Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) docx

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) Đề bài: Thit k b bm xung mt chiu có o chiu (theo nguyên tc i xng)  iu chnh tc  ng c mt chiu (kích t nam châm vnh cu) vi s liu cho trc: Lời nói đầu ng dng in t công sut trong truyn ng in – iu khin tc  ng c in là lnh vc quan trng và ngày càng phát trin. Các nhà sn xut không ngng cho ra i các sn phm và công ngh mi v các phn t bán dn công sut và các thit b iu khin i kèm. Do ó khi thc hin  án chúng em ã c g ng cp nht nhng kin thc mi nht, nhng công ngh mi trong lnh vc iu khin các phn t bán dn công sut. Vi yêu cu thit k mch bm xung mt chiu  iu khin ng c in mt chiu kích t c lp có yêu cu o chiu quay theo nguyên tc i xng , chúng em ã c gng tìm hiu k v các phng án công ngh sao cho bn thit k va m bo yêu cu k thut, yêu cu kinh t . Vi hy vng  án in t công sut này là mt bn thit k k thut có th áp dng c trong thc t nên chúng em ã c gng mô t c th, t m và tính toán c th các thông s ca các s  mch. Mc dù chúng em ã rt n lc và c gng làm vic vi tinh thn hc hi và quyt tâm cao nht tuy nhiên ây là ln u tiên chúng em làm  án, và c bit do trình  hiu bit ca chúng em còn nhiu hn ch nên chúng em không th Phng án in áp li (VAC) Dòng in nh mc in áp phn ng Phm vi iu ch nh tc  1 110 20 120 10:1 2 220 8 220 15:1 3 380 15 100 20:1 4 127 V 6 A 400 V 25:1 5 300 10 600 15:1 2 tránh khi nhng sai sót, chúng em mong nhn c s phê bình góp ý ca các thy  giúp chúng em hiu rõ hn các vn  trong  án cng nh nhng ng dng thc t ca nó  bn  án ca chúng em c hoàn thin hn .Và chúng em hi vng trong mt tng lai không xa, chúng em có th áp dng nhng kin thc và hiu bit thu c t chính  án u tiên trong cuc i sinh viên ca chúng em vào thc t c ng nh s phát trin hn nó trong các  án sau này. Trong quá trình làm  án chúng em ã nhn c s giúp  và ch bo rt tn tình ca thy giáo Dng Vn Nghi .Chúng em xin chân thành cm n thy và hi vng thy s giúp  chúng em nhiu hn na trong vic hc tp ca chúng em sau này. Nhóm sinh viên thc hin. Chương I Giới thiệu về động cơ điện một chiều I.1 Đặt vấn đề Cùng vi s phát trin ngày càng mnh m ca các ngành công nghip c v chiu rng ln chiu sâu,in và các máy in óng mt vai trò rt quan trng , không th thiu c trong phn ln các ngành công nghip và i sng sinh hot ca con ngi. Nó luôn i trc mt bc làm tin  nhng cng là mi nhn quyt nh s  thành công ca c mt h thng sn xut công nghip. Không mt quc gia nào, mt nn sn xut nào không s dng in và máy in. Do tính u vit ca h thng in xoay chiu: d sn xut, d truyn ti , c máy phát và ng c in xoay chiu u có cu to n gin và công sut ln, d vn hành mà máy in (ng c in) xoay chiu ngày càng c s dng rng rãi và ph bin. Tuy nhiên ng c in mt chiu vn gi mt v trí nht nh nh trong công nghip giao thông vn ti, và nói chung  các thit b cn iu khin tc  quay liên tc trong phm vi rng (nh trong máy cán thép, máy công c ln, u máy in ). Mc dù so v i ng c không ng b  ch to ng c in 3 mt chiu cùng c thì giá thành t hn do s dng nhiu kim loi màu hn, ch to bo qun c góp phc tp hn nhng do nhng u im ca nó mà máy in mt chiu vn không th thiu trong nn sn xut hin i. u im ca ng c in mt chiu là có th dùng làm ng c in hay máy phát in trong nhng iu kin làm vic khác nhau. Song u im ln nht ca ng c in mt chiu là iu chnh tc  và kh nng quá ti. Nu nh bn thân ng c không ng b không th áp ng c hoc nu áp ng c thì phi chi phí các thit b bi n i i kèm (nh b bin tn ) rt t tin thì ng c in mt chiu không nhng có th iu chnh rng và chính xác mà cu trúc mch lc, mch iu khin n gin hn ng thi li t cht lng cao. Ngày nay hiu sut ca ng c in mt chiu công sut nh kho ng 75% ÷ 85%,  ng c in công sut trung bình và ln khong 85% ÷ 94% .Công sut ln nht ca ng c in mt chiu vào khong 100000kw in áp vào khong vài trm cho n 1000v. Hng phát trin là ci tin tính nâng vt liu, nâng cao ch tiêu kinh t ca ng c và ch to nhng máy công sut ln hn ó là c mt vn  rng ln và phc tp vì vy vi vn kin thc còn hn hp ca mình trong phm vi  tài này em không th  cp nhiu vn  ln mà ch  cp ti vn  thit k b bm xung mt chiu  iu chnh tc  có o chiu ca ng c mt chiu kích t c l p theo nguyên tc i xng . ây là mt trong nhng phng pháp c dùng ph bin nht hin nay  iu chnh ng c in mt chiu kích t c lp vi yêu cu o chiu quay ng c theo phng pháp i xng .ây là mt phng pháp mang li hiu qu kinh t cao và c s dng rng rãi bi nhng tính nng và c im ni bt ca nó mà chúng em s phân tích và  cp sau này. I.2 Tổng quan về động cơ điện một chiều. I.2.1) Giới thiệu một số loại động cơ điện một chiều Khi xem xét ng c in mt chiu cng nh máy phát in mt chiu ngi ta phân loi theo cách kích thích t các ng c. Theo ó ng v i mi cách ta có các loi ng c in loi: - Kích thích c lp: khi ngun mt chiu có công sut ko  ln, mch in phn ng và mch kích t mc vào hai ngun mt chiu c lp nhau nên :I = I  . - Kích thích song song: khi ngun mt chiu có công sut vô cùng ln và in áp ko i, mch kích t c mc song song vi mch phn ng nên I = I u +I t - Kích thích ni tip: cun kích t mc ni tip vi cun dây phn ng cun kích t có tit din ln, in tr nh, s vòng ít, ch to d dàng nên ta có I = I  =I t . - Kích thích hn hp ta có: I = I u +I t Vi mi loi ng c trên thì s tng ng vi các c tính, c im k thut iu khin và ng dng là tng i khác nhau ph thuc vào nhiu yu t.Trong 4  tài này ta ch xét ên ng c in mt chiu kích t c lp và bin pháp hu hiu nht  iu khin loi ng c này. I.2.2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập +Phng trình c tính c: là phng trình biu th mi quan h gia tc  (n) và mômen (M) ca ng c có dng chung M K RR K U fu u . )( 2 Φ + − Φ = ω Thông qua phng trình này, ta có th thy c s ph thuc ca tc  ng c vào mômen ng c và các thông s khác (mômen, t thông ), t ó a ra phng án  iu chnh ng c (tc ) vi phng án ti u nht. Vi nhng iu kin U  = const, I t = const thì t thông ca ng c hu nh không i, vì vy quan h trên là tuyn tính và ng c tính c ca ng c là ng thng. Thng dng ca c tính là ng thng mà giao im vi trc tung ng vi mômen ngn mch còn giao im vi trc tung ng vi tc  không ti ca ng c Ngi ta a thêm i l ng ω β Δ Δ = M  ánh giá  cng. c tính càng dc càng cng ( β càng ln) tc là mômen bin i nhiu nhng tc  bin i ít và ngc li. c tính càng ít dc càng mm tc là mômen bin i ít nhng tc  bin i nhiu thay i.  hiu c nguyên lý và la chn phng pháp iu chnh ti u, trc ht ta i xét c tính ca ng c  in. ó là quan h gia tc  quay vi mômen (hoc dòng in) ca ng c. +c tính c t nhiên ca ng c: nu ng c vn hành  ch  nh mc (in áp, tn s, t thông nh mc và không ni thêm các in kháng, in tr vào ng c). Trên c tính c t nhiên ta có các  im làm vic nh mc có giá tr M m , ω m .   M Mnm M t  0 5 +c tính c nhân to ca ng c là c tính khi ta thay i các tham s ngun hoc ni thêm các In tr, in kháng.  so sánh các c tính c vi nhau, ngi ta a ra khái nim  cng ca c tính c: β=ΔΜ/Δω (tc  bin thiên mômen so vi vn tc). a) Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độ c lập S  kích t c lp c th hin nh di ây: Khi ngun mt chiu có công sut không  ln thì mch in phn ng và mch kích t mc vào hai ngun mt chiu c lp vi nhau: gi là ng c in kích t c lp. Phng trình c tính c xut phát: ufuuu IRREU )( + += +U  : in áp phn ng. +E  : sc in ng phn ng. +R  : in tr mch phn ng : R  =r  +r cf +r b +r ct +r  : in tr cun dây phn ng. +r cf : in tr cun cc t ph. +r i : in tr cun bù. +r ct : in tr tip xúc ca chi in. +R f : in tr ph trong mch phn ng. +I  : dòng in mch phn ng. +E  c xác nh theo biu thc sau: ω π ⋅Φ⋅= a pN Eu 2 + p: s ôi cc t chính. + N: s thanh dn tác dng ca cun dây phn ng. + A: s ôi mch nhánh song song ca cun dây phn ng. + Φ : t thông kích t di mt cc t. 6 +ω: tc  góc. a pN K π 2 = Trong ó K là h s cu to ca ng c. nKE eu Φ = 55,9/60/2 nn == π ω Vì vy n a pN E u Φ= 60 K K K e 105,0 55,9 == Suy ra u fu u I K RR K U Φ + − Φ =Φ Biu thc (*) là phng trình c tính c in ca ng c. Mt khác mômen in t ca ng c c xác nh udt IKM Φ = Suy ra Φ= KMI dtu / Thay vào (*) ta c dt fu u M K RR K U 2 )( Φ + − Φ = ω Nu b qua các tn tht c và thép thì mômen c trên trc ng c bng mômen in t bng M. Ta có M K RR K U fu u 2 )( Φ + − Φ = ω ây là phng trình c tính c ca ng c in mt chiu kích t c lp.  th hình v:   M Mnm M t  0 7 Nhận xét : + I  =0 hoc M=O ta có 0 ωω = + = fu u RR U ây là tc  không ti lý tng ca ng c +ω = 0 thì fu u RR U I + = : Dòng in ngn mch. nmnm MIKM =Φ= : Mômen ngn mch. ωωω Δ−= Φ − Φ = 0 K RI K U u ωωω Δ−= Φ + − Φ = 0 2 )( M K RR K U fu u M K R I K R K U RRR u u fu 2 0 )( Φ = Φ =Δ Φ = += ω ω T ó có th tc  ông c in mt chiu ph thuc vào các i lng là: U  , R, I. Nh vy thông qua các i lng bin thiên này mà ta có th iu khin c tc  ng c in mt chiu. b) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều iu chnh tc  ng c in mt chiu là mt trong các ni dung chính ca truyn ng in nhm áp ng các yêu cu công ngh nào ó ca các máy sn xut.iu chnh tc  là dùng phng pháp thun tuý in tác ng lên bn thân h thng truyn ng in  thay i tc  quay ca ng c in. Tc  quay ca ng c in thng b thay i do s bin thiên c a ti ,ca ngun hay ch  làm vic nh m máy ,hãm máy và do ó gây ra các sai s so vi tc  ,k thut mong mun Trong các h thng truyn ng in thng cn c vào mt iu +  +  ng +  b.1) làm in l n khi n Ta c Vì t   k mi Chú + P h + T  th n + G i vi  gii s ch tiê u chnh  n Trong t h iu chnh   iu chnh cp cho m iu chnh b N