DỰ án LIÊN môn kỹ THUẬT điều KHIỂN và tự ĐỘNG hóa 2 đề tài điểu KHIỂN và GIÁM sát tốc độ ĐỘNG cơ một CHIỀU sử DỤNG VI điều KHIỂN (cầu TRỤC)

 Khâu đồng pha có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa URCthường là điện ápdạngrăngcưa tuyến tínhtrùngphavớiđiệnápthyristor. KhâusosánhcónhiệmvụsosánhgiữađiệnáptựavớiđiệnápđiềukhiểnUđk, tìmthời

Đồthịtốc độdựkiếncủatải và độngcơ

20 Đồ thị tốc độ mong muốn của trống tời

Hình1.3ĐồthịtốcđộquaymongmuốncủatrốngtờiTốcđộ quaycủađộngcơ w (rad/s) 300 Đồ thị mong muốn của động cơ

Hình1.4Tốc độquaymongmuốncủa độngcơ DựavàođồthịtrênHình1.4,taxácđịnhđượcquátrìnhhoạtđộngcủađộngcơnhưsa u:

 [0s;1s]:tốc độ quaycủađộngcơtăngdầntừ ω đc =0Rad/s đến ω đc =250Rad/s

 [1s; 3s]: tốc độ quaycủađộngcơổnđịnhở ω đc =250Rad/s

 [3s ; 4s]: tốc độ quay của động cơ giảm dần từ ω đc =250Rad/s đến ω đc = 0Rad/s

 [4s ; 5s]: động cơ đảo chiều, tốc độ tăng dần từ ω đc =0Rad/s đến ω đc = 250Rad/s

 [7s ;8s]:tốc độđộngcơ giảmdầntừ ω đc =250Rad/s đến ω đc =0Rad/s

 Giai đoạntải đixuống: M= J qđ dω dt M c

M (nm) Đồ thị Momen động cơ

700 Đồ thị công suất động cơ

1.2.1 Cấutạocủađộngcơđiệnmộtchiềukíchtừđộclập: Độngcơđiệnmộtchiềucócấu tạohaiphầnriêngbiệt:phầncảmbốtríởphần tĩnh(stato), phầnứng(roto).

Rotor:cấutạo trụccóquấn cáccuộndâytạothành namchâmđiện.

Cổgóp(commutator):tiếpxúcđểtruyềnđiệncho cáccuộndâytrênrotor.Sốđiểm tiếp xúc tươngứng với số cuộndâyquấn trênRotor.

Chổi than(brushes):tiếp xúcvàtiếpđiệnchocổgóp.

Mộtphầncũngkháquangtrọnglàbộphậnchỉnhlưu,nhiệmvụ chínhcủanólàbiếnđổi dòng điệntrong khiRotor quay liêntục.

Nguyênlýlàm việc:Khiđặt mộtđiệnápvàophầnúngcủađộng cơ,trongdây quấnphầnứngcódòng điệnđượcđặttrongtừ trườngsẽ chịutácdụngtươnghổlênnhau tạonên momentác dụnglênrotor,làm rotorquay.Khirotor quayvớitốcđộ nhấtđịnhthìcácthanh dẫncủadâyquấn phầnứngsẽ cắttừtrườngcủaphần cảm,theođịnhluậtcảmứngđiệntừ,trongkhungdây sinh ra sứcđiệnđộngcảmứng

Cáctrạngtháihoạtđộng(khởiđộng, hãmliênquanđếnđồthịvậntốctrongchươngtrước, tìmhiểusựliênquanvớicác trạngtháihoạtđộngdựkiếnsẽthiếtkế chođộngcơnhưđãtrình bàytrongchương1).

Khỏiđộngbằngcáchcấpnguồntrực tiếpchođộngcơvớicác giátrịđịnhmức vàđộngcơ sốhoạtđộngtrênđặctínhtựnhiênsau:

 Từ1sđến3s:Tốc độhoạtđộng ổnđịnh

Sauquátrìnhkhỏiđộng, đếnthờiđiểmmomenđiệntừ dođộngcơsinhrabằngvớimomen cản: ⃗ M+ ⃗ M dω c J qđ

Dolúcnàymomencảncủatảingượcchiềuvớitốcđộquaycủađộngcơn ên đc sẽ tự hãm bằng momen cản của tải và do momen cản của tải lớn hơn so vớimomen hãm nên đc cần sinh ra momen cùng chiều với tốc độ để hãm đc theo yêucầu:

Dolúcnàymomencảncủatảicùngchiềuvớitốcđộmongmuốnvàlớnhơnsovới gia tốc góc mong muốn nên động cơ cần sinh ram omen điện từ để hãm lại tốc độ củađộngcơ:

+L ú cnàythìđộngcơphảisinhramomenhãmngượcbằngvớimomencảncủa tảiđểđộngcơ hoạt độngvớitốc độổn định::M=-Mc=-1.7Nm

Khilựachọnvantadựavàohaithôngsốcơbảnvàquantrọngnhấtlàdòngđiệnqua vanvàđiện áp ngượclớnnhất màvanchịuđược.

