Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu của đề tài trang bị những kiến thức cơ bản về động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cũng như vai trò của mạch chỉnh lưu toàn kỳ trong việc điều khiển tốc độ động cơ. Hiểu được mô hình làm việc của một số mô hình Demo trong Matlab về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách thức làm việc của động cơ một chiều kích từ độc lập.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MƠN HỌC MƠ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP SỬ DỤNG PHẦN MỀM MATLAB VỚI MẠCH CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN TỒN PHẦN Mã số lớp HP: PRED410945_16_2_04 GVHD : Trần Quang Thọ Nhóm thực hiện: MinhVinh Học kỳ 2 Năm học 2016 2017 TP.HCM, tháng 5/ 2017 HỌ TÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Nguyễn Văn Minh. 16342035 Hồ Cát Vinh. 16342072 Điểm:………… Nhận xét của GV: GV ký tên MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài : Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng và trong nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ đặc biệt, thiết bị đơn giản và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của động cơ ba pha. Vì một số ưu điểm như vậy cho nên động cơ điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi trong cơng nghiệp Mục tiêu của đề tài: Trang bị những kiến thức cơ bản về động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cũng như vai trò của mạch chỉnh lưu tồn kỳ trong việc điều khiển tốc độ động cơ. Hiểu được mơ hình làm việc của một số mơ hình Demo trong Matlab về cấu tạo, ngun lý hoạt động và cách thức làm việc của động cơ một chiều kích từ độc lập Phương pháp thực hiện đề tài: Chủ động, tích cực (tìm hiểu và xây dựng mơ hình mơ phỏng động cơ, tham khảo tài liệu,…) Làm việc theo nhóm (thuyết trình, tranh luận… theo sự phân cơng của nhóm trưởng) Liên hệ chặt chẽ với giảng viên (trực tiếp trên lớp hoặc gián tiếp qua email, điện thoại…) Gắn học tập với thực hành mọi lúc, mọi nơi PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính: Phần tĩnh ( Stato) Gồm các bộ phận chính sau: Cực từ chính: là bộphận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ. + Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1) mm ép lại và tán chặt. + Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện. Trong các máy cơng suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu. Trong các máy cơng suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm điện. Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của máy điện và đổi chiều + Lõi thép cực từphụcó thểlà một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá thép tùy theo chế độlàm việc. Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được nối với dây quấn phần ứng. Gơng từ: dùng đểlàm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏmáy. Phần quay ( roto) Bao gồm các bộphận chính sau: Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xốy gây lên. Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá roto. Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng có bọc cách điện. Trong máy điện cơng suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn. Trong máy điện cơng suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cơ cấu chổi than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngồi 1.1.2 Ngun lý làm việc của động cơ điện một chiều Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực F đt tác dụng làm cho rơto quay Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay khơng đổi. Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eư. Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên sức điện đơng Eư còn được gọi là sức phản diện Phương trình điện áp là 1.2 KHÁI QT VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Khi nguồn điện một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kính từ độc lập Hình 1.1 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Động cơ điện một chiều từ được cấp điện từ nguồn nguồn điện cấp cho rơto kích từ độc lập: Cuộn kích chiều độc lập với 1.2.1 Đặc tính của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Tùy theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc, đặc tính cơ khác nhau. Trong các đặc tính đó, quan trọng nhất là đặc tính cơ. Đặc tính cơ dùng để xác định điểm làm việc xác lập hoặc là khảo sát điểm làm việc ổn định trong hệthống truyền động điện. Đặc tính tốc độ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω= f(I) Đặc tính cơ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω= f(M) 1.2.1.1 Đặc tính tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập * Phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên: * Phương trình đặc tính tốc độ nhân tạo: *Khi khơng tải: Iư = Ic=0 => (Tốc độ khơng tải lý tưởng) *aTN(tự nhiên)= : Hệ số góc (độ dốc) : độ sụt tốc độ * *Eư = . : sứt điện động Với Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rơto: : là hệ số kết cấu của động cơ P: Số đơi cực từ chính N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng a: Số mạch nhánh song song của cuộn ứng. ≡ IKTđm ≡ IKT : từ thơng kích từ dưới một cực từ 1.2.1.2 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Phương trình đặc tính cơ nhân tạo: Phương trình đặc tính cơ tự nhiên: Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thơng = const, thì các phương trình đặc tính tốc độ và phương trình đắc tính cơ là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên Hình1.2 và Hình 1.3 là những đường thẳng Hình 1.2: Đặc tính tốc độ (cơ điện) Hình 1.3: Đặc tính cơ Theo các đồ thị trên, khi I ư=0, M=0 , ta có: Tốc độ ωo được gọi là tốc độ khơng tải lý tưởng của động cơ . Đó là tốc độ lớn nhất của động cơ mà khơng thể đạt được ở chế độ động cơ vì khơng bao giờ xảy ra trường hợp Mc = 0 Khi ω = 0 , ta có Mơmen Mnm và Inm gọi là mơmen ngắn mạch và dòng điện ngắn mạch. Đó là giá trị mơmen lớn nhất và dòng điện lớn nhất của động cơ khi được cấp điện đầy đủ mà tốc độ bằng 0. Trường hợp này xảy ra khi bắt đầu mở máy và khi động cơ đang chạy mà bị dừng lại vì bị kẹt hoặc tải lớn q kéo khơng được. Dòng điện I nm này lớn và thường bằng: Inm = (10 ÷20)Iđm Nó có thể gây cháy hỏng động cơ nếu hiện tượng tồn tại kéo dài 10 ... mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kính từ độc lập Hình 1. 1 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Động cơ điện một chiều từ được cấp điện từ nguồn nguồn điện cấp cho rơto kích từ độc lập: Cuộn kích ... Cách 2 : Giữ Uư = Uư đm thì thêm Rf vào mạch phần ứng 1. 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Khi xem xét phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, ta đã ... dụng ở vùng tải khơng q lớn so với định mức Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích 12 từ với dòng kích từ là (1 10 )% dòng định mức của phần ứng. Tổn hao điều chỉnh thấp 1. 3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng