TIỂU LUẬN vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi AC DC mà bạn biết

cao xuống tốc độ thấp thì cùng với quá trình giảm tốc độ có thể xảy ra quá trình hãm tái sinh.Chẳng hạn cùng trên hình trên động cơ đang làm việc tại điểm A với tốc độ lớn ϖA trên đặctín

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN

Đề số: 04

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh TúLớp: TDH3-K59

Khoa: Điện – Điện Tử

GVHD: Ths Đỗ Văn Thăng

Mục Lục

Câu 1: 1

a) Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi AC -> DC mà bạn biết ? 1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển: 1

Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển: 3

Mạch cầu chỉnh lưu không điều khiển: 5

Mạch cầu chỉnh lưu điều khiển toàn phần: 7

Mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển, đối xứng: 9

Mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển, bất đối xứng: 11

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển: 13

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần: 14

Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển: 15

Nguyên lý chung của việc biến đổi AC-DC bằng mạch chỉnh lưu: 16

b) Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi DC  AC mà bạn biết ? 17 Sơ đồ 17

Nguyên lý chung của các phép biến đổi DC-> AC: 17

Câu 2: 18

a) Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch khởi động và hãm động cơ 18

Khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập 18

b) Thực hiện điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay động cơ bằng những cách nào? 20

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng: 20

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông: 23

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng: 23

Đảo chiều động cơ 25

Câu 3: 27

a) Hãy vẽ sơ đồ đấu nối cho bài toán trên? 27

b) Cài đặt các tham số mà bạn cho là cần thiết? 27

 Tải RL

2

 Tải RL, α = 90o

4

 Mạch cầu chỉnh lưu không điều khiển:

 Tải R

 Tải RL

6

 Mạch cầu chỉnh lưu điều khiển toàn phần:

 Tải R

 Tải RL:

8

 Mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển, đối xứng:

 Tải R, α = 90o

 Tải RL, α = 90o

10

 Mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển, bất đối xứng:

 Tải R, α = 90o

 Tải RL, α = 90o

12

 Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển:

 Mạch chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần:

 Tải R, α = 30o

14

 Tải RL, α = 30o

 Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển:

 Nguyên lý chung của việc biến đổi AC-DC bằng mạch chỉnh lưu:

Mạch chỉnh lưu hoạt động đơn giản bằng cách biến nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều Nó bao gồm các điốt được lồng vào nhau trên toàn hệ thống để tạo ra chuyển động tịnh tiến của các electron tới các thiết bị cung cấp năng lượng Khi dòng điện xoay chiều chạy qua mạch chỉnh lưu, các điốt loại bỏ sự thay đổi điện áp âm khỏi nguồn xoay chiều Do đó, nó chỉ để lại điện áp dương Diode chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng, chặn dòng điện chạy theo hướng ngược lại

16

b) Vẽ sơ đồ và trình bày nguyên lý chung của các phép biến đổi DC  AC mà bạn biết ?

 Sơ đồ

 Nguyên lý chung của các phép biến đổi DC-> AC:

Phép biến đổi DC sang AC là việc biến đổi năng lượng nguồn điện 1 chiều thành xoaychiều Điện áp một chiều sau khi được biến áp tăng lên giá trị mong muốn rồi sử dụngmạch chỉnh lưu được sử dụng linh kiện bán dẫn công suất ( mosfet , IGBT ) và đượcđiều khiển đóng ngắt luân phiên và chiều ngược nhau theo tần số cố định hoặc mongmuốn, việc đóng ngắt luân phiên với 2 chiều ngược nhau sẽ tạo thành điện áp xoay chiềuvới tần số cài đặt

Câu 2:

Động cơ điện một chiều làm việc ở chế độ kích từ độc lập:

a) Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch khởi động và hãm động cơ

 Khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập

Như chúng ta đã biết lúc bắt đầu đóng điện cho động cơ, tốc độ động cơ còn bằng không nêndòng diện động cơ lúc ngắn mạch Và dòng ngắn mạch này được tính là rất lớn

Đối với động cơ có công suất càng lớn thì R ư thường có giá trị càng nhỏ và khi ấy dòng điện

I mm càng lớn Điều này làm xấu chế độ chuyển mạch trong động cơ, đốt nóng mạch động cơ vàgây sụt áp lưới điện Tình trạng này càng xấu hơn nếu hệ thống truyền động điện thường xuyênphải mở máy, đảo chiều, hãm điện thường xuyên như ở máy trục, máy can đảo chiều, thang máylên xuống v.v

M mm =M nm =K Φ dm I nm

18

Công suất động cơ lớn thì phải chọn I mm nhỏ.

Trong quá trình mở máy, tốc độ động cơ w tăng dần lên, sức điện động của động cơ lúc này E

= KΦϖ cũng tăng dần nhưng dòng điện của động cơ khi ấy sẽ bị giảm do đó moomen cũng sẽgiảm

I= U −E R

u +R f

Sơ đồ mạch khởi động và hãm động cơ:

b) Thực hiện điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay động cơ bằng những cách nào?

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:

20

Ta có từ thông được giữ không đổi Điện áp phần ứng được cấp từ bộ biến đổi Khi thay đổiđiện áp U cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính cơ ứng với các tốc độ không tải khácnhau, song song nhau như hình vẽ đường đặc tính cơ trên Như ta biết điện áp chỉ có thể thayđổi về phía giảm (U < U dm) nên phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh giảm tốc độ

Quá trình điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp phần ứng:

cao xuống tốc độ thấp thì cùng với quá trình giảm tốc độ có thể xảy ra quá trình hãm tái sinh.Chẳng hạn cùng trên hình trên động cơ đang làm việc tại điểm A với tốc độ lớn ϖA trên đặctính cơ 1 ứng với điện áp U1 Ta giảm mạnh điện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc này động

cơ chuyển điểm làm việc từ điểm A trên đường 1 sang điểm E trên đường 3 (chuyển ngangvới tốc độ ϖA = ϖE) vì ϖE lớn hơn tốc độ không tải lí tưởng ω03 của đặc tính cơ 3 nên động cơ

sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh trên đoạn EC của đặc tính 3 Quá trình hãm giúp động cơgiảm tốc nhanh Khi tốc độ xuống thấp hơn ω03 thì động cơ lại làm việc ở trạng thái động cơlúc này do momen ω D = 0 nên động cơ tiếp tục giảm tốc cho tới điểm làm việc mới F, vì tại Fvới tốc độ ω f <ω A Khi tăng tốc, diễn biến của quá trình được giải thích tương tự Giả sử động

cơ đang làm việc tại điểm I có tốc độ ω I nhỏ trên đặc tính cơ 5, ứng với điệ áp U5 trên phầnứng Tăng điện áp U5 lên U4, động cơ chuyển điểm làm việc từ I trên đặc tính cơ 5 sang điểm

G trên đặc tính cơ 4 Do momen M G lớn hơn momen tải M C nên động cơ tăng tốc theo đường

4 (đoạn GH) Đồng thời với quá trình tăng tốc, momen động cơ bị giảm và quá trình tăng tốcchậm dần Tới điểm H thì momen động cơ cân bằng với momen tải (M H =M C) và động cơ sẽlàm việc ổn định tại điểm H với tốc độ ω H >ω I

Phương pháp này có những đặc điểm sau:

- Điện áp phần ứng càng giảm thì tốc độ động cơ càng nhỏ

- Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh

- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh

- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một momen là như nhau Độ sụttốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh Do vậy sai số tốc

độ tương đối (sai số tĩnh) của đặc tính cơ thấp nhất không vượt quá sai số cho phépcho toàn dải điều chỉnh

- Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể:

D 10 : 1

- Chỉ thay đổi được tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với U ư <I dm

- Phương pháp này cần một bộ nguồn có thể thay đổi trơn điện áp

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:

22

Phương phái này có đặc điểm sau:

- Từ thông càng giảm thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ động cơcàng lớn, mềm hơn

- Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh:

D 3 : 1

- Chỉ thay đổi được tốc độ về phía tăng theo phương pháp này

- Do độ dốc đặc tính cơ tăng lên khi giảm từ thông nên các đặc tính cơ sẽ cắt nhau và do vậy,với tải không lớn (M1¿thì tốc độ tăng khi từ thông giảm, còn ở vùng tải lớn (M2¿ thì tốc độ cóthể tăng hoặc giảm tùy theo tải Thực tế phương pháp này chỉ sử dụng ở vùng tải không quálớn so với định mức

- Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích

từ là dòng định mức của phần ứng Tổn hao điều chỉnh thấp rất kinh tế

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng:

Khi tăng điện trở mạch phần ứng, đặc tính cơ dốc hơn vẫn giữ nguyên tốc độ không tải lí tưởng

Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở mạch phần ứng được biểu diễn như trên

Đặc điểm của phương pháp:

- Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn (càng mềm), độ ổn định tốc

độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn

- Phương pháp này cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm (do chỉ có thể tăng thêm điện trở)

- Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng nên tổn hao công suất dưới dạngnhiệt trên điện trở khi hiệu chỉnh là khá lớn

- Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số momen tải Tải càng nhỏ (M1) thì dải điều chỉnh D càng nhỏ.Nói chung phương pháp này cho:

D 5 : 1

- Về nguyên tắc phương pháp này cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi đều điện trở nhưng vì dòngrotor lớn nên việc chuyển đổi điện trở sẽ khó khan Thực tế thường thực hiện chuyển đổi theotừng cặp điện trở

Với những đặc điểm trên lại gây tổn hao nên phương pháp này ít được sử dụng

 Đảo chiều động cơ

24

Chiều lực từ tác dụng vào dòng điện được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi đảo chiều quay

từ thông hay đảo chiều dòng điện thì từ lực có chiều ngược lại Vậy muốn đảo chiều động cơ điệnmột chiều có thể thực hiện một trong hai cách như hình trên và đường đặc tính cơ của động cơcủa động cơ khi quay thuận và khi quay ngược là đối xứng nhau qua gốc tọa độ

Phương pháp đảo chiều từ thông thực hiện được nhẹ nhàng vì mạch từ thông có công suất nhỏhơn mạch phần ứng Tuy vậy vì cuộn kích từ có số vòng dây lớn, hệ số tự cảm lớn, do đó thờigian đảo chiều tăng lên nên phương pháp này ít được sử dụng Ngoài ra dùng phương pháp đảochiều từ thông thì khi từ thông qua trị số không có thể làm tốc độ tăng quá, không tốt cho động

cơ

26

Câu 3:

Sử dụng biến tần 3G3JX-A2007 của hãng Omron cho quạt thông gió (động cơ không đồng bộ

3 pha rotor lồng sóc) có công suất 0.55kW, điện áp Y/Δ (380/220VAC)

Vận hành bằng cách dùng panel điều khiển có chuyển mạch hai vị trí dùng cho mục đíchchạy/dừng và chuyển mạch hai vị trí chạy 2 cấp tốc tộ (tốc độ thấp 20Hz, tốc độ cao 40Hz)

a) Hãy vẽ sơ đồ đấu nối cho bài toán trên?

Sử dụng tín hiệu đầu vào S1,S2,S3

+ S1 bật tắt động cơ theo chế độ quay thuận

+ S1,S2: Chạy 20Hz

+ S1,S3: Chạy 40Hz

b) Cài đặt các tham số mà bạn cho là cần thiết?

Bước 1: Đấu nối tín hiệu( Như hình vẽ trong đó S1=1 để bật

Bước 2: Cài đặt biến tần

 Cài đặt công suất động cơ và số cực của động cơ

H003 = 0.55 (công suất 0.55kW)

Số cặp cực dựa vào thông số ghi trên nhãn, ví dụ số cặp cực là 4

H004 = 04

 Cài đặt A001, A002: Lựa chọn chế độ điều khiển

A002 = 01 (Tắt bật biến tần bằng nút nhấn bên ngoài)

 Cài đặt chức năng cho tín hiệu S1, S2, S3: C001 = 00 (Chế độ quay thuận)

D002 hiển thị về dòng điện ngõ ra

D003 hiển thị về chiều quay

D013 hiển thị điện áp ngõ ra

28