g u y ên l ý Ch áp d vic  ch  mt chi u n g in x o n Uk. c ó phng ωω ω K E EE b = Φ = − 0  thông c  k hông ti l nói ph n ý: h ng phá p  c  khô n n ói phn g i i iu ch  in áp  n hn bi y ê u kinh t , k n g c in h c t có 3  in áp ch o bng các h m ch kích t  b ng thay  ý điều chỉ n d ng c   kích t h u kích t   o ay chiu t t r ình M U K R E RI dk b dm b uu − − Φ = )( ( 0  a ng c  í tng tu  n g pháp nà y p này có t  n g ti lý t  g pháp nà y nh tc  n h mc và ê u cu v s k  thut c  phng p h o phn n g h thay  i  .  i in tr n h điện á p vi ng h ích c l â  c lp, các t hành mt β M R K R R Km ud b udb Φ + + ® )  c gi  thuc g i y là trit    thông kh ô  ng tu th u y iu khi n ca h tt h t thông  s ai s tc   bn ,cá c h áp iu c h g ng c. i t thông  ph trên p phần ứ n c in m â p. Loi n à b chnh l chiu có IK udmud không  i i á tr U k c  .  xác  ô ng i nê u c vào gi á n là trit   h ng b ch   nh mc.   và mô m c ch tiêu n h nh tc   phn ng mch ph  ng m t chiu k à y cn có t h l u iu k h s E b  i i nên c t c a h th n  nh di i n c tính á tr in á  .  n bi  c Tc  n h m en khi   n ày c t í  ng c hay thay  n ng. k ích thích  h it b ng u h in có ch  i u chnh n t ính c c n n g.  th  u chnh t  c có  c á p U k ca c tính c b  h  nht c a  ng. í nh khi thi  in mt c i in á  c lp ho u n nh: m  c nng bi n h tín h i n g không   tuyn tín h  c . c ng khôn g h thng d  n là c t a di iu k 8  t k và c hiu á p phn c song m áy phát n nng i u iu  i. Tc h do ó g i d o ó có ính ng k hin b 9 +Vi mt c cu máy c th có dmM MK ,, max0 ω xác nh vì vy phm vi iu chnh D ph thuc tuyn tính vào giá tr  cng β ωω β ωω dm dm M M −= −= min0min max0max dmMcnm MKMM == maxmin  tho mãn kh nng quá ti thì c tính thp nht ca di iu chnh phi có môn men ngn mch là dmMcnm MKMM . maxmin = = (K M : là h s mômen quá ti). H c tính c là các ng thng song song nên ta có 1 1 /)1( )1( 1 )( max0 max0 minmin − − = − − = −=−= M dm dmM dm M dm dmnm K M MK M D K M MM βω β β ω ββ ω Vi dmM MK ,, max0 ω xác nh  mi máy. D ph thuc tuyn tính vào β. Khi iu chnh in áp phn ng ng c in mt chiu bng các thit b ngun iu chnh thì in tr mch phn ng gp khong 2 ln in tr phn ng ng c do ó có th tính s b c: 10/ max0 ≤ dm M β ω . Do ó phm vi iu chnh tc  không vt quá 10, Vy vi yêu cu ca  bài ta s iu chnh di in áp ra trong di iu chnh ã cho. iu chnh tc  bng phng pháp này rt thích hp trong nhng trng hp M t =const trong toàn di iu chnh. b.2) Điều chỉnh từ thông động cơ iu chnh t thông kích thích ng c in mt chiu chính là iu khin mômen in t ca ng c in u IKM Φ = . Do mch kích t ca ng c in mt chiu là phi tuyn vì vy h iu chnh t thông cng là phi tuyn. [...]... 