Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ DC có đảo chiều

52 42 0
  • Loading ...
1/52 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/05/2019, 11:00

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm Chữ ký giáo viên hướng dẫn Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử MỤC LỤC Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô Trường ĐH sư phạm kỹ thuật Hưng Yên dạy dỗ chúng em suốt thời gian học tập vừa qua Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Thành Hiếu tận tình hướng dẫn chúng em thời gian làm đồ án Do kiến thức hạn hẹp nên trình thực Đồ Án chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô hội đồng khảo thi bỏ qua có hướng giúp đỡ để chúng em hồn chỉnh đồ án hồn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn! Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử LỜI NÓI ĐẦU 1.1 Lời nói đầu Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành điện tử, ngành tự động hóa Và lấn dần vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng hầu hết nhu cầu người dân Sự đời thiết bị điều khiển với giá thành giảm, khả tối ưu hóa ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành điện tử Chúng em- chủ nhân tương lai, muốn tiếp cận hiểu sâu môn điện tử công suất truyền động điện.Vì vậy, đồ án mơn học chế tạo sản phẩm điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng lý thuyết học.Trong đồ án lần này, chúng em thực đề tài “Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển tốc độ động chiều có đảo chiều” Thơng qua đề tài chúng em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn tương lai Trong thời gian thực đề tài, dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan chúng em gặp số vướng mắc lý thuyết khó khăn việc thi cơng sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em nhận giải đáp hướng dẫn tận tình thầy "Đỗ Thành Hiếu", chúng em hoàn thành tốt đồ án lần Mặc dù cố gắng hoàn thành với kinh nghiệm khả hạn chế nên chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, chúng em mong thầy, cô giáo bạn đóng góp ý kiến quý báu để đồ án chúng em hoàn thiện Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động điện chiều 2.1.1 Khái niệm Động điện nói chung động điện chiều nói riêng thiết bị điện từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ Khi đặt vào từ trường dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường tác dụng lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn ) làm dây dân chuyển động Động điện biến đổi điện thành 2.1.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều Động điện chiều hoạt động dựa nguyên lý tượng cảm ứng điện từ I Hình 2.1 Cấu tạo động điện chiều Như ta biết dẫn có dòng điện đặt từ trường chịu tác dụng lực từ Vì cho dòng điện chiều vào chổi than A chổi than B dẫn chịu tác dụng lực từ Bên cạnh dòng điện vào dẫn nằm cực N dẫn nằm cực S nên tác dụng từ trường lên dẫn sinh mô men có chiều khơng đổi làm cho roto máy quay Khi nguồn điện chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với nhau, lúc động gọi động kích từ độc lập Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt, dây kích từ sinh từ thông Φ Trong tất trường hợp, mở máy phải đảm bảo có Φmax tức phải giảm điện trở mạch kích từ Rkt đến nhỏ Cũng cần đảm bảo khơng xảy đứt mạch kích thích Φ = 0, M = 0, động khơng quay được, Eư = theo biểu thức U = Eư + RưIư dòng điện Iư lớn làm cháy động Nếu Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử mômen động điện sinh lớn mômen cản (M > Mc) rôto bắt đầu quay suất điện động Eư tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n Do xuất tăng lên Eư, dòng điện Iư giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm *Cấu tạo chung: Phần động điện chiều bao gồm hai phần là: Phần tĩnh: Stato Phần quay: Roto * Stato: Stato gọi phần cảm gồm lõi thép thép đúc, vừa mạch từ vừa vỏ máy Gắn với stato cực từ có dây quấn kích từ Phần tĩnh bao gồm phận sau: cực từ chính, cực từ phụ, gơng từ phận khác Hình 2.2 Cấu tạo stato a Cực từ Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép KTĐ hay thép cacbon dày 0.5 đến mm ép lại tán chặt Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt lên cực từ Các cuộn dây nối nối tiếp với Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử b.Cực từ phụ Cực từ phụ đặt cực tù dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực tù phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn, mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ nhờ bulông c.Gông từ Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy d Các phận khác Ngồi ba phận có phận khác như: Nắp máy, cấu chổi than -Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện -Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định lên giá chổi than cách điện với giá Giá chổi quay để đưa vị trí chổi than chỗ *Roto: Roto động điện chiều bao gồm phận sau: lõi sắt phần ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp phận khác Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Hình 2.3- Cấu tạo roto a Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ Thường làm thép KTĐ (thép hợp kim silix) dày 0.5 mm bôi cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên b.Dây quấn phần ứng Là phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ (cơng suất vài kilowatt) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh bị văng sức li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt phải đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay ba-ke-lit c Cổ góp Cổ góp (còn gọi vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp có nhiều phiến đồng có nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V Trang 10 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Opto loại linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm led photo diode hay photo transitor Được sử dụng để cách ly khối chênh lệch điện hay công suất khối cơng suất nhỏ (dòng nhỏ, điện áp 5V) với khối điện áp lớn dòng lớn áp lớn Nguyên lý hoạt động opto là: Khi đặt điện áp 5v vào chân 1,2 opto làm cho led sáng xảy hiệu ứng quang điện làm cho chân thơng Dòng điện chân qua chân opto.Nhờ tín hiệu mạch mạch lực mạch điều khiển liên lạc với mà đảm bảo cách ly mặt dòng điện điện áp khối 3.3.2 Mạch điều khiển tốc độ động kjhh TẠO DAO TẠO XUNG VUÔNG VÀ ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA ĐỘNG VÀ ĐIỆN ÁP SO SÁNH ĐIỆN ÁP a) Khâu tạo dao động tạo điện áp Chu kỳ xung tam giácT=4RC R1 R2 Ở ta chọn tần số băm xung f=500Hz phù hợp với yêu cầu tải động -Ta có T=1/ f =1 / 500 = 2(ms) Vậy ta có: T = 4RC -Chọn :R1=R2=47k ⇒ R=100 k R1 R2 Ω =2.10-3 , chän C= 0,001uF Ω -Mạch lặp Trang 38 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử C7 _ 10 + Hình 3.4-Mạch lặp Mạch lặp có chức ổn định điện áp đầu lấy từ cầu phân áp đưa vào đầu vào khơng đảo ic khuếch đại thuật tốn Ta có: -Vout=[R2/(R1+R2)]*Vin R1=R2=100K nên : -Vout=[R2/2R2]*Vin =Vin/2=12v/2v=6V b) Khâu tạo xung vuông điện áp cưa R5 R3 R4 Hình 3.5- Mạch tạo xung vng điện áp cưa U1 U4 U Trang 39 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử t Hình 3.3.2.c-Dạng sóng sau qua khâu tạo xung Tạo điện áp cưa cách tích phân xung vng OA1.Xung vng tạo nhiều cách khác Tích phân xung q trình xả,nạp tụ Nếu điện áp vào khâu tích phân khơng đối xứng xuất sai số đáng kể Điện áp cưa mang tính phi tuyến cao Điện áp cưa nhận tuyến tính sử dụng sơ đồ Khuếch dại OA1 có hồi tiếp dương điện trở R3, đầu có trị số điện áp nguồn dấu phụ thuộc hiệu điện áp hai cổng V+ VĐầu vào V+ có hai tín hiệu: Một tín hiệu không đổi lấy từ đầu đoạn OA1, tín hiệu biến thiên lấy từ đầu OA4 Điện áp chuẩn để so sánh để định đổi điện áp OA1 trung tính vào V- Giả sử đầu OA1 dương,U1>0 khuếch dại OA2, tích phân đảo dấu cho điện áp có phần xuống điện áp cưa Sườn xuống điện áp tựa tới lúc điện áp vào R3,R5 trái dấu tới V+ = đầu OA1 đổi dấu thành âm Chu kì điện áp OA1 luân phiên đổi dấu cho ta điện áp hình Tần số điện áp cưa tính: f= Bằng cách chọn trị số điện trở tụ điện ta có điện áp tựa có Chu kỳ mong muốn Chu kỳ là: Điện áp là: T = 4.R3.C4 Ur = Umax c) Khâu so sánh điện áp Trang 40 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Hình 3.6- Mạch so sánh điện áp -Đây thực chất cộng đảo dấu Khi đó: Uss1= -Uss2 Hình3.7- Đồ thị so sánh điện Uđk với Urc Tương tự mạch so sánh thường gặp.Khâu so sánh PWM báo hiệu cân điện áp cần so sánh điện áp chuẩn từ xác định thời điểm mở khóa van bán Trang 41 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử dẫn.Đầu vào khâu gồm có hai tín hiệu,điện áp tựa (điện áp tam giác) điện áp chiều làm điện áp điều khiển hình 3.2.2.e Từ hình 3.2.2.e thấy chu kỳ điện áp tựa có hai thời điểm điện áp tựa điện áp điều khiển.Tại thời điểm đó,đầu khâu so sánh đổi dấu chẳng hạn điện áp mức dương chuyển sang mức âm ngược lại.Tương ứng với thời điểm đột biến điện áp đầu khâu so sánh cần có lệnh mở khóa van bán dẫn mà điều khiển đóng ngắt IRF 460.Bằng cách điều chỉnh biến trở để Udk thay đổi ta dạng xung đầu thay đổi tương ứng điện áp thay đổi Hình 3.8- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Để thay đổi tốc độ động ta thay đổi Uđk thơng qua chiết áp Khi Uđk thay đổi làm cho γthay đổi độ rộng xung thay đổi Trang 42 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 3.3.3: Khối nguồn Hình 3.9- Khối nguồn *Nguyên lý hoạt động khối nguồn Điện áp xoay chiều đưa qua MBA 12v xoay chiều Được chỉnh lưu cầu B2 cho điện áp 12v chiều cấp cho toàn mạch điện IC4 7812 ổn áp 12v chiều cấp cho khối điều khiển tạo xung Tụ điện để lọc điện san phẳng điện chiều, hạn chế nhiễu cho mạch Ngồi sử dụng chỉnh lưu cầu lấy từ nguồn 24v máy biến áp chạy cho động 3.3.4 : Nguyên lý hoạt động toàn mạch -LM324 tạo băm xung PWM tùy chỉnh độ rộng xung thông qua biến trở đưa xung vào kích mở FET -Role có nhiệm vụ đảo chiều động cách thay đổi cực nguồn chiều vào động -FET kích mở xung PWM làm thay đổi điện áp trung bình đặt vào động làm thay đổi vận tốc động Trang 43 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MẠCH Trang 44 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 4.1 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ bord mạch Hình 4.1-Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Trang 45 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Hình 4.2-Sơ đồ boad mạch 4.2 Hình ảnh thực tế Trang 46 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 4.3 Phương hướng phát triển đề tài Ngày với phát triển khoa học-công nghệ ứng dụng điều chế biến đổi xung áp chiều phương pháp PWM, chúng em ứng dụng chế tạo thành cơng mơ hình sản phẩm " Mạch điều khiển tốc độ động chiều có đảo chiều" Qua chúng em thấy tính ứng dụng cao đồ án ứng dụng vào thực tế để chế tạo sản phẩm thực ngồi sản phẩm mơ hình chúng em KẾT LUẬN Trong suốt trình thực đề tài này, với nhiều cố gắng nỗ lực chúng em với hướng dẫn, bảo tận tình "Nguyễn Phương Thảo" chúng em hoàn thành đề tài này.Tuy nhiên số hạn chế khâu thiết kế.Qua trình thực đề tài chúng em học hỏi nhiều vấn đề bổ ích Phương pháp điều khiển động phương pháp điều chế xung với PWM chúng em nâng cao khả thực hành làm mạch,tra cứu linh kiện.Đặc biệt trình trực tiếp bắt tay vào làm sản phẩm cụ thể chúng em nhận thức rõ lý thuyết thực hành có khoảng cách khơng nhỏ, vấn đề đặt cho em phải tìm hiểu khắc phục khúc mắc trình thực hiện.Đây hành trang quý báu cho sinh viên bước vào sống nghề nghiệp sau Mặc dù có nhiều cố gắng q trình làm đồ án,song hạn chế mặt thời gian khả nên khơng thể tránh khỏi có sai sót.Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án chúng em hoàn chỉnh Trang 47 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính – Điện tử công suất – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Võ Quang Lạp, Trần Xuân Minh – Kỹ thuật biến đổi – Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lê Văn Doanh – Điện tử công suất Lý thuyết, thiết kế ứng dụng – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi – Phân tích giải mạch Điện tử cơng suất NXB Khoa học Kỹ Thuật Nguyễn Bính, Dương Văn Nghi – Giáo trình kỹ thuật biến đổi cơng suất lơn- Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1982 Trang 48 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Trang 49 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Trang 50 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Trang 51 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Trang 52 ... dụng nhiều điều khiển động chiều, sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động DC : Hình 2.26.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động DC Đây mạch đơn giản điều khiển động Nếu muốn điều khiển động quay thuận... pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều có phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện áp Uu đặt vào phần ứng động tốt hay sử dụng thu đặc tính có độ cứng không đổi, điều chỉnh tốc. .. xung áp đảo dòng lớp B Tải phần ứng độngS3 chiều kích từ độc lập thay mạch tương đương R-L-E *Nguyên lý hoạt động D3 Chế độ động cơ: Trong khoảng ≤ t ≤ , động nối nguồn qua , điện áp đặt lên động
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ DC có đảo chiều, Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ DC có đảo chiều, Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT, a) Mở máy động cơ điện một chiều, b) Động cơ điện một chiều kích từ song song, b. Phương pháp thay đổi tần số xung, d).Xung áp nối tiếp, Mạch công suất dùng 1 con MOSFET để băm xung cung cấp điện áp đặt vào động cơ.Ngoài ra sử dụng 1 cầu chì để bảo vệ MOSTFET ., Hình 3.1-Sơ đồ nguyên lý mạch lực., * Giới thiệu về OPTO, a) Khâu tạo dao động và tạo điện áp. Chu kỳ xung tam giácT=4RC, c). Khâu so sánh điện áp., TÀI LIỆU THAM KHẢO

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn