Xây dựng hệ thống truyền động điện điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng điện áp

Header Page of 126 B GIO DC V O TO TRNG Lun Xõy dng h thng truyn ng in iu chnh tc ng c khụng ng b bng in ỏp Footer Page of 126 Header Page of 126 M C L C Lời nói đầu Ch-ơng 1: động không đồng 1.1 mở đầu [1] .2 1.2 cấu tạo 1.2.1 Cu to ca stato .2 1.2.2 Cu to ca rụ to 1.3 nguyên lý làm việc máy điện không đồng 1.4 ph-ơng trình đặc tính 1.5 ph-ơng pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng .9 1.5.1 M u 1.5.2 Thay i tn s ngun in cung cp 11 1.5.3 Thay i s ụi cc 13 1.5.4 iu chnh tc bng thay i in ỏp ngun cung cp .15 1.5.5 iu chnh tc bng thay i in tr mch rụ to .16 1.5.6 iu chnh tc bng thay i in ỏp mch rụ to .17 ch-ơng 2: hệ thống truyền động điện động Dị Bộ xoay chiều điều chỉnh điện áp 20 2.1 mở đầu 20 2.2 hệ thống điều chỉnh điện áp 21 2.2.1 S i .21 21 2.3 điều chỉnh điện áp xoay chiều 21 2.3.1 S u cú trung tớnh 22 2.3.2 S ti u tam giỏc 23 2.3.3 S u khụng trung tớnh 23 Footer Page of 126 Header Page of 126 2.4 vi điều khiển avr 29 2.4.1 Cỏc c im chớnh 29 2.4.2 n v x lý s hc v logic ( ALU Arithmetic Logic Unit) 33 2.4.3 Tp cỏc ghi a nng ( General Purpose Register File ) 34 2.4.4 iu khin ngt v reset (Reset and Interrupt Handling ) 35 2.4.5 B nh 38 CH-ơNG : xây dựng thiết kế Hệ THốNG điều chỉnh tốc độ động không đồng điện áp 43 3.1 mở đầu 43 3.2 THIếT Kế MạCH Động lực 43 3.2.1 Chn van bỏn dn .44 3.2.2 Chn phn t bo v van bỏn dn 45 3.3 THIếT Kế MạCH ĐIềU KHIểN 47 3.3.1 S nguyờn lý mch iu khin 47 3.3.2 Tớnh toỏn v phõn tớch mch iu khin 48 3.3.3 Khõu ng b 51 3.3.4 Chng trỡnh iu khin 52 3.4 lắp ráp hệ thống 57 3.4.1 Mch ng lc 57 3.4.2 Mch iu khin .58 3.5.kết đạt đ-ợc 61 KT LUN 62 TI LIU THAM KHO 63 Footer Page of 126 Header Page of 126 Lời nói đầu Trong nhng nm gn õy lnh vc iu khin v truyn ng in ó phỏt trin mnh m c bit vi s phỏt trin ca khoa hc k thut, ngi ta ó khai thỏc c tt c nhng u im cú ca ng c khụng ng b Vi ỏn ny em ó nờu c mt khớa cnh nh lnh vc iu khin tc ng c khụng ng b: xõy dng h thng truyn ng in iu chnh tc ng c khụng ng b bng in ỏp Ni dung ca ỏn gm chng: Chng 1: ng c khụng ng b Chng 2: H thng truyn ng in ng c d b xoay chiu iu chnh in ỏp Chng 3: Xõy dng v thit k h thng iu chnh tc ng c khụng ng b bng in ỏp Em xin chõn thnh cm n GS.TSKH Thõn Ngc Hon cựng cỏc thy cụ giỏo b mụn ó hng dn em hon thnh ỏn ny Do õy l ln u tiờn thc hin lm ỏn nờn khụng th mc phi sai sút, em mong c s ch bo tn tỡnh ca cỏc thy Hi Phũng, ngy 12 thỏng 07 nm 2010 Sinh viờn thc hin Bựi Duy