Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lượng

Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lượng

Lời nói đầu

Ngày nay với xu thế hiện đại hóa trong các ngành công nghiệp thì tự động hóa đang ngày càng được chú trọng phát triển.Cùng sự hội nhập kinh tế và công nghệ thông tin phát triển nhiều ngành công nghệ cao không còn xa lạ với đất nước ta

Hiện nay tự động hóa đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các khâu của sản xuất công nghiệp.Một trong các khâu được ứng dụng là khâu truyền tải khi sản xuất.Trong học kì này nhóm em được giao đề tài:

Thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lượng

Nội dung của đồ án chia làm 5 chương, cụ thể như sau:

Chương I: Tìm hiểu về công nghệ

Chương II: Tính Toán Động Cơ , Phương Án Truyền Động Và Mạch Lực

Chương III: Tổng Hợp Các Bộ Điều Khiển

Chương IV: Thiết Kế Mạch Điều Khiển

Chương V: Mô Phỏng hệ thống

Em xin cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn đặc biệt là thầy Nguyễn Duy Đỉnh để em hoàn thành đồ án này.Trong quá trình lần đầu thiết kế không tránh khỏi nhiều sai sót mong được các thầy trong bộ môn chỉ dạy thêm

Hà Nội 04/06/2012

Sinh viên Phạm Văn Viết

Mục Lục

Chương 1 : Tìm hiểu công nghệ 4

1 Mô tả chung về cân băng 4

2.Các thông số kỹ thuật, đặc điểm công nghệ 5

Chương 2 : Tính Toán Động Cơ , Phương Án Truyền Động Và Mạch Lực 7

I Tính toán động cơ 7

II Chọn phương án truyền động 8

A.Hệ truyền động máy phát động cơ 1 chièu 8

B.Hệ truyền động chỉnh lưu động cơ 9

C.Hệ truyền động xung áp động cơ 10

III.Thiết kế mạch lực 13

1.Tính toán thông số 13

2.tính chọn biến áp 14

3.Tính chọn Thyristor 14

4.Tính toán cuộn kháng 15

5.Tính toán bảo vệ 16

Chương 3 : Tổng hợp hệ thống 20

I.Mô tả toán học các khâu 20

II Tổng hợp mạch vòng dòng điện 21

III Mạch vòng điều chỉnh tốc độ 23

IV.Mạch vòng điều chỉnh năng suất 25

V.Các mạch điều khiển phụ trợ 28

Chương 4: Thiết kế mạch điều khiên 36

I.Yêu cầu với mạch điều khiển 36

II.Nguyên lý chung của mạch điều khiển 37

III.Thiết kế các khâu 38

Chương 5 :Mô phỏng 47

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ

Tên đề tài: thiết kế hệ thống truyền động cho cân băng định lượng :

Động cơ

Yêu cầu nội dung:

-Nêu các yêu cầu về công nghệ và truyền động

-Chọn phương án truyền động Tính chọn công suất cho động cơ và mạch lực

-Xây dựng cấu trúc tổng hợp của hệ

-Thiết kế mạch điều khiển

Chương 1: Giới thiệu chung về yêu cầu công nghệ

I Mô tả chung về công nghệ cân băng định lượng

Cân băng định lượng là cơ cấu tác động liên tục thuộc nhóm máy nâng vận chuyển dụng để chuyên chở hàng dạng hạt,cục như cát ,than,thóc ,gạo… hoặc các vật liệu thể rắn như gỗ hòm thép thỏi thường theo phương nằm ngang hoặc nghiêng

Cân băng định lượng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống sản xuất,là cầu nối giữa các máy sản xuất trong 1 nhà máy,giữa các nhà máy với nhau,ứng dụng trộn vật liệu

Hệ truyền động cân băng định lượng gồm có:

- Cơ cấu cân băng định lượng

Hoạt động cân băng định lượng:

Động cơ quay làm quay trục thông qua hộp số biến đổi tốc độ quay đến puli chủ động động, nhờ masat băng tải chuyển động,puli bị động quay tự do.Khi băng tải có tốc độ ổn định,phễu rót vật liệu xuống.Vật liệu được băng tải chuyển đến nơi khác.Để khắc phục độ võng của băng tải người

ta lắp các con lăn ,các con lăn tự chuyển động nhờ ma sat với băng tải.Khối lượng của vật liệu được cơ cấu cân định lượng xác định theo lượng đặt trước

Công thức xác định năng suất băng tải:

b Loại phụ tải và các chế độ làm việc:

Tải của hệ truyền động phân phối vật liệu gần như không thay đổi trong quá trình làm việc

Đoạn 01 là khi băng tải được khởi động.Băng tải làm việc ở chế độ dài hạn,số lần đóng cắt ít.Các yêu cầu khởi động không quá nặng nề.Ta có thể cho băng tải khởi động đến tốc độ làm việc và

ổn định ở tốc độ đó rồi mới cho vật liệu xuống

Đoạn 12 là đoạn băng tải làm việc với tải Mc không đổi

Đoạn 23 là đoạn giảm tốc và dừng băng.Ta cho băng dừng tự do không cần phanh hãm

c Các yêu cầu về khởi động và hãm

Hệ truyền động tuy không yêu cầu cao về khởi động và hãm (có thể cho dừng tự do)nhưng nếu cho tăng tốc với gia tốc lớn sẽ dễ làm hỏng băng tải(quán tính lớn).Bởi vậy ta có thể dùng khâu giảm tốc khi khởi động.Để động cơ có thể tiệp tục làm việc sau khi mất điện ta cần chọn động cơ

có momen khởi động đủ lớn

d Hệ truyền động nhiều động cơ

Khi có nhiều băng tải làm việc nối tiếp nhau trong 1 dây chuyền đòi hỏi phải đồng bộ hóa tốc độ của các động cơ để tốc độ làm việc bằng nhau tránh lực đàn hồi trên băng

Chương 2 : Tính chọn động cơ,phương án truyền động và mạch lực

Vận tốc trục quay ’max = vmax/R = 1.5/0.15 = 10 (rad/s)

’min = vmin/R = 0.075/0.15 = 0.5(rad/s)

Vận tốc quy đổi về động cơ,tỉ số truyền i= 10

max = ’max .i = 100(rad/s)

min = ’min .i = 5(rad/s)

Momen cản quy đổi về trục động cơ

Mcqd = (F.R)/(i ) = (600.0,15)/(10.0,8) = 11,25 (Nm)

Dải điều chỉnh tốc độ D = max/ min = 20 : 1

- Đặc tính phụ tải truyền động Pc( ),Mc( ) :Phụ tải truyền động ổn định Mc = const

Mc0

- Loại động cơ chọn : động cơ 1 chiều kích từ độc lập

- Phương án truyền động : hệ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn thyristor

- Từ các thông số trên,dựa vào tài liệu cơ sở truyền động điện ,chọn loại động cơ của hãng

Xác định các thông số động cơ

Điện cảm phần ứng Lư = kl

. = 5,5

, = 0,026(H) = 26(mH) Trong đó kl là hệ số lấy giá trị 5,5 5,7 với máy không bù, và 1,4 1,9 đối với máy có bù

k dm = . = , . , = 2,62

II Chọn phương án truyền động

Với các thông số động cơ được tính toán.Công suất động cơ 1,45kW;điện áp chỉnh lưu

220V;điện áp nguồn 3x380V,50Hz;

Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một loạt các hệ truyền động có thể thoả mãn yêu cầu đặt ra Bằng việc phân tích, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật các hệ truyền động này, kết hợp tính khả thi

cụ thể mà ta có thể lựa chọn được một vài phương án hoặc một phương án duy nhất để thiết kế Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định được loại động cơ truyền động một chiều hay xoay chiều, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động

Từ những phân tích về đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động của băng tải và nhiệm

vụ thiết kế (dùng động cơ điện một chiều), để điều chỉnh tốc độ động cơ quay puli chủ động, ta

phải điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ, giữ từ thông không đổi

Với phương án điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng và giữ từ thông động cơ không đổi thì ta có các phương án truyền động sau:

 Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (Hệ F-Đ)

 Hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển thyristor- động cơ một chiều ( Hệ T-Đ)

 Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều (Hệ XA-Đ)

A HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

1 Cấu trúc hệ F-Đ

Hệ thống máy phát - động cơ (hệ F-Đ hay Ward-Léonard) là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập Máy phát điện này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi

Nhược điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay, trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, hiệu suất thấp (không quá 75%), công suất lắp đặt máy ít nhất gấp ba lần công suất động cơ chấp hành Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính

từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ Với những hệ truyền động điện đòi hỏi dải điều chỉnh rộng hơn và cần điều chỉnh sâu hơn, ổn định tốc độ tốt hơn thì phải thay máy phát F bằng các nguồn áp máy điện khác như các máy điện khuếch đại (MKĐ) và có các phản hồi nâng cao chất lượng

Các đặc điểm khác

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ được nâng lên (cỡ 30:1) Điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh Việc điều chỉnh tiến hành trên mạch kích từ máy phát nên tổn hao nhỏ Hệ điều chỉnh đơn giản, có thể thực hiện hãm điện dễ dàng

- Vốn đầu tư ban đầu và diện tích lắp đặt lớn

B HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

Tốc độ động cơ điện một chiều có thể được điều chỉnh trong phạm vi rộng và bằng phẳng nhờ hệ chỉnh lưu - động cơ (hay hệ truyền động van một chiều) trong đó các bộ chỉnh lưu là điều khiển được Các van điều khiển có thể là đèn thyraton, đèn thuỷ ngân, thyristor Hiện nay, do công nghệ chế tạo bán dẫn công suất phát triển nên các thyristor được sử dụng rộng rãi để tạo ra các

bộ chỉnh lưu có điều khiển bởi những tính chất ưu việt: gọn nhẹ, tổn hao ít, quán tính nhỏ, tác động nhanh, công suất khống chế nhỏ Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động

cơ một chiều (CL-Đ), bộ biến đổi có sức điện động Eđ phụ thuộc giá trị của pha xung điều khiển (góc điều khiển ) Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng kích từ động cơ Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp (chỉnh lưu cầu, chỉnh lưu tia .) Các bộ chỉnh lưu thyristor dùng trong truyền động điện một chiều tạo thành hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ (hệ T-Đ)

1 Hệ truyền động Thyristor – Động cơ

Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ của động cơ thông qua các bộ biến đổi chỉnh lưu dùng thyristor

Phương trình đặc tính cơ cho hệ T-Đ ở chế độ dòng điện chỉnh lưu liên tục:

M ) k (

R k

cos E

2 dm dm

do

F

 F

là tổng trở toàn mạch phần ứng động cơ (gồm điện trở

phần ứng động cơ Rư và điện trở các phần tử trong

mạch nối tiếp với phần ứng động cơ)

Tốc độ không tải lý tưởng phụ thuộc vào góc điều

khiển :

dm

do o

k

cosEF





Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tưởng này chỉ là giao

điểm của trục tung với đoạn thẳng của đặc tính cơ kéo

dài Thực tế, do có vùng dòng điện gián đoạn, tốc độ không tải lý tưởng của đặc

tính là lớn hơn

Họ đặc tính cơ của hệ thống trong trường hợp này như trên hình bên khi điều chỉnh ở vùng dưới tốc độ định mức Các đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ mềm hơn hệ F-Đ vì có sụt áp do hiện tượng chuyển mạch giữa các thyristor Góc điều khiển  càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng

Đặc tính cơ của hệ T-Đ



M 0

động cơ càng nhỏ Khi đó, đặc tính cơ hạ thấp và ứng với một mômen cản Mc, tốc độ động cơ sẽ giảm

Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: khi phụ tải nhỏ thì các đặc tính cơ có độ dốc lớn (phần nằm trong vùng gạch chéo) Đó là vùng dòng điện gián đoạn Góc điều khiển càng lớn (khi điều chỉnh sâu) thì vùng dòng điện gián đoạn càng rộng và việc điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn hơn Trong thực tế tính toán hệ T-Đ, ta chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn, là đường phân cách giữa hai vùng dòng điện liên tục và gián đoạn Biên giới giữa vùng dòng điện gián đoạn và liên tục có dạng đường ellipse với các trục là các trục toạ độ của đặc tính cơ:

1 ) p

cos p sin U

IL (

) p sin

p U

E

m 2

e 2

m 2

Dễ dàng nhận thấy độ rộng của vùng dòng điện gián đoạn sẽ giảm nếu ta tăng giá trị điện cảm L

và tăng số pha chỉnh lưu p Song khi tăng số xung p thì mạch lực chỉnh lưu cũng tăng độ phức tạp và cả mạch điều khiển cũng phức tạp hơn Còn khi tăng trị số L sẽ dẫn tới làm xấu quá trình qúa độ (tăng thời gian quá độ) và làm tăng trọng lượng, kích thước của hệ thống Biên giới này được mô tả bởi đường cong nét đứt trên hình trên

Ưu điểm nổi bật nhất của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất rất cao Điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống Hệ thống T-Đ có khả năng điều chỉnh trơn với phạm vi điều chỉnh rộng

Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn

Nhược điểm chủ yếu của hệ T-Đ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu

ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều Hệ số công suất cos của hệ nói chung là thấp nhất là khi điều chỉnh sâu

C HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN XUNG ÁP – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều (XA-Đ) sử dụng bộ điều chỉnh xung áp một chiều, trong đó các bộ khoá điện tử đóng vai trò cơ bản Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều được sử dụng khi có sẵn nguồn một chiều cố định mà cần phải điều chỉnh được điện áp ra tải

Các bộ băm xung một chiều hoạt động theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn với tải một cách chu kỳ theo một số luật khác nhau Phần tử thực hiện nhiệm vụ đó là các van bán dẫn Song do chúng làm việc trong mạch một chiều nên khi dùng loại thyristor thông thường nó không được khoá lại một cách tự nhiên ở giai đoạn âm của điện áp nguồn như khi làm việc với nguồn xoay chiều Do

đó, buộc phải có một mạch chuyên dụng để khoá thyristor gọi là "mạch khoá cưỡng bức", gây nhiều khó khăn trong thực tế Vì vậy, hiện nay ta cố gắng sử dụng các loại van điều khiển cả đóng và ngắt như transistor bipolar, MOSFET và IGBT ở những dải công suất mà các van này chịu được Riêng với mạch công suất lớn vẫn phải dùng thyristor

Trong hệ truyền động điện, các bộ điều chỉnh xung áp một chiều chủ yếu áp dụng cho các động

cơ điện một chiều có phụ tải dạng kéo (tàu điện, xe điện )

§iÒu khiÓn

Ung

U®k

Sơ đồ nguyên lý một hệ truyền động XA-Đ

Nguyên tắc của các hệ truyền động XA-Đ là thay đổi tốc độ động cơ qua điện áp đặt vào phần ứng động cơ một chiều Điện áp này là một điện áp ra của bộ XA tính theo giá trị trung bình: Uư

= Ung, trong đó: Uư là điện áp phần ứng động cơ,Ung là điện áp một chiều cần băm,  là hệ số lấp đầy xung:

k t

t t

tt

tT

số  của bộ XA Hệ số này có thể thay đổi bằng 3 phương pháp: thay đổi tt, T hoặc cả hai

So sánh 3 phương án ta quyết định chọn phương án truyền động chỉnh lưu Thyristor - động cơ

một chiều kích từ độc lập

III Thiết kế mạch lực

Tính chọn bộ biến đổi chỉnh lưu thyristor

Yêu cầu với bộ chỉnh lưu

- Nguồn điện xoay chiều 3x380V,50Hz

- Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn

- Điện áp chỉnh lưu Ud = 280V

- Dòng chỉnh lưu Id = 5,65 A

- Độ nhấp nhô thấp

1 Xác định điện áp không tải chỉnh lưu và điện áp ra của máy biến áp

Bộ biến đổi chỉnh lưu cần có giá trị điện áp không tải đảm bảo cấp cho phần ứng đọng cơ điện 1 chiều có các tham số:sức điện động định mức động cơ Eưđm ,sụt áp tổng ở mạch khi dòng phản ứng cực đại I ưmax

1Udocosmin = 2Eưđm + UV + IưmaxRư + Umax Trong đó Ud0 – điện áp không tải của chỉnh lưu

1= 0,95– hệ số tính đến sự suy giảm của điện áp lưới

2 =1,04 – 1,06 là hệ số dự trữ máy biến áp

min góc điều khiển cực tiểu Với sơ đồ không đảo chiều min = 0

UV là tổng sụt áp trên van ,bao gồm sụt áp trên điện trở tương đương lớn (khoảng 4%) còn sụt

áp trên điện kháng ít hơn (khoảng 1,5 %) và điện áp sụt trên 2 thyristor nối tiếp khoảng 2V

Rư là điện trở đẳng trị tổng quy đổi về mạch một chiều gồm điện trở toàn phần mạch phần ứng ,điện trở máy biến áp và điện trở cuộn lọc một chiều

Iưmax là dòng phần ứng cực đại nằm trong khoảng 2-2,5 Iưmax

Umax sụt áp cực đại do trùng dẫn

BAN

Umax = Uđm

ddm udm udm

u

I

I I

U Y

I R U E

max 2

U Y

I R U E

max 2

cos

%5.5,2.5,095,0

65,5.19,3)2055,0.280(280.04,1

Điện áp pha hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:

U2 =

√ =

√ = 158 V

2 Tính chọn máy biến áp nguồn BAN

BAN đấu theo kiểu /Y Điện áp lưới UL = 380V

Tỷ số máy biến áp : KBAN = = = 2,4

SBAN = 1,05Ud0 Idđm = 1,05.368.5,65 = 2183(VA)

Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

Dòng trung bình qua mỗi thyristor:

It ≥ 1,5.Imax = 1,5.5,65=8,475(A)

Từ đây chọn được loại thyristor cần dùng là T160N do Tây Âu chế tạo có các thông số:

Dòng điện điều khiển Thyristor Iđk=0,25(A)

Điện áp điều khiển Thyristor Uđk=1,4(V)

Thời gian phục hồi tính chất khóa tph=200 ( )

Độ rộng xung điều khiển : tx= 2.tph = 400 ( )

Tần số xung điều khiển: fx=1,25(kHz)

5 Bảo vệ quá dòng điện cho van thyristor

Các thyristor trong quá trình làm việc có thể gặp sự cố quá dòng điện do ngắn mạch.Để đảm bảo cho các thyristor làm việc an toàn ta phải lắp đặt các thiết bị bảo vệ chống quá dòng điện :

aptomat,cầu dao và các dây chảy tác động nhanh

Chọn aptomat có : Iđm = 1,1Ilv = 1,1 Id /√3 = 3,59 (A)

Uđm = 280V

Có thể cắt dòng bằng tay hoặc tự động

Chỉnh dòng điện ngắn mạch: Inm = 2,5 Ilv = 8,16 (A)

Chỉnh định dòng quá tải : Iqt = 1,5.Ilv = 4,89(A)

Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các thyristor ngắn mạch đầu ra chỉnh lưu: Nhóm 1CC :

Dòng điện từ nguồn : I2 = .Id = 5,65 = 4,61 (A)

Dòng định mức : I1CC = 1,1.I2 = 1,1.4,61 = 5,07 (A)

Nhóm 2CC:

Dòng định mức : I2CC = 1,1.Ilv = 3,59 (A)

Nhóm 3CC:

Dòng định mức : I3CC = 1,1.Id = 1,1.5,65 = 6,215 (A)

6 Bảo vệ quá điện áp cho van

Bảo vệ quá điện áp trong quá trình đóng cắt thyristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với thyristor Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm gây nên quá điện áp giữa Anod và Catod của thyristor Khi có mạch R-C mắc song song với thyristor tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên thyristor không bị quá điện áp

Mạch R-C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch

Ta có điện cảm tản trên một pha biến áp: La= √ = √

. 10 = 1,8.10-6(H)=1,8( ) Suy ra: R=

√ 1000.106

=3,34(Ω)

Tụ điện C phải thỏa mãn : C>8La/R suy ra C>8.1,8/3,34=4,3( )

Như vậy ta chọn các giá trị như sau: R=3,6(Ω) , C=4,7( ) , La=2,2( )

+Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện ta mắc mạch R-C như sau :

Mạch bảo vệ xung điện áp từ lưới điện

Nhờ có mạch lọc này mà đỉnh xung gần như nằm lại hoàn toàn trên điện trở đường dây.bảo vệ

Với Rmin=2,1, Rmax=4,3 suy ra 70<Rf<101,7

Trong đó : LL :trị số cuộn kháng lọc cần thiết(H)

Rd: điện trở tải tương đương tính bằng: Rd= d

ksb:hệ số san bằng ksb= dmv

dmr

k k

Đối với mạch chỉnh lưu cầu 3 pha,hệ số đập mạch là 0,057 nên kđmv=0,057 Chọn

kdmr=0,01 thì ksb=5,7

Do đó : LL= 11, 4 2

5, 7 16.100.  =4,17.

2

10 (H) = 41,7 (mH) Các thông số ban đầu :

Giá trị yêu cầu của cuộn kháng :LL=41,7(mH)

Dòng định mức đi qua cuộn kháng : Idm=5,65A

Kích thước cơ sở : a=2,64 L I d2 =6,1 (cm).Chọn a=7cm

Độ dài trung bình đường sức: lth=2(a+h+c)=67cm

Độ dài trung bình dây quấn : ldq=2(a+b)+πc=48,4cm

Thể tích lõi thép: Vth=2ab(a+h+c)=3951cm3

Điện trở dây quấn ở nhiệt độ 20oC đảm bảo độ sụt áp cho phép:

[ , ( ∆ °)]

Trong đó:ΔU:độ sụt áp 1 chiều cho phép lấy khoảng (5-10)% Ud.Chọn ΔU=10V

Tmt:nhiệt độ môi trường nơi đặt cuộn kháng.Lấy Tmt=400C.Chọn ΔT=500C

th th

S l



=

46,8.10 189 120100.96



=16 mH

Giá trị này lớn hơn 5% nên có thể đạt yêu cầu.Tuy nhiên sự chênh lệch so với giá trị yêu cầu là khá lớn nên có thể làm tăng nhiệt độ cuộn kháng hơn mức yêu cầu.Do đó cần kết hợp làm mát cưỡng bức để giảm nhiệt độ cuộn dây

độ Sơ đồ hệ thống với hai mạch vòng như sau:

I MÔ TẢ TOÁN HỌC CÁC KHÂU CÓ TRONG HỆ

1 Máy phát tốc:

Tốc độ truyền động là một đại lượng điều chỉnh, vì vậy thiết bị đo tốc độ có vai trò quan trọng quyết định tới tốc độ động và tĩnh của hệ truyền động Hiện nay để đo tốc độ trong truyền động, người ta sử dụng máy phát tốc một chiều, máy phát tốc xoay chiều và các bộ đo tốc độ xung và số Trong đồ án này, với yêu cầu không cao về điều chỉnh tốc độ, và để dơn giản trong

tính toán, ta sử dụng máy phát tốc một chiều

Mạch nguyên lý đo tốc độ bằng máy phát tốc một chiều như sau:

Khi từ thông máy phát tốc không đổi, điện áp đầu ra của máy phát tốc:

ct p

R K

p U p F

f fF

dòng qua mạch chỉnh lưu cầu điôt 3 pha, mạch lọc RC lọc thành phần xoay chiều sau chỉnh lưu

Trong mạch bố trí R1 nối tiếp với điôt D0 phục vụ cho việc đo tín hiệu dòng điện không U20 Khi diôt dẫn thì UD0 = 0,5 V

Vị trí đặt máy biến dòng là ở trước bộ biến đổi, Do đó hệ số khuyếch đại của máy máy dòng được tính bằng tỉ số giữa điện áp đầu ra với dòng điện trước đầu vào của bộ biến đổi

R0 R0

R0

)()

(

2

2

p I

p U p

)()

p I

p U p

F

d

I

Điện áp đầu ra mạch chỉnh lưu của máy biến dòng: U2i = R1.Idi

Ta kí hiệu FI là tỉ số dòng ta có hàm truyền cơ cấu đo dòng điện:

fI I d

I I

p

K p

I

p U p

)()

2

2, 5

I I

d

U K

102,5.5,65= 0,708

τfI = 1 ms (Chọn nhỏ hơn hằng số thời gian nhỏ nhất chỗ chỉnh lưu)

CL BD

K W

d CL

dk

U K

U



Khi thiết kế mạch điều khiển chọn: Uđk max = 10 (V)

t (

) t ( di L ) t ( i R

kt kt kt

= đ

Φ − ( Φ) = 106,87 − 0,46

Sơ đồ cấu trúc của động cơ điện một chiều như sau:

Trong đó hệ số J là mômen quán tính của hệ thống, được quy đổi về trục của động cơ

22

2

2 2

2

b b d d d

J J



Với: J là mômen quán tính của bản thân động cơ d

b

J là mômen quán tính của bánh xe

đ là tốc độ quay của động cơ

D G

R

u

u

 1 / 1

Gb là trọng lượng phần quay của bánh xe, Gb = 60kg (chọn)

Db là đường kính phần quay của bánh xe, Db = 0,2m

Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện như sau:

Hằng số thời gian của bộ lọc: Tf = 0,001s

Khi bỏ qua khâu phản hồi E= k.dm.

Đối tượng điều chỉnh có hàm truyền đạt :

Soi =

).1)(

.1)(

.1)(

.1)(

.1(

/

i u

vo dk

f

u BD i

T p T

p T

p T

p T

p

R K K

1

(

/

s u

u BD i

T p T

p

R K

K





Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu module :

Ta tìm được hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI (tỷ lệ, tích phân) :