intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đề tài : Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều

Chia sẻ: Phan Van Tuan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:73

Thêm vào BST
Báo xấu
239
lượt xem 73
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguyên lý làm việc của Tiristor: Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm của nguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược. Gần như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại E1 của J2 có chiều hướng từ N1 về P2.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài : Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều

  1. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều Đề tài : Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều Trang:1 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  2. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều Mục lục CHƯƠNG I ............................................................................................................. 6 GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ......... 6 Giới thiệu Tiristor ......................................................................................... 6 1 .1 1 .2 Giới thiệu động cơ một chiều ............................................................................. 7 1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều ........................................................... 8 1.2.1.1. Phần tĩnh................................ ................................ ............................. 8 1.2.1.2. Phần quay ........................................................................................... 8 1.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập ................................ .............................. 9 1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý:................................................................................... 9 1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng : .................................................... 10 1.2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:................................ ..................... 10 1.2.2.4 Ảnh hưởng của từ thông:.................................................................... 11 1 .3 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều ................................................ 12 1.3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều .......... 12 1.3.2.1 Hoạt động của hệ thống ................................................................ ......... 13 CHƯƠNG II .......................................................................................................... 15 THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ....................................................... 15 2 .1 Lựa chọn thiết bị mạch động lực ...................................................................... 15 2.1.1 Chọn sơ đồ chỉnh lưu ................................................................ ............... 15 2.2.2 Lựa chọn phương án đảo chiều hai bộ chỉnh lưu....................................... 20 2.2.3 Lựa chọn phương án điều khiển hai bộ chỉnh lưu ..................................... 20 Trang:2 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  3. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều 2.2.3.1 Phương pháp điều khiển riêng ................................ ........................... 20 2.3.2.2 Phương pháp điều khiển chung .......................................................... 20 2 .2 Tính chọn thiết bị mạch động lực ..................................................................... 21 2.2.1 Tính chọn động cơ ................................ .................................................... 21 2.2.2 Tính chọn công suất máy biến áp động lực. .............................................. 21 2.2.3 Tính chọn Tiristo...................................................................................... 22 2.2.4 Tính chọn cuộn kháng cân bằng ................................................................ 23 2.2.5 Tính chọn cuộn kh áng san bằng ................................................................ 24 2.2.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực. .................................................. 25 2 .3 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ truyền động ................................ ... 26 2.3.1 Sơ đồ................................................................................................ ......... 26 2.3.2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực .................................................... 27 CHƯƠNG III ................................................................................................ ......... 31 THIẾT KẾ MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN .................................................... 31 3 .1 Đặt vấn đề ................................ ....................................................................... 31 3 .2 Thiết kế mạch phát xung điều khiển ................................................................. 31 3.2.1. Lựa chọn phương pháp phát xung ................................ ............................ 31 3.2.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng ................................ ............... 32 3.2.2.1 Mạch đồng bộ hoá................................ .............................................. 32 3.2.2.2 Mạch phát sóng răng cưa ................................ ................................ .. 33 3.2.2.3 Khối so sánh ...................................................................................... 34 3.2.2.4 Khâu tạo xung ................................................................................... 35 3.2.3 Một số mạch khác ................................ .................................................... 36 3.2.3.1 Mạch tạo nguồn nuôi ................................................................ ......... 36 3.3.1 Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo.......................................................... 41 3.3.2 Tính chọn khâu phản hồi tốc độ ................................................................ 41 3.3.3 Tính chọn BAX .......................................................................................... 41 3.3.4 Tính khâu khuyếch đại xung ...................................................................... 42 3.3.5 Tính chọn mạch tạo điện áp răng cưa ....................................................... 42 3.3.6 Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian................................ ..................... 43 3.3.7 Xác định hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi .............................................. 44 CHƯƠNG IV ................................................................................................ ......... 45 THUYẾT MINH S Ơ ĐỒ NGUYÊN LÝ ................................................................ ... 45 4 .1 Nguyên lý làm việc của mạch động lực ................................ ............................ 45 4.1.1 Khi động cơ làm việc thuận: ..................................................................... 45 4.1.2 Khi động cơ làm việc theo chiều ngược: .................................................. 45 4 .2 Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển .......................................................... 45 4.2.1 Nguyên lý ổn định tốc độ và điều chỉnh tốc độ .......................................... 45 4.2.2 Khả năng hạn chế phụ tải ................................................................ ......... 46 4.2.3 Quá trình đảo chiều động cơ..................................................................... 46 4.2.4 Hãm dừng ................................ ................................................................. 46 CHƯƠNG V .......................................................................................................... 47 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH ................................................................ ............... 47 5 .1 Đặt vấn đề ................................ ....................................................................... 47 5 .2 Xây d ựng đặc tĩnh ................................................................ ............................ 47 5.2.1 Xây dựng đặc tính trong vùng làm việc ................................ ..................... 47 Trang:3 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  4. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều 5.2.2 Xây dựng đặc tính ở vùng ngắt dòng ......................................................... 48 CHƯƠNG VI ................................................................................................ ......... 51 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG ............................................................................. 51 XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ................................ ..................... 51 6 .1 Mục đích và ý nghĩa ......................................................................................... 51 6 .2 Xây d ựng sơ đồ cấu trúc hệ thống .................................................................... 51 6.2.1 Khảo sát chế độ động của hệ thống ................................ ........................... 53 6.2.1.1 Tính toán các hằng số thời gian và hệ số khuyếch đại ....................... 54 6.2.1.2 Xây dựng hàm truyền của hệ thống .................................................... 54 6 .3 Xét ổn định và hiện chỉnh hệ thống ................................ ................................ .. 56 6.3.1. Xét tính ổn định của hệ thống ................................................................ ... 56 6 .4 Hiệu chỉnh hệ thống ......................................................................................... 57 6.4.1 Hàm truyền BBĐ của hệ thống................................ ................................ .. 57 6.4.2 Hàm truyền của động cơ điện một chiều ................................................... 57 6.4.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động và mômen cản Mc động cơ................................ ................................ .............................................. 58 6.4.4. Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ................................................................. 61 CHƯƠNG VII................................................................ ........................................ 64 ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG .......... 64 7 .1 Giới thiệu phần mềm Matlab/Simulink............................................................. 64 7 .2 Thư viện khối chuẩn của Simulink: ................................ ................................ .. 64 7.2.1 Thư viện các khối Sources (Khối phát tín hiệu): ........................................ 65 7.2.2 Thư viện các khối Sinks............................................................................. 66 7 .2.3 Thư viện các khối Continuous. ...................................................................... 67 7.2.4 Thư viện các khối Dicrete (tín hiệu rời rạc hay tín hiệu số Z) ................... 68 7.2.5 Thư viện các khối Nonlinear (các khâu phi tuyến)..................................... 69 7.2.6 Thư viên khối Signal & System: ................................................................ 69 7.2.7 Thư viện chứa các khối toán học Math: .................................................... 69 7.2.8 Thư viện chứa các khối Function & Tables: .............................................. 70 7.2.9 Thư viện các khối mở rộng của Simulink: ................................................. 70 7 .3 Ứng dụng Matlab khảo sát tính ổn định của hệ thống ...................................... 71 7.3.1 Mô phỏng BBĐ của hệ thống .................................................................... 71 7.3.2 Mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều ..................................... 72 7.3.3 Mô phỏng hoạt động của dòng điện .......................................................... 72 7.3.4 Mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động ................................ 73 7.3.5 Mô phỏng khâu phản hồi chung của tốc độ và dòng điện .......................... 74 Kết luận ................................................................................................................. 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 77 Trang:4 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  5. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor. ................................................................ 6 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập .................................. 9 Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập .............................. 10 Hình 1.4: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập .............................. 11 Hình1.5:Đặc tính cơ điện (a)và đặc tính cơ (b)khi thay đổi từ thông ..................... 11 Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều ....................................... 12 Hình 1.7: Họ đặc tính cơ của hệ ............................................................................ 14 Hình 2.1: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 1 pha ........................... 16 Hình 2.2: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 3 pha ........................... 17 Hình 2.3: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha............................. 18 Hình 2.4: Dạng điện áp Ud mạch h ình tia 3 pha .................................................... 19 Hình 2.5 Sơ đồ mạch động lực................................................................ ............... 27 Hình 2.6 Giản đồ điện áp và dòng điện mạch động lực................................ ......... 30 Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây và đồ thị véctơ mạch đồng bộ hóa................................ ... 33 Hình 3.2: Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa ............................................................. 33 Trang:5 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  6. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều Hình 3.3: Sơ đồ mạch và đồ thị điện áp mạch so sánh ........................................... 35 Hình 3.4: Sơ đồ mạch tạo xung ................................ .............................................. 35 Hình 3.5: Giản đồ tạo xung ................................................................................... 36 Hình 3.6: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi.................................................................... 37 Hình 3.7: Sơ đồ khối tạo điện áp chủ đạo .............................................................. 37 Hình 3.8: Khâu phản hồi tốc độ ............................................................................. 38 Hình 3.9: Sơ đồ khối phản hồi âm dòng điện ......................................................... 39 Hình 3.10: Giản đồ điện áp và dòng đ iện mạch điều khiển .................................... 40 Hình 5.1: Sơ cấu trúc hệ thống ................................ .............................................. 47 Hình 5.2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi khâu cải thiện chất lượng ................... 48 Hình 5.3: Đặc tính tĩnh của hệ thống ................................................................. 50 Hình 7.1:Thư viện khối chuẩn của Simulink .......................................................... 65 Hình 7.2 Kết quả mô phỏng bộ biến đổi của hệ thống ............................................ 71 Hình 7.3 Kết quả mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều ....................... 72 Hình 7.4 Kết quả mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện .......................... 73 Hình 7.5 Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động................... 73 Hình 7.6 Kết quả mô phỏng đồ thị khâu phản hồi tốc độ ....................................... 75 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1 .1 Giới thiệu Tiristor Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo n ên Anôt, Katôt và cực điều khiển G (hình vẽ). Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor. Nguyên lý làm việc của Tiristor: Khi đ ặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm của nguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược. Gần như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại E1 của J2 có chiều hướng từ N1 về P2. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra, không có dòng đ iện chảy qua Tiristor mặc dù nó được đặt dư ới điện áp thuận. Mở Tiristor: Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K), các điện tử từ N2 chạy sang P2. Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn Ug và hình thành dò ng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần lớn điện tử, Trang:6 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  7. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều chịu sức hút của điện trư ờng tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp n ày, chúng đư ợc tăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết giữa các n guyên tử silic, tạo nên những điện tử tự do mới. Số điện tử mới đư ợc giải phóng n ày lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của phản ứng dây chuyền n ày làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N1, qua P1 và đ ến cực d ương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm n ào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1 cm/100 s . Th ời gian mở Tiristor kéo d ài khoảng 10 s . Khóa Tiristor: Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển Ig không còn là cần thiết nữa. Để khóa Tiristor có 2 cách: - Giảm dòng đ iện làm việc I xuống dưới giá trị dòng điện duy trì IH. - Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng) Khi đ ặt điện áp ngược lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cực n gược, J2 b ây giờ được phân cực thuận. Những điện tử, trư ớc thời điểm đảo cực tính UAK, đang có mặt tại P1, N1, P2 b ây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện n gược chảy từ katôt về anôt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài. Lúc đ ầu của quá trình, từ t0 đến t1, dòng đ iện ngược khá lớn, sau đó J1 rồi J3 trở n ên cách điện. Còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J1 và J3, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít d ần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển. Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải phụ thuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor: Ud = Ud0.cos  Do đó, khi thay đ ổi góc điều khiển  thì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp trung bình ra tải. Nếu tăng giá trị góc điều khiển  thì điện áp trung b ình sẽ giảm, n gược lại, giảm  thì điện áp trung bình sẽ tăng. Giá trị lớn nhất của điện áp trung b ình ra tải là Ud0, ứng với góc  =0. Dòng điện trung bình qua tải: Ud với Z d  X L  R 2 2 I Zd Trường hợp trong mạch tải có thêm suất điện động phản kháng: Ud  E I Zd 1 .2 Giới thiệu động cơ một chiều Trong n ền 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 như khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đ ặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ một chiều đ ược dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao về đ iều chỉnh tốc độ như cán thép, h ầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành công nghiệp h ay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều... Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ Trang:7 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  8. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều góp điện phức tạp hơn (d ễ phát sinh tia lửa điện)... nhưng do những ưu điểm nổi trội của nó nên động cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản suất. 1 .2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai ph ần chính: phần tĩnh và phần động. 1 .2.1.1. Phần tĩnh Đây là đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau: + 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 kỹ 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 bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ th ành 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. + Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng đ ể 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 rạo giống như dây qu ấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông. + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ m áy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày u ốn và hàn lại. Trong m áy điện lớn thư ờng dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy. + Các bộ phận khác: - Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp m áy còn có tác dụng làm giá đ ỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm b ằng gang. - Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra n goài. Cơ cấu chổi than b ao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay đư ợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại. 1 .2.1.2. Phần quay Bao gồm những bộ phận chính sau : + Lõi sắt: Là ph ần ứng dùng đ ể dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện d ày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây n ên. Trên lá thép có d ập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì d ặt dây quấn vào. Trong những động cơ trung b ình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió đ ể khi ép lạ th ành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia th ành nh ững đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe h ở thông gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt. Trang:8 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  9. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đư ợc ép trực tiếp vào trục. Trong đ ộng cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có th ể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lư ợng rôto. + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy q ua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất dư ới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn đư ợc cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép. Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè ch ặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit. + Cổ góp: dùng đ ể đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đ ược mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1 ,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ố p và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đ ầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng. + Các bộ phận khác: - Cánh qu ạt: dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên trục m áy , khi động cơ quay cánh qu ạt hú t gió từ ngoài vào động cơ. Gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy. - Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy thường làm b ằng thép cacbon tốt. 1 .2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập 1 .2.2.1 Sơ đồ nguyên lý: _ + Uu Rf Đ I CKT RKT IKT UKT _ + Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập Ru  R f Uu Ta có phương trình đ ặc tính cơ:    K  2 K Từ phương trình đ ặc tính cơ ta thấy Có ba thông số ảnh h ưởng đến đặc tính cơ đó là: - Từ thông động cơ ( ). - Điện áp phần ứng (Uư). Trang:9 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  10. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều - Điện trở phần ứng. Sau đây ta sẽ lần lượt đi xét những ảnh hưởng của từng tham số đó: 1 .2.2.2 Ảnh h ưởng của điện trở phần ứng : Giả thiết : Uư=Uđm=const  =  đm=const Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng: U dm 0 =  Const K dm Độ cứng đặc tính cơ: ( K ) 2 M =   Var  Ru  R f Khi Rf càng lớn,  càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với Rf = 0 Ta có đặc tính cơ tự nhiên: ( K )2 tn = - Ru tn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đ ặc tính biến trở có dạng như hình 1.4. Ứng với một phụ tải Mc n ào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng đ iện ngắn mạch và mômen ngắn m ạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 1 .2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng: Giả thiết :  =  dm = const Rư = const Khi thay đ ổi điện áp phần ứng : Uư
  11. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều nhất định. Do đó phương pháp này cũng có thể sử dụng để điều chỉnh tốc độ và hạn chế dòng điện khởi động. Hình 1.4: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập khi giảm áp đặt vào phần ứng động cơ 1 .2.2.4 Ảnh h ưởng của từ thông: Giả thiết : Uư = Uđm = const Rư = const Khi ta thay đổi từ thông tức là ta thay đổi dòng kích từ (Ikt) động cơ. U dm Tốc độ không tải lý tưởng:  0 x   var K x ( K x ) 2 Độ cứng đặc tính cơ:     var Ru Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi từ thông giảm thì  0 x tăng, còn  sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với  0 x tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông. Hình1.5:Đặc tính cơ điện (a)và đặc tính cơ (b)khi thay đổi từ thông Ta nh ận thấy rằng khi thay đổi từ thông: U dm Dòng điện ngắn mạch: I nm   Const RU Mô men ngắn mạch: Mnm = K xInm = var Trang:11 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  12. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biểu diễn trên hình 1.6. Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên (Hình 1.6 b) 1 .3 H ệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều 1 .3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn th ành điện áp một chiều trên phụ tải. Điện áp một chiều trên tải không đư ợc lý tưởng như điện áp của ắc quy m à có chứa các th ành phần xoay chiều cùng với một chiều. Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu đư ợc coi là một chiều nhưng thực sự là điện áp đ ập mạch. Trị số điện áp một chiều, hiệu áp suất ảnh hư ởng của chúng do nguồn xoay chiều rất khác nhau. Bộ biến đổi Thyristor với chuyển mạch tự nhiên có điện áp (dòng điện) ra là 1 chiều là các thiết b ị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha th ành điện áp 1 chiều điều khiển ngược. Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó m à có th ể thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phần tử lực. Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố: - Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha... - Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu n ửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ, chỉnh lưu h ình cầu, chỉnh lưu h ình tia... - Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu bán điều khiển. 1 .3.2 Giới thiệu sơ đồ Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều Trong đó: + Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập, thực hiện chức năng biến năng lượng điện một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất + BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiển, thực hiện chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành năng lư ợng điện một chiều cung cấp cho động cơ Trang:12 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  13. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều + Uđ tín hiệu điện áp đặt + FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc đ ộ +TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu + FX là m ạch phát xung 1 .3.2.1 Hoạt động của hệ thống Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc n ày động cơ vẫn chưa làm việc. Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt Uđ ứng với một tốc độ n ào đó củ a động cơ. Thông qua khâu TH & KH và m ạch FX sẽ suất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi, nếu lúc n ày nhóm van nào đó đang được đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc mở . Đầu ra của BBĐ có điện áp Ud đ ặt n ên phần ứng động cơđộng cơ quay với tốc độ ứng với Uđ ban đ ầu. Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm thì qua biểu thức : UĐK = Uđ - n. khi n giảm UĐK tăng  giảm Ud tăng  n tăng về điểm làm việc yêu cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại. Đây là nguyên lý ổn đ ịnh tốc độ. * Đặc tính cơ của hệ thống truyền động: Chế độ dòng điện liên tục: Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng phần ứng. Dựa vào sơ đồ thay thế (h ình 2.2) viết được sơ đồ đặc tính. E . cos  R  X K n  do  I K . dm K . dm E . cos  R  X K n  do  M ( K . dm ) 2 K . dm ( K dm ) 2 Đặc tính cơ có đ ộ cứng   R XK Xk : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van. Thay đổi góc điều khiển: + Khi   0    sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Edo đến - Edo và ta đư ợc một họ đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ  , M  d o các van không cho dòng đ iện phần ứng đổi chiều. Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm h ơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành phần sụt áp U k do hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên. Trang:13 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  14. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều Hình 1.7: Họ đặc tính cơ của hệ  + Khi 0    : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ có th ể 2 làm việc ở chế độ động cơ nếu sđđ E > 0 và ở chế độ h ãm ngư ợc nếu sđđ E đổi chiều.      max : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, + Khi 2 b iến cơ năng của tải th ành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện. Động cơ làm việc ở chế độ h ãm tái sinh khi tải có tính thế năng. Dòng điện trung bình của mạch phần ứng: E  Ed I R XK Phương trình đặc tính: Edo . cos  R  X K   .I K dm K dm - Chế độ dòng đ iện gián đoạn: Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng đ iện gián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn. Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn  = 2 /p và góc chuyển m ạch   0 . Đường biên liên tục gần là đường elip. Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu. Tuy nhiên khi tăng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp. 1 .3.2.2 Đánh giá chất lượng của hệ thống - Ưu điểm: + Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán d ẫn có hệ số khuếch đại công suất cao. + Công suất tổn hâo nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ + Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa. - Nhược điểm: + Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống. Trang:14 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  15. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều + Chuyển mạch làm việc khó khăn do đường đặc tính nằm trong mặt phẳng toạ độ. + Trong thành phần của hệ biến đổi có MBA nên hệ số cos  thấp. + Do vai trò ch ỉ dẫn dòng một chiều n ên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó khăn với các hệ thống đảo chiều. + Do có vùng làm việc gián đo ạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động có tải nhỏ. CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG 2 .1 Lựa chọn thiết bị mạch động lực Mạch động lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lưu, cuộn kháng, máy biến áp động lực, các phần tử R-C. Theo đ ề ra thì động cơ là động cơ một chiều kích từ độc lập có: Công suất truyền động: 20kw Tốc độ cực đại và phạm vi điều chỉnh 1500 v/p. D = 20/1 Như vậy, việc thiết kế sơ đồ mạch động lực chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp. 2 .1.1 Chọn sơ đồ chỉnh lưu Để lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu ta đưa ra 3 phương án sau: Phương án 1: Sơ đồ chỉnh lưu Tiristor h ình cầu 1 pha Trang:15 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  16. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều u2     IG1  IG2  IG3  IG4 -u2 u2       b) Hình 2.1: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 1 pha Theo đồ thị ta nhận đư ợc: 2  1 1  U d ( )d  2U 2 sin d U d   2 0 0 (1  cos  ) (1  cos  ) 22 =  U d0 U2  2 2 Với U d 0 =0,9U2 Với tải thuần trở dạng dòng đ iện id tương tự dạng điện áp Ud, và ta th ấy dòng đ iện sẽ có đoạn bằng 0 trong toàn dải điều chỉnh  . Do vậy d òng điện n ày đư ợc gọi là dòng điện gián đoạn. Phương án 2: S ơ đồ chỉnh lưu Tiristor h ình cầu 3 pha Trang:16 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  17. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều T5 T1 T3  T6 T2 T4 T6 IG1  IG2  IG3  IG4  IG5  IG6               Ud  b) Hình 2.2: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 3 pha Khi phát xung m ở van cho mạch hoạt động cũng phải đồng thời cho hai tiristor cần dẫn. Trên đồ thị ở h ình 1 .2b thể hiện điều n ày ở chỗ mỗi tiristor đư ợc phát hai xung: xung đầu tiên xác định góc  , xung thứ 2 đảm bảo thông mạch tải. Ở đây vẫn phải đảm bảo góc điều khiển các van phải bằng nhau:  1   2  ...   6   . Theo đồ thị Ud (  ) ta thấy góc giới hạn  th giữa dòng liên tục và dòng gián đoạn bằng 600. Vậy: Nếu   60 0 ta sẽ có qui luật dễ nhớ là: U d  U d 0 cos   2,34U 2 cos  Nếu  >600 thì dòng điện sẽ gián đoạn. Điện áp chỉnh lưu nh ận được (xem đồ thị Ud với giai đoạn T1T6 dẫn khi Ud = Uab) là: Trang:17 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  18. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều  3 6 1  cos(  60 0 ) 3 2 3U 2 sin d   U d U2    0  2 60 1  cos(  60 0 )  U d0 2 Phương án 3: S ơ đồ chỉnh lưu Tiristor h ình tia 3 pha u u u u u a c a b 2   IG1  I G2  I G3 u u u u a c b d      b) Hình 2.3: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha Đồ thị điện áp Ud của mạch chỉnh lưu này thể hiện trên hình 2 .3b với góc đ iều khiển  =30 0. Đây là góc đặc biệt. + Nếu   30 0 , điện áp Ud sẽ có đoạn bằng 0, vì vậy khi tải thuần trở, dòng đ iện tải Id sẽ gián đoạn, tức là có những đoạn id = 0, và dòng điện qua van luôn kết thúc khi điện áp pha về 0. Đồ thị Ud có dạng ở trên hình 2.4b , theo đó có: Trang:18 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
  19. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều 2  1 3  U d ( )d  2 2U 2 sin d U d   2 0  32   U 2 1  cos(  30 0 )  2 (2 .1) 1  cos(  30 0 ) 36  U2 2 3 1  cos(  30 0 )  U d0 3 120° u u u u u u u u a c a c b b d d 0 0 o o 30 a) b) 30 Hình 2.4: Dạng điện áp Ud mạch hình tia 3 pha + Nếu 
  20. Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu -động cơ một chiều n ày có th ể khắc phục bằng các cuộn kháng) song nó hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu công nghệ. Vì những lý do này ta chọn sơ đồ tia ba pha. 2 .2.2 Lựa chọn phương án đảo chiều hai bộ chỉnh lưu Ta có th ể sử dụng 2 phương án để đảo chiều hai bộ chỉnh lưu : + Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ + Dùng hai bộ chỉnh lưu đấu song song ngược hoặc đấu chéo. Khi dùng cầu tiếp điểm th ì kém b ền vì hệ thống của ta khi làm việc thường xuyên đ ảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm mòn tiếp điểm. Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn gây giật và quá trình h ãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn vì:  U u  E  (U u  E) Iu   Ru Ru Dòng điện này có giá rị rất lớn. - Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp. - Khi dùng hai BBĐ đấu song song ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết những nhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi đảo chiều nhanh nên phương án này là phù hợp hơn cả. 2 .2.3 Lựa chọn phương án điều khiển hai bộ chỉnh lưu Để điều khiển hai bộ biến đổi làm việc song song ngược có hai phương pháp: + Điều khiển riêng + Điều khiển chung 2 .2.3.1 Phương pháp điều khiển riêng Ở phương pháp này hai bộ biến đổi làm việc độc lập với nhau. Khi phát cho bộ biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược không được phát xung sẽ khoá lại và ngược lại. Phương pháp này có ưu điểm là không phát sinh dòng cân bằng song nhược điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn. Vì để đảm bảo cho sơ đồ làm việc an toàn thì yêu cầu phải có thời gian ngừng dòng để cho các van của bộ biến đổi làm việc ở giai đoạn trước phục hồi lại tính chất điều khiển và như vậy làm giảm độ tác động nhanh của hệ thống. Tuy vậy vẫn có th ể tăng độ tác động nhanh của hệ thống bằng cách giảm thời gian ngừng dòng xuống cực thiểu nhờ những mạch kiểm tra tác động nhanh. 2 .3.2 .2 Phương pháp điều khiển chung Trong phương pháp này lại gồm có: +Điều khiển phối hợp tuyến tính. + Điều khiển phối hợp phi tuyến. Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính: ở phương pháp này người ta đồng thời phát xung đến mở cho cả hai BBĐ, với quan hệ góc mở: 1 + 2 = 1800. Khi hệ thống làm việc luôn tồn tại một BBĐ làm việc ở chế độ chỉnh lưu (  900) và một BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu (  900 ) . Phương pháp này có ưu điểm: là đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện áp trung b ình ra và Uđk là đơn trị. Song nhược điểm của nó là: làm phát sinh dòng cân bằng gây tổn thất trong BBĐ dẫn đến phải tăng công suất tính toán của các phần tử. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách mắc thêm các cuộn kháng cân bằng. Phương pháp điều khiển phối hợp phi tuyến: ở phương pháp này ngư ời ta cho hai BBĐ làm viện với quan hệ góc mở: 1 +2 = 1800 +2  . Trang:20 S V thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2