Quyt Footer Page of 126 Header Page of 126 Ch-ơng 1: động không đồng 1.1 mở đầu [1] Loi mỏy in quay n gin nht l loi mỏy in khụng ng b (d b) Mỏy in d b cú th l loi pha, pha hoc pha, nhng phn ln mỏy in d b pha, cú cụng sut t mt vi W ti vi MW , cú in ỏp t 100V n 6000V Cn c vo cỏch thc hin rụ to, ngi ta phõn bit loi: loi cú rụ to ngn mch v loi cú rụ to dõy qun Cun dõy rụ to dõy qun l cun dõy cỏch in, thc hin theo nguyờn lý ca cun dõy dũng xoay chiu Cuụn dõy rụ to ngn mch gm mt lng bng nhụm t cỏc rónh ca mch t rụ to, cun dõy ngn mch l cun dõy nhiu pha cú s pha bng s rónh ng c rụ to ngn mch cú cu to n gin v r tin, cũn mỏy in rụ to dõy qun t hn, nng hn nhng cú tớnh nng ng tt hn, ú cú th to cỏc h thng ng v iu chnh 1.2 cấu tạo Mỏy in quay núi chung v mỏy in khụng ng b núi riờng gm phn c bn: phn quay (rụ-to) v phn tnh (stato) Gia phn tnh v phn quay l khe h khụng khớ 1.2.1 Cu to ca stato Stato gm phn c bn: mch t v mch in a) Mch t: Mch t ca stato c ghộp bng cỏc lỏ thộp in cú chiu dy khong 0,3-0,5mm, c cỏch in mt chng dũng Fuco Lỏ thộp stato cú dng hỡnh vnh khn, phớa c c cỏc rónh gim dao ng t thụng, s rónh stato v rụ to khụng c bng Mch t c t v mỏy Footer Page of 126 Header Page of 126 nhng mỏy cú cụng sut ln, lừi thộp c chia thnh tng phn c ghộp li vi thnh hỡnh tr bng cỏc lỏ thộp nhm tng kh nng lm mỏt ca mch t V mỏy c lm bng gang ỳc hay gang thộp, trờn v mỏy cú ỳc cỏc gõn tn nhit tng din tớch tn nhit Tựy theo yờu cu m v mỏy cú gn vo b mỏy hay nn nh hoc v trớ lm vic Trờn nh cú múc giỳp di chuyn thun tin Ngoi v mỏy cũn cú np mỏy, trờn lp mỏy cú giỏ bi Trờn v mỏy gn hp u dõy b a c Hỡnh 1.1 Lừi thộp stato mỏy in khụng ng b a) Hỡnh vnh khn ; b) Hỡnh r qut ; c) Mch t stato b) Mch in: Mch in l cun dõy mỏy in ó trỡnh by phn trờn Hỡnh 1.2 Stato ca mỏy in khụng ng b Mch t; V mỏy; Dõy qun; Chõn Footer Page of 126 Header Page of 126 1.2.2 Cu to ca rụ to a) Mch t: Ging nh mch t stato, mch t rụ to cng gm cỏc lỏ thộp in k thut cỏch in i vi Rónh ca rụ to cú th song song vi trc hoc nghiờng i mt gúc nht nh nhm gim dao ng t thụng v loi tr mt s súng bc cao Cỏc lỏ thộp in k thut c gn vi thnh hỡnh tr, tõm lỏ thộp mch t c c l xuyờn trc, rụ to gn trờn trc nhng mỏy cú cụng sut ln rụ to cũn c c cỏc rónh thụng giú dc thõn rụ to a) b) Hỡnh 1.3 Lỏ thộp rụto ca mỏy in khụng ng b b) Mch in: Mch in rụ to c chia thnh loi: loi rụ to lng súc v loi rụ to dõy qun - Loi rụ to lng súc (ngn mch) Mch in ca loi rụ to ny c lm bng nhụm hoc ng thau Nu lm bng nhụm thỡ c ỳc trc tip v rónh rụ to, u c ỳc vũng ngn mch, cun dõy hon ton ngn mch, chớnh vỡ vy gi l rụ to ngn mch Nu lm bng ng thỡ c lm thnh cỏc dn v t vo rónh, hai u c gn vi bng vũng ngn mch cựng kim loi Bng cỏch ú hỡnh thnh cho ta mt cỏi lng chớnh vỡ vy loi rụ to ny cú tờn rụ to Footer Page of 126 Header Page of 126 lng súc Loi rụ to ngn mch khụng phi thc hin cỏch in gia dõy dn v lừi thộp - Loi rụ to dõy qun: Mch in ca loi rụ to ny thng c lm bng ng v phi cỏch in vi mch t Cỏch thc hin cun dõy ny ging nh thc hin cun dõy mỏy in xoay chiu ó trỡnh by phn trc Cun dõy rụ to dõy qun cú s cp cc v pha c nh Vi mỏy in pha, thỡ u cui c ni vi mỏy in, u cũn li c dn ngoi v gn vo vnh trt t trờn trc rụ to, ú l tip im ni vi mch ngoi 1.3 nguyên lý làm việc máy điện không đồng xột nguyờn lý lm vic ca mỏy in d b , ta ly mụ hỡnh mỏy in pha gm cun dõy t cỏch trờn chu vi mỏy in mt gúc , rụ to l cun dõy ngn mch Khi cung cp vo cun dõy dũng in ca h thng in pha cú tn s thỡ mỏy in sinh t trng quay vi tc 60 /p T trng ny ct dn ca rụ to v stato, sinh cun stato s t cm v cun dõy rụ to s cm ng cú giỏ tr hiu dng nh sau: = 4,44 (1.1) = 4,44 (1.2) Do cun rụ to kớn mch, nờn s cú dũng in chy cỏc dn ca cun dõy ny S tỏc ng tng h gia dũng in chy dõy dn rụ to v t trng, sinh lc ú l ngu lc (2 dn nm cỏch ng kớnh rụ to) nờn to mụ men quay Mụ men quay cú chiu y stato theo chiu chng li s tng t thụng múc vũng vi cun dõy Nhng vỡ stato gn cht cũn rụ to li treo trờn bi, ú rụ to phi quay vi tc n theo chiu quay ca t trng Tuy nhiờn tc ny khụng th bng tc quay ca t trng, bi nu n = khụng cú s cm ng, thỡ t trng khụng ct cỏc dn na, ú = dn n Footer Page of 126 = v mụ men quay cng bng Header Page of 126 khụng , rụ to quay chm li, rụ to chm li thỡ t trng li ct cỏc dn, nờn cú s, cú dũng v mụ men nờn rụ to li quay Do ú tc quay ca rụ to khỏc tc quay ca t trng nờn xut hin trt v c nh ngha nh sau: 100% (1.3) Do ú tc ụ quay ca rụ to cú dng: n= Do n # (1 s) (1.4) - n) l tc ct cỏc dn rụ to ca t trng nờn ( quay Vy tn s bin thiờn ca s cm ng rụ to biu din bi: = Khi rụ to cú dũng = (1.5) , nú cng sinh mt t trng quay vi tc : = (1.6) So vi mt im khụng chuyn ng ca stato, t trng ny s quay vi tc : +n= (1.7) Nh vy so vi stato, t trng quay ca rụ to cú cựng giỏ tr vi tc quay ca t trng stato 1.4 ph-ơng trình đặc tính thnh lp phng trỡnh c tớnh c ca ng c khụng ng b ta da vo thay th vi cỏc gi thit sau: - pha ca ng c l i xng - Cỏc thụng s ca ng c khụng ng b khụng i - Tng dn mch t hoỏ khụng thay i, dũng in t hoỏ khụng ph thuc ti m ch ph thuc vo in ỏp t vo stato ng c - B qua cỏc tn tht ma sỏt, tn tht lừi thộp - in ỏp li hon ton sin i sng ba pha Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 Hỡnh 1.4 S thay th mt pha ca ng c khụng ng b Trong ú: tr s hiu dng ca in ỏp pha stato - dũng t húa, dũng in stato, v dũng in rụ to ó quy i v stato - in khỏng mch t húa, in khỏng stato v in khỏng rụ to ó quy i v stato - in tr tỏc dng ca mch t húa, mch stato, v in tr rụ to ó quy i v stato Phng trỡnh c tớnh c c suy t iu kin cõn bng cụng sut ng c: cụng sut in t chuyn t rụ to vo stato ca cụng sut c trờn trc ng c v cụng sut tn tht P ng c: + P Trong ú: Footer Page 10 of 126 s bng tng (1.8) Header Page 52 of 126 Th tớch lừi thộp cn cú: Chn mch t OA-12/14-3 cú th tớch V= Q.L = 0,03.4,1= 0,123 cm2 Vi kớch thc ú ta cú kớch thc mch t nh sau: a= mm; b= 3mm ; d= 12 mm ; D= 14mm ; l= 4,1 cm Q= 0,03 cm2 ; Qcs= 1,13 cm2 S vũng dõy cun s cpBAX: S vũng dõy cun th cp BAX: Chn J1 = J2 = A/mm2 Tit din dõy s cp: ng kớnh dõy s cp: Chn d1= 0.1mm ; S1= 0,00785 mm2 Tit din dõy th cp: ng kớnh dõy th cp: Chn d2= 0,1mm ; S2= 0,00785 mm2 tra h s lp y: 49 Footer Page 52 of 126 Header Page 53 of 126 nh vy ca s in tớch cn thit 3.3.2.2 Tớnh chn khõu khuch i xung S nguyờn lý Hỡnh 3.3.S khõu khuch i Nguyờn lý hot ng Khõu khuch i xung lm nhim v khuch i tớn hiu xung chõn14 PB0 ca vi iu khin avr8 thnh tớn hiu cng cú biờn , rng v cụng sut ln kớck m tiristor T1 Cụng thc tớnh toỏn Chn cỏc it D6 , D7 , D8 loi 2608 cú cỏc thụng s sau: U = 220 V I=5A Chn búng tranzito cụng sut T2 loi TIP41 cú cỏc thụng s sau: in ỏp gia colecto va bazo h mch emito : UCBO = 40V Din ỏp gia emito v bazo h mch colecto : UEB0 = V Dũng in ln nht colecto cú th chu ng : Icmax =10A Dũng in lm vic ca colecto : Ic = 6A Dũng in lm vic ca bazo : : IB = 2A 50 Footer Page 53 of 126 Header Page 54 of 126 Ta thy rng vi loi tiristor dó chn cú cụng sut iu khin l khỏ Uk =1,5V ; Ik = 0,015A nờn dũng colecto-bazo ca tranzito khỏ nờn ta ch cn phi s dng mt trazito Chn ngun cp cho bin ỏp xung l E =9V nờn ta phi mc ni tip thờm in tr R8 ni tip vi cc emitor ca Trazito R8 =(E U1)/I1 =(9-3)/0,0075= 800 Tt c cỏc diod mch s dng loi 1N4009 cú thụng s : Dũng in nh mc : Im =10A in ỏp ngc ln nht : UN = 25V in ỏp cho diod m thụng : Um =1V 3.3.2.1 Khõu to xung Khõu to xung s dng chớp AVR ATMEGA8 3.3.3 Khõu ng b Khõu ng b bao gm bin ỏp ng pha mc /Y, mch so sỏnh im qua khụng v cỏch ly quang, iu ch ba xung vuụng tn s 50 Hz lch pha 1200 in ng pha vi in ỏp pha ca li v c a vo chõn ca vi x lý Hỡnh 3.4 Khõu to xung ng b Chn cỏch ly quang OPTO 51 Footer Page 54 of 126 Header Page 55 of 126 3.3.4 Chng trỡnh iu khin #include #include #define xung PORTB.0 #define led PORTD.7 long int von,f; long int x; void tre() //ham tre dieu chinh goc mo cua thyristor { int j; for(j=0;j100) a=a-1; lcd_gotoxy(0,0); dislay(a); delay_ms(100); }; }*/ 3.4 lắp ráp hệ thống Sau tớnh toỏn xong lý thuyt ta xõy dng mụ hỡnh tht 3.4.1 Mch ng lc Hỡnh 3.5 S nguyờn lý mch ng lc 57 Footer Page 60 of 126 Header Page 61 of 126 Hỡnh 3.6 Mch in mch ng lc 3.4.2 Mch iu khin Hỡnh 3.7 Mch nguyờn lý mch iu khin 58 Footer Page 61 of 126 Header Page 62 of 126 Hỡnh 3.8 Ngun nuụi mch iu khin Hỡnh 3.9 Mch nguyờn lý mch hin th LCD 59 Footer Page 62 of 126 Header Page 63 of 126 Hỡnh 3.10 Mch in mch iu khin 60 Footer Page 63 of 126 Header Page 64 of 126 3.5.kết đạt đ-ợc 61 Footer Page 64 of 126 Header Page 65 of 126 KT LUN Sau ba thỏng nghiờn cu v thc hin ti di s hng dn tn tỡnh ca GS.TSKH Thõn Ngc Hon cựng vi s c gng n lc ca bn thõn, em ó hon thnh ỏn tt nghip ca mỡnh theo ỳng k hoch c giao Trong ti ny em ó thc hin c nhng nh sau: Hiu c cu to, nguyờn lý hot ng, cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c khụng ng b Tớnh toỏn v xõy dng thnh cụng mụ hỡnh thc nghim ng dng v rốn luyn c k nng v mch in bng phn mm Orcad 9.2, lp trỡnh vi iu khin ATEMEGA8 Tuy nhiờn, thi gian cú hn nờn bờn cnh nhng kt qu ó t c, ti cha thc hin c mt s nh : mch cha hot ng ch mch kớn, cha hin th c tc ng c thay i in ỏp Sinh viờn Bựi Duy Quyt 62 Footer Page 65 of 126 Header Page 66 of 126 TI LIU THAM KHO [1.] GS.TSKH Thõn Ngc Hon (2005), Mỏy in, NXB xõy dng [2] ng Vn o Trn Khỏnh H Nguyn Hng Thanh (2007), Giỏo trỡnh mỏy in, NXB giỏo dc [3] Nguyn Bớnh (1996), in t cụng sut, NXB khoa hc k thut [4] Trn Vn Thnh(2005), Tớnh toỏn thit k thit b in t cụng sut, NXB khoa hc k thut [5] Ngụ Diờn Tp(2003), K thut vi iu khin vi AVR, NXB khoa hc k thut [6] Din n in T Vit Nam (www.dientuvietnam.net) [7] Datasheet ca cỏc Linh kin in t (www.datasheetcatalog.com) [8] Trang tỡm kim thụng tin (www.google.com) 63 Footer Page 66 of 126 ... 2: hệ thống truyền động điện động Dị Bộ xoay chiều điều chỉnh điện áp 20 2.1 mở đầu 20 2.2 hệ thống điều chỉnh điện áp 21 2.2.1 S i .21 21 2.3 điều chỉnh. .. 2.4.5 B nh 38 CH-ơNG : xây dựng thiết kế Hệ THốNG điều chỉnh tốc độ động không đồng điện áp 43 3.1 mở đầu 43 3.2 THIếT Kế MạCH Động lực 43 3.2.1 Chn van bỏn... ni tng 19 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 ch-ơng 2: hệ thống truyền động điện động Dị Bộ xoay chiều điều chỉnh điện áp 2.1 mở đầu Trong thc t sn xut, cỏc h thng truyn ng in u cú yờu