Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính & Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông - Lâm - Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.
Thiết kế mạch điều khiển cho động cơ điện một chiều I. Giới thiệu chung Như ta đó biết, để cho cỏc van mở tại những thời điểm mong muốn ta cần phải cú cỏc mạch điện phỏt ra cỏc xung điều khiển đưa đến mở cỏc tiristo tại cỏc. Xung điều khiển phải đỏp ứng đủ cỏc yờu cầu như: biờn độ , cụng suất và thời gian tồn tại để mở chắc chắn cỏc van với mọi loại tải mà sơ đồ gặp phải khi làm việc. thụng thường đối với cỏc bộ chỉnh lưu thỡ độ rộng xung nằm trong khoảng từ (200 - 600 ) µs là đảm bảo mở chắc cắn cỏc tiristo. mạch điện phỏt ra cỏc xung như vậy gọi là mạch điều khiển. Hiện nay cỏc hệ thống phỏt xung điều khiển được chia làm hai nhúm: + Nhúm cỏc hệ thống điều khiển đồng bộ: là nhúm mà cỏc hệ thống điều khiển đưa ra cỏc xung xuất hiện trờn cực điều khiển của cỏc Tiristo đỳng thời điểm cần mở và lặp đi lặp lại với chu kỡ thường bằng chu kỡ nguồn xoay chiều cấp cho bộ chỉnh lưu ( ngoài ra trong một số trường hợp chu kỡ xung cú thể bằng 1/2 chu kỡ nguồn). Nhúm hệ thống này được sử dụng rất phổ biến. + Nhúm cỏc hệ thống điều khiển khụng đồng bộ: nhúm này tạo ra cỏc chuỗi xung điều khiển với tần số thường cao hơn nhiều tần số nuồn cung cấp và trong quỏ trỡnh làm việc tần số xung được tự động thay đổi để đảm bảo một lượng ra nào đú (U d , I d ) khụng thay đổi. Để đạt được điều này thỡ tần số xung phải được khống chế theo sai lệch giữ tớn hiệu đặt và tớn hiệu ra của đại lượng cần ổn định. Cỏc hệ thống điều khiển theo nguyờn tắc này khỏ phức tạp nờn ớt được dựng, ở đõy ta chỉ nghiờn cứu hệ thống thứ nhất. 1 II. Thiết kế mạch phỏt xung 1. Lựa chọn phương phỏp phỏt xung Cỏc hệ thống điều khiển đồng bộ hiện nay thường sử dụng ba phương phỏp phỏt xung chớnh là: + Phỏt xung điều khiển theo pha đứng. + Phỏt xung điều khiển theo pha ngang. + Phỏt xung điều khiển sử dụng điốt hai cực gốc. a. Phương phỏp phỏt xung điều khiển theo nguyờn tắc pha đứng Hệ thống này tạo ra cỏc xung điều khiển nhờ việc so sỏnh giữa tớn hiệu điện ỏp tựa hỡnh răng cưa thay đổi theo chu kỡ điện ỏp lưới và cú thời điểm xuất hiện phự hợp gúc pha của lưới với điện ỏp điều khiển một chiều thay đổi được . Hệ thống này cú nhược điểm là khỏ phức tạp, song nú cú những ưu điểm nổi bật như: khoảng điều chỉnh gúc mở α rộng , ớt phụ thuộc vào sự thay đổi của điện ỏp nguồn, dễ tự động hoỏ, mỗi chu kỡ của điện ỏp anốt của tiristo chỉ cú một xung được đưa đến mở nờn giảm tổn thất trong mạch điều khiển Do đú hệ thống này được sử dung rộng rói. b. Phương phỏp phỏt xung điều khiển theo pha ngang Ở phương phỏp này người ta tạo ra điện ỏp điều khiển hỡnh sin cú tần số bằng tần số nguồn và gúc pha điều khiển được ( dựng cỏc cầu R- C hoặc cầu R - L ) . Thời điểm xuất hiện xung trựng với gúc pha đầu của điện ỏp điều khiển. Phương phỏp này cú nhược điểm là: khoảng điều chỉnh gúc mở α hẹp, rất nhạy với sự thay 2 đổi của dang điện ỏp nguồn, khú tổng hợp nhiều tớn hiệu điều khiển do vậy thường ớt được sử dụng. c. Phương phỏp phỏt xung điều khiển sử dụng điốt hai cực gốc ( UJT ) Phương phỏp này cũng tạo ra cỏc xung nhờ việc so sỏnh giữa điện ỏp răng cưa xuất hiện theo chu kỡ nguồn xoay chiều với điện ỏp mở của UJT. Phương phỏp này mặc dự đơn giản nhưng cú nhược điểm là gúc mở α cú phạm vi điều chỉnh hẹp vỡ ngưỡng mở của UJT phụ thuộc vào điện ỏp nguồn nuụi . Mặt khỏc, trong một chu kỡ điện ỏp lưới mạch thường đưa ra nhiều xung điều khiển nờn gõy tổn thất phụ trong mạch điều khiển. d. Chọn phương phỏp điều khiển Qua những phõn tớch ở trờn ta thấy rằng với yờu cầu cụng nghệ của truyền động là khoảng điều chỉnh rất rộng, độ sụt tốc độ nhỏ nờn phải sử dụng cỏc phản hồi - tức là cần phải tổng hợp nhiều tớn hiệu điều khiển. Do vậy, phương phỏp điều khiển theo nguyờn tắc pha đứng là phự hợp hơn cả, ta chọn phương phỏp này. 2. Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng 3 u 1 ĐBH & FSRC SS TX u rc u đ k XĐK Khối 1 Khối 2 Khối 3 Khối 1: khối đồng bộ hoỏ và phỏt súng răng cưa. Khối này cú nhiệm vụ lấy tớn hiệu đồng bộ hoỏ và phỏt ra súng điện ỏp hỡnh răng cưa để đưa vào khối so sỏnh. Khối 2: khối so sỏnh, cú nhiệm vụ so sỏnh giữa tớn hiệu điện ỏp tựa hỡnh răng cưa với điện ỏp điều khiển U đk để phỏt ra tớn hiệu xung điện ỏp đưa tới mạch tạo xung. Khối 3: khối tạo xung, cú nhiệm vụ tạo ra cỏc xung điều khiển đưa tới chõn điều khiển của Tiristo. a. Mạch đồng bộ hoỏ Để thực hiện chức năng đồng bộ hoỏ, ta cú thể sử dụng mạch phõn ỏp bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm.Tuy nhiờn, phương phỏp này cú nhược điểm là khụng cỏch ly được điện ỏp cao giữa mạch điều khiển với mạch động lực, do vậy phương phỏp này ớt được dựng. Phương phỏp phổ biến hiện nay là sử dụng mỏy biến ỏp đồng bộ trong đú cuộn sơ cấp nối vào lưới cũn cuộn thứ cấp là điện ỏp đồng bộ. Gúc lệch pha giữa cuộn sơ và cuộn thứ được tớnh toỏn sao cho gúc pha của Uđb phự hợp với thời điểm mở tự nhiờn của cỏc Tiristo. Với sơ đồ chỉnh lưu hỡnh tia ba pha ta cú thể dựng một mỏy biến ỏp đấu Y - Y O để thực hiện chức năng này. Sơ đồ đấu dõy như hỡnh vẽ: 4 * * * * * * a b c a b c o Điện ỏp đồng bộ được dịch chậm đi một gúc 30 0 điện bởi mạch tụ điện và điện trở R - C gọi là mạch dịch pha Mục đớch của việc dịch pha tớn hiệu đồng bộ chậm đi một gúc 30 0 