Đang tải... (xem toàn văn)
Giống như các loại động cơ điện khác, động cơ điện một chiều cũng gồm có stator và rotor….Động cơ ñiện một chiều gồm có stator, rotor, cổ góp và chổi ñiện. Stator: còn gọi là phần cảm, gồm dây quấn kích thích được quấn tập trung trên các cực từ stator. Các cực từ stator được ghép cách điện từ các lá thép kỹ thuật điện được dập định hình sẵn có bề dày 0,51mm, và được gắn trên gông từ bằng thép đúc, cũng chính là vỏ máy. Rotor: còn ñược gọi là phần ứng, gồm lõi thép phần ứng và dây quấn phần ứng. lõi thép phần ứng có hình trụ, được ghép từ các lá thép kỹ thuật diện ghép cách điện với nhau. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, được đặt vào các rãnh trên lõi thép rotor. Các phần tử dây quấn rotor được nối tiếp nhau thông qua các lá góp trên cổ góp. Lõi thép phần ứng và cổ góp được cố định trên trục rotor. Cổ góp và chổi điện: làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện trong dây quấn phần ứng. Hình 1.2 Mặt cắt ngang trục máy điện một chiều 1.3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Dựa vào hình thức kích từ, người ta chia động cơ điện một chiều thành các loại sau: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ được lấy từ nguồn riêng biệt so với phần ứng. Trường hợp đặc biệt, khi từ thông kích từ được tạo ra bằng nam châm vĩnh cữu, người ta gọi là động cơ điện một chiều kích thích vĩnh cửu. Động cơ điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ được nối song song với mạch phần ứng. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Dây quấn kích từ có hai cuộn, dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp. Trong đó, cuộn kích từ song song thường là cuộn chủ đạo. trình bày các loại động cơ điện một chiều. a) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập b) Động cơ điện một chiều kích từ song song c) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp d) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp Hình 1.3 Các loại động cơ điện một chiều 1.4 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Ưu điểm cơ bản của động cơ điện một chiều so với các loại động cơ điện khác là khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ chế tạo. Do đó, trong điều kiện bình thường, đối với các cơ cấu có yêu cầu chất lượng điều chỉnh tốc độ cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, người ta thường sử dụng động cơ điện một chiều. Có những cách sau đề điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều: • Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách sử dụng điện trở. Đây được xem là phương pháp đơn giản nhất giúp chúng ta có thể điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều. Chỉ cần mắc nối tiếp điện trở vào phần ứng, độ dốc của đường đặc tính sẽ giảm, số vòng quay giảm và tốc độ sẽ chậm đi tương ứng. • Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách điểu khiển từ thông. Điều chỉnh từ thông hay còn được gọi là điều chỉnh momen điện từ và sức điện động của động cơ. Khi từ thông giảm thì tốc độ quay của động cơ sẽ tăng lên. Tuy nhiên, trên thực tế, phương pháp này ít được sử dụng vì khá khó để thực hiện • Điều khiển tốc độ của động cơ điện 1 chiều bằng cách điểu khiển điện áp phần ứng. Chúng ta có thể lựa chọn điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ hoặc điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ. Khi thay đổi điện áp của phần ứng thì tốc độ quay của động cơ cũng thay đổi tương ứng. Đối với các hệ thống truyền động điện một chiều có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao thường sử dụng động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Trong phạm vi đề tài này, xét khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập. nên chúng em đã lựa chọn phương pháp điều khiển điện áp phần ứng (mạch BUCK). 1 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ THỐNG MẠCH 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG Hình 2.1 Sơ đồ khối 2.2 KHỐI NGUỒN Nguồn điện là thiết bị cung cấp năng lượng điện cho các tải. Chức năng chính của nguồn điện là cung cấp năng lượng cho mạch điện dưới dạng hiệu điện thế, tức là điện áp, đồng thời cung cấp nguồn cho các electron trong mạch điện. Nguồn điện phổ biến nhất là pin và điện lưới (nguồn điện chính. Pin tạo ra dòng điện một chiều (DC) trong khi lưới điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) 1. Nhiều hệ thống cũng sử dụng nguồn điện hoặc bộ chuyển đổi AC chuyển đổi một dạng năng lượng điện (thường là điện lưới) thành dạng khác phù hợp hơn cho một thiết bị cụ thể. Ví dụ: Trong đồ án này em dùng 2 bộ nguồn chính. Đầu tiên là nguồn 12V Dc thì em đã dùng bộ chuyển đổi từ nguồn 220V Ac sang nguồn 12V Dc. Tiếp theo là bộ nguồn 5V thì em dùng pin để cấp luôn cho mạch. 2.3 MẠCH CÔNG SUẤT 2.3.1 Giới thiệu về mạch xung áp Để cắt điện áp nguồn người ta thường dùng các khóa điện tử công suất vì chúng có đặc tính tương ứng với khóa lý tưởng, tức là khi khóa dẫn điện (đóng) điện trở của nó không có đáng kể, còn khi khóa bị ngắt (mở ra) điện trở của nó vô cùng lớn (điện áp trên tải sẽ bằng không). Trên hình là sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đường cong điện áp. Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và đường cong điện áp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO ĐỒ ÁN Mã: 13321H Học kỳ: – Năm học: 2023 – 2024 Đề tài: Thiết kế module điều khiển tốc độ động điện chiều có đảo chiều SINH VIÊN TĂNG HUY HỒNG PHẠM PHÚ KHANG MSV 93926 23456 LỚP ĐTĐ62CL ĐTT62CL NHIỆM VỤ NHÓM TRƯỞNG THÀNH VIÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA CHUN NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Giảng dẫn: viên hướng ThS Phạm Thị Hồng Anh HẢI PHÒNG – tháng 10/năm 2023 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Thiết kế module điều khiển tốc độ động điện chiều có đảo chiều Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Phạm Thị Hồng Anh hỗ trợ nhóm em hoàn thành đồ án với tận tâm chuyên nghiệp Nhóm em qua học nhiều kiến thức quý báu đồng thời vận dụng chúng vào Đồ án cách tốt Tuy nhiên, kinh nghiệm kiến thức hạn chế, nên Đồ án nhóm em khơng thể tránh khỏi sai sót Nhóm em mong góp ý, phê bình để nhóm em hồn thiện cho Đồ án Cuối cùng, nhóm em xin chúc ln khỏe mạnh thành công sống sau Sinh viên thực (Tất SV) Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .9 1.2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU .9 1.3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 10 1.4 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 11 CHƯƠNG XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ THỐNG MẠCH 12 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG 12 2.2 KHỐI NGUỒN 12 2.3 MẠCH CÔNG SUẤT 12 2.4 2.3.1 Giới thiệu mạch xung áp 12 2.3.2 Mạch xung áp chiều 14 2.3.3 Các thiết bị dùng mạch xung áp 17 2.3.4 Tính tốn phần tử 19 2.3.5 Thiết kế mạch .22 MẠCH ĐIỀU KHIỂN 23 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM 25 3.1 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 25 3.1.1 Phần mềm mô proteus 25 3.1.2 Mô phần mềm 26 3.2 XÂY DỰNG MẠCH THỰC .28 3.3 KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM 29 KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ LỤC .32 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN 33 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Động điện Hình 1.2 Mặt cắt ngang trục máy điện chiều 10 Hình 1.3 Các loại động điện chiều 11 Hình 2.1 Sơ đồ khối .12 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý đường cong điện áp 13 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý 15 Hình 2.4 Dòng liên tục Dòng gián đoạn 16 Hình 2.5 IC Xl4016 [2] 17 Hình 2.6 Ký hiệu Tryristor 18 Hình 2.7 Cuộn cảm 18 Hình 2.8 Tụ điện 19 Hình 2.9 Mạch xung áp chiều 19 Hình 2.10 Đồ thị xung xung áp chiều 20 Hình 2.11 Sơ đồ thay xung áp 21 Hình 2.12 Mạch cơng suất [2] .23 Hình 2.13 Mạch điều khiển [3] 24 Hình 3.1 Giao diện phần mềm mô Proteus 25 Hình 3.2 Mạch xung áp chiều 26 Hình 3.3 Tín hiệu .27 Hình 3.4 Mạch điều khiển .27 Hình 3.5 Mạch cơng suất .28 Hình 3.6 Mạch hoàn chỉnh 28 DANH MỤC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU Hiện việc điều chỉnh tốc độ động điện chiều cần thiết trình sản xuất Tuy nhiên tốc độ động thường bị thay đổi biến thiên tải, nguồn gây sai lệch tốc độ thực với tốc độ đặt, làm giảm suất máy sản xuất Do nhiệm vụ điều chỉnh tóc độ động điện chiều quan trọng cơng sản xuất phát triển Để giảm thiểu vấn đề chúng em chọn tề tài “Thiết kế module điều khiển tốc độ động điện chiều có đảo chiều” Việc điều chỉnh tốc độ động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác, khơng có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển lại đơn giản loại động khác đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh rộng Với yêu cầu thiết kế điều chỉnh tốc độ động chiều không đảo chiều để phục vụ mục đích đưa ra, chúng em cố gắng tìm hiểu phương án cơng nghệ thơng tin có sẵn thư viện trường để cho thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế Phương pháp nghiên cứu chúng em sử dụng mạch BUCK để điều khiển tốc độ động dùng modul Relay HW-316 Với hi vọng đồ án điện tử công suất thiết kế kĩ thuật áp dụng thực tế nên chúng em cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ tính tốn cụ thể thơng số sơ đồ mạch đồng thời mô lại Proteus đưa mơ hình mạch thực tế CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Hiện động Điện chiều dùng phổ biến hệ thống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động chiều từ vài W đến hàng MW Đây loại động đa dạng linh hoạt, đáp ứng yêu cầu mômen, tăng tốc, hãm với tải trọng nặng Động diện chiều dễ dàng đáp ứng với truyền động khoảng điều khiển tốc độ rộng đảo chiều nhanh với nhiều dặc tuyến quan hệ mơmen – tốc độ Hình 1.1 Động điện Trong Động điện chiều, biến đổi điện mạch chỉnh lưu điều khiển Chỉnh lưu dùng làm nguồn diều chỉnh điện áp phần ứng động Chỉnh lưu sử dụng chỉnh lưu dạng BUCK 1.2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Giống loại động điện khác, động điện chiều gồm có stator rotor….Động điện chiều gồm có stator, rotor, cổ góp chổi điện Stator: cịn gọi phần cảm, gồm dây quấn kích thích quấn tập trung cực từ stator Các cực từ stator ghép cách điện từ thép kỹ thuật điện dập định hình sẵn có bề dày 0,5-1mm, gắn gơng từ thép đúc, vỏ máy Rotor: cịn gọi phần ứng, gồm lõi thép phần ứng dây quấn phần ứng lõi thép phần ứng có hình trụ, ghép từ thép kỹ thuật diện ghép cách điện với Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, đặt vào rãnh lõi thép rotor Các phần tử dây quấn rotor nối tiếp thông qua góp cổ góp Lõi thép phần ứng cổ góp cố định trục rotor Cổ góp chổi điện: làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện dây quấn phần ứng Hình 1.2 Mặt cắt ngang trục máy điện chiều 1.3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Dựa vào hình thức kích từ, người ta chia động điện chiều thành loại sau: Động điện chiều kích từ độc lập: Dịng điện kích từ lấy từ nguồn riêng biệt so với phần ứng Trường hợp đặc biệt, từ thơng kích từ tạo nam châm vĩnh cữu, người ta gọi động điện chiều kích thích vĩnh cửu Động điện chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng Động điện chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Dây quấn kích từ có hai cuộn, dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp Trong đó, cuộn kích từ song song thường cuộn chủ đạo trình bày loại động điện chiều a) b) c) d) Động điện chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích từ song song Động điện chiều kích từ nối tiếp Động điện chiều kích từ hỗn hợp 10