hướng dẫn đồ án truyền động điện

Hớng dẫn làm đồ án môn học Truyền động điện Phần 1: Phân tích, lựa chọn ph ơng án truyền động điện Đ 1/ Giới thiệu chung: Nêu lên sự cần thiết cũng nh lợi ích của việc lựa chọn đợc phơng án truyền động điện phù hợp. Đ 2/ Lựa chọn động cơ và ph ơng pháp điều chỉnh tốc độ I/ Giới thiệu một số loại động cơ và phơng pháp điều chỉnh tốc độ Trong phần này ta lần lợt giới thiệu một số loại động cơ điện và các phơng pháp điều chỉnh tốc độ của từng động cơ. Ví dụ: 1/ Động cơ một chiều kích từ độc lập: -Vẽ sơ đồ đấu dây động cơ -Viết phơng trình đặc cơ hoặc cơ điện của động cơ -Nêu các phơng pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiều kích từ độc lập và cho nhận xét đối với từng phơng pháp về các mặt: +Phạm vi điều chỉnh +Độ trơn điều chỉnh +Phù hợp với tải có đặc tính thế nào +Các chỉ tiêu về năng lợng +Có đáp ứng đợc đối với tải yêu cầu trong đề tài không Làm tiếp với các loại động cơ khác với các đề mục 2,3 (cỡ 3 loại là đợc) II/ Lựa chọn loại động cơ và phơng pháp điều chỉnh tốc độ Từ các phân tích ở (1) ta so sánh và lựa chọn một loại động cơ và một phơng pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp (luôn chú ý là không tách việc chọn động cơ và phơng pháp điều chỉnh tốc độ ra mà phải đi kèm nhau) Đ 3/ Lựa chọn loại bộ biến đổi I/ Giới thiệu chung: Nêu ngắn gọn tại sao cần bộ biến đổi và BBĐ dùng để làm gì, cần phải có đặc tính ra sao và những loại bộ biến đổi nào có thể dùng vào hệ thống này. Ví dụ: Nếu động cơ là loại một chiều kích từ độc lập và điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp thay đổi điện áp mạch phần ứng thì ta có thể chọn các loại BBĐ: - BBĐ máy điện (động cơ xoay chiều kéo máy phát một chiều), - Chỉnh lu điều khiển dùng tiristor, - Chỉnh lu đi ốt + xung điện áp. II/ Giới thiệu các BBĐ: Phần này ta giới thiệu về các loại BBĐ đã nêu ở mục trên, mỗi loại cần phải thực hiện một số bớc theo trình tự sau: +Vẽ sơ đô nguyên lý tóm tắt và giới thiệu +Nêu sơ lợc về hoạt động của BBĐ (không giới thiệu nguyên lý chi tiết) +Nhận xét về u nhợc điểm của BBĐ về các mặt nh: Phạm vi điều chỉnh lợng ra, độ trơn điều chỉnh, chất lợng các mặt, phù hợp với tải ở mức độ nào. III/ Chọn loại BBĐ: Từ phân tích trên ta tiến hành so sánh và lựa chọn một loại BBĐ phù hợp (chọn theo đề bài yêu cầu). Kết luận: Chọn hệ thống truyền động . Chú ý:Ngoài cách làm đã nêu có thể chọn cách làm khác, ví dụ nh là đa ra một số phơng án truyền động điện, phân tích , nhận xét rồi lựa chọn. 1 Phần 2: Chọn và phân tích mạch động lực Đ 1/ Giới thiệu chung: Nhắc lại phơng án truyền động đã lựa chọn để biết cái gì đã có, cái gì cần phải tiến hành chọn cụ thể thêm (sơ đồ BBĐ), có thể nêu tên các loại sơ đồ BBĐ (chỉnh lu điều khiển) có thể sử dụng cho hệ thống. Đ 2/ Lựa chọn sơ đồ BBĐ: Trong phần này ta có một số cách làm khác nhau, sau đây giới thiệu một trong các cách làm đó (sinh viên có thể chọn cách khác) I/ Giới thiệu một số sơ đồ chỉnh lu: Ví dụ: 1/ Sơ đồ chỉnh lu hình tia hai pha: Vẽ sơ đồ, nêu tóm tắt sự hoạt động, nhận xét về độ phức tạp, chất lợng điện áp ra, khả năg về công suất, điện áp đặt lên van so với điện áp động cơ v.v . Làm tơng tự với các sơ đồ khác với các đề mục 2,3, . II/ Chọn sơ đồ chỉnh lu: Từ các phân tích trên, dựa theo các yêu cầu khác (cả yêu cầu của đề tài) ta chọn loại sơ đồ và sơ đồ cụ thể (chú ý: trong một loại sơ đồ lại có một số sơ đồ cụ thể khác nhau, ví dụ nh sơ đồ cầu một pha có sơ đồ điều khiển hoàn toàn, sơ đồ có đi ốt không, sơ đồ dùng hai đi ốt- hai tiristor .). Sau khi chọn xong sơ đồ phải kết luận rõ. III/ Chọn phơng hãm dừng động cơ: Trong tờ đề tài không ghi nhng xem nh tất cả các đề đều yêu cầu chúng ta phải chọn một biện pháp hãm cỡng bức động cơ khi dừng. Phần này thực hiện theo các bớc: 1/ Giới thiệu các phơng pháp hãm: Loại động cơ này có những phơng pháp hãm nào, cho nhận xét với từng phơng pháp hãm: có phù hợp hay không, phù ở mức độ nào, dễ thực hiện không, áp dụng vào hệ thống này thì thuận lợi và khó khăn gì? 2/ Chọn phơng pháp hãm. Đ 3/ Phân tích nguyên lý chung của mạch động lực I/ Sơ đồ mạch lực hệ thống (Vẽ và giới thiệu sơ đồ mạch lực đầy đủ) II/ Nguyên lý làm việc của sơ đồ chỉnh lu (có đồ thị minh hoạ và biểu thức điện áp chỉnh lu trung bình) III/ Nguyên lý hoạt động của mạch hãm Phần 3: Chọn và phân tích mạch mạch điều khiển Đ1/ Giới thiệu chung: Trong phần này ta nêu sơ lợc về một số vấn đề nh: Để có điện áp cấp cho động cơ thì các tiristo cần có các tín hiệu điều khiển, dẫn đến cần có mạch phát xung; để đạt đợc sự ổn định tốc độ cần có phản hồi và do vậy cần đảm bảo yêu cầu về hệ số khuếch đại nên ta phải có bộ khuếch đại, thêm nữa cần nguồn nuôi các khâu phát xung, khuếch đại, cần có bộ phận tạo ra điện áp chủ đạo, lấy tín hiệu phản hồi. Đ 2/ Thiết kế mạch phát xung điều khiển sơ đồ chỉnh l u I/ Giới thiệu chung: Nêu các yêu cầu về xung điều khiển tiristo, các phơng pháp phát xung bằng các phần tử bán dẫn rời thờng dùng, chọn một phơng pháp phát xung (Chọn phơng pháp phát xung theo pha đứng) II/ Phân tích lựa chọn khâu đồng bộ hoá và phát điện áp răng ca 1/ Chọn mạch đồng bộ (Giới thiệu các kiểu mạch đồng bộ, nêu u nhợc điểm của từng loại rồi lựa chọn loại cho phù hợp) 2/ Chọn mạch tạo điện áp răng ca: Giới thiệu một số sơ đồ (không giới thiệu sơ đồ quá đơn giản); nêu nguyên lý làm việc từng sơ đồ và vẽ đồ thị minh hoạ; nhận 2 xét u nhợc điểm về chất lợng điện áp răng ca, độ phức tạp của sơ đồ . và cuối cùng quyết định chọn một sơ đồ trong các sơ đồ trên. III/ Lựa chọn mạch so sánh: Trong phần này có thể không cần đa ra các sơ đồ mà chỉ cần nêu là có nhiều sơ đồ, sử dụng nhiều phần tử khác nhau, có hai cách mắc tín hiệu ., theo các tài liệu và dựa vào yêu cầu của hệ thống ta chọn sơ đồ .(nêu tên, vẽ sơ đồ, nêu nguyên lý hoạt động và vẽ đồ thị minh hoạ) IV/ Chọn mạch sửa xung: Nêu nhiệm vụ của mạch sửa xung, có cần hay không, có các dạng sơ đồ cơ bản nào (chỉ nêu kiểu và phơng pháp thực hiện-xem KTBĐ- không vẽ ), chọn lấy một sơ đồ thoả mãn yêu cầu có trong các tài liệu, vẽ sơ đồ này ra, thuyết minh nguyên lý làm việc và vẽ đồ thị. V/ Chọn mạch khuếch đại và truyền xung: Nên chọn sơ đồ khuếch đại dùng transitor và truyền xung qua máy biến áp xung VI/ Sơ đồ mạch phát xung: Vẽ đồ sơ đồ mạch phát xung (đầy đủ càng tốt, nếu không thì phải trọn vẹn một kênh phát xung), nêu nguyên lý hoạt động tổng thể một kênh phát xung bằng đồ thị ( không viết diễn giải, chỉ vẽ đồ thị và nêu tên từng đồ thị vẽ cái gì). Đ 3/ Thiết kế mạch khuếch đại I/ Giới thiệu chung: Nêu lý do cần mạch khuếch đại, lựa chọn phản