Nội dung đồ án trình bày công nghệ, phân tích và thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập. Để hiểu rõ hơn mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung đồ án.
Trang 1M C L CỤ Ụ
L I NÓI Đ U Ờ Ầ Trong công cu c đ i m i công ngh p hóa hi n đ i hóa đ t nộ ổ ớ ệ ệ ạ ấ ước, v n đấ ề
áp d ng khoa h c kĩ thu t vào các quy trình s n xu t là v n đ c p bách hàngụ ọ ậ ả ấ ấ ề ấ
đ u. Cùng v i s phát tri n c a m t s ngành nh đi n t , công ngh thôngầ ớ ự ể ủ ộ ố ư ệ ử ệ tin…… ngành t đ ng hóa công nghi p cũng đã phát tri n vự ộ ệ ể ượ ật b c. T đ ngự ộ hóa các quy trình s n xu t đang r t ph bi n, có th thay th s c lao đ ng conả ấ ấ ổ ế ể ế ứ ộ
người, đem l i năng su t cao, ch t lạ ấ ấ ượng s n ph m t t.ả ẩ ố
Hi n nay, các h th ng dây chuy n t đ ng trong các nhà máy, xí nghi pệ ệ ố ề ự ộ ệ
đượ ử ục s d ng r t r ng rãi, v n hành có đ tin c y cao. V n đ quan tr ng trongấ ộ ậ ộ ậ ấ ề ọ các dây chuy n s n xu t là đi u ch nh t c đ đ ng c , đ nâng cao năngề ả ấ ề ỉ ố ộ ộ ơ ể
xu t.V i h truy n đ ng đi n m t chi u đấ ớ ệ ề ộ ệ ộ ề ượ ức ng d ng nhi u trong các yêuụ ề
c u đi u ch nh cao, cùng v i s phát tri n không ng ng c a k thu t đi n t vàầ ề ỉ ớ ự ể ừ ủ ỹ ậ ệ ử
k thu t vi đi n t H truy n đ ng m t chi u đi u ch nh đ ng th i đi n ápỹ ậ ệ ử ệ ề ộ ộ ề ề ỉ ồ ờ ệ
ph n ng đ ng c và t thông đã tr thành gi i pháp t t cho các h th ng cóầ ứ ộ ơ ừ ở ả ố ệ ố yêu c u ch t lầ ấ ượng cao
Cùng v i s phát tri n c a ngành đi n t công su t ng d ng đ ng c đi nớ ự ể ủ ệ ử ấ ứ ụ ộ ơ ệ
m t chi u và công nghi p là h t s c quan tr ng. Vi c s d ng đ ng c 1 chi uộ ề ệ ế ứ ọ ệ ử ụ ộ ơ ề
v i nhi u m c đích nh đ đ m b o yêu c u công ngh c a ph t i. Đ hi uớ ề ụ ư ể ả ả ầ ệ ủ ụ ả ể ể
rõ được vai trò c a h truy n đ ng đi n, đi n t công su t và đ ng c đi n 1ủ ệ ề ộ ệ ệ ử ấ ộ ơ ệ chi u thông qua môn đ án II này, đề ồ ượ ự ước s h ng d n c a th y Nguy n Danhẫ ủ ầ ễ Huy v i n i dung chính c a đ tài:ớ ộ ủ ề
Thi t k b ngu n ch nh l u đi u khi n đ ng c đi n m t chi u kích tế ế ộ ồ ỉ ư ề ể ộ ơ ệ ộ ề ừ
đ c l p, đi u ch nh đ ng c , có b o v m t kích t ộ ậ ề ỉ ộ ơ ả ệ ấ ừ
Công su t đ nh m c (kW)ấ ị ứ Đi n áp đ nh m c(V)ệ ị ứ D i đi uả ề
ch nhỉ Ngu n c pồ ấ
Trang 2Hà N i, ngày 28,tháng 12, năm 2018.ộ Sinh viên th c hi nự ệ
LÊ VĂN NAM
Trang 3CHƯƠNG I: TÌM HI U CÔNG NGH VÀ PHÂN TÍCH.Ể Ệ
1.1. Phương pháp đi u ch nh t c đ đ ng c m t chi u kích t đ c l p.ề ỉ ố ộ ộ ơ ộ ề ừ ộ ậ
1.1.1. Đ ng c m t chi u kích t đ c lâp.ộ ơ ộ ề ừ ộ
stato
Ph n stator (ph n tĩnh): đó là ph n đ ng yên c a máy, g m các b ph nầ ầ ầ ứ ủ ồ ộ ầ
nh c c t chính, c c t ph , gông t , ch i than , n p máy.ư ự ừ ự ừ ụ ừ ổ ắ
+ C c t chính: là b ph n sinh ra t trự ừ ộ ậ ừ ường g m lõi s t c c t và dâyồ ắ ự ừ
qu n kích t l ng ngoài lõi s t c c t Lõi s t c c t đấ ừ ồ ắ ự ừ ắ ự ừ ượ ạc t o thành từ
nh ng lá thép kĩ thu t đi n hay thép cacbon tán ch t. Dây qu n kích tữ ậ ệ ặ ấ ừ
được qu n b ng dây d ng b c cách đi n.ấ ằ ồ ọ ệ
+C c t ph : c c t ph là c c t đ t gi a các c c t chính. Lõi thépự ừ ụ ự ừ ụ ự ừ ặ ữ ự ừ
Trang 4khi đó Φ = 0, M = 0, đ ng c s không quay độ ơ ẽ ược, do đó Eư =0 và theo
bi u th c U = Eể ứ ư + Rư Iư thì dòng đi n Iệ ư s r t s m làm cháy đ ng c ẽ ấ ớ ộ ơ
N u momen do đ ng c đi n sinh ra l n h n momen c n, roto b t đ uế ộ ơ ệ ớ ơ ả ắ ầ quay và su t đi n đ ng Eấ ệ ộ ư s tăng lên t l v i t c đ quay n. Do s xu tẽ ỉ ệ ớ ố ộ ự ấ
hi n và tăng lên c a Eệ ủ ư, dòng đi n Iệ ư s gi m theo, M gi m khi n n tăngẽ ả ả ế
ch m h n. Tăng d n Iậ ơ ầ ư b ng cách tăng Uằ ư ho c gi m đi n tr m ch đi nặ ả ệ ở ạ ệ
ph n ng cho t i khi máy đ t t c đ đ nh m c. Trong quá trình tăng Iầ ứ ớ ạ ố ộ ị ứ ư c nầ chú ý không đ l n quá so v i Iể ớ ớ đm đ không x y ra cháy đ ng c ể ả ộ ơ
Trang 51.1.2. Các phương pháp đi u ch nh t c đ đ ng c :ề ỉ ố ộ ộ ơ
1.1.2.1. Phương pháp thay đ i đi n tr ph ổ ệ ở ụ
Phương pháp này người ta thường áp d ng đ h n ch dòng đi n kh iụ ể ạ ế ệ ở
đ ng và đi u khi n t c đ đ ng c dộ ề ể ố ộ ộ ơ ướ ối t c đ c b n. Tuy v y nhộ ơ ả ậ ươ ng
phương pháp này đi u khi n t c đ không tri t đ ề ể ố ộ ệ ể
Hình 1.2: Đ c tính đi u ch nh đ ng c b ng cách thay đ i đi n tr ph ặ ề ỉ ộ ơ ằ ổ ệ ở ụ
Đi u ch nh t thông kích thích c a đ ng c đi n m t chi u là đi u ch nhề ỉ ừ ủ ộ ơ ệ ộ ề ề ỉ mômen đi n t c a đ ng c ệ ừ ủ ộ ơ M = K .IΦ ư và s c đi n đ ng quay c a đ ngứ ệ ộ ủ ộ
c ơ Eư = K Φ ω M ch kích t c a đ ng c là m ch phi tuy n nên h đi uạ ừ ủ ộ ơ ạ ế ệ ề
Trang 6Hình 1.3:Đ c tính đi u ch nh đ ng c b ng cách thay đ i t thông.ặ ề ỉ ộ ơ ằ ổ ừ
Vì βΦ = nên đ c ng đ c tính c gi m r t nhanh khi ta gi m tộ ứ ặ ơ ả ấ ả ừ thông đ tăng t c đ cho đ ng cể ố ộ ộ ơ
Khi thay đ i đi n áp đ t vào ph n ng đ ng c ta đổ ệ ặ ầ ứ ộ ơ ược m t h đ c tínhộ ọ ặ
c song song v i đ c tính c t nhiên.ơ ớ ặ ơ ự
Trang 7Hình 1.4: Đ c tính đi u ch nh đ ng c b ng thay đ i đi n áp.ặ ề ỉ ộ ơ ằ ổ ệ
Ta th y r ng khi thay đ i đi n áp ( gi m áp ) thì mômen ng n m ch, dòngấ ằ ổ ệ ả ắ ạ
đi n ng n m ch gi m và t c đ đ ng c cũng gi m ng v i m t ph t iệ ắ ạ ả ố ộ ộ ơ ả ứ ớ ộ ụ ả
nh t đ nh. Do đó phấ ị ương pháp này cũng được dùng đ đi u ch nh t c để ề ỉ ố ộ
đ ng c và h n ch dòng đi n khi kh i đ ngộ ơ ạ ế ệ ở ộ
1.2. B ch nh l u.ộ ỉ ư
1.2.1. M ch ch nh l u tia ba pha.ạ ỉ ư
Trang 8Hình 1.6: S đ ch nh l u tia ba pha.ơ ồ ỉ ư
Nh n xét: Ch nh l u tia ba pha c n có bi n áp ngu n đ đ a đi m trungậ ỉ ư ầ ế ồ ể ư ể tính ra t i. Công su t máy bi n áp này h n công su t m t chi u 1,35 l n,ả ấ ế ơ ấ ộ ề ầ tuy nhiên s t áp trên m ch van nh nên thích h p trong ph m vi đi n ápụ ạ ỏ ợ ạ ệ
th p. Vì s d ng ngu n ba pha nên cho phép nâng công su t t i lên nhi u.ấ ử ụ ồ ấ ả ề
M t khác đ đ p m ch ra sau ch nh l u cũng gi m đáng k nên kíchặ ộ ậ ạ ỉ ư ả ể
thước b l c cũng nh đi nhi u.ộ ọ ỏ ề
1.2.2. M ch ch nh l u c u ba pha. ạ ỉ ư ầ
R1
L1 T3
T2
Trang 9Hình 1.1: s đ d ng sóng c a ch nh l u c u 3 pha.ơ ồ ạ ủ ỉ ư ầ
Các van nhóm l thay nhau d n cho đi n áp đi m kat t chung Uẻ ẫ ệ ở ể ố KC, các van nhóm ch n thay nhau d n cho đi n áp đi m an t chung Uẵ ẫ ệ ở ể ố AC
Công th c: ứ
Trang 10 Nh n xét: ch nh l u c u ba phaậ ỉ ư ầ là lo i đạ ượ ử ục s d ng r ng rãi nh t vì uộ ấ ư
đi m l n h n c Nó cho phép đ u th ng vào đi n lể ớ ơ ả ấ ẳ ệ ưới 3 pha, đ đ pộ ậ
m ch nh h n 5%. N u có s d ng máy bi n áp thì gây méo lạ ỏ ơ ế ử ụ ế ưới đi n ítệ
h n các lo i khác. Đ ng th i công su t m ch ch nh l u này có th l nơ ạ ồ ờ ấ ạ ỉ ư ể ớ
đ n hang trăm kW. Nhế ược đi m là s t áp trên van l n g p đôi so v i s tể ụ ớ ấ ớ ụ
áp trên van c a s đ hình tia.ủ ơ ồ
Trang 11S đ m ch l c nh hình dơ ồ ạ ự ư ưới:
Trang 12Hình 2.1: S đ m ch l c.ơ ồ ạ ự
Trang 132.2. Tính toán máy bi n áp đ ng l c.ế ộ ự
Ch n máy bi n áp ba pha s đ đ u dây Y/Yọ ế ơ ồ ấ 0, làm mát b ng không khí tằ ự nhiên
2.2.1. Tính toán đi n áp ch nh l u không t i.ệ ỉ ư ả
Udo = Ud,kt = Ud + Uv + UR + UX
Trong đó: Ud :Đi n áp ch nh l u yêu c u.ệ ỉ ư ầ
Uv: s t áp trên van.ụ
UR : s t áp trên đi n tr thu n.ụ ệ ở ầ
UX: s t áp gây b i hi n tụ ở ệ ượng chuy n m ch.ể ạ
Ud = 440V
S t áp trên van: ụ Uv = 1,5 (V), v i s đ c u bap ha là: 2Uớ ơ ồ ầ v = 3(V)
Đi n áp ch nh l u: Uệ ỉ ư d,kt = 2,34 U2
Công su t m t chi u trên t i: Pấ ộ ề ả d = 30 (kW) = Ud,kt Id
Sba = 1,05Pd =31,5 (kW)
Ch n s t áp tọ ụ ương đ i trên đi n tr dây cu n: eố ệ ở ố R =4%
S t áp tụ ương đ i trên đi n kháng t n: eố ệ ả X = 7%
S t áp trên đi n tr là:ụ ệ ở
S t áp chuy n m ch là:ụ ể ạ
2.2.2. Tính toán thông sô máy bi n áp.ế
Trang 14 Đi n áp th c p MBA: Uệ ứ ấ 1 = 380 (V).
H s máy bi n áp: ệ ố ế
Giá tr dòng hi u d ng th c p MBA: Iị ệ ụ ứ ấ 2 = 0,816 Id = 51,02 (A)
Giá tr dòng hi u d ng s c p MBA : Iị ệ ụ ơ ấ 1 = I2 / kba = 32,396 (A)
2.3. Tính ch n các thông s c b n c a m ch l c.ọ ố ơ ả ủ ạ ự
2.3.1. Ch n van đ ng l c.ọ ộ ự
Dòng trung bình qua van là: Iv = Id /3 =20,84 (A)
Đi n áp ngệ ượ ớc l n nh t đ t lên van, tính t i trấ ặ ớ ường h p đi n áp ngu n lênợ ệ ồ cao nh t (h n 10% đ nh m c ) là: ấ ơ ị ứ
Gi s đi u ki n làm mát t nhiên, van g n lên t n nhi t:ả ử ề ệ ự ắ ả ệ
Trang 15 Dòng đi n đ nh: Iệ ỉ đ nhỉ = 1200(A).
Dòng đi n rò khi van tr ng thái khóa: Iệ ở ạ rò = 6(A)
Đi n áp t i đa mà van ch u đệ ố ị ược: Umax =1200(V)
T c đ tăng đi n áp thu n max: dố ộ ệ ậ u / dt = 1000(V/s)
Th i gian ph c h i tính ch t khóa c a van: tờ ụ ồ ấ ủ ph = 100(s)
Giá tr t c đ tăng dòng: ị ố ộ di / dt = 150(A/s)
S t áp thu n cho van: U = 2,7 (V).ụ ậ
Dòng đi u khi n: Iề ể đk = 150(mV)
Đi n áp đi u khi n nh nh t đám b o m van: Uệ ề ể ỏ ấ ả ở đk= 4(V)
2.3.3. B o v quá đi n áp cho van.ả ệ ệ
B o v quá đi n áp do trong quá trình đóng c t các thyristor đả ệ ệ ắ ược b o vả ệ
b ng cách m c R C song song v i thyristor. Khi có s chuy n m ch, cácằ ắ ớ ự ể ạ
đi n tích t trong các l p bán d n phóng ra ngoài t o dòng đi n ngệ ụ ớ ẫ ạ ệ ược trong kho ng th i gian ng n, s bi n thiên nhanh chóng c a dòng đi n t o ra su tả ờ ắ ự ế ủ ệ ạ ấ
đi n đ ng c m ng r t l n trong các đi n c m, làm cho quá đi n áp gi aệ ộ ả ứ ấ ớ ệ ả ệ ữ anot và katot trên thyristor. Khi có RC m c song song v i thyristor t o raắ ớ ạ
m ch vòng phòng đi n tích trong quá trình chuy n m ch nên thyristor khôngạ ệ ể ạ
b quá đi n áp.ị ệ
Ta ch n thông s Rọ ố 1 và C1 nh sau: Rư 1 = 5 – 30 ()
C1 = 0,25 4 ()
Trang 16CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN M CH ĐI U KHI N.Ạ Ề Ể
3.1. C s lý thuy t đi u khi n Thyristor.ơ ở ế ề ể
Thyristor ch đỉ ược m cho dòng đi n ch y qua khi có đi n áp dở ệ ạ ệ ương đ t lênặ
c c anode và có xung đi n áp dự ệ ương đ t vào c c đi u khi n, sau khi Thyristorặ ự ề ể
đã m thì xung đi u khi n không còn tác d ng n a, dòng đi n ch y quaở ề ể ụ ữ ệ ạ Thyristor do thông s c a m ch đ ng l c quy t đ nh và Thyristor s khóa khiố ủ ạ ộ ự ế ị ẽ dòng đi n ch y qua nó b ng 0, mu n m l i ta ph i c p xung đi u khi n l i.ệ ạ ằ ố ở ạ ả ấ ề ể ạ
Trang 17Do đó, v i đi n áp hình sin, tùy thu c vào th i đi m c p xung đi u khi nớ ệ ộ ờ ể ấ ề ể
mà ta có th kh ng ch để ố ế ược dòng đi n Thyristor. Đ th c hi n đệ ể ự ệ ược các đ cặ
đi m này ta có th dùng 2 nguyên t c sau:ể ể ắ
Nguyên t c đi u khi n ngang.ắ ề ể
Nguyên t c đi u khi n d c.ắ ề ể ọ
Hi n nay đi u khi n Thyristor trong s đ ch nh l u, ngệ ề ể ơ ồ ỉ ư ười ta thường dùng nguyên t c đi u khi n d c, nên em s d ng phắ ề ể ọ ử ụ ương pháp này đ thi t k m chể ế ế ạ
đi u khi n.ề ể
N i dung c a phộ ủ ương pháp này:
Hình 3.1: S đ c u trúc nguyên t c đi u khi n ngang.ơ ồ ấ ắ ề ể
S đ c u trúc và đ th minh h a nh hình. đây, Uơ ồ ấ ồ ị ọ ư Ở t a ự t o ra đi n áp t aạ ệ ự
có d ng c đ nh( thạ ố ị ường là d ng răng c a), theo chu kì do nh p đ ng b c aạ ư ị ồ ộ ủ
Udb . Khâu so sánh SS xác đ nh đi m cân b ng c a hai đi n áp Uị ể ằ ủ ệ t a ự và Uđk để phát đ ng khâu t o xung TX. Nh v y trong nguyên t c này th i đi m phát xungộ ạ ư ậ ắ ờ ể hay góc m van thay đ i do s thay đ i c a tr s Uở ổ ự ổ ủ ị ố đk
Trang 18Hình 3.2: hình minh h a.ọ
3.2. C u trúc m ch đi u khi n.ấ ạ ề ể
M ch đi u khi n bao g m các khâu c b n sau:ạ ề ể ồ ơ ả
Hình 3.3: C u trúc m ch đi u khi n.ấ ạ ề ể
Trang 193.3. Khâu đ ng b ồ ộ
Ch n m ch đ ng b hai n a chu kì:ọ ạ ồ ộ ữ
Hình 3.4: S đ m ch đ ng pha.ơ ồ ạ ồ
M ch ch nh l u hai n a chu kì có đi m gi a dùng điôt D1, D2 và t i cho ch nhạ ỉ ư ử ể ữ ả ỉ
l u là đi n tr Rư ệ ở 0. Đi n áp ch nh l u Uệ ỉ ư cl sau khi đượ ạc t o ra thì đ a t i c c (+)ư ớ ự
c a Opam đ so sánh v i 0 ( vì c c ( ) c a opam n i đ t ).ủ ể ớ ự ủ ố ấ
N u Uế cl > 0 thì Udb b ng đi n áp bão hòa (Uằ ệ bh)
N u Uế cl > 0 thì Udb b ng đi n áp bão hòa âm (Uằ ệ bh)
Đi m giao nhau c a Uể ủ cl và 0 là đi m chuy n tr ng thái c a đi n áp ra.ể ể ạ ủ ệ
D ng đi n áp ra đạ ệ ược mô ph ng trên ph n m m proteus.ỏ ầ ề
3.4. Khâu t o răng c a.ạ ư
Trang 20Hình 3.5: M ch t o răng c a.ạ ạ ư Ho t đ ng: ạ ộ
+ Khi Udb < 0 thì D3 d n ; Do ẫ
UR4 = Udb Udb = UC1
Khi Cn p ạ đ t đ n ngạ ế ưỡng c a điôt n áp Dz thì nó thông gi đi n áp ra vủ ố ữ ệ ở ị
tr s n áp này ( n u không có Dz ị ố ổ ế UC tăng đ n +Uế db )
+ Khi Udb > 0 thì D3 khóa T đụ ược phóng UC gi m đ n 0 và Dz gi Uả ế ữ C ở giá
Trang 21 Ch c năng: So sánh đi n áp đi u khi n v i đi n áp t a đ xác đ nh th iứ ệ ề ể ớ ệ ự ể ị ờ
đi m phát xung đi u khi n Xác đ nh góc đi u khi n ể ề ể ị ề ể
Khâu so sánh có th th c hi n b ng ph n t nh transistor, hay khu chể ự ệ ằ ầ ử ư ế
Trang 22Hình 3.6: M ch so sánh.ạ Hai đi n áp c n so sánh đệ ầ ược đ a t i hai c c khác nhau c a OA.ư ớ ự ủ
Trong trường h p trên Uợ đk = U+, Ut a ự = U –
N u Uế đk > Ut a Ura = +Ubh
N u Uế đk < Ut a Ura = Ubh
Trang 23Hình 3.7: M ch t o xung chùm.ạ ạ
Ho t đ ng c a m ch dao đ ng xung: ạ ộ ủ ạ ộ
+ T C liên t c đụ ụ ược phóng – n p làm cho Opam đ o tr ng thái, m i l nạ ả ạ ỗ ầ
đi n áp tr s c a b chia đi n áp Rệ ị ố ủ ộ ệ 1, R2
Trang 243.7. Khâu khu ch đ i t o xung.ế ạ ạ
Nhi m v : T o xung đ m Thyristor, xung đ m Thyristor có yêu c u:ệ ụ ạ ể ở ể ở ầ+ Đ công su t.ủ ấ
+ Có sườn d c th ng đ ng, thố ẳ ứ ường là xung ch nh t.ữ ậ
+ Cách ly gi a m ch đi u khi n và m ch l c ữ ạ ề ể ạ ự Dùng bi n áp xung.ế
M t s cách khu ch đ i xung.ộ ố ế ạ
+ Tr c ti p: Không cho phép cách ly gi a m ch đi u khi n và m ch l c.ự ế ữ ạ ề ể ạ ự+Ghép qua ph n t quang: Ch ch u đầ ử ỉ ị ược dòng t i vài ch c mAả ụ
Không đ công su t đ m van l c.ủ ấ ể ở ự
+ B ng cách khu ch đ i xung: Thông d ng nh t hi n nay, D cách lyằ ế ạ ụ ấ ệ ễ
gi a m ch đi u khi n và m ch l c, truy n xung dữ ạ ề ể ạ ự ề ướ ại d ng xung chùm
Ch n cách khu ch đ i b ng bi n áp xung.ọ ế ạ ằ ế
Khu ch đ i b ng bi n áp xung:ế ạ ằ ế
Trang 25 T ng h p các khâu đổ ợ ược nói đ n chế ở ương 4, em t ng h p mô ph ng trên ổ ợ ỏ
ph n m m proteus nh hình dầ ề ư ở ưới :
Trang 26K t qu mô ph ng:ế ả ỏ
+ Xung đi n áp c a các khâu.ệ ủ
Trang 27+ Xung đi n áp đi u khi n. ệ ề ể
Trang 29Hình 4.5: M ch l c mô ph ng trên ph n m m matlab.ạ ự ỏ ầ ề
Trang 30Hình 4.6: đi n áp sau ch nh l uệ ỉ ư
Trang 31Hình 4.7: Các đường đ c tính c a đ ng c ặ ủ ộ ơ
Trang 32b n Khoa H c & Kĩ Thu t Hà N i, 2009.ả ọ ậ ộ
2. Giáo trình Đi n t công su t, Tr n Tr ng Minh, Nhà xu t b n giáo d cệ ử ấ ầ ọ ấ ả ụ
Vi t Nam, 2012.ệ
3. C s truy n đ ng đi n, Bùi Qu c Khánh – Nguy n Văn Liên, Nhà xu tơ ở ề ộ ệ ố ễ ấ
b n khoa h c và kĩ thu t, 2007.ả ọ ậ