Tổng về truyền động điện, đi sâu thiết mạch điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có đảo chiều công suất nhỉ cấp điện từ bộ biến đổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 TỔNG QUÁT VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU, ĐI SÂU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU CĨ ĐẢO CHIỀU CƠNG SUẤT NHỎ CẤP ĐIỆN TỪ BỘ BIẾN ĐỔI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 TỔNG QUÁT VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT CHIỀU, ĐI SÂU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU CĨ ĐẢO CHIỀU CƠNG SUẤT NHỎ CẤP ĐIỆN TỪ BỘ BIẾN ĐỔI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên:Phạm Văn Thái Người hướng dẫn: TS.KH Thân Ngọc Hồn HẢI PHỊNG - 2019 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Phạm Văn Thái – MSV : 1613102067 Lớp : ĐC1802- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Tổng truyền động điện, sâu thiết mạch điều chỉnh tốc độ động chiều có đảo chiều cơng suất cấp điện từ biến đổi NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Trường Đại học dân lập Hải Phòng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Phạm Văn Thái TS.KH Thân Ngọc Hồn Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ tên giảng Đơn viên: vị công tác: Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Nội dung hướng dẫn: Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu…) Ý kiến giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ Không bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày … tháng … năm Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Họ tên giảng Đơn viên: vị công tác: Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Đề tài tốt nghiệp: Phần nhận xét giáo viên chấm phản biện Những mặt hạn chế Ý kiến giảng viên chấm phản biện Được bảo vệ Khơng bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày … tháng … năm Giảng viên chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) Hình 3.2.1.a-Sơ đồ nguyên lý mạch lực - Mostfet đóng cắt nguồn động theo tín hiệu xung điện áp nhận từ mạch điều khiển.Từ thay đổi tốc độ động Cầu chì có tác dụng bảo vệ cho Mosfet có tượng q áp xảy 3.2.2 Tính chọn linh kiện 3.2.2.1.Tính chọn Mostfet * Thơng số động - Điện áp định mức Udm = 24V - Dòng điện định mức Iđm = 2,5A - Tơc độ định mức n = 4000 v/p - Công suất định mức Pđm = 30W - Dòng làm việc động Ilv = Iđm = 2.5A -Dòng điện lúc khởi động Ikđ = 2Ilv = 2x2.5 = 5A -Chọn hệ số an toàn cho mạch k U= 2,5 kI=1,5 * Từ ta tính chọn thơng số MOSFET - Dòng điện làm việc mà van phải chịu Ilv (van) = kI.Ikđ = 1,5.5 = 7,5A +Ta chọn van có dòng làm việc đỉnh Ilvđvan ≥ 2.Ilv (van) = 2.5x6 =15A -Điện áp chạy van U v = kUUđm√2 = 2,5x24�� √2 = 84,8V Ta chọn van có U lvvan ≥ 84.8V => Van bán dẫn chọn IRF 460N Động mạch loại động điện chiều có cơng suất 30W chọn van bán dẫn loại IRF 460N đóng ngắt dòng lên đến 37.5A đóng ngắt với tần số cao lên đến 1MHZ sau điện áp qua khâu so sánh có dạng xung vng cách thay đổi giá trị biến trmà ta có thê thay đổi độ dẫn MOSFET từ thay đổi điện áp đầu hai đầu động * Một số thông số IRF 460 Thông số Min Điện V - VV G S = RpĐ - - Ω V G D i DS I D S S D VI V Đ-S -S D i -VV V Đệ G i D S S ệ = I nD - 25 µ V D ò AD S n S g -P C - 30 W c ự 3.2.2.2Tính chọn cầu chì Icc ≥ (Ikđ / C) Max Đơn vị Điều kiện với Ikđ : dòng điện khởi động lớn động điện, theo tính tốn ta có Ikđ =5A C: Bội số dòng điện mở máy động có dòng điện mở máy lớn nhất, với động ta sử dụng có thời gian khởi động ngắn (3÷10)s nhẹ nhàng ta chọn bội số C=2,5 => Icc ≥ 5: 2,5=2 A Vậy ta chọn cầu chì có Icc ≥ 2A 3.3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.3.1 Mạch đảo chiều động Sử dung rơle vơi công tắc điểu khiển cuộn hút thơng qua cơng tắc gạt Hình 3.3.1- Sơ đồ nguyên lý mạch đảo chiều động cơ.*Nguyên Lý hoạt đơng: Khi ta gạt cơng tắc, có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện chạy qua cuộn dây bên tạo từ trường hút Từ trường hút tác động lên đòn bẩy bên làm đóng mở tiếp điểm điện làm thay đổi trạng thái rơ le Số tiếp điểm điện bị thay đổi trường hợp 2.Mỗi lần gạt công tắc làm dòng điện chạy động khác nhau, từ âm sang dương từ dưng sang âm từ chiều đơng thay đổi * Giới thiệu OPTO IC Opto (loại PC817C) Hình 3.2.1.b- Hình ảnh opto vẽ Opto loại linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm led photo diode hay photo transitor Được sử dụng để cách ly khối chênh lệch điện hay công suất khối cơng suất nhỏ (dòng nhỏ, điện áp 5V) với khối điện áp lớn dòng lớn áp lớn Nguyên lý hoạt động opto là: Khi đặt điện áp 5v vào chân 1,2 opto làm cho led sáng xảy hiệu ứng quang điện làm cho chân thơng Dòng điện chân qua chân opto.Nhờ tín hiệu mạch mạch lực mạch điều khiển liên lạc với mà đảm bảo cách ly mặt dòng điện điện áp khối 3.3.2 Mạch điều khiển tốc đ ộ động 3.3.2.1 Khâu tạo dao động tạo điện áp Chu kỳ xung tam giácT=4RC R1 R2 Ở ta chọn tần số băm xung f=500Hz phù hợp với yêu cầu tải động -Ta có T=1/ f =1 / 500 = 2(ms) R Vậy ta có: T = 4RC =2.10-3 R2 -Chọn :R 1=R2=47k R=100 k -Mạch lặp    , chän C= 0,001uF Hình 3.3.2.a-Mạch lặp Mạch lặp có chức ổn định điện áp đầu lấy từ cầu phân áp đưa vào đầu vào không đảo ic khuếch đại thuật tốn Ta có: -Vout=[R2/(R1+R2)]*Vin R1=R2=100K nên : -Vout=[R2/2R2]*Vin =Vin/2=12v/2v=6V 3.3.2.2.Khâu tạo xung vng điện áp cưa Hình 3.3.2.b- Mạch tạo xung vuông điện áp cưa Hình 3.3.2.c-Dạng sóng sau qua khâu tạo xung Tạo điện áp cưa cách tích phân xung vng OA1.Xung vng tạo nhiều cách khác Tích phân xung q trình xả,nạp tụ Nếu điện áp vào khâu tích phân khơng đối xứng xuất sai số đáng kể Điện áp cưa mang tính phi tuyến cao Điện áp cưa nhận tuyến tính sử dụng sơ đồ Khuếch dại OA1 có h ồi tiếp dương điện trở R3, đầu có trị số điện áp nguồn dấu phụ thuộc hiệu điện áp hai cổng V+ VĐầu vào V+ có hai tín hiệu: Một tín hiệu khơng đổi lấy từ đầu đoạn OA1, tín hiệu biến thiên lấy từ đầu OA4 Điện áp chuẩn để so sánh để định đổi điện áp OA1 trung tính vào V - Giả sử đầu OA1 dương,U1>0 khuếch dại OA2, tích phân đảo dấu cho điện áp có phần xuống điện áp cưa Sườn xuống điện áp tựa tới lúc điện áp vào R3,R5 trái dấu tới V+ = đầu OA1 đổi dấu thành âm Chu kì điện áp OA1 luân phiên đổi dấu cho ta điện áp hình Tần số điện áp cưa tính: f= 4.� � �4 ��5 Bằng cách chọn trị số điện trở tụ điện ta có điện áp tựa có Chu kỳ mong muốn ��4 Chu kỳ ��5 là:T = 4.R3 C ��4 Điện áp là:Ur �� = Um ax 3.3.2.3 Khâu so sánh điện áp Hình 3.3.2.d- Mạch so sánh điện áp -Đây thực chất cộng đảo dấu Khi đó: Uss1= -Uss2 Hình3.3.2.e- Đồ thị so sánh điện Uđk với Urc Tương tự mạch so sánh thường gặp.Khâu so sánh PWM báo hiệu cân điện áp cần so sánh điện áp chuẩn từ xác định thời điểm mở khóa van bán dẫn.Đầu vào khâu gồm có hai tín hiệu,điện áp tựa (điện áp tam giác) điện áp chiều làm điện áp điều khiển hình 3.2.2.e Từ hình 3.2.2.e thấy chu kỳ điện áp tựa có hai thời điểm điện áp tựa điện áp điều khiển.Tại thời điểm đó,đầu khâu so sánh đổi dấu chẳng hạn điện áp mức dương chuyển sang mức âm ngược lại.Tương ứng với thời điểm đột biến điện áp đầu khâu so sánh cần có lệnh mở khóa van bán dẫn mà điều khiển đóng ngắt IRF 460.Bằng cách điều chỉnh biến trở để Udk thay đổi ta dạn g xung đầu thay đổi tương ứng điện áp thay đổi Hình 3.3.2.d- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Để thay đổi tốc độ động ta thay đổi Uđk thông qua chiết áp Khi Uđk thay đổi làm cho γthay đổi độ rộng xung thay đổi 3.3.3: Khối nguồn Hình 3.3.2.d- Khối nguồn *Nguyên lý hoạt động khối nguồn Điện áp xoay chiều đưa qua MBA 12v xoay chiều Được chỉnh lưu cầu B2 cho điện áp 12v chiều cấp cho toàn mạch điện IC4 7812 ổn áp 12v chiều cấp cho khối điều khiển tạo xung Tụ điện để lọc điện san phẳng điện chiều, hạn chế nhiễu cho mạch Ngồi sử dụng chỉnh lưu cầu lấy từ nguồn 24v máy biến áp chạy cho động 3.3.4 : Nguyên lý hoạt động toàn mạch -LM324 tạo băm xung PWM tùy chỉnh độ rộng xung thông qua biến trở đưa xung vào kích mở FET -Role có nhiệm vụ đảo chiều động cách thay đổi cực nguồn chiều vào động -FET kích mở xung PWM làm thay đổi điện áp trung bình đặt vào động làm thay đổi vận tốc động Kết luận Sau tìm hiểu thiết kế khối hệ thống điều khiển tốc độ động chiều , em xin tổng hợp sơ đồ khối bao gồm khối nguồn ,khối điều khiển ,khối công suất khối động thành sơ đồ toàn mạch sau: SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỌ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU Sơ đồ nguyên lý toàn mạch KẾT LUẬN Trong suốt trình thực đề tài này, với nhiều cố gắng nỗ lực chúng em với hướng dẫn, bảo tận tình thầy "Thân Ngọc Hoàn" em hoàn thành đề tài này.Tuy nhiên số hạn chế khâu thiết kế.Qua trình thực đề tài chúng em học hỏi nhiều vấn đề bổ ích, phương pháp điều khiển động nghiên cứu tổng quan truyền động điện chiều, thiết kế mạch động điện có đảo chiều điều khiển tốc độ động cơ.Do khả hiểu biết hạn chế, nên nhiều vấn đề em chưa đưa vào thiết kế đồ án Em mong bảo góp ý thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện hơnvấn đề đặt cho em phải tìm hiểu khắc phục khúc mắc trình thực hiện.Đây hành trang quý báu cho sinh viên bước vào sống nghề nghiệp sau Mặc dù có nhiều cố gắng trình làm đồ án,song hạn chế kiến thức khả nên tránh khỏi có sai sót.Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! HảiPhòng,ngày tháng năm Sinh viên thực TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền(2001) Truyền động điện - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội Vũ Gia Hanh – Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ – Nguyễn Văn Sáu(1998) Máy điện I, II - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội BùiQuốcKhánh–NguyễnVănLiễn–PhạmQuốcHải–DươngVănNghi(2006) Điều chỉnh tự động truyền động điện - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Võ Minh Chính – Phạm Quốc Hải – Trần Trọng Minh(2004) Điện tử công suất - Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội Nguyễn Bính(1993) Điện tử công suất – Hà Nội GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005) Máy điện – Nhà xuất xây dựng Trang web;http://hoiquandient u.com http://tailieu.vn ... 1: Tổng quan truyền động đi n chiều Chương 2: Các phương pháp để đi u chỉnh tốc độ động đi n chiều Chương 3: Thiết kế mạch đi u khiển tốc độ động đi n chiều có đảo chiều có cơng suất nhỏ cấp từ. .. hệ thống truyền động iện 1.1.2.1 Theo đặc đi m động c đi n: - Truyền động đi n chiều: Dùng động đi n chiều Truyền động đi n chiều sử dụng cho máy có yêu cầu cao đi u chỉnh tốc độ mơmen, có chất... 1613102067 Lớp : ĐC1802- Ngành Đi n Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Tổng truyền động đi n, sâu thiết mạch đi u chỉnh tốc độ động chiều có đảo chiều công suất cấp đi n từ biến đổi NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội