Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU THIẾT kế hệ THỐNG CHỈNH lưu BA PHA THYRISTOR điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc đổi mới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay , vấn đề áp dụng khoa hoạ kỹ thuật vào các quy trình sản suất là vấn đề cấp bách hàng đầu . Cùng với sự phát của một số nghành như điện tử , công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã phát triển vược bậc .Tự động hoá các quy trình sản suất đang được phổ biến , có thể thay sức lao động con người , đem lại năng suất cao chất lượng sản phẩm tốt . Hiện nay , các hệ thống dây chuyền tự động trong các nhà máy , xí nghiệp được sử dụng rất rộng rãi , vận hành có độ tin cậy cao . Vấn đề quan trọng trong các dây chuyền sản suất là điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nâng cao năng suất . Với hệ truyền động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điều chỉnh cao , cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử . Hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động cơ và từ thông đã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao . Ở nước ta hiện nay một số dây chuyền nhập ngoại , với một số lý do khách quan cho nên một số thiết bị khi có vấn đề sự cố phải nhờ đến chuyên gia nước ngoài . Về việc thay thế và điều khiển từng bước để hội nhập cùng với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật . Trong quá trình nghiên cứu không thể tránh khỏi thiếu sót kính mong quý 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU thầy cô chỉ bảo để em được hiểu thêm , có kiến thức nhất định để phục vụ cho chuyên nghành của mình sau này . Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy hướng dẫn và các thầy cô tự động hoá và đo lường đã hướng dẫn , giúp đỡ , tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài này . Em xin chân thành cảm ơn ! Ngày …… tháng …… năm 2014 . Sinh viên thực hiện Phạm văn Giáp 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNH CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU . Trong thời đại ngày nay , hầu hết các dây chuyền sản xuất của công nghiệp đang dần dần được tự động hoá bằng cách áp dụng các khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới . Tuy thế động cơ điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng trong các nghành công nghiệp , giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc quay liên tục trong phạm vi rộng như cán thép ,hầm mỏ ….Vì động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt . 1.1.1. Cấu tạo : Động cơ điện một chiều gồm có hai phần : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1-1: Mặt cắt dọc động cơ điện. Cấu tạo: 1- võ máy ( gông từ ) 2- cực từ chính 3- dây quấn cực từ chính 4- cực từ phụ 5- dây quấn cực từ phụ 6- dây quấn phần ứng 7- lõi sắt phần ứng 8- rãnh phần ứng 9- răng phần ứng 10- má cực từ 1.1.1.1. Phần tĩnh ( stator ) : đây là phần đứng yên của máy , nó bao gồm các bộ phận chính sau : - Cực từ chính : là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cự từ và và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ . Lõi sắt cực từ làm bằng nhữnh lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1mm ép lại và tán chặt . Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ .Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này nối nối tiếp vói nhau . -Cực từ phụ : cực từ phụ đặt giữa các tự từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều .Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính . Cực từ phụ dược gắn vào võ nhờ những bulông . -Gông từ : gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đôngf thời làm võ máy . Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại . Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc .Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm võ máy . -Các bộ phận khác :nó gồm có các bộ phận + Nắp máy : để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện . Trong máy điện nhỏ và vừa , nắp máy còn có tác dụng làm giá đở ổ bi . Trong những trường hợp này nắp thường làm bằng gang . + Cơ cấu chổi than : Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài . Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt kên cổ góp . Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá . Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chổ . Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại . 1.1.1.2 . Phần quay ( roto ) :Đây là phần quay ( động ) của động cơ gồm có các bộ phận sau . - Lõi sắt phần ứng : Là lõi sắt dùng để dẫn từ .Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện ( thép hợp kim silic ) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hai lớp mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên . Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào . 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU + Trong những máy cỡ trung bình trở lên ,người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thẻ tạo được những lỗ thông gió dọc trục . + Trong những máy hơi lớn thì lõi sắt thường được chia thành từng đoạn nhỏ . Giũa các đoạn ấy có đẻ một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục . khi máy làm việc , gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt . + Trong máy điện nhỏ , lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục . - Dây quấn phần ứng : Là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua . Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện . Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có thiết diện tròn . Trong máy điện vừa và lớn , thường dùng dây có tiết diện chử nhật dây quấn được cách điện cẩn thận vói rãnh của lõi thép . Để tránh khi bị văng ra do lực li tâm , ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn . Nêm có thể làm bằng tre ,gỗ hay bakelit . - Cổ góp : Cổ góp còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều ,dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều . Kết cấu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có hình đuôi nhạn cách điện vói nhau bằng lớp mica dầy 0.4 đến 1.2mm và hợp thành hình trụ tròn . Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chử V ép chặt lại . Giũa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica .Đuôi vành góp có cao hơn lên một tí để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dể dàng . - Các bộ phận khác : Gồm có cánh quạt và trục máy . + Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy . Máy điện một chiều thường chế theo kiểu bảo vệ . Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió .Cánh quạt lắp 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU trên trục máy ,khi máy quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào máy . Gió đi qua vành góp , cực từ , lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy . + Trục máy : Là phần trên đó đặt lõi sắt phần ứng , cổ góp , cánh quạt và ổ bi . Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt . 1.1.2. Các thông số định mức . Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc trong những điều kiện mà xưỡng chế tạo đã qui định . Chế độ đó được đặt trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức .Trên nhãn máy thường ghi những đai lượng sau : Công suất định mức P dm ( kw hay w ); Điện áp dịnh mức U dm ( V ) ; Dòng điện định mức I dm ( A ) ; Tốc độ định mức n dm ( vg/ph ) ; Ngoài ra còn ghi kiểu máy , phương pháp kích từ , dòng điện kích từ và các số liệu về dòng điện sử dụng …… Cần chú ý là công suất định mức của động cơ ở đây là công suất cơ đưa ra ở đầu trục động cơ . 1.1.3 . Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều ; - Động cơ điện một chiều là một máy điện biến đổi năng lượng điện của dòng một chiều thành cơ năng . Trong quá trình biến đổi đó , một phần năng lượng của dòng xoay chiều bị tiêu tán do các tổn thất trong mạch phần ứng và mạch kích từ , phần còn lại năng lượng được biến thành cơ năng trên trục động cơ . 7 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU - Khi có dòng điện một chiều chạy vào dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường ở phần tĩnh . Từ trường này có tác dụng tương hổ lên dòng điện trên dây quấn phần ứng tạo ra mômen tác dụng lên roto làm cho roto quay . Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa vào dây quấn phần ứng . Điều này làm cho lực từ tác dụng lên thanh dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều và làm động cơ quay theo một hướng . - Công suất ứng vói mômen điện từ đưa ra đối với động cơ gọi là công suất điện từ và bằng : P dt = M . ω = E ư .I ư ; (1-1) Trong đó : M : là mômen điện từ ; I ư : Dòng điện phần ứng ; E ư : Suất điện động phần ứng ; ω : Tốc độ góc phần ứng ; và ω = 60 2 n π ; 1.2 . PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ VÀ ĐẶC TÍNH CƠ ĐIỆN CỦA ĐM ĐL ; - Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắt song song vói mạch phần ứng , lúc này động cơ được gọi động cơ kích từ song song . 8 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1-2 : Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ song song ; - Khi nguồn điện một có công suất không đủ lớn thì mạch phần ứng và kích từ mắt vào hai nguồn một chiều độc lập nhau , lúc này động cơ được gọi là kích từ độc lập . 9 I ư ← E R f _ + U ư C kt I kt R kt _ + U kt U ư E I ư R ktf – + C kt I kt R f I ư ← I ư ← THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1-3 : Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập . Do trong thực tế đặc tính của động cơ điện kích thích độc lập và kích thích song song hầu như là giống nhau , nên ta sét chung đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ điện kích từ độc lập . -Theo sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hình (2-2) ta viết được phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng ở chế độ xác lập như sau : U ư = E + (R ư + R f ).I ư ; (1-2) Trong đó : U ư :Điện áp phần ứng ( V ) ; E : Suất điện động phần ứng ( V ) ; R f : Điện trở phụ trong mạch phần ứng ( Ω ) ; 10 [...]... ứng với một phụ tải nhất định Do đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động 21 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.4 CÁC ĐẶC TÍNH CƠ KHI KHI HÃM ĐMĐL Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mômen quay ngược chiều với tốc độ , hay còn gọi là chế độ máy phát Động cơ điện một chiều kích từ độc lập... năng tự động hoá : 34 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Nếu hệ truyền động điều chỉnh có khả năng tự động hoá thì có thể cải thiện các chỉ tiêu như độ chính xác điều chỉnh , dãi điều chỉnh , độ tinh 1.6.8 Chỉ tiêu kinh tế : Chỉ tiêu kinh tế là chỉ tiêu quyết định sự lựa chọn của phương án truyền động Hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ cần đạt... thường dùng phương pháp này để hạn chế dòng điện khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản 1.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl bằng cách thay đổi từ thông kích từ của động cơ 17 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Giả thiết điện áp phần ứng : Uư = Udm = const ; Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát : ω = U u, K φ − Ru '∑ M (... ωbđ b) C1 M THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1-17 : a ) Sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập b ) Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng : ω = - Ru , + Rh ( Kφ ) 2 M (1-17) Tại thời điểm hãm ban đầu , tốc độ hãm ban đầu ωhđ nên sức điện động ban đầu , dòng điện hãm ban đầu và mômen hãm ban đầu ... Φ.n = 0,105K.Φ.n ; 60.a Trong đó : Kc : Hệ số sức điện động của động cơ Từ các phương trình trên ta có : ω = 11 U u, K φ − Ru , + R f K φ Iư (1-4) THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Đây là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Mặt khác ta có mômen điện từ của động cơ ở chế độ xác lập được xác định theo biểu thức... ωdm 0 Mdm 14 Mnm M THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1- 5 : Đặc tình cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CỦA ĐMĐL ; Từ phương trình đặc tính cơ (1-7) ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến phương trình đặc tính cơ đó là từ thông , điện áp phần ứng , điện trở phần ứng của động cơ thay đổi các tham... -ω0 b) M THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1-18 : a ) Sơ đồ hãm ngược bằng cách đảo Uư b ) Đặc tính cơ hãm ngược bằng cách hãm Uư Động cơ quay ngược chiều tương ứng với điểm A’ trên đặc tính cơ tự nhiên bên ngược , hoặc trên đặc tính cơ nhân tạo 1.6 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG : Động cơ điện một chiều có ba phương pháp điều chỉnh tốc độ cơ bản :... là tốc độ ω0 giảm đột ngột trong khi tốc độ ω chưa kịp giảm , do đó làm cho tốc độ trên trục động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng ( ω > ω02 ) Về mặt năng lượng , do động năng tích luỹ ở tốc độ cao lớn sẽ tuôn vào trục động cơ làm cho động cơ trở thành máy phát phát năng lượng trả lại nguồn ( hay còn gọi là hãm tái sinh ) 23 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ... vào độ bền cơ khí của động cơ Còn ωmin thường bị hạn chế bởi yêu cầu về mômen khởi động , về khả năng quá tải, về sai số tốc độ làm việc cho phép ω ω01 ∆ω c ωmax β1 ω02 ωmin β2 Mc 32 M THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1-19 :Xác định phạm vi điều chỉnh của động cơ ĐMdl 1.6.2 Độ trơn điều chỉnh : Là sự chênh lệch giữa hai cấp tốc độ liền nhau... ω0 - ∆ω ; U u, Tốc độ không tải lý tưởng : ω0 = Độ cứng đặc tính cơ : ∆M β = ∆ω K φ = const ; (1- 11) 12) 15 ( K φ dm ) 2 = – R +R f u, ; (1- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Muốn thay đổi tốc độ động cơ thì ta thay điện trở phần ứng bằng cách mắt thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng của động cơ Khi thay đổi điện trở phụ Rf thì tốc độ không tải lý . 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNH CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 . 14 M M nm 0 ω 0 M dm ω dm ω THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 1- 5 : Đặc tình cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 1.3 . CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC. trên trục động cơ giảm nhanh , dẩn đến động cơ bị quá tải . 18 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình : 1-8 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐM đl