Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án kỹ thuật_tổng hợp hệ điện cơ máy gia công cơ khí
Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Đồ án môn học tổng hợp hệ điện Tên đề tài : Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định l-ợng Phễu F Vật liệu Cơ cấu cân định l-ợng Puli chủ động Hộp số Động Động điện chiều - Số liệu : + Lực kéo 600N + Tốc độ cực đại 1,5 m/s + Tốc độ cực tiểu 0,075 m/s + Đ-ờng kính trục 300 mm + Hép sè i = 10 ; = 80% - Yêu cầu : + Nêu yêu cầu công nghệ truyền động + Tính chọn công suất động + Chọn ph-ơng án truyền động + Xây dựng sơ đồ điều khiển + Tổng hợp hệ Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Ch-ơng I Mô tả trình công nghệ yêu cầu hệ truyền động cân băng định l-ợng Mô tả trình công nghệ cân băng định l-ợng Cân băng định l-ợng cấu tác động liên tục thuộc nhóm máy nâng vận chuyển Là thiết bị vận tải liên tục dùng để chuyên chở hàng dạng hạt, cục ( cát, đá dăm, than, thóc gạo ) vật liệu thể rắn ( gỗ , hòm , thép thỏi ) theo ph-ơng nằm ngang theo mặt phẳng nghiêng ( góc nghiêng không lớn 30o ) Nó đóng vai trò quan trọng trình sản xuất, cầu nối hạng mục, công trình sản xuất riêng biệt phân x-ởng nhà máy, máy sản xuất dây chuyền sản xuất Hệ truyền động cân băng định l-ợng gồm có: + Động + Hộp số + Puli chủ động + Băng tải + Phễu + Cơ cấu cân định l-ợng Động quay tang chủ động thông qua hộp số Puli chủ động , nhờ ma sát mà băng tải chuyển động Tang bị động tự quay ma sát với băng Để khắc phục độ võng băng ng-ời ta đặt lăn chúng tự quay ma sát với băng Vật liệu từ phễu nhờ băng tải đ-ợc chuyển đến đổ máng phối liệu Khối l-ợng vật liệu đ-ợc cấu cân định l-ợng cân xác theo l-ợng đặt ban đầu Năng suất băng tải đ-ợc tính theo biểu thức: Q .v [ kg/s ] hay: Q 3600..v 3,6..v [ tÊn/h ] 1000 ®ã: : khèi l-ợng tải theo cjiều dài [kg/m ] v : tốc độ di chuyển băng [m/s] Khối l-ợng băng tải theo chiều dài đ-ợc tính theo công thức: S 103 đó: : khối l-ợng riªng cđa vËt liƯu [ tÊn/m ] S : tiết diện cắt ngang vật liệu băng [ m2 ] Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Các thông số kỹ thuật, đặc điểm công nghệ yêu cầu hệ truyền động băng tải phối liệu 2.1 Các thông số kỹ tht HƯ trun ®éng sử dụng động điện chiều Lực kéo 600 N Tốc độ cực đại 1,5 m/s Tốc độ cực tiĨu 0,075 m/s §-êng kÝnh trơc 300 mm Hép sè i = 10 ; = 80% 2.2 Đặc điểm công nghệ yêu cầu hệ truyền động a Loại phụ tải Đặc tính máy sản xuất th-ờng có dạng M c M co M dm w M co w dm Mco - Mômen ứng với tốc độ = Mđm - Mômen ứng với tốc độ wđm Mc - Mômen ứng với tốc độ Với băng tải = Do ®ã ta cã Mc = M®m = const Ta thấy tải hệ truyền động băng tải phối liệu hầu nh- thay đổi trình làm việc Hệ truyền động hệ làm việc chế độ dài hạn Ta có đồ thị công suất momen cản tĩnh truyền động điều chỉnh tèc ®é víi Mc = const nh- sau: ®ã: w wmax Pc Mc wmin Pmax Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Mc ,Pc Lê Trọng Huy - T§H3 - K44 - §HBKHN b ChiỊu quay băng Băng tải nhận vật liệu từ phễu vận chuyển đến nơi phối liệu nên chuyển động theo chiều bắt buộc đảo chiều quay Nếu đảo chiều quay băng tải quán tính nguyên vật liệu rơi vÃi, không bảo đảm đ-ợc yêu cầu phối liệu Ngoài đảo chiều có số phần vật liệu không chuyển qua đ-ợc thiết bị cảm biến để cân xác c Giản đồ phụ tải Các thông số hệ truyền động Vận tốc lín nhÊt, nhá nhÊt vmin = 0,075 ( m/s ) vmax = 1,5 ( m/s ) VËn tèc cđa trơc quay v 0,075 0,5( rad / s ) R 0,15 v 1,5 max 10( rad / s ) R 0,15 w' w' max VËn tèc cđa trơc quay qui ®ỉi víi i = 10 wmax w' max i 10.10 100(rad / s) wmin w' i 0,5.10 5(rad / s) Từ ph-ơng trình động học trun ®éng ®iƯn M Mc J dw dt ta có giản đồ phụ tải MC t + Đoạn 01 đoạn băng tải đ-ợc khởi động Vì băng tải làm việc chế độ dài hạn, số lần đóng cắt Các yêu cầu khởi động động không nặng nề Ta cho băng tải khởi động đến tốc độ làm việc Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN ổn định tốc độ cho nguyên vật liệu rơi xuống băng từ phễu + Đoạn 12 đoạn băng tải làm việc với tải M c không đổi Biến thiên dw/dt có giai đoạn tốc độ biến thiên tức đoạn 01 23 + Đoạn 23 đoạn giảm tốc dừng băng tải Ta cho băng tải dừng tự do, dừng tự có dùng thêm phanh hÃm d Các yêu cầu khởi động hÃm Hệ truyền động băng tải phối liệu khởi động với gia tốc lớn làm tăng lực đàn hồi gây biến dạng băng làm đứt băng Để hạn chế điều ta phải sử dụng khâu giảm tốc khởi động Để động khởi động đ-ợc sau điện trình làm việc chọn động có mômen khởi động đủ lớn Khi dừng không yêu cầu dừng xác, nh-ng cịng tr¸nh cho hƯ dõng víi gia tèc lín gây h- hỏng, đứt băng Hệ truyền động băng tải th-ờng làm việc liên tục phải dừng nên không cân fthiết kế giảm tốc Cũng không cần thiết kế phanh hÃm kết thúc công việc ta băng dừng tự e Sơ đồ động học Sơ đồ động học hệ truyền động cân băng định l-ợng có dạng đơn giản nh- sau : Wc Wd i n Pc Mc puli chủ động kéo máy sản xuất Trong đó: 1- Động điện 2- Hộp tốc độ 3- Trục để lắp vào máy quay băng tải g Hệ truyền động nhiều động Khi có nhiều băng tải làm việc nối tiếp dây truyền đòi hỏi phải đồng hoá tốc độ động truyền động đặt khoá liên động cần thiết bảo đảm thứ tự tác động Khi tốc độ động phải tr-ờng hợp để tránh lực đàn hồi băng Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN h Độ xác Độ xác tốc độ yêu cầu quan trọng , đ-ợc đánh giá sai lệch tĩnh: % w wt w 100% d 100% wdm wd i Dải điều chỉnh D wmax : wmin 1,5 : 0,075 20 : §å án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Ch-ơng II tính chọn công suất động Xác định thông số cần thiết Tốc độ lớn nhá nhÊt vmax i (1,5 / 0,015) *10 100(rad / s) R ( max * vmin ) / vmax 5(rad / s) max Mô men cản qui đổi trục động cơ: M cqd F R 600.0,15 11,25( Nm) i. 10.0,8 Tính công suất động Để tính chọn công suất động tr-ờng hợp truyền động có điều chỉnh tốc độ, ta cần xác định yêu cầu sau: Đặc tính phụ tải truyền động Pc(), Mc(): Phụ tải truyền động yêu cầu ®iỊu chØnh tèc ®é víi M = const Khi ®ã, công suất yêu cầu cực đại P max = Mđm.max Mc= const max Mc Đặc tính phụ tải Phạm vi điều chỉnh tốc độ max Dải điều chỉnh tốc độ: D =max/min = 20 : Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Ph-ơng pháp điều chỉnh biến đổi hệ thống truyền động Dự dịnh dùng ph-ơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử dụng chỉnh l-u cầu ba pha có điều khiển (thyristor) Loại động truyền động Yêu cầu dùng động chiều kích từ độc lập Đặc điểm truyền động băng tải giữ M = const phạm vi điều chỉnh tốc độ Do đó, ta có yêu cầu công suất cực đạI: Pmax M cqd * max 