Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ băm xung một chiều

Mục lục
Chương I Khái Quát Công Nghệ………………………………….……......3
I.1) Cấu tạo…………………………………………………………3
I.2) Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song
song ………………………………………………………….4
I.3) Mở máy và hãm động cơ điện một chiều………………….......5
I.4) Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song.......6
I.5) Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ………………………….8
Chương II Tính Chọn Mạch Lực………….…………………………….........9
II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều………….….........9
II.2) Chọn Mạch Lực……………………………………………….10
II.2.1) Nguyên lí hoạt động……………………………………..10
II.2.2)Công thức tính toán………………………………………11
II.3) Tính toán mạch lực ………………………………….…..........13
Chương III – Tính chọn mạch điều khiển ……………………………...........14
III.1) Chọn các khâu trọng mạch điềukhiển…………………………14
III.1.1) Mạch tạo điện áp răng cưa……………………………..14
III.1.2) Mạch so sánh……………………………………...........16
III.1.3) Mạch chia, mạch tạo trễ và mạch khuếch đạị xung…….17
III.1.4) Mạch phản hồi...……………………………………......18
III.1.5) Sơ đồ mạch điều khiển.………….………………...........19
III.2) Tính chọn thiết bị ……………………………………………..20
III.2.1)Mạch tạo điện áp răng cưa……………………………20
III.2.2)Mạch so sánh………………………………………….21
III.2.3) Mạch chia, mạch tạo trễ và mạch khuếch đại xung…22
III.2.4)Mạch phản hồi…………………………………………22
Bảng trị số toàn bộ các phần tử và linh kiện được sử dụng…………..............23
Tài liệu tham khảo………………………………………………………........24


đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn !.
Hà nội, ngày 25 tháng 12 năm 2009
Sinh Viên
Đào Thị Hiện

Đào Thị Hiện Lớp CH Tự Động Hóa- K 12
2
Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ băm xung một chiều

Chương I – Khái Quát Công Nghệ
I.1) Cấu tạo máy điện một chiều
Máy điện một chiều cấu tạo gồm hai thành phần chính: gồm phần tĩnh và phần quay.
1) Phần cảm (stator):
Phần cảm là phần tạo ra từ trường tĩnh của động cơ gồm có các phần sau đây:
- Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, nó gồm có lõi sắt cực từ và dây
quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ
+ Lõi sắt kích từ được làm bằng lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép lại
và tán chặt.
+ Dây quấn kích từ: được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây
đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên
các cực từ.
- Cực từ phụ: được đặt giữa các cực chính và dùng để cải thiện đổi chiều, lõi
thép thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn giống như
cực từ chính.
- Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
- Chổi than : là các thanh Cacbon được tiếp xúc với cổ góp để đưa dòng điện từ
nguồn một chiều vào rôto . Chổi than được đặt ở trung tính hình học của động cơ.
2) Phần ứng (rotor):
Phần ứng là phần cho dòng điện một chiều chạy trong nó, tương tác giữa dòng điện I
và từ thông Φ sinh ra mômen quay. Nó gồm ba phần chính:

Từ phương trình cân bằng điện áp :



Φ=
−=
ω
..
.E
0
0
KE
RIU
u
⇒
2
.
.
..
.
.
Φ
−
Φ
=
Φ
−
Φ
=
K

: tốc độ không tải lí tưởng. M
mm
=
u
R
KU
Φ
..
: Mômen mở máy.

Đào Thị Hiện Lớp CH Tự Động Hóa- K 12
4
TN
M
n
M
C
M
C1
n
0
n
yc
n
1
Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ băm xung một chiều

I.3) Mở máy và hãm động cơ điện một chiều:
1) Mở máy:
Từ phương trình điện áp phần ứng :

vì R
u
nhỏ I
umở
lớn khoảng (20 ÷ 30) Iđm làm hỏng chổi than và cổ góp. Để giảm dòng
điện mở máy ta dùng các biện pháp sau:
+ Dùng biến trở mở máy R
mở
:
Mắc biến trở này vào mạch phần ứng lúc có biến trở này :
Iưmở =U/(Rư+Rmở )
Lúc đầu để R
mở
max, trong quá trình mở này tốc độ tăng lên Eư tăng lên và điện trở
này giảm dần đến 0, máy làm việc đúng điện áp định mức.
+ Giảm điện áp đặt vào phần ứng:
Phương pháp là phương pháp thường dùng hơn cả nó dòi hỏi có một nguồn điện
có thể điều chỉnh được điện áp như nguồn chỉnh lưu, hệ máy phát động cơ hay bộ
băm xung một chiều. Phương pháp này dùng kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ động
cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng rất tiện lợi.
2) Các trạng thái hãm động cơ:
Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mô men quay ngược chiều tốc độ quay
.Trong tất cả các trạng thái hãm động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát. Tùy theo
cách biến đổi năng lượng cơ trong khi hãm người ta chia làm 3 trạng thái hãm:
a) Hãm tái sinh: Năng lượng động cơ trả vể nguồn xẩy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn
hơn tốc độ không tải lý tưởng . Khi hãm tái sinh E
u
>U
u
, động cơ làm việc như một máy

.
..
.
.
Φ
−
Φ
=
Φ
−
Φ
=
K
RM
K
U
K
RI
K
U
uu
ω
. Ta có các phương pháp để điều chỉnh tốc độ
động cơ điện một chiều như sau :
1) Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp:

Đào Thị Hiện Lớp CH Tự Động Hóa- K 12
6
U
1

cb
> n
1
> n
2
> n
3
Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ băm xung một chiều

Đặc điểm :
- Đặc tính cơ là các đường song song với đặc tính cơ tự nhiên của động cơ, do đó độ
cứng của đặc tính cơ không thay đổi.
- Do U chỉ có thể giảm do đó chỉ có thể điều chỉnh giảm tốc độ của động cơ.
- Có thể thay đổi U băng các van bán dẫn.
2) Thay đổi điện trở phần ứng R
u
:
Đặc điểm :
- Khi thêm R
uf
vào phần ứng động cơ thì độ cứng của đặc tính cơ giảm hay đặc
tính cơ của động cơ giảm đi có nghĩa là với một sự thay đổi rất nhỏ của tải sẽ dẫn đến
một sự thay đổi rất lớn của ω nên không ổn định do đó trên thực tế điều chỉnh tốc độ
băng R
u
ít được sử dụng.
- Ngoài ra khi thêm R
u
vào phần ứng cũng có nghĩa là tăng tổn hao làm nóng
động cơ. Phương pháp này chỉ sử dụng để giảm dòng mở máy khi khởi động động cơ.

f2
< R
f3
n
cb
> n
1
> n
2
> n
3
7
Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ băm xung một chiều

- Khi từ thông Φ
dm
giảm đến Φ
i
thì có một M
ik
nào đó, khi M
c
< M
ik
việc giảm Φ
sẽ làm tăng tốc độ động cơ, khi M
c
>M
ik
việc giảm Φ sẽ làm tốc độ động cơ.

1
n
2
n
M
φ
ñm
> φ
1
> φ
2
n
cb
< n
1
< n
2
Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ băm xung một chiều

CHƯƠNG II - TÍNH CHỌN MẠCH LỰC
II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều:
1) Nguyên lý:
Bộ băm điện áp một chiều cho phép từ nguồn điện một chiều U
s
tạo ra điện áp
tải U
ra
cũng là điện áp một chiều nhưng có thể điều chỉnh được.
Ura là một dãy xung vuông (lý tưởng) có độ rộng t1 và độ nghỉ t2. Điện áp ra bằng giá
trị trung bình của điện áp xung: U

Như vậy theo phương pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 < ε ≤ 1)

Đào Thị Hiện Lớp CH Tự Động Hóa- K 12
BBĐ
một
chiều
U
S
U
ra
U
ra
t
t
1
t
2
T
9