Đang tải... (xem toàn văn)
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây chuyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động điện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì vậy các hệ truyền động điện luôn được quan tâm nghiên cứu và nâng cao và chất lượng để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hóa cao.Ngày nay do ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật điện tử , tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có sự thay đổi đáng kể. Đặc biệt do công nghệ phát triển của các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không ngừng đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần giảm kích thước và hạ giá thành sản phẩm.
Lời nói đầu Truyền động điện có nhiệm vụ thực công đoạn cuối công nghệ sản xuất Đặc biệt dây chuyền sản xuất tự động đại, truyền động điện đóng vai trị quan trọng việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm Vì hệ truyền động điện ln quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ứng yêu cầu công nghệ với mức độ tự động hóa cao Ngày ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật điện tử , tin học, hệ truyền động điện phát triển có thay đổi đáng kể Đặc biệt công nghệ phát triển thiết bị điện tử cơng suất ngày hồn thiện nên biến đổi điện tử công suất hệ truyền động điện không ngừng đáp ứng độ tác động nhanh, độ xác cao mà cịn góp phần giảm kích thước hạ giá thành sản phẩm Hơm nhóm em xin giới thiệu với thầy giáo bạn cách tổng quát hệ truyền động điều chỉnh điện áp xoay chiều - động KĐB pha Qua đề tài nhóm em nắm bắt cách thiết kế điều chỉnh điện áp xoay chiều-động KĐB Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn đặc biệt thầy Nguyễn Đăng khang trược tiếp giảng dạy hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài Mặc dù có nhiều cố gắng q trình hồn thành khơng tránh khỏi sai sót cách trình bày phần thể đồ án mình.Mong thầy,cơ bạn góp ý bổ sung thêm để đồ án em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I TỐNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều gọi tắt điều áp xoay chiều thực biến đổi điện áp xoay chiều độ lớn dạng sóng tần số f khơng đổi Điều áp xoay chiều thường ứng dụng điều khiển chiếu sáng đốt nóng, khởi động mềm điều chỉnh tốc độ quạt gió máy bơm Để điều chỉnh điện áp pha dùng sơ đồ: - Điều áp pha với Thyristor nối thành nhóm Thyristor song song ngược liên hệ nguồn tải Sơ đồ có nhiều phương án khác - Nốt tam giác điều áp pha - Nối hỗn hợp Thyristor điốt Bộ điều áp pha tạo nên từ nhóm, nhóm gồm Thyristor nối song song ngược : TA, TA’ ; TB , TB’ ; TC , TC’ Gọi VA, VB, VC điện áp pha hình sin VA=Vmsin θ; VB=Vmsin(θ - ); VC=Vmsin(θ + ) Trong pha tải có dòng điện iA , iB , iC vA’ , vB’ , vC’ điện áp pha tải vThA , vThB , vThC điện áp cực Thyristor Hình Bộ điều áp ba pha Các Thyristor mồi khoảng thời gian 1/6 chu kỳ theo thứ tự TA, TC’, TB, TA’, TC, TB’ với góc mở ѱ nghĩa Thyristor TA điều khiển với θ=ѱ (hình 1) Để vẽ dạng sóng điện áp ta cần nghiên cứu phần sáu chu kì Vì dòng điện pha giống lệch biết iA ta suy iB, iC iA(θ +) = -iB(θ) iA(θ +) = iC(θ) iA(θ + π) = -iA(θ) iA(θ +) = iB(θ) iA(θ +) = -iC(θ) Như ta có quan hệ điện áp VA’; VB’; VC’ tải VThA; VThB; VThC cực nhóm Thyristor Trường hợp tải trở Nếu tải gồm điện trở (tải đối xứng), góc kích xung ѱ tang từ đến xảy chế độ hoạt động Hình 1.a,b,c đơn giản hạn chế VA’; VB’; VC’ với ѱ0 T2 cấp chùm xung điều khiển UE>0 trùng với UV< Nếu xung điều khiển T1và T2 bị dịch pha 1800 đảo đầu điện áp vào biến áp đồng pha đổi đầu cấp vào khuyếch đại A4 CHƯƠNG TÍNH CHỌN THIẾT BỊ Sơ đồ kênh điều khiển chỉnh lưu cầu pha thiết kế theo sơ đồ hình 2.11 Tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tầng khuếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở thyristor Các thông số để tính mạch điều khiển - Điện áp điều khiển Thyristor : Uđk = 1.6V - Dòng điện điều khiển Thyristor : Iđk = 0.1A - Tần số xung điều khiển : fx = 3kHz - Độ đối xứng cho phép : ∆α= 4° - Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển : U = 12V - Mức sụt biên độ xung : Sx = 0.15 Tính biến áp xung: + Chọn vật liêu làm lõi sắt ferit HM Lõi có dạng hình xuyến, làm việc phần củađặc tính từ hóa có : ∆β =0,3T ∆H =3.0V + Tỷ số biến áp xung : thường m = – 3, chọn m = + Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung : U2 = Uđk = 1,6 V + Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung : U1 = mU2 = 3.1,6 = 4,8 V + Dòng thứ cấp cuộn biến áp xung : I2 = Iđk = 0.1A + Dòng sơ cấp cuộn biến áp xung : I1 = = = 0,03 A + Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt: μtb= = = 8.103 Hình chiếu lõi máy biến áp xung + Thể tích lõi thép cần có: V= Q.l = Thay số: V = = m3 = 0,4 cm3 Chọn mạch từ tích V = 1,4 cm3 Với thể tích ta có kích thước mạch từ sau: a = 4,5 mm , b = mm, Q = 0,27 cm2 = 27mm2 , d = 12mm , D=21 mm + Số vòng dây quấn sơ cấp máy biến áp xung : Theo định luật cảm ứng điện từ : U1 = W1Q= W1Q W1 = = = 99 vòng + Số vòng dây sơ cấp : W2 = W1/m = 99/3 = 33 vòng + Tiết diện dây quấn thứ cấp : S1 = = = 0,0083 mm2 Chọn mật độ dòng điện J1 = A/mm2 + Đường kính dây quấn sơ cấp : d1 = = =0,102mm chọn d = 0,1 mm + Tiết diện dây quấn quấn thứ cấp: S2 = = = 0,0375 mm2 Chọn mật độ dòng J2= 4A/mm2 + Đường kính dây quấn thứ cấp : d1 = = = 0,0477 mm Chọn dây có đường kính d2 = 0,18mm + Kiểm tra hệ số lấp đầy Klđ = = = 0,03 Như cửa sổ đủ diện tích cần thiết Tính tầng khuếch đại cuối Chọn Tranzito công suất Tr3 loại 2SC9111 làm việc chế độ xung, có thơng số sau : Tranzito loại NPN, vật liệu bán dẫn Si Điện áp colecto bazo hở mạch emito : UCBO = 40V Điện áp emito bazo hở m = 4V Dịng điện lớn colecto chịu đựng : ICmax = 500mA Công suất tiêu tán colecto : PC = 1.7W Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : T1= 1750C Hệ số khuếch đại : β =50 Dòng làm việc colecto : IC3 = I1 = 30 mA Dòng làm việc bazo : IB3 = = = 0,6 mA Ta thấy với loại thyristor chọn có cơng suất điều khiển bé : Uđk = 5V, Iđk = 0,1 A nên dòng colector-bazo tranzito Tr3 bé, trường hợp ta khơng cần tranzito Tr2 mà có đủ cơng suất tranzito Chọn nguồn cấp cho máy biến áp xung : E = 12V Với nguồn E = 12V phải mắc them điện trở R11 với cực emito Tr3, R1 : R11 = = = 233 Ω Tất điôt mạch điều khiển dùng loại 1N4009, có tham số : Dịng định mức : Iđm = 10mA Điện áp ngược lớn : UN = 25A Điện áp để điot mở thơng : Um = 1V Chọn cổng AND Tồn mạch điều khiển phải dùng cổng AND nên ta chọn hai IC 4081 họ CMOS Mỗi IC 4081 có cổng AND Các thơng số : Nguồn ni IC : VCC = - 9V, chọn 12V Nhiêt độ làm việc : -400C – 800C Điện áp đáp ứng với mức logic “1” : – 4,5V Dòng điện : < 1mA Công suất tiêu thụ : P = 2,5 nW/1 cổng Chọn R10 : Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng đưa vào bazo tranzito Tr3, chọn R9 thỏa mãn điều kiện R10 = = 4,5 kΩ Chọn R10 = 4.5 kΩ Tính tạo xung chùm Mỗi kênh điều khiển phải dùng khuếch đại thuật tốn, dó ta chọn IC TL084 Texas Instruments chế tạo, IC có khuếch đại thuật tốn Thơng số TL084 : - Điện áp nguồn nuôi : VCC = 18V - Hiệu điện đầu vào : 30V - Nhiệt độ làm việc : T = -25 -> 850C - Công suất tiêu thụ : P = 680mW = 0,68W - Tổng trở đầu vào : Rin = 106 MΩ - Dòng : Ira = 30pA - Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : = 13 V/μs Sơ đồ chân IC TL084 hình: Mạch tạo chùm xung có tần số f = 1/2tx = 3kHz hay chu kỳ chùm xung : T = = 334 μs Ta có : T = 2.R8.C2 ln( 1+ ) Chọn R7 = R8 = 33kΩ T = 2,2.R9.C2 = 334μs Vậy R9.C2 = 151,8 μs Chọn tụ C2 = 0,1 μs có điện áp U = 16V -> R9 = 1,518 Ω Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch, ta chọn R8 biến trở kΩ Tính chọn tầng so sánh Khuếch đại thuật toán chọn loại TL084 Chọn R5 = R6 > = = 12 kΩ Trong nguồn ni VCC = 12V điện áp vào A3 UV 12V Dòng vào hạn chế để I lv < 1mA Do ta chọn R5= R6 =15kΩ , dịng vào A3 Ivmax = = 0,8 mA Tính chọn khâu đồng pha Điện áp tựa hình thành nạp tụ C1 Mặt khác để đảm bảo điện áp tựa có nửa chu kỳ điện áp lưới tuyến tính số thời gian tụ nạp Tr = R3.C1 = 0,005s Chọn tụ C1 = 0,1μF điện trở R4 = = Vậy R4 = 50.103 Ω = 5kΩ Để thuận lợi điều chỉnh lắp ráp mạch, R3 thường chọn biến trở lớn 50kΩ Chọn Tranzito Tr1 loại A564 có thơng số sau : Tranzito loại PNP, làm Si Điện áp colecto bazo hở mạch emito : UCBO = 25V Điện áp emito bazo hở mạch Colecto : UBEO = 7V Dịng điện lớn colecto chịu đựng : ICmax = 100mA Nhiệt độ lớn mạch tiếp giáp : Tcp = 1500C Hệ số khuếch đại : β =250 Dòng cực đại bazo : IB3 = = = 0,4 mA Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazo Tranzito Tr1 chọn sau : Chọn R3 cho R3 = = 30 Ω Chọn R3 = 30 Ω Chọn điện áp xoay chiều đồng pha : UA = 9V Điện trở R2 để hạn chế dòng vào khuếch đại thuật toán A1, thường chọn R2 cho dịng vào khuếch đại thuật tốn IV < 1mA Do R2 = = 9kΩ Chọn R2 = 10kΩ Ta có : R1 = R6 CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN Kết mơ • Kêt mô dạng điện áp theo thời gian mạch điều khiển Kết luận Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, kết hợp thực với lí thuyết, theo hướng dẫn GVHD: Th.S NGŨN ĐĂNG KHANG mơn tự động hóa Đề tài nghiên cứu nhóm em hồn thành theo mục tiêu đề Đưa vấn đề tổng quan hệ, thiết kế mạch điều khiển, mạch lực, tính chọn thiết bị; ngun lí hoạt động, kết mơ Nhưng bên cạnh đó, thời gian thực đề tài, trình độ kiến thức cịn có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót Do chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô bạn để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tài liệu tham khảo Điện tử công suất - Nguyễn Văn Doanh Điện tử cơng suất - Nguyễn Bính Truyền động điện – Đỗ Công Thắng www.alldatasheet.com www.dientuvietnam.net www.hoiquandientu.com Mục Lục Lời nói đầu CHƯƠNG I TỐNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA Trường hợp tải trở Trường hợp tải R-L Đặc tính II BỘ ĐIỀU ÁP BA PHA HỖN HỢP Sự hoạt động sơ đồ Các đặc tính So sánh điều áp ba pha 4.Lựa chọn điện áp xoay chiều Lưu ý bù tĩnh IV ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 1.Cấu tạo nguyên lý hoạt động Phân loại CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha: Thiết kế mạch lực: Tính chọn van bán dẫn Thiết kế mạch điều khiển CHƯƠNG TÍNH CHỌN THIẾT BỊ Tính biến áp xung: Tính tầng khuếch đại cuối Chọn cổng AND Tính tạo xung chùm Tính chọn tầng so sánh Tính chọn khâu đồng pha ... TỐNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều gọi tắt điều áp xoay chiều thực biến đổi điện áp xoay chiều độ lớn... VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha: Thiết kế mạch lực: Mạch xoay chiều ba pha thực tế thường gặp sơ đồ sao: Hình 2.1a, b, c Hình 2.1: Sơ đồ điều áp xoay. .. sánh điều áp ba pha 4.Lựa chọn điện áp xoay chiều Lưu ý bù tĩnh IV ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU BA PHA 1.Cấu tạo nguyên lý hoạt động Phân loại CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA I Thiết