Bi Tp Ln 82: Mụ phng h iu khin tc ng c xoay chiu ba pha rotor lng súc thay i tn s in ỏp cp vo stator Thụng s k thut: - Pdm = 2200w - Udm = 380 V - S cp cc Pc = - Tc ndm = 1430 vũng/phỳt - in tr stator Rs = 0.877 - in tr rotor Rr = 1.47 - in cm tng h Lm = 0.1608 H - Mụ men quỏn tớnh J = 0.015 Kg.m2 - in cm dũ phớa stator Ls = 0.004342 H - in cm dũ phớa rotor Lr = 0.004342 H Yờu cu ni dung: - Cu trỳc iu khin ca h thng - Xõy dng mụ hỡnh cỏc thnh phn h thng - Tớnh toỏn b iu khin - Mụ phng ỏp ng ca h vi b iu khin ó tớnh Mc Lc Li núi u Chng ng c khụng ng b pha roto lng súc.5 1.1 1.2 Khỏi nim, cu to v nguyờn lý lm vic Khỏi nim.5 Cu to Nguyờn lý lm vic iu chnh tc quay ng c khụng ng b pha roto lng súc S nguyờn lý Cỏc quy lut iu khin bin tn a Gi cho bin t trng quay khụng i.8 b Gi cho h s quỏ ti khụng i.9 Cỏc c tớnh c ca ng c iu chnh tn s 10 Bin tn bỏn dn lm vic vi ng c KB pha 11 Chng Xõy dng cu trỳc iu khin.14 2.1 xut cu trỳc iu khin14 2.2 Xõy dng hm truyn ca h 18 2.3 Tng hp mch iu khin dũng in.19 2.4 Tng hp mch iu khin tc 19 Chng Xõy dng b iu khin v mụ phng.22 3.1 B iu khin 22 Cỏc thụng s 22 B iu khin dũng in26 B iu khin tc .26 3.2 Mụ phng 28 Kt lun31 Ti liu tham kho 32 Li núi u Ngy nay, trờn tt c cỏc nc trờn th gii núi chung v nc ta núi riờng ú cỏc thit b bỏn dn ó v ang thõm nhp vo cỏc ngnh cụng nghip, nụng nghip v c lnh vc sinh hot Cỏc nh mỏy, xớ nghip ó ng dng ngy cng nhiu nhng thnh tu ca cụng nghip in t cụng sut ng dng in t cụng sut truyn ng in iu khin tc ng c in l lnh vc quan trng v ngy cng phỏt trin Cỏc nh sn xut khụng ngng cho i cỏc sn phm v cụng ngh mi v cỏc phn t bỏn dn cụng sut v cỏc thit b iu khin i kốm L sinh viờn khoa in in t c thy giỏo giao cho bi ln vi ti Mụ phng h iu khin tc ng c xoay chiu ba pha rotor lng súc thay i tn s in ỏp cp vo stator, em ó c gng gng tỡm hiu k v cỏc phng phỏp cho bi m bo ỳng yờu cu c giao Vi hy vng bi ln ny l mt bn thit k k thut cú th ỏp dng c thc t nờn chỳng em ó c gng mụ t v tớnh toỏn c th cỏc thụng s Mc dự em ó rt n lc v c gng lm vic vi tinh thn hc hi v quyt tõm cao nht nhiờn kin thc cũn hn ch nờn em khụng th trỏnh nhng sai sút Em mong nhn c s phờ bỡnh gúp ý ca cỏc thy giỳp em hiu rừ hn cỏc bi ln cng nh nhng ng dng thc t ca nú em c hon thin hn Trong quỏ trỡnh lm bi tp, em ó nhn c s giỳp tn tỡnh ca thy Trn Tin Lng Em xin chõn thnh cm n thy v hi vng thy s giỳp em v cỏc bn sinh viờn khỏc cú c nhiu kin thc b ớch hn cỏc mụn hc Sinh viờn thc hin Nguyn Ngc Sn Chng ng c khụng ng b pha roto lng súc Khỏi nim, cu to v nguyờn lý lm vic Khỏi nim: 1.1 ng c khụng ng b l ng c in hot ng vi tc quay ca Rotor chm hn so vi tc t trng Stator - Cu to: Phn tnh Stator Stator gm: v mỏy, lừi thộp, dõy qun v