao góc dk nên ta Đồ án điện tủ công suất chọn nguyên tắc dk tuyến tính dễ thiết kế tinh tế.dựa vào mạch đk nhiều kênh dể đk van DAXC.Trên kênh tạo xung chùm mọt chu kì đẻ dk 2van đấu song song ngợc mở cách nứa chu kì *sơ đồ kênh điều khiển: Udk IV.2Sơ Đồ mạch điều khiển tính toán IV.2.1)Sơ đồ mạch điều khiển: Đựợc trình bày trên hình H1 ta xét điều khiển cặp tiristor đấu song song ngợc *Nguyên lý hoạt động: Đồ án điện tủ công suất III)Tính toán khâu mạch điều khiển: 1)khâu khuyéch đại xung&biến áp xung: *sơ đồ cẩu trúc: *nhiêm vụ: Khâu tạo KDX có nhiệm vụ tăng công suất cho khâu tạo xung nhằm đủ Mạnh để mở đợc van,thông thờng: *từ điều kiện mở bão hoà: R28=Rv=(1 2.Ecs)/s.Itmx =40.100.12/1.2=40k Chọn R28=15k *Do cách li mđk&mạch lực nên chọn Rdò=10M; 2)khâu dao động: Có nhiều cách tạo dao động nhng ta chọn time555 tạo đợc tần số rắt cao đồng thời lại tích hộp sẫn.do quan tâm dến việc sử dụng nên ta quan tâm dến số thông số đăc trng mà thôi: *nhiệm vụ :nhằm tạo xung có tần số cao đẻ chia xung điều khiển thành 1chùm xung thích hợp để fục vụ cho qúa trình đk *Sơ đồ nguyên lý &các chân: Đồ án điện tủ công suất 1:ground;2-triger;3-out;4-reset;5-coltrol voltage;6-threoshold; 7-dischage; 8-Vcc; *Chọn thông số: Tần số dd: f=10KHz,do tụ C3 phóng nạp vói thời gian khác tn=0.7(R21+R22).C3 tp=0,7.R22.C3 chu kì dd T=0,7(R21+2.R22).C3 V1 10V +V R21 1k UA555 Gnd Trg Out Rst R22 1k IC CMD1 0V C3 0.02uF Vcc 87 Dis Thr Ctl C1 0.1uF Theo kinh nghiệm ta chọn:R21=5k;R22=1k đó: C3=1/(f.0,7(R21+2R22))=0.02uF +)chon tụ chống nhiễu: Ct1=0.1uF +)chọn nguồn nuôi: Vcc=12(V); 3)chọn tính toán khâu điện áp ca; 1)sơ đồ cấu trúc:(h2) 2)nguyên ly hoạt động: Do yêu cầu xung chùm điều khiển thyristor đâu song song ngựơc Nhau chu kì điện áp nguồn vạy ta sử dụng sơ đồ tạo rãng Ca nửa chu kì *)Chức năng: + Chỉnh lu tạo điện áp chiều nửa hình sin + Qua IC tạo thình xung chữ nhật hoàn toàn điều chỉnh đợc qua biến trở +tạo điện ấp ca thông Đồ án điện tủ công suất (h2) BADF có đầu thứ cấp ,2 điode có tác dụngchỉnh lu điện áp xoay chiều thành điện áp có cực tính, đồng thời R11,R12 có tác dụng Hạn chế dòng vào điode +)chọn BADF có k=2;u1=14v;R11=R12=1K; +)Điện trở R20 hạn chế đòng vào IC vi dòng vào IC nhỏ cỡ mA Nên chọn R20=10k +OA1 có vai trò tạo xung vuông với khoảng gian tồn khác Nhau nhàm đảm bảo thời gian fục hồi cho tụ trình tạo điện áp Răng ca nửa chu kì ,điều đợc thực thông qua diều chỉnh điện áp điều chỉnhL:Vr8 dầu vào âm OA1 +)chọn OA loại TL có Vcc=12V; +)thông thờng chọn VR8=100k&num điều chỉnh múc 99,5% dể đảm bảo góc mỏ nhỏ nhất, điên áp ca tác dụng sờn sau +)OA2 có tác dụng taọ diện áp ca nửa chu kì Nguồn đồng pha nhờ phóng nạp tụ điện: Khi UB âm D3 dẫn UC=Urăng ca; UR18=UB Bỏ qua UD3 chọn R19 nhỏ so với R18 Khi iR19 lớn so với iR18 Do đặc điểm đầu vào OA ta có: Uc= C ic dt = C iR19 dt = C Ub UB dt = R19 C.R19 t + U c(t =0) +) điôt Zenner có vai trò hạn chế mức điện áp nạp cho tụ Khi Uc nạp đến ngỡng UDz Khi Dz thông Uc=const=UDz +) Khi UB>0 Đ3 khoá, IR19=0, Ic=-IR18 tụ C phóng URC= Uc=UD- E i R18 dt =UB.t C C.R18 Do đặc điểm ca tác động sờn dới ta chọn C1, R18&R19 cho thời gian tụ nạp đến ngỡng UDzlà nhỏ nhất, đảm Đồ án điện tủ công suất bảo thời điểm ca) T Uc giảm (để nửa chu kì nguồn có Tính chọn: Ta có Uc(T/2) =UDz- E.T =0 (*) C.R18.2 Chọn C= 0.22 F Chọn Dz loại 1N4739 có UDz=9.1 V R18=12x0.02/2.9,1 Thay công thức vào (*) R18 = Chọn R18 = 60k Chọn R19: ET 12.0,02 = =59,94 k 2U Dz C 2.9,1.0,22.10 Ubh1 0.7 R19 C1 U OA + E ta cho thời gian nạp tn= 0,001s tn R Khi đó, R19 4,4k chọn R19=4k *)dạng dồ thị thu đợc 11.00 V 9.000 V 7.000 V 5.000 V 3.000 V 1.000 V 0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.00ms IV.3.3 Khâu so sánh tạo xung Chức năng: + Tuỳ thuộc Uđk khâu so sánh tìm đợc thời điểm phát xung tơng ứng hợp lí + Cuối xung chữ nhật đợc trộn xung (sử dụng phần tử AND4081) để tạo xung dạng chùm Mạch AND (bộ trộn xung) sử dụng 4081 có đầu vào Uss & Udđộng, có đầu U = 5V Ura H U = 0V L Đồ án điện tủ công suất a)khâu tạo dao động: Có nhiều cách tạo dao động nhng ta chọn time555 tạo đợc tần số rắt cao đồng thời lại tích hộp sẫn.do quan tâm dến việc sử dụng nên ta quan tâm dến số thông số đăc trng mà thôi: *nhiệm vụ :nhằm tạo xung có tần số cao đẻ chia xung điều khiển thành 1chùm xung thích hợp để fục vụ cho qúa trình đk *Sơ đồ nguyên lý &các chân: 1:ground;2-triger;3-out;4-reset;5-coltrol voltage;6-threoshold; 7-dischage; 8-Vcc; *Chọn thông số: Tần số dd: f=10KHz,do tụ C3 phóng nạp vói thời gian khác tn=0.7(R21+R22).C3 tp=0,7.R22.C3 chu kì dd T=0,7(R21+2.R22).C3 V1 10V +V R21 1k UA555 Gnd Trg Out Rst R22 1k IC CMD1 0V Vcc 87 Dis Thr 65 Ctl C3 0.02uF C1 0.1uF Theo kinh nghiệm ta chọn:R21=5k;R22=1k đó: C3=1/(f.0,7(R21+2R22))=0.02uF +)chon tụ chống nhiễu: Ct1=0.1uF +)chọn nguồn nuôi: Vcc=12(V); 15.00 V 10.00 V 5.000 V 0.000 V -5.000 V 0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms Dạng sóng thu đ ợc 80.00ms 100.0ms Đồ án điện tủ công suất Ta có dạng mô phổng xung chùm tạo IV.3.4 Khâu tách xung Chức năng: + Tạo xung điều khiển đến van pha lúc cần Tránh trờng hợp Uak < phát xung đợc song không mong muốn + Việc phân phối xung hợp lí tạo điều kiện cho van nhận xung điều khiển giai đoạn điện áp dơng *)s cu trỳc *)thông số chọn Ta chọn : R24=10K V R17= VR30=10K60% nhằm tạo điện áp tách xung cỡ vào khoảng 4,5_5V Đồ án điện tủ công suất *)ta có kết mô phỏng: 5.000 V 4.000 V 3.000 V 2.000 V 1.000 V 0.000 V -1.000 V 0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 5.000 V 4.000 V 3.000 V 2.000 V 1.000 V 0.000 V -1.000 V 0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 5)khâu tạo điện áp phản hồi&điện áp điều khiển: Khâu tạo điện áp điều khiển Vai trò : Tạo tín hiệu điều khiển để tốc độ động hay góc điều khiển tơng ứng giá trị đặt Vì tín hiệu điều khiển kết hợp tín hiệu hồi tiếp (nhờ phát tốc ) gọi giá trị đặt Tính toán :phát tốc đợc chọn chiều tạo tín hiệu hồi tiếp điện áp chiều Tại giá trị đặt trớc giá tị tạo đợc điện áp phải 12V R3 R4 +V U2A 12V + TL082 V1 +V 12V + R5 V6 +V-12V R7 U1A TL082 V2 +V-12V V4 12V +V FT R6 R2 R1 Chọn : R4=10K, R3=5K , R41= R6=1K , R5=10K; V R=10K Đồ án điện tủ công suất Nguyên tắc UĐK=( Uđặt- UPH) UPH= R1 R5 + R6 R3 U FT Uđặt=X%.12V R4 Nguyên tắc :Với giá trị đặt trớc ,khi tốc độ giảm UPH giảm, UĐK tăng nên góc điều khiển giảm (vì góc giao sờn sau ca UĐK nên tốc độ tăng điện áp đến giá trị ổn định Tơng tự tốc độ tăng tự điều chỉnh giá trị ổn định 5.600 V 5.500 V 5.400 V 5.300 V 5.200 V 0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms 100.0ms Dạng sóng thu đ ợc IV.3.6 Nguồn cung cấp chiều Chức năng: + Tạo điện áp chiều mà có trị số diện áp độ ổn định xác định ta lấy lợng từ lới điện nhờ biến áp điều khiển đầu 12V + Nguồn đòi hỏi cung cấp điện áp có độ ổn định định nên ta đề cập đến nguồn chiều ổn áp *)Sơ đồ cấu trúc Đồ án điện tủ công suất 7812 U C5 C7 C6 C8 E1=12 V 7912 -E1= -12V *)tinh toán: tính toán phần máy biến áp : ta cần hiệu điện phần chỉnh lu 24V hiệu điện hiệu dụng phần thứ cấp phải đạt: U2=(/2 )24=26(V) Ta chọn theo kinh nghiệm dòng điện thứ cấp cỡ 0,5A Vậy công suất : P=U2I2=26x0,5=13W Tiết diện lõi thép: S=1,2 P =1,2 13 =4,3(cm2) ng với công suất 13W ta chọn loại thép E330 dầy 0,35mm,hình chữ E *ta chọn loại mật độ dòng điện 2,5A/mm2 dòng điện sơ cấp là: I1=P/U1=13/220=0,06(A) tiết diện lõi dây sơ cấp: S1=I1/J=0,06/2,5=0,024(mm2) =>d1=0,17(mm) Tiết diện dây quấn thứ cấp là: S2=I2/J=0,5/2,5=0,2(mm2) > d2= 0.23 mm Số vòng dây 1V: k Chọn k theo hệ số kinh nghiệm 39 ữ 45 s 43 Chọn k = 43 > w0= =10 4.3 w0 = Số vòng dây cuộn sơ cấp: w1=10x220=2200 vòng Số vòng dây cuộn thứ cấp: w2=10x26=260 vòng Diện tích cửa sổ: Scs= 2.5(w1s1+ w2s2)= 2.5(2200x0.024x10-2+260x0.2x10-2)=2.62 cm2 Chọn chiều thép: a=1.5 cm h=2.5 cm b=1.05 cm (b.h=Scs) Đồ án điện tủ công suất c=1cm H=3.5 cm V Thiết bị bảo vệ pha lới E1=12V E E1 R28 R26 Đ D1 a2 b2 c2 F T4 C R24 11 đ n R2 g b ộ E R112 R2 T5 T6 D1 R3 R L D1 R30 V - Nguyên tắc hoạt động + Khi mạch đủ pha U I > T3 thôngR4làm cho C không đợc nạp, T4 khoáT5, T6 khoá, RL điện, tiếp điểm RL mạch điều khiển trạng thái đóng nên mạch hoạt động bình thờng + Khi mạch pha, giả sử pha U I = nên T3 khoá, C nạp đến khoảng gần 12 V Khi Uc = UM < nên T4 khoá đèn Đ tối, T5, T6 khoá RL điện Khi Uc 12V UM > nên T4 mở đèn sáng báo hiệu pha T5, T6 thông làm cho RL có điện tiếp điểm thờng đóng RL mạch điều khiển mở ra, mạch bị ngắt, cắt động khỏi lới điện Đồ án điện tủ công suất Chọn : R25 =3 k ; R24 = k Diod loại D 1011 Đặt U1 khoảng 6V với dòng phân áp khoảng 10 mA (VR4=R31) -> R30 /R31 = 12/10 =1,2 k chọn R30 = 600 -> R31 = 1k + chọn IC loại A741 + R26 =1 k +R27 = k +R28 = k + T4, T5, T6 loại KU611 VI)Kêt luận Qua việc thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động không đồng (quạt thông gió ) giúp em nắm vững phần lý thuyết đợc học có thêm nhiều hiểu biết thực tế Qua nhận hức rõ khoảng cách lý thuyết thực tế nh đờng áp dụng kiến thức đợc học vào thực tiễn nh Tuy nhiên, nội dung công việc hoàn toàn mẻ tầm hiểu biết hạn chế nên đồ án môn học em không tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong thầy cô bảo để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Cuối em xin chân thành càm ón thầy giáo Phạm Quốc Hải Ngòi tân tinh giúp đỡ em nh bạn nhóm đồ án hoàn thành đồ án nay.trong trình làm đồ án không tránh khỏi thiếu sót ,Vì em mong thầy thông cảm & giúp đỡ Đồ án điện tủ công suất [...]... phơng pháp điều khiển Hệ điều khiển để phát xung mở có 2 dạng cơ bản là hệ đồng bộ & hệ không đồng bộ - Hệ đồng bộ: là hệ mà góc điều khiển luôn xác định xuất phát từ 1 thời điểm cố định điện áp lực - Góc không xác định theo điện áp lực mà đợc tính dựa vào Trạng thái của tải chỉnh lu &góc điều khiển của lần phát xung mở van ngay trớc đó Do tính ổn dịnh &để thực hiện ,ngày nay đai đa số các mạch chỉnh lu... sẽ cho ta làm chủ đối tợng điều khiển( quạt = động cơ KĐB) từ mở máy, điều chỉnh tốc độ (theo một dải nhất định và trơn), và giải quyết sự cố Xét cụ thể vai trò của MĐK và yêu cầu của MĐK đối với đồ án: Khi Uđk thay đổi > dòng điều khiển tới các van (thực chất là thời gian phát xung điều khiển) thay đổi hợp ly hay hợp ly > Ura thay đổi hợp ly theo yêu cầu và tốc độ động cơ vì thế thay đổi IV.1 Các... nay đai đa số các mạch chỉnh lu sử hệ đồng bộ IV I.2) nguyên tắc điều khiển trong hệ đồng bộ a) Nguyên tắc điều khiển ngang: *Sơ đồ cấu trúc và đồ thị: đồng bộ UDF TX UDD KĐX Đồ án điện tủ công suất *Vai trò -Khâu đồng bộ tạo điện áp hình sin có góc lệch cố định so với điện áp lực -khâu dịch pha làm nhiệm vụ thay đổi góc pha của điện áp ra theo tác động của điện áp điều khiển -Xung đk dợc tạo ra nhờ khâu... (VR4=R31) -> R30 /R31 = 12/10 =1,2 k chọn R30 = 600 -> R31 = 1k + chọn IC là loại A741 + R26 =1 k +R27 = 5 k +R28 = 1 k + T4, T5, T6 là loại KU611 VI)Kêt luận Qua việc thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ (quạt thông gió ) giúp em nắm vững hơn phần lý thuyết đã đợc học và có thêm nhiều sự hiểu biết thực tế Qua đó nhận hức rõ hơn về khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế cũng nh con... c=1cm H=3.5 cm V Thiết bị bảo vệ mất pha lới E1=12V E 1 E1 R28 R26 Đ D1 a2 b2 c2 F T4 C 0 R24 11 đ ồ n R2 g b ộ 5 E 1 R112 7 R2 T5 9 T6 D1 1 R3 2 R L D1 2 R30 V - Nguyên tắc hoạt động + Khi mạch đủ pha thì U I > 0 T3 thôngR4làm cho C không đợc nạp, T4 khoáT5, T6 đều khoá, RL không có điện, tiếp điểm RL trên mạch điều khiển do vậy vẫn ở trạng thái đóng nên mạch vẫn hoạt động bình thờng + Khi mạch mất pha,... Uđặt- UPH) UPH= R1 R5 + R6 R3 U FT và Uđặt=X%.12V R4 Nguyên tắc :Với một giá trị đặt trớc ,khi tốc độ giảm thì UPH giảm, UĐK tăng nên góc điều khiển giảm (vì góc này là giao sờn sau răng ca và UĐK nên tốc độ tăng điện áp đến giá trị ổn định Tơng tự khi tốc độ tăng thì nó sẽ tự điều chỉnh về giá trị ổn định 5.600 V 5.500 V 5.400 V 5.300 V 5.200 V 0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms 100.0ms Dạng... ngang của trục thời gian b)nguyên tắc điều khiển dọc: *Sơ đồ cấu trúc và đồ thị; đồng bộ Utựa SS+TX KĐX Udk -Khâutạo diện áp tựa có định - khâu SS xđịnh diểm cân bằng của U tựa &Udk dể phát động khâu tạo xung -theo phơng pháp này góc đợc thay dổi nhờ sự tác dụng của u đk thay đổi ,trên đồ thị là sự di chuyển theo chiều dọc trục biên độ Do trong quạt thông gió không cần chính xác quá cao của góc dk... mà có trị số diện áp và độ ổn định xác định ở đây ta lấy năng lợng từ lới điện nhờ biến áp điều khiển đầu ra 12V + Nguồn ở đây chỉ đòi hỏi cung cấp 1 điện áp có độ ổn định nhất định nên ta đề cập đến nguồn 1 chiều ổn áp *)Sơ đồ cấu trúc Đồ án điện tủ công suất 7812 U C5 C7 C6 C8 E1=12 V 1 7912 -E1= -12V *)tinh toán: tính toán phần máy biến áp : ta cần hiệu điện thế ra phần chỉnh lu là 24V vậy hiệu... vì dễ thiết kế và tinh tế.dựa vào mạch đk nhiều kênh dể đk 6 van trong DAXC.Trên mỗi kênh tạo ra 2 xung chùm trong mọt chu kì đẻ dk 2van đấu song song ngợc mở cách nhau đúng mỗi nứa chu kì *sơ đồ kênh điều khiển: Udk IV.2Sơ Đồ mạch điều khiển và tính toán IV.2.1)Sơ đồ mạch điều khiển: Đựợc trình bày trên trên hình H1 ở đây ta xét điều khiển một cặp tiristor đấu song song ngợc *Nguyên lý hoạt động: ... tải để có dạng xung điều khiên hợp ly (xung đơn, xung kép hay xung chùm) Từ yêu cầu điều khiển mở của Thyristor ta cân thiết kế mạch đièu khiển có vai trò: + Phát xung đièu khiển (xung mở van) cho các van lực tuỳ biến theo đúng pha với góc điều khiển cần thiết + Xung điều khiển nó tạo ra phải dáp ứng đủ yêu cầu về công suất (Uđk, Iđk) và thời gian + Góc điều chỉnh đợc theo xung điều khiển đó phải