Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1: Tổng quan về các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ. Chương 2: Lựa chọn thiết kế mạch động lực. Chương 3: Lựa chọn thiết kế mạch điều khiển. Chương 4: Thiết kế vòng kín theo nguyên lý tối ưu hóa module.
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Lêi nãi đầu Trong trình sản xuất truyền động điện có nhiệm vụ thực công đoạn cuối công nghệ sản xuất Đặc biệt dây truyền sản xuất tự động đại, truyên động điện đóng vài trò quan trọng việc nâng cao suất chất lợng sản phẩm Vì hệ truyền động luôn đợc quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lợng để đáp ứng với yêu cầu công nghƯ míi Ngµy øng dơng tiÕn bé kü thuật điện tử, tin học, hệ truyền động điện ngày phát triển có thay đổi đáng kể Đặc biệt công nghệ sẩn xuất thiết bị điện tử công suất ngày hoàn thiện nên biến đổi điện tử công suất hệ truyện động diện đáp ứng đợc độ nhanh, độ xác cao mà góp phần làm giảm kích thớc giá thành hệ Một hệ hệ truyền động động điện chiều Do u điểm động chiều điều chỉnh tốc độ nên động điện chiều đợc sử dụng rộng rÃi đặc biệt lĩnh vực nh giao thông vận tải, khí luyện kim việc điều khiển động điện chiều việc điều khiển động điện chiều vấn đề quan trọng lĩnh vực truyền động điện Để điều khiển động điện có nhiều hệ nh MF- ĐC, Hệ XA- ĐC, CL-ĐC Đối với hệ lại có u nhợc điểm riêng Khí chế tạo thiết bị điện tử công suất đòi hỏi có kiến thức không mạch động lực mà kiến thức mạch điều khiển tính chọn thiết bị cho hợp lý cần thiết Vì việc tìm hiều cách tỷ mỷ lĩnh vực điện tử công suất việc cần thiết, nên đề tài em Thiết kế nguồn chỉnh lu cho động điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay đợc trình bày gồm chơng: Chơng 1: Tổng quan phơng pháp điều chỉnh tốc độ động Chơng 2: Lựa chọn thiết kế mạch động lực Chơng 3: Lựa chọn thiết kế mạch điều khiển Chơng 4: Thiết kế vòng kín theo nguyên lý tối u hóa module Do hạn chế nhiều mặt nên để tài không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đợc góp ý, nhận xét thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Nguyễn Vũ Thanh, thầy cô môn TBĐ - ĐT, khoa SPKT bạn khóa đà nhiệt tình, quan tâm, giúp đỡ em trình thực đồ án Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2009 Sinh viên Ngô Thị Nguyệt Anh Website: http://www.docs.vn Email :1lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mục lục Lời nói đầu Danh sách hình vẽ Mở đầu Chơng Tổng quan phơng pháp điều chỉnh tốc độ động 1.1 Động chiều phơng trình đặc tính 1.1.1 Động mét chiÒu 1.1.2 Phơng trình đặc tính 1.2 Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều .11 1.2.1 Thay ®ỉi ®iƯn trë phơ 12 1.2.2 Thay ®ỉi tõ th«ng 13 1.2.3 Thay đổi điện áp phần ứng .14 1.2.4 NhËn xét chung phơng pháp 15 CHƯƠNG lựa chọn thiết kế mạch động lực 17 2.1 Chọn sơ đồ mạch ®éng lùc .17 2.1.1 Điều chỉnh tốc độ truyền động điện/ 17 2.1.2 Khảo sát hệ truyền động chỉnh lu _ động 19 2.1.3 Chọn sơ đồ chỉnh lu nguồn chiỊu 23 2.2 tÝnh to¸n sơ đồ mạch động lực .33 2.2.1 TÝnh chän Thyristor : 34 2.2.2 TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p chØnh lu 35 2.2.3 ThiÕt kÕ cuén kh¸ng läc .48 2.2.4 TÝnh chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực 56 CHơNG 3: thiết kế mạch điều khiển 61 3.1 Yêu cầu nhiệm vụ mạch điều khiển .61 3.1.1 Yªu cầu mạch điều khiển: .61 3.1.2 Chức năng: 61 3.2 Nguyên tắc điều khiển 62 3.2.1 Nguyên tắc iu khiển thẳng đứng “arccos” : 62 3.2.2 Nguyên tc iu khin thẳng ng tuyn tính: 64 3.3 Sơ đồ khối mạch điều khiÓn 64 3.3.1 Khâu đồng pha 66 3.3.2 Khâu so sánh 68 3.33 Tạo xung chùm điều khiển 69 3.3.4 Khâu khuếch đại 71 3.4 Sơ đồ mạch điều khiển 73 3.4.1 Sơ đồ mạch điều khiĨn cđa Tiristor.