Đồ án môn trang bị điện: Tìm hiểu công nghệ các máy nâng vận chuyển

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quá trình công nghiệp hoá

hiện đại hoá đất nước. Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất ra

đời. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng trong

các nhà máy, khu công nghiệp đòi hỏi việc tự động hoá trong quá trình hoạt

động, sản xuất trong các nhà máy khu công nghệp càng phải được nâng cao để

đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày càng tốt hơn. Đứng trước tình

hình đó đòi hỏi cần phải có đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyên môn

cao.

Qua quá trình tìm hiểu thực tế và với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo

hướng dẫn Gia Thị Định và các thầy cô Khoa Điện – Điện tử - Tin học, đến

nay bản đồ án của em đã được hoàn thiện.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 1 -

Môc lôc

Lêi nãi ®Çu ........................................................................................................ 1

phÇn I: t×m hiÓu c«ng nghÖ .............................................................. 5

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

I. Khái quát chung về các máy nâng vận chuyển ................................... 5

1.Chức năng công dụng............................................................................. 5

2. Phân loại ................................................................................................ 5

3. Đặc trưng chế độ làm việc của hệ thống nâng hạ máy nâng vận

chuyển ........................................................................................................ 6

II. Các đặc điểm của thang máy - máy nâng ........................................... 7

1. Khái niệm............................................................................................... 7

2. Phụ tải của thang máy............................................................................ 7

3. Phân loại thang máy............................................................................... 9

4.Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc, độ giật với hệ truyền động thang

máy ............................................................................................................ 9

phÇn ii: lùa chän ph−¬ng ¸n truyÒn ®éng ...................... 11

2.1. Lựa chọn động cơ .................................................................................. 11

2.2. Lựa chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ ............................................. 13

2.3. Lựa chọn phương án truyền động.......................................................... 19

2.4. Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu cho hệ T-Đ................................................... 26

2.5. Lựa chọn phương pháp hãm.................................................................. 32

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 2 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

phÇn iii: thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn

cho bé biÕn ®æi ..........................................................................................35

I. ThiÕt kÕ m¹ch lùc của bộ biến đổi........................................................ 35

3.1. Tính chọn động cơ................................................................................. 35

3.2. Tính chọn van động lực......................................................................... 35

3.3. Tính chọn các tham số MBA lực........................................................... 37

3.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch lực................................................. 44

II. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn cña BB§ ..................................................... 49

1. Khái niệm mạch điều khiển...................................................................... 35

2. Một số yêu cầu với mạch điều khiển........................................................ 51

3. Một Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển............................................................. 52

4. Thiết kế mạch điều khiển ......................................................................... 56

5. Tính toán các khối trong mạch điều khiển ............................................... 60

phÇn IV: thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn

cho hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y n©ng .......................................73

I. Thiết kế mạch động lực

1.1. Sơ mạch động lực.............................................................................. 73

1.2..Tính chọn thiết bị mạch động lực ....................................................... 74

II. Thiết kết mạch điều khiển

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 3 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

phÇn v: thuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý vµ m« pháng

m¹ch ®iÖn m¸y n©ng ............................................................................... 76

.I. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động máy nâng......................... 76

II. Mô phỏng sơ đồ hệ thống truyền động máy nâng................................... 77

KÕt luËn................................................................................................ 79

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 4 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

PhÇn i

T×m hiÓu c«ng nghÖ c¸c m¸y n©ng vËn chuyÓn

Đặt vấn đề:

Ngày nay,với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,các loại máy

phục vụ con người ngày càng hiện đại và yêu cầu công việc rất cao.Nhu cầu đi

lại và vận chuyển hàng hóa của con người trong các nhà cao tầng,nhà máy,khu

xây dựng đã đòi đã cho thấy sự cần thiết của các máy nâng vận chuyển.Do đó

trong đồ án này,chúng em đã tập trung vào tìm hiểu về các máy nâng vận

chuyển nói chung và đi vào thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy-máy

nâng nói riêng vì thang máy-máy nâng hiện nay rất phổ biến và hiện đại,nó là

một phần không thể thiếu trong công nghiệp.

I.Kh¸i qu¸t chung vÒ c¸c m¸y n©ng vËn chuyÓn

1. Chøc n¨ng,c«ng dông:

MNC dïng ®Ó vËn chuyÓn con ng−êi,vËn chuyÓn hµng hãa,gi¸ l¾p chi tiÕt

phôc vô s¶n xuÊt,cÇu nèi gi÷a m¸y s¶n xuÊt hoÆc c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt t¹o

thµnh c¸c hÖ thèng tù ®éng hãa,khai th¸c x©y dùng.

2. Ph©n lo¹i c¸c MNC:

M¸y n©ng vËn chuyÓn ®−îc chia lµm 5 lo¹i ®ã lµ:

• Theo ph−¬ng vËn chuyÓn hµng hãa

(cid:1) Th¼ng ®øng: Thang m¸y,m¸y n©ng (cid:1) N»m ngang: B¨ng t¶i,b¨ng chuyÒn… (cid:1) MÆt ph¼ng nghiªng: Xe kÝp,thanh chuyÒn (cid:1) Ph−¬ng kÕt hîp: CÇu trôc,cÇn trôc…

• Ph−¬ng ph¸p di chuyÓn cña c¬ cÊu

(cid:1) L¾p ®Æt cè ®Þnh: Thang m¸y,b¨ng t¶i (cid:1) Di chuyÓn tÞnh tiÕn: CÇu trôc c¶ng,cÇn trôc (cid:1) Quay trßn mét gãc tíi h¹n: M¸y xóc

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 5 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

• C¬ cÊu bèc hµng

(cid:1) C¬ cÊu thïng: Cabin,cÇu treo (cid:1) Dïng mãc,xÝc treo b¨ng (cid:1) C¬ cÊu bèc hµng b»ng nam ch©m ®iÖn: CÇn cÈu tõ

• Theo chÕ ®é lµm viÖc

(cid:1) ChÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n: B¨ng chuyÒn,b¨ng t¶i… (cid:1) ChÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i: M¸y xóc,thang m¸y,cÇn trôc…

• Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn

(cid:1) B»ng tay (cid:1) Tù ®éng (cid:1) §iÒu khiÓn hë (cid:1) §iÒu khiÓn kÝn (cid:1) §iÒu khiÓn t¹i chç (cid:1) §iÒu khiÓn cã kho¶ng c¸ch (cid:1) §iÒu khiÓn tõ xa

3. §Æc tr−ng chÕ ®é lµm viÖc vµ c¸c hÖ truyÒn ®éng dïng trong m¸y n©ng

chuyÓn:

3.1. §Æc tr−ng vÒ chÕ ®é lµm viÖc:

- M«i tr−êng lµm viÖc kh¾c nghiÖt: NhiÖt ®é lín,nhiÒu bôi khãi,®é Èm cao

- ChÕ ®é lµm viÖc nÆng nÒ: TÇn sè ®ãng c¾t lín,më m¸y,®¶o chiÒu h·m

liªn tôc…

- Phô t¶i thay ®æi trong mét ph¹m vi rÊt réng nh− c¬ cÊu n©ng h¹ cña m¸y

xóc vµ cÇu trôc thang m¸y.

3.2. C¸c hÖ truyÒn ®éng dïng trong m¸y n©ng:

- TruyÒn ®éng víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

- TruyÒn ®éng xoay chiÒu

Trong cÇn trôc vµ cÇu trôc th−êng dïng 2 hÖ truyÒn ®éng:

- HÖ truyÒn ®éng mét chiÒu víi bé biÕn ®æi thyristor (chØnh l−u cã ®iÒu

khiÓn) cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¼ng víi d¶i ®iÒu chØnh D=30:1

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 6 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

- HÖ truyÒn ®éng xoay chiÒu: Th−êng dïng ®èi víi cÇu trôc vµ cÇn trôc cã

c«ng suÊt chuyÓn ®éng trung b×nh vµ lín

II.C¸c ®Æc ®iÓm cña Thang m¸y-M¸y n©ng

1. Khái niệm:

Thang máy(máy nâng) là thiết bị vận tải dùng để vận chuyển hang hóa và

người theo phương thẳng đứng .

Máy nâng thường được lắp đặt trong các giếng khai thác mỏ hầm lò,trong

các nhà máy sang tuyển quặng

2. Phụ tải của thang máy

Phụ tải của thang máy thay đổi trong phạm vi rất rộng ,nó phụ thuộc vào

lượng hành khách đi lại trong ngày/đêm và hướng vận chuyển hành khách,ví

dụ như thang máy lắp đặt trong nhà hành chính,buổi sáng

đầu giờ làm việc , hµnh kh¸ch ®i nhiÒu nhÊt theo chiÒu n©ng, cßn buæi chiÒu,

cuèi giê lµm viÖc sÏ lµ l−îng hµnh kh¸ch nhiÒu nhÊt ®i theo chiÒu xuèng. Bëi

vËy, khi thiÕt kÕ thang m¸y, ph¶i tÝnh ®Õn phô t¶i “xung” cùc ®¹i.

Những loại thang máy hiện

đại có kết cấu cơ khí phức

tạp,hệ truyền động ,hệ thống

khống chế phức tạp-nhằm

nâng cao năng suất ,vận hành

tin cậy,an toàn.Tất cả thiết bị

điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng

máy,buồng máy thường được bố trí ở tầng trên

cùng của giếng thang máy.

Trong truyền động của thang máy ta sử dụng một đối trọng nối với buồng

thang bằng các sợi cáp ,mục đích để động cơ làm việc ở chế độ động cơ và

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 7 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

giảm lực căng của cáp và tăng độ an toàn.

Buồng thang co trang bị bộ phanh bảo hiểm ,muc đích để giữ buồng thang

tại chỗ khi đứt cáp,mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quá(20-40)% tốc độ

định mức.Ngoài ra một số thang máy còn trang bị bộ phận phanh hãm làm

việc theo nguyên tắc :khi động cơ Đ kéo buồng thang chưa có điện thì phanh

hãm kẹp chặt trục động cơ.Khi động cơ Đ có điện thì phanh hãm giải phóng

trụcđộng cơ để cho buồng thang di chuyển

Bố trí các nút ấn trên thang máy:các nút ấn gọi tầng bên ngoài các cửa tầng

và các nút ấn đến tầng bên trong buồng thang.Ngoài ra còn có các nút ấn bên

trong buồng thang như nút báo động khẩn cấp ;điện thoại liên lạc với người

điều khiển vận hành thang máy trong trường hợp sự cố ,nút điều khiển

đóng,mở cửa thang…

Việc điều khiển thang máy có thể thực hiện từ 2 vị trí:

+ Bên ngoài buồng thang ,tại các cửa tầng bằng các nút ấn gọi tầng.

+ Bên trong buồng thang bằng các nút ấn đến tầng và các nút chức năng

khác

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 8 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

3. Ph©n lo¹i c¸c lo¹i thang m¸y - m¸y n©ng

a) Phân loại theo chức năng

Theo chức năng,thang máy được phân thành các loại sau:

- thang máy chở người trong cấc nhà cao tầng.

- thang máy dung trong các bệnh viện.

- thang máy chở hang có người điều khiển.

- thang máy dung trong nhà ăn ,thư viện.

b)Phân loại theo trọng tải

-thang máy loại nhỏ Q<160 kg

-thang máy trung bình Q=500-2000kg

-thang máy loai lớn Q>2000kg

c)Phân loại theo tốc độ di chuyển:

-thang máy chạy chậm v=0,5m/s.

-thang máy tốc độ trung bình v=0,75-1,5m/s.

-thang máy cao tốc v=2,5-5m/s

4. Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang

máy:

Một trong những yêu cầu cơ bản với hệ truyền động thang máy là phải đảm

bảo cho buồng thang chuyển động êm.Buồng thang chuyển động êm hay

không, phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm.Các thông số chính đặc

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 9 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

trưng cho chế độ làm việc của thang máy là:tốc độ di chuyển v(m/s), gia tốc a(m/s2) và độ giật p (m/s3).

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của máy, có ý nghĩa

quan trọng,nhất là đối với các tòa nhà cao tầng.

Đối với các tòa nhà chọc trời, tối ưu nhất là dung thang máy cao tốc, giảm

thời gian quá độ và tốc độ di chuyển của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định

mức.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 10 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

phÇn ii

lùa chän ph−¬ng ¸n truyÒn ®éng

2.1. Lựa chọn động cơ

Trong hệ truyền động của thang máy và máy nâng ta có thể sử dụng động

cơ điện 1 chiều, động cơ KĐB, động cơ ĐB. So sánh ưu nhược điểm của 3

loại động cơ trên để đưa ra phương án truyền động

a. Động cơ không đồng bộ

Ưu điểm : động cơ KĐB có cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rôto lồng

sóc, so với động cơ 1 chiều động cơ không đồng bộ có giá thành thấp hơn, vận

hành tin cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp điện

xoay chiều 3 pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo.

Nhược điểm : ở động cơ không đồng bộ việc điều chỉnh tốc độ và khống

chế quá trình quá độ khó khăn, riêng với động cơ rôto lồng sóc thì có chỉ tiêu

khởi động xấu hơn.

b. Động cơ đồng bộ

Máy điện đồng bộ là các máy điện xoay chiều có tốc độ của rôto bằng với

tốc độ của từ trường quay. Dây quấn stato được nối với lưới điện xoay chiều,

dây quấn rôto được kích thích (kích từ ) bằng dòng điện một chiều. Ở chế độ

xác lập, máy điện đồng bộ có tốc độ quay của rôto luôn không đổi khi tải thay

đổi. Động cơ đồng bộ được sử dụng khi cần công suất truyền động lớn, có thể

đến hàng chục MW. Ngoài ra, động cơ đồng bộ còn được dùng làm các máy

bù đồng bộ (động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải), dùng để cải thiện

hệ số công suất và ổn định điện áp cho lưới điện.

Ưu điểm: Tốc độ không phụ thuộc tải, chỉ phụ thuộc tần số. Có thể điều

chỉnh hệ số công suất cos φ theo ý muốn. Ổn định tốc độ cao, sử dụng cho các

truyền động có công suất trung bình và lớn, vận hành có độ tin cậy.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 11 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhược điểm: ở động cơ đồng bộ việc điều chỉnh tốc độ và khống chế quá

trình quá độ hay hãm rễ ràng hơn.

c. Động cơ điện 1 chiều

Ưu điểm:

- ĐCĐMC có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng : Vì ĐCĐMC có thể điều

chỉnh tốc độ thông qua việc thay đổi I ư, U ư, Φ nên tốc độ động cơ có thể được

chỉnh tốc trong miền dưới và trên tốc độ định mức.

−

=ω

- Chất lượng điều chỉnh tốc tốt, dễ điều chỉnh tốc độ : Do ĐCĐMC có

U u . ΦΚ

+ R R 2ΦΚ ( . )

đường đặc tính cơ dạng tuyến tính ( ) nên dễ dàng điều

khiển tốc độ. Đặc biệt là với ĐCĐMC kích từ độc lập có phần kích từ và phần

ứng là riêng biệt nên càng dễ cho việc điều khiển.

- Chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt : vì bộ biến đổi của ĐCĐMC có khả

năng tạo ra sai số tốc độ nhỏ, độ trơn điều chỉnh mịn, dải điều chỉnh rộng…

- ĐCĐMC có dòng mở máy và momen mở máy nhỏ, có khả năng quá tải

U Ru

về momen với I ưmở = ; Imở = (1.5 ÷ 2)Idm ; M = K. Φ .I ư

- Công suất của phía kích từ động cơ kích từ độc lập nhỏ hơn công suất

phần ứng động cơ. Chính vì vậy nó vẫn được sử dụng trong các dây truyền

cán…

Ngoài những ưu điểm đó ĐCĐMC còn có cấu trúc mạch lực, mạch điều

khiển đơn giản hơn so với các loại động cơ khác. Chính vì vậy ĐCĐMC được

sử dụng rất phổ biến trong các nghành công nghiệp yêu cầu momen mở máy

lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ chính xác, bằng phẳng, phạm vi điều chỉnh

rộng như nghành cán thép, hầm mỏ …

Nhược điểm:

- Cần nguồn một chiều

- Bảo quản cổ góp phức tạp

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 12 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

- Dễ sinh tia lửa điện

- Giá thành cao…

Mặc dù có nhiều nhược điểm như trên , nhưng ĐCĐMC vẫn có vai trò

quan trọng trong việc sản xuất, phát triển công nghiệp và được sử dụng phổ

biến trong cuộc sống…

ĐCĐMC còn còn có nhiều nhược điểm, song không vì thế mà ĐCĐMC

kém ưu thế hơn so với các loại động cơ khác, nó vẫn được sử dụng phổ biến,

ngày càng được cải tiến, khắc phục những nhược điểm vốn có và nâng cao

hiệu suất của động cơ…

Trong 3 phương án lựa chọn trên ta thấy động cơ điện 1 chiều có các ưu

điểm thích hợp với đề tài nên ta chọn động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

làm động cơ cho chuyển động chính máy nâng

2.2. Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ

Ở động cơ một chiều, việc điều chỉnh tốc độ động cơ có nhiều ưu việt hơn so

với các loại động cơ khác. ĐCĐMC không những có khả năng điều chỉnh tốc

độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển lại đơn giản hơn các loại

động cơ khác và đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng.

Từ phương trình đặc tính cơ, ta có các phương pháp điều chỉnh tốc độ động

cơ :

+ Mắc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.

+ Thay đổi từ thông kích từ

+ Thay đổi điện áp phần ứng.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch

phần ứng để tăng R ư chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc

độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm

giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì vậy phương pháp này ít dùng và chỉ dùng

trong cần trục.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 13 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách mắc thay đổi từ thông ( Φ ) đựơc

sử dụng trong hệ truyền động có công suất lớn hoặc có yêu cầu về tốc độ làm

việc lớn hơn tốc độ cơ bản. Vì phương pháp này được thực hiện trên mạch

kích từ của động cơ ( phần kích từ có công suất rất nhỏ so với công súât động

cơ) nên dễ dàng thay đổi tốc độ và đạt hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, ta chỉ có

thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông, tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng

trên tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh bị hạn chế bởi các điều kiện cơ

khí và đổi chiều của máy.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần

ứng không gây thêm tổn hao trong động cơ điện nhưng đòi hỏi phải có nguồn

riêng, có điện áp điều chỉnh được. Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc

độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp hơn điện áp định

mức của động cơ điện.

Và để thực hiện việc điều chỉnh tốc độ theo các phương pháp điều chỉnh

tốc độ trên thì cần có các bộ biến đổi. Các bộ biến đổi đó sẽ cấp điện áp cho

mạch phần ứng động cơ hoặc mạch kích từ động cơ. Các bộ biến đổi được sử

dụng phổ biến trong công nghiệp hiện nay là:

+ Bộ biến đổi máy điện: gồm có động cơ sơ cấp kéo máy phát một

chiều hoặc máy điện khuếch đại

+ Bộ biến đổi từ: Khuếch đại từ

+ Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: Chỉnh lưu Thysistor

+ Bộ biến đổi xung áp một chiều: Thysistor hoặc Tranzitor

Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động

như sau

+ Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ)

+ Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ)

+ Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ)

+ Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 14 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

+ Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA – Đ)…

2.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf

U ư

Rf DC

Rkt

Ukt

Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Nếu ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ; và từ thông Φ = Φdm = const;

=ΟΧ

thay đổi điện trở phần ứng ta sẽ được:

U dm . ΦΚ

(

−=

+ Tốc độ không tải lý tưởng: = const

. Χ) ΦΚ u + R R

+ Độ cứng đặc tính cơ:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 15 -

ω(rad/s)

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

ω0

Rf1

Rf3

Rf2

M c 0

Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phần ứng

- Ta thấy khi Rf càng lớn (β càng nhỏ) đặc tính cơ càng dốc. Do vậy

phương pháp này chỉ cho phép giảm tốc độ bằng cách tăng điện trở mạch phần

ứng

- Trong thực tế, khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sẽ gây ra một

tổn hao công suất rất lớn và không thể điều chỉnh trơn tốc độ nên phải điều

chỉnh theo từng cấp điện trở. Chính vì vậy , phương pháp này không được phổ

biến như 2 phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và từ thông kích từ.

2.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ

Giả thiết ta giữ điện áp phần ứng U ư = Udm = const ; điện trở phần

R ư = const ; và thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ. Điều này tương

ứng với việc từ thông của mạch từ sẽ thay đổi .

=ΟΧ

Ta được:

U dm . ΦΚ

)

−=β

+ Tốc độ không tải: = var

( . ΦΚ Χ Ru

= var + Độ cứng đặc tính cơ:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 16 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

(rad/s) ω ω (rad/s) ( (N.m)

(b) Mnm1 Mnm2 ω (a) ω02 Φ2 ω01 ω01 Φ2 ω Φ1

Φ1

ω0

Φdm Φdm

Đặc tính cơ (b) – cơ điện (a) của động cơ khi giảm từ thông

M Mnm

Đặc điểm :

+ Do cấu trúc của máy, nên thực tế chỉ sử điều chỉnh giảm từ thông. Khi

giảm từ thông thì ωox tăng dần ( ω0 <ω01 <ω02 <…) , độ cứng đặc tính cơ β

giảm. Nên phương pháp này dùng để tăng tốc độ ω>ω0

+ Do việc điều chỉnh đựơc thực hiện ở mạch kích từ, có dòng kích từ nhỏ

hơn rất nhiều so với mạch lực, nên công suất tổn hao ít. Đây là ưu điểm nổi

bật của động cơ điện một chiều ( kích từ độc lập ) so với các loại động cơ

khác.

+ Phương pháp này chịu ảnh hưởng của hiện tượng từ dư và các nhiễu, làm

ảnh hưởng xấu đến chất lượng của các hệ truyền động đảo chiều bằng kích từ.

+ Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều

kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện

chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết

quả là momen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Và do đó giá trị lớn

nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ

góp điện.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 17 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

2.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Nếu giữ Φ = Φ dm= const ; R ư= const và thay đổi điện áp theo hướng

giảm so với Udm , ta được :

ω o Χ

U . ΦΚ

(

−=β

Tốc độ không tải : =var

2ΦΚ . ) Ru

= const Độ cứng đặc tính cơ:

ω

0ω

(rad/s)

đmω

01ω

1ω

02ω

2ω

03ω

3ω

04ω

4ω

M (N.m)

Mđm

. Đặc tính cơ của động cơ khi giảm điện áp phần ứng

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta được một họ

đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên và có độ cứng đặc tính cơ là

không đổi, trong đó đường đặc tính cơ tự nhiên là là đặc tính cơ lúc vận hành

ở chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông đạt giá trị định mức và không nối

thêm điện trở, điện kháng vào động cơ)

Khi giảm điện áp phần ứng đặt vào động cơ thì dòng điện ngắn mạch sẽ

giảm

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 18 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

U dm ), momen ngắn mạch của động cơ ( Mnm = K Φ .Inm) cũng sẽ R

( Inm =

...

1 ωωω 〉 〉

giảm. Và do vậy tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cho phép điều

chỉnh dưới tốc độ định mức (Vì không thể tăng cao hơn điện áp định mức của

động cơ điện).

Kết luận

Từ việc phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một

chiều kích từ độc lập, em thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay

đổi điện áp phần ứng có rất nhiều ưu điểm ( nổi bật nhất là độ cứng đặc tính

cơ không thay đổi) phù hợp với động cơ công suất nhỏ, điều chỉnh tốc độ ở

vùng dưới tốc độ định mức, momen tải không đổi trong toàn dải điều chỉnh.

Vậy trong đề tài, em chọn phương pháp thay đổi điện áp phần ứng để điều

chỉnh tốc độ động cơ

2.3. Lựa chọn phương án truyền động

Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động

như sau :

+ Hệ truyền động máy phát - động cơ ( F - Đ)

+ Hệ truyền động máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ – Đ)

+ Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ ( KĐT- Đ)

+ Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)

+ Hệ truyền động xung áp - động cơ ( XA – Đ)…

2.3.1. Hệ truyền động máy phát - động cơ (F- Đ)

Hệ F - Đ là một trong những phương án điều chỉnh tốc độ động cơ thông

qua việc điều chỉnh điện áp phần ứng

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 19 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Hệ truyền động máy phát động cơ có bộ biến đổi là máy phát điện một

chiều kích từ độc lập. Máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ

ba pha ĐK quay với tốc độ không đổi.

Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động F-Đ

Đặc điểm của hệ truyền động F- Đ :

+ Tốc độ động cơ Đ có thể đựơc điều chỉnh từ 2 phía:

+ Phía kích thích máy phát F + Phía kích thích động cơ Đ + Hệ F – Đ có đặc tính cơ điền đầy đủ trong 4 góc phần tư:

Trong đó:

- Góc phần tư thứ nhất và ba làm việc trong chế độ động cơ

- Góc phần tư thứ hai và bốn làm việc trong chế độ hãm

=ω

−

U u . ΦΚ

+ R R 2ΦΚ ( . )

Phương trình đặc tính cơ:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 20 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Đặc tính cơ của hệ F- Đ

- Ưu điểm của hệ F- Đ :

+ Chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt

+ Dễ dàng điều khiển

+ Phạm vi điều chỉnh rộng ( D = 10 ÷1 )

+ Khả năng quá tải lớn.

Do đó hệ truyền động F-Đ thường được dùng trong các máy khai thác công

nghiệp mỏ.

- Nhược điểm của hệ F-Đ :

+ Dùng nhiều máy phát điện quay nên hiệu suất thấp (η < 75%)

+ Gây tiếng ồn lớn

+ Máy phát điện một chiều có từ dư, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều

chỉnh sâu tốc độ

+ Công suất lắp đặt máy phát lớn hơn công suất động cơ, diện tích lắp đặt

lớn, cần nền móng chắc chắn…

Do những nhược điểm trên, nên hệ F – Đ có xu hướng thay thế bằng hệ điều

áp dùng bộ biến đổi van - động lực.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 21 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

2.3.2. Hệ truyền động xung áp - động cơ điện một chiều (XA –Đ)

Hệ XA - Đ sử dụng bộ biến đổi để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một

chiều.

- Cấu tạo : Gồm có bộ nguồn áp một chiều và bộ khoá điều khiển

- Đặc điểm :

+ Có van đệm điốt Đ0 ( mắc song song với động cơ) để cải thiện dạng

dòng điện phần ứng

+ Khi đóng khoá K, thì điện áp trên phần ứng động cơ thay đổi theo

dạng xung vuông. Chính vì vậy mà khi ta thay đổi thời gian đóng khoá K thì

ta sẽ điều chỉnh được điện áp của phần ứng của động cơ.

+ Do yêu cầu đóng ngắt với tần số cao, cỡ vài trăm chu kì trong một

giây nên khoá K thường được thay bằng khoá bán dẫn tranzitor hay thysistor.

. Sơ đồ nguyên lý (a) và đồ thị điện áp, dòng điện (b)

- Phương trình đặc tính cơ của hệ XA – Đ :

RU . λ − . ΦΚ (

+ R v b 2 . ) ΦΚ

ω = (λ là giá trị độ rỗng của xung áp)

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 22 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Đặc tính cơ của hệ truyền động xung áp

2.3.3. Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ ( T- Đ)

Với hệ truyền động T - Đ ta có thể thay đổi thời điểm đặt xung điện áp lên

cực điều khiển, nhờ đó ta có thể điều chỉnh được điện áp chỉnh lưu.

- Cấu tạo hệ T - Đ bao gồm :

+ Máy biến áp ( MBA ): Chức năng biến điện áp xoay chiều về điện áp

phù hợp với động cơ.

+ Thysistor: Là phần từ biến đổi:

- Thysistor mở khi : VA > VK và có xung điều khiển

- Thysistor khoá khi: VA < Vk và dòng thysistor giảm về 0

+ Cuộn cảm LK: Có tác dụng san bằng điện áp làm việc

+ Động cơ điện một chiều

Nguyên lý hoạt động : • Xét trong chế độ dòng gián đoạn:

+ Khi cuộn cảm LK có giá trị Ld không đủ lớn thì năng lượng trong

cuộn cảm không đủ lớn để duy trì dòng điện trong cuộn, do vậy sinh ra dòng

gián đoạn.

+ Đặc điểm của hệ CL – Đ ở chế độ này là dòng điện không ổn định,

momen sinh ra không đều, động cơ có tốc độ không được ổn định.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 23 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Do vậy, ta cần áp dụng các phương pháp tự động điều chỉnh đặc biệt khi sử

dụng hệ CL – Đ ở chế chế độ dòng gián đoạn. Thực tế người ta thường tăng Ld

để tạo ra dòng liên tục

• Xét trong chế độ dòng liên tục:

+ Chỉnh lưu điều khiển có góc mở van α nhất định tính từ thời điểm

chuyển mạch tự nhiên. Tác động mở từng van vào các thời điểm khác nhau

cho dòng điều chỉnh lưu id (Ta đã chọn α để có dòng id liên tục do vậy ta luôn

có dòng qua động cơ) .

+ Việc lựa chọn thời điểm mở van ta sẽ điều chỉnh được suất điện động

U do

chỉnh lưu Ed và do vậy sẽ điều chỉnh được điện áp phần ứng động cơ Uư

− α L . ω

cos . R +

Từ sơ đồ thay thế ta có : Id = ; Ed = Ud =Udo.cosα

I + −

∼∼∼∼

CK U var

Udk §K

Sơ đồ nguyên lý của hệ T – Đ

+ Lưu ý: Khi có hiện tượng trùng dẫn ( hai van cùng dẫn) sẽ làm ngắn

mạch phía thứ cấp máy biến áp.Vì vậy để tránh hiện tượng cháy, nổ do ngắn

mạch ta phải lắp MBA có UN%={5 ÷ 10}%

- Đặc tính cơ của hệ T – Đ:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 24 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Sơ đồ thay thế chỉnh lưu thysistor - động cơ và đặc tính cơ của động cơ

cos

ω o

−

+ Phương trình đặc tính cơ:

. α cos do ΦΚ .

. do . ΦΚ

(

MXR . ΦΚ ) dm

(

)

ΦΚ dm XR +

Từ đó ta có Và

- Khi thay đổi góc điều khiển α:

- Trong khoảng α =[0 ÷ Π /2] thì bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu

- Nếu E > 0 , động cơ làm việc ở chế độ động cơ

- Nếu E < 0 động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược

- Trong khoảng α = [ Π /2 ÷ αmax] thì tải có tính chất thế năng .Để quay

ngược động cơ, lúc này Ed và E đổi dấu. Nên dòng điện Iu vẫn chạy theo chiều

cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh. Bộ biến đổi làm việc ở chế độ

nghịch lưu biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều trả về lưới.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 25 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

* Ưu nhược điểm của hệ T- Đ

Ưu điểm:

+ Độ tác động nhanh cao

+ Thiết bị đơn giản

+ Dễ tự động hoá , van có hệ số khuếch đại công suất lớn nâng cao chất

lượng các đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thông

+ Không gây ồn

+ Điều khiển góc mở vanα có thể điều chỉnh tốc độ nhanh

+ công suất điều khiển nhỏ, giá thành rẻ hơn so với các hệ truyền động

khác

Nhược điểm:

+ Van bán dẫn có dòng phi tuyến, thời gian quá độ sẽ lớn

+ Điện áp chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong

máy điện và ở xấu dạng điện áp của nguồn hoặc lưới

+ Hệ số công suất của mạch thấp.

Kết luận :

Với sự phân tích các hệ truyền động ở trên, em thấy rằng bộ biến đổi

chỉnh lưu điều khiển trong hệ truyền động T – Đ là phù hợp nhất với động

cơ trong mô hình thực nhất. Vì công suất của động cơ sử dụng là nhỏ lại

yêu cầu điều chỉnh tốc độ chính xác, êm, trơn, gọn nhẹ, chi phí ít…

2.4. Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu cho hệ T-D

Sau khi đã chọn được hệ truyền động CL-Đ ta tiếp tục đi chọn bộ biến đổi.

Vì hệ có yêu cầu không cao về xung dòng điện ở mạch phần ứng và mạch kích

từ. Nên em chỉ xét hai bộ biến đổi: Sơ đồ cầu 1 pha và sơ đồ tia 3 pha.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 26 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

2.4.1. Sơ đồ chỉnh lưu tia 1 pha bán điều khiển

Khi θ=θ1 cho xung điều khiển mở T1 trong khoảng thời gian θ1θ2 tiristor T1 và

điụt D2 cho dũng chảy qua. Khi U2 bắt đầu đổi dấu D1 mở ngay, T1 tự nhiờn

khoỏ lại, dũng id=Id chuyển từ T1 sang D1 (lỳc này D2 vẫn cho dũng chảy qua

do sức điện động tự cảm trong Ld tạo ra).

D1 và D2 cùng cho dòng chảy qua, Ud=0

Khi θ=θ3=π+α cho xung mở T3. Dòng tải id=Id chảy qua D1 và T2. Điot

D2 bị khoá lại . . .

Trong s¬ ®å nµy, gãc dÉn dßng cña Tiristor vµ cña ®i«t kh«ng b»ng nhau.

Gãc dÉn dßng cña ®ièt lµ λD=π+α, cßn gãc dÉn dßng cña tiristor lµ λT=π-α.

U Sin d 2

( 1

. θ θ

cos ) α

∫

U 2 π

1 π

Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i:

U ==== Rd

∑∑∑∑

cña dßng t¶i:

)

====

. I d d

∫∫∫∫

1 2 π

.( −−−− π α 2 π

cña dßng trong tiristor:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 27 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

++++ π α

)

====

. I d d

∫∫∫∫

1 2 π

.( −−−− π α 2 π

cña dßng trong ®ièt:

§å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña m¹ch chØnh l−u cÇu b¸n ®iÒu khiÓn

Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ch¶y trong cuén d©y thø cÊp m¸y biÕn ¸p

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 28 -

NhËn xÐt:

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

S¬ ®å cÇu cho phÐp sö dông mét nöa sè van lµ tiristor, nöa cßn l¹i lµ ®ièt.

Do ®ã lµm gi¶m ®−îc gi¸ thµnh thiÕt bÞ biÕn ®æi v× rÎ tiÒn h¬n nhiÒu so víi

tiristor. S¬ ®å ®iÒu khiÓn còng trë nªn ®¬n gi¶n h¬n.

2.4.2. S¬ ®å 3 pha h×nh tia

* Giíi thiÖu s¬ ®å:

Trong m¹ch t¶i cã ®iÖn c¶m L nªn id thùc tÕ lµ dßng

BA: m¸y biÕn ¸p cung cÊp.

a) S¬ ®å nèi d©y; b) S¬ ®å thay thÕ cña chØnh l−u tia ba pha c) §å thÞ

thêi gian

T1,T2,T3: c¸c van chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn * Nguyªn lý lµm viÖc:

Gi¶ thiÕt Ld=∞, cho s¬ ®å lµm viÖc víi mét gãc ®iÒu khiÓn b»ng α vµ còng

gi¶ thiÕt lµ s¬ ®å ®· lµm viÖc x¸c lËp tr−íc thêi ®iÓm b¾t ®Çu xÐt (ωt=0)

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 29 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Ta t¹m gi¶ thiÕt r»ng : tr−íc thêi ®iÓm ωt=ν1=αth× trong s¬ ®å vanT3 ®ang

dÉn dßng vµ c¸c van kh¸c cßn ë tr¹ng th¸i kho¸, khi ®ã trªn van T1 sÏ cã ®iÖn

¸p thuËn (v× uT1= ua- uc= uac , vµ t¹i ωt =ν1=α th× uac>0 nªn uT1>0 ). T¹i ωt

=ν1=α th× T1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, T1 cã ®ñ hai ®iÒu kiÖn ®Ó më nªn T1 më vµ

uT1 gi¶m vÒ b»ng kh«ng. Do uT1=0 nªn ud=ua , vµ tõ s¬ ®å ta x¸c ®Þnh ®−îc

®iÖn ¸p trªn T3 lµ uT3=uc - ua = uac , t¹i ν1 th× uac<0, tøc lµ T3 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p

ng−îng nªn kho¸ l¹i, van T2 th× vÉn kho¸, do vËy trong kho¶ng tiÕp sau ν1

trong s¬ ®å chØ cã van T1 dÉn dßng, khi T1 dÉn dßng : ud= ua ; iT1= ia = Id ; iT2=0 ; iT1=0 ; uT2= uba ; uT2=uca .

§Õn ωt = 5π/6 th× ua=ub , ®©y lµ thêi ®iÓm më tù nhiªn ®èi víi T2 , nh−ng T2

ch−a më v× ch−a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn,do ua vÉn d−¬ng kÕt hîp víi t¸c dông cïng chiÒu cña s.®.® tù c¶m trong Ld mµ T1 vÉn tiÕp tôc dÉn dßng.

§Õn ωt = π th× ua=0 vµ sau ®ã chuyÓn sang ©m nh−ng T2 cßn ch−a më nªn

T1vÉn tiÕp tôc lµm viÖc nhê s.®.® tù c¶m cña Ld ( ë ®©y α>300 ).

T¹i ωt = ν2 = 5π/6 + α th× T2 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ do ®ang cã ®iÖn ¸p

thuËn nªn T2 më, T2 më th× uT2 gi¶m vÒ b»ng kh«ng nªn ud= ub vµ uT1= ua- ub=

uab mµ t¹i ν2 th× uab<0, tøc lµ T1 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn kho¸ l¹i. Do vËy tõ ν2

trong s¬ ®å chØ cã van T2 dÉn dßng, khi T2 më :

ud= ub uT1= uba uT1= 0 uT3= ucb iT3= 0 iT2= id= Id iT1= 0

Suy luËn t−¬ng tù nh− vËy ta cã tõ ωt=ν2 ®Õn ωt=ν3 th× T3 lµm viÖc vµ:

ud= uc uT1= 0

uT1= uac iT2= 0 uT2= ubc iT3= id= Id iT3=0

T¹i uT1=u1 (chËm sau thêi ®iÓm më tù nhiªn ®èi víi T1 1 gãc ®iÒu khiÓn α)

th× T1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lóc nµy uT1 thuËn (uT1= uac t¹i u1>0) dÉn ®Õn T1më suy ra uT1 gi¶m vÒ 0 vµ uT3= uc - ua = uca.