là nhằm thống nhất trị số gúc điều khiển của Tiristor ứng với điện ỏp nguồn trờn mạch động lực và gúc điều khiển α ở mạch phỏt xung và như vậy cú thể điều khiển cỏc Tiristor với gúc điều khiển nhỏ .Ta biết rằng gúc mở tự nhiờn của Tiristor được tớnh tại vị trớ giao nhau của hai điện ỏp pha kề nhau và gúc điều khiển được tớnh từ thời điểm đú trở đi . Mặt khỏc gúc điều khiển α ở mạch phỏt xung được tớnh từ điểm bắt đầu của điện ỏp tựa răng cưa ( cũng là điểm bắt đầu của cỏc nửa chu kỳ điện ỏp đồng bộ hoỏ ) đến vị trớ mà U rc + U đk = 0 .Do đú việc dịch pha điện ỏp đồng bộ 5 r1 r2 c1 u dba1 u db u dbd hoỏ U đb chậm đi gúc 30 0 sẽ làm thoả món khi gúc điều khiển α = 0 cũng ứng với gúc mở tự nhiờn của cỏc Tiristor b. Mạch tạo điện ỏp răng cưa Để tạo ra điện ỏp răng cưa cú nhiều sơ đồ, ở đõy em dựng mạch tạo điện ỏp răng cưa dựng IC khuếch đại thuật toỏn. 6 ω t π 0 u rc * -u cc d2,3 +u cc ic1 c1 d1 tr1 c2 wr1 r5 r4 r3 r2r1 * u ®b u C2 i C2 i v- i v+ u rc *Nguyờn lý hoạt động: - Ở nửa chu kỳ dương Tr1 khoỏ , điện ỏp õm qua R 3 ,R 4 dẫn tới đầu vào đảo của IC khiến điện ỏp ra của IC cú giỏ trị dương và tụ C2 được nạp bởi điện ỏp đầu ra này. Dũng nạp cho tụ được xỏc định là: i c = i v- – i C2 Nếu IC là lý tưởng thỡ i v = 0 nờn i c = -i C2 mà i C2 const RR u cc = + − = 43 Nờn i C2 = const và điện ỏp trờn tụ tuyến tớnh - Ở nửa chu kỳ õm, D khoỏ. Tr mở nhờ cặp điện trở định thiờn R 3 ,R 4 ; tụ C 2 phúng điện qua Tr1. Điện ỏp trờn tụ giảm về 0. Giản đồ điện ỏp như hỡnh vẽ: 7 Nhận xột: Sơ đồ này cú ưu điểm là dạng điện ỏp tựa rất chớnh xỏc , dung lượng của tụ C cần rất nhỏ nờn khụng cần điện trở bảo vệ Tr. Mặt khỏc, do điện trở đầu ra của IC nhỏ nờn dạng điện ỏp ra hầu như khụng phụ thuộc vào điện trở tải mắc ở đầu ra của IC . Điện ỏp ra cú dạng gần lý tưởng. c. Mạch so sỏnh Việc so sỏnh điện ỏp răng cưa và điện ỏp điều khiển cú thể thực hiện bằng Tranrito hay vi mạch điện tử. Việc ghộp nối cỏc tớn hiệu cú thể là nối tiếp hay song song miễn là đảm bảo tớn hiệu răng cưa và tớn hiệu điều khiển cú tỏc dụng ngược chiều nhau. Phương phỏp so sỏnh nối tiếp cú ưu điểm là chớnh xỏc nhưng khi tớn hiệu răng cưa cú dạng xoay chiều thỡ việc so sỏnh gặp nhiều khú khăn . Do đú ta chỉ nghiờn cứu phương phỏp so sỏnh song song . 8 r6 r7 +u cc -u cc ic2 U ss U rc U ®k * Nguyờn lý làm việc : Khõu so sỏnh gồm 2 tớn hiệu điện ỏp đưa vào đầu vào. Điện ỏp U đk là tớn hiệu ra của mạch khuếch đại trung gian Điện ỏp U rc là điện răng cưa U đk so sỏnh với U rc sẽ cú trường hợp sau khi : U đk > U rc U SS > 0 U đk = U rc bắt đầu lật trạng thỏi U đk < U rc U SS < 0 9 * * d6 d7 Như vậy điện ỏp ra của mạch so sỏnh là dạng xung cú hai mức bóo hoà dương và õm .Cỏc xung điện ỏp này được đưa tới đầu vào của khõu tạo xung. d. Khõu tạo xung Để đảm bảo độ chớnh xỏc của thời điểm xuất hiện xung và tớnh đối xứng của cỏc xung ở cỏc kờnh khỏc nhau, khõu so sỏnh thường cho cụng suất xung ra nhỏ nú chưa đảm bảo cỏc thụng số yờu cầu vỡ vậy cần cú mạch tạo xung. Mạch tạo xung gồm nhiều khõu như: truyền xung, khuyếch đại xung , sửa xung. + Mạch truyền xung Để truyền xung điều khiển đến cỏc chõn điều khiển của cỏc tiristo tốt nhất là dung biến ỏp xung, vừa cú thể cỏch ly giữa mạch động lực với mạch điều khiển ,vừa cú thể đồng thời đưa nhiều xung đến mở cỏc Tiristor nối tiếp hay song song. + Mạch khuyếch đại xung 10 [...]... cần được cấp tớn hiệu điều khiển từ hệ thống phỏp xung này ) Trong sơ đồ hỡnh tia ba pha ta sử dụng 3 hệ thống phỏt xung điều khiển riờng biệt nờn khụng cần cú mạch chia xung e Một số mạch khỏc + Mạch tạo nguồn nuụi Do trong mạch cú sử dụng cỏc vi mạch khuyếch đại thuật toỏn, ta cần phải sử dụng hai nguồn nuụi ngược đấu nối tiếp nhau và cú điểm chung là điểm nối mỏt Ta thiết kế mạch này như sau: 7815... theo hai điều kiện chủ yếu sau: + Điều kiện về dũng điện: ITtb ≥ Ki ITtbmax + Điều kiện về điện ỏp : Ungmax ≥ Ku 6 U2 21 a Chọn theo điều kiện dũng điện : ITtb ≥ Ki ITtbmax Trong đú: Ki : là hệ số dự trữ dũng điện, ta lấy Ki = 3 ITtbmax = Iđm / 3=25,4/3 Như vậy ta cú: ITtb ≥ 8.4667 b Chọn theo điều kiện điện ỏp Sơ đồ mạch chỉnh lưu của ta là hỡnh tia do đú điện ỏp mà cỏc van phải chịu là điện ỏp dõy... dương làm cho gúc điều khiển α giảm Điệ ỏp đặt vào động cơ Ud=f(cos( α )) tăng ĐCsẽ tăng 17 tốc độ lờn tốc độ định mức Khi ĐC tăng tốc thỡ γ n tăng, vậy UvIC3 = (Ucđ - γ n) giảm đầu ra IC3 giảm õm thụng qua một lần đảo tớn hiệu nữa thỡ U đk sẽ giảm dương làm cho gúc điều khiển α tăng Uđ giảm ĐCsẽ giảm tốc độ Phần IV Tớnh chọn thiết bị I í nghĩa của việc tớnh chọn thiết bị Việc tớnh chọn thiết. .. phự hợp với thiết bị + Về mặt kinh tế, cỏc thiết bị được chọn trong khi thoả món cỏc yờu cầu kỹ thuật phải đảm bảo cú chi phớ mua sắm hợp lý II Tớnh chọn thiết bị mạch động lực 1.Tớnh chọn động cơ: Theo đề bài chọn động cơ 1 chiều kớch từ độc lập loại ∏42 Mó Pđm Uđm Iđm nđm Rư Lư GD2 hiệu (KW) (KW) (v/ph) (%) (Ω) (H) (H) ∏42 4.5 220 25.4 1500 0.795 0.0329 0.18 18 Hệ số khuyếch đại của động cơ được tớnh:... suất lớn thỡ cỏc vi mạch ổn ỏp sẽ bị quỏ nhiệt Do đú nguồn nuụi cho mạch khuyếch đại xung được lấy ở trước cỏc vi mạch ổn ỏp Nguồn này cần cú điện ỏp lớn để khi điện ỏp lưới dao động vẫn đảm bảo điện ỏp ra của BAX đủ mở chắc chắn cỏc tiristo Mặt khỏc, điện ỏp lưới lớn khiến cho ta chỉ cần chọn cỏc Tranrito khuyếch đại cụng suất cú dũng nhỏ + Khối tạo điện ỏp chủ đạo Khối tạo điện ỏp chủ đạo chỉ yờu... ỏp động lực Như ở phần thiết kế ta đó chọn mỏy biến ỏp động lực cú tổ đấu dõy Y/Y 0, ở phần này ta tớnh toỏn cỏc thụng số cho nú Mỏy biến ỏp được chọ theo điều kiện: + SđmBA ≥ Stt + I1fđm ≥ I1đm + I2fđm ≥ I2đm + U2fđm ≥ Ku.KR.K α Ka.Uđm a Điện ỏp thứ cấp được chọn theo biểu thức: U2fđm ≥ Ku.KR.K α Ka.Uđm Trong đú : + Uđm là điện ỏp định mức động cơ( Uđm=220V) + Ku là hệ số xột tới ảnh hưởng dao động. .. Idm 5 Tớnh chọn điện trở hóm : Muốn hóm động năng kớch từ độc lập ta cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới đồng thời đúng thờm điện trở hóm vào mạch phần ứng Tại thời điểm đúng cắt ban đầu do quỏn tớnh cơ nờn tốc độ chưa kịp thay đổi nờn Ehbđ=Kφωbđ=Ed=-Uđm Ihbđ= 220 − Ehbd Udm = = 0,795 + Rh Ru + Rh Ru + Rh 23 Về mặt kỹ thuật để đảm bảo an toàn cho động cơ thỡ chọn Rh nằm trong vựng cho phộp Ihbđ=(2÷2,5Iđm)... tiếp từ nguồn +15V và -15V "Đảo chiều điện ỏp chủ đạo nhờ cặp tiếp điểm T - N T +15V R2 - 15V N R1 Ucđ + Phản hồi õm tốc độ 15 NLLV rh k ®c - + ft wr2 γn Khi động cơ làm việc sẽ quay mỏy phỏt tốc và mỏy phỏt tốc này sẽ phỏt ra điện ỏp một chiều trờn đầu ra, tớn hiệu này được trớch một phần trờn biến trở WR2 và đưa tới mạch khuếch đại trung gian làm tớn hiệu phản hồi 16 Mạch khuếch đại trung gian +ucc... * * * 7915 -Ucc Điện ỏp xoay chiều được chỉnh lưu nhờ hai sơ đồ chỉnh lưu hỡnh tia, điện ỏp ra được ổn định nhờ cỏc vi mạch ổn ỏp(7815 và 7915) và được lọc bởi cỏc tụ C đưa ra hai nguồn +15V và -15V cú điểm chung là điểm 0 của biến ỏp Hai nguồn này sẽ nuụi cho cỏc vi mạch và làm nguồn điện ỏp ngưỡng 14 Sở dĩ phải cú nguồn -24V là do cụng suất của cỏc vi mạch hạn chế, nếu sử dụng cho mạch khuyếch đại... nhờ điện trở định thiờn R7 + Khi điện ỏp đầu ra IC cú giỏ trị õm , tụ C3 sẽ phúng +C3 - C3 TR2 mở ra, Ura=0 12 IC2 D4 Ua U®b 0 2π π 0 3π 4π ωt 4π ωt U®b Urc 2π π 3π Urc U®k 0 ωt Uss 0 ωt Uc 0 Usx 0 U®kT 0 ωt ωt ωt + Mạch phõn chia xung Trong một số hệ thống điều khiển bộ chỉnh lưu để đảm bảo tớnh đối xứng của 13 tớn hiệu điều khiển trờn cỏc van của sơ đồ chỉnh lưu ,người ta thường sử dụng một mạch . Thiết kế mạch điều khiển cho động cơ điện một chiều I. Giới thiệu chung Như ta đó biết, để cho cỏc van mở tại những thời điểm mong muốn ta cần phải cú cỏc mạch điện phỏt ra cỏc xung điều khiển. thuộc vào điện ỏp nguồn nuụi . Mặt khỏc, trong một chu kỡ điện ỏp lưới mạch thường đưa ra nhiều xung điều khiển nờn gõy tổn thất phụ trong mạch điều khiển. d. Chọn phương phỏp điều khiển Qua. mạch phõn ỏp bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm.Tuy nhiờn, phương phỏp này cú nhược điểm là khụng cỏch ly được điện ỏp cao giữa mạch điều khiển với mạch động lực, do vậy