Hệ điều khiển thyristor-động cơ điện một chiều trang bị điện máy cầu trục
MỤC LỤC
Hệ điều chỉnh xung điện trở rôto
Vì thế điều chỉnh xung điện trở roto dùng van bán dẫn với các mạch vòng điều chỉnh sẽ tạo đợc đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng; mặt khác lại dễ tự động hoá việc điều chỉnh. Có thể nói việc sử dụng phơng pháp xung điện trở roto trong điều chỉnh truyền động, về mặt lý thuyết, là một phơng pháp đơn giản nhất, dễ thực hiện và vận hành; mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm hai mạch vòng điều chỉnh (tốc độ và dòng điện). Cụ thể là nó cho phép điều chỉnh để động cơ có mô-men khởi động lớn khi nâng bằng cách thêm một cách hợp lý điện trở và mạch roto trong giai đoạn khởi động; cho phép điều.
So với phơng pháp nối cấp nó có cấu trúc đơn giản hơn, ít vốn đầu t hơn, nhng lại có tổn thất khi điều chỉnh lớn hơn lại bị tiêu hao vô ích nên nó chỉ sử dụng cho các động cơ có công suất nhỏ và trung bình (dới 100kW).
Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB
Đặc điểm là điện áp ra trên tải đợc định hình sẵn còn dạng dòng điện tải lại ít phụ thuộc vào tính chất tải .Việc điều chỉnh tần số điện áp ra trên tải đợc thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch lu .Phơng pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào lới. + Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý t- ởng và tốc độ trợt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trợt giảm thì tốc độ không tải cũng giảm với tỷ lệ tơng ứng nên phơng pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏ nhất. + Vì việc điều chỉnh tần số yêu cầu phải điều chỉnh cả điện áp nên việc tìm ra quy luật điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh , biến đổi công suất phức tạp ; nói chung giá thành các bộ biến tần có đắt hơn giá thành của các bộ biến đổi trang bị cho các phơng pháp điều chỉnh khác.
Việc điều khiển hệ T-Đ có phức tạp hơn do phải điều khiển nhiều van hơn Với phơng pháp điều chỉnh tần số ta còn phải kết hợp với điều chỉnh điện áp theo một quy luật nhất định; điều này làm phức tạp lên rất nhiều so với ph-.
Chọn phơng án điều chỉnh tốc độ
Nhng thực tế các van sử dụng trong bộ xung áp phải làm việc với tần số đóng mở lớn, lại chịu dòng roto thực tế không bằng phẳng nên luôn làm việc ở chế độ quá độ do vậy mà khả năng hỏng là tăng lên ⇒ độ an toàn tin cậy kém. Vì từ thông của động cơ đợc giữ không đổi nên độ cứng của đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống, đặc tính cơ của hệ khi điện áp thay đổi là những đơng thẳng song song với nhau, có độ cứng mềm hơn so với độ cứng của bản thân động cơ. Tức là dải điều chỉnh tốc độ trong phơng pháp này nằm trong khoảng lớn hơn tốc độ định mức.Tuy nhiên tốc độ tối đa của hệ bị giới hạn bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp cũng nh bởi thiết kế cơ khí của động cơ.
Sau qúa trình phân tích u nhợc điểm của từng phơng án thiết kế ta đã tìm ra đợc một sơ đồ cấu trúc phù hợp nhất để đáp ứng nhu cầu của bài toán là thiết kế hệ truyền động cho xe con của cầu trục, đó là: Sử dụng động cơ.
Tính chọn thiết bị
Tính chọn công suất của động cơ
+ Công suất tổn hao trên nhỏ, hiệu suất sử dụng máy biến áp rất tốt. Sử dụng phơng pháp điều chỉnh tốc độ là điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ. Từ đồ thị về mối mối quan hệ giữa ηc theo tải trọng nh hình vẽ.
Thiết kế mạch lực
- Tính chọn các thiết bị bảo vệ
Và để bảo đảm an toàn cho động cơ thì điện áp đầu ra của chỉnh lu ứng với α = 0 bằng điện áp định mức của động cơ. Mặt khác van bán dẫn chỉ đợc phép làm việc dới nhiệt độ cho phép Tcp nào đó, nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lí. Nếu điện áp đặt trên Tiristor tăng với tốc độ lớn thì Tiristo có thể chuyển từ trạng thái khoá sang trạng thái mở mặc dù IG = 0.
Khi Tiristo đặt dới điện áp thuận UAK = U, J2 phân cực ngợc, nó trở thành 1 vùng cách điện và đợc coi nh một tụ. Dòng ic đồng thời là dòng badơ của Transisto 2, giữ vai trò nh dòng điều khiển, vì vậy Tiristo sẽ mở ngoài mong muốn. Ban đầu chỉ có những điểm lân cận cực G dẫn điện rồi lan dần ra với tốc độ lan truyền khoảng 1cm/100às.
Ngời ta có thể giảm nhỏ di/dt bằng cách đặt một điện kháng bão hoà trong mạch anốt của Tirsto. Nó thể hiện một điện kháng lớn khi mạch từ cha bão hoà và là một điện kháng nhỏ khi mạch từ bão hoà. Sự đập mạch này làm xấu chế độ chuyển mạch của vàng góp, đồng thời gây ra tổn hao phụ dới dạng nhiệt trong động cơ.
Để hạn chế sự đập mạch này ta phải mắc nối tiếp với động cơ một cuộn kháng lọc đủ lớn để Im<0,1.Iđm. Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng lọc còn có tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn.
Tính chọn mạch điều khiển
Tạo đợc các xung đủ để điều khiển mở đợc tiristor (độ lớn của xung đủ lớn và độ rộng xung vừa đủ để mở -> giảm công suất điều khiển). Thông thờng độ rộng xung điều khiển lớn hơn 5 às (tx=5ữ10 às đối với tiristor làm việc ở tần số cao và tx = 50ữ200 às với tiristor làm việc ở tần số thấp) và tăng độ rộng của xung điều khiển sẽ cho phép giảm nhỏ xung điều khiển (nh hình vẽ). Trong mạch điều khiển một kênh, chỉ có một khối xác định góc mở cho các van, góc điều khiển chỉ đợc tạo ra 1 hoặc hai lần trong một chu kỳ điện áp lùc.
Trong mạch điều khiển nhiều kênh, có nhiều kênh điều khiển giống nhau về sơ đồ cấu trúc và nguyên lý làm việc, mỗi kênh này này phụ trách phát xung mở cho một van hoặc hai van cùng pha của mạch lực. Giới thiệu về mạch: Khuyếch đại xung có nhiệm vụ tăng công suất do khâu tạo xung hình thành đủ mạnh để mở van lực.Thực chất nhiệm vụ của khâu khuyếch đại xung là khuyếch đại dòng vì ki rất lớn. Do dòng qua các cuộn dây BAX không liên tục mà có dạng xung nên trị số hiệu dụng của dòng điện nhỏ, vì vậy tiết diện dây quấn BAX thờng không tính từ trị số dòng nh thông thờng mà hay chọn từ điều kiện đảm bảo độ bền cơ học với đờng kính dây quấn trong khoảng (0,2 ữ 0,4) mm.
Dạng xung chùm là dạng thông dụng nhất vì cho phép mở van tốt trong mọi trờng hợp: với mọi dạng tải và nhiều sơ đồ chỉnh lu khác nhau. Trong khoảng thời gian còn lại, dòng qua tụ C bằng dong qua điện trở R6+R5 ta phải chọn giá trị của dòng điện sao cho tụ C phóng về 0V sau đúng 9,5 ms. Các mạch ổn áp này yêu cầu điện áp vào phải là điện áp một chiều đã đợc lọc sơ bộ.Tuỳ thuộc vào tải ổn áp, có thể dung các linh kiện nh diôt ổn áp, transistor hay các IC chuyên dụng.
Trong các hệ điều chỉnh tự động truyền động điện, việc ổn định các thông số nh tốc độ hay momen tơng ứng với tốc độ đặt, có ý nghĩa rất quan trọng. Vị trí đặt máy biến dòng là ở trớc bộ biến đổi, Do đó hệ số khuyếch đại của máy máy dòng đợc tính bằng tỉ số giữa điện áp đầu ra với dòng điện trớc. Chức năng cơ bản của mạch vòng dòng điện trong các hệ thống truyền động một chiều cũng nh xoay chiều là xác định momen kéo của động cơ, ngoài ra còn có chức năng khác nh bảo vệ, điều chỉnh gia tốc.
Vì phản ứng của mạch phần ứng (sđđ )chậm hơn nhiều so với phản ứng của bộ điều chỉnh dòng điện Ri, nên khi tổng hợp mạch vòng dòng điện ta có thể bỏ qua khâu phản hồi E= k.φdm.ω.
Mạch vòng điều chỉnh tốc độ
Do ta đã gộp luôn mạch phản hồi tốc độ Sω vào trong đối tợng điều chỉnh để trở thành mạch phản hồi đơn vị, nên để đợc mạch tơng đơng thì tốc.
Mô phỏng hệ thống bằng Matlab - simulink
Mô phỏng mạch vòng dòng điện
Nh vậy khi khởi động không tải, dòng điện cha đạt đến dòng định mức II.2. Dạng dòng điện và điện áp khi có nhiễu của phụ tải nh sau(cho tải vào sau 3s khởi động).