Đang tải... (xem toàn văn)
Cho động cơ KĐB 3 pha rô to dây quấn có số liệu: Pđm= 8 Kw; ∆220V; fđm=50Hz;η=0,85; nđm= 955vph; cosđm=0,8Chương 1.Tổng quan về hệ TĐ ĐChương 2.Thiết kế mạch lực,mạch điều khiểnChương 3.Tính chọn thiết bịChương 4.Kết quả mô phỏng,kết luận.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG 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 quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ưng 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 suẩt 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 Đề tài 19: Xây dựng hệ truyền động điều chỉnh điện áp xoay chiều - động KĐB pha: Cho động KĐB pha rô to dây quấn có số liệu: Pđm= Kw; ∆-220V; fđm=50Hz; η=0,85; nđm= 955v/ph; cosđm=0,8 Chương 1.Tổng quan hệ TĐ Đ Chương 2.Thiết kế mạch lực,mạch điều khiển Chương 3.Tính chọn thiết bị Chương 4.Kết mô phỏng,kết luận SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 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 không 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 = vm sin θ ; vb = vm sin(θ - ) ; vC = vm sin(θ + ) Trong pha tải có dịng điện i A , iB , iC vA’ , vB’ , vC’ điện áp pha tải vThA , vThB , vThC điện áp cực Thyristor Các Thyristor mồi khoảng thời gian 1/6 chu kỳ theo thứ tự TA, TC’ ; TB , TA’ ; TC , TB’ với góc mở ψ nghĩa Thyristor TA điều khiển với ψ= θ (hình 1) Để vẽ dạng sóng điện áp ta cần nghiên cứu phần sáu chu kỳ Vì dịng điện pha giống lệchdo biết iA ta suy iB , Ic SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Trường hợp tải trở - Nếu tải gồm điện trở nhau, góc mồi ψ tăng từ ) đến π/6 xảy chế độ hoạt động ( Hình 1.a,b,c) đơn giản hạn chế vA’ , vB’ , vC’ với ψ 0 Sự dẫn điện ThA , ThB’ có ảnh hưởng ThAB vA = vA’ = (vA-VB)/2 ; vC’ = iC = SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Mặc dù vậy, sơ đồ ứng dụng thực tế không nhiều Bởi khơng có xung điều khiển vẩn có dịng chạy qua tải Trong trường hợp cho phép điều khiển khơng đối xứng sử dụng sơ đồ điều khiển hai pha (Hình 9.3) ~ ~ ~ Hình 2.3: Sơ đồ điều áp ba pha đơn giản Ưu điểm sơ đồ (hình 2.3) số lượng van bán dẫn hơn, mạch điều khiển đơn giản Nhược điểm sơ đồ điều khiển không đối xưng, nên đường cong dịng điện điện áp pha khơng giống nhau, giá trị hiệu dụng điện áp dòng điện khác rõ rệt Loại sơ đồ phát huy tác dụng tải nguồn phép làm việc khơng đối xứng có số lượng van bán dẫn bị hạn chế Khi sử dụng điều áp xoay chiều cho động không đồng ngồi chế độ đóng cắt, điều khiển tốc độ, cần đảo chiều quay Trong động không đồng bộ, đảo chiều quay cần đổi thứ tự pha Sơ đồ điều khiển có đảo chiều quay động khơng đồng (Hình 2.4) Khi có chiều quay thuận ta cấp xung điều khiển cho T1,T2,T7,T8,T9,T10; pha lưới A1, B1, C1 nối tương ứng với cuộn A, B, C động Khi chiều quay ngược ta cấp xung điều khiển cho T3,T4,T5,T6,T9,T10 pha lưới A1, B1, C1 nối tương ứng B, A, C động SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Hình 2.4: Sơ đồ điều áp ba pha có đổi thứ tự pha Thiết kế sơ đồ mạch động lực điều áp xoay chiều ba pha phải thực hang loạt toán tổng hợp Ngay chế độ xác lập dòng điện điện áp van bán dẫn chế độ gần với xác lập Trong phần thiết kế xét điều áp làm việc chế độ xác lập Khi lựa chọn van bán dẫn cho sơ đồ điều áp ba pha theo dòng điện điện áp, tổn hao công suất ∆P như xét, xác định theo đường cong dịng điện chạy qua van Tổn hao cơng suất van tổn hao theo chiều thuận van dẩn Lúc ∆P phụ thuộc vào giá trị dịng điện trung bình, hiệu dụng van theo đường cong đặc tính Vơn – Ampe van ta tìm ∆P Tuy nhiên đường đặc tính Vơn – Ampe khơng phải van có gần chọn dư lấy: ∆P= IHD ∆U ∆P quan trọng ảnh hưởng lớn tới cánh tản nhiệt mà thiết kế sau SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Hình 2.5 : Mạch động lực thiết bị bảo vệ điện áp xoay chiều pha Hình 2.6 : Sơ đồ động lực điều khiển khởi động động không đồng SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Thiết kế mạch điều khiển Hiện mạch điều khiển chỉnh lưu thường thiết kế theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính Khi điện áp xoay chiều đặt vào anot