cỏc b phn khỏc V mỏy: Nhim v l bo v, giỏ lp lừi thộp V mỏy thng c ch to - bng gang ỳc, hay hp kim Bờn ngoi cú cỏc cỏnh tn nhit Lừi thộp: Chc nng l mch t, nhim v l dn t trng v dựng qun a) dõy trờn lừi thộp Lừi thộp c ch to t cỏc l thộp k thut in, ghộp - cỏch in vi Mt lừi thộp c c cỏc rónh t dõy qun Dõy qun: Chc nng l mch in, nhim v l dn in Dõy qun l dõy ng cú búc cỏch in v c ri u chu vi mt ca lừi thộp Cỏc b) - cun dõy c t lch 120 khụng gian Cỏc b phn khỏc nh: np mỏy u trc, tr y dõy, mỏy, bin mỏy Phn quay Rotor Rotor gm: trc mỏy, lừi thộp, dõy qun v cỏc b phn khỏc Trc mỏy: Nhim v l Rotor, c lm bng thộp, hay hp kim ca thộp cú bn c khớ cao, u trc l vũng bi u trc mỏy cú lp qut lm - mỏt Lừi thộp: c lm t cỏc l thộp k thut in ghộp li vi thnh hỡnh tr c v chu vi mt ngoi c x cỏc rónh u n t dõy qun Rotor, gia cỏc l thộp c c mt l trũn t trc mỏy - Dõy qun: L cỏc nhụm, hoc cỏc ng t cỏc rónh ca lừi thộp Rotor, dõy qun Rotor lng súc khụng cỏch in vi lừi thộp Hai - u ca cỏc nhụm hoc ng c hn vo hai vũng ngn mch Nguyờn lý lm vic: Khi cho dũng ba pha vo ba dõy qun stato ca ng c, Stator s cú t trng quay T trng quay ny quột qua cỏc dõy qun ca Rotor, lm xut hin cỏc sut in ng v dũng in cm ng Lc tng tỏc in t gia t trng quay v cỏc dũng in cm ng ny to momen quay tỏc ng lờn Rotor, kộo Rotor quay theo chiu quay ca t trng vi tc n < n (n1 l - tc ca t trng quay) Tc t trng quay c tớnh bng cụng thc: - : Tc quay ca t trng f : Tn s p : S ụi cc H s trt s: l s chm tng i ca Rotor i vi t trng s = 0.020.06 : Tc ca Rotor 1.2 iu chnh tc quay ng c khụng ng b pha roto lng súc S nguyờn lý: - BBT: B bin tn cú nhim v bin i ngun in cú tn s c nh thnh ngun in cú tn s thay i cp cho ng c iu chnh tc quay ng - - c + Bin tn in c + Bin tn bng bỏn dn: Bin tn trc tip Bin tn giỏn tip : ng c khụng ng b pha Rotor lng súc Khi ng c khụng ng b pha lm vic vi tn s thay i: Tc t trng quay: f1: tn s p: s ụi cc + Khi f1 thay i => thay i => = (1 s)1 thay i T phng trỡnh cõn bng in ỏp pha dõy qun Stator U1 = -E1 + I1.Z1 ; Z1 = R1 + JX1 + Nu b qua st ỏp: I1.Z1 =>U1 = -E1 => U1 = E1 ; E1 = 4,44.1kdq1f1ỉT Vi U1 = U1m = E1 = k.ỉT.f1 = const => ỉTng = C = const + Khi thay i: f1 > f1m => ỉTng < ỉTng m => ng c b qu ti v mụmen + Khi thay i: f1 < f1m => ỉTng > ỉTng m => ng c b quỏ nhit dũng t húa sinh - ng c b quỏ ti Nhn xột: m bo cho ụng c lm vic an ton v hiu qu thỡ iu chnh tn - s phi kt hp iu chnh in ỏp cho ụng c khụng b quỏ ti m bo cho ng c lm vic an ton chỳng ta phi tỡm cỏc quy lut cho tha món: + Biờn t trng quay khụng i + H s quỏ ti ca ng c khụng thay i Cỏc quy lut iu khin bin tn S bin tn giỏn tip: - B chnh lu: bin i ngun in pha thnh ngun chiu cú iu khin - c Ura, õy l c s iu khin Ura bin tn Khi nghch lu: to tn s c bn cung cp cho ụng c Nh vy bin tn giỏn tip iu chnh tn s nghch lu cũn iu chnh a) in ỏp chnh lu Gi cho biờn t trng quay khụng i: ỉTng = C = C = const => = U1= f1 => T l iu chnh in ỏp bng t l iu chnh tn s M = kM.