11,25 *100 1125(w) Pdm 1,25 * Pmax 1125*1,25 1400(w) 1,4(kw) Ta chän loại động H-68 Nga với thông số sau P®m = 1,45 (kW) U®m = 220 (V) I®m = 8,5 (A) nđm = 2100 (vòng/phút) R = R- + Rcp =2,49() ®m = 4,8 (mWb) Ikt = 0,57 (A) J® = 0,125 (kg.m2) 2p = Xác định thông số động Điện cảm phần ứng L- = k L Trong kL hệ số lấy giá trị 5,5 5,7 máy không bù kL= 1,4 1,9 máy có bù; p số đôi cực 220 - 8,5.2,49 0,9 dm 219,9 Mômen quán tính phÇn øng : J = 0,125(kg.m2) R Σ J (2,49 0,182).0,125 H»ng sè thêi gian c¬ häc Tc = 0,412(s) (kΦ dm ) (0,9) L 0,0345 0,014( s ) H»ng sè thêi gian m¹ch phần ứng T- = - R 2,49 Ph-ơng trình đặc tính động điện chiều kích tõ ®éc lËp: U R - M 244,4 3,07M k (k)2 k®m = U dm 220 5,6 0,0345( H ) 34,5(mH ) I dm p.ndm 8,5.2.2100 U dm I dm R Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Ch-ơng III Chọn ph-ơng án truyền động Chọn ph-ơng án truyền động dựa yêu cầu công nghệ kết tính chọn công suất động cơ, từ tìm loạt hệ truyền động thoả mÃn yêu cầu đặt Bằng việc phân tích, đánh giá tiêu kinh tế, kỹ thuật hệ truyền động này, kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta lựa chọn đ-ợc vài ph-ơng án ph-ơng án để thiết kế Lựa chọn ph-ơng án truyền động tức phải xác định đ-ợc loại ®éng c¬ trun ®éng mét chiỊu hay xoay chiỊu, ph-¬ng pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động Từ phân tích đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động băng tảI nhiệm vụ thiết kế (dùng động đIện chiều), ®Ĩ ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ quay puli chđ động, ta phải điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ, giữ từ thông không đổi Với ph-ơng án điều chỉnh tốc độ điều chỉnh điện áp phần ứng giữ từ thông động không đổi ta có ph-ơng án truyền động sau: Hệ thống truyền động máy phát - động chiều (Hệ F-Đ) Hệ thống truyền động chỉnh l-u điều khiển thyristor- động chiều ( Hệ T-Đ) Hệ thống điều chỉnh xung áp - động chiều ( Hệ XA-Đ) Hệ thống truyền động máy phát - động chiều (F-Đ) a Cấu trúc hệ F-Đ Hệ thống máy phát - động (hệ F-Đ hay Ward-Léonard) hệ truyền động điện mà biến đổi điện máy phát điện chiều kích từ độc lập Máy phát điện th-ờng động sơ cấp không đồng ba pha ĐK quay coi tốc độ quay máy phát không đổi ~ ĐK F I UkĐ iKF F Uđku Uđk Đ iKĐ M UkF M ~ Sơ đồ nguyên lý hệ F-Đ Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Sơ đồ nguyên lý hệ F-Đ đ-ợc thể hình vẽ Động Đ truyền động quay chi tiết máy mài M đ-ợc cấp điện từ máy phát F Động sơ cấp kéo máy phát F với tốc độ không đổi động điện không đồng ĐK Khi điều chỉnh dòng điện kích từ máy phát i KF điều chỉnh đ-ợc tốc độ không tải hệ thống độ cứng đặc tính đ-ợc giữ nguyên b Đặc điểm hệ F-Đ Các tiêu chất l-ợng hệ truyền động F-Đ t-ơng tự nhcác tiêu hệ điều chỉnh điện áp dùng biến ®ỉi nãi chung ¦u ®iĨm nỉi bËt nhÊt cđa hƯ F-Đ chuyển đổi trạng thái làm việc linh hoạt, khả tải lớn Do th-ờng sử dụng hệ F-Đ máy khai thác công nghiệp mỏ Nh-ợc điểm quan trọng hệ F-Đ dùng nhiều máy điện quay, hai máy điện chiều, gây ồn lớn, hiệu suất thấp (không 75%), công suất lắp đặt máy gấp ba lần công suất động chấp hành Ngoài ra, máy phát chiều có từ d-, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ Với hệ truyền động điện đòi hỏi dải điều chỉnh rộng cần điều chỉnh sâu hơn, ổn định tốc độ tốt phải thay máy phát F nguồn áp máy điện khác nh- máy điện khuếch đại (MKĐ) có phản hồi nâng cao chất l-ợng Các đặc điểm khác Phạm vi điều chỉnh tốc độ đ-ợc nâng lên (cỡ 30:1) Điều chỉnh tốc độ phẳng phạm vi điều chỉnh Việc điều chỉnh tiến hành mạch kích từ máy phát nên tổn hao nhỏ Hệ điều chỉnh đơn giản, thực hÃm điện dễ dàng Vốn đầu t- ban đầu diện tích lắp đặt lớn Hệ thống truyền động chỉnh l-u điều khiển động chiều Tốc độ động điện chiều đ-ợc điều chỉnh phạm vi rộng phẳng nhờ hệ chỉnh l-u - động (hay hệ truyền ®éng van mét chiỊu) ®ã c¸c bé chØnh l-u điều khiển đ-ợc Các van điều khiển đèn thyraton, đèn thuỷ ngân, thyristor Hiện nay, công nghệ chế tạo bán dẫn công suất phát triển nên thyristor đ-ợc sử dụng rộng rÃi để tạo chỉnh l-u có điều khiển tÝnh chÊt -u viƯt: gän nhĐ, tỉn hao Ýt, qu¸n tính nhỏ, tác động nhanh, công suất khống chế nhỏ Trong hƯ thèng trun ®éng chØnh l-u ®iỊu khiĨn - động chiều (CL-Đ), biến đổi có sức điện động Eđ phụ thuộc giá trị pha xung ®iỊu khiĨn (gãc ®iỊu khiĨn ) ChØnh l-u cã thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng dòng kích từ động Tùy theo yêu cầu cụ thể truyền động mà dùng sơ đồ chỉnh l-u thích hợp (chỉnh l-u cầu, chỉnh l-u tia ) C¸c bé chØnh l-u thyristor dïng truyền động điện chiều tạo thành hệ thống truyền động Thyristor - Động (hệ T-Đ) a Hệ truyền động thyristor-động (T-Đ) Hệ truyền động T-Đ hệ truyền động động điện chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ động thông qua biến đổi chỉnh l-u dùng thyristor Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 10 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Các mạch đo l-ờng mạch điều khiển phụ trợ mạch điều khiển Trong hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện cần phải đo l-ờng tham số đại l-ợng điều chỉnh nh- điện áp, dòng điện, tốc độ Độ xác thiết bị đo l-ờng có ảnh h-ởng lớn đến chất l-ợng điều chỉnh, nhiệm vụ phải phản ánh xác trạng thái làm việc hệ để từ điều khiển hệ Do yêu cầu thiết bị đo l-ờng phải đảm bảo độ xác cao chế độ động chế độ tĩnh, phải đảm bảo không bị nhiễu loạn bên tác động Tuy nhiên, thực tế tồn sai số thiết bị đo, trình xây dựng mạch đo cần phải đảm bảo tối -u, tức hạn chế đ-ợc tối đa sai lệch gặp phải 3.1 Mạch đo dòng điện chiều có cách ly Yêu cầu đặt cho mạch đo dòng áp chiều hệ truyền động băng tải phải đảm bảo độ xác, nh- đảm bảo cách ly mạch lực mạch điều khiển Do ta dùng đo có cách ly phần tử quang Nó gồm mạch dao động xung tam giác đối xứng (khâu biến điệu), mạch so sánh, mạch truyền xung mạch tích phân Hàm truyền mạch đo nh- sau: Ki FI = fI p - h»ng sè thời gian khâu tích phân =RC có giá trị cỡ 1ms Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 31 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN 3.2 Máy phát tốc chiều Tốc độ truyền động đại l-ợng điều khiển chính, thiết bị đo tốc độ có vai trò quan trọng định tới chất l-ợng động tĩnh cđa trun ®éng HiƯn ®o tèc ®é hƯ truyền động chiều, ng-ời ta th-ờng dùng phát tốc chiều Yêu cầu máy phát tốc chiều điện áp chiều có chứa thành phần xoay chiều tần số cao tỷ lệ với tốc độ động cơ, không bị trễ nhiều giá trị dấu so với biến đổi đại l-ợng đo Ngoài có yêu cầu điện áp chiều phát không phụ thuộc vào tải, vào nhiệt độ Sơ đồ máy phát tốc chiều: R C Rt Uw Điện áp đầu máy phát tèc: U= k- R-pI-Uct U k Khi cã lọc đầu hàm truyền máy phát tèc lµ: U ( p ) k Ff(p)= = ( p) f p f - h»ng sè thêi gian cđa bé läc f =RC 3.3 M¹ch hạn chế mô men HCm Mạch hạn chế truyền động băng tải đ-ợc bố trí để hạn chế l-ợng đặt mô men hạn chế tín hiệu điều khiển Mạch hạn chế đơn giản có cấu trúc nh- sau: Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 32 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - §HBKHN Khi U1> 0, nÕu U1> U th× D më, U2 U Khi U1< 0, U1>U th× D më, U2 U Ta có đặc tính mạch hạn chế: Giá trị hạn chế đ-ợc chỉnh định chiết áp P1 P2 3.4 Khâu gia tốc giảm tốc Trong hệ truyền động sử dụng biến đổi điện tử công suất, tác động nhanh biến đổi nên cần phải hạn chế tốc độ l-ợng đặt Cấu trúc khâu gia tốc giảm tốc gồm khâu so sánh, khâu hạn chế kh©u tÝch ph©n T1 Uw U2 U1 * Uw * Uw T2 UHCmax -UHCmax +UHCmax 3.5 Kh©u bï nhiƠu loạn Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 33 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Trong tổng hợp mạch vòng suất, có tác động nhiễu loạn khác lên hệ thống nh- nhiễu loạn chu kỳ phần nối băng qua sensor đo áp lực, nhiễu loạn tr-ợt băng lăn Với nhiễu loạn chu kỳ, cần xác định điểm chu kỳ biên độ tín hiệu gây sai lệch ta bù hoàn toàn đ-ợc Trong hệ truyền động TĐ ta sử dụng sensor để nhận biết nhiễu loạn này, có nhiễu loạn tự động bù l-ợng l-ợng nhiễu loạn Sơ đồ mạch nguyên lý khâu bù: U bù R R UQ U0 UQ R Khi cã tÝn hiƯu nhiƠu loạn U0 = 0, T1 đóng, l-ợng bù đặt vào hệ thống tín hiệu nhiễu loạn U0 dẫn đến T1 thông tín hiệu bù Với tín hiệu nhiễu loạn tr-ợt băng tải lăn, ta thấy khối vật liệu băng tải không đổi sai lệch suất tr-ợt phụ thuộc vào hệ số tr-ợt Đo hệ số tr-ợt ta bù đ-ợc sai lệch Để đo hệ số tr-ợt, ta đo tốc độ băng tải tốc độ Culy, sai lệch hai tốc độ thời điểm sai lệch có tác động bù phù hợp Sơ đồ bù có dạng nh- hình vẽ R R R R w Ubï R UQ UQ R Culy 3.6 Sensor đo áp lực Trong hệ truyền động băng tải, để định l-ợng đ-ợc vật liệu, ta sử dụng hệ thống sensor đo áp lực lắp băng Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 34 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - §HBKHN CÊu tróc cđa m¹ch sensor cã d¹ng nh- sau: Do cấu tạo cầu điện trở nên áp lực vËt liƯu ®i qua sensor sÏ tû lƯ víi ®é chªnh cđa ®iƯn trë P R R+R R-R R-R R+R R U = P R 2R Nếu U0 = U = K1.v (điện áp máy phát tốc) UR = K1.v.P = Q :năng suất băng tải Nh- ta điều chỉnh tốc độ động để thay đổi suất băng tải, tức cân định l-ợng tự động thông qua trình điều khiển động Cơ cấu đo sensor nh- sau: suy UR = U R+R R-R C R-R R+R R ur Hàm truyền có dạng: P K K 1+pT P Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện Q 35 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Ch-ơng V thiết kế mạch điều khiển Điều khiển TIRISTO Tiristo mở cho dòng điện chạy qua có điện áp d-ơng đặt anốt có xung áp d-ơng đặt vào cực điều khiển Sau Tiristo đà mở xung điều khiển không tác dụng nữa, dòng điện chạy qua Tiristo thông số mạch định Mạch điều khiển có chức sau: Điều chỉnh đ-ợc vị trí xung điều khiển phạm vi nửa chu kỳ d-ơng điện áp đặt anôt- catôt Tiristo Tạo đ-ợc xung đủ điều kiện mở đ-ợc Tiristo, (xung điều khiển th-ờng có biên độ từ đến 10 vôn, độ rộng xung tx=20100 thiết bị chỉnh l-u, tx 10 thiết bị biến đổi tần số cao ) Độ rộng xung đ-ợc xác định theo biÓu thøc di tx di / dt Trong :Idt-dòng trì Tiristo di/dt-tốc độ tăng tr-ởng của dòng tải Cấu trúc mạch điều khiển Tiristo đ-ợc trình bày sơ đồ Ucm: Là điện áp điều khiển, điện áp chiều Ur: Là điện áp đồng bộ, điện áp xoay chiều biến thể nó, đồng với điện áp anôt-catốt Tiristo Hiệu điện áp Ucm - Ur đ-ợc đ-a vào khâu so sánh 1, làm việc nh- trigơ lật trạng thái, đầu ta nhận đ-ợc chuỗi xung dạng sin chữ nhật Khâu điện áp hài trạng thái ổn định Khâu khâu khuếch đại xung Khâu biến áp xung Bằng cách tác động vào Ucm , diều chỉnh đ-ợc vị trí xung điều khiển, tức điều chỉnh góc Cấu trúc mạch điều khiển thyristor Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 36 Lê Trọng Huy - T§H3 - K44 - §HBKHN HƯ thèng điều khiển thiết bị chỉnh l-u 2.1 Nguyên tắc ®iỊu khiĨn Trong viƯc ®iỊu khiĨn chØnh l-u th× viƯc tạo thời điểm để phát xung mở Tiristor khâu quan trọng Việc điều khiển chỉnh l-u th-ờng sử dụng hai nguyên tắc nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos để điều chỉnh vị trí xung nửa chu kỳ d-ơng điện áp đặt lên Tiristor a Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos Điện áp đồng US v-ợt tr-ớc điện áp UAK=Umsint Tiristor mét gãc b»ng /2 vËy Us =Usm cos t Điện áp điều khiển điện áp chiều điều chỉnh đ-ợc biên độ theo hai chiều (d-ơng âm ) Nếu đặt US vào cổng đảo Ucm vào cổng không đảo khâu so sánh ta nhận đ-ợc xung mảnh đầu khâu so sánh khâu lật trạng thái : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos Usm cos= Ucm VËy Ucm= Usm th× =0 Ucm =0 th× =/2 Ucm = -Usm th× = Nh- điều chỉnh Ucm từ giá trị +Usm đến -Usm ta điều chỉnh đ-ợc góc từ b Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 37 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Đối với nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thời điểm xuất cân điện áp điều khiển U cm điện áp tựa (cũng điện áp đồng trùng pha với điện áp đặt lên A-K Tiristor th-ờng đặt vào đầu đảo so sánh Thông th-ờng điện áp tựa th-ờng có dạng c-a Nh- cách biến đổi Ucm ng-ời ta điều chỉnh đ-ợc thời điểm xuất xung theo đồ thị nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Ta xác định góc điều khiển theo ph-ơng trình : Với :góc mở Tiristor Uđk :điện áp điều khiển Usm :điện áp đồng cực đại Thông th-ờng ng-ời ta th-êng lÊy Ucm max =Usm NhËn thÊy r»ng gãc hàm tuyến tính điện áp điều khiển Ucm.Vậy ta điều khiển góc thông qua điều khiển điện áp chiều 2.2 Nguyên tắc điều khiển hệ thống chỉnh l-u điều khiển ba pha đối xứng Nguyên tắc điều khiển chỉnh l-u cầu pha đối xứng gồm kênh Một máy biến áp đồng pha nguồn điện áp điều khiển Ucm chung cho kênh Cấu trúc kênh gần giống nh- cấu trúc điều khiển Tiristor Yêu cầu sơ đồ phải đảm bảo luôn mở hai thyristor, mét ë nhãm catot chung vµ mét ë nhãm Anot chung Có nh- khởi động đ-ợc thiết bị chỉnh l-u đảm bảo hoạt động thiết bị làm việc chế độ dòng tải gián đoạn Chính mà sơ đồ có sử dụng cổng OR tổ hợp tín hiệu logic Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 38 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Vi mạch TCA780 Vi mạch TCA780 vi mạch phức hợp thực đ-ợc chức mạch điều khiển : tề đầu điện áp đồng bộ, tạo điện áp c-a đồng bộ, so sánh tạo xung TCA 780 hÃng Siemens chế tạo điều chỉnh đ-ợc góc từ 1800 Vi mạch TCA 780 Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 39 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Thông số chủ yếu TCA780 : Điện áp nguồn nuôi : US = 18 v Dòng điện tiêu thụ : IS = 10mA Dòng điện : I = 50mA Điện áp c-a : Ur.max = ( US – ) v §iƯn trë mạch tạo điện áp c-a : R9 = ( 20 500 ) k Điện áp điều khiển : U11 = - 0,5 ( US – ) v Dòng điện đồng : IS = 200A Tụ điện : C10 = 0,5F Tần sè xung : f = ( 10 500 ) Hz Theo hình vẽ điều chỉnh điện áp chân 11 thay đổi đ-ợc thời điểm phát xung chân 14 chân 15 Mặt khác cần dạng sóng hình sin đặt vào chân ta phát xung hai thời điểm + Do cần vi mạch ta mở đ-ợc hai van Hơn nữa, biến áp đầu vào không cần tới pha mà biến áp ®ång bé chØ cÇn pha ®ång bé víi pha điện áp nguồn Bộ phát xung chùm Để tạo điều kiện mở chắn cho Tiristo ng-êi ta sư dơng bé ph¸t xung chïm Bé ph¸t xung chùm đ-ợc đ-a vào kết hợp phát xung phối hợp với xung điều khiển mở Tiristo Khi xung ®-a vµo cùc ®iỊu khiĨn Tiristo lµ xung chïm Bé phát xung chùm đ-ợc thực thông qua cổng NOT dao động RC đ-ợc đấu nh- hình vẽ 5.12 Tần số phát xung chùm đ-ợc tính theo công thức : f= 1,4RC Khi thay đổi giá trị điện trở R ta thay đổi tần số f xung đầu Để lắp ráp ta dùng hai cổng NOT cđa vi m¹ch Cmos 4069, ngn cÊp 315 (v) M¹ch phát xung chùm Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 40 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - §HBKHN T4 T6 T2 T1 T3 T5 D11 D31 D51 D41 D61 D21 DZ D12 D32 D52 D42 D62 D22 D13 R11 BAX D33 D63 R31 Q1 D53 Q3 R51 Q5 R12 R13 A DZ5 B Q2 R62 R43 DZ4 C AND R63 DZ6 D AND R21 Q6 R53 DZ3 R61 R42 R52 R33 D23 R41 Q4 R32 DZ1 D43 AND R22 R23 DZ2 E F AND AND AND NOT NOT R®c 11 13 16 15 11 14 12 TCA 780 15 C 10 VCC TCA 780 13 14 16 11 12 C10 10 VCC 15 TCA 780 13 10 C VCC R9 16 14 12 M¸y biÕn ¸p đồng 15 v Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 41 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chỉnh l-u Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 42 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Đồ thị điện áp đồng điện áp van ch-ơng mô hệ Simulink Sơ đồ hệ thống Simulink Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 43 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN đồ thị tốc độ đồ thị dòng điện Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 44 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 45 ... ĐHBKHN Đồ thị điện áp đồng điện áp van ch-ơng mô hệ Simulink Sơ đồ hệ thống Simulink Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 43 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN đồ thị tốc độ đồ thị dòng điện Đồ án môn... 16 14 12 Máy biến áp đồng 15 v Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 41 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chỉnh l-u Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 42 Lê Trọng Huy... loạn Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện 22 Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN 2.1 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện Trong hệ truyền động tự động nh- hệ chấp hành mạch vòng điều chỉnh dòng điện