2.2.6 Bộ Cho opper lớp E p Đây là bộ băm xung một chiề có đảo c ộ ều chiều 1 Sơ đồ nguy lý ơ yên ở đây ta sử dụn van bán dẫn IGBT Bộ BXM dùng v điều kh hoàn t y ng n T MC van hiển toàn IGBT có khả năng thực h điều c n hiện chỉnh điện áp và đảo chiều dòn điện tải ng Tron các hệ tr ng ruyền động tự động c yêu cầu đảo chiều động cơ d đó bộ b đổi g có u u do biến này t thường hay dùng để cấp nguồn cho động. .. ngắn mạch o chế độ khởi động còn hạn chế được điện áp khởi đông Do điều khiển là làm giảm áp b) Chế độ hãm Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngược chiều tốc độ quay, Động cơ điện một chiều có ba trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ngược, và hãm động năng b.1) Hãm tái sinh Xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng Khi đó Uư > Eư Động cơ làm việc như một máy phát điện... II BĂM XUNG MỘT CHIỀU (BXDC) II.1 Giới thiệu về băm xung một chiều (BXDC): BXDC có chức năng biến đổi điện áp một chiều, nó có ưu điểm là có thể thay đỏi điện áp trong một phạm vi rộng mà hiệu suất của bộ biến đổi cao vì tổn thất của bộ biến đổi chủ yếu trên các phần tử đóng cắt rất nhỏ So với các phương pháp thay đổi điện áp một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều như phương pháp điều chỉnh. .. suất điện của động cơ Pđ=Pcơ+ Δ P ( Δ P: tổn hao công suất) 11 1.3.2 Các chế độ làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập a) Khởi động Xuất phát từ phương trình đặ tính cơ của động cơ điện một chiều Ru + R f U Φ= u − Iu KΦ KΦ (*) Khi khởi động nên I nm = U dm ở động cơ công suất trung bình và lớn thì Rư thường R có giá trị nhỏ nên dòng điện khởi động ban đầu (dòng ngắn mạch) tương đối lớn I nm... năng lượng từ trường nạp và C, tụ C tích điện; ud sẽ ngược chiều với U Vậy điện áp ra trên tải đảo dấu so với U Giá trị tuyệt đối |Ud| có thể lớn hơn hay nhỏ hơn U nguồn II.2.4 Bộ Chopper lớp C (Bộ đảo dòng) a) Sơ đồ nguyên lý 19 Tải là phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập đã được thay bởi mạch tương đương R-L-E b) Nguyên lý hoạt động Chế độ động cơ: Trong khoảng 0 ≤ t ≤ γT , động cơ được nối... khác khi điều động cơ điện một chiều 1.3.1 Các góc phần tư làm việc II:Hãm II: Động cơ Mc Pc=Mdω0 Mc Pc=Mdω>0 M II: Hãm Mc Pc=Mdω ω 0 b.2) Hãm ngược Xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do thée năng quay ngượcchiều với mô men điện từ của động cơ, mômen của động cơ khi đó chóng lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất b.2.1) Hãm ngược khi đưa... U dẫn đến mômen ngắn mạch giảm, dòng ngán mạch giảm Điều này rất có ý nghĩa trong lúc khởi động động cơ 3 - Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen điều chỉnh xác định là như nhau nên dải điều chỉnh đều, trơn, liên tục Tuy vậy phương pháp này đòi hỏi công suất điều chỉnh cao và đòi hỏi phải có nguồn áp điều chỉnh được xong nó là không đáng kể so với vai trò và ưu đIểm của nó... Hãm động năng Là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng cơ học của động cơ được tích luỹ được trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán dưới dạng nhiệt c.1) Hãm động năng tụ kích từ độc lập Khi ta cắt phần ứng động cơ khỏi lưới điện một chiều và đóng vào một điện trở hãm − Eu KΦω hd = Ru + Rh Ru + Rh M h = KΦI hd < 0 I hd = Chứng tỏ Ihdvà Mhd ngược chiều với tốc . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm. và  cp sau này. I.2 Tổng quan về động cơ điện một chiều. I.2.1) Giới thiệu một số loại động cơ điện một chiều Khi xem xét ng c in mt chiu