ỉT.I2.cos2 Nu trờn giỏ tr ti: I2 = const ; cos2 = const => Phng phỏp ny ch phự hp ti dng th nng phn khỏng b) Quy lut iu khin gi cho h s quỏ ti khụng i M => An ton cho ng c Vi Mth gn ỳng: - Khi f1m v U1m: Mth Khi f1 v U1: Mth => Mth = A ; - Mth m = A H s quỏ ti: M ; Mc = Mco + (Mc m Mco) Gi thit: Mco = 0, Mc m vi ti bt kỡ v tc quay ca ụng c t l vi tn s => Mc = M C1 const = C1 => => Quy lut iu chnh in ỏp: = Cỏc c tớnh c ca ng c iu chnh tn s Coi on cụng tỏc ca ng c khụng ng b pha l ng thng: Khi U v f1 thay i Mth = A ; Mth = => Mth = Mth m = Mth m = Mth m Sth = ; Sth m = => = => Sth = Sth m = f1 > f1m => > f1 < f1m => < - Nhn xột: Khi iu chnh tn s kt hp iu chnh in ỏp thỡ M th thay i ph thuc vo dng ph ti, cũn trt ti hn tn s tng hn nh mc c tớnh - c cng v ngc li c tớnh c mm Khi X = => Mth = Mth m = const - Khi X = => Mth = Mth m - Khi X = -1 => Mth = 10 - Khi tin hnh tng hp mch vũng tc , ta coi gn ỳng hm truyn h kớn mch vũng iu chnh tc l khõu quỏn tớnh bc nht WKi = - Ki + pTi trờn, ta dựng tiờu chun module ti u tng hp mch vũng dũng in: WKi (p) = 2.3 1 K + 2pTCL + 2p TCL Tng hp mch vũng dũng in Ta cú s tng hp b iu chnh dũng in Ri: - Theo phn 2.2 ta tỡm c hm truyn ca b iu chnh dũng in Ri l: V hm truyn ca mch vũng dũng in l: 2.4 Tng hp mch vũng tc Ta cú s mch vũng tc sau ó tng hp mch vũng dũng in: 19 - Khi b qua Mc ta cú s tng ng sau: Hm truyn ca i tng cn iu khin: K S o = C.K F + A + Ti p Jp + pT ( CK F K ir + A + ATi p ) K S o = (1 + Ti p )(1 + pT ) Jp p dng tiờu chun module ti u i xng vi hm truyn: S k = FDX ( p) = + 4T p + 4T p + 8T2 p + 8T3 p + 4T p + 4T p + 8T2 p + 8T3 p R ( p ) = + 4T p S o 2 3 + 4T p + 8T p + 8T p + 4T p R ( p ) = ( CK F K ir + A + ATi p ) K ( + T p ) 8T2 p (1 + Ti p )(1 + pT ) Jp Ta cú TiT l rt nh => cú th b qua R ( p ) = => (1 + 4T p ) ( CK F K ir + A + ATi p ) K (1 + T p )8T2 p [1 + ( Ti + T ) ] Jp 20 Vi C = / Chng Xõy dng b iu khin v mụ phng 3.1 a) B iu khin Cỏc thụng s Tớnh toỏn cỏc thụng s ng c: in cm stator: Ls = Lm + Ls = 0,1608 + 0,004342 = 0,165142 (H) in cm rotor :Lr = Lm + Lr = 0,1608 + 0.004342 = 0,165142 (H) Hng s thi gian stator: Ts = Ls / Rs = 0,165142 / 0,877 = 0,1883 Hng s thi gian rotor: Tr = Lr / Rr = 0,165142 / 1,47 = 0,1123 Im = Pm / Um = 2200 / 380 = 5,789 (A) m = nm / 9.55 = 1430 / 9,55 = 149,738 (rad/s) 21 Tớnh toỏn cỏc phn t mch nghch lu: I s1 = I d U s1 = I I d = s1 = 116,7 A U cos Ud U d = s1 = 370,5V cos Dũng chy qua cỏc khúa S1 S6 v D1 D6 chớnh l dũng chy qua cỏc pha stato ng c I=91A in ỏp ngc van phi chu = Ud = 370,5V => Chn Diot loi B-200 cú cỏc thụng s sau: Loại Itb(A) B-200 200 Chn C = 200F Cun khỏng lc KH: Uim(V) 100-1000 0,134 ì U d Ld = I d U(V) 0.7 Tốc độ quạt(m/s) 12 Trong ú: Id = (0,05 ~ 0,1)Id ì 370,5 L= = 0,028( H ) 314 ì 0,05 ì 116,7 0,134 ì Tớnh toỏn cỏc phn t mch chnh lu: Theo tớnh toỏn phn trờn ta cú: Id = 116,7(A) v Ud = 370(V) Khi ly in ỏp cung cp t trc ~380V => Cú th khụng cn s dng mỏy bin ỏp Ud = Ta cú: U ì 6U cos cos = d = 0,41 6U 22 => =65,3o I tb = Dũng trung bỡnh chay qua T1 T6: in ỏp ngc trờn mi van: I d 116,7 = = 38,9( A) 3 U ng = U = 930,8(V ) => Chn Thyristor loi T-250 cú cỏc thụng s sau: Loại T.250 b) I(A) 250 Uim(V) 100-2200 U(V) Toff(às) 150-250 Ig(V) 0,3 Ug(V) du/dt(V/às) 20-500 Tớnh toỏn thit b o: Mỏy phỏt tc l thit b o tc h truyn ng in Mch nguyờn lý o tc bng mỏy phỏt tc chiu Ta cú: U = K l in ỏp u ca mỏy phỏt tc t thụng khụng i => K = U / Vi U = 10V Khi cú b lc u thỡ hm truyn ca mỏy phỏt tc l Fft(p) = f l hng s thi gian ca b lc v < 5ms Cú: = 2nm / 60 = 2.1430 / 60 = 149,75 (rad/s) => K = 10 / 149,75 0,0667 Chn f = 0,001s = 1ms 23 => Hm truyn ca mỏy phỏt tc l: Fft(p) = => T cỏc thụng s trờn, ta chn mỏy phỏt tc GTB cú cỏc thụng s sau: - Dung sai tuyn tớnh: 0.15 % - H s nhit : 0.05 % / K - in ỏp m mch: 10 20 mV per rpm - Kớch thc v: ứ95 mm - ng kớnh trc: ứ12 - 16 mm | ứ17 mm trc cụn - Chun bo v: IP 68 - Kt ni: Connector Phn hi dũng: r2 id r1 r sun _ 75mV 10v + 24 K= Ur 10 R2 = = 133 = Uv 0.075 R1 - S dng mch phn hi dũng chiu cú cu to nh hỡnh trờn Nguyờn lý hot ng: dũng Id sau chnh lu c cho qua in tr Sun s to - in ỏp vi sai cú ln khong t ữ 75mV in ỏp vi sai ny c a vo u vo ca khuch i thut toỏn khuch i to in ỏp t l vi dũng Id Chn in ỏp vo vi sai l 75mV in ỏp sau khuch i thut toỏn bng 10V - => h s khuch i ca OA bng: Chn R1 = (k) => R2 = 133 ( k) c) Tớnh toỏn cỏc tham s s tuyn tớnh húa H s mỏy bin dũng ( o dũng chiu) Ko = Ui / Im = 10 / 116,7 = 0.08569 KCL = Ud / UCL = 370,5 / 10 = 37,05 Khõu khuch i tuyn tớnh Fi KFi = Ism / sm sm = m Ism = 91 (A) vi = 2f = 314,159 (rad/s) m = nm / 9,55 = 149,738 (rad/s) = > sm = 314,159 149,738 = 164,421 (rad/s) = > KFi = 91 / 164,421 = 0,5534 Khõu chnh lu WCL = K CL + pTCL vi KCL = 37,05, TCL = 0,005(s) 25 Ir = 1/ R Ud + pT ú R = Rd + 2Rs = 0,877 =1,754 () L = Ld + 2Ls = 0,028 + 0,004342 = 0,036684 T = L / R = 0.0209 = Tớnh toỏn cỏc h s A, B B iu khin dũng in T cỏc thụng s ó tớnh, ta cú: = Vi Ki = Ko.KCL = 3,1748 Wir = 0,6583 Vy hm truyn: Ri(p) = 0,6583 Ts = min(TCL, T) = 0,005 S KI ( p ) = 1 + 2.0,005 p + 2.0,005 p => Hm truyn ca mch vũng dũng in: B iu khin tc R ( p) = Theo mc 2.4 ta cú: (1 + 4T p ) ( CK F K ir + A + ATi p ) K (1 + T p ) 8T2 p [1 + ( Ti + T ) ] Jp 26 Vi Ts = Ti + T = 0,01+0,001 = 0,011 (vi Ti = TCL = 2.0,005=0,01) l hng s thi gian nh Chn T Ts = 0,011 4Ts pJ J + 2 ATi K T ( B '+ A') 8K Ts ( B '+ A' ) p ) + s CK F K ir + A J J + ATi K Ts ( CK F K ir + A) K Ts ( CK F K ir + A) p ) 1+ CK F K ir + A 1 K R + + TTR p T p Ta thy hm truyn R(p) cú dng mt khõu tr ni tip vi mt khõu PI Ta cú: Ttre = ATi ì 0,44183 ì ì 0,005 = = 0,001047 CK F K ir + A 0,5534.2,30902 + 0,44183 0,08569 Ta thy thi gian tr rt nh nờn cú th b qua K R = T = J = 0,6052 K Ts ( CK F K ir + A) = 0,0727 J 8K Ts2 ( CK F K ir + A) R ( p ) = 0,6052 + 0,0727 p WL = gim quỏ iu chnh, dựng thờm khõu lc cú hm truyn 27 1 + 0,044 p Mụ phng Kim nghim b iu chnh dũng in Ri bng Matlab Simulink: - c tớnh quỏ ca dũng in: - Nhn xột: 3.2 + Ta thy sai lch tnh e ca h thng rt nh, iu ú cho thy õy l h thng tt + Thi gian ỏp ng nh (=0,05) => h i vo trng thỏi n nh nhanh + quỏ iu chnh nh 5,2% + S ln dao ng trc i vo n nh cng nh Kim nghim b iu chnh tc R bng Matlab Simulink: 28 th quỏ cú b lc: th quỏ khụng cú b lc: 29 - Nhn xột: + õy l h thng tt vỡ cú sai lch tnh e = + Thi gian ỏp ng tng i lõu => mt nhiu thi gian t trng thỏi n nh + quỏ iu chnh ln, s ln dao ng trc t trang thỏi n nh nhiu + Khi cú thờm b lc, b iu khin s lm cho h thng t trng thỏi n nh nhanh hn vỡ cú b lc s nh hn khụng cú b lc 30 Kt Lun ti Mụ phng h iu khin tc ng c xoay chiu ba pha rotor lng súc thay i tn s in ỏp cp vo stator va mang tớnh lý thuyt va mang tớnh thc hnh Vỡ vy bi ln ny ch yu cp n vic thnh lp cỏc s cu trỳc, tớnh toỏn v mụ phng theo cỏc thụng s ó cho Di s dn dt ca thy Trn Tin Lng cựng vi quyt tõm v n lc ca bn thõn, em ó hon thnh nhim v c giao Qua bi ln ny, nú ó giỳp em bc u s ng thi cng ó cho em bit c cỏch thit k, mụ phng h iu khin tc ụng c in Tuy nhiờn kin thc cũn hn ch nờn bi ln ny cũn nhiu sai sút, mong nhn c s phờ bỡnh ca thy Sau cựng kt thỳc nhng trang cui ca bi ln ny em xin gi n thy Trn Tin Lng li cm n chõn thnh vỡ ó tn tỡnh giỳp em hon thnh bi ln ny ỳng thi gian Hi Phũng, ngy thỏng nm 2016 Sinh viờn thc hin Nguyn Ngc Sn 31 Ti liu tham kho iu chnh t ng truyn ng in Tỏc gi: Bựi Quc Khỏnh, Nguyn Vn Lin, Phm Quc Hi, Dng Vn Nghi iu khin t ng truyn ng in xoay chiu ba pha Tỏc gi: Tin s Nguyn Phựng Quang 32 33 ... 0.020.06 : Tc ca Rotor 1.2 iu chnh tc quay ng c khụng ng b pha roto lng súc S nguyờn lý: - BBT: B bin tn cú nhim v bin i ngun in cú tn s c nh thnh ngun in cú tn s thay i cp cho ng c iu chnh... Mth => Mth = A ; - Mth m = A H s quỏ ti: M ; Mc = Mco + (Mc m Mco) Gi thit: Mco = 0, Mc m vi ti bt kỡ v tc quay ca ụng c t l vi tn s => Mc = M C1 const = C1 => => Quy lut iu chnh in ỏp: =