Thiết Kế Hệ Truyền động điện T-đ Có đảo Chiều Dùng Chỉnh Lưu Cầu 3 ...

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (86 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Điện - Điện tử - Viễn thông

thiết kế hệ truyền động điện t-đ có đảo chiều dùng chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng. dùng tca785

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.21 MB, 86 trang )

BỘ CƠNG THƯƠNGĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘICộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt NamĐộc lập - Tự do - Hạnh phúcĐỒ ÁN MƠN HỌCSố :5Họ và tên HS-SV :1.2.3.4.5.Khố :5Vũ Mạnh DũngVũ Trung DũngTơ Mạnh DuyĐỗ Thanh HàHồng Hữu HảiKhoa : ĐiệnGiáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Hữu HảiNội dungNghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện T-Đ có đảo chiều .Cho động cơ 1 chiều kích từ độc lập có số liệu:Pđm= 22Kw; Uưđm = 400V;Iđm = 65A; nđm=750 vòng/phút; Uktđm=200V; Iktđm= 5A. Bộ biến đổi dùng chỉnh lưu cầu 3pha đối xứng.TT12Tên bản vẽKhổ giấyA4A3Sơ đồ nguyên lý hệ T-ĐSơ đồ mạch điều khiển hệ T-ĐSố lượng0101Phần thuyết minhChương 1: Khái quát chung về hệ truyền độngChương 2: Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển, thiết bị bảo vệChương 3: Tổng hợp các bộ điều chỉnhChương 4: Thiết kế mạch điều khiểnBộ mônGiáo viên hướng dẫnMục Lục Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnLời nói đầuTrong cơng cuộc đổi mới cơng nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay , vấn đềáp dụng khoa hoạ kỹ thuật vào các quy trình sản suất là vấn đề cấp bách hàng đầu . Cùngvới sự phát của một số nghành như điện tử , công nghệ thông tin , nghành kỹ thuật điềukhiển và tự động hoá đã phát triển vược bậc .Tự động hố các quy trình sản suất đangđược phổ biến , có thể thay sức lao động con người , đem lại năng suất cao chất lượngsản phẩm tốt .Hiện nay , các hệ thống dây chuyền tự động trong các nhà máy , xí nghiệp được sửdụng rất rộng rãi , vận hành có độ tin cậy cao . Vấn đề quan trọng trong các dây chuyềnsản suất là điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nâng caonăng suất .Với hệ truyền động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điềuchỉnh cao , cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử. Hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời điện áp phần ứng động cơ và từ thôngđã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao .Ở nước ta hiện nay một số dây chuyền nhập ngoại , với một số lý do khách quancho nên một số thiết bị khi có vấn đề sự cố phải nhờ đến chuyên gia nước ngoài . Về việcthay thế và điều khiển từng bước để hội nhập cùng với sự phát triển chung của khoa họckỹ thuật.Trong quá trình nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót kính mong q thầy cơchỉ bảo để em được hiểu thêm , có kiến thức nhất định để phục vụ cho chuyên nghànhcủa mình sau này .Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của thầy Ths. Nguyễn Hữu Hải vàcác thầy cơ tự động hố và đo lường đã hướng dẫn , giúp đỡ , tạo điều kiện thuận lợi choem hoàn thành đề tài này .2GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnEm xin chân thành cảm ơn !Hà nội , ngày …… tháng 8 năm 2013 .Sinh viên thực hiệnCHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNGCHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU1.1. Giới thiệu TiristorTiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên Anơt, Katơtvà cực điều khiển G (hình vẽ).Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor.Nguyên lý làm việc của Tiristor:Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm củanguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược. Gần như toàn bộ điệnáp nguồn đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại E1 của J2 có chiều hướng từ N1 về P2.Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E 1, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điệncàng mở rộng ra, khơng có dịng điện chảy qua Tiristor mặc dù nó được đặt dưới điện ápthuận.Mở Tiristor:Nếu cho một xung điện áp dương U g tác động vào cực G (dương so với K), cácđiện tử từ N2 chạy sang P2. Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn U g và hìnhthành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hútcủa điện trường tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng đượctăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử silic, tạo nênnhững điện tử tự do mới. Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá cácnguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của phản ứng dây chuyền này làm xuấthiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N 1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điệnngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J 2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ mộtđiểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1µsµscm/100 . Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10 .Khóa Tiristor:Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển I g khơng cịn là cầnthiết nữa. Để khóa Tiristor có 2 cách:- Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dịng điện duy trì IH.- Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng)3GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnKhi đặt điện áp ngược lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cựcngược, J2 bây giờ được phân cực thuận. Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính U AK,đang có mặt tại P1, N1, P2 bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dịng điện ngược chảy từkatơt về anơt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài.Lúc đầu của quá trình, từ t 0 đến t1, dịng điện ngược khá lớn, sau đó J 1 rồi J3 trởnên cách điện. Cịn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J 1 và J3, hiện tượngkhuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J 2 khơi phục lại tính chất của mặt ghépđiều khiển.Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải phụαthuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor:Ud = Ud0.cosαDo đó, khi thay đổi góc điều khiểnthì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp trungαbình ra tải. Nếu tăng giá trị góc điều khiển thì điện áp trung bình sẽ giảm, ngược lại,αgiảm thì điện áp trung bình sẽ tăng. Giá trị lớn nhất của điện áp trung bình ra tải là U d0,αứng với góc =0.Dịng điện trung bình qua tải:I=UdZdZd =2X L + R2vớiTrường hợp trong mạch tải có thêm suất điện động phản kháng:I=Ud − EZd1.2 Giới thiệu động cơ một chiềuTrong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máyquan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoaychiều thơng dụng.Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rấttốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ mộtchiều được dùng nhiều trong các nghành cơng nghiệp có u cầu cao về điều chỉnh tốcđộ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành cơng nghiệp hay địi hỏi dùngnguồn điện một chiều...Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nónhư so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ góp điệnphức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện)... nhưng do những ưu điểm nổi trội của nó nênđộng cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản suất.1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiềuĐộng cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phầnđộng.1.2.1.1. Phần tĩnhĐây là đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấnkích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện haythép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùngthép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulơng. Dây quấn kích từ được4GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnquấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành mộtkhối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trêncác cực từ này được nối tiếp với nhau.+ Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổichiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặtdây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máynhờ những bulông.+ Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớnthường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.