thyristor, để điều khiển góc mở thyristor vùng điện áp dương (+) anot, ta cần tạo điện áp tựa tam giác thường gọi điện áp cưa Như ta cần có vùng điện áp dương anot A Chọn khâu đồng pha Ngày vi mạch chế tạo nhiều, chất lượng ngày cao, kích thước ngày gọn, ứng dụng vi mạch vào thiết kế đồng pha cho ta chất lượng điện áp tựa tốt để hạn chế nhược điểm việc mở, khóa tranzitor vùng điện áp lân cận thiếu xác, làm cho việc nạp xả tụ vùng điện áp lưới gần không ý muốn nên sở thường dùng sơ đồ khuất đại thuật tốn (KĐTT), mơ tả hình a Hình A: Khâu đồng pha (KĐTT) SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG B Chọn khâu so sánh: Để xác định thời điểm cần mở thyristor cần so sánh hai tính hiệu Udk Urc việc so sách tín hiệu thực tranzitor khâu khuất đại thuật toán Tại thời điểm Udk = Urc đầu đầu so sánh lật trạng thái Khuếch đại thuật tốn có hệ số khuếch đại vơ lớn, cần tín hiệu nhỏ đầu vào, đầu có điện áp nguồn ni, nên ứng dụng khuếch đại thuật tốn làm khâu so sánh la hợp lý nên ta có sơ đồ hình B Hiện sơ đồ dùng thường xuyên ưu điểm sơ đồ phát xung điều khiển xác Udk = Urc C Khâu tạo xung khuếch đại: Với nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor nêu trên, tầng khuất dại cuối thường thiết kế tranzitor công suất thực tế ta thường dùng tầng khuất đại cuối darlington ( hình C) sơ đồ ta đáp ứng yêu cầu khuếch đại công suất, hệ số khuếch đại nhân lên theo thong SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG tranzitor Mạch điều khiển điều áp ba pha giống mạch điều khiển điều áp pha tải đấu có trung tính Vì lúc dịng điện tải chạy pha với trung tính Giả sử có van hay pha khơng có dịng điện không làm ảnh hưởng tới hoạt động van bán dẫn lại Ở mạch ba pha khơng trung tính dịng điện chạy qua tải dịng điện chạy pha với Tại thời điểm phải có hai pha ba pha có van bán dẫn,khơng pha có van bán dẫn dẫn Cấp xung điều khiển cho điều áp xoay chiều cấp xung đơn xung chùm Cấp xung điều khiển loại tuỳ thuộc chế độ làm việc tải Thường gặp điều áp ba pha có hai cách điều khiển : - Xung điều khiển cấp đơn phải đệm xung điều khiển - Xung điều khiển cấp chùm xung Hình 2.7: Sơ đồ mạch điều khiển điều áp ba pha hình 2.5 Mạch điều khiển điều áp ba pha van động lực Triac nguyên lý gần hoàn toàn giống mạch điều khiển điều áp Tiristo Hình 2.7 Bởi vì, ngun lý Triac hai Tiristo mắc song song ngược Phần khác chúng nằm tầng khuyếch đại Khi van SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG động lực Triac cần tầng khuyếch đại cho triac pha SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Trang 26 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Trang 27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Trang 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Hình 2.9: Mạch điều khiển khởi động mềm động hình 2.6 SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Cổng AND V1 có tín hiệu đồng thời V 11 có xung VF>0 Lúc biến áp xung BA có xung điều khiển T1 Cổng V2 có tín hiệu đồng thời V 11 có xung VE>0 Lúc biến áp xung BA2 có xung điều khiển T2 Kết T1 cấp chùm xung điều khiển U F>0 trùng với UV>0 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 A CHƯƠNG III : TÍNH CHỌN THIẾT BỊ I Tính chọn thiết bị Tính chọn van theo dòng điện Trong điều áp xoay chiều dòng điện chạy qua tải thường xác định dòng hiệu dụng Thơng số dịng điện van bán dẫn tính dịng điện lớn qua trình làm việc Trong điều khiển xung pha, dòng điện lớn góc mở van bán dẫn nhỏ Góc mở nhỏ van bán dẫn thường nhận trị số α = khi dòng điện tải dòng điện hình sin Cơng suất định mức Pđm , điện áp định mức Uđm, hệ số công suât cosφ, hiệu suất η Dòng điện hiệu dụng chạy qua van bán dẫn tải đấu Y ( Hình 2.1 b, 2.2 b ) IHD = Pđm/( 3Uf cosφ η) = 8000/(3.220.0,8.0,85) = 17.825 (A) Trong Uf điện áp pha Dịng điện tính dịng điện để chọn Triac Nếu sơ đồ chọn sơ độ Triac Ivlv=IHD.Nếu sơ đồ chọn sơ đồ ghép thyristor song song ngược dịng điện chọn thyristor Ở ta chọn sơ đồ ghép Thyristor song song ngược Ivlv = I HD = 8.91 (A) Trong đó: Ivlv dịng điên làm việc van Lựa chọn điều kiên tỏa nhiệt van bán dẫn lúc dịng điện van cần chọn là: Idmv = kI Ivlv SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG Trong kI hệ số xét tới điều kiện tỏa nhiệt van Khi chọn theo dịng điện, ngồi việc tính chọn theo dịng điện làm việc dài hạn tính trên, dịng điện có tính chọn theo điều kiện phát nhiệt van bán dẫn Một số loại tải, thân chế độ làm việc chúng có dịng điện q độ I qđ lớn, chẳng hạn động điện không đồng Khi mở máy động khơng đồng dịng điện lớn từ 5-7 lần dòng định mức Khi chọn van bán dẫn dòng điện độ xét nào? Khi dòng điện độ xảy khoảng thời gian ngắn, cỡ vài giây, quán tính nhiệt chưa đũ nhiệt cho van lúc cần kiểm tra Iqđ < Ix (Ix dòng điện xung van bán dẫn) Được phép bỏ qua qn tính nhiệt van bán dẫn vì: chọn van, có hệ số kI đủ lớn, thân kI nói lên chọn dòng điện van bán dẫn lớn dòng điện làm việc thực chúng Với điều kiện tỏa nhiệt đó, thời gian qua tải ngắn hạn chưa đủ để nhiệt, lúc cần đảm bảo dịng điện chạy qua khơng vượt q dịng cực đại Khi dòng điện độ xãy thời gian dài hơn, lúc cần xét tới dòng điện độ, cách thay đổi hệ số kI lớn Việc xét ảnh hưởng dòng độ phải khảo sát toán nhiệt phức tạp, tính cơng suất lúc q độ, tính thời gian q độ, có diện tích bề mặt tỏa nhiệt, điệu kiện làm mát nghĩa giải phương trình : Trong : ∆P tổn hao van Rv I2 lv biến thiên SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 31 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG A hệ số tỏa nhiệt đặc trưng cho điều kiện làm mát C nhiệt dung van cánh tỏa nhiệt va ﺡ: là độ chênh nhiệt với môi trường Trong trường hợp thời gian q độ đến hàng nhiều phút, dịng điện van phải chọn theo dịng điện q độ, thời gian độ nhỏ không đến hàng phút dịng điện lựa chọn cách thay đổi K i mức độ định đủ 2.Tính chọn van theo điện áp : Với sơ đồ điều áp ba pha khơng trung tính, điện áp van bán dẫn nên chọn theo điện áp dây lưới Do điện áp làm việc cực đại U lv van bán dẫn tính: Trong đó: Ud - điện áp dây lưới ba pha Uf - điện áp pha Điện áp van bán dẫn Uv đựơc chọn: Uv=Kdt.Ulv Trong Kdt hệ số dự trữ điện áp thường chọn Kdt>1,6 Chọn Kdt=1,8 Tuỳ theo khả thiết bị mà ta có hệ số Kdt lớn tốt Sau tính dịng điện điện áp, tra sổ tra cứu bảng , tài liệu này, chọn linh kiện cần tìm, kiểm tra lại linh kiện theo dòng điện độ SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC HP1,2 ĐTCS-TĐĐ KHANG GVHD : NGUYỄN ĐĂNG CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG,KẾT LUẬN Động không đồng pha (KĐB) sử dụng rộng rãi công nghiệp từ công suất nhỏ đến cơng suất trung bình chiếm tỉ lệ lớn so với động khác Sở dĩ động KĐB có kết cấu đơn giản,dễ chế tạo , vận hành an toàn,được sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều pha Tuy nhiên, trước hệ truyền động động KĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ nhỏ ,đó việc điều chỉnh tốc độ động KĐB có khó khăn động chiều Trong thời gian gần có phát triển chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử tin học ,động KĐB khai thác ưu điểm Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu với hệ truyền động Thyristor – Động chiều Khác với động chiều ,động KĐB cấu tạo phần cảm phần ứng không tách biệt Từ động moomen động sinh phụ thuộc vào nhiều tham số Do hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động KĐB hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh Trong định hướng xây dựng hệ truyền động động KĐB người ta có xu hướng tiếp cận với đặc tính điều chỉnh truyền động động chiều SVTH : ĐÀO NGỌC KHÁNH – 0741240049 NGUYỄN HỮU KHANG - 0741240156 Trang 33 ... VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 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 không đổi Điều áp. .. Từ động moomen động sinh phụ thuộc vào nhiều tham số Do hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động KĐB hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh Trong định hướng xây dựng hệ truyền động. .. trực tiếp từ lưới điện xoay chiều pha Tuy nhiên, trước hệ truyền động động KĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ nhỏ ,đó việc điều chỉnh tốc độ động KĐB có khó khăn động chiều Trong thời gian