Hệ truyền động một chiều và thiết kế mạch điều khiển cho hệ truyền động quay chi tiết máy mài tròn

57 690 3
Hệ truyền động một chiều và thiết kế mạch điều khiển cho hệ truyền động quay chi tiết máy mài tròn

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

hệ truyền động một chiều và thiết kế mạch điều khiển cho hệ truyền động quay chi tiết máy mài tròntrong bàn đồ án này trình bày chi tiết về hệ truyền động một chiều cũng như phương thức thiết kế mạch lực điều khiển hệ TĐ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Đặc điểm công nghệ máy mài 1.2 Yêu cầu truyền động 1.2.1 Truyền động 1.2.2 Truyền động ăn dao 1.2.3 Truyền động phụ Chương CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC 2.1 Chọn phương án truyền động 2.1.1 Ưu nhược điểm động chiều động không đồng 2.1.2 Tính chọn công suất động 2.2 Lựa chọn phương án chỉnh lưu 2.2.1 Chỉnh lưu pha hình tia 2.2.2 Chỉnh lưu cầu pha 10 2.2.3 Chỉnh lưu cầu pha 12 2.3 Mạch lực 14 2.3.1 Tính toán máy biến áp 14 2.3.2 Chọn van 26 2.3.3 Tính toán cuộn kháng lọc 27 2.3.4 Bảo vệ van 35 Chương 37 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 37 3.1 Cấu trúc mạch tạo xung điều khiển 37 3.1.1 Yêu cầu mạch điều khiển 37 3.1.2 Cấu trúc 38 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung điều khiển 38 3.2.1 Khâu đồng 38 3.2.2 Khâu tạo điện áp tựa 41 3.2.3 Khâu so sánh 43 3.2.4 Khâu tạo xung chùm 44 3.2.5 Khâu tách xung 45 3.2.6 Khâu trộn xung 46 3.2.7 Khuếch đại xung – Biến áp xung 47 3.3 Tính toán mạch điều khiển 49 3.4 Xây dựng đặc tính 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại truyền động điện ngày ứng dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống nhờ ưu kết cấu gọn nhẹ, độ bền độ tin cậy cao, tương đối nên không gây vấn đề môi trường… Bên cạnh truyền động điện có ưu bật, đặc biệt với truyền động điện chiều, khả điều khiển tốc độ dễ dàng Chính mà hệ truyền động chiều giữ vai trò quan trọng hệ truyền động sử dụng nay, lĩnh vực đòi hỏi khả điều khiển cao máy sản xuất Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đặt ra, đồ án giới thiệu hệ truyền động chiều thiết kế mạch điều khiển cho hệ truyền động quay chi tiết máy mài tròn Do lần đầu em tiếp cận với mô hình truyền động ứng dụng thực tế, kiến thức thu thập chưa nhiều nên không tránh khỏi sai sót Vì thế, em xin thầy cô góp ý để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Mạnh Tiến tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoành thành đề tài thời hạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 04 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Thanh Tùng Chương ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Đặc điểm công nghệ máy mài Mài trình cắt gọt thực đồng thời nhiều hạt mài có lưỡi cắt có hình dáng hình học không xác định phân bố cách ngẫu nhiên bề mặt đá mài Máy mài có hai loại chính: máy mài tròn máy mài phẳng Ngoài ra, có loại máy khác nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài Thường máy mài có ụ chi tiết bàn để kẹp chi tiết ụ đá mài, có trục với đá mài Cả hai ụ đặt bệ máy  Máy mài tròn Máy mài tròn có loại: máy mài tròn (hình 1.1a) máy mài tròn (hình 1.1b) Hình 1.1 Sơ đồ gia công chi tiết máy mài Máy mài tròn có dạng chuyển động là: chuyển động chính, chuyển động ăn dao chuyển động phụ: - Chuyển động chuyển động quay đá mài, chuyển động cắt Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 - - Chuyển động ăn dao di chuyển tịnh tiến ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) chuyển động quay chi tiết Chuyển động phụ di chuyển nhanh ụ đá chi tiết 1.2 Yêu cầu truyền động 1.2.1 Truyền động Đặc tính tải: công suất không đổi (P= const) tốc độ thay đổi mômen tỷ lệ ngược với tốc độ MC= 1/ω Thông thường máy không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động không đồng roto lồng sóc Ở máy mài cỡ nặng để trì tốc độ cắt không đổi mòn đá hay kích thước chị tiết gia công thay đổi, thường sử dụng truyền động động có phạm vi điều chỉnh tốc độ D= (2÷4)/1 với công suất không đổi Ở máy mài trung bình nhỏ v= 50÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính lớn tốc độ quay đá khoảng 1000 vòng/phút Ở máy có đường kính nhỏ, tốc độ đá cao Động truyền động động đặc biệt, đá mài gắn trục động cơ, động có tốc độ (24000÷ 48000 vòng/phút), lên tới (150000 ÷ 200000 vòng/phút) Nguồn động biến tần, máy phát tần số cao (BBT quay), biến tần tĩnh (BBT thyristor) Mô men tĩnh trục động thường 15 ÷ 20% momen định mức Mô men quán tính đá cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen quán tính động cơ, cần hãm cưỡng động quay đá Không yêu cầu đảo chiều động quay đá 1.2.2 Truyền động ăn dao Đặc tính tải: Mômen không đổi điều chỉnh tốc độ (MC= const) Máy mài tròn: máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động không đồng nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh số đôi cực p) với D= (2 ÷ 4)/1 Ở máy lớn dùng hệ thống biến đổi – động điện chiều (BBĐ- ĐM) , hệ KĐT – ĐM có D= 10/1 với điều chỉnh điện áp phần ứng Truyền động ăn dao dọc máy bàn tròn cỡ lớn thực theo hệ BBĐ-ĐM với D= (20÷25)/1 Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực 1.2.3 Truyền động phụ Sử dụng động không đồng roto lồng sóc Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 Chương CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC 2.1 Chọn phương án truyền động 2.1.1 Ưu nhược điểm động chiều động không đồng a Động chiều Ưu điểm: - Có khả điều chỉnh tốc độ tốt, dễ sử dụng Cấu trúc mạch lực mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng Khả làm việc điều kiện tải tốt Nhược điểm: - - Có hệ thống chổi than cổ góp nên vận hành với độ xác kém, đòi hỏi phải thường xuyên bảo dưỡng; không đảm bảo an toàn môi trường khác Cấu trúc phần lực hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động điện chiều cần có biến đổi b Động không đồng Ưu điểm: - - Cấu tạo đơn giản So với động điện chiều động điện không đồng có giá thành thấp hơn, vận hành tin cậy chắn hệ thống cổ góp chổi than Dùng trực tiếp với lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo Nhược điểm: - Điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn Riêng với động roto lồng sóc tiêu khởi động xấu so với động chiều Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57  Kết luận: Hệ yêu cầu điều chỉnh với dải điều chỉnh tốc độ lơn (D = 10:1) nên chọn động chiều để quay chi tiết 2.1.2 Tính chọn công suất động Máy mài làm việc chế độ dài hạn Theo số liệu đầu ta tính được:  Tốc độ lớn cấu ứng với tốc độ định mức động cơ: nĐđm= i.nCmax= 3.330 = 990 (vòng/phút) - Tốc độ nhỏ cho phép: nĐmin = i.nCmin = 3.33 = 99 (vòng/phút) - Dải điều chỉnh tốc độ: 𝐷= 𝑛Đđ𝑚 990 = = 10: 𝑛Đ𝑚𝑖𝑛 99  Công suất động tính toán tính theo công thức: 𝑃Đ𝑡𝑡 = 𝑘 𝑃𝐶𝑡𝑡 𝜂 (2.1) Trong đó: - k hệ số dự trữ thường chọn khoảng 1,1 ÷ 1,3 Chọn k = 1,3 PCtt công suất tính toán η hiệu suất PCtt= MC.ωC - (2.2) MC mô men tải ωC tốc độ quay Từ (2.1) (2.2) suy ra: 𝑃Đ𝑡𝑡 330 𝑘 𝑀𝐶 𝜔𝐶 1,3.30 9.55 = = = 1684,55 (W) = 1,685 (kW) 𝜂 0,8 Để thực truyền động ta sử dụng động chiều kích từ độc lập, động chọn phải có công suất đáp ứng với yêu cầu truyền động với công suất 1,685 kW Căn vào số liệu tính toán bên ta chọn động loại Π42 có thông số kỹ thuật sau: Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 Loại Pđm (kW) UĐđm (V) Π42 2,2 220 nđm nmax Rư (Ω) (vòng/ph) (vòng/ph) 1000 2000 1,75 IĐđm (A) Iktđm (A) Uktđm (V) 13,3 0,6 220 2.2 Lựa chọn phương án chỉnh lưu 2.2.1 Chỉnh lưu pha hình tia a Sơ đồ nguyên lý Hình 2.1 Sơ đồ chỉnh lưu pha hình tia b Đồ thị áp – dòng Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 Hình 2.2 Đồ thị áp dòng sơ đồ chỉnh lưu pha hình tia c Công thức tính toán Điện áp sau chỉnh lưu: 𝑈𝑑 = √6 𝑈 𝑐𝑜𝑠𝛼 2𝜋 Dòng trung bình qua van: 𝐼𝑡𝑏𝑣 = 𝐼𝑑 Công suất máy biến áp: 𝑆𝑏𝑎 = 1,35 𝑃𝑑 d Ưu, nhược điểm Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57  Ưu điểm - Do sử dụng van mạch nên thích hợp với phạm vi điện áp làm việc thấp - Sử dụng nguồn ba pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều ( đến vài trăm Ampe) - Độ đập mạch điện áp sau mạch chỉnh lưu giảm đáng kể nên kích thước lọc nhỏ  Nhược điểm - Cần có biến áp nguồn đển có điểm trung tính đưa tải 2.2.2 Chỉnh lưu cầu pha a Sơ đồ nguyên lý Hình 2.3 Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha b Đồ thị áp – dòng Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 10 3.2.3 Khâu so sánh Hình 3.7 So sánh kiểu hai cửa dùng khuếch đại thuật toán a Giới thiệu Sơ đồ gồm có khuếch đại thuật toán OA Tín hiệu vào khâu so sánh điện áp tựa dạng cưa Utựa điện áp điều khiển Uđk b Nguyên lý Khâu so sánh có chức so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa (điện áp cưa) để định thời điểm phát xung điều khiển, thông thường thời điểm hai điện áp nhau, khâu xác định góc điều khiển α Điện áp tuân theo quy luật: 𝑈𝑟𝑎 = 𝐾0 (𝑈 + − 𝑈 − ) Trong đó: - K0 hệ số khuếch đại khuếch đại thuật toán Trong khoảng ÷ θ1 có Utựa > Uđk Suy Ura = + Ubh Trong khoảng θ1 ÷ θ2 có Utựa < Uđk Suy Ura = - Ubh c Kết luận Vậy tín hiệu khâu so sánh dãy xung chữ nhật Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 43 3.2.4 Khâu tạo xung chùm Hình 3.8 Mạch tạo dao động sử dụng khuếch đại thuật toán a Giới thiệu Xung chùm dạng thông dụng cho phép mở tốt van lực trường hợp, dạng tải nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác Xung chùm thực chất chùm xung có tần số cao gấp nhiều lần lưới điện (fxc= ÷ 12 kHz) Độ rộng chùm xung hạn chế khoảng (100 ÷ 130) độ điện, nguyên tắc phải kết thúc điện áp van lực mà điều khiển đổi dấu sang âm Các phần tử có sơ đồ: - Khuếch đại thuật toán; Tụ điện C; Mạch phân áp Up b Nguyên lý tạo xung mạch tạo dao động Nguyên lý làm việc mạch: Giả sử thời điểm 0, điện áp khuếch đại thuật toán đạt giá trị cực đại UR= Umax ≈ +E Thông qua mạch phản hồi R1, R2 đầu vào “+” khuếch đại thật toán có phản hồi: Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 44 𝑈1 (+) = 𝐸 𝑅 𝑅1 + 𝑅2 Tín hiệu trì cho khuếch đại thuật toán nằm chế độ bão hoà dương Lúc tụ C náp thông qua điện trở R tới giá trị Umax Khi t= t1, điện áp UC đạt giá trị U0, khuếch đại thuật toán lật trạng thái UR = - Umax ≈ -E Điện áp tụ C thay đổi đột ngột lúc tụ C phóng điện qua R1 Ở thời điểm t = t2, khi: 𝑈𝐶 = 𝑈1 (−) = − 𝐸 𝑅 𝑅1 + 𝑅2 Khuếch đại thuật toán lật trạng thái UR = Umax ≈ +E sau trình lặp lại Thời gian phóng tụ C: 𝑡𝑥 = 𝑅 𝐶 ln( 𝑈𝑚𝑎𝑥 + 𝑈1 (+) ) 𝑈𝑚𝑎𝑥 + 𝑈1 (−) Thay giá trị U1(+),U1(-) vào biểu thức ta có: 𝑡𝑥 = 𝑅 𝐶 ln (1 + 2𝑅1 ) 𝑅2 Chu kỳ máy phát là: 𝑇 = 2𝑡𝑥 = 2𝑅𝐶 ln (1 + 2𝑅1 ) 𝑅2 c Kết luận Tín hiệu khâu tạo xung chùm dãy xung chữ nhật 3.2.5 Khâu tách xung Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 45 Hình 3.9 Mạch tách xung sử dụng khuếch đại thuật toán OA a Giới thiệu chức khâu tách xung Trong nhiều mạch điều khiển chỉnh lưu, điện áp tựa tạo hai nửa chu kỳ mạch Lúc khâu so sánh xác định góc điều khiển cho hai van thuộc pha mạch lực; van làm việc nửa chu kỳ dương, van lại làm việc nửa chu kỳ âm lưới điện xoay chiều Như sau khâu tạo dạng xung ta nhận hai xung điều khiển chu kỳ điện áp xoay chiều van nhận hai xung điều khiển hai nửa chu kỳ Tuy nhiên việc phát xung điều khiển cho van điện áp van âm được, không mong muốn Để tránh điều cần có thêm khâu tách xung, lúc van lực nhận xung điều khiển giai đoạn điện áp dương uAK > b Nguyên lý mạch tách xung sử dụng OA Điện áp từ khâu đồng pha tạo có đạng hình sin đưa tới khâu tách xung Mạch tách xung hoạt động theo nguyên lý mạch so sánh (cực N OA nối với đất) Do đó: Khi Uđp > Ura = + Ubh Khi Uđp < Ura = - Ubh Tín hiệu khâu tách xung đưa tới khâu trộn xung, mạch trộn xung sử dụng IC logic AND (được nói mục 3.2.6 bên dưới) Nên cần chặn xung âm đưa từ OA đến cửa vào IC logic cách sử dụng mạch ghép RD (điện trở - điốt) Sử dụng mạch R1-D1 ghép hình 3.7 cho mức logic sau: mức “0”= -0,6V; mức “1” = + Ubh c Kết luận Tín hiệu khâu tách xung dãy xung chữ nhật 3.2.6 Khâu trộn xung Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 46 Hình 3.10 Mạch trộn xung sử dụng IC logic AND a Giới thiệu Mạch trộn xung sử dụng IC logic phần tử logic AND Tín hiệu vào