Download miễn phí Đồ án Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-Động cơ một chiều
Mục lục
CHƯƠNG I 5
GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 5
1.1 Giới thiệu Tiristor 5
1.2 Giới thiệu động cơ một chiều 6
1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều 6
1.2.1.1. Phần tĩnh 6
1.2.1.2. Phần quay 7
1.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập 7
1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý: 7
1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng : 8
1.2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng: 9
1.2.2.4 Ảnh hưởng của từ thông: 9
1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều 10
1.3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều 10
1.3.2.1 Hoạt động của hệ thống 11
CHƯƠNG II 14
THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG 14
2.1 Lựa chọn thiết bị mạch động lực 14
2.1.1 Chọn sơ đồ chỉnh lưu 14
2.2.2 Lựa chọn phương án đảo chiều hai bộ chỉnh lưu 18
2.2.3 Lựa chọn phương án điều khiển hai bộ chỉnh lưu 18
2.2.3.1 Phương pháp điều khiển riêng 18
2.3.2.2 Phương pháp điều khiển chung 18
2.2 Tính chọn thiết bị mạch động lực 19
2.2.1 Tính chọn động cơ 19
2.2.2 Tính chọn công suất máy biến áp động lực. 19
2.2.3 Tính chọn Tiristo 21
2.2.4 Tính chọn cuộn kháng cân bằng 21
2.2.5 Tính chọn cuộn kháng san bằng 22
2.2.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực. 24
2.3 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ truyền động 25
2.3.1 Sơ đồ 25
2.3.2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực 25
CHƯƠNG III 29
THIẾT KẾ MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN 29
3.1 Đặt vấn đề 29
3.2 Thiết kế mạch phát xung điều khiển 29
3.2.1. Lựa chọn phương pháp phát xung 29
3.2.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng 30
3.2.2.1 Mạch đồng bộ hoá 30
3.2.2.2 Mạch phát sóng răng cưa 31
3.2.2.3 Khối so sánh 32
3.2.2.4 Khâu tạo xung 33
3.2.3 Một số mạch khác 34
3.2.3.1 Mạch tạo nguồn nuôi 34
3.3.1 Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo 39
3.3.2 Tính chọn khâu phản hồi tốc độ 39
3.3.3 Tính chọn BAX 39
3.3.4 Tính khâu khuyếch đại xung 40
3.3.5 Tính chọn mạch tạo điện áp răng cưa 40
3.3.6 Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian 41
3.3.7 Xác định hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi 42
CHƯƠNG IV 43
THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 43
4.1 Nguyên lý làm việc của mạch động lực 43
4.1.1 Khi động cơ làm việc thuận: 43
4.1.2 Khi động cơ làm việc theo chiều ngược: 43
4.2 Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển 43
4.2.1 Nguyên lý ổn định tốc độ và điều chỉnh tốc độ 43
4.2.2 Khả năng hạn chế phụ tải 44
4.2.3 Quá trình đảo chiều động cơ 44
4.2.4 Hãm dừng 44
CHƯƠNG V 45
XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH 45
5.1 Đặt vấn đề 45
5.2 Xây dựng đặc tĩnh 45
5.2.1 Xây dựng đặc tính trong vùng làm việc 45
5.2.2 Xây dựng đặc tính ở vùng ngắt dòng 46
CHƯƠNG VI 49
XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG 49
XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 49
6.1 Mục đích và ý nghĩa 49
6.2 Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống 49
6.2.1 Khảo sát chế độ động của hệ thống 51
6.2.1.1 Tính toán các hằng số thời gian và hệ số khuyếch đại 52
6.2.1.2 Xây dựng hàm truyền của hệ thống 52
6.3 Xét ổn định và hiện chỉnh hệ thống 54
6.3.1. Xét tính ổn định của hệ thống 54
6.4 Hiệu chỉnh hệ thống 55
6.4.1 Hàm truyền BBĐ của hệ thống 55
6.4.2 Hàm truyền của động cơ điện một chiều 55
6.4.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động và mômen cản Mc động cơ 56
6.4.4. Tổng hợp hệ mạch vòng tốc độ. 59
CHƯƠNG VII 62
ỨNG DỤNG MATLAB ĐỂ KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG 62
7.1 Giới thiệu phần mềm Matlab/Simulink 62
7.2 Thư viện khối chuẩn của Simulink: 62
7.2.1 Thư viện các khối Sources (Khối phát tín hiệu): 63
7.2.2 Thư viện các khối Sinks 64
7.2.3 Thư viện các khối Continuous. 65
7.2.4 Thư viện các khối Dicrete (tín hiệu rời rạc hay tín hiệu số Z) 66
7.2.5 Thư viện các khối Nonlinear (các khâu phi tuyến). 67
7.2.6 Thư viên khối Signal & System: 67
7.2.7 Thư viện chứa các khối toán học Math: 67
7.2.8 Thư viện chứa các khối Function & Tables: 68
7.2.9 Thư viện các khối mở rộng của Simulink: 68
7.3 Ứng dụng Matlab khảo sát tính ổn định của hệ thống 69
7.3.1 Mô phỏng BBĐ của hệ thống 69
7.3.2 Mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều 70
7.3.3 Mô phỏng hoạt động của dòng điện 70
7.3.4 Mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động 71
7.3.5 Mô phỏng khâu phản hồi chung của tốc độ và dòng điện 72
Kết luận 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
1.1 Giới thiệu Tiristor
Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên Anôt, Katôt và cực điều khiển G (hình vẽ).
Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor.
Nguyên lý làm việc của Tiristor:
Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm của nguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược. Gần như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2. Điện trường nội tại E1 của J2¬ có chiều hướng từ N1¬ về P2. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Tiristor mặc dù nó được đặt dưới điện áp thuận.
Mở Tiristor:
Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K), các điện tử từ N2 chạy sang P2. Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J¬3-K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử silic, tạo nên những điện tử tự do mới. Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J2 ¬¬trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1 cm/100 . Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10 .
Khóa Tiristor:
Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển Ig không còn là cần thiết nữa. Để khóa Tiristor có 2 cách:
- Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng điện duy trì IH.
- Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng)
Khi đặt điện áp ngược lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cực ngược, J2 bây giờ được phân cực thuận. Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính UAK, đang có mặt tại P1, N1, P2 bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ katôt về anôt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài.
Lúc đầu của quá trình, từ t0 đến t1, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J1 rồi J3 trở nên cách điện. Còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J1 và J3, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J¬2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển.
Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải phụ thuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor: Ud = Ud0.cos
Do đó, khi thay đổi góc điều khiển thì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp trung bình ra tải. Nếu tăng giá trị góc điều khiển thì điện áp trung bình sẽ giảm, ngược lại, giảm thì điện áp trung bình sẽ tăng. Giá trị lớn nhất của điện áp trung bình ra tải là Ud0, ứng với góc =0.
Dòng điện trung bình qua tải:
với
Trường hợp trong mạch tải có thêm suất điện động phản kháng:
1.2 Giới thiệu động cơ một chiều
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng.
Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều...
Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện)... nhưng do những ưu điểm nổi trội của nó nên động cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản suất.
1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần động.
1.2.1.1. Phần tĩnh
Đây là đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:
+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. 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 tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau.
+ Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
+ Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
+ Các bộ phận khác:
cAH8H1HfOm0xJZU