+ Các bộ phận khác:- Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn vàan toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy cịn có tácdụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than baogồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lị xo tì chặy lên cổ góp. Hộp chổi thanđược cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được đểđiều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.1.2.1.2. Phần quayBao gồm những bộ phận chính sau :+ Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuậtđiện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dịngđiện xốy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dây quấnvào.Trong những động cơ trung bình trở lên người ta cịn dập những lỗ thơng gió đểkhi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thơng gió dọc trục.Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữanhững đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thơng gió. Khi máy làm việc gió thổi quacác khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trongđộng cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rơto. Dùng giá rơto có thể tiết kiệm thépkỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.+ Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động vàcó dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ có cơng suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn. Trongmáy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩnthận với rãnh của lõi thép.Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đaichặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.+ Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồmnhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm vàhợp thành một hình trục trịn. Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại.Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đi vành góp có cao lên một ít đểhàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.+ Các bộ phận khác:- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường chế tạotheo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió. Cánh quạt lắp trên trục máy , khi5GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnđộng cơ quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào động cơ. Gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắtvà dây quấn rồi qua quạt gió ra ngồi làm nguội máy.- Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máythường làm bằng thép cacbon tốt.6GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện1.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý:_+UuRfĐIIKT+CKTRKTDUKT_Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lậpR + RfUω= u − uMKΦ( KΦ ) 2Ta có phương trình đặc tính cơ:Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy Có ba thơng số ảnh hưởng đến đặc tính cơ đólà:- Từ thông động cơ (Φ).- Điện áp phần ứng (Uư).- Điện trở phần ứng.Sau đây ta sẽ lần lượt đi xét những ảnh hưởng của từng tham số đó:1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng :Giả thiết : Uư=Uđm=constΦ = Φđm=constKhi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng:U dm= ConstKΦ dmω0 =Độ cứng đặc tính cơ:β=∆M( KΦ ) 2=−= Var∆ωRu + R fβKhi Rf càng lớn, càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với Rf = 0Ta có đặc tính cơ tự nhiên:( KΦ ) 2Ruβtn = βtn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặctính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở phụ R f ta được một họ đặc tính biếntrở có dạng như hình 1.4. Ứng với một phụ tải M c nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ độngcơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên7GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnngười ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độđộng cơ phía dưới tốc độ cơ bản.Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lậpkhi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng1.2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:Giả thiết : Φ = Φdm = constRư = constKhi thay đổi điện áp phần ứng : Uư 0 và ở chế độ hãm ngược nếu sđđ E đổi chiều.π≤ α ≤ α max+ Khi 2: Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, biến cơnăng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện. Động cơlàm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng.Dịng điện trung bình của mạch phần ứng:E − EdI=R+ XKPhương trình đặc tính:E . cos β R + X Kω = do+.IKφ dmKφ dm- Chế độ dòng điện gián đoạn:Trong thực tế tính tốn hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điệngián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn.Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn λ = 2π /p và góc chuyển mạch µ = 0 .Đường biên liên tục gần là đường elip.11GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnĐể giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu. Tuy nhiên khităng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp.1.4 . Tổng quan về chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều .1.4.1. Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều :- Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dịng kích từ .- Giữ ngun dịng kích từ và đảo chiều dịng phần ứng nhưng được phân ra bốn sơđồ chính :+ Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằngcách đảo chiều dịng kích từ .+ Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằngcông tắc từ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi ) .+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng .+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song điều khiển chung .Tuy nhiên , mổi loại sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng và thích hợp với từng loạitải , trong phần này ta chọn bộ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngượcđiều khiển chung , bởi nó dùng cho dãi cơng suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao vàthực hiện đảo chiều êm hơn .Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều được màcịn có thể hãm tái sinh .1.4.2. Phương pháp điều khiển chung :Sơ đồ gồm hai bộ biến đổi G1 và G2 , đấu song song ngược với nhau và các cuộnkháng cân bằng Lc . Từng bộ biến đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu.Phương pháp điều khiển kiểu tuyến tính : α1 + α2 = πLúc này cả hai mạch chỉnh lưu cùng được phát xung điều khiển , nhưng luôn khácchế độ nhau : một mạch ở chế độ chỉnh lưu ( xác định dấu của điện áp một chiều ra tảicũng là chiều quay đang cần có ) cịn mạch kia ở chế độ nghịch lưu . Vì hai mạch cùngdấu cho một tải nên giá trị trung bình của chúng phải bằng nhau .Ut = Ud1 = U d2 ;(2-21)Nếu dịng điện liên tục ta có : Ud1 = Ud0.cosα1 ;Ud2 = Ud0.cosα2 ;Vậy :12Ud0.cosα1 = Ud0.cosα2 ;GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnHay :α1 + α2 = 1800 ;cosα1 + cosα2 = 0 ; suy raNếu α1 là góc mở đối với G1 , α2 là góc mở đối với G2 thì sự phối hợp giá trị α1 và α2phải được thực hiện theo quan hệ :α1 + α2 = 1800 ;Sự phối hợp này gọi là phối hợp điều khiển tuyến tính (hình 2-10) .αα2 = 0α1 = 00300600uc4 uc3900ucuc1uc21200α1=180015001800α2=1800Hình 2-10 : Sơ đồ phối hợp tuyến tính của α1 và α2 .Giả sử cần động cơ quay thuận , ta cho G1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu , α1 = 0 →900 , Ud1 > 0 , bấy giờ α2 > 900 , G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu , Ud2 < 0 .Ud1 = U0 cos α1 > 0 ;Ud2 = U0 cos α2 < 0 ;Cả hai điện áp Ud1 và Ud2 đều đặc lên phần ứng của động cơ M . Động cơ chỉ có thể“nghe theo” Ud1 và quay thuận . Động cơ từ chối Ud2 vì các thyristor khơng thể cho dịngchảy từ catơt đến anơt .Khi α1 = α1 = 900 , thì Ud1 = Ud2 = 0 , động cơ ở trạng thái dừng .Giả sử uc là điện áp điều khiển ở bộ điều khiển cần khởi động ĐM quay thuận tacho uc = uc1 (hình 2-10) .α1 = 300 , α2 = 1800 - α1 = 1500 , Ud1 =32U0 , Ud2 = -32U0 ;G1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu còn G2 chuẩn bị sẵn sàng để làm việc ở chế độnghịch lưu . Nếu bây giờ cần giảm tốc độ động cơ , ta cho uc = uc2 , các góc mở :13GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnα1 = 600 , α2 = 1800 - α1 = 1200 , U’d1 =12U0 , U’d2 = -12U0 .Lúc này , do quán tính nên sức điện động E của động cơ vẫn cịn giữ ngun trị sóứng với trạng thái trước đó , E > U’d1 → bộ biến đổi G1 bị khoá lại .Mặt khác E > |U’d2| nên bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc , trảnăng lượng tích luỷ trong động cơ về nguồn điện xoay chiều . Dòng điện phần ứng đổidấu , chảy từ M vào G2 động cơ bị hãm tái sinh , tốc độ giảm xuống đến giá trị ứng vớiU’d1 .Nếu cho điện áp điều khiển uc < 0 thì G2 sẽ làm việc ở chế độ chỉnh lưu , còn G1 sẽlàm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc .Vậy bằng cách thay đổi điện áp điều khiển uc ( uc > 0 hoặc uc < 0 ) ta sẽ thay đổiđược góc mở α1 và α2 :+ Nếu uc > 0 thì α1 < 900 , α2 > 900 dẫn đến bộ chỉnh lưu G1 làm việc ở chế độ chỉnhlưu , còn bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc kết quả là làm cho độngcơ quay thuận ωT .