T¹i ν1: uT3 <0 tøc lµ T3 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc cßn van T3 vÉn ch−a dÉn dßng.

Nh− vËy trong gia ®o¹n nµy th× trong s¬ ®å chØ cã van T1 dÉn dßng ta cã:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 30 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

ud=ua uT2=uba iT1= id = Id uT1=0 uT3=uca iT2=0; iT3 = 0

- §Õn ωt=π th× ua=0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang ©m, ë tr−êng hîp nµy ta ph¶i gi¶

sö gãc α> 300 th× t¹i thêi ®iÓm nµy van T2 vÉn ch−a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ung, ua cã xu h−íng chèng l¹i dßng qua T1, nh−ng do suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m trong Ld do ®ã van T1 vÉn tiÕp tôc dÉn dßng.

T¹i ν2: uT1 <0 tøc lµ T1 bÞ ®Æt

®iÖn ¸p ng−îc cßn van T1 kho¸ l¹i vµ ta cã:

ud=ub uT2=0 iT3=0

iT2=id=Id

uT1=uba uT3=ucb iT1=0

-T¹i ωt=uB, T3 cã tÝn hiÖu

®iÒu khiÓn UT3 thuËn dÉn ®Õn T3 më vµ uT3 gi¶m vÒ 0, uT2=ub-uc.

T¹i ν3: uT2 <0 tøc lµ T2 bÞ ®Æt

®iÖn ¸p ng−îc cßn van T2 kho¸ l¹i vµ ta cã:

uT2=ubc iT3=id=Id uT3=0

ud=uc iT1=0 uT1=uac iT2=0

T¹i ν4: uT2 <0 tøc lµ T2 l¹i cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn T1 më, T3 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p

ng−îc kho¸ l¹i. S¬ ®å lÆp l¹i tr¹ng th¸i lµm viÖc ban ®Çu.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 31 -

NhËn xÐt :

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Qua ph©n tÝch 2 bé biÕn ®æi trªn ta thÊy s¬ ®å 3 pha h×nh tia rÊt phøc t¹p

vµ tèn nhiÒu linh kiÖn b¸n dÉn. Cßn s¬ ®å cÇu 1 pha kh«ng ®èi xøng dïng Ýt

linh kiÖn h¬n, mËt ®é phøc t¹p Ýt h¬n , nªn ®èi víi yªu cÇu c«ng nghÖ cña

m¸y n©ng ta chØ cÇn dïng s¬ ®å chỉnh lưu cÇu 1 pha b¸n ®iÒu khiÓn.

2.5. Các phương án hãm dùng trong thang máy-máy nâng

Đặt vấn đề

Từ các đặc điểm chuyển động và làm việc của thang máy,ta thấy buồng

thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của sàn tầng

cần đến sau khi hãm dừng,nếu không dừng chính xác sẽ gây ra một số hậu quả

bất lợi như : gây khó khăn trong đi lại và bốc xếp hàng hóa, giảm năng suất thang máy…

Do đó cần có một phương án hãm tối ưu để đạt hiệu quả công việc cao nhất

cho thang máy.

Trong động cơ điện một chiều có 3 trạng thái hãm chính đó là:

+ Hãm tái sinh

+ Hãm ngược

+ Hãm động năng

2.5.1. Hãm tái sinh (hãm trả năng lượng về lưới)

Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý

tưởng.Khi hãm tái sinh Fư > Uư động cơ làm việc như 1 máy phát điện song

song với lưới.So với chế độ động cơ,dòng điện và momen hãm đã đổi chiều và

Φ R

UE − R IKM Φ=

được xác định theo biểu thức:

Trị số hãm lớn dần lên khi cân bằng với momen phụ tải của cơ cấu sản xuất

od ωω > o

thì hệ thống làm việc với tốc độ

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 32 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Ưu điểm của hãm tái sinh là điện năng sinh ra hữu ích.Thường được sử dụng

trong cơ cấu nâng hạ cầu trục có công suất cao,tiêu tốn năng lượng điện lớn.

2.5.2. Hãm ngược

Trạng thái hãm ngược của động cơ xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của

động năng tích lũy trong các bộ phận chuyển động hoặc do momen thế năng

quay ngược với momen điện từ của động cơ .Momen sinh ra bởi động cơ khi

đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất.

Nx: Hãm ngược thường được dùng trong động cơ cầu trục,máy vận chuyển ở cầu cảng có công suất rất lớn và phụ tải lớn để giữ cho tốc độ hạ không đổi.

2.5.3. Hãm động năng:

Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng

lượng cơ học của động cơ đã tích lũy được trong quá trình làm việc trước đó

biến thành điện năng trong mạch hãm dưới dạng nhiệt.

Có 2 trạng thái hãm động năng đó là:

+) Hãm động năng kích từ độc lập:

Khi động cơ đang quay muốn thức hiện hãm ta cắt phần ứng động cơ khỏi

điện lưới một chiều và đóng vào 1 điện trở hãm,còn mạch kích từ vẫn nối với

nguồn như cũ.

Khi hãm động năng kích từ độc lập,năng lượng chủ yếu được tạo ra do động

năng của động cơ tích lũy được nên công suất tiêu tốn chỉ nằm trong mạch

kích từ.

Pktđm = (1 - 5)%Pđm

+) Hãm động năng tự kích:

Nhược điểm của hãm động năng kích từ độc lập là ko hãm được khi mất điện

lưới do cuộn kích từ vẫn phải nối với nguồn.Muốn khắc phục nhược điểm này

người ta sử dụng hãm động năng tự kích từ.

Hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần ứng lẫn

cuộn kích từ khỏi lưới điện để đóng vào một điện trở hãm.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 33 -

R u

−=ω

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

RR . h kt R R + kt h K . Φ

R u

M .

−=ω

Phương trình đặc tính:

(

RR . kt h R R + kt h 2Φ K . )

Và

Hãm động năng có hiệu quả kém hơn so với hãm ngược khi chúng có cùng tốc

độ ban đầu và momen cản Mc.Tuy nhiên hãm động năng ưu việt hơn về mặt

năng lượng,có khả năng hãm ngay khi mất điện lưới.

Kết luận: Ta sử dụng hãm động năng trong đề tài vì trong 3 trạng thái hãm

trên thì hãm ngược tiêu thụ năng lượng lớn,độ giật cao khi dùng trong

thang máy hoặc máy nâng sẽ ảnh hưởng tới người hoặc hàng hóa.Hãm tái

sinh có ưu điểm là tính kinh tế cao nhưng khi hãm động cơ sẽ làm việc ở 2

chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu,quá trình thiết kế mạch phức tạp,khó thực

hiện.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 34 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

phÇn iii

thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn cho bb®

I.Thiết kế mạch động lực cho BBĐ

3.1. Tính chọn động cơ.

Từ yêu cầu thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều và ưu

điểm của động cơ kích từ độc lập ( chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt, tổn hao

phía kích từ nhỏ…). Nên khi thực hiện mô hình chúng em sử dụng loại động

cơ công suất nhỏ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu có thông số:

P đm = 2.1(kW ); Uư = 220 ( V ); Ukt= 220 ( V ) ; n =2900 ( Vòng/ phút

); p = 1

3.2. Tính chọn van động lực

- Để cấp nguồn cho tải một một chiều ( Động cơ kích từ bằng nam châm

vĩnh cửu), cần có bộ chỉnh lưu biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một

chiều. Các bộ chỉnh lưu này có thể là loại có điều khiển hoặc không có điều

khiển.

- Ta lựa chọn phương án dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển để thực hiện việc

biến năng lượng điện xoay chiều sang một chiều trong động cơ kích từ bằng

nam châm vĩnh cửu mà ta sẽ dùng để thực hiện mô hình. Vì nếu dùng bộ

chỉnh lưu có điều khiển thì ta có thể thay đổi thời điểm đặt xung điện áp lên

cực điều khiển, nhờ đó ta có thể điều chỉnh được điện áp chỉnh lưu.

- Do mạch chỉnh lưu cầu không nhất thiết phải có biến áp nguồn, Khi điện

áp ra của tải phù hợp với cấp điện áp nguồn xoay chiều thì ta có thể mắc trực

tiếp mạch chỉnh lưu vào lưới điện. Chính vì vậy mạch chỉnh lưu cầu có ưu

điểm hơn hẳn so với mạch chỉnh lưu hình tia. (Mạch chỉnh lưu cầu được sử

dụng rất rộng rãi trong thực tế, nhất là với cấp điện áp ra từ 10 V trở lên, dòng

tải có thể lên tới 100 A)

- Vì các sơ đồ chỉnh lưu một pha thường được chọn khi nguồn cấp là lưới

điện một chiều một pha hoặc công suất không quá lớn so với công suất của

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 35 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

lưới ( P < 5 KW ), tải không có yêu cầu quá cao về chất lượng điện áp một

chiều. Nên ta sử dụng mạch chỉnh lưu cầu một pha.

Vậy chúng ta sử dụng chỉnh lưu cầu một pha làm van động lực cho hệ

truyền động T – Đ.

Các van trong mạch chỉnh lưu công suất, phải làm việc với dòng điện lớn,

điện áp cao, công suất phát nhiệt trên van khá lớn, do vậy, nên để đảm bảo

mạch hoạt động có độ tin cậy cao thì ta phải quan tâm tới hai chỉ tiêu sau:

.ngU

max

+ Chỉ tiêu điện áp ( chủ yếu là điện áp ngược lớn nhất: đặt lên van

trong quá trình làm việc).

+ Chỉ tiêu dòng điện ( giá trị dòng điện trung bình hay hiệu dụng qua

van).

Điện áp ngược lớn nhất Ung. max

Mạch van bao gồm thysistor và điôt cùng có :

.ngU

max

= knv.U2 = = 2 . U2 (knv = 2 )

d ; Ku là hệ số điện áp tải (Ku = 0.9 )

U k

với U2 =

d = 2 .

Ud = 220 ( V )

220 = 350 ( V ) 9,0

U k

Nên Ung.max = 2 .

Với điều kiện làm mát có cánh tản nhiệt đủ diện tích bề mặt và không có

quạt thong gió, thì để cho van làm việc an toàn khi có sự cố sảy ra, ta phải

chọn một độ dự trữ điện áp ( kdtu ) cho van với kdtU = (1.6 ÷ 2)

Ung.max.thực = kdtu.Ung.max Chọn kdtu = 1,6

( 3-1 ) Ta có: Ung.max.thực = 1,6.350 =560 ( V )

Dòng điện hiệu dụng qua van khi van làm việc Ivlv Với Ilv = Ihd = khd.Id

Trong đó: khd là hệ số dòng điện hiệu dụng

Id là dòng điện tải

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 36 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

2100 = 13,6(A) .7,0

220

P đ U

Pđm U η

= = Id =

Khd =

α −Π .2 Π −Π α .Id Để đảm bảo độ tin cậy của thyristor khi dòng lớn .2 Π thì α = 0

IlvT =

d. Ι

IlvT = Id / 2= 6,8 ( A )

+Π α Để đảm bảo độ hoạt động tốt của điốt thì α = Π 2 Π

IlvĐ =

IlvĐ = Id = 13,6 ( A )

Với điều kiện làm mát có cánh tản nhiệt đủ diện tích bề mặt và không có

quạt thông gió cho van , ∆P < 20 W thì ta được phép chọn dòng điện làm việc

tới 40% Ilv thực ⇔ Ilv thực >2,5. Ilv

Do vậy chọn Ilv thực = 3. Ilv thì:

( 3-2 ) IlvT thực = 3. 6,8 = 20,4 ( A )

( 3-3 ) IlvĐ thực = 3.13,6 = 40,8 ( A)

Từ ( 3-1) , ( 3-2 ) & ( 3-3 ) và trong quá trình thực nghiệm ta có thể chọn

chọn các thysistor và điốt có thông số:

- Thông số của Điôt: (RP6040)

+ Dòng điện định mức của van: Imax = 80 ( A )

+ Điện áp ngược của điôt: Un = 1200 ( V )

+ Dòng điện đỉnh của van điôt: Ipik = 1500 ( A )

+ Tổn hao điện áp của van: ∆U = 1,5 ( V )

- Thông số của Thysistor: (S7412M)

+ Điện áp ngược cực đại: Ung.max = 600 ( V )

+ Dòng điện làm việc cực đại: I đm = 80 ( A )

+ Dòng điện đỉnh cực đại: Ipik = 1300 ( A )

+ Dòng điện xung điều khiển Ig = 150 ( mA )

+ Điện áp xung điều khiển Ug = 3 ( V )

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 37 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

+ Dòng điện tự giữ Ih = 100( mA )

+ Dòng điện rò Ir = 15 ( mA )

+ Độ sụt áp trên van : ∆U = 2,13 ( V )

3.3. Tính chọn các tham số máy biến áp lực

Từ thông số của động cơ:

U đm = 220 ( V ); P đm = 2,1 ( KW );

P đ U

2100 = 13,6(A) 220.7,0

Pđm U η

Ta có: = = Iđm =

3.3.1. Điện áp chỉnh lưu không tải

( 3 – 4 ) Udo = Ud + ∆Uv + ∆Uba + ∆Udn

Trong đó:

+ Udo: Điện áp chỉnh lưu không tải

+ Ud: Điện áp rơi trên tải động cơ

+ ∆Uv: Sụt áp trên các van

+ ∆Uba: Là sụt áp bên trong biến áp khi có tải với: ∆Uba = ∆UR + ∆UL

Với: ∆UR là sụt áp trên điện trở và ∆UL là sụt áp trên điện cảm

∆Uba có thể chọn sơ bộ khoảng (5÷10) %Ud

+ ∆Udn Sụt áp trên dây nối

Với: Ud = 220 V

∆Uv = ∆UT + ∆U Đ = 2,13 + 1,5 = 3,63 V

∆Uba = ∆UR + ∆UL = 6% Ud = 6%.220 = 13,2 V

( Chọn sụt áp trên máy biến áp vào khoảng 6% điện áp trên tải)

∆Udn ≈ 0 V do sụt áp trên dây nối là rất nhỏ nên bỏ qua

Ta có :

Udo = 220+3,63+13,2 = 236,83 V ;

d 0 =

Mặt khác điện áp ra của máy biến áp:

83,236 9.0

= 263V U2 =

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 38 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

( Mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng có hệ số điện áp tải ku = 0.9)

Do vậy ta có thông số cơ bản của biến áp:

+ Điện áp pha sơ cấp của MBA: U1 = 220 V

+ Điện áp pha thứ cấp MBA là: U2 = 263 V

+ Dòng điện hiệu dụng phía thứ cấp MBA:

I2=k2.Id=0,71. Id =0,71.13,6 = 9,656(A)

6,13.

26,16

+ Dòng điện hiệu dụng phía sơ cấp MBA:

263 220

U .Id = 0,71. U

(A) I1 = k1 .Kba .Id = k1 .

+ Công suất tối đa của tải: Pdmax = Udo. Id = 236,83. 13,6 = 3221 ( W )

+ Công suất biến áp nguồn (hay công suất biểu kiến của máy biến áp Sba ):

Sba = ks . Pdmax

Trong đó:

chỉnh ks là hệ số công suất tính theo mạch chỉnh lưu, đối với mạch

lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng ks = 1.23

Sba=ks.Pdmax = 1,23.3221 = 3961,83 VAR ta chọn Sba=4 KVAR

3.3.2. Tính toán sơ bộ mạch từ

S ba fm .

- Tiết diện sơ bộ trụ:

Trong đó: • kQ là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát. • Do chúng ta sử dụng MBA khô nên chọn kQ = 6 • Sba Công suất biểu kiến MBA • m: Số trụ của MBA ( m = 1 với MBA 1 pha ) • f: Tần số nguồn xoay chiều: f = 50Hz.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 39 -

66,53

54≈

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

S ba fm .

4000 50.1

Thay số: cm2

- Tính kích thước mạch từ:

Kết cấu mạch từ

+ Chọn hình dáng của trụ

Do công suất của máy biến áp nhỏ hơn 10 KVA nên ta chọn trụ hình chữ

nhật ( hình 3.4).

Với các kích thước Q Fe = a.b ;

Trong đó: a là bề rộng của trụ

b là bề dầy của trụ

Chọn độ dày của lá thép là 0.2 mm

+ Chọn kích thước cửa sổ

- Dựa vào các hệ số:

m=h/a; n = c/a; l = b/a. ( h là chiều cao của trụ )

Trong đó:

m = ( 2 ÷ 4 ) ; n = ( 0,5 ÷ 2,5 ) ; l = ( 0,5 ÷ 1,5 ) là tối ưu hơn cả.

Từ đó ta chọn m = 2,5 ; n = 0,5 ; l = 1,25

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 40 -

2,8

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

b = 1.25 ta được: a

6,6

  b 

- Kết hợp QFe = a.b = 54 và l =

Vậy ta có MBA có thông số mạch từ:

a = 8,1 cm

b = 6,6 cm

c = 3,65 cm

C = 21,9 cm

h = 18,25 cm

H = 25,55 cm

Thông số phụ của lá thép

Qt=4,55cm2 Qg=11cm2 Ltb=13,7cm Qt.Qc=50cm4 Vt=78,1cm3 Gt=620g

3.3.3. Tính toán dây quấn máy biến áp

U .44,4

10. BQf . Fe .

Tính số vòng dây quấn máy biến áp

Trong đó:

U: Điện áp của cuộn dây cần tính [ V ]

B: Từ cảm ( thường chọn B = (1,0 ÷ 1,8) ) [ T ] ; Chọn B = 1 T

w: Số vòng dây của cuộn dây cần tính [ vòng ] QFe: Tiết diện lõi thép [ cm2 ]

Ta có:

220

. 10

150

- Số vòng dây cuộn sơ cấp MBA:

.44,4

1.66.50.44,4

U 1 BQf . Fe

( Vòng )

- Số vòng cuộn thứ cấp

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 41 -

150

179

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

=W 1

U U

263 220

(vòng) W2 =

Tính tiết diện dây dẫn:

SCu =

I J

(mm2)

Trong đó: I: Dòng điện chạy qua cuộn dây [A];

J: Mật độ dòng điện trong biến áp thường chọn 2 ÷2,75

[A/mm2]

- Chọn mật độ dòng điện J1 = J2= 2,75 A/ mm2

- Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA.

I 1 J

25 75,2

4,5

mm2 SI =

- SII =

8,14 75,2

mm2 - Tiết diện dây thứ cấp MBA. I 2 J

−

Tính số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp .

W11 =

Trong đó:

hg: Độ dầy tấm phít cách điện giữa gông và dây cuốn chọn

hg = 5mm

38,3

Hệ số ép chặt kc = 0,95 kc

IS 4 Π

9.4 Π

62,2

= mm2 đường kính dây quấn d1

IS 4 Π

9.4 Π

95,0

5,48

= mm2 đường kính dây quấn d2

5.25,182 − 38,3

- Ta có : W11 = (vòng /lớp). ta chọn W11=

49(vòng/lớp)

n 1

W 1 W

150 49

- Số lớp cuộn sơ cấp ( lớp). Chọn số lớp n11 = 3

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 42 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

+ Số vòng lớp từ 1÷2 là: 49 vòng/lớp. + Số vòng lớp thứ 4 là: w’ = 150 – 2.49=52 vòng.

- Bề dày cuộn sơ cấp Bd1 = (d1+d2).n11 = (3,38 + 2,62).3 = 18 mm - Giữa hai lớp chọn mộy lớp giấy cách điện dài 0,1 mm.

−

95,0

Tính số vòng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp. •

5.25,182 − 62,2

7,2

= ( vòng /lớp.) W22 =

W W

179 66

- Số lớp cuộn sơ cấp ( lớp). Chọn số lớp n11 = 3

+ Số vòng lớp 1÷2 là: 66 vòng/lớp. + Số vòng lớp thứ 3 là: w’ = 179 – 2.66=47 vòng.

Bề dày cuộn sơ cấp Bd2 = (d1+d2).n11 = (3,38 + 2,62).3 = 18 mm

* Kiểm tra khoảng trống c ( giới hạn cửa sổ mạch từ).

Ta có phần lấp đầy dây quấn sơ cấp và thứ cấp.

k = Bd1 + Bd2 = 18+18 =36 mm < c = 36,5 mm

Mặt cắt dọc mạch từ

Vậy kết cấu mạch từ ta chọn là phù hợp .

- Chiều dài trung bình vòng sơ cấp :

Bd l1’ =2π.(DT+ 1 2

) =2π.(20+18/2)=182,12(mm)

- Chiều dài trung bình vòng thứ cấp :

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 43 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Bd ) = 2π.(20+18+1,0+18/2)=301,44(mm) 2

l2’=2π.(DT+Bd1+1,0+

-Chiều dài cuộn sơ cấp:

L1 = W1.l1’ = 150.182,12 = 27318(mm)

-Chiều dài cuộn thứ cấp:

L2 = W2.l2’ = 179.301,44 = 53957,76 (mm)

3.3.4. Tính khối lượng của sắt và đồng

- Thể tích của trụ: VT = m.Qt.h = 1.4,55.18,25 = 83,0375(cm3)

- Thể tích của gông:

Vg = 2.Qg.C = 2.11.21,9 = 481,8 (cm3)

- Khối lượng của trụ:

MT= VT . dFe = 83,0375.7,85 = 651,844 (Kg)

- Khối lượng của gông:

Mg = Vg . dFe = 481,8.7,85 = 3782,13 (Kg)

- Khối lượng của sắt:

MFe=MT+Mg=mFe(VT+Vg)=7,85.(83,0375+481,8)=4433,974(Kg)

- Thể tích đồng:

VCu= S1.l1+S2.l2= 9.27318+5,4.53957,76 = 537233,904 (mm3)

- Khối lượng của đồng:

MCu=VCu.mCu=537233,904.10-9.8,9.103=4,78(kg)

3.4 tÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc:

3.4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 44 -

∼∼∼∼

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

R 1 C 1 R 2 C 2

2CC 2CC T2 T1

R 4 C 4 R 3 C 3

D2 D 1

3CC 3CC LD

CKT

M¹ch lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ

3.4.2. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn:

Khi làm việc với dòng điện chạy qua trên van có sụt áp, do đó có tổn hao

công suất ∆P, tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác van

bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt cho phép Tcp nào đó, nêú quá nhiệt

độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an

toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiế kế hệ thống toả nhiệt

hợp lý.

+ Tính toán cánh tản nhiệt :

+ Tổn thất công suất trên 1 Tiristor :

∆P = ∆U.Ilv = 1,6.40,8 = 65,28 (W).

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 45 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

P ∆ = m K τ.m

+ Diện tích bề mặt tỏa nhiệt :

Trong đó :

τ- độ chênh lệch so với môi trường.

∆P – tổn hao công suất (W).

Chọn nhiệt độ môi trường Tmt = 400C . Nhiệt độ làm việc cho phép của

Tiristor

Tcp = 1250C . Chọn nhiệt độ trên cánh tỏa nhiệt Tlv = 800C.

τ = Tlv – Tmt = 80 – 40 = 400C

Km – hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. Chọn Km = 8 [ W/m2.0C]

65,28 = 0,204(m2) Sm = 8 . 40

Chọn loại cánh toả nhiệt có 12 cánh, kích thước mỗi cánh a x b = 10 x 10

(cm x cm). Tổng diện tích tỏa nhiệt của cánh :

S = 12. 2 .10 .10 = 2400(cm2) = 0,24 (m2).

Hình chiếu cánh tản nhiệt

3.4.3. Bảo vệ quá dòng điện cho van :

+ Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá tải và

ngắn mạch Tiristor, ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy

biến áp, ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 46 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

I .1,1

64,31.3.1,1

( 8,69

)

( 70

+ Chän 1 Apomat cã :

U®m~ = 220(V).

Cã 3 tiÕp ®iÓm chÝnh, cã thÓ ®ãng c¾t b»ng tay hoÆc b»ng nam ch©m ®iÖn.

.5,2

64,31.3.5,2

137

(

ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch :

I .5,1

64,31.3.5,1

( 5,82

Dßng qu¸ t¶i:

.3.1,1

64,31.3.1,1

( 70

+ Chän cÇu dao cã dßng ®Þnh møc :

cÇu dao dïng dÓ t¹o khe hë an toµn khi söa ch÷a hÖ truyÒn ®éng.

+ Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c Tiristor, ng¾n

m¹ch ®Çu ra cña bé chØnh l−u :

Nhãm 1cc :

Dßng ®iÖn ®Þnh møc møc d©y ch¶y nhãm 1cc:

I1cc = 1,1.I2 =1,1 .64,83 = 73,31( A ).

Nhãm 2cc :

Dßng ®iÖn ®Þnh møc møc d©y ch¶y nhãm 2cc:

I2cc = 1,1.Ihd =1,1 .45,847 = 50,43 ( A ).

VËy chän cÇu ch¶y nhãm :

1cc lo¹i 80 A

1cc lo¹i 50 A

2cc lo¹i 100 A

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 47 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

3.4.4. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van:

B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do qu¸ tr×nh ®ãng c¾t c¸c Tiristor ®−îc thùc hiÖn b»ng

c¸ch m¾c R – C song song víi Tiristor. Khi cã sù chuyÓn m¹ch, c¸c ®iÖn tÝch

tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ng−îc trong

kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng−îc g©y ra

søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a

Anod vµ Catod cña Tiristor. Khi cã m¹ch R–C m¾c song song víi Tiristor t¹o

ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristor kh«ng

Mạch R-C bảo vệ quá điện áp cho van

bÞ qu¸ ®iÖn ¸p .

Theo kinh nghiÖm R1 =(5 ÷ 30 ) Ω ; C1 = (0,25 ÷ 4 ) µF.

Chän theo tµi liÖu [ 4 ] : R1 = 5,1 (Ω) ; C1 = 0,25 µF.

+ B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l−íi ®iÖn, ta m¾c m¹ch R – C nh− h×nh nhê cã

m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh− n¨m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë ®−êng d©y

C R1

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 48 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

TrÞ sè RC ®−îc chän theo tµi liÖu [4] : R2 =12,5 Ω ; C2 = 4 µF.

+ §Ó b¶o vÖ van do c¾t ®ét biÕn ¸p non t¶i, ng−êi ta th−êng m¾c mét m¹ch

R- C ë ®Çu ra cña mét m¹ch chØnh l−u cÇu 1 pha phô b»ng c¸c Diode c«ng suÊt

bÐ

D D

M¹ch cÇu 1 pha dïng Diode t¶i RC b¶o vÖ cho m¸y biÕn ¸p non t¶i

R R R

Th«ng th−êng gi¸ trÞ tù chän trong kho¶ng 10 ÷ 200µF.

Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi thysistor ( tạo ra

các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lực của bộ

chỉnh lưu thysistor). Chính vì vậy nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết

Chän theo tµi liÖu [4] : R3 =470 Ω ; C3 = 10 µF. Chän gi¸ trÞ ®iÖn trë R4 = 1,4(kΩ). II. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn

định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi.

2.1 Kh¸i niÖm vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn

(cid:2) Nguyªn lý:

§èi víi chØnh l−u Thyristor th× m¹ch ®iÒu khiÓn cã vai trß rÊt quan

träng, v× nã quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng vµ ®é tin cËy cña bé biÕn ®æi. Thyristor

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 49 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

chØ më khi cã ®iÖn ¸p d−¬ng ®Æt vµo anèt vµ cã xung d−¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu

khiÓn. Sau khi Thyristor më xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông n÷a.

§iÒu khiÓn Thyristor trong s¬ ®å chØnh l−u hiÖn nay th−êng gÆp lµ ®iÒu

khiÓn theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Néi dung cña nguyªn t¾c nµy cã

thÓ m« t¶ theo gi¶n ®å (h×nh 3 - 8) nh− sau:

Udf

o t

U®k Urc

o t X®k

o t

o t t1 t2 t3 t4 t5

Nguyªn lý ®iÒu khiÓn chØnh l−u.

Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin ®Æt vµo anèt cña Thyristor, ®Ó cã thÓ

®iÒu khiÓn ®−îc gãc më α cña Tiristo trong vïng ®iÖn ¸p + anèt, ta cÇn t¹o

mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c, ta th−êng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa lµ ®iÖn ¸p r¨ng c−a Urc. Nh− vËy, ®iÖn ¸p tùa cÇn cã trong vïng ®iÖn ¸p d−¬ng anèt.

Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm (t1,t4) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (Urc = U®k), trong vïng ®iÖn ¸p d−¬ng anèt, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn X®k. Thyristor ®−îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn (t1,t4) cho tíi cuèi b¸n kú (hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng 0).

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 50 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

(cid:2) Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn

+ §iÒu chØnh ®−îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú

d−¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt – catèt cña van.

+ T¹o ra ®−îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më Thyristor.

x =

I dt di dt

§é réng cña xung:

: lµ dßng duy tr× cña van. Idt

di dt

: tèc ®é t¨ng tr−ëng cña dßng.

2.2 Mét sè yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn

(cid:2) Xung ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ ®é lín cña ®iÖn ¸p vµ dßng

®iÒu khiÓn

- Gi¸ trÞ nhá nhÊt kh«ng v−ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp cña nhµ s¶n xuÊt.

- Gi¸ trÞ nhá nhÊt còng ph¶i ®¶m b¶o më ®−îc Thyristor trong mäi ®iÒu

kiÖn.

- Tæn hao c«ng suÊt trªn c¸c cùc ®iÒu khiÓn ph¶i nhá h¬n gi¸ trÞ cho

phÐp.

(cid:2) §é lín xung ®iÒu khiÓn

Khi t¶i cña m¹ch cã ®iÖn c¶m lín th× dßng ®iÖn chËm nªn ph¶i t¨ng ®é

réng xung ®iÒu khiÓn. Th«ng th−êng ®é réng xung ®iÒu khiÓn kh«ng nhá h¬n

0,5µs.

(cid:2) Chia ®é dèc

Ng−êi ta chia ®é dèc xung ®iÒu khiÓn lµm hai phÇn: §é dèc s−ên tr−íc

vµ ®é dèc s−ên sau. §Ó më Thyristor cã thÓ dïng s−ên phÝa nµo còng ®−îc

nh−ng ng−êi ta th−êng sö dông s−ên sau ®Ó më Thyristor. V× vËy, ®é dèc s−ên

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 51 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

1,0

tr−íc xung ®iÒu khiÓn cµng cao th× Thyristor cµng tèt.Th«ng th−êng yªu cÇu

di k = dt

®é dèc cña xung ®iÒu khiÓn lµ: d ( A/ µs).

(cid:2) §é ®èi xøng cña xung trong c¸c kªnh ®iÒu khiÓn

Trong bé biÕn ®æi nhiÒu pha, nhiÒu van, ®é ®èi xøng cña c¸c xung ®iÒu

khiÓn gi÷a c¸c kªnh sÏ quyÕt ®Þnh ®Õn ®Æc tÝnh ra cña hÖ. NÕu xung ®iÒu khiÓn

kh«ng ®èi xøng th× dßng ®iÖn trong c¸c pha sÏ cã gi¸ trÞ vµ h×nh d¹ng kh¸c

nhau lµm mÊt c©n b»ng søc tõ ®éng cña m¸y biÕn ¸p. Do ®ã lµm t¨ng c«ng

suÊt m¸y biÕn ¸p.

(cid:2) §é tin cËy

M¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o lµm viÖc tin cËy trong mäi ®iÒu kiÖn nh−

khi nhiÖt ®é m«i tr−êng thay ®æi, tÝn hiÖu nhiÒu tÇng…

Xung ®iÒu khiÓn ph¶i Ýt phô thuéc vµo sù dao ®éng cña nhiÖt ®é, dao

®éng cña ®iÖn ¸p nguån, khö ®−îc nhiÔu c¶m øng vµ kh«ng ®Ó Thyristor më

ngoµi ý muèn.

(cid:2) L¾p r¸p vµ vËn hµnh

M¹ch ®iÒu khiÓn còng nh− m¹ch ®iÖn ph¶i sö dông hÕt c¸c thiÕt bÞ cã

s½n, dÔ thay thÕ, dÔ l¾p r¸p, dÔ ®iÒu chØnh, l¾p lÉn vµ mçi khèi cã kh¶ n¨ng lµm

viÖc ®éc lËp.

2.3 S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn

C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn xung pha ®−îc chia ra lµm hai lo¹i dùa trªn

nguyªn lý ®ång bé vµ kh«ng ®ång bé.

S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nh− sau:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 52 -

§ång

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Bộ

So T¹o R¨ng U®k s¸nh xung c−a

U®k

S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn

Chøc n¨ng cña c¸c kh©u nh− sau:

a) Khèi ®ång bé

Khèi ®ång bé hay cßn gäi lµ khèi ®iÖn ¸p chuÈn sÏ t¹o ra ®iÖn ¸p Uo thay ®æi theo thêi gian cã d¹ng h×nh sin, vu«ng, r¨ng c−a... Nhê khèi so s¸nh ®iÖn ¸p chuÈn Uo sÏ ®−îc so s¸nh víi U®k cña bé biÕn ®æi. Khi ®iÖn ¸p ra Uo = U®k ë ®Çu ra cña bé so s¸nh sÏ xuÊt hiÖn xung vµ sau ®ã xung nµy sÏ ®−îc khuÕch ®¹i lªn vµ ®−a vµo cùc ®iÒu khiÓn Thyristor.

§iÖn ¸p chuÈn thay ®æi theo thêi gian ®−îc t¹o ra víi ®iÖn ¸p l−íi, chÝnh

v× thÕ ®iÖn ¸p chuÈn vµ xung ®−îc t¹o ra ®ång bé theo thêi gian bé biÕn ®æi víi ®iÖn ¸p l−íi xoay chiÒu. B»ng c¸ch thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U®k ta cã thÓ thùc hiÖn ®−îc sù dÞch chuyÓn theo thêi gian xung ra bé biÕn ®æi ®iÒu chØnh

gãc kÝch α, tøc lµ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn ®æi.

b) Khèi t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a

Kh©u nµy ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p r¨ng c−a so s¸nh víi U®k ®iÓm c©n b»ng lµ thêi ®iÓm ph¸t xung. H×nh d¹ng cña Urc phô thuéc vµo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn, ë ®©y ta chän nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. §iÖn ¸p Urc lµ ®iÖn ¸p ®ång pha ¸p l−íi.

Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó t¹o ra Urc:

+ S¬ ®å dïng ®ièt vµ tô ®iÖn

+ S¬ ®å dïng tranzitor

+ S¬ ®å dïng vi m¹ch

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 53 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

c) Khèi so s¸nh

®iÓm ph¸t xung më Thyristor.

§Ó so s¸nh c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù, ng−êi ta cã thÓ dïng tranzitor hoÆc

K§TT.

K§TT cã nh÷ng −u ®iÓm sau:

- §iÖn trë vµo v« cïng lín: Rv = ∞

- HÖ sè khuÕch ®¹i : K = ∞

- §iÖn trë ra : Rr = 0.

Nªn ngµy nay, chñ yÕu dïng K§TT

d) Khèi t¹o xung

Bé t¹o xung cã nhiÖm vô t¹o ra xung cã d¹ng ®é dµi vµ c«ng suÊt ®ñ ®Ó

më Thyristor.

C¸c bé t¹o xung th−êng cã d¹ng sau:

- Bé t¹o xung ®¬n lµ c¸c bé khuÕch ®¹i xung cã nhiÖm vô t¹o ra c¸c

xung ®¬n cã ®é dµi æn ®Þnh.

- Bé t¹o xung cã ®é dµi tuú ý vµ ®−îc trén víi xung cã tÇn sè ccÊu tróc.

- Bé t¹o xung t¹o ra c¸c sè l−îng kh¸c nhau tuú theo chÕ ®é hoÆc s¬ ®å.

Bé t¹o xung ®¬n cã s¬ ®å ®¬n gi¶n nhÊt, ®é tin cËy cao vµ th−êng ®−îc

dïng cho m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n.

Bé t¹o xung cã trén xung víi tÇn sè cao ch« phÐp sö dông c¸c xung cã

®é dµi tuú ý, nh−ng vÉn ®¶m b¶o kÝch th−íc m¸y biÕn ¸p xung gän nhÑ. Bé t¹o xung kiÓu nµy thÝch hîp víi nh÷ng xung cã ®é dµi Tx > 60o.

Bé t¹o xung cã sè l−îng xung ®¬n tuú ý cho phÐp gi¶m ®−îc nh−îc

®iÓm cña bé ph¸t xung réng. Bé nµy hay ®−îc dïng cho bé biÕn ®æi ë chÕ ®é

dßng gi¸n ®o¹n vµ khi kh«ng muèn ®−a xung lªn cùc ®iÒu khiÓn kyhi ®iÖn ¸p

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 54 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

e) KhuÕch ®¹i xung

Dth

(cid:2) S¬ ®å nguyªn lý

M¹ch khuÕch ®¹i xung

(cid:2) Chøc n¨ng

KhuÕch ®¹i cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−a ®Õn ®Ó ®iÒu

khiÓn c¸c van b¸n dÉn c«ng suÊt ®¶m b¶o c¸c tham sè c¬ b¶n nh− biªn ®é, ®é

réng vµ c«ng suÊt. H¬n n÷a, nã cßn cã nhiÖm vô c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn

vµ m¹ch lùc.

(cid:2) Nguyªn lý ho¹t ®éng

S¬ ®å gåm mét kho¸ Tranzitor T ®−îc ®iÒu khiÓn bëi mét xung cã ®é réng xung Tx. Khi T më b·o hoµ, gÇn nh− toµn bé ®iÖn ¸p nguån +E ®−îc ®Æt lªn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung. §iÖn ¸p c¶m øng bªn phÝa thø cÊp cã cùc tÝnh t−¬ng øng më ®ièt D2, ®−a dßng ®iÒu khiÓn vµo gi÷a cùc ®iÒu khiÓn vµ catèt cña Thyristor Dth. §ièt D3 cã t¸c dông lµ gi¶m ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn K vµ cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor Dth khi ®iÖn ¸p catèt d−¬ng h¬n anèt. §iÒu nµy ®¶m b¶o an toµn cho tiÕp gi¸p G – K cña Thyristor T kho¸ l¹i, dßng

colector – emitor cña nã b»ng 0

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 55 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

f) BiÕn ¸p xung

BiÕn ¸p xung ®Ó c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn, phèi hîp trë

(BAX nhiÒu cuén thø cÊp) cho c¸c van cÇn më ®ång thêi nh− tr−êng hîp ph¶i

m¾c nèi tiÕp hoÆc song song nhiÒu van. Yªu cÇu lín nhÊt cña biÕn ¸p xung lµ

truyÒn xung tõ m¹ch ®iÒu khiÓn lªn cùc ®iÒu khiÓn cña Thyristor víi ®é mÐo

phi tuyÕn Ýt nhÊt.

2.4 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn

Dùa trªn nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn vµ nh÷ng yªu cÇu cña m¹ch ®iÒu khiÓn,

ta cã thÓ thiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn nh− sau:

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 56 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 57 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

b) Nguyªn lý lµm viÖc:

Gi¶ sö nöa chu kú ®Çu ®ièt D1 th«ng, ®ièt D2 kho¸, nöa chu kú sau ®ièt D1 kho¸ vµ ®ièt D2 th«ng. §iÖn ¸p ®−îc chØnh l−u hai nöa chu kú lÊy ®iÖn ¸p ©m ®i qua ®iÖn trë R1 ®−îc ®−a vµo ®Çu ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1 ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®Æt Uo ®−îc lÊy tõ ®Êt – R3 – R2 ®−a vµo cöa kh«ng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1.

Khi: + Uo > U1 => ®iÖn ¸p ra U2 lµ d−¬ng

Khi tÝn hiÖu U2 ra lµ d−¬ng th× ®ièt D3 bÞ kho¸ tô C ®−îc n¹p ng−îc tõ +E – R7 – VR1 - C - ®Êt. §iÖn ¸p trªn tô C gi¶m dÇn vÒ 0, Dz th«ng.

Khi tÝn hiÖu U2 lµ ©m th× ®ièt D3 th«ng tô C ®−îc n¹p ®Çu ra A2 – C – R5 – D3 - ®Êt. §iÖn ¸p trªn tô C t¨ng dÇn b»ng Dz. Khi tô C phãng, n¹p th× ®Çu ra cã ®iÖn ¸p r¨ng c−a ®−a vµo ®Çu ®¶o cña khÕch ®¹i thuËt to¸n A3 ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®−îc lÊy tõ +E – R9 – VR2 - ®Êt ®−a vµo cöa kh«ng ®¶o cña khÕch ®¹i thuËt to¸n A3.

+ U®k > U3 => ®iÖn ¸p ra U4 lµ d−¬ng

VËy ®Çu ra cña khÕch ®¹i thuËt to¸n A3 lµ xung h×nh ch÷ nhËt cã gi¸ trÞ

®−îc lÊy tõ bé dao ®éng dïng khÕch ®¹i thuËt to¸n A4.

XÐt ë n−a chu kú ®Çu ®ièt D11 th«ng, cßn ®ièt D12 kho¸ bãng T1 më, T3 kho¸. Lóc nµy cã dßng tõ +E – R20 – BAX – ECT1 – R16 - ®Êt. Trªn R16 cã biÕn ¸p ®Æt vµo baz¬ T2 lµm cho T2 më.

Trong nöa chu kú sau ®ièt D11 kho¸ cßn ®ièt D12 th«ng, bãng T1 kho¸, T3 më lóc nµy cã dßng tõ +E – R21 – BAX – ECT3 – R22 - ®Êt. Trªn R22 cã biÕn ¸p ®Æt vµo baz¬ T4 lµm cho T4 më. Khi c¸c bãng më th× tÝn hiÖu mãc vßng qua biÕn ¸p xung, bªn cuén thø cÊp ta nhËn ®−îc c¸c xung ®iÒu

khiÓn ®Ó më c¸c Thyristor.

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 58 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 59 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

2.5 TÝnh to¸n c¸c khèi trong m¹ch ®iÒu khiÓn

a) Khèi ®ång pha

+12

BAD

-

A1

-12

VR1

S¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha

M¹ch t¹o tÝn hiÖu ®ång bé dïng chØnh l−u nöa chu kú cã ®iÓm trung

tÝnh (D1, D2) ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p chØnh l−u U(1) h×nh (3 - 9).

§iÖn ¸p U(1) ®−îc so s¸nh víi Uo ®Ó t¹o ra c¸c tÝn hiÖu t−¬ng øng víi

®iÓm mµ ®iÖn ¸p nguån ®i qua ®iÓm kh«ng.

Uo cµng nhá th× xung U(2) cµng hÑp vµ ph¹m vi ®iÒu chØnh cµng lín.

NÕu chän αmax = 175o th×:

5sinU.2 2

Theo yªu cÇu thiÕt kÕ ®å ¸n. BA§F dïng lâi thÐp kü thuËt ®iÖn h×nh ch÷

E cã tiÕt diÖn lâi thÐp lµ:

S = 12 cm2 víi c«ng suÊt b»ng t−¬ng øng lµ P = 122 / 1,44 = 100 (W)

§iÖn ¸p thø cÊp lÊy b»ng 12 V, cßn ®iÖn ¸p cuén s¬ cÊp lµ 240 V ®Ó nèi

vµo l−íi ®iÖn.

Theo kinh nghiÖm ta chän sè vßng vol lµ

no = K/ S

Trong ®ã:

Uo =

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 60 -

K - lµ hÖ sè biÕn ¸p:

36 ÷ 42 (vßng)

no = 40 : 12 = 3,3 (vßng/ vol)

W1 = no . U1 = 3,3 . 240 = 792 (vßng)

W2 = no . U2 = 3,3 . 12 = 40 (vßng)

T¹i ®iÓm A.

§iÖn ¸p ®ång pha lÊy tõ cuén thø cÊp MBA qua mét m¹ch läc R1 , C1

®−a ®Õn ®Çu vµo cña K§TT U1A.

Ta chän :

R1 = R2 = R3 = R4 = 10 KΩ

VR1 = 50 KΩ

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

+12

b) M¹ch t¹o ®iÖn ¸p tùa (®iÖn ¸p r¨ng c−a)

+12 -

A2

+

-12

Ta th−êng chän s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. S¬ ®å

n¹p cña tô ®−îc thùc hiÖn nhê nguån n¹p cho tô lµ nguån hai cùc tÝnh. Khi

S¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 61 -

®iÖn ¸p ®Çu vµo U(1) mang dÊu d−¬ng (+E), ®iÖn ¸p trªn tô (U2) sÏ ®−îc n¹p theo c«ng thøc nh− sau:

U2 = UC =

E− C.R

§iÖn ¸p trªn tô theo ph−¬ng tr×nh lµ ®−êng tuyÕn tÝnh dèc xuèng phÝa

c«ng thøc:

U2 = UC =

E C.R

§iÖn ¸p trªn tô lóc nµy lµ ®−êng ®i lªn phÝa trªn.

B»ng c¸ch thay ®æi thêi gian phãng (T1), thêi gian n¹p (T2) vµ c¸c gi¸ trÞ VR2, VR3 mét c¸ch t−¬ng øng, ta cã thÓ thay ®æi ®−îc d¹ng ®iÖn ¸p r¨ng c−a.

Ta chän:

VR2 = 10 KΩ

VR3 = 50 KΩ

R5 = 1 KΩ

R6 = 56 KΩ

R7 = 330 Ω

R8 = 10 KΩ

D2, D3 lo¹i 1ª

C1 = 0,1 µF

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

h×nh ch÷ nhËt ®èi xøng.

Gäi ®iÖn ¸p qua trë R2 lµ U1

Gäi ®iÖn ¸p qua trë R3 lµ U2

U1 < U2 th× ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm B lËt lªn trªn d−¬ng nguån.

K§TT U1A lµm viÖc trong chÕ ®é so s¸nh nªn ®Çu ra ®iÖn ¸p d¹ng xung

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 62 -

- A3

R10

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Ta chän :R9 = R10 = 10 KΩ

hiÖn ®Õn nöa chu kú ®ang xÐt cña ®iÖn ¸p chØnh l−u. NÕu xung ®iÒu khiÓn xuÊt

hiÖn tõ thêi ®iÓm kÐo dµi cho ®Õn hÕt nöa chu kú míi kÕt thóc sÏ lµm háng cùc

®iÒu khiÓn.

cã biªn ®é b»ng hai lÇn biªn ®é h×nh ch÷ nhËt

R12

-

R16

A4

R15

+ R13

R14

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 63 -

tD = R12. C2 = 100 µs = 10- 4 (s)

chän

C2 = 0,047 µF = 0.047 . 10-6 F

−

K13,2

Ω

R12 =

=−

10 047

10.

Khi ®iÖn ¸p so s¸nh chuyÓn lªn møc (+ Ubh ) vµo thêi ®iÓm nµy R4 xuÊt hiÖn 1 xung ®iÖn ¸p cã gi¸ trÞ b»ng ®iÖn ¸p cã s½n trªn tô ( Ubh ) céng ®iÖn ¸p ra cña kh©u so s¸nh còng b»ng Ubh. Do chóng m¾c nèi tiÕp nhau nªn tæng b»ng +2Ubh. Sau ®ã tô C2 b¾t ®Çu qu¸ tr×nh n¹p ®¶o ®Ó cuèi cïng ®¹t trÞ sè Ubh nh−ng ng−îc dÊu ban ®Çu.

-U

U1B

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

-

A1

+

S¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p UD

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 64 -

§Çu vµo (-) U1B ®Æt d−íi ®iÖn ¸p do ph©n ¸p R6, R7 t¹o nªn. Nh− vËy, ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm C = 0 V, ®ièt D1 th«ng lµm ®Çu vµo (-) cña K§TT ©m h¬n ®Çu vµo (+) nªn ®Çu ra cña K§TT sÏ b·o hoµ ë gÇn (+) nguån.

Khi xung nhän ë ®iÓm C cã gi¸ trÞ (-). §ièt D1 kho¸, D2 th«ng lµm ®Çu vµo (+) cña K§TT ©m h¬n so víi ®Çu vµo (-). KÕt qu¶ ®Çu ra còng bÞ lËt xuèng

xung r¨ng c−a trªn K§TT U1C.

Chän

R5, R6, R7, R8 dùa trªn ®iÒu kiÖn sau:

VËy chän :

(tho¶ m·n ®iÒu kiÖn )

R5 = R8 = R7 = 10 KΩ

R6 = 5 KΩ

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

+ Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc

trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã: ∆B = 0,3 (T), ∆H = 30 ( A/m ) [1],

kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ.

+ Tû sè biÕn ¸p xung : th−êng m = 2 ÷ 3, chän m = 3

+ §iÖn ¸p cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U2 = Udk = 3,0 (v)

+ §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung:

U1 = m. U2 = 3.3 = 9 (v)

+ Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung:

I2 = Idk = 0,1 (A)

+ Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung:

I1 = I2 / m = 0,1/ 3 = 0,033(A)

e) TÝnh biÕn ¸p xung

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 65 -

+ §é tõ thÈm trung b×nh t−¬ng ®èi cña lâi s¾t:

µtb = ∆B/ µ0 . ∆H = 8.103

trong ®ã :

µ0 = 1,25 . 10-6 (H/ m) - lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ

ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã:

V = Q . L = ( µtb . µ0 . tx . sx . Ul . Il )/ ∆B2

Thay sè

V = 0,834 . 10-6 (m3 ) = 0,834 ( cm3 ).

Chän m¹ch tõ cã thÓ tÝch V= 1,4 (cm3 ). Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th−íc

m¹ch tõ nh− sau: [1]

a = 4,5 mm

b = 6 mm

Q = 0,27 cm2 = 27 mm2

d = 12 mm

D = 21 mm

ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ : l = 5,2 (cm)

Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ :

U1 = w1 . Q. dB/ dt = w1 . Q. ∆B/tx

w1 = U1 tx / ∆B.Q = 186 ( vßng )

W2 = w1 / m = 186/ 3 = 62 (vßng )

S1 = I1 /J1 = 33,3.10-3 / 6 = 0,0056 (mm2 ).

Chän mËt ®é dßng ®iÖn:

j1 = 6 ( A/mm2 ).

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 66 -

= 0,084 (mm)

d1 =

14S π

Chän:

d = 0,1 (mm).

S2 = I2 / J2 = 0,1/ 4 = 0,025 (mm2 ).

Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 (A/ mm2 )

= 0,178 (mm)

d1 =

2S4 π

+ KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy:

1W.

1W.1S

2 1 2 1

= 0,03

Kld =

)

(

+π

2W2S d 2 4

Nh− vËy, cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Chän Tranzitor c«ng suÊt lo¹i Tr3 lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung

cã c¸c th«ng sè:

Tranzitor lo¹i npn, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Si .

§iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emito

: UCBO = 40(v)

§iÖn ¸p gi÷a Emito vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto

: UEBO = 4(v)

Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®ùng

: Icmax = 500 (mA).

C«ng suÊt tiªu t¸n ë Colecto

: Pc = 1,7 (w)

NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p

: T1 = 1750 C

HÖ sè khuÕch ®¹i

: β = 50

f) TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 67 -

Dßng lµm viÖc cña Colecto

Ic3 = I1 = 33,3 (mA).

Dßng lµm viÖc cña Baz¬

IB3 = Ic3 / β = 33,3/50 =

0,66(A)

Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristo ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ Udk = 3,0 (v), Idk = 0,1 (A), nªn dßng Colecto – Baz¬ cña Tranzito Ir3 kh¸ bÐ, trong tr−êng hîp nµy, ta cã thÓ kh«ng cÇn Tranzito I2 mµ vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito.

Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung: E = +12 ( V) ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn

trë R10 nèi tiÕp víi cùc Emitor cña Ir3, R1.

R10 = ( E - U1 ) / I1 = 90 (Ω)

TÊt c¶ c¸c ®i«t trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng lo¹i 1N4009 cã tham sè:

+ Dßng ®iÖn ®Þnh møc

: Idm = 10 (A)

+ §iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt

: UN = 25 (v),

+ §iÖn ¸p ®Ó cho ®i«t më th«ng

: Um = 1 (v)

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n, do ®ã ta chän 6

IC lo¹i TL 084 do h·ng TexasInstruments chÕ t¹o, mçi IC nµy cã 4 khuÕch ®¹i

thuËt to¸n.

Th«ng sè cña TL084 :

§iÖn ¸p nguån nu«i

: Vcc = ± 18 (V) chän Vcc = ± 12 (V)

HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo

: ± 30 (V)

NhiÖt ®é lµm viÖc

: T = -25 ÷ 850 C

C«ng suÊt tiªu thô

: P = 680 (mW) = 0,68 (W)

Tæng trë ®Çu vµo

: Rin = 106 ( MΩ)

Dßng ®iÖn ®Çu ra

: Ira = 30 ( pA).

Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp

: du/dt = 13 (V/µs)

g) TÝnh chän bé t¹o xung chïm

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 68 -

M¹ch t¹o chïm xung cã tÇn sè f = 1/2fx = 3 ( kHz) hay chu kú cña

xung chïm

T = 1/f = 334 (µs)

ta cã

T = 2 . R8 . C2 . ln(1 + 2 . R6 / R7)

Chän R6 = R7 = 33(µs) . th× T = 2,2 R8. C2 = 334 (µs)

vËy : R8. C2 = 151,8 (µs)

Chän tô C2 = 0,1µs cã ®iÖn ¸p U = 16 (V) ; R8 = 1,518 (Ω).

§Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch th× ta chän R8 lµ biÕn trë

2 KΩ

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lo¹i TL 084

Chän

R4 = R5 > Uv/ I v = 12/ 1.10-3 = 12 (KΩ)

Trong ®ã nÕu nguån nu«i Vcc = ± 12 (V) Th× ®iÖn ¸p vµo A3 lµ Uv ≈ 12

(v).

Dßng ®iÖn vµo ®−îc h¹n chÕ ®Ó Ilv < 1 (m A).

Do ®ã ta chän R4 = R5 = 15 (KΩ) khi ®ã dßng vµo A3 :

Ivmax = 12/ (15. 103) = 0,8 ( m A)

h) TÝnh chän tÇng so s¸nh

1- Ta thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p dïng cho c¶ viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o

mét cuén s¬ cÊp vµ hai cuén thø cÊp.

2- §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p lµm ®iÖn ¸p ®ång pha lÊy ra thø

cÊp lµm nguån nu«i: U2 = U2dph = UN = 9 (V).

3- Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®ång pha:

I2dph = 1( m A)

j) TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p nguån nu«i vµ ®ång pha

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 69 -

4- C«ng suÊt nguån nu«i cÊp cho biÕn ¸p xung:

Pdph = 6 . U2dph . I2dph = 6 . 9 . 1 . 10-3 = 0,054 (w) .

5- C«ng suÊt tiªu thô ë 6 IC TL 084 sö dông lµm khuÕch thuËt to¸n ta

chän hai IC TL 084.

P81c = 8 . PIC = 8 . 0,68 = 5,12 (w)

6- C«ng suÊt BAX cÊp cho cùc ®iÒu khiÓn Tiristo.

Px = 6 . Udk . Idk = 6 . 3 . 0,1 = 1,8 = 6,976 (W)

7- C«ng suÊt sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i.

PN = Pdph + P81c + Px

PN = 0,056 + 5,12 + 1,8 = 6,976 ( W) .

8- C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y:

S= 1,05 . (Pdph + PN ) = 1,05 . ( 0,054 + 6,976) = 7,38 (

VA).

9- Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p:

I2 = S : 6 . U2 = ( 7,38 : 6 ) . 9 = 0,137 (A)

10- Dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p :

I1 = S/ 3.U2 = 7,38/3. 220 = 0,0112(A)

11- TiÕt diÖn trô cña m¸y biÕn ¸p ®−îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm :

= 1,33( cm2)

Qt = kQ .

S fm .

Trong ®ã:

kQ = 6 - hÖ sè phô thuéc ph−¬ng thøc lµm m¸t.

m = 3 - sè trô cña biÕn ¸p .

f = 50 - tÇn sè ®iÖn ¸p l−íi.

ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn trô theo b¶ng [7]

Qt = 1,63 (cm2).

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 70 -

kÝch th−íc m¹ch tõ l¸ thÐp dµy σ = 0,5 (mm)

Sè l−îng l¸ thÐp : 68 l¸

a=12mm

b=16mm

h=30mm

hÖ sè Ðp chÆt

kc= 0,85 .

= 6080 ( vßng)

w1 =

.B.f.44,4

13- Chän mËt ®é dßng ®iÖn :

J1 = J2 = 2,75 (A/mm2)

= 0,0043 (mm2)

S1 =

S 1 J.U.3

0,074 (mm)

d1 =

1.4 S π

Chän d1= 0,1 mm ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. §−êng kÝnh cã kÓ c¸ch ®iÖn:

dlcd = 0,12 (mm).

W2 = W1. U2/ U1 = 249 ( vßng)

S2 = S / (6. U2. J2) = 0,053 (mm2)

0,260 (mm)

d2 =

2S.4 π

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 71 -

ChuÈn ho¸ ®−êng kÝnh : d2 = 0,26 (mm)

®−êng kÝnh cã kÓ ®Õn c¸ch ®iÖn :

d2cd = 0,31 (mm)

17- Chän hÖ sè lÊp ®Çy

kld = 0,7 .

)1w.

π 4

lcd

cd2

víi

= 8,3 (mm)

kld =

+ d h.

1w. k

chän:

c = 12mm.

18- ChiÒu dµi m¹ch tõ :

L = 2 . c + 3 . a =2 . 12 + 3 . 12 = 60 (mm).

19- ChiÒu cao m¹ch tõ:

H = h + 2 . a = 30 + 2 .12 = 54(mm).

20- TÝnh chän ®i«t cho bé chØnh l−u nguån nu«i :

+ Dßng ®iÖn hiÖu dông qua ®i«t :

= 0,099 (A)

ID.HD =

I 2 2

+ §iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt mµ ®i«t ph¶i chÞu : UNmax = 6 . U2 = 22

(v)

+ Chän ®i«t cã dßng ®Þnh møc:

Idm ≥ Ki . IDMD = 10 . 0,1 = 1,1 (A)

Chän ®i«t cã ®iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt :

Un = ku . UNmax = 2 . 22 = 44 (V)

Chän ®i«t lo¹i KII208A cã c¸c th«ng sè:

+ Dßng ®iÖn ®Þnh møc

Idm = 1,5 (A)

+ §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i cña ®i«t :

UN = 100 (V).

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 72 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

PhÇn iv

ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn cho

T K C

I. Thiết kế mạch động lực : 1.1 Sơ đồ mạch động lực

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 73 -

Theo đề tài thiết kế động cơ được sử dụng hãm động năng nên điện trở

hãm Rh được đưa vào để tiêu tán năng lượng điện mà động cơ phát ra

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

1.2 Tính chọn các thiết bị của mạch động lực : 1.2.1.Chän ®iÖn trë h·m ®éng n¨ng :

Khi h·m ®éng n¨ng ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp ta c¾t phÇn øng ®éng c¬ ra

khái l−íi ®iÖn vµ ®ãng vµo mét ®iÖn trë RH. Tuú vµo gi¸ trÞ cña RH mµ thêi gian h·m nhanh hay chËm. Ta chän ®iÖn trë h·m sao cho dßng ®iÖn h·m ban

®Çu n»m trong giíi h¹n cho phÐp IH=(2÷2.5)I®m ®éng c¬.

C¸c b−íc tÝnh to¸n:

R− + RH =

E I Ucp

I−cp lµ dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp cña phÇn øng vµ I−cp ≤ 2,5 I®m

IH= I−cp =

≤ 2,5 I®m

E +

K . E n R +

R−= (1,29 + 0,55 + 0,105) = 1,945(Ω)

Trong ®ã KE=0,29 suy ra

IH = 2,5 I®m=2,5.19 = 47,5 (A)

1 945

,−

vËy

RH=

= 3,778 (Ω) , LÊy RH = 4(Ω).

. 750 0 29 . , 38

Rth

II.Thiết kế mạch điều khiển

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 74 -

• Các thành phần trên sơ đồ DT/DN: Nút dừng thuận/nghịch

MT/MN: Nút mở thuận/nghịch

KT/KN: Cuộn dây công tắc tơ thuận/nghịch

Rth: Role thời gian

H: Công tắc tơ hãm

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 75 -

phÇn v

thuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

~220v

T K C

Rth

1.2 Thuyết minh nguyên lý hoạt động

1.1 S¬ ®å toµn m¹ch:

Đóng cầu dao CD cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển

công tắc tơ T/N sẽ có điện,tiếp điểm duy trì T/N sẽ đóng lại khi bỏ tay khỏi

nút bấm.Đồng thời nút bấm liên động DT/DN sẽ mở ra,công tắc tơ N/T không

có điện.Bên mạch động lực,các tiếp điểm thưởng mở T/N đóng lại cấp điện

Để điều chỉnh động cơ quay thuận hoặc ngược ta bấm nút MT/MN,khi đó

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 76 -

cho động cơ bắt đầu quay thuận/ngược. Tiếp điểm H chưa mở vì bên mạch

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

điều khiển công tắc tơ H chưa được cấp điện.

hoạt động bình thường với nửa chu kỳ đầu mở thyristor T1,T2.

§Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬ ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®¨t vµo ®Çu ®éng

c¬,b»ng viÖc thay ®æi gãc më α.NÕu gãc më α cµng nhá th× ®iÖn ¸p ®Æt lªn

®éng c¬ U t¨ng = > ®éng c¬ ch¹y nhanh, vµ ng−îc l¹i α lín th× U gi¶m = >

®éng c¬ quay chËm.

Muốn dừng dộng cơ,ấn nút D,khi đó T/N mất điện,tiếp điểm thường đóng T/N

Động cơ hoạt động qua cầu chỉnh lưu 1 pha bán điều khiển.Ban đầu động cơ

mạch động lực đóng lại,tác động điện vào điện trở hãm RH,bắt đầu quá trình

hãm dừng động cơ.Sau một khoảng thời gian chỉ định,tiếp điểm thường đóng

mở chậm Rth mở ra,H mất điện,động cơ hãm dừng tự do.Kết thúc quá trình

hãm động năng.

Khi xảy ra sự cố,RN tác động,tiếp điểm thường đóng RN bên mạch điều khiển

mở ra,động cơ mất điện.

đang được mở sẽ đóng lại,cấp điện cho công tắc tơ H,các tiếp điểm H bên

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 77 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

II. Mô phỏng sơ đồ hệ thống truyền động điện cho truyền động máy nâng

Sơ đồ mạch điện hệ thống truyền động máy nâng

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 78 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Kết luận

Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Gia Thị Định trong đề tài này

Mặc dù, có rất nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế,

nên trong đồ án này em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy, em rất

mong nhận được những ý kiến quý báu của thầy, cô cùng sự góp ý chân thành

của các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên , ngày...........tháng ..........năm 2011

Sinh Viên

....................................

Nhãm 2 - §iÖn A -Khãa 42 - 79 -

ThuyÕt minh §å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn

Nhãm 2 - §iÖn A - Khãa 42 - 80 -

Đồ án môn trang bị điện: Tìm hiểu công nghệ các máy nâng vận chuyển

LỜI NÓI ĐẦU

ω0

ω

Sơ đồ thay thế chỉnh lưu thysistor - động cơ và đặc tính cơ của động cơ

+12

BAD

-

A1

-12

+12 -

A2

+

-

A4

+ R13

-

A1

+

1.2 Tính chọn các thiết bị của mạch động lực : 1.2.1.Chän ®iÖn trë h·m ®éng n¨ng :

Kết luận

Tài liệu liên quan

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok