thiết kế hệ mạch truyền động động cơ 1 chiều bằng biến đổi băm xung áp

BÀI TẬP LỚN Đề bài: Thiết kế hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều sử dụng mạch công suất băm xung áp Chương 1: Tổng quan động chiều 1.1 Cấu tạo đặc tính động chiều kích từ độc lập 1.2 Các chế độ làm việc động điện chiều kích từ độc lập 1.3Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập * Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng * Phương pháp điều chỉnh từ thong kích từ Chương 2: Tổng quan biến đổi xung áp 2.1 Cấu trúc phân loại biến đổi xung áp * Bộ biến đổi xung áp nối tiếp (xung áp giảm áp) * Bộ biến đổi xung áp song song (xung áp tăng áp) * Bộ biến đổi xung áp tang giảm áp 2.2 Phương pháp điều khiển biến đổi xung áp * Phương pháp thay đổi độ rộng xung * Phương pháp thay đổi tần số băm xung * Lựa chọn phương pháp điều khiển Chương 3: thiết kế hệ truyền động 3.1 Sơ đồ mạch động lực 3.2 Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển * Khâu tạo điện áp tam giác * Khâu so sánh tạo xung điều khiển van * Khâu tạo xung chum * Khâu khuếch đại xung chum * Biến áp xung 3.3 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển 3.4 Mơ hình hóa Kết luận Tài liệu tham khảo Hải phòng,ngày 25 tháng 12 năm 2018 GV hướng dẫn SV thực CHƯƠNG PHẠM VĂN CHƯƠNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.1Cấu tạo đặc tính động chiều Động chiều bao gồm phần cảm phần ứng  Phần cảm (stato) Phần cảm gọi stator,gồm lõi thép làm thép đúc, vừa mạch từ vừa vỏ máy cực từ có dây quấn kích từ , dòng điện chạy dây quấn kích từ cho cực từ tạo có cực tính liên tiếp ln phiên nhau.cực từ gắn với vỏ máy nhờ bulong.Ngoài máy điệnb chiều có nắp máy, cực từ phụ cấu chổi than Hình 1.1 cực từ  Phần ứng(rotor) Rotor gồm lõi thép,dây quấn phần ứng,cổ góp trục máy Hình 1.2 Lá thép rơto Hình 1.3 Dây quấn phần ứng máy điện chiều Lõi thép phần ứng : Hình trụ làm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm, phủ sơn cách điện ghép lại Các thép dập lỗ thong gió rãnh để đặt dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng: gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp nhau, đặt rảnh phần ứng tạo thành nhiều vòng kín Phần tử dây quấn bối dây gồm nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp vòng góp,hai cạnh tác dụng phần tử đặt hai rãnh hai cực từ khác tên Cổ góp hay gọi vành đổi chiều gồm nhiều phiến đồng hình đơi nhạn ghép thành khối hình trụ, cách điện với cách điện với trục máy 1.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi điện A B, dây quấn phần ứng có dòng điện Các dẫn ab cd mang dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng tương hỗ lên tạo nên mômen tác dụng lên rôto, làm quay rôto Chiều lực tác dụng xác định theo quy tắc bàn tay trái Hình 1.4 Mô tả nguyên lý làm việc động điện chiều Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, nhờ có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên dòng điện chiều biến đổi thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng, giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi, lực tác dụng lên rơto theo chiều định, đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Chế độ làm việc định mức máy điện nói chung động điện chiều nói riêng chế độ làm việc điều kiện mà nhà chế tạo quy định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức Công suất định mức Pđm (kW hay W) Điện áp định mức Uđm (V) Dòng điện định mức Iđm (A) Tốc độ định mức nđm (vòng/ph) Ngồi ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dòng điện kích từ… Chú ý: Cơng suất định mức công suất đưa máy điện Đối với máy phát điện cơng suất đưa đầu cực máy phát, động cơng suất đưa đầu trục động 1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập Về phương diện điều khiển tốc độ động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác, khơng có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng Thực tế có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động điện chiều nói chung động chiều kích từ độc lập nói riêng : • Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động • Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động Cấu trúc phần lực hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều cần có biến đổi Các biến đổi cấp cho mạch phần ứng động mạch kích từ động Trong công nghiệp thường sử dụng bốn loại biến đổi chính: • Bộ biến đổi máy điện gồm: động sơ cấp kéo máy phát chiều máy điện khuếch đại (KĐM) • Bộ biến đổi điện từ: Khuếch đại từ (KĐT) • Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Chỉnh lưu tiristo (CLT) • Bộ biến đổi xung áp chiều: tiristo tranzito (BBĐXA) Tương ứng với việc sử dụng biến đổi mà ta có hệ truyền động như: • Hệ truyền động máy phát-động (F-Đ) • Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động (MĐKĐ-Đ) • Hệ truyền động khuếch đại từ - động (KĐT-Đ) • Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor-động (T-Đ) • Hệ truyền động xung áp-động (XA-Đ) Theo cấu trúc mạch điều khiển hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ động chiều có loại điều khiển theo mạch kín (ta có hệ truyền động điều chỉnh tự động) loại điều khiển theo mạch hở (hệ truyền động điều khiển hở) Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có cấu trúc phức tạp, có chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh rộng so với hệ truyền động hở Ngoài hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều phân loại theo truyền động có đảo chiều quay khơng đảo chiều quay Đồng thời tuỳ thuộc vào phương pháp hãm, đảo chiều mà ta có truyền động làm việc góc phần tư, hai góc phần tư bốn góc phần tư • Ngun lý điều chỉnh điện áp phần ứng:Để điều chỉnh điện áp phần ứng động chiều cần có thiết bị nguồn máy phát điện chiều kích từ độc lập, chỉnh lưu điều khiển vv Các thiết bị nguồn có chức biến lượng điện xoay chiều thành chiều có sức điện động Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển Uđk Vì nguồn có cơng suất hữu hạn so với động nên biến đổi có điện trở Rb điện cảm Lb khác không chế độ xác lập viết phương trình đặc tính hệ thống sau: Eb - Eư = Iư.Rb + RưđIư Vì từ thơng động giữ khơng đổi nên độ cứng đặc tính khơng đổi, tốc độ khơng tải lý tưởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk hệ thống, nói phương pháp điều chỉnh triệt để.Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý tốc độ lớn hệ thống bị chặn đặc tính bản, đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức từ thông giữ giá trị định mức Tốc độ nhỏ dải điều chỉnh bị giới hạn yêu cầu sai số tốc độ mô men khởi động Khi mô men tải định mức giá trị lớn nhỏ tốc độ là: Để thoả mãn khả khả q tải đặc tính thấp dải điều chỉnh phải có mơ men ngắn mạch là: Mnmmin = Mcmax = KM.Mdm Trong KM hệ số q tải mơ men Vì họ đặc tính đường thẳng song song nhau, nên theo định nghĩa độ cứng đặc tính ta viết: Với cấu máy cụ thể giá trị ω0max, Mđm, KM xác định, phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị độ cứng ? Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cac thiết bị nguồn điều chỉnh điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động Do điều chỉnh tốc độ cách giảm từ thong nên động mà từ thong định mức nằm chỗ tiếp giáp vùng tuyến tính vùng bão hòa đặc tính từ hóa coi việc điều chỉnh tuyến tính số C phụ thuộc vào thong số kết cấu máy điện:  kết luận Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thong có nhiều hạn chế so với phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng phương pháp thay đổi từ thông bị hạn chế điều kiện khí: điều kiện chuyển mạch cổ góp điện Cụ thể phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng có ưu điểm sau: - Hiệu suất điều chỉnh cao ta dung phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng nên tổn hao công suất điều khiển nhỏ - Việc thay đổi điện áp phần ứng cụ thể làm giảm U dẫn đến moomen ngắn mạch giảm dòng ,điều có ý nghĩa lúc khởi động động - Độ sụt tốc tuyệt đối toàn giải điều chỉnh ứng với momen điều chỉnh xác định nên giải điều chỉnh đều, trơn, liên tục Tuy phương pháp đòi hỏi cơng suất điều chỉnh cao phải có nguồn áp điều chỉnh xong khơng đáng kể so với vai trò ưu điểm nó.Vậy nên phương pháp sử dụng rộng rãi ... (MĐKĐ-Đ) • Hệ truyền động khuếch đại từ - động (KĐT-Đ) • Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor -động (T-Đ) • Hệ truyền động xung áp -động (XA-Đ) Theo cấu trúc mạch điều khiển hệ truyền động, điều chỉnh... lực hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều cần có biến đổi Các biến đổi cấp cho mạch phần ứng động mạch kích từ động Trong công nghiệp thường sử dụng bốn loại biến đổi chính: • Bộ biến. .. đổi xung áp chiều: tiristo tranzito (BBĐXA) Tương ứng với việc sử dụng biến đổi mà ta có hệ truyền động như: • Hệ truyền động máy phát -động (F-Đ) • Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động (MĐKĐ-Đ)