Đồ án truyền động điện sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha

ĐA TDD sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha I. Thuyết minh 1.Phân tích, lựa chọn phương án truyền động 2.Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực 3.Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 4.Tính chọn thiết bị 5.Xây dựng đặc tính tĩnh. 6.Thuyết minh sơ đồ nguyên lý II. Các bản vẽ: 03 bản vẽ Ao - Sơ đồ nguyên lý hệ thống - Giản đồ điện áp mạch động lực và mạch điều khiển. - Đặc tính tĩnh hệ thống. Số liệu và yêu cầu thêm như sau: -Phụ tải Mc = hằng số, mang tính chất phản kháng. -BBĐ dùng sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha. -Động cơ một chiều kích từ độc lập có công suất từ 1,5 - 2,5 KW. -Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 300/1; Sai lệch tĩnh st% = 6%.

KHOA CN CƠ ĐIỆN & ĐIỆN TỬ BỘ MÔN CN KỸ THUẬT Đ&ĐT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨ VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TRYỀN ĐỘNG ĐIỆN Họ tên sinh viên : Hà Tiến Đạt Mã số sinh viên, lớp HP : Giáo viên hướng dẫn : Ngày giao đề tài : Ngày nộp : Tên đề tài: Thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh truyền động điện (yêu cầu số liệu kèm theo) Nội dung: I Thuyết minh Phân tích, lựa chọn phương án truyền động Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Tính chọn thiết bị Xây dựng đặc tính tĩnh Thuyết minh sơ đồ nguyên lý II Các vẽ: 03 vẽ Ao - Sơ đồ nguyên lý hệ thống - Giản đồ điện áp mạch động lực mạch điều khiển - Đặc tính tĩnh hệ thống Số liệu yêu cầu thêm sau: - Phụ tải Mc = số, mang tính chất phản kháng - BBĐ dùng sơ đồ chỉnh lưu tia pha - Động chiều kích từ độc lập có cơng suất từ 1,5 - 2,5 KW - Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 300/1; Sai lệch tĩnh st% = 6% Ngày tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Lời Nói Đầu Ngày phát triển mạnh mẽ vượt bậc khoa học kỹ thuật truyền động điện lĩnh vực có vai trị then chốt phát triển này, hàng loạt hệ thống truyền động điện ứng dụng linh kiện đại đời nhằm đáp ứng u cầu cơng nghệ xác chất lượng cao Chúng gọn nhẹ lại tinh vi hơn, đảm nhiệm cơng việc khó khăn nhiều so với hệ thống cũ Các tiến khoa học kỹ thuật đặc trưng biến đổi khơng ngừng việc tự động hố sản xuất tất lĩnh vực kinh tế quốc dân Tự động hoá nhằm tăng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm nâng cao trình độ sản xuất Chính mà yếu tố để đánh giá sản xuất đại trình độ áp dụng tự động hố nghành sản xuất Trong trình bày em thể sát nội dung yếu tố Qua việc tính tốn khảo sát rút nhiều kết luận cần thiết để đánh giá chất lượng chọn thông số hệ thống Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Em mong thầy cô giáo thông cảm ân cần bảo cho em Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy TS Đặng Danh Hoằng thầy cô giáo khoa giúp đỡ em hoàn thành đồ án Thái nguyên: Ngày tháng năm 2020 Sinh viên MỤC LỤC PHẦN I: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Đặt vấn đề Để thiết kế hệ thống truyền động điện ta phải vào đặc điểm công nghệ để đưa phươn án hợp lý Mỗi phương án có ưu nhược điểm khác nhau, phương án đưa phải đảm bảo tiêu chí kỹ thuật mặt kinh tế Việc lựa chọn phương án truyền động điện (loại động cơ, phương pháp điều chỉnh tốc độ, BBĐ ) để phục vụ cho sản xuất có ý nghĩa lớn Nó liên quan đến chất lượng sản phẩm hiệu kinh tế Nếu lựa chọn ta tăng suất làm việc hạn chế hành trình thừa Để đảm bảo thiết kế cho đề tài cho là: Thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh truyền động điện tự động không đảo chiều với tải phản kháng có Mc = số; D = 300/1; Sai lệch tĩnh st% = 6%; điều chỉnh trơn có khả hạn chế phụ tải dừng xác (Động có cơng suất từ 1,5 - 2,5 KW, BBĐ dùng sơ đồ chỉnh lưu tia pha) Ta chọn Động điện chiều kích từ độc lập chọn phương pháp thay đổi tốc độ thay đổi điện áp mạch phần ứng động Phương pháp có phương án: Phương án 1: Hệ truyền động máy phát - động (hệ F-Đ) Phương án Hệ truyền động thyristor - động (hệ TĐ) Phương án 3: Hệ truyền động xung áp - động (hệ XA-D) Ta vào xét hệ truyền động chọn hệ truyền động phù hợp 1.2 Phân tích số phương án truyền động điện 1.2.1 Phương án 1: Hệ máy phát -động điện chiều kích từ độc lập hệ F-Đ 1.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý: Hình 1.1: Hệ thống máy phát-động điện chiều kích từ độc lập (F-D) hai mạch vòng Các phần tử sơ đồ: - Đ động truyền động - FT máy phát - ĐK động điện xoay chiều (động đồng không đồng bộ) - Yn phản hồi âm tốc độ - βId phản hồi âm dòng điện - R điểu chỉnh tốc độ quay - Ri điều chỉnh dòng điện - CBI cảm biến dòng điện 1.2.1.2 Dạng đặc tính tĩnh Giả thiết với khâu hệ lý tưởng, điều chỉnh khâu PI đặc tính tĩnh có dạng sau: Hình 2.2 1.2.1.3 Nhận xét: Ưu điểm: - Hệ thống làm việc linh hoạt - Họ đặc tính có dạng tuyến tính - Việc điều chỉnh thực mạch kích từ nên thuận tiện cho tự động hố, nâng cao chất lượng hệ thống - Có hệ số khuyếch đại lớn Nhược điểm: - kích thước lớn - quán tính điện từ mạch kích từ máy phát lớn gây ảnh hưởng tác động nhanh hệ thống - hiệu suất thấp - vận hành nhiều tiếng ồn tu bảo dưỡng phức tạp - hệ thống cổ góp máy phát phải thay bảo dưỡng thường xuyên dẫn đến chi phí cao 1.2.2 Phương án 2: Hệ thống chỉnh lưu điều khiển thyristor- động điện chiều kích từ độc lập hệ (T-Đ) 1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống (dạng tổng quát) Hình 1.3 Các phần tử hệ thống: - Đ động truyền động - F máy phát - Yn phản hồi âm tốc độ - βId phản hồi âm dòng điện - CKĐ cuộn kháng điện - FX khâu phát xung điều khiển cho thyristor BĐ - R điểu chỉnh tốc độ quay - Ri điều chỉnh dòng điện - Ucd điện áp chủ đạo - UdtT xung điều khiển van chỉnh lưu - CBI cảm biến dịng điện 1.2.2.2 Dạng đặc tính tĩnh Có dạng giống dạng đặc tính tĩnh hệ máy phát - động điện chiều kích từ độc lập (hệ F-Đ) 1.2.2.3 Nhận xét Uu điểm: - có tính kinh tế cao - độ tin cậy cao -ưu việt mặt kỹ thuật Nhược điểm: -đảo chiều dịng điện gặp nhiều khó khăn 1.2.3 Phương án 3: Hệ thống chỉnh lưu không điều khiển –xung áp động điện chiều kích từ độc lập (hệ XA-Đ) 1.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống (dạng tổng quát) Hình 1.5 Các thành phần sơ đồ: - Đ động truyền động - FT máy phát - Yn phản hồi âm tốc độ - βId phản hồi âm dòng điện - CK cuộn kháng - FX khâu phát xung điều khiển cho thyristor BĐ - R điểu chỉnh tốc độ quay - Ri điều chỉnh dòng điện - Ucd điện áp chủ đạo - CLKĐK chỉnh lưu không điều khiển (dùng ốt) -UdtT xung điều khiển van chỉnh lưu - XA xung áp 1.2.3.2 Dạng đặc tính tĩnh Dạng đặc tính tĩnh có dạng dạng đặc tính tĩnh hệ máy phát - động điện chiều kích từ độc lập (hệ F-Đ) 1.2.3.2 Nhận xét Ưu điểm: - dòng điện động tương đối phẳng, cho phép tang chất lượng phạm vi điều tốc rộng - tổn hao phát nhiệt dộng hệ nhỏ - độ tác động nhanh cao tần số đóng cắt cao - hiệu suất thiết bị tương đối cao Nhược điểm: - sử dụng nhiều linh kiện điện tử gây tốn kinh tế - cấu tạo phức tạp 1.2.4 Chọn phương án truyền động điện Sau đưa phương án kết hợp với tiêu kinh tế kỹ thuật khả vận hành với điều kiện phát triển khoa học kỹ thuật em thấy phương án hệ F-Đ hiệu suất thấp; phương án hệ XA-Đ có chất lượng tốt chi phi đầu tư cao Vậy em chọn phương án dùng T-Đ Vì phương án có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu đặt 3.2.8.3 Tính chọn máy biến áp đồng Máy biến áp đồng pha (BAĐ) sử dụng máy biến áp pha trụ, sơ đồi nối Y/Y0 đặt vào điện áp lưới xoay chiều 380 (V) phía sơ cấp, phía thứ cấp nối Y0 có điện áp hiệu dụng u2= 20 (V) 3.2.9 Chọn máy phát tốc Máy phát tốc thiết bị nối đồng trục với động Dùng để lấy phản hồi âm tốc độ Chọn máy phát tốc với thông số sau : Mã hiệu : πT 32/1T4 Pdm=115 (W) Udm=230 (V) Idm= 0.5 (A) ndm= 1200 vg/phút RƯ � = 4.8 (Ω) Chọn điện áp phản hồi tốc độ định mức 12 (V) Tỷ số truyền máy phát tốc động ndmFT i= ndmDC = 1200/1500=0.8 Để đảm bảo dòng vào điều chỉnh Rω không ảnh hưởng đến mạch lấy tín hiệu phản hồi em chọn i1 Ing ) Ucd Ktg (-) K§ K (-) n (-) Ru K1  Iu (-) Ung  Hình 4.3: Sơ đồ cấu trúc Từ sơ đồ cấu trúc ta có : Udk = (Ucd - n).KTG – (Iu - Ung).K1 Ud = Udk K = [(Ucd - n).KTG – (Iu - Ung).K1] K n = (Ud – Ru Iu) KD = {[(Ucd - n).KTG – (Iu - Ung).K1] K – Ru Iu } KD n   U cd.K TG K  K D RuI u  I u  U ng K 1.K   KD 1 K TG K  K D 1 K TG K  K D � n   U cd.K R uI u   I u  U ng K 1.K   KD 1 K 1 K (4.2) c Xây dựng phương trình đặc tính điện mạch vịng âm dịng có ngắt chưa tham gia (Iư> Ing ) , mạch vịng âm tốc độ bị bão hồ Urbh Ucd Ktg K n K§ K (-) (-) Ru Iu  Hình 4.4: Sơ đồ cấu trúc Từ sơ đồ ta có : Ud = Urbh K n = (Ud – Ru Iu) KD = Urbh K KD – Ru Iu KD (4.3) d Xây dựng phương trình đặc tính điện mạch vịng âm tốc độ bị bão hồ, mạch vịng âm dịng có ngắt tham gia (Iư> Ing ) Urbh K§ K (-) (-) Ru K1  (-) Ung Hình 4.5: Sơ đồ cấu trúc Ta có : Ud = [Urbh – (Iu - Ung).K1] K  n = (Ud – Ru Iu) KD = [Urbh – (Iu - Ung).K1] K KD - Ru Iu KD Iu n n = Urbh K KD – [Ru Iu + (Iu - Ung).K1 K] KD(4.4) Xây dựng đặc tính tĩnh tốc độ cao Theo phần tính chọn ta có : Rư = 2.694 () Iư = 12 (A) K = 49 K = 260909 KD = 7.41 KTG = 718,6 Đối với khuếch đại thuật toán Urbh = Ucc – 2V = 15 – =13 (V) Đường đặc tính cao phải ứng với tốc độ động tốc độ định mức Với n=nđm thay vào phương trình (1) n U cdmax K Ru I udmK D  1 K 1 K Khi điện áp chủ đạo có giá trị cực đại : ndm.(1  K)  I u.Ru K � K 1500.(1 0,0093.260909)  12.2,694.7,41   13.9566(V) 260909 U cdmax  Ta xác định điểm không tải lý tưởng tốc độ cao nhất: n0m� U cdmax K 13.9566.260909   1500,09(v/ p) 1 .K 1 0,0093.260909 Ta xác định hai điểm tương ứng với đường đặc tính cao là: A1(0;1500,09) B1(12;1500) Đối với máy doa, người ta thường chọn dòng điện ngắt: Ing=(1,1 1,2)Iđm Dòng dừng cho động thường chọn Id=(2,2 2,5)Iđm Như ta chọn Ing = 1,2.Iđm =1,2.12 = 14,4(A) Id = 2,5.Iđm = 2,5.12 = 30(A) Khi dịng điện tăng đến 14,4A khâu phản hồi âm dịng có ngắt tham gia Tốc độ động tính theo phương trình (1) nng  U cdm.K Ru I ng.K D  1 K 1 .K 13,9566.260909 2,694.14.4.7,41   1499,97(v/ p)  0,0093.260909  0,0093.260909 = Tại n = nng thay vào phương trình (2) ta (Ing - Ung).K1 = Tại I = Id n = thay vào phương trình (4) ta : = Urbh K KD – [Ru Id + (Id - Ung).K1 K] KD Suy ra: Như ta có hệ : (.Id - Ung).K1=12,777 � � � (.Ing - Ung).K1 =0 hay (.30 - Ung).K1=12,777 � � � (.14,4 - Ung).K1 =0 Giải hệ ta được: �Ung K1 =11,794 �  K1 =0,819 � U ng  5,897(V) � �   0,4095 chọn K1=  � Tại thời điểm mạch phản hồi âm tốc độ bắt đầu bão hoà: (Ucd - nbh)KTG = Urbh  nbh = K TG Ucd -U rbh 718,6.13,9566  13   1498,76(v/p) .K TG 0.0093.718,6 Từ tốc độ bão hồ thay vào phương trình (4) ta dịng điện bão hồ: nbh = Urbh K KD – [Ru.Ibh + (Ibh - Ung).K1 K] KD Thay số: 1498,76 = 13.49.7,41-[2,694 Ibh + (0,4095.Ibh – 5.897).2.49].7,41  Ibh = 23,65 (A) Đặc tính cao xác định thêm điểm Điểm ngắt : C1(14.4;1499,97) Điểm bão hoà : D1(23,65; 1498,76) Điểm dừng : E(30; 0) Xây dựng đặc tính tĩnh tốc độ thấp Tương tự cách xây dựng đặc tính tĩnh tốc độ cao ta xác định: Điện áp chủ đạo nhỏ : nmin.(1  K)  I u.R u K D K 5.(1+0,0093.260909)+12.2,694.7,41  260909  0,01836 (V) U cdmin  Trong đó: nmin  ndm 1500   5(v / p) D 300 Tốc độ không tải lý tưởng vùng tốc độ thấp là: n0min  U cdmin.K 0,01836.260909   5,273(v / p) 1  K 1 0,0093.260909 Như vậy, vùng tốc độ thấp ta xác định điểm: A2 (0; 5.273) B2 (12; 5) Khi I = Ing = 14,4 (A) phản hồi âm dòng làm việc Tốc độ động ứng với I = Ing = 14,4 (A) : nng  U cdmin.K R u I ng.K D  1  K 1  K  0,01836.260909 2,694.14,4.7,41   1.855(v/ p) 1 0,0093.260909 1 0,0093.260909 Xác định điểm bão hồ : tốc độ bão hồ tính theo : (Ucd - .nbh)KTG = Urbh U K -U 0,01836.718,6  13 nbh = cdmin TG rbh   0,029 (v/p)  K 0,0093* 718,6 TG  Dòng điện bão hoà: nbh = Urbh K KD – [Ru.Ibh + (Ibh - Ung).K1 K] KD Thay số: 0,029 = 13.49.7,41-[2,694 Ibh +(0,4095.Ibh – 5,897).2.49].7,41  Ibh = 28.37 (A) Như dường đặc tính thấp ta xác định thêm điểm là: C2 (14,4; 1,855) ; D2 (28,37; 0,029) Khi I = Ibh = 28,37 (A) có khâu ngắt dịng làm việc khâu phản hồi làm việc vùng bão hòa với Ubh = 13 (V) dạng đặc tính có khâu phản hồi âm dịng có ngắt làm việc trùng với đặc tính khâu ngắt làm việc tốc độ cao Từ đặc điểm đặc biệt ta tiến hành xây dựng đặc tính tốc độ cao thấp Kiểm tra chấy lượng tĩnh Như ta biết hệ thống truyền động điều chỉnh sâu tốc độ (ở vùng tốc độ thấp) tiêu chất lượng hệ thống khó đảm bảo Vậy tốc độ thấp sai lệch tĩnh đạt yêu cầu vùng tốc độ cao đạt yêu cầu Do ta kiểm tra sai lệch tĩnh đường đặc tính thấp : n0 = 5,273 (v/p) , nđm = (v/p)  n -n 5,973 St = omin dmmin 100%  100%  5,17% n0min 5,973 Ta thấy St = 5,17% < [St] = 6% Hệ thống đảm bảo chất lượng tĩnh theo yêu cầu PHẦN VI THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 6.1 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ 6.1.1 Mạch động lực Trong sơ đồ nguyên lý có: Động chiều kích từ độc lập Mạch chỉnh lưu cung cấp nguồn chiều cho động mạch chỉnh lưu cầu pha Máy biến áp cung cấp nguồn cho chỉnh lưu Khố k dùng để đóng cắt MBA với