Mục lục Chơng I : Tìm hiểu về động cơ đIện một chiều Đ1.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều . 1.1.1.Cấu tạo của động cơ điện một chiều ………………………………….1 1.1.2.Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều ……………………3 1.1.3.Phân loại động cơ điện một chiều.……………………………………3 Đ 1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập . Đ1.3. Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều . 1.3.1.Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ …..7 1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động cơ ………………………………………………………………………..8 1.3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ…………9 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều Đ 2.1. Phơng pháp chỉnh lu . 2.1.1.Chỉnh lu cầu một pha đối xứng tải R_L tổng quát ………………...12 2.1.2.Chỉnh lu cầu một pha không đối xứng ……………………….……14 Đ 2.2. Phơng pháp xung áp . 2.2.1.Định nghĩa bộ điều chỉnh xung áp một chiều………………………21 2.2.2.Bộ điều chỉnh xung áp một chiều ………………………………...…21 2.2.3.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều nối tiếp ……………………..22 2.2.4.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều điện áp …………..24 2.2.5.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều cả điện áp và dòng điện ………………………………………………………………………….25 Đ 2.3. Hệ truyền động chỉnh luđộng cơ một chiều . 2.3.1.Giới thiệu chung …………………………………………………….26 2.3.2.Hệ truyền động chỉnh lu động cơ một chiều ……………………..26Mục lục Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 Chơng III : thiết kế bộ chỉnh lu đIều chỉnh tốc độ động cơ đIện một chiều Đ 3.1.Nguyên lý điều khiển Thyristor trong mạch điện xoay chiều. 3.1.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính…………………………30 3.2.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “Arccos”………………………….31 Đ 3.2. Thiết kế mạch lực cầu chỉnh lu điều khiển Thyristor . 3.2.1.Tính chọn Thyristor …………………………………………………32 3.2.2.Tính toán các mạch bảo vệ Thyristor ……………………………….34 3.2.3.Vấn đề làm mát cho Thyristor khi làm việc ………………………...35 Đ 3.3. Thiết kế mạch điều khiển . 3.3.1.Mạch điều khiển có chức năng ……………………………………..36 3.3.2.Yêu cầu đối với xung điều khiển ……………………………………37 3.3.3.Tính toán các khâu của mạch điều khiển …………………………...39 3.3.3.1. Khâu đồng pha …………………………………………………...39 3.3.3.2.Khâu tạo điện áp răng ca ……………………………………….. 42 3.3.3.3.Khâu so sánh …………………………………………………….. 46 3.3.3.4.Khâu phát xung chùm …………………………………………….47 3.3.3.5.Khâu trộn xung …………………………………………………... 50 3.3.3.6.Khâu khuếch đại xung và biến áp xung …………………………..51 3.3.3.7.Xây dựng cấu trúc mạch điều khiển ………………………………55 Chơng IV. Chế tạo , lắp ráp và thử nghiệm Đ 4.1. Chế tạo mạch và mô hình động cơ ………………………………..62 Đ 4.2. Lắp ráp thiết bị ……………………………………………………64 Đ 4.3. Chạy thử và hiệu chỉnh ……………………………………………64Lời nói đầu Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 Lời nói đầu Trong những năm gần đây, nền công nghiệp nớc ta đã phát triển một cách nhanh chóng dần tiếp cận với công nghệ hiện đại. Cùng với sự phát triển của công nghiêp hoá và hiện đại hoá đất nớc. Điện là một ngành phát triển mạnh mẽ, trong đó công nghệ tự động hoá đặc biệt đợc quan tâm hàng đầu bởi sự liên quan chặt chẽ với quá trình sản xuất ở tất cả phân xởng của các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. Động cơ điện một chiều đợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện nay. Nó dần thay thế con ngời trong các công việc nặng nhọc và nguy hiểm giúp tăng năng suất sản xuất, sản phẩm đạt chất lợng cao, hạ giá thành sản phẩm …Khi sử dụng động cơ điện một chiều thì vấn đề đặt ra là việc điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều đợc quan tâm hàng đầu để hệ thống đạt đợc chất lợng ổn định cao nhất, đảm bảo về kinh tế, kỹ thuật . Là sinh viên ngành tự động hoá khi ra trờng sẽ tiếp xúc trực tiếp với các máy sản xuất, chúng em không chỉ nắm rõ các nguyên lý hoạt động của từng máy, từng hệ truyền động mà còn phải tìm cách thay thế các hệ truyển động bằng các hệ truyền động khác phù hợp với yêu cầu sản xuất. Trong phạm vi của đồ án tốt ngiệp với đề tài : “Thiết kế và lắp ráp bộ chỉnh lưu cho động cơ điện một chiều”. Trong quá trình thực hiện đề tài , với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hớng dẫn tận tình của thày giáo Nguyễn Danh Huy chúng em đã hoàn thành đồ án đúng kế hoạch . Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong đợc sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô giáo và các bạn . Em xin chân thành cảm ơn . Sinh viên Vũ Quang TiếnChơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 1 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ đIện một chiều Đ 1.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều . 1.1.1.Cấu tạo của động cơ điện một chiều . Kết cấu của động cơ điện một chiều có thể phân thành hai thành phần chính là: phần tĩnh và phần quay . 1.1.1.1.Phần tĩnh hay Stato (phần cảm) . Đây là thành phần đứng yên của động cơ.Phần tĩnh gồm các bộ phận chính sau : 1.1.1.1.1.Cực từ chính . Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trờng gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt kích từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hoặc thép khối gia công thành dạng cực từ rồi cố định vào vở máy. Dây quấn kích từ đợc quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều đợc bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trớc khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này đợc nối nối tiếp với nhau . Nhiệm vụ chính của cực từ chính và dây quấn kích từ tạo ra từ thông chính trong máy . 1.1.1.1.2.Cực từ phụ . Cực từ phụ thờng làm bằng thép khối đặt xen kẽ giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều (đặt trên đờng trung tính hình học). Xung quanh cực từ phụ có dây quấn cực từ phụ . Dây quấn cực từ phụ đợc đấu nối tiếp với dây quấn phần ứng (dây quấn Roto) . Nhiệm vụ của cực từ phụ là để làm giảm sự xuất hiện tia lửa điện trên bề mặt chổi than và cổ góp . 1.1.1.1.3.Vỏ máy (gông từ) .Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 2 Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máy bảo vệ các bộ phận bên trong vỏ máy. Vỏ máy điện một chiều đợc làm bằng thép dẫn từ . 1.1.1.1.4.Chổi than . Chổi than dùng để điện áp từ bên ngoài vào động cơ. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp . Hộp chổi than đợc cố định trên giá chổi than và cách điện với giá.Chổi than thờng đợclàm bằng bột đồng bột than và một số phụ gia chống mài mòn khác .Chổi than đợc đặt trên đờng trung tính hình học . 1.1.1.2.Phần quay hay Roto (phần ứng) . 1.1.1.2.1.Lõi sắt phần ứng . Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ . Thờng làm bằng lá thép kĩ thuật điện dầy 0.5(mm) phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên.Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào . 1.1.1.2.2.Dây quấn phần ứng . Dây quấn phần ứng là thành phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thờng làm bằng dây đồng có bọc cách điện .Dây quấn đợc bọc cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép . 1.1.1.2.3.Cổ góp . Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều .Cổ góp gồm nhiều phiến đồng ghép cách điện với nhau. Bề mặt cổ góp phải đợc gia công với độ nhẵn bang cao để đảm bảo tiêp xúc giũa chổi than và cổ góp . Cổ góp đặt đồng tâm với trục quay để hạn chế phát sinh tia lửa điện . 1.1.1.2.4.Các bộ phận khác . Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy .Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 3 Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi.Trục máy thờng làm bằng thép cácbon tốt . 1.1.2.Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều . Động cơ điện một chiều hoạt đông dựa trên hiện tợng cảm ứng điện từ Khi đặt vào trong từ trờng một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trờng sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm cho dây dẫn chuyển động ,chiều của từ lực đợc xác định bằng quy tắc bàn tay tráI . Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ , sẽ tạo ra từ trờng tác dụng một lực từ vào các dây dẫn của rôto khi có dòng chạy qua sẽ tạo mô men làm quay rôto . 1.1.3.Phân loại động cơ điện một chiều . Dựa vào cách nối dây quấn phần ứng với dây quấn kích từ động cơ điện một chiều đợc chia ra làm bốn loại sau : 1.1.3.1.Động cơ điện một chiều kích từ độc lập . Uđm = Eđm + RIđm P ? đm đmUđm I đm = Iđm = Hình1.1: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập I kt R kt E Ck I đc + U + U ktChơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 4 Trong đó :Uđm điện áp định mức . Iđm dòng điện định mức trong mạch chính . Iktđm dòng điện kích từ định mức . Pđm công suất cơ đầu cần trục cân bằng với tải . ?đm hiệu suất định mức của động cơ . 1.1.3.2.Động cơ điện một chiều kích từ song song . Uđm = Eđm + RIđm I đm = Iđm Ikt = P ? đm đmUđm I kt U I kt R kt Ck + I đc E Hình1.2: Động cơ điện một chiều kích từ song song 1.1.3.3.Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp .Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 5 Hình1.3: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp E I kt Ck R kt U I đc + Uđm = Eđm+ RIđm . Với : R= R + Rkt . I đm = Iđm = Ikt = P ? đm đmUđm 1.1.3.4.Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp . Động cơ điện kích từ hỗn hợp là động cơ điện vừa có kích từ song song vừa có kích nối tiếp trong đó kích từ song song đóng vai trò chủ yếu . Đ 1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 1.2.1. Sơ đồ nguyên lý . Hình1.4: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập I kt R kt E Ck I đc + U + U ktChơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Sinh viên : Vũ Quang Tiến Lớp CĐTĐH3 K47 6 1.2.2.Phơng trình đặc tính cơ . Từ phơng trình cân bằng áp: U = E + I R . Trong đó :U điện áp đặt vào phần ứng động cơ . E sức điện động sinh ra trong phần ứng động cơ . I dòng điện phần ứng động cơ . R điện trở mạch phần ứng gồm R và Rf . E = U I R . Mặt khác ta có : E = Ke? ? . Ke hệ số cấu tạo của động cơ và Ke = a PN 2?. . P là số đôi cực . N là số thanh dẫn tác dụng trong mạch phần ứng . a là hệ số thanh dẫn . ? từ thông kích từ . ? tốc độ quay của động cơ . Ke? ? = U I R . ? ? ? U R K e K e I ? = Mà mô men động cơ là: M = KM ? I .
Tr-ờng đại học bách khoa hà nội Khoa điện Bộ môn tự động hoá xncn đồ án tốt nghiệp Hà Nội - 2005 Tr-ờng đại học bách khoa hà nội Khoa điện Bộ môn tự động hoá xncn đồ án tốt nghiệp Đề tài : Thiết kế lắp ráp chỉnh l-u cho động chiều Chủ nhiệm môn : Giáo viên h-ớng dẫn : Sinh viên Lớp MSSV : :: : Hà Nội - 2005 Ts Ngun m¹nh tiÕn ngun danh huy vị quang tiÕn t®h3 - c®k47 C0210542 Lêi cam ®oan Lêi cam ®oan Em xin cam ®oan ®Ị tµi tèt nghiƯp nµy lµ em tù thiÕt kÕ d-íi sù h-íng dÉn thầy giáo Nguyễn Danh Huy Các số liệu kết đề tài hoàn toàn trung thực Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em sử dụng tài liệu tham khảo đà đ-ợc ghi bảng tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu tham khảo khác không mà không đ-ợc liệt kể phần tài liệu tham khảo Sinh viªn Vị Quang TiÕn Sinh viªn : Vị Quang Tiến_Lớp CĐTĐH3_K47 Mục lục Mục lục Ch-ơng I : Tìm hiểu động đIện chiều Đ1.1 Cấu tạo nguyên lí hoạt động động điện chiều 1.1.1.Cấu tạo động điện chiều .1 1.1.2.Nguyên lí hoạt động động điện chiều 1.1.3.Phân loại động điện chiều.3 Đ 1.2 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Đ1.3 Các ph-ơng pháp ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu 1.3.1.Điều chỉnh cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động 1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động thay đổi từ thông mạch kích từ động 1.3.3 Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện trở phụ9 Ch-ơng II : Điều chỉnh tốc độ động chiều Đ 2.1 Ph-ơng pháp chỉnh l-u 2.1.1.Chỉnh l-u cầu pha đối xứng tải R_L tổng quát 12 2.1.2.Chỉnh l-u cầu pha không đối xứng .14 Đ 2.2 Ph-ơng pháp xung áp 2.2.1.Định nghĩa điều chỉnh xung áp chiều21 2.2.2.Bộ điều chỉnh xung áp chiều 21 2.2.3.Bộ điều chỉnh xung điện áp mét chiỊu nèi tiÕp …………………… 22 2.2.4.Bé ®iỊu chØnh xung điện áp chiều đảo chiều điện áp 24 2.2.5.Bộ điều chỉnh xung điện áp chiều đảo chiều điện áp dòng điện .25 Đ 2.3 Hệ truyền động chỉnh l-u-động chiều 2.3.1.Giới thiệu chung .26 2.3.2.Hệ truyền động chỉnh l-u - động mét chiỊu …………………… 26 Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Lớp CĐTĐH3 - K47 Mục lục Ch-ơng III : thiÕt kÕ bé chØnh l-u ®IỊu chØnh tèc ®é ®éng đIện chiều Đ 3.1.Nguyên lý điều khiển Thyristor mạch điện xoay chiều 3.1.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính30 3.2.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos .31 Đ 3.2 Thiết kế mạch lực cầu chỉnh l-u ®iỊu khiĨn Thyristor 3.2.1.TÝnh chän Thyristor …………………………………………………32 3.2.2.TÝnh toán mạch bảo vệ Thyristor .34 3.2.3.Vấn đề làm mát cho Thyristor làm việc 35 Đ 3.3 Thiết kế mạch điều khiển 3.3.1.Mạch điều khiển có chức 36 3.3.2.Yêu cầu xung điều khiển 37 3.3.3.Tính toán khâu mạch điều khiển 39 3.3.3.1 Khâu đồng pha 39 3.3.3.2.Khâu tạo điện áp c-a 42 3.3.3.3.Khâu so sánh 46 3.3.3.4.Khâu phát xung chùm .47 3.3.3.5.Khâu trộn xung 50 3.3.3.6.Khâu khuếch đại xung biến áp xung 51 3.3.3.7.Xây dựng cấu trúc mạch điều khiển 55 Ch-ơng IV Chế tạo , lắp ráp thử nghiệm Đ 4.1 Chế tạo mạch mô hình động 62 Đ 4.2 Lắp ráp thiết bị 64 Đ 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh 64 Sinh viên : Vị Quang TiÕn - Líp C§T§H3 - K47 Lêi nãi đầu Lời nói đầu Trong năm gần đây, công nghiệp n-ớc ta đà phát triển cách nhanh chóng dần tiếp cận với công nghệ đại Cùng với phát triển công nghiêp hoá đại hoá đất n-ớc Điện ngành phát triển mạnh mẽ, công nghệ tự động hoá đặc biệt đ-ợc quan tâm hàng đầu liên quan chặt chẽ với trình sản xuất tất phân x-ởng nhà máy, xí nghiệp công nghiệp Động điện chiều đ-ợc sử dụng rộng rÃi ngành công nghiệp Nó dần thay ng-ời công việc nặng nhọc nguy hiểm giúp tăng suất sản xuất, sản phẩm đạt chất l-ợng cao, hạ giá thành sản phẩm Khi sử dụng động điện chiều vấn đề đặt việc điều chỉnh tốc độ động chiều đ-ợc quan tâm hàng đầu để hệ thống đạt đ-ợc chất l-ợng ổn định cao nhất, đảm bảo kinh tế, kỹ thuật Là sinh viên ngành tự động hoá tr-ờng tiếp xúc trực tiếp với máy sản xuất, chúng em không nắm rõ nguyên lý hoạt động máy, hệ truyền động mà phải tìm cách thay hệ truyển động hệ truyền động khác phù hợp với yêu cầu sản xuất Trong phạm vi đồ án tốt ngiệp với đề tài : Thiết kế lắp ráp chỉnh lưu cho động điện chiều Trong trình thực đề tài , với nỗ lực thân với h-ớng dẫn tận tình thày giáo Nguyễn Danh Huy chúng em đà hoàn thành đồ án kế hoạch Tuy nhiên trình độ hạn chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em mong đ-ợc bảo góp ý thầy cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Vị Quang TiÕn Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Lớp CĐTĐH3 - K47 Ch-ơng I : Tìm hiểu động điện chiều Ch-ơng I : Tìm hiểu động đIện chiều Đ 1.1 Cấu tạo nguyên lí hoạt động động điện chiều 1.1.1.Cấu tạo động điện chiều Kết cấu động điện chiều phân thành hai thành phần là: phần tĩnh phần quay 1.1.1.1.Phần tĩnh hay Stato (phần cảm) Đây thành phần đứng yên động cơ.Phần tÜnh gåm c¸c bé phËn chÝnh sau : 1.1.1.1.1.Cùc tõ chÝnh Cùc tõ chÝnh lµ bé phËn sinh từ tr-ờng gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt kích từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện thép khối gia công thành dạng cực từ cố định vào máy Dây quấn kích từ đ-ợc quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây đ-ợc bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện tr-ớc đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ đ-ợc nối nối tiếp với Nhiệm vụ cực từ dây quấn kích từ tạo từ thông máy 1.1.1.1.2.Cùc tõ phơ Cùc tõ phơ th-êng lµm thép khối đặt xen kẽ cực từ dùng để cải thiện đổi chiều (đặt ®-êng trung tÝnh h×nh häc) Xung quanh cùc tõ phơ cã d©y qn cùc tõ phơ D©y qn cùc từ phụ đ-ợc đấu nối tiếp với dây quấn phần øng (d©y qn Roto) NhiƯm vơ cđa cùc tõ phụ để làm giảm xuất tia lửa điện bề mặt chổi than cổ góp 1.1.1.1.3.Vỏ máy (gông từ) Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 Ch-ơng I : Tìm hiểu động điện chiều Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ , đồng thời làm vỏ máy bảo vệ phận bên vỏ máy Vỏ máy điện chiều đ-ợc làm thép dẫn từ 1.1.1.1.4.Chổi than Chổi than dùng để điện áp từ bên vào ®éng c¬ C¬ cÊu chỉi than gåm cã chỉi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than đ-ợc cố định giá chổi than cách điện với giá.Chổi than th-ờng đ-ợclàm bột đồng bột than số phụ gia chống mài mòn khác Chổi than đ-ợc đặt đ-ờng trung tính hình học 1.1.1.2.Phần quay hay Roto (phần ứng) 1.1.1.2.1.Lõi sắt phần ứng Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Th-ờng làm thép kĩ thuật điện dầy 0.5(mm) phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên.Trên thép có dập hình dạng rÃnh để sau ép lại đặt dây quấn vào 1.1.1.2.2.Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng thành phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng th-ờng làm dây đồng có bọc cách điện Dây quấn đ-ợc bọc cách ®iƯn cÈn thËn víi r·nh cđa lâi thÐp 1.1.1.2.3.Cỉ góp Cổ góp (còn gọi vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng ghép cách điện với Bề mặt cổ góp phải đ-ợc gia công với độ nhẵn bang cao để đảm bảo tiêp xúc giũa chổi than cổ góp Cổ góp đặt đồng tâm với trục quay để hạn chế phát sinh tia lửa điện 1.1.1.2.4.Các phận khác - Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 Ch-ơng I : Tìm hiểu động điện chiều - Trục máy : Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt ổ bi.Trục máy th-ờng làm thép cácbon tốt 1.1.2.Nguyên lí hoạt động động điện chiều Động điện chiều hoạt đông dựa t-ợng cảm ứng điện từ Khi đặt vào từ tr-ờng dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ tr-ờng tác dụng lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) làm cho dây dẫn chuyển động ,chiều từ lực đ-ợc xác định quy tắc bàn tay tráI * Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ , tạo từ tr-ờng tác dụng lực từ vào dây dẫn rôto có dòng chạy qua tạo mô men làm quay rôto 1.1.3.Phân loại động điện chiều Dựa vào cách nối dây quấn phần ứng với dây quấn kích từ động điện chiều đ-ợc chia làm bốn loại sau : 1.1.3.1.Động điện chiều kích từ độc lập Uđm = E-®m + R-I-®m P®m I-®m = I®m = ®m U®m + - U I®c EIkt Ck + Rkt U kt - Hình1.1: Động điện chiều kích từ ®éc lËp Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Líp CĐTĐH3 - K47 Ch-ơng I : Tìm hiểu động điện chiều Trong :Uđm- điện áp định mức Iđm- dòng điện định mức mạch Iktđm- dòng điện kích từ định mức Pđm- công suất đầu cần trục cân với tải đm- hiệu suất định mức động 1.1.3.2.Động điện chiều kích từ song song U®m = E-®m + R-I-®m I-®m = I®m - Ikt = P®m ®m U®m - Ikt U + - I đc E- Ikt Ck Rkt Hình1.2: Động điện chiều kích từ song song 1.1.3.3.Động điện chiỊu kÝch tõ nèi tiÕp Sinh viªn : Vị Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 Ch-ơng III : ThiÕt kÕ bé chØnh l-u ®iỊu chØnh tèc ®é động điện chiều + Cách ly điện mạch lực mạch điều kkhiển - Theo phần tính tóan mạch lực chọn Thyristor có th«ng sè sau : Ug = 3(V) Ig = 0,15 (A) - Điện áp thứ cấp biến ¸p xung lµ U2 U2 = Ug = 3V - Dòng điện thứ cấp biến áp xung I2 : I2 = Ig = 0,15 (A) - Tû sè biÕn ¸p xung m th-êng chän tõ (1 5), chọn m = - Điện áp cuộn sơ cấp biến áp xung U U1 = m(U2 + UD11 ) = 2.(3 + 0,6) = 7,2 (V) - Dòng điện sơ cấp biến áp xung lµ I1 I1 = I2 0,15 = = 0,075 (A) m - Tính điện trở hạn chế dòng điện qua cuộn thứ cấp biến áp xung R 19 U1 + UR19 + UD = 16 UR19 = 16 – 7,2 – 0,6 = 8,2 (V) UR19 = 8,2 (V) - Điện trở hạn chế dòng điện qua cuộn sơ cấp biến áp xung R 19 : UR19 = R19.I1 R19 = U R19 8,2 = = 109,3 () 0,075 I1 - Chän R19 = 220() - C«ng suÊt trë biÕn ¸p : P = R19.ISC2 = 220.0,075 = 1,24 (W) Chän ®iƯn trë R19 : 220/ 2W - Chọn số vòng dây cuộn sơ cấp BAX : W1 = 100 (vòng) + Tiết diện dây quấn cuộn sơ cấp d1: Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 53 Ch-ơng III : ThiÕt kÕ bé chØnh l-u ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu I1 J1 S1 = Víi J1 = 6(A/mm2) mật độ dòng điện cuộn s¬ cÊp S1 = 0,075 = 0,0125 (mm2) + Đ-ờng kính dây quấn sơ cấp BAX d1 : 4S1 = d1 = 4.0,0125 = 0,13 (mm) 3,14 Chän d1 = 0,2 (mm) + Số vòng dây cuộn thứ cấp BAX W2 : W2 = W1 = 50 (vßng) + TiÕt diện dây quấn cuộn thứ cấp d2 : S2 = I2 J2 Với J2 = 4(A/mm2) mật độ dòng điện cuộn sơ cấp S2 = 0,15 = 0,0375 (mm2) + Đ-ờng kính dây quấn thø cÊp BAX lµ d2: d2 = 4S = 4.0,0375 = 0,22 (mm) 3,14 Chän d2= 0,3(mm) b) Tính khâu KĐX Xung điều khiển đ-ợc lấy từ khâu trộn xung, nh-ng chúng có dòng điện điện áp nhỏ Để đảm bảo đ-ợc dòng áp yêu cầu đặt vào cuộn sơ cấp BAX ta dùng mạch KĐX gồm hai tranxistor mắc theo kiểu DARLINGTON - Điện áp cực Colectơr Tranzitor T2 lµ : UC2 = UE2 = U1 = 7,2 (V) Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Lớp CĐTĐH3 - K47 54 Ch-ơng III : Thiết kế chỉnh l-u điều chỉnh tốc độ động điện chiều - Dòng đIện cực Colector Tranzitor T2 lµ : IC2 = IE2 = I1 = 0,075 (A) Căn vào điện áp dòng điện ta chọn Tranzitor T loại D613 có th«ng sè sau : UCE = 85 (V) IEC = 1,5 (A) =10 60 Chän IC2 = 0,075A, T2 = 20 - Dòng điện cực Bazơ Tranzitor T2 : I B2 IC2 T 0,075 = 0,00375 (A) 20 - Ta có dòng điện Colector T1là : I C1 IC1 = IB2 = 0,0075 (A) Do ®ã ta chọn Tranzitor T1 loại C828 với thông sè kü thuËt sau : UCE = 30 (V) ICT1 = 100 (mA) 1 = 10 40 - Điốt D10 để ngăn điện áp đặt nên cuộn sơ cấp biến áp xung - Điốt D11, D13 ngăn xung âm đặt vào cực G thyristor, D12 D14 bảo vệ lớp tiếp giáp K G cho thyristor khoá Các điốt D10,D11, D12, D13, D14 chọn loại 1N4007 3.3.3.7.Xây dựng cấu trúc mạch điều khiển Hệ truyền động chỉnh l-u điều khiển Thyristor - Động điện chiều (T-Đ) th-ờng có hai mạch vòng : Mạch vòng dòng điện R i nằm mạch vòng tốc độ R nằm - Mạch vòng tốc độ để đảm bảo đáp ứng tốc độ - Mạch vòng dòng điện đảm bảo đáp ứng mômen M Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 55 Ch-¬ng III : ThiÕt kÕ bé chØnh l-u điều chỉnh tốc độ động điện chiều 1.Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động T-Đ U ®Ỉt UI ®Ỉt e ei R (-) U®k Ri (-) U Mạch phát xung BBĐ Ud ĐC UI ph ph Đo dòng điện Đo tốc độ Sơ đồ điều khiển gồm có hai mạch vòng phản hồi : Mạch vòng phản hồi dòng điện mạch vòng phản hồi tốc độ Ta phải xác định điều chỉnh dòng điện Ri điều chỉnh tốc độ R - Từ ph-ơng trình đặc tính ta có mô hình toán học động chiỊu nh- sau : 1/ R- U® (-) U- 1+ pT- I- K0 M pJ K0 - PhÇn ứng :1/ R- Phần kích từ : K0 - Phần mô men quán tính : 1/ pJ 2.Mạch vòng dòng điện Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 56 Ch-ơng III : ThiÕt kÕ bé chØnh l-u ®iỊu chØnh tèc ®é động điện chiều UI đặt ei (-) Ri U®k KCL 1+ pT®k 1+ pTV0 UI ph Ud I- 1/ R1+ pT- Ki 1+ pTi Trong ®ã : : Là hàm truyền mạch phát xung có dạng khâu quán tính bậc pTdK với Tđk = 0,01s thời gian trễ mạch phát xung điều khiển cầu pha Ri : Là điều chỉnh dòng điện K CL : Là hàm truyền cầu chỉnh l-u Thyristor pTV Víi KCL = U d max 0,9.220 = 20 10 U dk max TV0: Lµ h»ng sè chuyển mạch cầu chỉnh l-u / Ru : Là hàm truyền mạch phần ứng động mét chiỊu T - lµ h»ng pTu sè phần ứng Ki : Là hàm truyền khâu đo dòng điện Ti số thời gian khâu pTi lọc Vì nội dung đồ án thiết kế chỉnh l-u công suất nên không xác định cụ thể động ta không tính toán khâu phản hồi + Sơ đồ nguyên lý khâu đo dòng điện Sinh viên : Vị Quang TiÕn - Líp C§T§H3 - K47 57 Ch-ơng III : Thiết kế chỉnh l-u điều chỉnh tốc độ động điện chiều VR9 R35 C13 R32 I- U3D R33 R34 U3C Ui ph GND GND GND GND KI = U iph R33 I u Từ ta có cấu trúc rút gọn mạch vòng dòng điện UI đặt ei Ri (-) Uđk KCL Ki Ud + p( T®k+ TV0+ Ti ) 1/ R- UIph 1+ pT- UI ph Theo tiªu chuÈn ổn định tối -u Modul ta có hàm truyền kín hệ phải có dạng hàm chuẩn nh- sau : + p.2 + p2 2 Từ ta xác định đ-ợc hàm truyền điều chỉnh dòng điện Ri khâu PI có d¹ng : Ri = K.p i + P.TI i Cấu trúc điều chỉnh dòng điện thực mạch khuếch đại thuật toán nh- sau : Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 58 Ch-ơng III : Thiết kế chỉnh l-u điều chỉnh tốc độ động điện chiều VR8 Uiđặt C12 R27 R36 Uiph U3C GND Trong ®ã : Kpi = VR R27 R27 = R36 TIi = R27.C12 3.Mạch vòng tốc độ Sau tổng hợp điều khiển mạch vòng dòng điện ta có cấu trúc mạch vòng tốc độ nh- sau : Uđặt e R (-) Uđk Ki I- 1+ p.2TSI+ p2.2T2SI K0 M p.J U ph K 1+ pT Trong ®ã TSI = T®k + TV0 + Ti Ta cã cÊu tróc rót gän cđa mạch vòng tốc độ : Uđặt e R (-) 1 K0 K Ki 1+ p.2TSI P.J 1+ pT U ph Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Líp CĐTĐH3 - K47 59 Ch-ơng III : Thiết kế chỉnh l-u điều chỉnh tốc độ động điện chiều Theo tiêu chuẩn tối -u đối xứng ta có hàm truyền kín mạch vòng tốcđộ phải có dạng hµm chuÈn nh- sau : + p.4 1+ p.4 +p2.8 +p3.8 Từ ta xác định đ-ợc hàm truyền đIều chỉnh tốc độ R khâu PI có d¹ng : R = K.p + p.TI CÊu tróc cđabé ®iỊu chØnh tèc ®é thùc hiƯn b»ng khch đại thuật toán nhsau : VR6 U đặt Uph C11 R25 R26 U3A GND Trong ®ã : Kp = VR R25 R25 = R26 TI = R25.C11 Sau tổng hợp đ-ợc cấu trúc mạch vòng điều chỉnh hàm truyền điều chỉnh ta có sơ đồ tổng thể mạch điều khiĨn nh- sau : Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Lớp CĐTĐH3 - K47 60 Ch-ơng III : Thiết kế chỉnh l-u điều chỉnh tốc độ động ®iƯn mét chiỊu D8 +16 R16 R19 DZ1 D11 R4 R5 VR1 -12 +12 R0 A D3 U1A VR2 D5 VR10 D4 10 B GND U1D R9 13 R10 12 14 U4A R11 D14 D6 GND R7 T1 D13 U1C GND D10 U1B C7 R8 +12 GND 11 R3 BADP D12 C8 T1 R18 T2 T3 -12 GND GND R20 GND GND R35 C13 C12 +16 D9 VR9 R17 VR8 R22 D16 U3D R32 13 14 U3C R34 12 R36 U2D D17 13 10 14 12 GND D15 R14 GND T2 D18 GND 11 U4B U2A C9 D19 R15 T3 R21 T4 T4 D7 +12 GND R23 VR3 GND R13 R12 C11 GND VR6 V-dat R25 VR5 11 R26 R27 GND U3A GND S? GND (-) FT T1 DC C C T2 R R S? S? A (+) B T4 Shunt C R T3 C R GND Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Líp CĐTĐH3 - K47 61 Ch-ơng IV : Chế tạo lắp ráp chạy thử Ch-ơng IV Chế tạo , lắp ráp thử nghiệm Đ 4.1 Chế tạo mạch mô hình động Sử dụng phần mềm protel thiết kế mạch in ta có sơ đồ thiết kÕ nh- sau : Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Lớp CĐTĐH3 - K47 62 Ch-ơng IV : Chế tạo lắp ráp chạy thử +16 D1 +12 C1 Vin +12V R14 C5 7812 Do1 C3 GND J1 CL1 AC - +12 R1 11 GND AC + GND C6 GND -12V R5 -12 11 R3 D3 VR2 D4 G3 D14 U1C VR10 U1D R9 13 10 K3 U4A R11 14 12 D6 GND R7 T1 R18 J5 G1 K1 K3 G3 T2 -12 R10 GND Udk GND D8 J6 R16 GND G2 K2 K4 G4 J4 J9 JP1 VR5 D9 C11 VR6 GND J7 D16 R17 G2 R22 T22 D17 R25 +12 11 R24 VR7 ShuntShunt+ +16 VR3 R20 GND -12 K1 D13 D10 GND D5 C8 R8 U1B C7 GND D12 +12 GND U1A G1 R19 R13 R12 VR1 -12 +12 D11 +12 DZ1 R4 +16 Vin J3 GND Do2 7912 D7 R15 C4 C9 C2 D2 U2A R2 GND 1 R26 K2 U3A D15 D18 C10 G4 D19 GND U4B GND -12 R21 T3 K4 R_pack R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 COM +12 JP5 T4 JP4 +12 R23 JP2 R28 C12 R27 Vcc 13 J10 10 5 10 11 12 Iout msbA1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 lsbA8 GND VR8 U3B U5 R31 U2D 13 GND Vrf(-) Vrf(+) COMP 14 14 VR9 15 12 R35 R30 R37 Udk GND +12 DZ2 16 C13 Vee C14 10 11 12 13 14 15 16 S1 GND -12 R32 Shunt+ U3D 13 14 Shunt- R34 U3C 12 JP3 GND R36 T26 10 GND GND R33 GND Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 63 Ch-ơng IV : Chế tạo lắp ráp chạy thử Từ sơ đồ thiết kế ta có sơ đồ mạch in nh- sau: *Sơ đồ mặt linh kiƯn : Sinh viªn : Vị Quang TiÕn - Líp CĐTĐH3 - K47 64 Ch-ơng IV : Chế tạo lắp ráp chạy thử *Sơ đồ mặt d-ới mạch in : Đ 4.2 Lắp ráp thiết bị Sau thiết kế song mạch in ta tiến hành lắp ráp thiết bị mạch in linh kiện theo nh- sơ đồ thiết kế đà chọn ch-ơng III Đ 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 65 KÕt luËn KÕt luËn Qua thêi gian thùc tËp làm đồ án tốt nghiệp chúng em đà hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án đ-ợc giao Qua em đà hiểu thêm nhiều động điện chiều nguyên lý điều khiển động hệ truyền động đồng thời hiểu biết yêu cầu thiết kế chúng thực tế.Tuy nhiên trình độ hiểu biết hạn chế thời gian có hạn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót , em mong đ-ợc bảo thầy cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn tự động hoá XNCN đặc biệt là bảo tận tình thầy giáo Nguyễn Danh Huy Sinh viên Vũ Quang Tiến Hà Nội : 06 - 2005 Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 66 Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo Truyền động điện -Bùi Quốc Khánh-Nguyễn Văn Liễn-Nguyễn Thị Hiề §iƯn tư c«ng st - Ngun BÝnh Lý thut điều khiển tự động - Phạm Công Ngô Điều chỉnh tự động truyền động điện -Bùi Quốc Khánh-Phạm Quốc HảiNguyễn Văn Liễn-D-ơng Văn Nghi Máy điện Kĩ thuật điện tử - Phạm Manh Hà - Sinh viên : Vị Quang TiÕn - Líp C§T§H3 - K47 ... hoạt động máy, hệ truyền động mà phải tìm cách thay hệ truyển động hệ truyền động khác phù hợp với yêu cầu sản xuất Trong phạm vi đồ án tốt ngiệp với đề tài : Thiết kế lắp ráp chỉnh lưu cho động. .. động đIện chiều Đ1.1 Cấu tạo nguyên lí hoạt động động điện chiều 1.1.1.Cấu tạo động điện chiều .1 1.1.2.Nguyên lí hoạt động động điện chiều 1.1.3.Phân loại động điện chiều. 3 Đ 1.2 Đặc tính động. ..Tr-ờng đại học bách khoa hà nội Khoa điện Bộ môn tự động hoá xncn đồ án tốt nghiệp Đề tài : Thiết kế lắp ráp chỉnh l-u cho động chiều Chủ nhiệm môn : Giáo viên h-ớng dẫn : Sinh viên