+ Nếu uc < 0 thì α1 > 900 , α2 < 900 dẫn đến bộ chỉnh lưu G1 làm việc ở chế độnghịch lưu phụ thuộc , còn bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ chỉnh lưu , kết quả là làmcho động cơ quay theo chiều ngược ωN .14GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải G2Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnG1Hình 2-11 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha dùng phương pháp điều khiển chung .Đặc điểm của chế độ đảo dịng đang xét là có một dịng điện lúc thì chảy từ G 1 vàoG2, lúc thì chảy từ G2 vào G1 mà không qua mạch tải . Người ta gọi dòng điện này là “dòng điện tuần hồn ” .Dịng điện tuần hồn làm cho máy biến áp và các thyristor làm việc nặng nề hơn .Để hạn chế dịng điện tuần hồn người ta dùng bốn điện cảm Lc (như hình 2-12) . Nhưthế sẽ làm tăng công suất đặt và giá thành hệ thống . Tuy nhiên phương pháp điều khiểnchung cho phép điều chỉnh nhanh tối đa .- Xác định dòng điện tuần hoàn icc .15GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnα1 uaub1α1 = 300uc35θ1 θ2 θ3 θ402π62θ4α24’α2 = 15006’2’02π3’5’1’icc12icc210θθ-α1 0 α1Hình 2-12 : Sơ đồ dạng sóng biểu diễn quan hệ giữa α1 và α2.Xét truờng hợp α1 = 300 , α2 = 1800 - α1 = 1500 , như hình 2-13. Trong khoảng θ1 đếnθ3 : có T1 và T6’ , T2 và T5’ dẫn dịng ,nhưng anơt T5’ và catơt T2 có cùng một điện thế ,khơng có dịng chảy từ T5’ sang T2 . Chỉ có dịng tuần hồn chảy từ G1 vào G2 qua T1 vàT6’ . Điện áp tuần hoàn trong khoảng này là :ucc12 = u2a –u2b =6U2 sin(θ + π/6) ;Nếu chuyển toạ độ từ O sang O2 , ta có :ucc12 = -icc12 =6U2 sinθ = 2.Xc6.U 22X cdicc12dθ;.cosθ + C ;Khi θ = α1 , icc12 = 0 , ta có :16GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnicc12 = -6 .U 22X c.(cosθ - cosα1) ;(2-22)Tiếp tục xét các khoảng khác , kết quả nhận được cho phép ta kết luận :hoàn icc12 chảy từ G1 vào G2 , và ba xung dịng điện tuần hồn icc12 chảy từ G2 vào G1 .Trị trung bình của dịng điện tuần hồn :Icc =32πα1∫α−16 .U 22. X c(cosθ - cosα1)dθ =3 6 .U 22πX c.(sinα1 – α1 cosα1) ;(2-23)Phương pháp điều khiển kiểu phi tuyến : α1 + α2 = π + ξ.Đây là kiểu điều khiển phối hợp khơng hồn tồn thì lúc này sẽ có thêm hệ số phituyến ξ và ta có :α1 + α 2 = π + ξ ;Góc ξ phụ thuộc vào các giá trị của α1 và α2 một cách phi tuyến .α2max0dm0dmdmωω0dm0dm0dmdmα1min0dm0dmdmIcIdα1 = π/20dm0dmdmα2max0dm0dmdmωω0dm0dm0dmdmα1min0dm0dmdmIc Idα2minα2min-ω0dm0dm-ω0dm0dm0dm0dm0dmα1maxα1max0dm0dmdm0dm0dm0dmdmdm b )dm a ) 0dm0dm0dm dm0dm dm0dm0dmHình 2-13 : a ) Sơ dm điều khiển chung phối hợp kiểu tuyến tính .đồdmα1 = π/20dm0dmdmb ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến .1.4.3. Phương pháp điều khiển riêng :Hai mạch chỉnh lưu hoạt động riêng biệt . Mạch này hoạt động (được phát xungđiều khiển ) thì mạch kia hồn tồn nghỉ ( bị ngắt xung điều khiển ) . Vì vậy loại trừ được17GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnu2cdịng điện tuần hồn và khơng cần cn kháng cân bằng Lc . Song trong quá trình đảochiều cần có “ thời gian chết ” ( nhỏ nhất là vài ms ) để cho van của mạch phải ngừnghoạt động kịp phục hồi tính chất khố rồi mới bắt đầu phát xung cho mạch kia hoạtđộng . Vì vậy cần một khối logic điều khiển đảo chiều tin cậy và phức tạp .Để thay đổi trạng thái làm việc của các bộ chỉnh lưu thì phải dùng thiết bị đặc biệtđể chuyển các tín hiệu điều khiển từ bộ chỉnh lưu này sang bộ chỉnh lưu kia . Bởi vậy ,khi điều khiển riêng , các dặc tính cơ sẽ bị gián đoạn ở tại trục tung . Như vậy , khi thựchiện thay đổi chế độ làm việc của hệ sẽ khó khăn hơn và hệ có tính linh hoạt kém hơn khiđiều chỉnh tốc độ .Trong phương pháp điều khiển riêng cũng có phối hợp điều khiển kiểu tuyến tính vàphi tuyến .u2bG2G1u2aHình 2-14 : Sơ đồ cầu chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều18GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệndùng phương pháp điều khiển riêng .Do ở sơ đồ này dùng phương pháp điều khiển riêng nên trong mạch khơng có dịngđiện tuần hồn dẫn đến trong mạch ta không dùng bốn cuộn kháng cân bằng L c .Lc1.4.4. Đánh giá chất lượng của hệ thống.- Ưu điểm:+ Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hố do các van bán dẫn cóhệ số khuếch đại cơng suất cao.+ Cơng suất tổn hâo nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa.- Nhược điểm:+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gâyđến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.Lc+ Chuyển mạch làm việc khó khăn do đường đặc tính nằm trong mặt phẳng toạđộ.+ Trong thành phần của hệ biến đổi có MBA nên hệ số cos ϕ thấp.+ Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khókhăn với các hệ thống đảo chiều.+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên khơng phù hợp truyền độngcó tải nhỏ.CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰCLcVÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ T-ĐI. Tính chọn mạch động lực.1. Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha thyristor.Trong phần này ta chọn bộ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngượcđiều khiển chung , bởi nó dùng cho dãi cơng suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao vàthực hiện đảo chiều êm hơn .Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều được màcịn có thểLhãm tái sinh .19GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnABCu2c20GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải u2b Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnHình 3-1 : Sơ đồ mạch động lực của hệ chỉnh lưu cấu ba pha thyristor hệ T-Đ .2. Các thông số của động cơ.- Động cơ một chiều kích từ độc lập có các thơng số sau:Pdm = 22 KwUdm = 400 VIdm = 65 Andm= 750 vịng/phútIktdm = 5 AUktđm=200Vu2a2.2cTính chọn thyristor:Tính chọn thyristor dựa vào các yếu tố cơ bản như : dòng điện tải , sơ đồ chỉnh lưu, điều kiện tản nhiệt , điện áp làm việc .- Điện áp ngược lớn nhất mà thyristor phải chịu :Unmax = Knv .U2 = Knv .LTrong đó : Knv =6; Ku =3 6πUdKu6.=Ud3. 6π=π3.400 = 418.89 V ;;- Điện áp ngược của van cần chọn :Unv = Kdtu .Unmax = 1,8 .418,89 = 754 V ;Trong đó : Kdtu : Hệ số dự trữ điện áp , thường chọn Kdtu = 1,8 ;21GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện- Dịng điện làm việc của van đựơc tính theo dòng hiệu dụng :Ilv = Ihd = khd .Id =I dm3=653= 37.53 A ;1( do trong sơ đồ cầu ba pha , hệ số dòng điện hiệu dụng : khd =3).- Chọn thyristor làm việc với điều kiện có cánh tản nhiệt và đủ diện tích tản nhiệt ,khơng có quạt đối lưu khơng khí , với điều kiện có dịng điện định mức của van cầnchọn :Idm = ki .Ilv = 3,2 . 37,53 = 120,1 A ;ki : Hệ số dự trữ dòng điện , chọn ki = 3,2 .Để chọn thyristor làm việc với các tham số định mức cơ bản trên , ta tra bảng thơngsố van , chọn các van có thơng số điện áp ngược , dòng điện định mức lớn hơn gần nhấtvới thơng số đã tính . Vậy ta chọn thyristor cho mạch động lực loạiTF440-06X có các thơng số sau :-Dòng điện định mức của van:Idm =-Điện áp ngược cực đại của van:UnT = 600-Đỉnh xung dòng điện :Ipk =-Độ sụt áp trên thyrisor :∆UT = 2,0(V) ;-Dòng điện của xung điều khiển :Ig =(mA) ;-Điện áp của xung điều khiển :Ug = 3,0-Dòng điện rò :Ir =-Nhiệt độ làm việc cực đại :Tmax = 125-Dịng điện duy trì :Ih = 70 mA ;3.Tốc độ biến thiên điện áp :Thời gian chuyển mạch :dudt400(A) ;(V) ;4000 (A) ;200(V) ;25 (mA) ;0C;IktM= 200 (V/µs) ;tcm = 15 (µs) ;Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu:Để chọn các thiết bị trong mạch động lực cũng như mạch bảo vệ , trước hết cầnxác định điện áp ra của bộ biến đổi Thysitor .22GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải← Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điệnChọn máy biến áp ba pha ba trụ có sơ đồ nối dây ∆/Y , làm mát tự nhiên bằngkhơng khí .Máy biến áp là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện , thực hiện các chức năngsau .- Biến đổi điện áp nguồn cho phù hợp với yêu cầu sơ đồ phụ tải .- Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện- Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải .- Tạo điểm trung tính cho sơ đồ hình tia .- Hạn chế dịng điện ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức tăng dòng Anốt đểbảo vệ van .u2c- Cải thiện hình dáng sóng điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với hình sin , dođó nâng cao chất lượng điện áp lưới .* Tính các thơng số cơ bản :- Tính cơng suất biểu kiến của máy biến áp :SBA = Ks .Pdm = 1,05.22000 = 23100 (VA) ;- Điện áp pha sơ cấp máy biến áp :U1 = 380 V ;- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :Ud0.cosαmin = Ud + 2∆UV + 2∆Udm + ∆UBATrong đó :αmin = 00 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ;∆UV = 21 V là sụt áp trên thyristor ;∆Udm ≈ 0 là sụt áp trên dây nối :∆UBA = ∆Ur + ∆Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng trên máy biến áp;Chọn sơ bộ :u2b∆UBA = 6%.Ud = 0,06. 400 = 24 V ;Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có :Ud0 =U d + 2∆U V + 2∆U BAcos α min=400 + 2.21 + 2.24Cos0 0= 490 V ;Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :23GVHD: Ths. Nguyễn Hữu HảiC+ Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện490u2aUdku3 6πU2 === 209 V ;- Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp :I2 =2323.Id =.65 = 53 A ;- Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp :I1 = kBA.I2 =U2U1.I2 =209380.53 = 29,15 A ;* Xác định kích thước của mạch từ .- Tiết điện sơ bộ trụ .S BAm. fQFe = kQ.;Trong đó : kQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , lấy kQ = 6 .m : Số trụ của máy biến áp , m = 3 .f : Tần số của nguồn xoay chiều , f = 50 Hz .Thay vào ta có : QFe = 6 .231003.50= 74,5 cm2 .- Đường kính trụ :d =4.QFeπ=4.74,5π= 9,74 cm .Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn : d = 11 cm .- Chọn loại thép kỹ thuật điện , các lá thép có độ dày 0,5 mm .Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ BT = 1 T .- Chọn tỷ số m =24hd= 2,3 . Suy ra h = 2,3d = 2,3 . 11 = 25,3 cm .GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải Đồ án môn học: Điện tử Công suất – Truyền động điện( Thơng thường m = 2 ÷ 2,5 ) .Chọn chiều cao trụ h = 25 cm .* Tính tốn dây quấn .- Số vịng dây mổi pha sơ cấp máy biến áp :W1 =U1380=4,44. f .QFe .BT 4,44.50.74,5.10 −4.1,0= 230 vòng .Lấy W1 = 230 vòng .- Số vòng dây mổi pha thứ cấp máy biến áp :W2 =U2U1.W1 =209380.230 = 126,5 vòng .Lấy W2 = 127 vòng .- Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp :Với dây dẫn bằng đồng , máy biến áp khô , chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2 .- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp :S1 =I1J1I29,152,75= 10,6mm2 .=Chọn dây dẫn thiết diện hình chũ nhật , cách điện cấp B .Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 14,2 mm2 .Kích thước của dây có kể đến cách điện là : S1cd = a1 × b1 = 1,68 × 8,6 mm .- Tính lại mật độ dịng điện trong cn sơ cấp :J1 =I1S129,1514,2= 2,053 A/mm2 .=- Thiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp :S2 =I2J2532,75== 19,27 mm2 .Chọn dây dẫn có tiết diện chữ nhật , có cách điện cấp B .25GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Hải

Tài liệu liên quan

Thiết kế hệ truyền đông điện một chiều điều chỉnh tốc độ động cơ ứng dụng bộ điều khiển vạn năng
- 71
- 813
- 0
Đồ án môn học điện cơ : Thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục. Mô phỏng matlab
- 41
- 1
- 23
Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần PWM cho cơ cấu di chuyển xe con
- 47
- 2
- 50
Tổng hợp hệ điện cơ :Thiết kế hệ truyền động cho xe con của cầu trục
- 44
- 1
- 2
Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu dịch chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container. Thiết kế hệ truyền động dùng biến tần PWM cho cơ cấu dịch chuyển xe con
- 26
- 1
- 2
Chương 2 Thiết kế hệ truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ hàng dùng biến tần PWM
- 26
- 665
- 5
THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG BIẾN TẦN PWM CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG
- 42
- 870
- 7
Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện T-Đ có đảo chiều điều khiển chungcho động cơ một chiều kích từ độc lập
- 77
- 5
- 111
nghiên cứu khái quát về cơ cấu nâng hạ cầu trục giàn bốc xếp container. thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần pwm cho cơ cấu di chuyển xe
- 61
- 757
- 2
nghiên cứu tổng quan về cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn bốc xếp container thiết kế hệ truyền động điện dùng biến tần pwm cho c
- 46
- 1
- 5