(trang bªn) hinh3.11 73 3.4.2 Nguyªn lÝ hoạt động mạch điều khiển: .74 3.5 Tính toán mạch điều khiển 74 3.5.1 TÝnh biÕn ¸p xung: 75 Website: http://www.docs.vn Email :2lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 3.5.2 TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng: .76 3.5.3 Chän cæng AND: .77 3.5.4 Chän tơ C3 vµ R9: 78 3.5.5 TÝnh chän bé t¹o xung chïm: 78 3.5.6 TÝnh chän tÇng so s¸nh: 79 3.5.7 Tính chọn khâu đồng pha: .80 3.5.8 Tạo nguồn nuôi: 80 3.5.9 TÝnh toán máy biến áp nguồn nuôi đồng pha: 81 Chơng 4: thiết kế mạch vòng kín theo nguyªn lý tèi u module 87 4.1 Khái quát chung điều khiển tối u module 87 4.1.1 S¬ qua vỊ phơng pháp dùng khuếch đại tổng: .87 4.1.2 Phơng pháp điều khiển tối u module: .88 4.2 Mô hình hệ thống chỉnh lu_động đơn giản .88 4.2.1 Hàm truyền động chiều kích từ ®éc lËp: 89 4.2 Hµm trun cña bé thyristor 90 4.3 Nguyên lý điều khiển tối u modul 91 4.4 HÖ thèng điều khiển động chiều hai mạch vòng 95 4.5 Cấu trúc hệ tự động điều chỉnh tối u module hai mạch vòng 95 4.6 Mô hệ thống động chiều 97 kÕt luËn 106 tài liệu tham khảo 107 Website: http://www.docs.vn Email :3lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Danh sách hình vẽ H.1.1: Sơ đồ nối dây động điện kích từ độc lập H.1.2: Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập 10 H.1.3: Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 10 H.1.4: Các đặc tính động điện chiều kích từ độc lập thay đổi Rf mạch điện phần ứng 12 H.1.5: Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập giảm từ thông 14 H.1 Các đặc tính động chiều kích từ độc lập 15 H.2.1 Sơ đồ nguyên lý cđa bé biÕn ®ỉi van 20 H.2-2 Đặc tính động hƯ CL- § .22 H.2.3 ChØnh lu tia ba pha 25 H.2.4 Đờng cong điện ¸p t¶i gãc më 600 26 H.2.5 ChØnh lu tia s¸u pha .27 H.2.6 Chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng 29 H.2.7 ChØnh lu cÇu ba pha điều khiển không đối xứng 31 H.2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực 33 H.2.9 C¸c bËc thang ghÐp thµnh trơ 41 H.2.10 Kết cấu mạch từ cuộn kháng 52 H.2.11 M¹ch động lực có thiết bị bảo vệ 56 H.2.12 Mạch R_C bảo vệ điện áp chuyển mạch .59 H.2.13 Mạch RC bảo vệ điện áp từ lới 59 H.2.14 Mạch cầu ba pha dùng điôt tải RC bảo vệ cắt MBA non tải .59 H.3.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng ®øng arccos .63 H.3.2 Nguyªn lý ®iỊu khiĨn chØnh lu 64 H.3.3 Sơ đồ mạch điều khiển .65 H.3.4: Hình dạng xung điều khiển Thyristor 65 H.3.5 Sơ đồ đấu dây biến ¸p ®ång pha 67 H.3.6 Khâu đồng pha dùng KĐTT 68 H.3.7 Sơ đồ khâu so sánh thờng gặp 70 H.3.8 Một số sơ đồ chùm xung 72 H.3.9 Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm 73 H.3.10 Sơ đố khâu khuếch đại .78 H.3.11 Sơ đồ mạch điều khiển 81 H.3.12 Sơ đồ nguyên lí tạo nguồn nuôi 12 V .81 H.3.13 KÝch thíc m¹ch tõ biÕn ¸p 83 Website: http://www.docs.vn Email :4lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Mở đầu Tên ®Ị tµi ThiÕt kÕ bé ngn chØnh lu cho ®éng điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay Lý chọn đề tài Trong năm gần kỹ thuật điện tử bán dẫn công suất lớn phát triển mạnh mẽ, thiết bị điện tử công suất có nhiều u điểm: có khả điều khiển rộng, có tiêu kinh tế cao, kích thớc trọng lợng thấp, độ tin cậy độ xác cao việc điều khiển động điện chiều ứng dụng chúng vào việc biến đổi l ợng điều khiển điện áp dòng điện xoay chiều thành chiều ngợc lại ngày sâu, rộng Khi chế tạo thiết bị điện tử công suất đòi hỏi có kiến thức không mạch động lực mà kiến thức mạch điều khiển tính chọn thiết bị cho hợp lý cần thiết Hiện động chiều đợc sử dụng rộng rÃI lĩnh vực nh giao thông vận tải, khí, việc điều khiển động điện chiều một.do có u điểm ổn định tốc độ Vì việc điều khiển động chiều vấn đề quan trọng truyền động điện Vì đồ án nghiên cứu Thiết kế nguồn chỉnh lu cho động điện chiều kích từ độc lập để làm rõ động điện chiều kích từ độc lập Hy vọng đề tài giúp ích cho bạn muốn nghiên cứu động chiều Đối tợng mục tiêu nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu: Động điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế nguồn chỉnh lu cho động điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay Nhiệm vụ nghiên cứu Thiết kế mạch động lực cho động điện chiều Thiết kế mạch điều khiển cho động điện chiều Thiết kế mạch vòng kín theo nguyên lý tối u module ổn định tốc độ Phạm vi nghiên cứu §Ị tµi “ ThiÕt kÕ bé ngn chØnh lu cho động điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay dành cho sinh viên chuyên ngành điện trờng trung học chuyên nghiệp cao đẳng, đại học trung tâm đào tạo nghề điện Website: http://www.docs.vn Email :5lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Phơng pháp nghiên cứu Tổng hợp phân tích lý thuyết làm sở thiết kế mạch động lực mạch điều khiển phù hợp với thông số yêu cầu, qua thiết kế mạch vòng kín theo nguyên lý tối u module điểu khiển để ổn định động Dự kiến kết cấu néi dung Dù kiÕn kÕt cÊu néi dung cđa ®Ị tài gồm chơng: Chơng Tổng quan phơng pháp điều chỉnh tốc độ động Chơng trình bày động chiều phơng pháp điều chỉnh tốc độ chúng Chơng Lựa chọn thiết kế mạch động lực Chơng trình bày sơ đồ mạch động lực từ lựa chọn mạch động lực phù hợp, qua tính toán sơ đồ mạch Chơng Thiết kế mạch điều khiển Chơng trình bày nhiệm vụ, yêu cầu nguyên tắc hoạt động mạch điều khiển qua lựa chọn mạch điều khiển đa thông số để tính toán mạch phù hợp với yêu cầu đề Chơng 4: Thiết kế mạch vòng kín theo nguyên lý tối u module Chơng trả lời cho câu hỏi: Thế nguyên lý tối u module? Mục đích làm gì? Xây dựng hàm truyền nào? Kết mô matlap sao? Dự kiến kết nghiên cứu Thiết kế mạch động lực, mạch điều khiển phù hợp với yêu cầu đặt Thiết kế mạch vòng theo nguyên lý tối u module để ổn định động Lĩnh vực ứng dụng Là tài liệu học tập cho sình viên ngành điện tìm đợc lời giải cần thiết nhận toán thiết kế nguồi điện tử công suất Là tài liệu tham khảo cho kỹ s cán nghiên cứu thiết kế, lắp đặt, sửa chữa, vận hành thiết bị điện tử c«ng suÊt Website: http://www.docs.vn Email :6lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Ch¬ng Tỉng quan phơng pháp điều chỉnh tốc độ động 1.1 Động chiều phơng trình đặc tính 1.1.1 Động chiều Cho đến động điện chiều dùng phổ biến hệ thống truyền động chất lợng cao, công nghiệp, giao thông vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Cấu tạo động điện chiều gồm có dây quấn phần cảm phần ứng Các dây quấn phần cảm có dòng điện chiều tạo nên từ trờng từ thông cực từ qua phần ứng Dây quấn phần ứng phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thờng làm dây đồng có bọc cách điện Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Kết cấu cổ góp gồm có nhiều phiến đồng có đuôi