Đang tải... (xem toàn văn)
Tên đề tài Lời nói đầu Mục lụcNhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biệnCHƯƠNG I: NHU CẦU VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI1.1.Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều.1.2.Ứng dụng của động cơ điện một chiều.CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU2.1. Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều2.2. Cấu tạo động cơ điện một chiều2.2.1. Phần tĩnh (stator)2.2.2. Phần quay (rotor)2.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:2.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập2.4.1.Sơ đồ nguyên lý:2.4.2.Phương trình đặc tính cơ:2.4.3. Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ động cơ2.5.Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập:2.6. Caùc phöông phaùp ñieàu chỉnh toác ñoä ñoäng cô baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùngCHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC3.1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển: 3.2. Tính toán lựa chon mạch động lực:3.2.1. Tính toán chọn van động lực:3. 2.2. Tính chọn máy biến áp điện lực:3.2.3. Tính toán cuộn kháng san bằng LD:3.3. Tính chọn thiết bị bảo vệ cho van:3.3.1. Bảo vệ quá điện áp cho van:3.3.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van:3.3.3. Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bán dẫn:3.4. Thiết kế mạch kích từ độc lập cho động cơ:CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIRISTOR4.1 Giới thiệu chung:4.2. Một số hệ thống điều khiển đồng bộ:4.2.1.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS4.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính4.3. Hệ thống điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính4.3.1. Sơ đồ khối4.3.2 Nguyên lý hoạt động:4.4. Các khâu trong hệ thống điều khiển thẳng đứng tuyến tính4.4.1 Khâu đồng pha 4.4.2 Khâu so sánh4.4.3 Khâu khuếch đại xung 4.5. Giới thiệu về vi mạch TCA 7854.5.1. Sơ đồ nguyên lý:4.5.2 Nguyên lí làm việc của TCA 785:4.6. Tính toán linh kiện trong mạch: 4.6.1 Khối tạo xung4.6.2. Khối khuếch đại xung:CHƯƠNG V: LÝ THUYẾT VỀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN5.1. Đại cương: 5.2. Ký hiệu, các tính chất và các tham số cơ bản.5.2.2 Các tính chất cơ bản:5.2.3 Đặc tính truyền đạt của bộ KĐTT:5.2.4 Các thông số cơ bản:5.2.5 Đặc tính kỹ thuật của OP - AMP:5.2.6 Điện trở và tần số:5.2.7 Dòng điện tĩnh, điện áp vào lệch không.5.3. Các mạch ứng dụng cơ bản5.3.1. Mạch khuếch đại đảo:5.3.2 Mạch khuếch đại không đảo: (Non_inverting Amplifier)5.3.3. Mạch cộng đảo:5.3.4. Mạch cộng không đảo:5.3.5. Mạch trừ:5.3.6. Mạch so sánh.CHƯƠNG VI: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH PHẢN HỒI6.1. Các bộ điều chỉnh phản hồi6.1.1. Bộ điều chỉnh tỉ lệ P:6.1.2. Bộ điều chỉnh tích phân I6.1.3.Bộ điều chỉnh vi phân D6.1.4. Bộ điều chỉnh PID6.2. Mạch phản hồi âm tốc độ:CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ7.1.Bảo vệ mất kích từ.7.2.Bảo vệ quá áp:7.3.Bảo vệ thấp áp:7.4.Tổng hợp mạch bảo vệ7.4.1.Thuyết minh sơ đồ:7.4.2. Thông số một số linh kiện:a. IC khuếch đại thuật toán LM324b. MOSFET IRF540c. IC 7432CHƯƠNG VIII: TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MẠCH NGUỒN CUNG CẤP CHO CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN8.1. Giới thiệu về sơ đồ8.2. Thông số của linh kiệnCHƯƠNG IX: LẮP RÁP VÀ HOÀN THIỆN SẢN PHẨM9.1. Thiết kế mô hình9.2. cách sử dụng
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Nguyễn Trung Thành SINH VIÊN THƯC HIỆN : Phạm Quốc Toản Nguyễn Thị Trang LỚP : ĐK8LC Hưng Yên , tháng 6 năm 2011 GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 1 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ----------o0o--------- CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------***--------- ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện : Khoá học : 2009-20112hình tia Ngành đào tạo : Điện – Điện tử Tên đề tài: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. Số liệu cho trước: - Thông số động cơ DC: động cơ một chiều kích từ độc lập có U đm =220V, I đm =2.1A, P đm =370W - Dải điều chỉnh tốc độ D=10/1 - Điều chỉnh vô cấp - Các tài liệu và giáo trình chuyên môn. - Hệ có đảo chiều quay. - Nguồn điện xoay chiều 220V, 50Hz. Nội dung cần hoàn thành: 1. Phân tích, lựa chọn phương án 2. Lý thuyết và các vấn đề liên quan. 3. Phân tích, lựa chọn thiết bị. 4. Sản phẩm của đề tài: Quyển thuyết minh và các bản vẽ , sản phẩm phải hoạt động và có tính thẩm mỹ, Folie mô tả đầy đủ nội dung của đề tài. GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 2 Nguyễn Thị Trang 1. Phạm Quốc Toản 2. Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Nhận xét đánh giá của giáo viên hướng dẫn ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… … GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 3 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học Nhận xét, đánh giá của giáo viên phản biện ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… … Gi¸o viªn phản biện . GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 4 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học LêI NãI §ÇU Ngày nay, Khoa học _ Kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình phát triển kinh tế, CNH – HĐH đất nước. Trong những thành tựu khoa học – kỹ thuật phục vụ công cuộc phát triển đất nước thành công, phải kể đến cả những đóng góp của ngành tự động hoá trong cả đời sống, cũng như trong sản xuất công nghiệp mà Điện tử công suất góp phần giải quyết những bài toán kĩ thuật phức tạp trong các lĩnh vực tự động hóa. Việc ứng dụng điện tử công suất vào truyền động điện điều khiển tốc độ động cơ trong các xí nghiệp công nghiệp hiện đại ngày càng nhiều và không thể thiếu. Một trong những ứng dụng của đtcs trong sản xuất công nghiệp là điều khiển tốc độ động cơ một chiều. Chính vì vậy chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” dưới sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Trung Thành. Đồ án gồm các nội dung sau: •Chương I : Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ. •Chương II : Các phần tủ bán dẫn và các phương pháp lựa chon mạch điều khiển. •Chương III: Tính toán thiết kế và chế tạo mô hình mạch. Trong quá trình thực hiện đề tài, Mặc dù chúng em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi cộng với quyết tâm cao nhất, song do trình độ còn có hạn nên không thể tránh khỏi nhiều sai sót, chúng em kính mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy Nguyễn Trung Thành đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Nhóm sinh viên thực hiện: 1. Nguyễn Thị Trang 2. Phạm Quốc Toản GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 5 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học Mục Lục Nội Dung Trang Tên đề tài Lời nói đầu Mục lục Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện CHƯƠNG I: NHU CẦU VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều. 1.2. Ứng dụng của đợng cơ điện mợt chiều. CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.1. Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều 2.2. Cấu tạo động cơ điện một chiều 2.2.1. Phần tĩnh (stator) 2.2.2. Phần quay (rotor) 2.3. Ngun lý làm việc của động cơ điện một chiều: 2.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập 2.4.1. Sơ đồ ngun lý: 2.4.2. Phương trình đặc tính cơ: 2.4.3. Ảnh hưởng của các thơng số tới tốc độ động cơ 2.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập: 2.6. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC 3.1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển: 3.2. Tính tốn lựa chon mạch động lực: 3.2.1. Tính tốn chọn van động lực: 3. 2.2. Tính chọn máy biến áp điện lực: 3.2.3. Tính tốn cuộn kháng san bằng L D : 3.3. Tính chọn thiết bị bảo vệ cho van: GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 6 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học 3.3.1. Bảo vệ quá điện áp cho van: 3.3.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van: 3.3.3. Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bán dẫn: 3.4. Thiết kế mạch kích từ độc lập cho động cơ: CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIRISTOR 4.1 Giới thiệu chung: 4.2. Một số hệ thống điều khiển đồng bộ: 4.2.1.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS 4.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 4.3. Hệ thống điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính 4.3.1. Sơ đồ khối 4.3.2 Nguyên lý hoạt động: 4.4. Các khâu trong hệ thống điều khiển thẳng đứng tuyến tính 4.4.1 Khâu đồng pha 4.4.2 Khâu so sánh 4.4.3 Khâu khuếch đại xung 4.5. Giới thiệu về vi mạch TCA 785 4.5.1. Sơ đồ nguyên lý: 4.5.2 Nguyên lí làm việc của TCA 785: 4.6. Tính toán linh kiện trong mạch: 4.6.1 Khối tạo xung 4.6.2. Khối khuếch đại xung: CHƯƠNG V: LÝ THUYẾT VỀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 5.1. Đại cương: 5.2. Ký hiệu, các tính chất và các tham số cơ bản. 5.2.2 Các tính chất cơ bản: 5.2.3 Đặc tính truyền đạt của bộ KĐTT: 5.2.4 Các thông số cơ bản: 5.2.5 Đặc tính kỹ thuật của OP - AMP: 5.2.6 Điện trở và tần số: GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 7 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học 5.2.7 Dòng điện tĩnh, điện áp vào lệch không. 5.3. Các mạch ứng dụng cơ bản 5.3.1. Mạch khuếch đại đảo: 5.3.2 Mạch khuếch đại không đảo: (Non_inverting Amplifier) 5.3.3. Mạch cộng đảo: 5.3.4. Mạch cộng không đảo: 5.3.5. Mạch trừ: 5.3.6. Mạch so sánh. CHƯƠNG VI: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH PHẢN HỒI 6.1. Các bộ điều chỉnh phản hồi 6.1.1. Bộ điều chỉnh tỉ lệ P: 6.1.2. Bộ điều chỉnh tích phân I 6.1.3. Bộ điều chỉnh vi phân D 6.1.4. Bộ điều chỉnh PID 6.2. Mạch phản hồi âm tốc độ: CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ 7.1. Bảo vệ mất kích từ. 7.2.Bảo vệ quá áp: 7.3.Bảo vệ thấp áp: 7.4. Tổng hợp mạch bảo vệ 7.4.1. Thuyết minh sơ đồ: 7.4.2. Thông số một số linh kiện: a. IC khuếch đại thuật toán LM324 b. MOSFET IRF540 c. IC 7432 CHƯƠNG VIII: TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MẠCH NGUỒN CUNG CẤP CHO CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN 8.1. Giới thiệu về sơ đồ GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 8 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học 8.2. Thông số của linh kiện CHƯƠNG IX: LẮP RÁP VÀ HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 9.1. Thiết kế mô hình 9.2. cách sử dụng Danh mục tài liệu tham khảo CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. I. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng. Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm nhiều khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ những cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải…mà điều quan trọng là các ngành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều. Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó nhưng so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn(dễ phát sinh tia lửa điện)…nhưng do những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng nhất định trong sản xuất. Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng 10000KW , điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000V. Hướng phát triển hiện nay là cải tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và chế tạo những động cơ có công suất lớn… II. Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều. Kết cấu của máy điện một chiều có thể phân tích thành 2 phần chính là phần tĩnh và phần quay. GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 9 Nguyễn Thị Trang Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Khoa Điện-Điện Tử Đồ án môn học 1. Phần tĩnh hay stato. Đây là phần đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau: a) Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kĩ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối . Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bu lông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kĩ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau. b) Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực 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 phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn với vỏ máy nhờ những bulong. c) Gông từ : Gông từ dùng làm mạch nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy .Trong động cơ nhỏ và vừa thông thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy. d) Các bộ phận khác: + Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hỏng dây quấn và an toàn cho người chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa lắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang. + Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chạy lên 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 chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại. 2. Phần quay hay roto. a) Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai 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. Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. GVHD: Nguyễn Trung Thành SVTH: Phạm Quốc Toản 10 Nguyễn Thị Trang