lưới điện Cuộn kháng dùng để san nguồn chiều cung cấp cho động Các mạch R-C để bảo vệ áp cho Thyristor Máy phát tốc để lấy tín hiệu tốc độ cho khâu phản hồi âm tốc độ 6.1.2 Mạch điều khiển Trong mạch điều khiển sơ đồ nguyên lý có kênh điều khiển kênh điều khiển cho Thyristor lệch góc 1200 điện Các kênh dùng Tranzitor, tụ C, điện trở IC để điều khiển tạo tín hiệu xung Máy biến áp đồng để tạo tín hiệu đồng cung cấp cho kênh Tín hiệu điều khiển tổng hợp từ điện áp chủ đạo, tín hiệu phản hồi âm tốc độ qua khâu khuếch đại trung gian sử dụng IC Bộ nguồn sử dụng 2IC 7815 7915 để tạo tín hiệu cung cấp 6.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 6.2.1 Nguyên lý khởi động động Trước tiên ta đóng khố k cung cấp điện cho máy biến áp làm việc Máy biến áp làm việc cung cấp điện cho mạch động lực mạch điều khiển cung cấp tín hiệu Ucđ cho khuếch đại trung gian xung điện áp cưa với tín hiệu điện áp điều khiển Uđk so sánh qua so sánh Tín hiệu so sánh qua mạch sửa xung có đủ thơng số u cầu sau đưa tới mạch khuếch đại xung truyền qua máy biến áp xung Đầu máy biến áp xung có tín hiệu điều khiển lên van (các Tiristor) làm cho van mở cung cấp điện cho động cơ, động khởi động 6.2.2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Tín hiệu Ucđ tổng hợp điều chỉnh với phản hồi âm tốc độ n đưa vào đầu vào đảo IC khuếch đại trung gian Uv= Ucd= n Tín hiệu Uv IC mạch khuếch đại trung gian khuếch đại nên K đưa vào khối so sánh Tuỳ thuộc vào Ucđ lớn hay nhỏ mà thời điểm xuất xung sớm hay muộn làm cho góc mở  Thyristor mạch động lực có giá trị lớn hay nhỏ làm cho tốc độ động tăng hay giảm 6.2.3 Nguyên lý ổn định tốc độ Chúng ta biết trình làm việc lý làm tải thay đổi tốc độ động thay đổi theo Nhưng có phản hồi âm tốc độ nên động giữ ổn định với mức sai lệch cho phép Khi tải tăng (Mc tăng) điện áp lưới giảm tốc độ động giảm xuống Tín hiệu phản hồi tốc độ nGiảm dần đến Uv= Ucd= n tăng lên Tín hiệu qua Tranzito thuận mở tín hiệu điều khiển tăng làm cho góc mở  giảm xuống làm cho điện áp chỉnh lưu tăng lên đặt vào động làm cho tốc độ động tăng lên đến giá trị ban đầu Động ổn định Ngược lại tải giảm điện áp lưới tăng dần đến tốc độ động tăng lên dó Uv= Ucd= n giảm Tín hiệu qua Tranzito thuận mở làm cho tín hiệu điều khiển giảm , góc mơ  tăng lên làm cho điện áp chỉnh lưu giảm đặt lên động lúc tốc độ động giảm tốc độ ban đầu Động ổn định 6.2.4 Nguyên lý hãm Khi động làm việc muốn hãn ta ấn nút dừng cắt động khỏi lưới điện đóng vào điện trở hãm R lượng tích lũy quán tính động tiêu tán điện trở hãm điện trở cuộn kháng, điện trở phần ứng làm cho động dừng lại ... đổi Sơ đồ cầu pha: sơ đồ đơn giản Sơ đồ hình tia pha: sơ đồ đơn giản Sơ đồ cầu pha: sơ đồ phức tạp Sơ đồ hình tia pha: sơ đồ phức tạp +Số van: Sơ đồ cầu pha: van Sơ đồ hình tia pha: van Sơ đồ. .. điện qua van Sơ đồ cầu pha IT Id / Sơ đồ cầu pha IT Id / Sơ đồ tia pha IT I d / Sơ đồ hình tia pha IT Id / Sơ đồ hình tia có: Hình tia có điốt Do hình tia khơng có điốt Do Sơ đồ hình cầu... loại u cầu cơng nghệ 2.2 Chọn sơ đồ BBĐ Với yêu cầu phụ tải ta sử dụng nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác chỉnh lưu cầu pha, chỉnh lưu cầu pha, chỉnh lưu tia pha, chỉnh lưu tia pha? ?? để chọn biến đổi phù