 αmino :góc dự trữ khicósự suygiảmđiệnáplưới

 ∆U dn :sụt áp dây nối

 ∆U ba :sụt áp trênđiệntrởvàđiệnkháng củamáy biến áp

Chứcnăng:Đểhạnchếthànhphầnxoaychiềucủađiệnápchỉnhlưuđegiảmđộnhấpnhô củadòng điệnvàđiệnáp tải.

 Giảsử độsụtápmộtchiềutrênbộ lọc khôngđángkể: U din ≈U dout

 Hệsố K sαb cànglớnhơn 1thì càng tốtnên tachọn Ksb,tacó:

Do C mặc định và L chế tạo được nên ta chọn C0μF trước và còn lại tachọnL=2.78mH.

 Chọn máy biến áp với các thông số: U1"0V; U2= 17.58V; : n1 367vòng;n2)vòng;I1=4.6A;I2W.64A;S13.3VA;d1=1.53mm;d2=5. 42mm.

 Khâu đồng pha có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa URC(thường là điện áp dạngrăngcưa tuyến tính)trùngphavớiđiệnápthyristor.

 KhâusosánhcónhiệmvụsosánhgiữađiệnáptựavớiđiệnápđiềukhiểnUđk, tìm thời điểm hai điện áp bằng nhau, thì phát xung ở đầu ra gửi sangtầngkhuếch đại.

 Khâu tạo xung có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor Xung để mởthyristor có yêu cầu: sườn trước dốc thẳng đứng, để đảm bảo yêu cầuthyristor mở tức thời khi có xung điểu khiển (thường gặp loại xung này làxung kim hoặc xung chữ nhật); đủ độ rộng với độ rộng xung lớn hơn thờigianmởcủathyristor,đủcôngsuất, cáchlygiữamạchđiềukhiểnvớimạchđộnglực(nếuđiện áp độnglựcquálớn).

Mạch điều khiển là khâu quan trọng nhất trong bộ biến đổi thyristor vì nó đóng vaitrò chủ đạo quan trọng trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi.Yêucầu của mạchđiểukhiển cóthểtóm tắttrong 6điểm chínhsau:

 Yêucầuvềđộ tincậy:Điện trởkênhđiều khiển phảinhỏ đểt h y r i s t o r không tự mở khi dòng rò tăng Xung điều khiển ít phụ thuốc vào dao độngnhiệt độ, dao đông điện áp nguồn Cần khử được nhiễu cảm ứng để tránhmởnhầm.

 Yêu cầu về lắp ráp và vận hành: Thiết bị thay thế để lắp ráp và điều chỉnh,mỗikhối cókhảnănglàm việcđộclậpcao.

 Điềuchỉnh đượcvịtríxungđiềukhiển trongphạmvinửachukỳdươn gđiệnápđặttrên anode–cathodecủa thyristor. d

 Tạorađượccácxungđủđiềukiệnmở thyristorđộrộngxungtxU - (A1)=>UB>0Trong nửa chu kỳ âm: U + (A1)>U - (A1) => UB>0TạiOPAMP A2:

KhiUB>0thìT1khóaU + (A2)>U - (A2).Taxétmạchtíchphângồm:biếntrởR3,tụ t − 1

KhiUBU + (A4)= − R 6 ×V) cc Lúcnày,tụCsẽxảtheochiềungược

Hình Với nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor như đã nêu trên, tầng khuếch đạicuối cùng thường được thiết kế bằng transistor công suất như hình vẽ Để có xung dạngkim gửi đến thyristor, ta dung biến áp xung (BAX), để có thể khuếch đại công suất tadùngtransistorT2,diodeD2vàD3đểbảovệT2vàcuộndâysơcấpBAXkhiT2khóađộtngột.

Trong thực tế xung điều khiểncần có độ rộng bé (cỡ 10÷200μssα ), mà thời gian mởthôngcủatransistorcôngsuấtdài(tốiđatớimộtnửachukì0.01s),làmchocôngsuấttỏanhiệt dư của transistor quá lớn và kích thước dây quấn sơ cấp BAX lớn Để giảm nhỏcôngsuấttỏanhiệtT2vàkíchthướcdâysơcấpBAX,tacóthểthemtụnốitầngC3.Theo sơđồnày,T2chỉchodòngđiệnchạyquatrongkhoảngthờigiannạptụnêndòngđiệnhiệudụng củachúng béhơn nhiềulần.

Mạchđiềukhiểnđượctínhxuấtpháttừyêucầumởthyristor.Dođótacóthoognsốcơbản đểtính mạchđiều khiển:

 ĐiệnápđiềukhiểnThyristor:Uđk  DòngđiệnđiềukhiểnThyristor:Iđk=Ig=0.18A

 ThờigianmởThyristor:tm  Độrộngxungđiềukhiển:tx=2xtm= μssα

ChọnvậtliệulàmlõilàsắtferitHM,lõicódạnghìnhxuyếnlàmviệctrên1phầnđặctínhtừ hóacó ∆B=0.3T,∆H=30A/mkhông cókhe hở khôngkhí.

 Tỉsố biếnáp:chọnm ĐiệnápthứcấpcủaMBAxung:U2=Uđk  ĐiệnápđặtlêncuộnthứcấpMBAxung:U1=mxU2  DòngđiệnthứcấpcủaMBAxung:I2=Iđk  Dòngđiệnsơ cấpcủaMBAxung: I

 Dòngđiệnlớn nhấtmàCollectorcóthểchịu đựng:𝐼max= 500mA

ChọnnguồncấpchobiếnápxungEV, vớinguồnEVtaphảimắc thêmđiệntrở𝑅 10 nốitiếpvới cực Emitter củaT 3 Tacó: I C3 =I 1 ≈IE

Hình MỗiIC4081có4cổngAND CácthôngsốcủacổngANDlà:

3.3.4 ChọntụC 3 vàR 9 : ĐiệntrởR9dùngđểhạnchếdòngđiệnđưavàoBazocủaTransitorT3,chọnR9thỏamã nđiều kiện Điệntrở R> U = ¿

Mỗikênhđiềukhiểnphảidùng4khuếchđạithuậttoán,dođótachọn4ICloạiTL084, mỗiICnày có4 khuếchđại thuậttoán

ChọnR6=R7=thìT=Vậyt acó:R8xC2 ChọntụC2= μsFsαuy raR8 ×C 2 ×ln( 1+ 2×R 6 )

Mỗikênhđiềukhiểncó1khuếchđạithuậttoánđóngvaitròtầngsosánhta chọnloạiICTL084 như trên.

Trongđónguồnnuôi V) cc =±12V), thìđiệnápvàoA3,UvV.Dòngđiệnvàohạnchế đểIlv< 1mA.

3.3.7 Tínhchọnkhâuđồngpha: ĐiệnáptụđượchìnhthànhdosựnạpcủatụC1,mặtkhácđểđảmbảophạmviđiềukhi ểnrộng thìgócđiềukhiển α=0÷180 othìhằngsốthời giantụnạp được: τ=R 3 ×C 1 =¿

ChọnC1=thìđiệntrởR3 ĐểthuậntiệnviệcđiềuchỉnhkhilắprápmạchR3thườngđượcchọnbiếntrởR3lớnhơ n10𝑘Ω ể iều chỉnh.đ𝑘 đ𝑘

TranzitorloạiPNPlàmbằngSi. Điện áp giữa Emitter và Bazơ lúc mạch Collector: U EBO 7VDòngđiệnlớnnhấtcóCollectorcóthể chịuđược:I C- max=100mANhiệtđộ lớn nhấtởmặttiếpgiáp:T CP= 150º

TranzitorT 1được chọnnhưsau:ChọnR 2 thõamãnđiều khiển:

Chọnđiệnápđồngpha:UA ĐiệntrởR 1để hạnchếdòngđiệnđivàokhuếchđạiđivàokhuếchđạithuậttoánA1thường chọn R1sao cho dòngvàokhuếchđạithuật toán:I v < 1mA.

Tacầntạora nguồnđiệnápU=± 12Vđểcấpchomáy biếnápxungnuôiIC,cácbộđiềuchỉnh dòngđiện,tốcđộ và điệnápđặt tốc độ Ởmạchcầu1pha,tacó:

Hình Để ổnđịnhđiệnápra của nguồnnuôita dùnghaivimạchổn áp7812và 7912. Cácthôngsốchungcủavimạchlà:

Tínhcôngsuấtđộngcơ CHƯƠNG2:THIẾTKẾMẠCHCÔNGSUẤT,CHỈNHLƯU