điện áp từ khâu: khâu tách xung (Utx), khâu so sánh (Uss) khâu tạo xung chùm (Uxc) b Nguyên lý Mạch hoạt động theo nguyên lý phần tử logic AND Nghĩa tín hiệu đầu vào có mức logic “1” Ura có mức logic “1”; cần tín hiệu vào có mức logic “0” Ura có mức logic “0” c Kết luận Tín hiệu khâu trộn xung đơn xung 3.2.7 Khuếch đại xung – Biến áp xung a Khuếch đại xung Khuếch đại xung (KĐX) có nhiệm vụ tăng công suất xung khâu tạo dạng xung DX hình thành đến mức đủ mạnh để mở van lực Đa số tiristor mở chắn xung điều khiển có UGK = (5 ÷ 10) V; IG = (0,3 ÷ 1) A thời gian cỡ 100µs Đầu KĐX nối với cực G-K tiristor, đầu vào nối với khối tạo dạng xung Do ta sơ xem xét hệ số khuếch đại công suất KP= KU.KI thông qua hệ số khuếch đại áp KU dòng KI sau  Hệ số khuếch đại điện áp KU Các tầng khuếch đại xung làm việc chế độ khoá, điện áp tải đạt trị số nguồn công suất ECS cung cấp cho KĐX Nguồn ECS chọn có trị số 10V, đồng thời biên độ điện áp xung vào nguồn điều khiển định chọn 10V Như coi hệ số KU ≈  Hệ số khuếch đại dòng điện KI Tạo dạng xung DX sử dụng transistor công suất nhỏ chủ yếu loại IC Vì chúng mang tải với dòng điện vài mA (giá trị hay dùng mA) Đối chiếu với dọng Ig yêu cầu ta có: 𝐾𝐼 = 𝐼𝑔 0,3 ÷ 0,6 = = (100 ÷ 200) ≫ 𝐼𝑣 10−3  Nhiệm vụ KĐX thực chất khuếch đại dòng điện KI lớn b Khuếch đại xung ghép biến áp xung Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 47 Hình 3.11 Khuếch đại xung ghép biến áp xung (dạng xung chùm) Hai bóng T1, T2 chọn theo điều kiện điện áp chịu trị số nguồn ECS Về dòng điện, bóng T1 chọn theo dòng điện cuộn sơ cấp I1 biến áp xung: 𝐼𝑐 = 𝐼1 = 𝐼𝑔 𝑘 Trong đó: Ig dòng điện mở van; k tỉ số vòng dây sơ cấp thứ cấp biến áp xung thường nằm phạm vi (1÷3) Sau chọn T1 để có hệ số khuêch đại β1 chọn T2 dòng qua colector T2 dòng bazơ T1, bóng T2 nhỏ T1 chịu dòng nhỏ β1 lần - Chọn điện trở R2 theo công thức: 𝑈𝑣𝑚𝑎𝑥 𝛽1 𝛽2 𝐸𝐶𝑆 ≤ 𝑅1 ≤ 𝐼𝑣𝑚𝑎𝑥 𝑠𝐼1𝑚𝑎𝑥 𝑅2 > 𝐶= 𝐸𝐶𝑆 𝐼𝑐𝑝 𝑡𝑛 3𝑅2 Trong đó: - β1, β2 hệ số khuếch đại hai bóng T1, T2; ECS điện áp đầu vào; Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 48 - tn thời gian nghỉ xung liền xung chùm 3.3 Tính toán mạch điều khiển 3.3.1 Khâu khuếch đại xung – biến áp xung Hình 3.12 Khuếch đại xung biến áp xung Van T6-10 có thông số: U đk= 6V; I đk= 70mA Chọn biến áp xung có tỉ số k = 2, tham số dòng điện cuộn sơ cấp là: 𝑈1 = 𝑈2𝐵𝐴𝑋 𝑘 𝐼1 = 𝐼𝑔 𝑘 Trong điện áp thứ cấp máy biến áp xung tính theo công thức: 𝑈2𝐵𝐴𝑋 = 𝑈đ𝑘 + ∆𝑈𝑑𝑖𝑜𝑡  𝑈1 = (𝑈đ𝑘 + ∆𝑈𝑑𝑖𝑜𝑡 ) 𝑘 = (3 + 0,5) = (𝑉 ) 𝐼𝑔 70 10−3 𝐼1 = = = 0,035 (𝐴) 𝑘 Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 49 Nguồn công suất phải có trị số lơn U1 để bù sụt áp điện trở chọn ECS= 10 (V) Từ hai giá trị ECS I1 chọn bóng T1 loại 2N3903 có tham số Uce = 40V; Icmax = 0,2A; βmin= 50 R2 chọn theo công thức: 𝐸𝐶𝑆 10 = = 50 (𝛺), 𝑐ℎọ𝑛 𝑅2 = 51 (𝛺) 𝐼𝑐𝑝 0,2 𝑅2 > Kiểm tra độ sụt áp điện trở R2 bóng dẫn dòng: 𝑈𝑅2 = 𝐼1 𝑅2 = 0,035.51 = 1,79 (𝑉 ) Điện áp biến áp xung phải là: 𝑈1 = 𝐸𝐶𝑆 − 𝑈𝑅2 = 10 − 1,79 = 8,21 (𝑉 ) Điện áp lớn 7V nên đạt yêu cầu Tuy nhiên để tăng mạnh xung kích cho van dùng thêm tụ C tăng cường điện áp Tần số xung chùm 10kHz tương ứng chu kỳ xung là: 𝑇𝑥𝑐 = 1 = = 100 10−6 𝑠 = 100 (𝜇𝑠) 𝑓𝑥𝑐 10 10 Khoảng cách hai xung tn= 0,5Txc = 0,5.100 = 50 (µs) Tụ C chọn theo công thức: 𝑡𝑛 50 10−6 𝐶< = = 0,33 (𝜇𝐹 ) 3𝑅2 3.51 Chọn C = 0,33 µF Bóng T2 chọn loại BC108 có Uce= 20V; Icmax= 0,1 A; βmin= 110 Điện trở đầu vào có trị số: 𝑅1 ≤ 𝛽1 𝛽2 𝐸𝐶𝑆 50.110.10 = = 229 103 = 229 (𝑘𝛺), 𝐶ℎọ𝑛 𝑅1 = 220(𝑘𝛺) 𝑠𝐼1𝑚𝑎𝑥 1,2.0,2 3.3.2 Khâu tạo xung chùm a Mạch tạo dao động Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 50 Hình 3.13 Mạch tạo dao động Tần số dao động cần tìm f = 10 kHz; tương ứng với chu kỳ máy phát là: 𝑇= 1 = = 0,1 10−3 (𝑠) = 100 (𝜇𝑠) 𝑓 10 10 Chọn tụ C có trị số 10 nF Chọn R2 = 2R1 với giá trị thực chọn R1 = 5,1 kΩ R2 = 10kΩ Từ biểu thức tính chu kỳ dao động mục 3.2.4, ta có: 𝑇 = 2𝑡𝑥 = 2𝑅𝐶 ln (1 + 2𝑅1 ) = 2𝑅𝐶 𝑙𝑛2 𝑅2 Suy ra: 𝑅= 𝑇 100 10−6 = = 7,21 103 (𝛺) = 7,21 (𝑘𝛺) 2𝑙𝑛2 𝐶 2𝑙𝑛2.10 10−9 Chọn R= 7,5 kΩ b Mạch trộn xung Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 51 Hình 3.14 Mạch tạo trộn xung Chọn IC logic AND 74LS08 có phần tử AND vỏ IC 3.3.3 Khâu so sánh Hình 3.15 Khâu so sánh Lựa chọn OA loại TL082 có OA vỏ IC có điện áp nuôi Vccmax= ±18 V; chọn Vcc= ± 12 V Chọn R9 = R10 = 10 kΩ 3.3.4 Khâu tạo điện áp tựa Hình 3.16 Mạch tạo xung cưa hai nửa chu kỳ OA Giả sử phạm vi điều chỉnh góc điều khiển khoảng 160˚, Urcmax = 10V Tần số làm việc lưới f lưới= 50 Hz Nguồn cấp cho OA E = ± 12V => Chọn OA loại TL082 chứa hai OA vỏ IC Thời gian tụ C phóng khoảng thời gian tương ứng phạm vi điều chỉnh góc điều khiển α, nên với phạm vi điều khiển 160˚ ta có thời gian phóng: Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 52 𝑡𝑝 = 160° 10𝑚𝑠 = 8,89 (𝑚𝑠) 180° Chọn điốt ổn áp BZX79 có UDz =10 V; Chọn tụ C = 220 nF;  Tính điện trở R3 Trong khoảng thời gian điện áp tụ giảm từ giá trị UDz xuống 0, nên ta có biểu thức: 𝑢𝐶 (𝑡𝑝 ) = 𝑈𝐷𝑧 − 𝐸 𝑡 = 𝐶𝑅3 𝑝 Suy điện trở R3 tính công thức: 𝑅3 = 𝐸 12 𝑡𝑝 = 8,89 10−3 = 48,5 (𝑘𝛺) 𝐶 𝑈𝐷𝑧 0,22 10−6 10 Chọn điện trở 33 kΩ nối tiếp biến trở 20 kΩ vào vị trí R3  Tính điện trở R2 Thời gian để tụ C nạp điện là: 𝑡𝑛 = 𝑇 − 𝑡𝑝 = 10 − 8,89 = 1,11 (𝑚𝑠) Điện áp bão hoà OA là: Ubh = E – 1,5 = 12 – 1,5 = 10,5 V Giả sử sụt áp điốt 0,7 (V) 𝑅2 ≤ 𝑈𝑏ℎ − 0,7 10,5 − 0,7 = = 4,4(𝑘𝛺) 𝐶 𝑈𝐷𝑧 𝐸 0,22 10−6 10 12 + + 𝑡𝑛 𝑅3 1,11 10−3 48.5103 Chọn R2 = 4,3 kΩ 3.3.5 Khâu đông Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 53 Hình 3.17 Mạch tạo điện áp đồng Nhóm chỉnh lưu tia hai pha với hai điốt D1, D2 có điện áp vào điện áp đồng pha với trị số hiệu dụng Udp= 11V, có điện áp ngược lớn đặt lên van là: 𝑈𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = 2√2𝑈𝑑𝑝 = 2√2 11 = 31,11 (𝑉 ) Chọn điốt D1, D2 loại 1N4002 với tham số: Itb = A; Ungmax = 100 V Điện trở cho tải chỉnh lưu chọn R0 = kΩ Chọn điện trở R1 = 15 kΩ Để có phạm vi điều chỉnh góc điều khiển 160˚, có nghĩa góc điều khiển nhỏ phải là: 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 0,5(180° − 160°) = 10° Điện áp ngưỡng lúc này: 𝑈𝑛𝑔 = √2𝑈𝑑𝑝 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑚𝑖𝑛 = √2 11 𝑠𝑖𝑛10° = 2,70 (𝑉 ) Nếu tính sụt áp điốt chỉnh lưu ngưỡng phải giảm cỡ 0,7 V Ung có giá trị xấp xỉ 1,7 V Chọn dòng qua phân áp (R5 + P1) 1mA, tổng trở phân áp: 𝑅∑ = 𝐸 12 = = 12 (𝑘𝛺) 𝑖 10−3 Chọn phân áp gồm điện trở R5 = 11 kΩ biến trở P1 = kΩ 3.4 Xây dựng đặc tính Công thức tính đặc tính động chiều: 𝜔= 𝑈Đ 𝑅ư − 𝐼 𝑘Фđ𝑚 𝑘Фđ𝑚 Đ Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 54 Trong đó: 𝑘Фđ𝑚 hệ số từ thông định mức 𝑅ư tổng điện trở phần ứng động cơ, cuộn kháng máy biến áp: 𝑅ư = 𝑅ưĐ + 𝑅𝐶𝐾 + 𝑅𝐵𝐴 𝐼Đ dòng điện động 𝑈𝑑 điện áp sau chỉnh lưu : 𝑈𝑑 = 𝑈Đ + ∆𝑈 đó: 𝑈Đ điện áp động 𝑈Đ = 𝑘Фđ𝑚 𝜔Đ + 𝐼Đ 𝑅 ∆𝑈 sụt áp qua van Từ rút mối liên hệ tốc độ động 𝜔 điện áp chỉnh lưu 𝑈𝑑 𝜔= 𝑈𝑑 − ∆𝑈 𝑅ưĐ + 𝑅𝐶𝐾 + 𝑅𝐵𝐴 − 𝐼Đ 𝑘Фđ𝑚 𝑘Фđ𝑚 Với: ∆𝑈 = 4𝑉; 𝑅ưĐ = 1,75Ω; 1,879Ω; thay vào (∗) : 𝜔= (∗) 𝑅𝐵𝐴 = 0,879Ω; 𝑅𝐶𝐾 = 0,68Ω; 𝐾 Фđ𝑚 = 𝑈𝑑0 𝑐𝑜𝑠𝛼 − 1,75 + 0,68 + 0,879 257 𝑐𝑜𝑠𝛼 − − 𝐼Đ = − 1,761 𝐼Đ 1,879 1,879 1,879 Bảng mối quan hệ góc điều khiển α (rad/s) với tốc độ động (ω) dòng điện tải (IĐ) α = 10o ω(rad/s) IĐ (A) 132,6 123,8 115,0 10 α = 30o ω(rad/s) IĐ (A) 116,3 107,5 98,7 10 Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 α = 60o ω(rad/s) IĐ (A) 66,3 57,5 48,7 10 α = 75o ω(rad/s) IĐ (A) 33,3 24,5 15,7 10 55 Đồ thị đặc tính Hình 3.18 Đồ thị đặc tính Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất, Phạm Quốc Hải, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2009 [2] Điện tử công suất, Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 [3] Trang bị điện – điện tử máy gia công kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2010 [4] Điện tử công suất, Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Slide giảng điện tử công suất, Trần Trọng Minh Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 57 [...]... xoay chi u; - ksb là hệ số san bằng Hệ số san bằng dùng để đánh giá hiệu quả của bộ lọc và được thể hiện qua biểu thức: 𝑘𝑠𝑏 = 𝑘đ𝑚𝑣 𝑘đ𝑚𝑟 (2.12) Trong đó: - kđmv là hệ số đập mạch đầu vào, phụ thuộc vào góc điều khiển và thường phải chọn theo phạm vi điều chỉnh điện áp ra; ∗ 𝑘đ𝑚𝑣 (α) = 𝑘đ𝑚 1 𝑐𝑜𝑠𝛼 (2.13) - kđmr là hệ số đập mạch đầu ra, đặc trưng cho khả năng giảm độ đập mạch của bộ lọc  Tính ksb Vì hệ. .. số đập mạch đầu vào kđmv phụ thuộc vào góc mở α với phạm vi điều chỉnh tốc độ đã cho, do đó với tốc độ nhỏ nhất cần xác định góc αmax tương ứng với điện áp chỉnh lưu ra tải nhỏ nhất Xuất phát từ phương trình đặc tính cơ điện của động cơ một chi u: 𝜔đ𝑚 = 𝑈Đđ𝑚 𝑅ư − 𝐼 𝑘𝛷 𝑘𝛷 Đ (2.14) 𝑈Đđ𝑚 − 𝑅ư 𝐼Đ 𝜔đ𝑚 (2.15) Từ đó có hệ số từ thông: 𝑘𝛷đ𝑚 = Trong đó: - Rư = 1,75Ω là điện trở của phần ứng động cơ một chi u; ... chỉnh lưu cầu 3 pha Công suất một chi u trên tải được tính theo công thức: 𝑃𝑑 = 𝑈𝑑đ𝑚 𝐼𝑑 (2.4) Trong đó: - Udđm là điện áp một chi u sau chỉnh lưu ở chế độ định mức; - Id là dòng điện tải Điện áp một chi u sau chỉnh lưu ở chế độ định mức được tính theo công thức: Udđm = UĐđm + ΔULd +ΣΔUV + ΔUBA (2.5) Trong đó: - UĐđm – điện áp một chi u ra tải định mức (điện áp định mức động cơ); - ΔULd – sụt điện áp... 1000/9,55= 104,71 (rad/s) là tốc độ định mức của động cơ một chi u; - IĐ = 13,3A là dòng điện định mức của động cơ Thay vào (2.15) có hệ số tổng từ thông của động cơ một chi u: Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 28 𝑘𝛷đ𝑚 = 220 − 13,3.1,75 = 1,879 104,71 Với tốc độ làm việc nhỏ nhất nĐmin= 99 (vòng/phút) hay ωĐmin= 10,37 (rad/s) thay vào (2.14) tính được điện áp của động cơ lúc này là: 𝑈Đ𝑚𝑖𝑛 = 𝜔Đ𝑚𝑖𝑛 𝑘𝛷đ𝑚 +... trong chế tạo gông từ, ta chọn gông từ có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước sau: - Chi u dài của gông bằng chi u dày của trụ b= dt = 10,2 cm Chi u cao của gông bằng chi u rộng tập lá thép thứ nhất của trụ: a= 10,5 cm Tiết diện gông Qb.g= a.b = 107,1 cm2 44 Tiết diện hiệu quả của gông: 𝑄𝑔 = 𝑘ℎ𝑞 𝑄𝑏.𝑔 = 0,95.107,1 = 101,7 (𝑐𝑚2 ) 45 Số lá thép dùng trong một gông: ℎ𝑔 = 𝑏 102 = = 204 𝑙á 0,5 0,5 46... với cấp điện áp ra tải dưới 10V  Kết luận: Với ưu nhược điểm của 3 sơ đồ chỉnh lưu trên chọn sơ đồ cầu 3 pha có sử dụng máy biến áp để phù hợp với động cơ một chi u có công suất định mức 2,2 kW đã chọn ở trên 2.3 Mạch lực 2.3.1 Tính toán máy biến áp a Tính toán thông số máy biến áp Công suất máy biến áp: 𝑆𝑏𝑎 = 1,05 𝑃𝑑 (2.3) Trong đó: - Pd là công suất chỉnh lưu; - Hệ số 1,05 trong công thức (2.3) có... 4,44𝑤 𝑓 𝑆𝑡ℎ (2.19) Trong đó: - ∆U≈ là sụt áp xoay chi u tối đa cho phép trên cuộn kháng Giả sử ∆U≈ = 10V; - f là tần số đập mạch Chỉnh lưu cầu 3 pha có 6 đập mạch trong một chu kỳ điện áp lưới nên tần số đập mạch là f = 6.50= 300 Hz; - Sth là tiết diện lõi thép Thay số vào (2.19) ta được 10 104 𝐵= ≅ 0,0082 𝑇 4,44.376.300.24,3  Tính hệ số µ theo H và B Nếu B< 0,005 T thì: 𝐻 −0,83 ) 𝜇 ≅ 717 ( 10−6... các van bán dẫn; - ΔUBA – sụt áp trên máy biến áp quy đổi về một chi u Sụt áp trên một van ΔU1V= (1,5 ÷ 3)V  Chọn ΔU1V = 2V Với chỉnh lưu cầu 3 pha tại một thời điểm có 2 van dẫn, do đó sụt áp tổng trên van là ∑∆UV = 2 ΔU1V = 2.2 = 4 (V) Sụt áp trên bộ kháng lọc ΔULd = (5 ÷ 10%).UĐđm  Chọn ΔULd = 5%.UĐđm = 5%.220 = 11 (V) Sụt áp trên máy biến áp quy đổi về một chi u thông thường được lấy từ 5 đến... ) phụ thuộc ∗ góc điều khiển (Tài liệu [1]) Suy ra 𝑘đ𝑚 = 0,33 Theo (2.13) có: 𝑘đ𝑚𝑣 (cosα = 0,31) = 0,33 = 1,065 0,31 Chọn hệ số đập mạch đầu ra kđmr = 0,3 Theo (2.12) có: 𝑘𝑠𝑏 = 1,065 = 3,55 0,3 Điện trở tải: 𝑅𝑑 = 𝑈𝑑 257 = = 19,32(Ω) 𝐼𝑑 13,3 Theoo (2.11) xác định được điện cảm lọc: 𝐿≈ 𝑅𝑑 19,32 𝑘𝑠𝑏 ≈ 3,55 = 36,39 10−3 (𝐻 ) = 36,39 (𝑚𝐻 ) 𝑚đ𝑚 𝜔1 6.2𝜋 50 b Thiết kế cuộn kháng lọc một chi u Trong thực... 101,7 48 Chi u rộng cửa sổ: 𝑐 = 2(𝑎01 + 𝐵𝑑1 + 𝑎12 + 𝐵𝑑2 ) + 𝑎22 Thay số ta được: Nguyễn Thanh Tùng – ĐK & TĐH 01 K57 22 𝑐 = 2(1 + 1,337 + 1 + 1,352) + 2 = 11,378 (𝑐𝑚) 49 Tính khoảng cách giữa hai tâm trục: 𝑐 ′ = 𝑐 + 𝑑 = 11,378 + 8 = 19,378 (𝑐𝑚) 50 Chi u rộng mạch từ: 𝐿 = 2𝑐 + 3𝑑 = 2.11,378 + 3.8 = 46,756 (𝑐𝑚) 51 Chi u cao mạch từ: 𝐻 = ℎ + 2𝑎 = 25 + 2.10,5 = 46 (𝑐𝑚)  Tính khối lượng của sắt và đồng

Ngày đăng: 15/05/2016, 19:22

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan