Đồ án nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển hệ thống truyền động điện DC có một mạch vòng điều chỉnh tốc độ với bộ biến đổi là mạch xung áp không đổi chiều

Đồ án nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển hệ thống truyền động điện DC có một mạch vòng điều chỉnh tốc độ với bộ biến đổi là mạch xung áp không đổi chiều

M Đ UỞ Ầ Trong nh ng năm g n đây, xu th công nghi p hóa – hi n đ i hóa đãữ ầ ế ệ ệ ạ mang l i r t nhi u thay đ i cho đ t nạ ấ ề ổ ấ ước Đ c bi t là trong ngành đi n cóặ ệ ệ nhi u tiêm năng l n trong lĩnh v c c a cu c s ng Ngành đi n mang l iề ớ ự ủ ộ ố ệ ạ nhi u l i ích cho con ngề ợ ười nh tăng năng su t lao đ ng, gi m công nhân đ cư ấ ộ ả ặ

bi t là trong môi trệ ường lao đ ng đ c h i.ộ ộ ạ

Trong ph n l n các nhà máy xí nghi p, phân xầ ớ ệ ưởng đ u có s góp m tề ự ặ

c a ngành đi n Trong các dây truy n s n su t, máy móc s d ng truy nủ ệ ề ả ấ ử ụ ề

đ ng đi n b ng xung áp m t chi u r t nhi u b i vì s d ng h th ng này cóộ ệ ằ ộ ề ấ ề ở ử ụ ệ ố

đ an toàn cao.ộ

Đ án đ c p đ n nghiên c u thi t k m ch đi u khi n h truy nồ ề ậ ế ứ ế ế ạ ề ể ệ ề

đ ng đi n DC có m t m ch vòng đi u ch nh t c đ v i b bi n đ i là m chộ ệ ộ ạ ề ỉ ố ộ ớ ộ ế ổ ạ xung áp không đ o chi u.ả ề

N i dung đ án độ ồ ược chia làm 4 chương:

Chương 1: Khái quát chung v h truy n đ ng xung áp đ ng c m t chi u.ề ệ ề ộ ộ ơ ộ ề

Chương 2: Tính toán m ch l c và m ch đi u khi n cho b xung áp.ạ ự ạ ề ể ộ

Chương 3: T ng h p và mô ph ng h đi u ch nh.ổ ợ ỏ ệ ề ỉ

Chương 4: Thi t k m ch đi u khi n cho h th ng.ế ế ạ ề ể ệ ố

Đ án này đồ ược th c hi n v i s giúp đ c a th y Nguy n Đăng Toànự ệ ớ ự ỡ ủ ầ ễ cùng các th y cô trong b môn Trong quá trình làm ch c ch n không thầ ộ ắ ắ ể chánh được m t s thi u sót nên em r t mong các th y cô đóng góp ý ki n bộ ố ế ấ ầ ế ổ xung đ đ án để ồ ược hoàn thi n h n.ệ ơ

Đ c tính c c a đ ng c đi n là quan h gi a t c đ quay và momenặ ơ ủ ộ ơ ệ ệ ữ ố ộ

c a đ ng c ta có đ c tính c t nhiên c a đ ng c , n u đ ng c v n hànhủ ộ ơ ặ ơ ự ủ ộ ơ ế ộ ơ ậ

ch đ đ nh m c Đ c tính c nhân t o c a đ ng c là đ c tính khi ta thayế ộ ị ứ ặ ơ ạ ủ ộ ơ ặ

đ i các tham s ngu n ho c n i thêm các đi n tr , đi n kháng vào đ ng c ổ ố ồ ặ ố ệ ở ệ ộ ơ

Đ đánh giá v đ c tính c và so sánh nó ngể ề ặ ơ ười ta đ a ra khái ni m đư ệ ộ

c ng đ c tính c β.ứ ặ ơ

1.1.2 Đ c tính c c a đ ng c m t chi u kích t đ c l p ặ ơ ủ ộ ơ ộ ề ừ ộ ậ

S đ nguyên lý hình 1.2ơ ồ

Khi ω = 0

Ta co ́

va ̀

Inm, Mnm : dong va momen ngăn mach̀ ̀ ́ ̣

Có hai phương pháp đi u ch nh t c đ c a đ ng c m t chi u.ề ỉ ố ộ ủ ộ ơ ộ ề

a Đi u ch nh đi n áp c p cho ph n ng c a đ ng cề ỉ ệ ấ ầ ứ ủ ộ ơ

b Đi u ch nh đi n áp c p cho m ch kích t đ ng cề ỉ ệ ấ ạ ừ ộ ơ

Đi u ch nh đi n áp ph n ng đ ng c m t chi u c n có thi t b ngu nề ỉ ệ ầ ứ ộ ơ ộ ề ầ ế ị ồ máy phát đi n m t chi u kích t đ c l p, các b ch nh l u đi u khi n….ệ ộ ề ừ ộ ậ ộ ỉ ư ề ể Cácthi t b ngu n này có ch c năng bi n năng lế ị ồ ứ ế ượng đi n xoay chi u thànhệ ề

m tchi u.ộ ề

ch đ xác l p có th vi t đ c ph ng trình đ c tính c a h th ng nh

Đ xác đ nh d i đi u ch nh t c đ Ta th y t c đ l n nh t c a hể ị ả ề ỉ ố ộ ấ ố ộ ớ ấ ủ ệ

th ng b ch n b i đ c tính c c b n T c đ nh nh t c a d i đi u ch nh bố ị ặ ở ặ ơ ơ ả ố ộ ỏ ấ ủ ả ề ỉ ị

gi i h n b i yêu c u v sai s t c đ và v momen kh i đ ng Khi momenớ ạ ở ầ ề ố ố ộ ề ở ộ

t i là đ nh m c thì các giá tr l n nh t và nh nh t c a h th ng là:ả ị ứ ị ớ ấ ỏ ấ ủ ệ ố

Đ tho mãn kh năng quá t i thì đ c tính th p nh t c a đi u ch nhể ả ả ả ặ ấ ấ ủ ề ỉ

ph i có momen ng n m ch.ả ắ ạ

Mnmmin = Mcmax = KM.Mđm

Đ th đ c tính c là đồ ị ặ ơ ường th ng song song nh hình 1.6.ẳ ư

Trong su t quá trình đi u ch nh đi n ap ph n ng thì t thông kích t đố ề ỉ ệ ́ ầ ứ ừ ừ ượ c

gi nguyên, Mômen cho phép đ ng c đữ ộ ơ ược tính:

Đi u ch nh t thông kích thích c a đ ng c đi n m t chi u là đi uề ỉ ừ ủ ộ ơ ệ ộ ề ề

ch nh momen đi n t c a đ ng c M ch kích t c a đ ng c là m ch phiỉ ệ ừ ủ ộ ơ ạ ừ ủ ộ ơ ạ tuy n vì v y h đi u ch nh t thông cũng là phi tuy n.ế ậ ệ ề ỉ ừ ế

Trong đó:

rk - đi n tr dây qu n kích thíchệ ở ấ

ωk-s vòng dây c dây qu n kích thích.ố ả ấ

ch đ xác l p ta có:

Thường khi đi u ch nh thì đi n áp ph n ng đề ỉ ệ ầ ứ ược gi nguyên b ngữ ằ giá tr đ nh m c , do đó đ c tính c th p nh t trong vùng đi u ch nh t thôngị ị ứ ặ ơ ấ ấ ề ỉ ừ chính là đ c tính có đi n áp ph n ng đ nh m c t thông d nh múc và đặ ệ ầ ứ ị ứ ừ ị ượ c

g i là đ c tính c b n (đôi khi chính là đ c tính t nhiên) T c đ l n nh tọ ặ ơ ả ặ ự ố ộ ớ ấ

c a d i đi u ch nh t thông b h n ch b i kh năng chuy n m ch c a củ ả ề ỉ ừ ị ạ ế ở ả ể ạ ủ ổ góp đi n Khi gi m t thông đ tăng t c đ quay c a đ ng c thì đ ng th iệ ả ừ ể ố ộ ủ ộ ơ ồ ờ

đi u ki n chuy n m ch c a c góp cũng b x u đi.Đ đ m b o đi u ki nề ệ ể ạ ủ ổ ị ấ ể ả ả ề ệ chuy n m ch bình thể ạ ường thì c n ph i gi m dòng đi n ph n ng cho phép,ầ ả ả ệ ầ ứ

k t qu là momen trên tr c đ ng c gi m r t nhanh ngay c khi gi nguyênế ả ụ ộ ơ ả ấ ả ữ dòng đi n ph n ng thì đ c ng đ c tính c cũng gi m nhanh khi gi m tệ ầ ứ ộ ứ ặ ơ ả ả ừ thông kích thích

H th ng máy phát đ ng c F - Đ là m t h truy n đ ng đi n mà bệ ố ộ ơ ộ ệ ề ộ ệ ộ

bi n đ i đi n là máy phát đi n m t chi u kích t đ c l p, máy phát nàyế ổ ệ ệ ộ ề ừ ộ ậ

thường do đ ng c s c p không đ ng b ba pha đi u khi n quay máy phátộ ơ ơ ấ ồ ộ ề ể

được xác đ nh b i hai đ c tính:ị ở ặ

Đ c tính t hoá.ặ ừ

Đ c tính t i.ặ ả Trong tính toán có th tuy n tính hoá các đ c tính nàyể ế ặ

Trong đó:

KF là h s k t c u c a máy phátệ ố ế ấ ủ

C là h s góc c a đ c tính t hoáệ ố ủ ặ ừ

S đ c a h F – Đơ ồ ủ ệ

N u đ t R = Rế ặ ư F + Rư Đ

Ta có th vi t để ế ược phương trình c a đ c tính c a h F – Đủ ặ ủ ệ

T các bi u th c ta th y, khi đi u ch nh dòng đi n kích thích c a máyừ ể ứ ấ ề ỉ ệ ủ phát thì đi u ch nh t c đ không t i c a h th ng.ề ỉ ố ộ ả ủ ệ ố

* Ch đ làm vi c.ế ộ ệ

Trong h không có ph n t phi tuy n nào nên h có nh ng đ c tínhệ ầ ử ế ệ ữ ặ

đ ng r t t t, r t linh ho t khi chuy n các tr ng thái làm vi c.ộ ấ ố ấ ạ ể ạ ệ

V i s đ H1.7 đ ng c ch p hành Đ có th làm vi c ch đớ ơ ồ ộ ơ ấ ể ệ ở ế ộ

đi uch nh c hai chi u, kích thích máy phát và kích thích đ ng c Đ o chi uề ỉ ả ề ộ ơ ả ề quay b ng cách đ o chi u dòng kích thích máy phát.ằ ả ề

* Đ c đi m c a h F – Đ.ặ ể ủ ệ

u đi m n i b t c a h F - Đ là s chuy n đ i tr ng thái r t linh ho t,

kh năng quá t i l n Nó thả ả ớ ường được dùng các máy khai thác công nghi pở ệ

m ỏ

Nhược đi m quan tr ng c a h F-Đ là dùng nhi u máy đi n quay Gâyể ọ ủ ệ ề ệ

ra ti ng n l n, công su t l p đ t máy ít nh t g p ba l n công su t đ ng cế ồ ớ ấ ắ ặ ấ ấ ầ ấ ộ ơ

tr nên khó đi u ch nh sâu t c đ ễ ề ỉ ố ộ

1.3.2.1 Khái quát chung.

H truy n đ ng T - Đ:ệ ề ộ

+ Nguyên lý chung

+ S đ thay th ơ ồ ế

+ Đ c tính c ặ ơ

+ Đ o chi u.ả ề

Do ch nh l u Tiristo d n dòng theo m t chi u và ch đi u khi n khiỉ ư ẫ ộ ề ỉ ề ể

m , còn khóa theo đi n áp lở ệ ưới d n đ n truy n đ ng van th c hi n đ oẫ ế ề ộ ự ệ ả chi u khó khăn và ph c t p h n truy n đ ng F – Đ Có hai nguyên t c cề ứ ạ ơ ề ộ ắ ơ

b n đ xây d ng h truy n đ ng T – Đ đ o chi u Gi nguyên chi u dòngả ể ự ệ ề ộ ả ề ữ ề

đi n ph n ng và đ o chi u dòng kích t đ ng c ệ ầ ứ ả ề ừ ộ ơ

Gi thi tả ế sao cho thì dòng ch có th ch y t BĐ1 sang đ ng c màỉ ể ạ ừ ộ ơ không th ch y t BĐ1 sang BĐ2 để ạ ừ ược Đ đ t để ạ ược

tr ng thái này c n có góc đi u khi n ph i tho mãn đi u khi n.ạ ầ ề ể ả ả ề ể

N u tính đ n góc chuy n m ch µ và góc khoá δ thì giá tr l n nh t c a gócế ế ể ạ ị ớ ấ ủ

đi u ề

khi n c a b bi n đ i đang ch đ ngh ch l u là:ể ủ ộ ế ổ ở ế ộ ị ư

αmax =π - (µmax +δ)

N u ch n thì:ế ọ

α1 +α2 =π

Ta có phương phát đi u khi n chung đ i x ng, dòng đi n trung bình ch yề ể ố ứ ệ ả vòng

qua hai b bi n đ i là.ộ ế ổ

u đi m n i b t c a h T - Đ là đ tác đ ng nhanh cao không gây n

và d t đ ng hoá do các van bán d n có h s khu ch đ i công su t r t l n.ễ ự ộ ẫ ệ ố ế ạ ấ ấ ớ

Đi u đó r t thu n ti n trong vi c thi t l p các h th ng t đ ng đi u ch nhề ấ ậ ệ ệ ế ậ ệ ố ự ộ ề ỉ nhi u vòng đ nâng cao ch t lề ể ấ ượng

Nhược đi m c a h th ng T-Đ là các van bán d n có tính phi tuy n,ể ủ ệ ố ẫ ế

d ng đi n áp ra có biên đ đ p m nh cao, gây t n th t ph trong máy đi n,ạ ệ ộ ậ ạ ổ ấ ụ ệ còn làm x u đi n áp ngu n và lấ ệ ồ ưới xoay chi u.ề

1.4.1. Điêu chinh xung ap mach đ n ̀ ̉ ́ ̣ ơ

Trên hình 2.1: Đi n áp và dòng đi n c a đ ng c Uệ ệ ủ ộ ơ Đ, i ch có giá tr dỉ ị ương Khi khoá S thông ta có

UĐ = UN

i = iN

iN = 0

UĐ = 0

Do tác d ng duy trì dòng đi n c a đi n c m L ta có.ụ ệ ủ ệ ả

i = iDo

Các giá tr trung bình c a đi n áp và dòng đi n ph n ng là Uị ủ ệ ệ ầ ứ Đ, I và do

đó s c đi n đ ng E c a đ ng c khi đóng và ng t liên t c khoá S, s đứ ệ ộ ủ ộ ơ ắ ụ ẽ ượ c xác đ nh khi bi t lu t đóng ng t khoá và các thông s c a m ch N u đóngị ế ậ ắ ố ủ ạ ế

ng t khoá S v i t n s không đ i thì ho t đ ng c a m ch tắ ớ ầ ố ổ ạ ộ ủ ạ ương t nh c aự ư ủ

ch nh l u m t pha n a chu kỳ ỉ ư ộ ử

Trên hình 2.2 mô t qúa trình dòng đi n và đi n áp trong ch đ dòngđi n liênả ệ ệ ế ộ ệ

t c.ụ

Phương trình đi n áp khi S thông.ệ

UĐ = E +∆UL +∆UR

T i th i đi m t = 0ạ ờ ể + khoá S b t đ u thông.ắ ầ

UĐ = UN , i = Imin

N u coi Sđđ E không đ i trong m t chu kỳ đóng ng t c a khoá S thì nghi mế ổ ộ ắ ủ ệ

c a phủ ương trình (2.2) là:

T = L/R h ng s th i gianư ằ ố ờ

T i th i đi m t = tạ ờ ể đ khoá S b t đ u ng t.ắ ầ ắ

Lúc này UĐ = 0; dòng đi n đ ng c khép m ch qua Dệ ộ ơ ạ 0, nh n đậ ược phươ ng trình sau:

Trong đo t’= t - t́ đ

Tai: t=0̣ +

i=Imax

nghiêm cua (2.5) la:̣ ̉ ̀

Tai t’ = T- ṭ đ t c la tai t = T, i = Iứ ̀ ̣ min

T (2.6) ta co:ừ ́

Kêt h p (2.4) va (2.7) ta co:́ ợ ̀ ́