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

Tên đề tài : Thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển

Chia sẻ: Vũ Phương Trung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:56

Thêm vào BST
Báo xấu
279
lượt xem 77
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'tên đề tài : thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tên đề tài : Thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển

  1. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------o0o--------- ----------***--------- ĐỀ TÀI MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện : 1. VũPhương Trung 2. Vũ Anh Tuấn Khoá học : 2010-2014 Ngành đào tạ : Tự động hóa Tên đề tài: Thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển Yêu cầu: - Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển 1 pha có điều khiển. - Dùng tisristor.  Số liệu cho trước: - Động cơ có các thông số Uđm= 220V(DC),Pđm =0.2KW,Iđm= 1.2A N=2000 V/ph. - Các trang thiết bị máy móc - Tài liệu chuyên môn  Nội dung cần hoàn thành: 1. Phân tích, lựa chọn phương án 2. Lý thuyết và các vấn đề liên quan . 3. Phân tích, lựa chọn thiết bị. 4. Lập trình điều khiển và mô phỏng. 5. Sản phẩm của đề tài : Quyển thuyết minh và các bản vẽ, GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đỗ Công Thắng 1
  2. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ........................................................................................................................................ ............................................................................................................................................. ..... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Ngày ... Tháng... Năm 2012 Giáo Viên Hướng Dẫn 2
  3. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Nhận xét của giáo viên phản biện ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Ngày ... Tháng... Năm 2012 Giáo viên phản biện 3
  4. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Lời nói đầu Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng 1 vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá đất nước. Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các h ệ thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất. Các h ệ th ống truy ền đ ộng đi ều khiển bởi điện tử công suất đem lại hiệu suất cao. Kích thước, di ện tích l ắp đ ặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông th ường nh ư: khu ếch đ ại t ừ, máy phát - động cơ ... Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong nội dung môn học Điện tử công suất chúng em đã được giao thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo bộ chỉnh lưu cầu 1pha có điều khiển’’ Với sự hướng dẫn của Thầy: Đỗ Công Thăng, chúng em đã tiến hành nghiên ́ cứu và thiết kế đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có h ạn nên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý ki ến đ ể đ ề tài hoàn thi ện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Nhóm sinh viên thực hiện 1. Vũ Phương Trung 2. Vũ Anh Tuấn 4
  5. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1. Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát đi ện hoặc động cơ điện. Động cơ điện một chiều là thiết bị quay bi ến đổi đi ện năng thành c ơ năng. Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải. Động cơ điện một chiều gồm những loại sau đây: - Động cơ điện một chiều kích từ song song - Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp - Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp 1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và ph ần đ ộng (rôtor) 1.2.1. Phần tĩnh (stator) Gồm các phần chính sau: a. Cực từ chính: 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 k ỹ thu ật điện. Cực từ được gắn chặt vào vỏ nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện. b. Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều c. Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy. d. Các bộ phận khác - Nắp máy 5
  6. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ - Cơ cấu chổi than. 1.2.2. Phần quay (rotor) Gồm các bộ phận sau: a. Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. thông thường dùng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại. Trên lá thép có d ập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào b. Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần sinh ra s.đ.đ và có dòng điện ch ạy qua. Thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện với rãnh của lõi thép. c. Cổ góp: Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nh ạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và h ợp thành m ột hình tr ụ tròn. Đuôi vành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây c ủa các ph ần t ử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng. d. Các bộ phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy. - Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Tr ục máy thường làm bằng thép Cacbon tốt. 1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều: b n F®t I + A I a c F®t B d - Hình 1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều 6