nhạn cách điện với lớp mi ca hợp thành trụ tròn Chức vành góp chổi điện để làm khép mạch dòng điện dẫn phần ứng, dới cực đó, theo chiều đà cho, không phụ thuộc vào tốc độ ®· cho VỊ ph¬ng diƯn ®iỊu chØnh tèc ®é, ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu cã nhiỊu u viƯt h¬n so với loại động khác, có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực , mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lợng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc rộng Website: http://www.docs.vn Email :7lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 1.1.2 Phơng trình đặc tính Ikt KT U R U =E + (Rf + Rf)I (1-1) Trong ®ã : U : điện áp phần ứng (v) E : sức điện động phần ứng (v) R : điện trở mạch phần ứng () Rf : điện trở phụ mạch phần ứng, () I : dòng điện mạch phÇn øng Víi R = r + rcf + rb + rct r : điện trở cuộn dây phần ứng rcf : ®iƯn trë cn cùc tõ phơ rb : ®iƯn trë cn bï rct : ®iƯn trë tiÕp xóc chổi điện Sức điện động E phần ứng động đợc xác định theo biểu thức: Eu pN . K . 2. a Website: http://www.docs.vn Email :8lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 (1-2) Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Trong đó: p : số đôi cực tõ chÝnh N : sè dÉn t¸c dơng cđa cuộn dây phần ứng a : số đôi mạch nhánh song song dây quấn phần ứng : từ th«ng kÝch tõ díi mét cùc tõ (wb) : tốc độ góc,(rad/s) K pN hệ số cấu tạo động 2. a Từ (1 - 1) vµ (1 - 2) ta cã : Uu R Rf u I u K K (1 -3) Biểu thức (1 -3) phơng trình đặc tính điện động Mặt khác mô men điện từ Mđt động đợc xác định : Mđt= KI (1 - 4) Suy ra: Thay giá trị I vào (1 - 3) ta đợc: Iu M dt K Uu R Rf u M dt K (K )2 (1 - 5) Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất sắt mô men trục động mô men điện từ, ta kí hiệu M Nghĩa Mđt = Mcơ = M Đây phong trình đặc tính động điện chiều kÝch tõ ®éc lËp U u Ru Rf M K (K )2 (1 - 6) Giả thiết phản ứng phần ứng đợc bù đủ, từ thông = const, phơng trình đặc tính điện (1 - 3) đặc tính (1 - 6) tuyến tính Đồ thị chúng đợc biểu diễn H 1-2 H 1-3 đờng thẳng Website: http://www.docs.vn Email :9lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 0 đm đm Iđm I Inm Hình 1-2 Đặc tính điện động Theo đồ thị trên, I = M = ta cã : ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ kÝch ®éc lập Mđm Mnm Hình 1-3 Đặc tính ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ kÝch ®éc lËp Theo đồ thị trên, I u M=0 ta cã: Uu = 0 K (1 - 7) o - đợc gọi tốc độ không tải lý tởng động cơ, = ta cã : Iu M=KInm (1 - 8) U I nm Ru Rf (1 - 9) Inm , Mnm : dòng điện ngắn mạch mô men ngắn mạch Mặt khác phơng trình đặc tính (1- 3) (1 - 6) đợc viết ë d¹ng: U R M U 0 K (K )2 Trong ®ã: R = R + Rf , M (1-10) o = U / K. R R I u M K (K )2 (1 -11) Website: http://www.docs.vn Email 10 : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ... dây động điện kích từ độc lập H.1.2: Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập 10 H.1.3: Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 10 H.1.4: Các đặc tính động điện chiều kích từ độc lập. .. từ độc lập không đảo chiều quay Mơc tiªu nghiªn cøu: ThiÕt kÕ bé ngn chØnh lu cho động điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay Nhiệm vụ nghiên cứu Thiết kế mạch động lực cho động điện. .. đề tài Thiết kế nguồn chỉnh lu cho động điện chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay Lý chọn đề tài Trong năm gần kỹ thuật điện tử bán dẫn công suất lớn phát triển mạnh mẽ, thiết bị điện tử