Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lượng

Đồ án môn học tổng hợp hệ điện Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định l ợng Phễu Vật liệu F Cơ cấu cân định lợng Puli chủ động Hộp số Động Động điện chiều - Số liệu : + Lực kéo 600N + Tốc độ cực đại m/s + Tốc độ cực tiểu 0,75 m/s + Đờng kính trục 0.3 m + Hộp số i = 10 ; = 0.8 - Yêu cầu : + Nêu yêu cầu công nghệ truyền động + Tính chọn công suất động + Chọn phơng án truyền động + Xây dựng sơ đồ điều khiển + Tổng hợp hệ Chơng I Mô tả trình công nghệ yêu cầu hệ truyền động cân băng định l ợng Mô tả trình công nghệ cân băng định lợng Cân băng định lợng cấu tác động liên tục thuộc nhóm máy nâng vận chuyển Là thiết bị vận tải liên tục dùng để chuyên chở hàng dạng hạt, cục ( cát, đá dăm, than, thóc gạo ) vật liệu thể rắn ( gỗ , hòm , thép thỏi ) theo phơng nằm ngang theo mặt phẳng nghiêng ( góc nghiêng không lớn 30o ) Nó đóng vai trò quan trọng trình sản xuất, cầu nối hạng mục, công trình sản xuất riêng biệt phân xởng nhà máy, máy sản xuất dây chuyền sản xuất Hệ truyền động cân băng định lợng gồm có: + Động + Hộp số + Puli chủ động + Băng tải + Phễu + Cơ cấu cân định lợng Động quay tang chủ động thông qua hộp số Puli chủ động , nhờ ma sát mà băng tải chuyển động Tang bị động tự quya mats với băng Để khắc phục độ võng băng ngời ta đặt lăn chúng tự quay ma sát với băng Vật liệu từ phễu nhờ băng tải đợc chuyển đến đổ máng phối liệu Khối lợng vật liệu đợc cấu cân định lợng cân xác theo lợng đặt ban đầu Năng suất băng tải đợc tính theo biểu thức: Q = .v [ kg/s ] hay: Q= 3600..v = 3,6..v [ tấn/h ] 1000 đó: : khối lợng tải theo cjiều dài [kg/m ] v : tốc độ di chuyển băng [m/s] Khối lợng băng tải theo chiều dài đợc tính theo công thức: = S 10 đó: : khối lợng riêng vật liệu [ tấn/m3 ] S : tiết diện cắt ngang vật liệu băng [ m2 ] Các thông số kỹ thuật, đặc điểm công nghệ yêu cầu hệ truyền động băng tải phối liệu 2.1 Các thông số kỹ thuật Hệ truyền động sử dụng động điện chiều Lực kéo 600 N Tốc độ cực đại m/s Tốc độ cực tiểu 0,75 m/s Đờng kính trục 300 mm Hộp số i = 10 ; = 80% 2.2 Đặc điểm công nghệ yêu cầu hệ truyền động a Loại phụ tải Đặc tính máy sản xuất thờng có dạng M c = M co + ( M dm w M co ) w dm Mco - Mômen ứng với tốc độ = Mđm - Mômen ứng với tốc độ wđm Mc - Mômen ứng với tốc độ đó: Với băng tải = Do ta có Mc = Mđm = const Ta thấy tải hệ truyền động băng tải phối liệu hầu nh thay đổi trình làm việc Hệ truyền động hệ làm việc chế độ dài hạn Ta có đồ thị công suất momen cản tĩnh truyền động điều chỉnh tốc độ với Mc = const nh sau: w wmax Pc wmin b Chiều quay băng Mc Pmax Mc ,Pc Băng tải nhận vật liệu từ phễu vận chuyển đến nơi phối liệu nên chuyển động theo chiều bắt buộc đảo chiều quay Nếu đảo chiều quay băng tải quán tính nguyên vật liệu rơi vãi, không bảo đảm đợc yêu cầu phối liệu Ngoài đảo chiều có số phần vật liệu không chuyển qua đợc thiết bị cảm biến để cân xác c Giản đồ phụ tải Các thông số hệ truyền động Vận tốc lớn nhất, nhỏ vmin = 0,75 ( m/s ) vmax = 1,5 ( m/s ) Vận tốc trục quay v 0,75 = = 0,5( rad / s) R 0,15 v 1,5 w' max = max = = 10( rad / s) R 0,15 Vận tốc trục quay qui đổi với i = 10 w' = wmax = w' max i = 10.10 = 100(rad / s ) wmin = w' i = 0,5.10 = 5( rad / s ) Từ phơng trình động học truyền động điện M =M c +J dw dt ta có giản đồ phụ tải MC t + Đoạn 01 đoạn băng tải đợc khởi động Vì băng tải làm việc chế độ dài hạn, số lần đóng cắt Các yêu cầu khởi động động không nặng nề Ta cho băng tải khởi động đến tốc độ làm việc ổn định tốc độ cho nguyên vật liệu rơi xuống băng từ phễu + Đoạn 12 đoạn băng tải làm việc với tải M c không đổi Biến thiên dw/dt có giai đoạn tốc độ biến thiên tức đoạn 01 23 + Đoạn 23 đoạn giảm tốc dừng băng tải Ta cho băng tải dừng tự do, dừng tự có dùng thêm phanh hãm d Các yêu cầu khởi động hãm Hệ truyền động băng tải phối liệu khởi động với gia tốc lớn làm tăng lực đàn hồi gây biến dạng băng làm đứt băng Để hạn chế điều ta phải sử dụng khâu giảm tốc khởi động Để động khởi động đợc sau điện trình làm việc chọn động có mômen khởi động đủ lớn Khi dừng không yêu cầu dừng xác, nhng tránh cho hệ dừng với gia tốc lớn gây h hỏng, đứt băng Hệ truyền động băng tải thờng làm việc liên tục phải dừng nên không cân fthiết kế giảm tốc Cũng không cần thiết kế phanh hãm kết thúc công việc ta băng dừng tự e Sơ đồ động học Sơ đồ động học hệ truyền động cân băng định lợng có dạng đơn giản nh sau : Wc Wd i n Pc Mc puli chủ động kéo máy sản xuất Trong đó: 1- Động điện 2- Hộp tốc độ 3- Trục để lắp vào máy quay băng tải g Hệ truyền động nhiều động Khi có nhiều băng tải làm việc nối tiếp dây truyền đòi hỏi phải đồng hoá tốc độ động truyền động đặt khoá liên động cần thiết bảo đảm thứ tự tác động Khi tốc độ động phải trờng hợp để tránh lực đàn hồi băng h Độ xác Độ xác tốc độ yêu cầu quan trọng , đợc đánh giá sai lệch tĩnh: % = w wt w 100% = d 100% wdm wd i Dải điều chỉnh D = w max : w = 1,5 : 0,75 = : Chơng II tính chọn công suất động Xác định thông số cần thiết: Tốc độ lớn nhỏ v max i = (1,5 / 0,015) * 10 = 100(rad / s) R = ( max * v ) / v max = 5(rad / s) max = Mô men cản qui đổi trục động cơ: M cqd = F.R 600.0,15 = = 11,25( Nm) i. 10.0,8 Tính công suất động cơ: Để tính chọn công suất động trờng hợp truyền động có điều chỉnh tốc độ, ta cần xác định yêu cầu sau: Đặc tính phụ tải truyền động Pc(), Mc(): Phụ tải truyền động yêu cầu điều chỉnh tốc độ với M = const Khi đó, công suất yêu cầu cực đại Pmax = Mđm.max M c = const max M c Đặc tính phụ tải Phạm vi điều chỉnh tốc độ max Dải điều chỉnh tốc độ: D =max/min = : Phơng pháp điều chỉnh biến đổi hệ thống truyền động Dự dịnh dùng phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử dụng chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển (thyristor) Loại động truyền động Yêu cầu dùng động chiều kích từ độc lập Đặc điểm truyền động băng tải giữ M = const phạm vi điều chỉnh tốc độ Do đó, ta có yêu cầu công suất cực đại: Pmax = M cqd * max = 11,25 * 100 = 1125( w) Pdm = 1,25 * Pmax = 1125 * 1,25 = 1400( w) = 1,4(kw) Ta chọn loại động H-68 Nga với thông số sau Pđm = 1,45 (kW) Uđm = 220 (V) Iđm = 8,5 (A) nđm = 2100 (vòng/phút) R = R + Rcp =2,49() đm = 4,8 (mWb) Ikt = 0,57 (A) Jđ = 0,125 (kg.m2) 2p = Xác định thông số động Điện cảm phần ứng U 220 dm L = k L I p.n = 5,6 8,5.2.2100 = 0,0345( H ) = 34,5(mH ) dm dm Trong kL hệ số lấy giá trị 5,5 ữ 5,7 máy không bù kL= 1,4 ữ 1,9 máy có bù; p số đôi cực kđm = U dm I dm R 220 - 8,5.2,49 = = 0,9 dm 219,9 Mômen quán tính phần ứng : J = 0,125(kg.m2) R J (2,49 + 0,182).0,125 = 0,412(s) (0,9) Hằng số thời gian học Tc = (k ) = dm Hằng số thời gian mạch phần ứng T = R = 2,49 = 0,014( s ) L 0,0345 Phơng trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập: = Uư R M = 244,4 3,07 M k (k ) Chơng III Chọn phơng án truyền động Chọn phơng án truyền động dựa yêu cầu công nghệ kết tính chọn công suất động cơ, từ tìm loạt hệ truyền động thoả mãn yêu cầu đặt Bằng việc phân tích, đánh giá tiêu kinh tế, kỹ thuật hệ truyền động này, kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta lựa chọn đợc vài phơng án phơng án để thiết kế Lựa chọn phơng án truyền động tức phải xác định đợc loại động truyền động chiều hay xoay chiều, phơng pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động Từ phân tích đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động băng tảI nhiệm vụ thiết kế (dùng động đIện chiều), để điều chỉnh tốc độ động quay puli chủ động, ta phải điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ, giữ từ thông không đổi Với phơng án điều chỉnh tốc độ điều chỉnh điện áp phần ứng giữ từ thông động không đổi ta có phơng án truyền động sau: Hệ thống truyền động máy phát - động chiều (Hệ F-Đ) Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển thyristor- động chiều ( Hệ T-Đ) Hệ thống điều chỉnh xung áp - động chiều ( Hệ XA-Đ) Hệ thống truyền động máy phát - động chiều (F-Đ): a Cấu trúc hệ F-Đ Hệ thống máy phát - động (hệ F-Đ hay Ward-Léonard) hệ truyền động điện mà biến đổi điện máy phát điện chiều kích từ độc lập Máy phát điện thờng động sơ cấp không đồng ba pha ĐK quay coi tốc độ quay máy phát không đổi 10 áp đặt vào phần ứng động nhỏ Khi đó, đặc tính hạ thấp ứng với mômen cản Mc, tốc độ động giảm Lý thuyết thực nghiệm chứng tỏ: phụ tải nhỏ đặc tính có độ dốc lớn (phần nằm vùng gạch chéo) Đó vùng dòng điện gián đoạn Góc điều khiển lớn (khi điều chỉnh sâu) vùng dòng điện gián đoạn rộng việc điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn Trong thực tế tính toán hệ T-Đ, ta cần xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn, đờng phân cách hai vùng dòng điện liên tục gián đoạn Biên giới vùng dòng điện gián đoạn liên tục có dạng đờng ellipse với trục trục toạ độ đặc tính cơ: ( U 2m ILe E )2 + ( )2 = p sin U m sin cos p p p Dễ dàng nhận thấy độ rộng vùng dòng điện gián đoạn giảm ta tăng giá trị điện cảm L tăng số pha chỉnh lu p Song tăng số xung p mạch lực chỉnh lu tăng độ phức tạp mạch điều khiển phức tạp Còn tăng trị số L dẫn tới làm xấu trình qúa độ (tăng thời gian độ) làm tăng trọng lợng, kích thớc hệ thống Biên giới đợc mô tả đờng cong nét đứt hình 4-3 c Đặc điểm hệ truyền động Thyristor - động Ưu điểm bật hệ T-Đ độ tác động nhanh cao, không gây ồn dễ tự động hoá van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao Điều thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lợng đặc tính tĩnh đặc tính động hệ thống Hệ thống T-Đ có khả điều chỉnh trơn với phạm vi điều chỉnh rộng Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn Nhợc điểm chủ yếu hệ T-Đ van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lu có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ máy điện truyền động có công suất lớn làm xấu dạng điện áp nguồn lới xoay chiều Hệ số công suất cos hệ nói chung thấp điều chỉnh sâu Hệ thống truyền động điều chỉnh xung áp - động chiều (XA-Đ): Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động chiều (XA-Đ) sử dụng điều chỉnh xung áp chiều, khoá điện tử đóng vai 14 trò Bộ điều chỉnh xung điện áp chiều đợc sử dụng có sẵn nguồn chiều cố định mà cần phải điều chỉnh đợc điện áp tải Các băm xung chiều hoạt động theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn với tải cách chu kỳ theo số luật khác Phần tử thực nhiệm vụ van bán dẫn Song chúng làm việc mạch chiều nên dùng loại thyristor thông thờng không đợc khoá lại cách tự nhiên giai đoạn âm điện áp nguồn nh làm việc với nguồn xoay chiều Do đó, buộc phải có mạch chuyên dụng để khoá thyristor gọi "mạch khoá cỡng bức", gây nhiều khó khăn thực tế Vì vậy, ta cố gắng sử dụng loại van điều khiển đóng ngắt nh transistor bipolar, MOSFET IGBT dải công suất mà van chịu đợc Riêng với mạch công suất lớn phải dùng thyristor Trong hệ truyền động điện, điều chỉnh xung áp chiều chủ yếu áp dụng cho động điện chiều có phụ tải dạng kéo (tàu điện, xe điện ) Điều khiển U U đk ng Đ Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động XA-Đ Nguyên tắc hệ truyền động XA-Đ thay đổi tốc độ động qua điện áp đặt vào phần ứng động chiều Điện áp điện áp XA tính theo giá trị trung bình : U = Ung, đó: U điện áp phần ứng động cơ,Ung điện áp chiều cần băm , hệ số lấp đầy xung: = tt tt = với tt, tk thời gian thông khoá khoá điện tử Do T tt + tk 15 đó, điều chỉnh tốc độ động qua điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, cần thay đổi hệ số XA Hệ số thay đổi phơng pháp: thay đổi tt, T hai So sánh phơng phơng án ta định chọn phơng phơng án truyền động chỉnh lu lu Thyristor - động chiều kích từ độc lập lập Tính chọn biến đổi chỉnh lu TIRISTOR: Yêu cầu chỉnh lu - Nguồn điện xoay chiều: 3x380V, 50Hz - Bộ chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển - Điện áp chỉnh lu: Ud = 220 V - Dòng chỉnh lu: Id = 8,5 A - Độ nhấp nhô thấp a Xác định điện áp không tải chỉnh lu điện áp máy biến áp : Bộ biến đổi chỉnh lu cần có giá trị điện áp không tải đảm bảo cấp cho phần ứng động điện chiều có tham số : sức điện động định mức động Eđm , sụt áp tổng mạch dòng phản ứng cực đại I max 1Udocosmin = 2Eđm + UV + I maxR + Umax Trong : Udo - điện áp không tải chỉnh lu - hệ số tính đến suy giảm điện áp lới = 0,95 - hệ số dự trữ máy biến áp = 1,04 ữ 1,06 - góc điều khiển cực tiểu Đối với sơ đồ không đảo chiều = UV - tổng sụt áp van , bao gồm sụt áp điện trở tơng đối lớn ( khoảng 4% ) sụt áp điện kháng ( khoảng 1,5% )và điện áp sụt hai thyristor nối tiếp khoảng 2V R - điện trở đẳng trị tổng quy đổi mạch chiều gồm điện trở toàn phần mạch phần ứng , điện trở máy biến áp điện trở cuộn lọc chiều I max - dòng phần ứng cực đại nằm khoảng ữ 2,5 I đm 16 Umax - sụt áp cực đại trùng dẫn Umax = U đm I u max I udm I udm I ddm Iddm : dòng định mức biến đổi Uđm : sụt áp trùng dẫn định mức , đợc xác định : Uđm = Udo.UK Y UK : điện áp ngắn mạch Y : sơ đồ sáu xung mời hai xung Y = 0,5 Nếu Iudm = Iddm ta có Udo = Eudm + U V + Ru I u max cos Y U K = I u max : bội số dòng điện I ddm Từ ta có : Udo= = Eudm + U V + Ru I u max cos Y U K 1,04.220 + (220.0,55 + 2) + (2,49 + 0,182).8,5 = 299(V ) 0,95 0,5.2,5.5% U vo = U = 221,5V 1,35 b Tính chọn biến áp nguồn BAN BAN đấu theo kiểu /Y Điện áp lới UL = 380V Giá trị hiệu dụng điện áp thứ cấp máy biến áp (nối /Y) U2 = Tỷ số máy biến áp: k = U = 128 (V) U 380 = =3 U 128 Dòng thứ cấp máy biến áp nguồn: I2 = = 6,94(A) I d Dòng hiệu dụng sơ cấp BAN: 17 I1 = 1 I2 = 21,23 6,94(A) 3,06 K BAN Công suất máy biến áp: S = 3.U2.I2 = 3.128.6,94 = 2665 (VA) 2,665 (kVA) Tra sổ tay, ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn có Sđm = 3(kVA) c Chọn van cho biến đổi Giá trị dòng trung bình chảy qua van: I vtb = I d 8,5 = = 2,83( A) 3 Giá trị dòng cực đại qua van: Ivmax = Id = 8,5 (A) Giá trị điện áp ngợc đặt lên van: U ng max = U d max = 1,05 * 299 = 314(V ) Từ tính toán trên, với chế độ làm mát quạt gió thông số cần van mạch chỉnh lu cầu ba pha là: - Ungt 1,6 Ungmax = 1,6 314 = 502 (V) - It 1,5 Imax = 1,5.8,5 = 12,75 (A) Vậy ta chọn đợc loại Thyristor dùng cho chỉnh lu cấp nguồn cho động cơ: VGT VRRM = ITSM IDM Loại I0 (A) Max VDRM (V) (A) (mA) (V) TYN 16 600 220 1,5 690 IGT VTM ITM Du/dt di/dt Max max Max (V/às) (A/às) (A) (V) (A) 25 1,4 50 50 100 d Tính chọn cuộn kháng mạch lọc chiều Điện cảm phần ứng L = kL U dm 220 = 5,6 = 0,0345( H ) = 34,5( mH ) I dm p.ndm 8,5.2.2100 18 Trong kL hệ số lấy giá trị 5,5 ữ 5,7 máy không bù kL= 1,4 ữ 1,9 máy có bù; p số đôi cực Cuộn kháng lọc mạch chiều đợc nối vào mạch phần ứng động để làm giảm vùng điện gián đoạn ( làm giảm xung dòng chiều ) đồng thời cải thiện điều kiện chuyển mạch động điện Điện áp đầu biến đổi m xung chứa sóng điều hòa sóng điều hoà bậc cao với tần số góc K = K.m với - tần số góc lới điện , = 314 ( / s ) K - số nguyên bậc thành phần điều hoà điện áp xoay chiều gây mạch phần ứng dòng điện xoay chiều điều hoà với giá trị hiệu dụng I = 1 L U km ( Km ) k L - điện cảm tổng mạch chiều ( bỏ qua giá trị điện trở ) Gọi g hệ số đập mạch điện áp đầu biến đổi g = 1 U km ( Km ) k i - hệ số đập mạch dòng điện I i = I dm = U g I dm L Hệ số đập mạch điện áp g phụ thuộc vào góc điều khiển , U d g = f( U ) Do thành phần dòng xoay chiều nên giá trị dòng điện định mức động giảm I dm = Idm ' 1+ Rm R i 19 Tỷ số Rm đặc trng cho ảnh hởng dòng điện điều hoà bậc cao làm R tăng điện trở tổng mạch phần ứng , giá trị Rm =2ữ3 R Dòng điện xoay chiều gây ảnh hởng xấu tới trình chuyển mạch vành góp máy điện Cụ thể ảnh hởng dòng xoay chiều điều hoà bậc m , từ trờng cặp cực chuyển mạch bị chậm lại 90 o so với dòng điện điều hoà bậc m Điện áp chuyển mạch chậm trễ không bù đợc điện áp phản ứng phần ứng sụt áp xoay chiều U2 tăng nhẩy cấp Từ lý luận , ta rút giá trị điện cảm cần thiết nối vào mạch chiều Ld = U no g c max Lu I ddm [ i n]cf n Tra đờng cong quan hệ gc = g n ta đợc g c max = 1,1 o Udo = 299V Iddm = 8,5A n0 = 2322 (1/s) n = 2100 (1/s) Ta có Ld = U no g c max Lu = 5,46.10-3 (H) = 5,46 mH I ddm [ i n]cf Bảo vệ cố hệ thống truyền động điện Mạch bảo vệ đợc thiết lập để đảm bảo an toàn tránh gây tổn thất cho ngời vận hành thiết bị Do vậy, quan điểm xây dựng mạch bảo vệ phải có biện pháp phòng chống cố trạng thái làm việc bất thờng xảy nhằm hạn chế tổn thất mức độ thấp Mặt khác, phần tử bán dẫn công suất biến đổi phải đợc bảo vệ chống cố bất ngờ, nhiễu loạn nguy hiểm nh ngắn mạch đầu biến đổi, điện áp dòng điện qua van, nhiệt thiết bị biến đổi Tuỳ theo loại cố mức độ ta phân nhóm loại bảo vệ a Bảo vệ mạch động lực 20 Bảo vệ cắt khẩn cấp mạch động lực: Nh ngắn mạch biến đổi hệ thống truyền động, kích từ động cơ, tốc độ, dòng, điện áp phần ứng, đánh lửa gây ngắn mạch vành góp, ngắn mạch số vòng dây máy biến áp nguồn Mạch bảo vệ thực hện cắt khẩn cấp thiết bị đóng cắt truyền thống nh cầu chì, áptômát, rơle kết hợp với bảo vệ mạch điều khiển nh khoá thyristor, cắt nguồn nuôi, khoá điều chỉnh Bảo vệ cắt có thời gian: Quá tải , cách điện giảm , nhiệt v.v Mạch bảo vệ phát phát tín hiệu cảnh báo lúc mạch điều chỉnh tự động thay đổi tham số điều khiển để thoát khỏi cố ngời vận hành trực tiếp điều chỉnh Nếu sau thời gian quy định mạch bảo vệ tác động cắt hệ thống , ngừng làm việc để giải cố Trong hệ truyền động đại điều khiển số dùng vi xử lý hay vi tính có trang bị chơng trình kiểm tra trạng thái hệ để phát tín hiệu cảnh báo dự báo cố xảy cắt kịp thời để tránh gây h hỏng Thiết bị bảo vệ dòng điện ngắn mạch bên sơ cấp biến áp biến đổi, ngắn mạch bên phía thứ cấp biến áp nguồn nhng nằm biến đổi, ngắn mạch bên hệ truyền điện (bộ biến đổi động cơ) sử dụng cầu chì Để bảo vệ từ thông, sử dụng rơle bảo vệ từ thông Sử dụng rơle bảo vệ nhiệt để bảo vệ nhiệt động cơ, máy biến áp b Bảo vệ biến đổi Bảo vệ nhiệt : Khi thyristor đợc điều khiển mở cho dòng chảy qua van, công suất tổn thất bên đốt nóng chúng, mặt ghép nơi bị đốt nóng lớn Ngoài ra, trình chuyển mạch van gây tổn thất điện Do thiết bị bán dẫn nói chung nhạy cảm với nhiệt độ, nhiệt độ van dù diễn thời gian ngắn phá hỏng van, nên để bảo vệ nhiệt van, ta sử dụng biện pháp làm mát cỡng Biện pháp làm mát thông dụng quạt không khí xung quanh cánh tản nhiệt (làm mát gió) Đối với thiết bị bán dẫn công suất lớn hơn, ta cho nớc trực tiếp chảy qua cánh tản nhiệt (làm mát nớc) ngâm thiết bị bán dẫn vào dầu biến Trong đồ án này, việc thiết kế bảo vệ nhiệt cho thyristor thực phơng pháp làm mát cỡng gió với hệ số bảo vệ nhiệt van ki=1,5 ku=1,6 21 Bảo vệ điện áp van: Để bảo vệ áp van, ta sử dụng mạch RC, bảo vệ thyristor: Mạch đấu song song với van dùng để bảo vệ điện áp nguyên nhân nội gây tích tụ điện tích lớp bán dẫn trình làm việc van tạo dòng điện ngợc khoá van khoảng thời gian ngắn, làm xuất suất điện động cảm ứng lớn điện cảm đờng dây nối Mạch LRC đấu nguồn pha dùng để bảo vệ áp nguyên nhân bên mang tính ngẫu nhiên tợng sấm sét, cầu chì bảo vệ bị nhảy, cắt không tải máy biến áp Các trị số linh kiện bảo vệ đợc chọn dựa vào trị số kinh nghiệm: Ta có sơ đồ mạch bảo vệ hoàn chỉnh nh sau Mạch R1C1 bảo vệ điện áp tích tụ điện tích: (Điện tử công suất - Nguyễn Bính - trang 261) Gọi b hệ số dự trữ điện áp Thyristor b = 1ữ Chọn b = 1,6 Giả sử BAN có Lc = 0,2(mH) VRRM - Hệ số điện áp : k = bU = ng max 600 1,23 1,6.304,37 - Các thông số trung gian, sử dụng đờng cong (Hình X.9 trang 262 -ĐTCS): - C*min(k) = 5,5; R*max(k) = 1,2; R*min(k) = 0,55 - Tính dẫn: di max chuyển mạch Ta có phơng trình lúc bắt đầu trùng dt 2Lc di = u = dây Uv0sin(t+) dt 22 2U di max = dt 2L vo c = 2.221,5 783055,3(A/s) 2.0,2.10 di max = 0,785(A/às) dt Ta thấy với Thyristor chọn có di = 100(A/às) >> 0,76(A/às), nên dt mạch không cần có cuộn kháng bảo vệ L k (bảo vệ di ) Tức dt coi Lk = -Xác định điện lợng tích tụ Q = f( di ), sử dụng đờng cong (Hình dt X.10b): Với Id = 8,5(A), di max = 0,785(A/às) tra đờng cong Q 15(Aàs) dt -Xác định R1,C1: C1 = U R*min(k) 0,55 2Q ng max C*min(k) = 2ì15 5,5 0,54(àF) 314 2L U c ng max R1 R*max(k) 2L c U ng max 2Q 2Q 2.0,2.10 3.314 2.0,2.10 3.314 R1 1,2 2.15.10 2.15.10 35,04 R1 76,44 () Vậy ta chọn giá trị chuẩn: R1 = 47() C1 = 0,6(àF) Mạch R2C2 bảo vệ điện áp cắt BAN không tải gây ra: -Ta có hệ số điện áp: k = 1,23 -Các thông số trung gian, sử dụng đờng cong (Hình X.11-ĐTCS): 23 C*min(k) = 0,45; R*max(k) = 2,1; R*min(k) = -Giá trị lớn lợng từ BAN (3pha) cắt: I S WT3 = s.o.m I s Trong đó: Is.o.m : giá trị cực đại dòng từ hoá quy sang thứ cấp Is : giá trị hiệu dụng dòng định mức thứ cấp Is = Id = 8,5 6,94(A) 3 S : Công suất biểu kiến BAN = 2f = 314(rad/s) Ta có Is.o.m = I WT3 = s.o.m S 2I s 2 Is.o = 0,03Is = 0,03 2,665.10 ì 314 0,127(W.s) -Xác định R2 C2: C2 = WT * C min(k) U sm Trong Usm giá trị cực đại điện áp dây thứ cấp BAN: Usm = Us = Uv0 = 221,3 312,9(V) 2ì 0,127 C2 = (312,9) 0,45 1,17.10-6(F) C2 = 1,17(àF) R * U U sm * (k) R2 R max(k) sm I s.o.m I s.o.m 312,9 312,9 R2 2,1 ì 0,03 ì 6,94 ì 0,03 ì 6,94 1062,69 R2 2231,66 () 24 Vậy ta chọn giá trị chuẩn: R2 = 1500() C2 = 2(àF) 25 Chơng IV Tổng hợp hệ truyền động Mô hình hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện Mục tiêu hệ điều chỉnh tự động truyền động điện phải đảm bảo giá trị yêu cầu đại lợng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động đại lợng nhiễu lên hệ điều chỉnh Hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện động truyền động cân băng định lợng có cấu trúc đợc trình bày dới, gồm : động truyền động M quay chi tiết máy mài tròn Mx thiết bị biến đổi lợng - chỉnh lu cầu ba pha BĐ (đợc gọi phần lực), thiết bị đo lờng ĐL điều chỉnh R (đợc gọi phần điều khiển) Tín hiệu điều khiển hệ thống đợc gọi tín hiệu đặt THĐ có tín hiệu nhiễu loạn NL tác động lên hệ thống NL THĐ R BĐ M Mx ĐL Cấu trúc hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động truyền động cân băng định lợng Động truyền động đợc sử dụng động chiều kích từ độc lập đợc cấp lợng từ biến đổi chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển Bộ biến đổi có chức biến đổi lợng điện thích ứng với động truyền động mang thông tin điều khiển để điều khiển tham số đầu biến đổi (nh công suất, điện áp, dòng điện, tần số ) Tín hiệu điều khiển đợc lấy từ điều chỉnh R Các điều chỉnh R (regulator) nhận tín hiệu thông 26 báo sai lệch trạng thái làm việc truyền động thông qua so sánh tín hiệu đặt THĐ tín hiệu đo lờng đại lợng truyền động Sự biến thiên tín hiệu đặt gây sai lệch không tránh đợc trình độ gây sai lệch chế độ xác lập Trên sở phân tích sai lệch điều chỉnh, ta chọn đợc điều chỉnh, mạch bù thích hợp để nâng cao xác hệ thống Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh Khi tổng hợp hệ truyền động nhiều thông số thờng phân hệ thành cấu trúc nhiều vòng có điều chỉnh kiểu nối cấp Cho đến nay, phơng pháp chung tổng hợp điều chỉnh cấu trúc nối cấp cha thật hoàn thiện, chủ yếu việc chọn thông số tối u điều chỉnh tính chất phức tạp hệ thống thực Vì thế, việc tính toán tổng hợp gần có giá trị to lớn thiết kế định hớng nh chỉnh định vận hành hệ thống Nh trình bày trên, để phù hợp với yêu cầu hệ truyền động, ta chọn hệ điều chỉnh động chiều điều chỉnh theo nguyên tắc T - Đ Qua phân tích cấu cân băng, ta thấy hệ truyền động bao gồm ba mạch vòng điều chỉnh, mạch vòng điều chỉnh dòng điện, mạch vòng điều chỉnh tốc độ mạch vòng điều chỉnh suất Sơ đồ nối cấp hệ điều chỉnh đợc trình bày nh hình vẽ Qđ + Rq(p) + R (p) + i Ri(p) Si(p) S (p) Q Sq(p) Năng suất hệ thống cân băng định tốc độ đặt động truyền động để đạt đợc kết theo yêu cầu Qua hệ điều chỉnh tốc độ ta tạo tốc độ điều khiển động cơ- điều khiển thông qua mạch vòng điều chỉnh dòng điện Do yêu cầu công nghệ mà hệ thống cần đạt vô sai cấp vô sai cấp hai Nhiễu hệ thống mômen cản M c Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà điều chỉnh tốc độ R đợc tổng hợp theo hai tín hiệu điều khiển theo nhiễu tải Mc Trong trờng hợp chung, hệ thống phải có đặc tính điều chỉnh tốt từ phía tín hiệu điều khiển lẫn phía tín hiệu nhiễu loạn 27 2.1 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong hệ truyền động tự động nh hệ chấp hành mạch vòng điều chỉnh dòng điện mạch vòng Chức mạch vòng dòng điện trực tiếp gián tiếp xác định mô men kéo động cơ, có chức bảo vệ, điều chỉnh gia tốc Sơ đồ khối mạch vòng dòng điện có dạng nh hình vẽ: K E Uđk UIđ RI KCL 1+CLp Mc 1/R 1+T p I K 1/Jp UI Ki 1+fIp 28 [...]... hợp hệ truyền động 1 Mô hình hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện Mục tiêu cơ bản của hệ điều chỉnh tự động truyền động điện là phải đảm bảo giá trị yêu cầu của các đại lợng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động của các đại lợng nhiễu lên hệ điều chỉnh Hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ truyền động cân băng định lợng có cấu trúc đợc trình bày ở dới, gồm : động cơ truyền. .. dòng kích từ động cơ Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lu thích hợp (chỉnh lu cầu, chỉnh lu tia ) Các bộ chỉnh lu thyristor dùng trong truyền động điện một chiều tạo thành hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ (hệ T-Đ) a Hệ truyền động thyristor -động cơ (T-Đ) Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng... (p) Q Sq(p) Năng suất của hệ thống cân băng quyết định tốc độ đặt động cơ truyền động để đạt đợc kết quả theo yêu cầu Qua hệ điều chỉnh tốc độ ta sẽ tạo ra tốc độ điều khiển động cơ- điều khiển thông qua mạch vòng điều chỉnh dòng điện Do các yêu cầu công nghệ mà hệ thống cần đạt vô sai cấp 1 hoặc vô sai cấp hai Nhiễu chính của hệ thống là mômen cản M c Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà bộ điều chỉnh tốc... độ) và làm tăng trọng lợng, kích thớc của hệ thống Biên giới này đợc mô tả bởi đờng cong nét đứt trên hình 4-3 c Đặc điểm hệ truyền động Thyristor - động cơ Ưu điểm nổi bật nhất của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao Điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất... trong chỉnh định và vận hành hệ thống Nh đã trình bày ở trên, để phù hợp với yêu cầu của hệ truyền động, ta chọn hệ điều chỉnh động cơ một chiều điều chỉnh theo nguyên tắc T - Đ Qua phân tích cơ cấu cân băng, ta thấy rằng hệ truyền động này bao gồm ba mạch vòng điều chỉnh, đó là mạch vòng điều chỉnh dòng điện, mạch vòng điều chỉnh tốc độ và mạch vòng điều chỉnh năng suất Sơ đồ nối cấp của hệ điều chỉnh... truyền động M quay chi tiết máy mài tròn Mx và thiết bị biến đổi năng lợng - chỉnh lu cầu ba pha BĐ (đợc gọi là phần lực), các thiết bị đo lờng ĐL và các bộ điều chỉnh R (đợc gọi là phần điều khiển) Tín hiệu điều khiển hệ thống đợc gọi là tín hiệu đặt THĐ và ngoài ra còn có các tín hiệu nhiễu loạn NL tác động lên hệ thống NL THĐ R BĐ M Mx ĐL Cấu trúc của hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ truyền. .. mạch công suất lớn vẫn phải dùng thyristor Trong hệ truyền động điện, các bộ điều chỉnh xung áp một chiều chủ yếu áp dụng cho các động cơ điện một chiều có phụ tải dạng kéo (tàu điện, xe điện ) Điều khiển U U đk ng Đ Sơ đồ nguyên lý một hệ truyền động XA-Đ Nguyên tắc của các hệ truyền động XA-Đ là thay đổi tốc độ động cơ qua điện áp đặt vào phần ứng động cơ một chiều Điện áp này là một điện áp ra của... tiến hành trên mạch 11 kích từ máy phát nên tổn hao nhỏ Hệ điều chỉnh đơn giản, có thể thực hiện hãm điện dễ dàng Vốn đầu t ban đầu và diện tích lắp đặt lớn 2 Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển - động cơ một chiều: Tốc độ động cơ điện một chiều có thể đợc điều chỉnh trong phạm vi rộng và bằng phẳng nhờ hệ chỉnh lu - động cơ (hay hệ truyền động van một chiều) trong đó các bộ chỉnh lu là điều khiển... R BĐ M Mx ĐL Cấu trúc của hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ truyền động cân băng định lợng Động cơ truyền động đợc sử dụng là động cơ một chiều kích từ độc lập và đợc cấp năng lợng từ bộ biến đổi chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển Bộ biến đổi có chức năng biến đổi năng lợng điện thích ứng với động cơ truyền động và mang thông tin điều khiển để điều khiển các tham số đầu ra của bộ biến đổi... Hệ số công suất cos của hệ nói chung là thấp nhất là khi điều chỉnh sâu 3 Hệ thống truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều (XA-Đ): Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều (XA-Đ) sử dụng bộ điều chỉnh xung áp một chiều, trong đó các bộ khoá điện tử đóng vai 14 trò cơ bản Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đợc sử dụng khi có sẵn nguồn một chiều cố định mà cần phải điều chỉnh