hồi (âm tốc độ). II/ Chọn sơ đồ bộ khuếch đại: Đa ra sơ đồ khuếch đại cụ thể, vẽ, giới thiệu sơ đồ và nêu qua hoạt động. Đ 4/ Thiết kế các phần khác I/ Nguồn nuôi II/ Chọn mạch lấy tín hiệu phản hồi tốc độ và dòng điện. III/ Thiết kế mạch tạo điện áp chủ đạo. Phần 4: Chọn thiết bị điện: (Trong phần này yêu cầu sinh viên lựa chọn một số thiết bị điện trong sơ đồ nguyên lý hệ thống) Đ 1/ Chọn thiết bị động lực: I/ Chọn động cơ: Dựa theo số liệu đã cho, chọn động cơ cho phù hợp (bảng tra ở văn phòng bộ môn Tự động hoá XNCN-phòng 401-tầng 4-nhà A4). Ghi số liệu động cơ thành bảng. Tính toán hệ số khuếch đại kđ của động cơ để phục vụ cho phần sau. II/ Chọn điện áp thứ cấp máy biến áp và máy biến áp 1/ Chọn điện áp định mức cuộn dây thứ cấp máy biến áp cung cấp (giá trị hiệu dụng) U 2đm U đm .k1.k2.k3.k4, trong đó - U đm là điện áp định mức của động cơ - U 2đm là giá trị hiệu dụng điện áp định mức một pha cuộn dây thứ cấp MBA - k1: hệ số sơ đồ chỉnh lu (nghịch đảo hệ số trong biểu thức tính U d0 -KTBĐ) - k2: hệ số tính đến sự dao (giảm) động trong phạm vi cho phép của điện áp lới điện, k2 thờng lấy từ 1,05 đến 1,1. - k3: hệ số tính đến góc điều khiền min 0, có thể lấy từ 1,0 đến 1,15 3 - k4: hệ số tính đến sụt áp trên điện trở thuần của nguồn cung cấp (thờng là trên điện trở máy biến áp) và sụt áp trên điện cảm nguồn do chuyển mạch. Tính kết quả vế phải biểu thức trên rồi chọn một giá trị phù hợp của U 2đm 2/ Chọn các thông số khác của máy biến áp: - Chọn điện áp sơ cấp: Tuỳ theo sơ đồ đấu dây cuộn sơ cấp và mạng điện. Từ đây xác định đợc hệ số máy biến áp k ba =U 1đm / U 2đm - Tính dòng thứ cấp máy biến áp: Tính I 2 theo dòng I d bằng dòng định mức động cơ (biểu thức trong KTBĐ) rồi nhân lên 1,1 đến 1,2 lần là đợc dòng định mức cuộn thứ cấp máy biến áp I 2đm ( hệ số nhân tính đến ảnh hởng của dạng dòng điện) - Tính dòng sơ cấp máy biến áp: I 1đm = I 2đm / k ba một chiều/ Chọn máy biến áp: Từ các số liệu trên có thể tra cứu để chọn một MBA có sẵn phù hợp hoặc tính toán ra một MBA. Tính toán các thông số: Điện trở một pha máy biến áp qui đổi về thứ cấp MBA R ba và điện cảm một pha máy biến áp qui đổi về thứ cấp MBA L ba , Tính điện trở tổng trong mạch phần ứng động cơ để phục vụ cho phần sau. III/ Tính chọn tiristor: Dựa theo hớng dẫn ở mục 3.1.4 - chơng 1- KTBĐ để tính toán rồi sử dụng các tài liệu tra cứu để tra ra tiristor cần chọn (Tra theo quyển Điện tử công suất) IV/ Tính toán và lựa chọn cuộn kháng san bằng V/ Chọn các phần tử R-C của mạch bảo vệ quá áp cho các tiristor (theo h- ớng dẫn ở cuối trang 94 và trang 95 tài liệu KTBĐ, chú ý đồ thị hình 1-74 khi tính toán mạch R-C bảo vệ quá áp do chuyển mạch thì L trong công thức lấy gần đúng bằng 2L ba ) Đ 2/ Tính chọn các phần tử mạch điều khiển: I/ Tính chọn bộ khuếch đại trung gian: 1/ Xác định hệ số khuếch đại yêu cầu: Từ phơng trình đặc tính cơ điện của hệ với phản hồi âm tốc độ (viết phơng trình ra với việc giới thiệu và các giả thiết cần thiết) ta lập công thức tính sai lệch tơng đối lớn nhất của tốc độ s max , thay s max = [s] vào và thay k (hệ số khuếch đại hệ thống) bằng hệ số khuếch đại yêu câu k yc , ta tính đợc k yc và chọn k lớn hơn hoặc bằng giá trị k yc . Chú ý: Để tính đợc, trong phần này ta phải thực hiện thêm một việc là tính hệ số khuếch đại của BBĐ, cách tính k b nh sau: Từ biểu thức về U d = f 1 () và đồ thị điện áp răng ca, điện áp điều khiển (phần mạch so sánh), ta xây dựng quan hệ u đk = f 2 (). từ hai biểu thức này ta lập bảng biến thiên gồm 3 hàng: , u đk , U d và từ các số liệu ta vẽ đồ thị quan hệ giữa giá trị trung bình s.đ.đ. chỉnh lu (U d ) và điện áp điều khiển mạch phát xung chỉnh lu (u đk ). Tuyến tính hoá gần đúng đồ thị này rồi lấy trị tuyệt đối hệ số góc đờng tuyến tính hoá ta đ- ợc k b . 2/ Tính chọn các phần tử trong sơ đồ bộ khuếch đại (chọn 1 số phần tử quan trọng), trong đó có kèm theo tính hệ số phản tổng về dòng điện (). II/ Tính chọn các phần tử mạch phát xung: 1/ Chọn máy biến áp xung (Dựa vào tài liệu Điện tử công suất của tác giả Nguyễn Bính để tính MBA xung). 2/ Chọn các transitor, IC, các phần tử khác : -Khuếch đại xung, sửa xung, . 4 III/ Tính toán thông số mạch tạo điện áp chủ đạo: Nguồn một chiều lấy từ đâu? Các điện trở, chiết áp giá trị thế nào? IV/ Tính toán và chọn các phần tử trong mạch lấy tín hiệu phản hồi: Chọn máy phát tốc, tính toán bộ phân áp theo hệ số phản hồi đã chọn trớc. Phần 4: Xây dựng đặc tính tĩnh hệ thống: (Đặc tính cơ hoặc đặc tính cơ điện) Đ 1/ Các vấn đề chung: - Nêu tóm tắt về đặc tính tĩnh, xây dựng đặc tính thì kiểm tra đợc gì? - Đa ra một số giả thiết và kí hiệu qui ớc để thành lập phơng trình đặc tính cơ điện của hệ thống. - Lập phơng trình đặc tính cơ điện (viết phơng trình cho từng đoạn đặc tính) - Đa ra biểu thức xác định điện áp chủ đạo khi biết tốc độ đặt (tốc độ đặt là tốc độ làm việc của động cơ trên một đặc tính ứng với mô men hoặc dòng điện định mức). Đ 2/ Xây dựng các đặc tính I/ Xây dựng đặc tính cao nhất: - Xác định điện áp chủ đạo ứng với đặc tính cao nhất ( u cđmax ). Chú ý: Tốc độ đặt cao nhất chính là tốc độ định mức của động cơ (n đm ) - Tính tốc độ không tải lý tởng trên đặc tính cao nhất (n 0max ) - Tính toán để xác định các điểm đặc biệt trên từng đoạn của đặc tính, vẽ. II/ Xây dựng đặc tính thấp nhất: - Xác định điện áp chủ đạo ứng với đặc tính thấp nhất ( u cđmax ). Chú ý: Tốc độ đặt thấp nhất bằng tốc độ định mức của động cơ chia cho phạm vi điều chỉnh (n min = n đm / D) - Tính tốc độ không tải lý tởng trên đặc tính thấp nhất (n 0min ) - Tính toán để xác định các điểm đặc biệt trên từng đoạn của đặc tính, vẽ. Đ 3/ Kiểm tra độ sụt tốc độ t ơng đối (sai lệch tĩnh): Tính s max = (n 0min - n min ) / n 0min rồi so sánh với sai lệch cho phép [s]. Nếu s max [s] là kết luận hệ đạt yêu cầu về sai lệch tĩnh. Phần 6: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý: Đ 1/ Giới thiệu sơ đồ nguyên lý: Giới thiệu tổng thể về sơ đồ nguyên lý một cách ngắn gọn nhng đầy đủ. Đ 2/ Nguyên lý làm việc của hệ thống trong một số chế độ: I/ Nguyên lý điều chỉnh tốc độ ( nêu cho cả hai tr\ờng hợp điều chỉnh tăng tốc độ và giảm tốc độ ) II/ Nguyên lý tự động ổn định tốc độ (giả thiết tải thay đổi) III/ Nguyên lý quá trình khởi động động cơ IV/ Nguyên lý hãm dừng động cơ Giáo viên hớng dẫn 5 . Hớng dẫn làm đồ án môn học Truyền động điện Phần 1: Phân tích, lựa chọn ph ơng án truyền động điện Đ 1/ Giới thiệu chung: Nêu. phơng án truyền động điện, phân tích , nhận xét rồi lựa chọn. 1 Phần 2: Chọn và phân tích mạch động lực Đ 1/ Giới thiệu chung: Nhắc lại phơng án truyền động