PHẦN IV TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ: Việc tính chọn các thiết bị điện phải dựa trên cơ sở yêu cầu của tải và phương pháp truyền động, dựa vào yêu cấu trúc của sư đồ chỉnh lưu. Tính chọn thiết bị điện là vấn đề cần thiết và quan trọng, quyết định đến việc đưa sơ đồ thiết kế có ý nghĩa trong thực tế. Hệ thống truyền động điện máy bào giường làm việc có đảo chiều liên tục dùng hai bộ biến đổi cầu ba pha đối xứng mắc song song ngược. Để đáp ứng các yêu cầu của hệ thống, phải chọn các thiết bị mạch động lực và mạch điều khiển, sao cho các thiết bị làm việc tin cấy chắc chắn. Việc chọn đúng thiết bị điện thì hệ thống mới có hiệu suất làm việc cao, an toàn, tin cậy và giảm được nhiều hỏng hóc. Ngoài ra việc tính chọn thiết bị điện cần phải quan tâm đến chỉ tiêu kinh tế. Hệ thống phải gọn nhẹ, đơn giản, dễ sửa chữa. II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC: 1. Động cơ điện: Dựa vào công nghệ cắt gọt, mômen cắt gọt lớn nhất, chế độ làm việc của động cơ. Động cơ truyền động cho máy bào giường được chọn với các thông số sau. - Công suất định mức của động cơ: Pđm=75 (KW). - Điện áp địmh mức mạch phần ứng: Uđm= 330 (V). - Dòng điện định mức mạch phần ứng: Iđm=38,2 (A). - Tốc độ định mức của động cơ: nđm=795 (v/p). - Tốc độ lớn nhất của động cơ : nmax=1000 (v/p). - GD2 =5,75 kg/m3. - Hiệu suất: = 76,7%. - Điện trở cuộn dây phần ứng: Rư = 0,0027 (). - Điện trở cuộn kháng (nối tiếp): Rb = 0,0101 ( ). - Điện cảm cuộn dây phần ứng : Lư = 6,534 (mH). - Số mạch nhánh song song: a = 4.
- Điện cảm cuộn dây kích từ: LK =23,66 (H). - Điện trở cuộn dây kích từ: RK = 25,46 (). - Điện áp kích từ định mức: Uktđm = 1,66 (KW). - Dòng điện kích từ địng mức: Iktđm = 7,54 (A).
2. Tính chọn các Tiristor mạch cung cấp điện áp phần ứng: Tiristor là thiết bị bán dẫn để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện 1 chiều cung cấp cho động cơ 1 chiều kích từ động lập. Việc chọn các Tiristor phải dựa vào vào sơ đồ chỉnh lưu. Muốn có các van chỉnh lưu làm việc tin cậy và an toàn lâu dài, thì cần phải chọn các van chịu được trong điều kiện làm việc nặng nề nhất, cả khi phụ tải thay đổi vẫn đảm bảo độ tin cậy, chính xác, cụ thể là khi điện áp chỉnh lưu lớn nhất ứng với góc điều khiển = min . Điều kiện chọn các Tiristor như sau:
[Ung] Kung . Ungmax
[Itb] Kđt .It
Trong đó Kđt : Hệ số dự trữ dòng điên qua van, thường Kđt =1,82
chọn Kđt = 1,9.
Kung: Gias trị điện áp ngứng thường Kung =1,2 1,5 chọn Kung = 1,4. Ungmax: giá trị điện áp ngưực lớn nhất đặt vào mạch các cực K-A của
van
IT: Giá trị tính toán của dòng điện trung bình qua van đối với sơ đồ
chỉnh lưu cầu 3 pha.
Ungmax = 6 .U2 IT = I+Itbttv =I/m
Trong đó m: số pha nguồn (m=3) U2: Trị hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp động lực. Id:Dòng điện chạy qua động cơ do bộ chỉnh lưu cung cấp (là giá trị trung bình của dòng điện tải). Ta có giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu, đối với sơ đồ chỉnh lưu cấu 3 pha được xác định theo biểu thức.
cos
.
2U .
d UU
do
63 Để tính U2 ta lấy giá trị cực đại của điêệnáp chỉnh lưu.
cos =
dm
UU
U
U .
.34,2
U
U
d
do
dm
2
2
2
63
U 34,2
Trong đó gía trị điện áp thứ cấp máy biến áp (U2) câần pải quan tâm
đến cá hệ số.
- Hệ số xét đến khả năng sụt áp của điện áp lưới, thường lấy Ku=1,01 - Hệ số xét đến khả năng sụt áp trên điện trở MBA vàn trên các van
dm
U
KK .
.
.05,1.01,1
(150
V
)
2
u
r
U 34,2
330 34,2
(Kr), thường lấy Kr= 1,05
Ungmax= 6 .U2 = 6 .150 =376,42 (V)
Từ đó ta có điều kiện chọn van
Ungmax. Kung= 1,4.376,42 =514,39(V)
d
dm
Tính dòng điện chỉnh lưu theo dòng điện định mức của động cơ.
I
(73,12
A )
T
I 3
2,38 3
Từ đó tính được : Id = Iđm = 38,2 (A) I 3
KdT .IT = 12,73.1,9 = 24 (A) Như vậy căn cứ vào các kết quả tính toán được và điều kiện để chọn Tiristor tra sách điện tử công suất lớn.Tiristor do liên xô chế tạo có các thông số sau.
Mã hiệu
I (A) Ungmax (KV) Iđk (A) Uđk (V) U (V)
T-150 150 0,3 7 di/dt (A/ s) 10 di/dt (V/ s) 200 tkh ( ) 0,05 1 0,75 200
3. Tính chọn cuộn kháng san bằng: Cuộn kháng san bằng chính là cuộn KH, nó được nối giữa nguồn chỉnh lưu và động cơ. Chức năng để san bằng các xung áp chỉnh lưu đến mức độ nào đó do phụ tải yêu cầu. Ngoài ra làm suy giảm mạch dòng điện có tần số cao. Chỉ tiêu của bộ lọc san bằng (Ksb). Vì sóng hoài bậc cao thì
v
K
biên độ nhỏ (bậc càng cao thì biên độ càng nhỏ), nên đối với chỉnh lưu người ta chỉ xét đến lọc sóng cơ bản.
r
Hệ số san bằng (Ksb) được xác định theo biểu thức K sb K
Trong đó: Kv hệ số xung ở đầu vào. Giá trị của Kv phụ thuộc vào số
mv
K
v
2 2
U 1 U
dv
m
1
x
đồi chỉnh lưu.
U1mv: Biên độ sóng cơ bản của điện áp chỉnh lưu, đầu vào bộ lọc. Uđv: Điện áp 1 chiều ở đầu ra của thiết bị chỉnh lưu. mx: Số xung áp của điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ của điện áp
nguồn xuay chiều.
Tra bảng B2-1/86 (ĐTCSL) với chỉnh lưu cầu 3 pha
mx = 6 Ku = 0,057
Như vậy Ku = 5,7% đối với chỉnh lưu cầu 3 pha Kr: Hệ số xung ở đầu ra bộ lọc. Giá trị của Kr do yêu cầu của phụ tải
mr
K
r
U )1( U
d
quyết định
U1mr: Biên độ lớn nhất của xung áp sóng cơ bản ở đầu ra bộ lọc. Ud: Điện áp một chiều trên tải. Tra bảng B2-2/87 (ĐTCSL), với tải
v
K
28,2
K sb K
7,5 5,2
r
cảm kháng chỉnh lưu cầu 3 pha (máy biến áp đấu Y/Y) được Kr =2,5
2
K
1
L kh
sb
r . T . m
U dm . . I
m
x
x
dm
2
28,2.
(01,01
H
)
LKH
330 2,38.50.2.6
Giá trị điện cảm của cuộn kháng lọc.
2
2
4
4
d
Tính cuộn kháng: chọn lõi thép cuộn kháng hình chữ E. chiều rộng
a
6,2
IL .
2,38.01,0.6,2
(08,5
cm )
KH
trục giữa của lõi thép: .
m = h/a, n = c/a, k = b/a
h= m.a = 2,5 .5,08 = 12,7 (cm) c= n.a = 0,5 .5,08 =2,54(cm) b= n.a =1,3.5,08 = 6,6(cm)
2
2
Phương pháp tính lõi thép không theo kích thước chuẩn, ta nên dưa vào các hệ số phú. Trong đó h: Chiều cao của lõi thép c: Chiều rộng của lõi thép d: Chiều dày của lõi thép Theo kinh nghiệp đối với lõi thép hình chữ E thì tốt nhất nên chọn các hệ số có giá trị m = 2,5, n = 0,5, k = 1 1,5. Chọn k =1,3 Vậy được ` Tiết diện trụ giữa lõi thép a = b.a = k.a2 =1,3.5,082 =33,55(cm2) = 34(cm2) l = 2(1+0,5+2,5).5,08 = 41,15(cm) Hệ số phụ để tính số vòng dây của cuộn kháng
,0
0104
. IL d LQ .
2,38.01,0 15,41.34
M = =
Qua đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa từ thẩm () và chiều rộng khe hở khL % ) vào hệ số phụ (M) tra hình II -56/83.(ĐTCSL) không khí lõi thép (
khL % =1,9. Chiều dài khe hở không khí:
khL =2.0,05.Lkk%.l = 2. 0,05. 1,9. 41,15= 7,82
được M = 62,
4
Số vòng dây quận kháng
.10
125
v )(
. lKL H . .26,1
15,41.01,0 34.62.26,1
W =10.
d
Chọn mật độ dongfg điện dây dẫn J = 4,5(A/mm)
d
.13,1
.13,1
(3,3
mm
)
I J
2,38 5,4
Đường dây quấn cuộn kháng:
2
2
3,3.
K
10.8
3 .
35,0
K
10.8
3 .
34,0
ld
ld
dw . . hc
125 7,12.54,2
Kiểm tra hệ số lấp đầy cửa sổ theo biểu thức
Vậy Klđ=0,34 <0,35 ;là hiển nhiên đúng. Điều kiện kiểm tra đã thoả
mãn.
.(2[
ba
)
. C
rKH
4
2
54,2.14,3)6,6
01,0
] Điện trở cuộn kháng lọc .25,2 w d 10.
08,5.(2
KHr
4
2
125.25,2 10.3,3
4. Tính chọn R-C bảo vệ tiristor trong mạch độnh lực. Mạch R-C mắc song song vơi Tiristor có tác dụng để bảo vệ quá gia tốc du/dt cho các tiristor khi xảy ra quá độ trong mạch. Bảo vệ quá điện áp do tích tụ điện tích khi chuyển mạch gây nên. Nếu điện áp thuận đặt vào các cực A-K của tiristor tăng trưởng đột ngột với tốc độ lớn hơn mức điện áp cho phép du/dt, làm cho Tiristor tự động mở mà không cần điều khiển (ig = 0), đây là sự cố không mong muốn, có 2 loại nguyên nhân gây nên quá điện áp:
- Nguyên nhân nội tại (xẩy ra trong quá trình chuyển đổi của các van).
Đây là sự tích tụ điện tích trong các lớp bán dẫn.
- Nguyên nhân bên ngoài hường xẩy ra rất nhiều như khi đóng cắt
không tải 1 máy bién áp trên đường dây, khi có xét đánh.. .
Mạch R-C mắc song song với các tiristor có thể tránh được hiện tượng mà không mong muốn nói trên và bảo vệ quá điện áp do nhiều nguyên nhân gay ra . Theo luật đóng mở thì điện áp đột biến tăng sẽ biến thiên liên tục tại thời điểm xây ra quá độ qua tụ C, vì thế mà khi có tốc độ tăng trưởng điện áp lốn vẫn dữ được điện áp trên Anôt của tiritor (so với katot)không bị tăng đột ngột.
Tính toán các phần tử R-C.
1 2
Năng lượng tích luỹ trên quận cảm Wk = .(Lư + Lkk).Ixm
Trong đó I là dòng điện gia tốc trong mạch thường lấy theo dong tải, vậy
.(6,53.10-3 + 0,01).38,22 = 12,039 (T) Wk = ta có: Ixm = Iđm = 38,2 (A) 1 2
3
Tụ C thường được chọn theo công thức kinh nghiệm.
w .2 k . UK w
10. 2 th
max
C
w k w c
Trong đó Kw =
3
3
Wc là năng lượng phản kháng trên tụ C, thường lấy Kw = 0,4
,0
000446
10.
2
039,12.2 .(4,0 .6
10. )150
C (F)
R . KL
Hiệu quả ngăn chặn sự cố của mạch bảo vệ R-C được đặc trưng bằng tỷ số
.2 63,0
Theo kinh nghiệm là tốt nhất
0073
Trong đó L=Lư+LinhT 0,00653+ 0,001= 0,00753(H) từ đó ta tính được
=166.3()
.0 000446
,0
310.
L C
R=2.3 =2.065
Lấy R=170()
5.Tính chọn máy biến áp động lực Máy biến áp động lực là thiết bị biến đổi nguồn điện xoay chiều từ lưới điện thành nguồn điện xoay chiều phù hợp để cung cấp cho các bộ biến đổi.
- Công suất MBA : Vì là bộ biến đổi cầu ba pha nên
S=1,05 x Pd=1,05 x Ud x Id=1,05 x 330 x 38,2=13,236(KVA)
- Chọn mạch từ ba trụ tiết diện mỗi trụ được tnhs theo công thức ninh
nghiệm sau:
S . fC
Q = K.
Trong đó k = 4 5 nếu là máy biến áp dầu
3
.13
k = 5 6 nếu là MBA nhò S = công suất biểu diễn của MBA f = tần số nguồn xoay chiều ở đây ta thiết kế với MBA nhò và chọn K=6 ta có
10.256 50.3
Q = 6. =56.40(cm2)
Chọn mạch từ có kích thước như hình IV - 1 với mạch từ đó thiết diện
của mỗi trụ là 8.7,3= 60 cm2 Tiết diẹn có x là: 0,95.60 =57cm2.Trong đó 0,95 là hệ số ép chặt của lõi Chọn tôn xi lích có công suất tổn thất 0,13.10-2 kw/1kg trọng lượng phần đầu trụ là 3.7,5.8.32.7.10-3= 40,32kg
-Trọng lượng phần gông là:2.7,5.8.7.44.10-3= 36,96 kg Chọn mật độ tự cảm =1,1
4
4
10.380
3/
1
Ta có số vòng cuộn sơ cấp MBA là.
n
160
U 10. .44,4
1,1.40,56.50.44,4
3/ . mQf .
1
462
,1
vòng
380 260
2
- Tỉ số MBA là : Kba = - Điện áp dây thứ cấp là:U2=150. 3 =260(v). U U
n
,109
474
v )(
2
n 1 k
ba
160 462 ,1 - Chọn mật độ dòng điện J= 3(A/mm2) - Dòng điện cuộn sơ cấp là :
1
I
KI . .
,1.2,38.
462
(44,17
A )
1
d
1 BA
2 3
2 3
- số vòng dây thứ cấp là :
(Do máy biến áp đấu Y/Y0) lên tại một thời điểm bao giờ cũng có 1
.
.
d KI .
1 BA
d KI .
1 BA
2 3
1 3
pha có dòng còn hai pha kia có dòng ).
2
2
d
,4
028
(
mm
)
2
I .4 . J
2,38.4 14,3.3
Đường kính của dây tưứ cấp là
Vì đường kính quá lớn, không có dòng tiêu nên ta chon dây có tiết
2
1
d
721,2
(
mm
)
1
I .4 . J
44,17.4 14,3.3
diện chữ nhât S1 =12,7 mm2. Kích thức dòng cuộn thứ cấp chọn lại 3,2.4 =12,8 mm2. Đường kính dây cuốn sơ cấp là
Ta chọn dây ê may tiêu chuẩn có lớp cách điện S =0,11 (mm). Như
d
m
4
4
r
K
.
.
.5,2
.
133,0
Ba
r
U . SI
.
. fC . IU .
330 1,1.50.2,38
1,1.50.3 330 2,38.
d
m
d
d
vậy dây có đường kính d1= 2,83 (mm). Điện trở dây quấn
Số trụ của máy biến áp: C = 3 (vòng). Điện kháng tản của máy biến
3
3
d
L
. CK
.
.
10.1,0
.
.
10..14,0
H
BA
i
U . f
I
.
330 1,1.50.2,38
d
m
m
4
4
1 1,1.50.3 2,38.330
1 fC . . IU .
d
d
Tong đó Kr: Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu và đặc điểm của tải, Tra bảng II-2 ĐTTCSL ta có Kr =2,5 với máy biến áp đấu Y/Y tải cảm kháng, sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha. áp.
Trong đó Kn = 0,1.10-3 là hệ só phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu và đặc
tính phụ thuộc tải tra bảng 22 Điện Tử Công Suất Lớn.
Điện áp tải trên điện trở máy biến áp. Uv = Id.rBA = 38,2.0,133 = 5,1V. Điện áp lõi trên điện kháng tải của máy biến áp.
Ux = 2.f.NBA.Id = 2.3,14.50.0,14.10-3.38,2 = 1,67V. Vậy điện áp chỉnh lưu khi đầy tải là Ud = Ud0 - U. Trong đó U = Ur + Ux + 2Uv + Uck = 5,1 + 1,67 + 1,5 + 38,2.0,133 = 13,35 V.
Giả sử chỉnh lưu với góc điều khiển = 0. Tổn thất trong lõi sắt, tính cả 15% tổn thất phụ là: P = 10.1,15.0,133.(41,04+ 37,62).1,12 = 145,58 W
Hiệu suất của hệ thống.
%1,95
IU . d P
d
2,38.330 58,145
IU .
330
2,38.
2,38.35,13
IU . d
d
d
=
6. Chọn van chỉnh lưu ở mạch kích từ.
Điều chọn diôt cũng tương tụ như chọn tiristor.
dI.
.2
Ugv = 1,6.Ungmax; Itbv = 1,4.Itb; Itb = . Để tiện lợi lấy Itbmax = Id.
.
Vậy Itbv 1,4.7,54.10,55 111,429 A.
Vì chỉnh lưu cầu ba pha ta có Ungmax =
2 2U Điện áp đưa vào chỉnh lưu là 380 V, Điện áp trung bình sau cầu chỉnh lưu là 220 V nên góc điều khiển min ta có. Mã hiệu
Ungmax = 1,4.380 = 537,401 V Ungv = 1,6.537,401 = 839,842 V. Vậy chọn diôt có các thông số sau:
In(mA) Tốc độ không khí làm mát(m/s)
3 B - 25 3 I(A) Ungmax(V) U(V) 0,75 25 1001000
7. Chọn máy phát tốc:
Máy phát tốc là một thiết bị nối đồng trục với động cơ. Dùng để lấy
phản hồi âm tốc độ đây cả quan hệ số .
Chọn máy phát tốc với các thông số sau.
V IH(A) RH()_ 0,01 100 Mã hiệu nH(v/p) UH(V) 1500 T - 4
U
100
H
RI . H
H
Từ đó.
,0
00333
E T n
n
.01,04 1500
H
H
.
8. Tính điện trở bão hào.
Khi muốn dừng hệ thống, ta cắt động cơ ra khỏi nguồn điện, lúc này có thể hãm động cơ bằng phương pháp hãm động năng dựa vào mạch điện trở RH (gọi là điện trở hãm) toàn bộ năng lượng mạch phần ứng sẽ được
khép mạch qua RH và tiêu tán trên RH. Tuỳ theo giá trị của RH mà thời gian hãm nhanh hay chậm, khi đó quận kích từ vẫn được cấp điện. Tại thời điểm ban đầu hãm thì tốc độ của động cơ vẫn đang ở tốc độ và ta có Ehd = K..hd = Ed = - Uđm.
Dòng điện hãm ban đầu là:
U dm R
330 0227
,0
R
H
R u
H
Ihd =
Nếu RH càng nhỏ thì đặc tính càng cứng mô men hãm càng lớn nếu thời gian hãm càng nhah, tuy nhiên qua nghiên cứu thực tế thì cần phải hạn chế sao cho dòng hãm ban đầu nằm trong giới hạn hco phép: Ihđ (2 2,5)Iđm chọn Ihđ = 2,3Iđm.
37,3
R H
330 0227
,0
R
H
vậy 2,3.38,2 = Và chọn RH = 4
IđmA Ilvmax. Imax Ixk .
Điều kiện chọn UđmA Uđm mạng . Từ kết quả tính ở trên ta chọn được áptômát có các thông số kỹ thuật
Dòng định mức Iđm(A) 60
Điện áp Uđm(V) 500
Dòng điện tác động tức thời (A) 250
Dòng định mức củamốc bảo vệ 25
Sự cố 3
9.Tính chọn áptômát. Áptômát (AB) được sử dụng để bảo vệ sự cố nhắn mạch hoặc quá tải có thể sẩy ra trên các đường dây cung cấp điện chọn các bộ biến đổi và các đầu vào của máy biến áp. Ngoài ra áptômát còn được sử dụng như một thiết bị đóng cắt nguồn hco hệ thống: sau: Kiểu
A3114/1
10. Tính toán mạch phần ứng. Điện trở mạch phần ứng: R = .(Rư + Rkh..Rtx) : Là hệ số trong điều kiện làm việc 250C và 750C
,0
(071
)
= 1,2 Rtx: Điện trở tiếp xúc, thường lấy Utx = 2,7 (V).
7,2 2,38
Rtx =
Rư ; RKH: Điện trở phần ứng độn cơ và điện trở cuận kháng lọc R = 1,2.(0,0227 + 0,01 + 0,071) = 0,124 (). - Điện cảm mạch phần ứng: L = Lư + LKH = 6,534 + 10 = 16,534 (mH) = 0,017 (H).
III. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ KHUẾCH ĐẠI TRUNG GIAN: 1. Tính toán mạch khuếch đại trung gian:
*. Ta có sơ đồ cấu trúc của hệ thống như sau:
IR
U®
n
ky
K
K
(-)
KI
(-)
Ing
Vì khảo sát ở chế độ tĩnh nên bỏ qua ảnh hưởng của các hằng số thời
gian mà chỉ quan tâm đến ảnh hưởng của các hệ số khuếch đại.
Trong đó: Uđ: Tín hiẹu điện áp đặt tốc độ Ky: Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại trung gian K : Hệ số khuếch đại của bộ biến đổi K : Hệ số khuếch đại của động cơ KI: Hệ số khuếch đại của khâu phản hồi âm dòng điện : Hệ số khuếch đại của khâu phản hồi âm tốc độ Iư.R : Nhiễu loạn của phụ tải Ing: Tín hiệu dòng điện ngắt
U
d
u
d
u
( U
KRI
).
.
d
u
. RI . eK
Phương trình hệ thống. Ud = [(Uđ - n).Ky - (Iư - Ing).KI].K U n = .
u . RI
. RI .. eC n K
Kết hợp hai biểu thức trên ta được: .
. KKKU
.
.
. KKKI
.
KKI
.(
.
). KR
y
d
ng
I
u
I
. Ud =
1
.
. KKK
.
y
n = .
Khi hệ thống đang làm việc ổn định thì chỉ có khâu phản hồi am tốc
độ tham gia tác động còn khâu phản hồi âm dòng điện không tác động.
.
.
.
d
. KKKU y 1
. KKKy .
KRI u .
Khi đó KI = 1(I) = 0. . Vậy n = .
.
.
d
n
Đặt K = Ky.K .K là hệ số yêu cầu của hệ thống. Hệ số này xác định theo đô sụt tốc độ trên đường đặc tính cơ thấp nhất. Vì sai lẹch tốc độ ở đường này là lớn nhất.
KRIKU . u K .
1
(1)
Với n0max, n0min : Tốc độ không tải lý tưởng ứng với đặc tính cao nhất
Với yêu cầu dải điều chỉnh D = 30 sai lệch tính St 5% ta được n =
n
n 0
min
max
dm
S
1
1
t
n 0
max
n 0 n
min n
n n
n dm S
1
min
0
min
0
max
t
và thấp nhất. St.n0min = St. n0min/D (2) mặt khác.
)3(
.
n dm D
S
t S
1
.
.
u
Mặt khác theo (1) Thay (2) được n
n
n
n
0
t KRI .
K
1
(4) Cân bằng (3) và (4) ta được
.
u
.
u
t
dm
dm
t
K
nS . DS ).
1(
KRI K
.
1
1
t
KRI nS . DS ).
1(
t
.
1
(5)
: Hệ số phản hồi âm tốc độ = 0,0033 R : Tổng điện trở mạch phần ứng R = 0,124. Iư: Trị số dòng điện trên tải, Tính theo dòng định mức động cơ
Iư=38,2
k: Hệ số khuếch đại của động cơ.
,2
444
K
1 K
C
U
.(
330
n
dm R
795 124,0
2,38.
e
1 dm e
dm
R u
IR ). tx
dm
KH
*Tính
* Tính K :
d
Để tính hệ số khuếch ddaijcuar bộ biến đổi (K ) ta xây dựng đặc tính biểu diễn quan hệ ud=f(uđk) sau đó tuyến tính hoá đặc tính này ra đặc tính hệ số góc của đoạn đặc tính đó.Hệ số của đoạn đặc tính cơ là hệ số khuếch đại
U U
dk
của bộ biến đổi K =tg =
Quan hệ Ud=f(Uđk) xuất phát từ hai quan hệ: Ud=f() và = f(Uđk) * Xây dựng quan hệ Ud=f(): coi hệ thống làm việc ở chế độ dòng điện liên tục Ud=Uđ0.cos Trong đó: Uđ0=351(v) là điện áp chỉnh lưu không tải của bộ biến đổi là góc điều khiển.Cho biến thiên từ =(0 /2) ta được các trị số Ud lập thành bảng sau:
0
351 /12 /3 /4 338,7 303,97 248,2 /12 175,5 /2 0 Ud
*Xây dựng quan hệ =f(Uđk)
Khi thay đổi giá trị điện áp điều khiển (Uđk) thì giá trị góc điều khiển cũng thay đổi theo.ứng với mỗi (Uđk) khác nhau ta nhận được các giá trị
dk
của .Căn cứ vào đồ thị của Uđk và điện áp tựa Urc,thấy góc biến đổi theo Uđk với quy luật sau:
1(
)
U
U
1(
dk
ñc
2
U U
2 )
ñc
= . Mặt khác với vi mạch khuếch đại
thuật toán thì tín hiệu là Urmax= 14 nên biên độ cực đại của Urc là Urcmax=14v.Song khi thực hiện so sánh thì Urc được dịch đi sao cho Urc=0 khi =/2,nghĩa là ta chỉ sử dụng nửa biên độ cực đại của Urc
f
1(
).
U Urc
1(2/max
2 )
2
cho biến thiên từ =(0/2) ta được Uđk=
các trị số Uđk lập thành bảng
0
7 /12 /8 5,25 5,83 /6 4,17 /4 6/13 5/12 1,17 2,33 3,5 /2 0 Uddk(v)
Quan hệ Ud=f(Uđk)
Ud
351
B
250
200
120
80
50
A
Uđk
0
0,5
2
4
5
7
351 338,7 303,97 288,2 17,55 103,6 1,17 5,83 4,67 2,33 3,5 7 0 0 Ud(v) Udk(v)
d
167,50
Tuyến tính hoá đọan dặc tính AB, ta tính được hệ số khuếch đại của
351 50 5,05,6
dk
K= bộ biến đổi như sau. U U
515,20
yk
2515 , 244 444 167,50.
,2
Tính ky: ta có k= ky.k.k ky= k/ k .k
* Hệ số khuếch đại yêu cầu (kyc) của toàn ống thng .
kyc = ky.k .k .kph= 20,515.2,444.50,167.0,0033 = 8,5 * Tóm lại mạch khuếch đại trung gian có hệ số khuếch đại là
U o
U
+v
omax
+ -
TU
- OA +
6
+ -
l 1 l 2
U
omin
-v .
Sơ đồ
kY=20,515. Để thực hiện mạch khuếch đại trung gian này, sử dụng các vi mạch khuếch đại thuật toán A741 mắc nối tiếp cùng với các điện trở chức năng .
Các thông số kỹ thuật của vi mạch A741
100
Hệ số khuếch đại điện áp hở mạch Trở nháy vào 1M
Trở nháy ra
150 200 mA Dòng điện phần cực vào A0 Zmin Z0 Ib
Điện áp vào cực đại 13 v
Điện áp ra cực đại
Điện áp lệch đầu vào
Điện áp nguồn cực đai
14 v 2 mvi 0,4 mv Ngưỡng điện áp bão hòa 18 v 1MHZ tần số cắt Vminv Vminr Vc0 Ung USmax f0
- Chọn tỷ số biến áp của BAX: Thông thường BAX được thiết kế có
Các mức điện thế của sơ đồ được tính theo mức điện thế chuẩn zêzo là điểm nối đất. các vi mạch khuếch đại thuật toán A741 mắc nối tiếp nhau và có các điện trở hồi tiếp âm. Sử dụng vi mạch này có các ưu điểm là tốc độ tăng lớn dải từ thông rộng, nó đậu chế tạo chống khóa ở đầu vào và chống ngắn mạch ở đầu ra, được bù tần số để tránh mất ổn định ở chế độ tuyến tính. 2. Tính chọn các thiết bị mạch điều khiển. a) Tính chọn biến áp xung (BAX). Yêu cầu đối với BAX là phải tạo được xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển và mạch động lực, dễ dàng phân bố xung tới các cực điều khiển của Tiristor. tỷ số biến áp là n =2 3 vậy chọn n=2. - Tính toán với BAX có n=2. Các xung cần ttaoj ra có các thông số Ig=0,42 (A), Ug =10 (V), độ rộng xung điều khiển: Tx = 600 (s) =6.10- 4(s). Mạch từ của BAX chọn vật liệu là 330, loại chữ E, có 3 trụ làm việc trên 1 phần của đặc tính từ hóa B=0,7(T). b) Tính chọn tầng khuếch đại cuối cùng. Tầng khuếch đại xung sử dụn các Tranzitor ngược mắc theo cầu Dalingtor chọn dựa theo thông số của các biến áp xung: u1=20 (v), I1=I2=0,21 (A). Tranzitor Tr1= làm việc ở chế độ xung, chọn loại 605 có các thông số kỹ thuật sau. VCE= 40 (v), ICmax = 1,5(A), =20 40, Pm= 3(w), tmax = 850c Ta chon =20 IB1=IC/ =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA).
VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), =13 25, chọn Tr2 có hệ số =15.
Mạch logics gửi xung và mạch phát xung sử dụng phần tử sau. AND: Dùng loại 4081 nguồn nuôi VCC=3 15 (v) NOR: Dùng loại 4001 nguồn nuôi VCC=3 15 (v) NOT: Dùng loại 4019 nguồn nuôi VCC=3 15 (v) OR: Dùng loại 4071 nguồn nuôi VCC=3 15 (v)
Nên cho dòng IB càng nhỏ thì xung càng ít mất đối xứng chọn thêm tầng khuếch đại trung gian Tr2 làm việc ở chế độ khuếch đại, loại M25 có các thông số kỹ thuật sau. c) Tính chọn máy biến áp đồng pha. Máy biến áp đồng pha (BAĐ) được sử dụng là máy biến áp 3 pha 3 trụ, sơ đồi nối Y/Y0 đặt vào điện áp lưới xoay chiều 380 (v) phí sơ cấp, phía thứ cấp nối Y0 có điện áp hiệu dụng u2=20 (v). d) Chọn các Tranzitor ở mạch điều khiển. Ở mạch tạo xung chữ nhật đồng pha khóa khống chế mạch tích phân và Tranzitor mạch sửa xung chọn loại KT201A có các thông số kỹ thuật sau VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), = 20 60, công suất tiêu tán p = 0,15 (w). e) Các vi mach khuếch đại thuật toán trong mạch tích phân. Tạo điện áp răng cưa và trong mạch so sánh sử dụng loại A741 có các thông số kỹ thuật như ở phần trước đã trình bầy. Tụ tạo điện áp răng cưa trong mạch tích phân C =4,7 F (v). f) Các phần tử logic trong các mạch. g) Các Tranzitor quang (photo quang ). Các Tranzitor quang được sử dụng để laays tín hiệu kiểm tra các dòng điện trong sơ đồ chỉnh lưu. Chọn loạiN35 theo kinh nghiệp sử dụng thì dòng đi qua đi ốt quang có các cường độ ID=70 100 (mA). Thì Tranzitor quang mớ bão hòa (Tranzitor quang làm việc ở chế độ bão hòa là tốt nhất)
