Đang tải... (xem toàn văn)
+ Máy phát điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu. Theo cách nối dây quấn kích thích, các máy phát điện một chiều tự kích được chia thành: + Máy phát điện một chiều kích thích song song + Máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp + Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp
BỘ XÂY1DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ LILAMA GIÁO TRÌNH Mơn học: KỸ THUẬT ĐIỆN NGHỀ: CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG i iA iB iC t KHOA: KSTH Hà Nội, năm 2017 Ths Lại Minh Học CHƯƠNG 1: TĨNH ĐIỆN 1.1 Điện tích Điện tích đại lượng vơ hướng, đặc trưng cho tính chất vật hay hạt mặt tương tác điện gắn liền với hạt hay vật Định luật Coulomb: Hình 1.1 lực tương tác điện tích điểm q 1; q2 đặt cách khoảng r r r mơi trường có số điện mơi ε F12 ; F21 có: - Điểm đặt: Trên điện tích - Phương: Đường nối điện tích - Chiều: + Hướng xa q1.q2 > (q1; q2 dấu) + Hướng vào q1.q2 < (q1; q2 trái dấu) q q - Độ lớn: F = k 22 (1.1) ε r N m ÷ C Trong : k hệ số k = 9.109 Đơn vị: q : Coulomb (C) r : mét (m) F : Newton (N) (Ghi chú: F lực tĩnh điện) r - Biểu diễn: F21 F21 F12 r q1.q2 >0 F21 F12 q1.q2 < Hình 1.1: Lực tương tác điện tích Ý nghĩa: Định luật Coulomb định luật tĩnh điện học, giúp ta hiểu rõ thêm khái niệm điện tích Nếu hạt vật tương tác với theo định luạt Coulomb ta biết chúng có mang điện tích Định luật bảo tồn điện tích: Trong hệ cô lập điện (hệ không trao đổi điện tích với hệ khác) tổng đại số điện tích hệ số 1.2 Khái niệm điện trường + Khái niệm: Là môi trường tồn xung quanh điện tích tác dụng lực lên điện tích khác đặt + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng lực F E = ⇒ F = q.E Đơn vị: E(V/m) (1.2) q q > : F phương, chiều với E q < : F phương, ngược chiều với E + Đường sức điện trường hinh 1.2: Là đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tưyến điểm đường trùng với hướng véc tơ cường độ điện trường điểm Tính chất đường sức: KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học - Qua điểm điện trường ta vẽ đường sức điện trường - Các đường sức điện đường cong khơng kín,nó xuất phát từ điện tích dương,tận điện tích âm - Các đường sức điện không cắt - Nơi có cường độ điện trường lớn đường sức vẽ mau ngược lại Hình 1.2: Đường sức điện trường + Điện trường đều: - Có véc tơ CĐĐT điểm - Các đường sức điện trường đường thẳng song song cách r + Véctơ cường độ điện trường E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M - Phương: Đường nối M Q - Chiều: Hướng xa Q Q > Hướng vào Q Q 0 (1.3) k = 9.109 r EM r N m ÷ C r rE q E484,3v Pdt=E.Iu=76374w Pq=P1-P2-Pdu-Pdf=1652w 2π.n ω= , M2=P2/ω=594Nm 60 KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 89 BÀI CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ I Biến tần Định nghĩa Bộ biến tần thay đổi tần số nguồn cung cấp dùng mạch điện tử Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi lượng từ nguồn điện chiều không đổi sang dạng lượng điện xoay chiều cung cấp cho tải xoay chiều Đại lượng điều khiển ngõ điện áp dòng điện Nếu đại lượng điều khiển ngõ điện áp, nghịch lưu gọi nghịch lưu áp, ngược lại nghịch lưu dòng Phân loại biến tần Biến tần thường chia làm hai loại: - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp 2.1 Biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp biến đổi tần số trực tiếp từ lưới điện xoay chiều không thông qua khâu trung gian chiều Tần số điều chỉnh nhảy cấp nhỏ tần số lưới ( f < flưới ) Loại biến tần sử dụng 2.2 Biến tần gián tiếp Các biến tần gián tiếp có cấu trúc sau: Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc biến tần gián tiếp Như để biến đổi tần số cần thơng qua khâu trung gian chiều có tên gọi biến tần gián tiếp Chức khối sau: a) Chỉnh lưu: Chức khâu chỉnh lưu biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều Chỉnh lưu khơng điều chỉnh có điều chỉnh Ngày đa số chỉnh lưu khơng điều chỉnh, điều chỉnh điện áp chiều phạm vi rộng làm tăng kích thước lọc làm giảm hiệu suất biến đổi Nói chung chức biến đổi điện áp tần số thực nghịch lưu thông qua luật điều khiển Trong biến đổi công suất lớn, người ta thường dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống tải Tùy theo tầng nghịch lưu yêu cầu nguồn dòng hay nguồn áp mà chỉnh lưu tạo dòng điện hay điện áp tương đối ổn định b) Lọc: Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp sau chỉnh lưu c) Nghịch lưu: Chức khâu nghịch lưu biến đổi dòng chiều thành dòng xoay chiều có tần số thay đổi làm việc với phụ tải độc lập Nghịch lưu ba loại sau: - Nghịch lưu nguồn áp: dạng này, dạng điện áp tải định dạng trước (thường có dạng xung chữ nhật) dạng dòng điện phụ thuộc vào tính chất tải Nguồn điện áp cung cấp phải nguồn sức điện động có nội trở nhỏ Trong ứng dụng điều kiển động cơ, thường sử dụng nghịch lưu nguồn áp - Nghịch lưu nguồn dòng: Ngược với dạng trên, dạng dòng điện tải định hình trước, dạng điện áp phụ thuộc vào tải Nguồn cung cấp phải nguồn dòng để đảm bảo giữ dòng chiều ổn định, nguồn sức điện động phải có điện cảm đầu vào đủ lớn KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 90 đảm bảo điều kiện theo nguyên tắc điều khiển ổn định dòng điện Nghịch lưu cộng hưởng: Loại dùng nguyên tắc cộng hưởng mạch hoạt động, dạng dòng điện (hoặc điện áp) thường có dạng hình sin Cả điện áp dòng điện tải phụ thuộc vào tính chất tải Cấu trúc biến tần Cấu trúc biến tần hình vẽ Hình 3.2 Cấu trúc biến tần Tín hiệu vào điện áp xoay chiều pha ba pha Bộ chỉnh lưu có nhiệm biến đổi điện áp xoay chiều thành chiều Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp chiều sau chỉnh lưu Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp chiều thành điện áp xoay chiều có tần số thay đổi Điện áp chiều biến thành điện áp xoay chiều nhờ việc điều khiển mở khóa van công suất theo quy luật định Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo luật điều khiển đưa đến van cơng suất nghịch lưu Ngồi có chức sau: - Theo dõi cố lúc vận hành - Xử lý thông tin từ người sử dụng - Xác định thời gian tăng tốc, giảm tốc hay hãm - Xác định đặc tính – momen tốc độ - Xử lý thông tin từ mạch thu thập liệu - Kết nối với máy tính Mạch kích phận tạo tín hiệu phù hợp để điều khiển trực tiếp van công suất mạch nghịch lưu Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly mạch công suất với mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển Màn hình hiển thị điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thơng tin hệ thống tần số, dòng điện, điện áp,… để người sử dụng đặt lại thơng số cho hệ thống Các mạch thu thập tín hiệu dòng điện, điện áp nhiệt độ,… biến đổi chúng thành tín hiệu thích hợp để mạch điều khiển xử lý Ngài có mạch làm nhiệm vụ bảo vệ khác bảo vệ chống áp hay thấp áp đầu vào… KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 91 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 4.1 Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nội dung phương pháp điều chế độ rộng xung tạo tín hiệu sin chuẩn có tần số tần số biên độ tỷ lệ với biên độ điện nghịch lưu Tín hiệu so sánh với tín hiệu cưa có tần số lớn nhiều tần số tín hiệu sin chuẩn Giao điểm hai tín hiệu xác định thời điểm đóng mở van cơng suất Điện áp có dạng xung với độ rộng thay đổi theo chu kỳ Hình 3.3 Dạng sóng đầu theo phương pháp điều chế độ rộng xung (vo1 thành phần sin bản, v ilà điện chiều vào nghịch lưu, vo điện áp ) Trong q trình điều chế, người ta tạo xung hai cực cực, điều biến theo độ rộng xung đơn cực điều biến theo độ rộng xung lưỡng cực Trong đề tài em sử dụng phương điều chế độ rộng xung đơn cực Có hai phương pháp điều chế là: - Điều chế theo phương pháp sin PWM (SPWM) - Điều chế vectơ Điều chế theo phương pháp SPWM Để tạo điện áp xoay chiều phương pháp SPWM, ta sử dụng tín hiệu xung tam giác vtri (gọi sóng mang) đem so sánh với tín hiệu sin chuẩn vc (gọi tín hiệu điều khiển) Nếu đem xung điều khiển cấp cho nghich lưu pha, ngõ thu dạng xung điện áp mà thành phần điều hòa có tần số tần số tín hiệu điều khiển vc biên độ phụ thuộc vào nguồn điện chiều cấp cho nghịch lưu tỷ số biên độ sóng sin mẫu biên độ sóng mang Tần số sóng mang lớn nhiều tần số tín hiệu điều khiển Hình 3-3 miêu tả nguyên lý của phương pháp điều chế SPWM pha: Hình 3.4 Nguyên lý điều chế SPWM pha KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 92 Khi: vc > vtri , VA0 = Vdc/2 vc < ttri , VA0 = -Vdc/2 Đối với nghịch lưu áp ba pha có sơ đồ hình 3-4 Để tạo điện áp sin ba pha dạng điều rộng xung, ta cần ba tín hiệu sin mẫu Hình 3.5 Cấu trúc nghịch lưu áp ba pha Ngun lý điều chế dạng sóng sau: Hình 3.6 Nguyên lý điều chế SPWM ba pha KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 93 4.2 Phương pháp điều chế vectơ không gian (SVPWM) Phương pháp điều chế vectơ không gian khác với phương pháp điều chế độ rộng xung khác Với phương pháp điều chế PWM khác, nghịch lưu xem ba biến đổi đẩy kéo riêng biệt với ba điện áp pha độc lập Đối với phương pháp điều chế vectơ không gian, nghịch lưu xem khối với trạng thái đóng ngắt từ đến Hình 3.8 Các vectơ khơng gian từ đến Hình 3.9 Trạng thái đóng ngắt van KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 94 Bảng 3.1: Giá trị điện áp trạng thái đóng ngắt vectơ khơng gian tương ứng (Ghi chú: độ lớn điện áp phải nhân với Vdc) Kỹ thuật thực vectơ không gian Thông thường tiêu chuẩn để lựa chọn giản đồ đóng kích linh kiện giảm thiểu tối đa số lần chuyền mạch linh kiện, để giảm tổn hao q trình đóng cắt chúng Số lần chuyển mạch ta trình tự điều khiển sau: Hình 3.12 Giản đồ đóng cắt linh kiện Giản đồ đóng cắt khóa để tạo vectơ Vs sectơ: Các van công suất nhánh đóng ngắt đối nghịch Để đơn giản hóa sơ đồ, ta vẽ trạng thái van cơng suất phía Ba van lại có trạng thái đối nghịch với ba van theo cặp: S0 S1 o S2 S3 o S4 S5 o KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 95 Hình 3.13 Vectơ Vs vùng từ 0-6 Nhận xét: - Dạng điện áp đầu dòng điện đầu phương pháp SVPWM bị méo chứa thành phần điều hòa so với phương pháp SPWM - Hiệu suất sử dụng điện áp đầu vào phương pháp SVPWM cao so với phương pháp SPWM KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học 96 4.3 Phương pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC: Direct Torque Moment) DTC kỹ thuật điều khiển moment động không đồng với nghịch lưu áp Kỹ thuật ưu đơn giản khơng cần gắn cảm biến vào trục động Vì giá thành giảm độ tin cậy tăng Việc điều khiển hiệu tính ổn định nội cao Do DTC thuộc loại kỹ thuật điều khiển khơng dùng cảm biến Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý điều khiển trực tiếp moment DTC–Direct Torque Control Nội dung phương pháp dựa sai biệt giá trị đặt giá trị ước lượng từ khâu tính tốn hồi tiếp moment từ thơng Mặt khác, ta điều khiển trực tiếp trạng thái nghịch lưu PWM thơng qua tín hiệu điều khiển đóng cắt khóa cơng suất nhằm mục đích giảm sai số moment từ thông phạm vi cho phép xác định trước Sai số moment T moment đặt T* đưa vào khâu so sánh trễ bậc Sai số biên độ từ thông stator ước tính từ thơng đặt đưa vào khâu so sánh trễ bậc KHOA: KSTH Ths Lại Minh Học ... Tụ điện – Điện dung tụ điện: Hai cực dẫn điện đặt cách chất điện môi gọi tụ điện Đặt điện áp U vào hai cực tụ điện hai cực tích điện trái dấu +Q –Q Điện dung tụ điện tỉ số điện tích cực tụ điện. .. Minh Học CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU Khái niệm mạch điện chiều 1.1 Dòng điện dòng điện chiều Dưới tác dụng lực điện trường, điện tích dương (+) di chuyển từ nơi có điện cao đến nơi có điện. .. bị phép phận dẫn dòng điện chạy qua có nguồn cung cấp điện 2.2 Các phần tử cấu thành mạch điện Mạch điện gồm phần tử bản: nguồn điện, nơi tiêu thụ điện dây dẫn - Nguồn điện: Là thiết bị dùng