  7. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây qu ấn ph ần ứng có dòng điện Iư các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy t ắc bàn tay trái. Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi ch ỗ nhau do có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác d ụng không đ ổi đ ảm b ảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh d ẫn c ắt t ừ tr ường s ẽ cảm ứng sức điện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ điện một chiều sức điện động E ư ngược chiều với dòng điện I ư nên Eư còn gọi là sức phản điện động. Phương trình cân bằng điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng Iư: dòng điện phần ứng Eư: sức điện động Theo yêu cầu của đề bài ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều kích rừ độc lập. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nghĩa là từ thông của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ. + - U- I E KT IKT UKT + - Hình2 : Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập 7
  8. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 1.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập Đặc tính cơ là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen (M) của động cơ. Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông...) động cơ vận hành ở chế độ định mức với đặc tính cơ tự nhiên (Mđm , wđm). Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đ ổi các thông s ố ngu ồn hay nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động cơ. Để đánh giá, so sánh các đặc tính cơ người ta đưa ra khái ni ệm đ ộ c ứng đ ặc tính c ơ ∆M β được tính như sau ∆β = ∆ω β lớn (đặc tính cơ cứng) tốc độ thay đổi ít khi M thay đổi β nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng. đặc tính cơ tuyệt đối cứng. 1.4.1.Sơ đồ nguyên lý: + - U- + U- - Rf E- CKT RKT IKT CKT RKT Rf E- Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động cơ điện 1 chiều Khi nguồn điện 1 chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng. Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào 2 nguồn một chiều độc lập. 8
  9. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 1.4.2.Phương trình đặc tính cơ: Trường hợp Rf= 0: U= E + Iư.Rư (1) Trong đó: E= Ke. Φ .n (2) p.n Ke = : hệ số sức điện động của động cơ 60a a: số mạch nhánh song song của cuộn dây p.n K= : hệ số cấu tạo của động cơ 2 aπ ω : tốc độ góc tính bằng rad/s p: số đôi cực chính N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng. Uu R Thế (2) vào (1) ta có: ω = − u Iu (3) K .φ K .φ U R n= K .φ − K .φ I u u u Hoặc: (4) e e Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(I ư) gọi là phương trình đặc tính cơ điện. Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5): là mômen điện từ của động cơ. U R Suy ra: n= K .φ − K .φ .K .M là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 u u e e Φ chiều kích từ độc lập. U R Hoặc: ω = K .φ − M = ω 0 − ∆ω u u ( K .φ ) 2 trong đó: ω 0 : tốc độ không tải lý tưởng ∆ω : độ sụt tốc độ 1.4.3.Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ động cơ: U u Ru + R f Từ phương trình đặc tính cơ: ω = − M ta nhận thấy muốn thay đổi K .φ ( K .φ ) 2 tốc độ ω ta có thể thay đổi φ , Rf , U. • Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const): 9
  10. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ ∆M ( Kφ dm ) 2 Độ cứng đặc tính cơ: β = − = R + R giảm. Nếu Rf càng lớn thì tôcf độ ∆ω u f động cơ càng giảm đồng thời dòng ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng và điều chỉnh tốc độ động cơ ở phía dưới tốc độ cơ bản. • Trường hợp thay đổi U< Uđm U ∆M ( Kφ ) 2 Tốc độ không tải ω0 = Kφ giảm trong khi độ cứng đặc tính cơ β= = − = ∆ω Ru const. Khi thay đổi điện áp ta thu được 1 họ các đường đặc tính song song. Phương pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động. • Ảnh hưởng của từ thông: U dm Muốn thay đổi Φ ta thay đổi dòng kích từ Ikt khi đó tốc độ không tải ω = tăng. Kφ ∆M ( Kφ ) 2 Độ cứng đặc tính cơ: β = = − giảm. ∆ω Ru 1.5. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập: 1.5.1. Khái niệm chung: 1.5.1.1. Định nghĩa: Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân t ạo đ ể thay đ ổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở ph ụ, thay đổi t ừ thông… Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có nh ững tốc đ ộ làm vi ệc m ới phù h ợp với yêu cầu. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truy ền chuy ển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản suất. 10
  11. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm gi ảm tính ph ức t ạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều ch ỉnh. Vì v ậy, ta kh ảo sát s ự đi ều ch ỉnh tốc độ theo phương pháp thứ hai. Ngoài ra cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với sự tự động thay đ ổi t ốc đ ộ khi ph ụ tải thay đổi của động cơ điện. Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều c ó nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác. Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn gi ản h ơn, đồng th ời l ại đ ạt chất lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng. 1.5.1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta c ần chú ý và căn c ứ vào các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện: a. Hướng điều chỉnh tốc độ: Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay bé hơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đ ường đ ặc tính cơ tự nhiên. b.Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh): Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất n max và tốc độ bé nhất nmin mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = nmax/nmin. Trong đó: - nmax: Được giới hạn bởi độ bền cơ học. - nmin: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người ta chọn nmin làm đơn vị. Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào yêu cầu của từng hệ thống, khả năng từng phương pháp điều chỉnh. c. Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ: Độ cứng: β = ∆M/∆n. Khi β càng lớn tức ∆M càng lớn và ∆n nhỏ nghĩa là độ ổn định tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều. Phương pháp điều chỉnh tốc đ ộ t ốt 11
  12. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ nhất là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng c ủa đ ường đ ặc tính c ơ. Hay nói cách khác β càng lớn thì càng tốt. d. Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ: Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ. Độ liên tục khi điều chỉnh tốc độ γ được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau: ni γ = n i +1 Trong đó: ni : Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ i. ni + 1: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ ( i + 1 ). Với ni và ni + 1 đều lấy tại một giá trị moment nào đó. γ tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều ch ỉnh tốc độ càng liên t ục. Lúc này hai cấp tốc độ bằng nhau, không có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vô cấp. γ ≠ 1 : Hệ thống điều chỉnh có cấp. e. Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ: Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việc của động cơ η là cao nhất khi tổn hao năng lượng ∆Pphụ ở mức thấp nhất. f. Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ: Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao nhất là m ột h ệ thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ th ống. Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo qu ản v ận hành th ấp nh ất, s ử d ụng thiết bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau. 1.5.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng: Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều ch ỉnh đi ện áp trên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi. Để tránh nh ững biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều ch ỉnh nên ph ương pháp đi ều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập. 12
  13. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các b ộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu. U R +Rf n= − u M K E Φ K E K M Φ2 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n0 = Uđm/KEΦđm. Độ cứng của đường đặc tính cơ: Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì t ốc độ không t ải lý t ưởng sẽ thay đổi nhưng độ cứng của đường đặc tính cơ thì không thay đổi. dM K K Φ2 β= =− E M dn Ru + R f Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay đổi. Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên: n n0 ncb TN ( Uđm ) n1 Uđm > U1 > U2 > U3 U1 n2 ncb > n1 > n2 > n3 U2 n3 U3 M MC Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n cb. Đồng thời điều chỉnh 13
  14. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có đi ện áp thay đ ổi m ột cách liên t ục và ngược lại. Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D = ∞. Nhưng trong thực tế động cơ điện một chiều kích từ độc lập nếu không có biện pháp đặc bi ệt ch ỉ làm vi ệc ở ph ạm vi U đm cho phép: Umincp = nghĩa là phạm vi điều chỉnh: 10 D = ncb/nmin = 10/1. Nếu điện áp phần ứng U < Umincp thì do phản ứng phần ứng sẽ làm cho tốc độ động cơ không ổn định. • Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đ ặt vào phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường đặc tính cơ nên được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb. • Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng. • Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đ ầu t ư cơ bản và chi phí vận hành cao. 1.5.3. Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thông: + • U • - Iư Eư • Ckt Rkt + • • - Ukt Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chi ều là đi ều ch ỉnh moment điện từ của động cơ M = KMφIư và sức điện động quay của động cơ 14
  15. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Eư = KEφn. Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyên giá trị định mức. Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công su ất trung bình, ng ười ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn hao công suất nhỏ. Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ bi ến đ ổi đ ặc biệt như: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi van… Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông. Nếu tăng t ừ thông thì dòng điện kích từ Ikt sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ. Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so v ới đ ịnh m ức. Ta th ấy lúc U này tốc độ tăng lên khi từ thông giảm: n = K .Φ E Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KM Φ In nên khi Φ giảm sẽ làm cho Mn giảm theo. K E K M Φ2 β =− R Độ cứng của đường đặc tính cơ: Khi Φ giảm thì độ cứng β cũng giảm, đặc tính cơ sẽ dốc hơn. Nên ta có h ọ đường đặc tính cơ khi thay đổi từ thông như sau: n φñm > φ1 > Φ1 n1 Φ2 φ2 n2 Φ đm ncb < n1 < ncb M n2 0 MC M2 M1 Mn Hình 6: Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có th ể đi ều ch ỉnh được tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản. 15
  16. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đ ến vô cùng. Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất: nmax 3 nmax = 3.ncb tức phạm vi điều chỉnh: D = n = cb 1 Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép. Khi điều ch ỉnh tốc độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động c ơ không th ể đ ổi chiều dòng điện và chịu được hồ quang điện. Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ cho phép. Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn ncb. Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào giường. Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế. 1.5.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ph ụ trên mạch phần ứng có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều. Trong phương pháp này điện trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo s ơ đ ồ nguyên lý như sau: + • • - U Iö • Rf E • Ckt Rkt + • UKT • - 16
  17. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: U Ru +R f n= − M KEΦ KE KM Φ 2 Khi thay đổi giá trị điện trở phụ R f ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độ cứng của đường đặc tính cơ: U dm ; β =−KE KM Φ 2 dm n0 = = const K E Φ dm Ru + R f sẽ thay đổi khi giá trị Rf thay đổi. Khi Rf càng lớn, β càng nhỏ nghĩa là đường đặc tính cơ càng dốc. Ứng với giá trị Rf = 0 ta có độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên được tính theo công thức sau: K E K M Φ2 dm βTN = − Ru Ta nhận thấy βTN có giá trị lớn nhất nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở ph ụ trên m ạch ph ần ứng. Vậy khi thay đổi giá trị Rf ta được họ đặc tính cơ như sau: n n0 ncb TN 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 n1 Rf1 ncb > n1 > n2 > n3 n2 n3 Rf2 M, I 0 MC Rf3 Hình 8:Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. 17
  18. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch ph ần ứng được giải thích như sau: Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n 1 ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng. Khi đó dòng điện phần ứng I ư đột ngột giảm xuống, còn tốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi. Dòng I ư giảm làm cho moment động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n2 với n2 > n1. Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < n cb. Trên thực tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ nhảy cấp tức độ bằng phẳng γ xa 1 tức n1 cách xa n2, n2 cách xa n3… Khi giá trị nmin càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh: ncb D= n ≈∞ min Trong thực tế, Rf càng lớn thì tổn thất năng lượng phụ tăng. Khi động cơ làm việc ở tốc độ n = ncb/2 thì tổn thất này chiếm từ 40% đến 50%. Cho nên, để đảm bảo tính kinh tế cho hệ thống ta chỉ điều chỉnh sao cho phạm vi điều chỉnh: (2 ÷ 3) D= 1 Khi giá trị Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm. Đồng thời dòng điện ngắn mạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm. Do đó, phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản. Và tuy ệt đ ối không được dùng cho các động cơ của máy cắt kim loại. Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn ncb. Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép. Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay 18
  19. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ đổi càng kém. Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, t ốc đ ộ càng th ấp thì t ổn hao ph ụ càng tăng. 1.5.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các rẽ mạch phần ứng: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng có sơ đồ nguyên lý như sau: + • U • - IS Rn RS • • • Iư In E • • Ckt Rkt tttt Hình 9: Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần T ứng. Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn n cb và điều chỉnh nhảy cấp. Hệ thống có độ cứng tương đối lớn và thiết bị vận hành đơn gi ản thì ng ười ta dùng phương pháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch. Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng thì phần ứng động cơ nối song song với điện trở và nối nối tiếp với một điện trở khác. Phương pháp này giống với ph ương pháp thay đổi điện trở trên mạch phần ứng nhưng điện áp phần ứng lại không thay đổi. Do đó, phương pháp này đòi hỏi phải: - Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi. - Vì dòng kích từ không thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ thông không đ ổi làm cho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị số định mức. Ta có phương trình đặc tính cơ: R S Rn Ru + U RS R S + Rn n= − M K E Φ R S + Rn K E K M Φ2 R S Rn Ru + RS R S + Rn 19 n = n0 − M R S + Rn K E K M Φ2 RS ⇒ n' 0 = n0 < n0 R S + Rn
  20. KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động cơ nĐ < ncb. Mặt khác ta có: RS Ru + Rn > Ru + > Ru R S + Rn β R f = β Rn < β PM < β TN Độ cứng của đường đặc tính cơ rẽ mạch phần ứng βPM nhỏ hơn độ cứng của đặc tính cơ tự nhiên βTN nhưng lại lớn hơn độ cứng của đặc tính cơ có điện trở ph ụ βRf với điện trở phụ chính là Rn. Để điều chỉnh tốc độ động cơ trong trường hợp này ta tiến hành như sau: • Giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS: - Khi RS = 0: Đây là trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm động năng nHĐN = 0. U dm − Khi : R S = ∞ : I A = Rn Ta có họ đặc tính cơ như sau : n n0 TN RS1 < RS2 RS2 n3 RS1 n1 < n2 n2 n1 IA I MC • RS = 0 RS = ∞ Hình 10: Họ đặc tính cơ khi Rn = const, RS thay đổi. 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 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
23=>2