Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động Thyriotor - Động cơ một chiều cho máy doa ngang 2620, truyền động ăn dao

Nội dung các thuyết minh và tính toán; 1/ Giới thiệu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều 2/ Khái quát các phương án chỉnh lưu dòng dùng Thyristor 3/ Tính chọn các thông

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống truyền động

Thyriotor - Động cơ một

chiều cho máy doa ngang

2620, truyền động ăn dao

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

I Đầu đề thiết kế tốt nghiệp:

Thiết kế hệ thống truyền động Thyriotor

Động cơ một chiều cho máy doa ngang 2620, truyền động ăn dao

II Các số liệu ban đầu:

III Nội dung các thuyết minh và tính toán;

1/ Giới thiệu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều

2/ Khái quát các phương án chỉnh lưu dòng dùng Thyristor

3/ Tính chọn các thông số của sơ đồ mạch lực

4/ Thiết kế mạch điều khiển Thyristor vòng hở

5/ Thiết kế mạch điều khiển hệ kín theo phương pháp 2 mạch vòng tối ưu

moodul

IV Các bản vẽ đồ thị:

05 bản vẽ Ao

LỜI NÓI ĐÀU

Điện năng là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi và là một nhu cầu tất yếu trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điện là sự phát triển của các loại máy điện nói chung, trong đó máy điện một chiều nói riêng Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là động cơ điện một chiều được dùng nhiều trong các ngành như cán thép, hầm mỏ, giao thông, vận tải… Mặc dù các loại máy một chiều có giá thành cao, bảo dưỡng khó, nguồn cấp một chiều bị hạn chế Nhưng do các đặc tính ưu việt về

tự động và các đặc tính làm việc cùng phạm vi điều chỉnh tốc độ mà các loại máy điện khác khó có thể có được Cùng với ưu điểm về khởi động, đổi chiều quay và

có thể chịu quá tải cao, những ưu điểm quan trọng trên với sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn đã khắc phục được sự hạn chế về nguồn một chiều và công

Với tầm quan trọng của công nghệ điều khiển tự động động cơ một chiều nói trên, em chọn đề tài này mong muốn được hiểu biết một phần trong công nghệ điều khiển tự động, để sau khi ra trường em có thể góp một phần nhỏ xây dựng nền công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước

Đồ án tốt nghiệp của em gồm 06 phần:

• Phần 1: Khái quát máy doa ngang - truyền động ăn dao

• Phần 2: Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập

• Phần 3: Khái quát các phương pháp chỉnh lưu dùng Thyistor

• Phần 4: Lựa chọn và tính toán mạch động lực

• Phần 5: Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lưu Thyristor vòng hở

• Phần 6: Thiết kế mạch điều khiển Thyristor theo phương pháp 02 mạch vòng

tối ưu Module

Em đã hoàn thành đồ án với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn

Cao Văn Thành

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã hướng dẫn em tận tình

Do thời gian và trình độ của bản thân em có hạn Mặc dù đã cố gắng nhưng

đồ án của em còn có điểm thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo các thầy cô để đồ

án của em được hoàn thiện hơn

PHẦN I: KHÁI QUÁT MÁY DOA NGANG 2620,

TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO

I KHÁI NIỆM

Máy cắt kim loại được dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt bớt các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công chi tiết có hình dáng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công

Máy doa ngang là 1 phần loại máy cơ bản của máy cắt gọt kim loại

II MÁY DOA NGANG

Máy doa ngang dùng để gia công với các nguyên công: khoét lỗ trụ, khoan

lỗ, có thể dùng để phay Thực hiện các nguyên công trên máy doa sẽ đạt độ chính xác và độ bóng cao

Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng Hình dạng của máy được mô tả như sau:

Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5 Trụ sau 2 có đặt giá

đỡ 3 để giữ trục dao trong quá trình gia công Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch chuyển theo chiều ngang hoặc dọc bộ máy Ụ trục chính có thể chuyển động theo chiều thẳng đứng cùng trục chính Bản thân trục chính có thể chuyển động theo phương ngang

Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính) chuyển động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay di chuyển dọc của trục chính mang đầu dao

III YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY DOA

1 Truyền động chính:

Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh ϕ = 1,26 Hệ thống truyền động chính cần phải hãm dừng nhanh

điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng

2 Truyền động ăn dao:

Phạm vi điều chỉnh của truyền động ăn dao D = 1500/1

Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ÷ 600mm/ph Khi di chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5m/ph ÷ 3m/ph

Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi

Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ <10%, hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác đảm bảo sự liền động với truyền động chính khi làm việc tự động

PHẦN II - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU.

I KHÁI NIỆM CHUNG:

Điều chỉnh tốc độ truyền động điện là dùng các phương pháp thuần tuý điện, tác động lên bản thân hệ thống truyền động điện để thay đổi tốc độ quay của trục động điện

Khi thay đổi tốc độ quay của tải và gián tiếp thay đổi qua các tốc độ quay động cơ, người ta xây dựng nên đặc tính ω = f (M) gọi là đặc tính cơ

II - PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP:

Từ sơ đồ này ta có phương trình cân bằng

Sức điện động Eư được xác định bởi biểu thức :

ω ω

N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

Φ : Từ thông kích từ dưới 1 cực từ (Wb)

ω : Tốc độ góc (rad/s)

a

pN K

Uư RưMđt

KΦ (KΦ)2 Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và thép thì mômen cơ trên trục = mômen điện từ

Uư Rư

KΦ (KΦ)2Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

- Độ dốc của đường đặc tính:

Rư M (KΦ)2

ωO : Tốc độ không tải lý tưởng

Δω: Độ sụt tốc

III CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ:

1/ Khi điều chỉnh tốc độ người ta đưa ra một số các chỉ tiêu sau:

* Sai số tốc độ: Là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đật và

thường được tính theo %:

ωđ - ω

ωđ Trong đó: ωđ : Tốc độ đặt

ω : Tốc độ làm việc thực

* Độ trơn: Được định nghĩa:

ωi + 1

ωi Trong đó: ωi + 1: Giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp kế tiếp (i+1)

ωi : Giá trị tốc độ ổn định đạt được ơ cấp i

* Dải điều chỉnh tốc độ: Là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ

làm việc ứng với momen tải đã cho: ωmax

ωmin

Dải điều chỉnh căn cứ vào Mđm và Mnm

Ngoài 3 chỉ tiêu trên còn có một số chỉ tiêu

khác như chỉ tiêu kinh tế, sự phù hợp giữa tải và

2/ Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều kích từ độc lập:

* Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điện trở phần ứng

Nguyên lý: Chúng ta đưa thêm điện trở phụ

vào mạch phần ứng Làm điện trở phần ứng tăng

lên → thay đổi tốc độ (làm giảm tốc độ động cơ)

Phương trình cơ bản

Uư (Rư + Rf)

KΦ (KΦ)2

ω = ωO - Δω

Ta thấy khi chưa có Rf tốc độ là

tốc độ định mức tương ứng với đường

ĐTC tự nhiên Khi thêm Rf1 đường ĐTC Hình 5

chuyển xuống dốc lớn hơn đường ĐTC Tn, tiếp tục thêm Rf2 ĐTC càng dốc Nó bị chận dưới tại ωnm và chặn trên tại ωđm

Phương pháp này ωO không đổi, Δω được thay đổi liên tục

Phương pháp này thay đổi điện trở gián đoạn theo từng cấp → đặc tính và tốc độ nhảy cấp

* Ưu, nhược điểm:

Ta thấy: Công suất nhận từ lưới UưIđc = Mω + (Rư + Rf)I2đc

* Điều khiển động cơ bằng cách thay đổi từ thông mạch kích từ động cơ:

Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch từ cũng chính là điều khiển từ thông của động cơ hay điều chỉnh M điện từ của động cơ

Φ: Chỉ thay đổi bằng cách giảm từ thông, giảm Φ bằng cách thêm điện trở

Hiện nay cuộn dây kích từ được cấp

Bởi một điện áp nguồn ngoài khi cần thay

đổi ta thay đổi dòng kích từ IKT tỉ lệ với Φ

ek dΦ

rb + rk dt Trong đó:

rb: Điện trở dây quấn kích thích

rb : Điện trở nguồn điện áp kích thích Hình 6

ωk: Số vòng dây quấn của dòng kích thích

Khi điều chỉnh từ thông ta thấy tốc độ động cơ tăng cao hơn so với tốc độ định mức

Tốc độ lớn nhất bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện

Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay động cơ thì đồng thời điều khiển chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi và bộ cảm ứng điều khiển cũng giảm rất nhanh khi giảm từ thông kích thích theo biểu thức:

Kư

Do điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm từ

Thông nên đối với các động cơ mà từ thông định

mức năm ở chỗ tiếp giáp vòng tuyến tính bão

hoà của đặc tính từ hoá thì có thể coi việc điều

chỉnh là tuyến tính và hằng số C phụ thuộc vào

thông số kết cầu của máy điện

k k b

r r

C i

- Kinh tế : Tổng hao điểu khiển là không đáng kể và đạt kết quả, điểu khiển tốc độ động cơ bằng Φ chỉ áp dụng loại có tải P không đổi

* Điều khiển tốc độ bằng điện áp phần ứng:

Nguyên lý: Để điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng (Uư) động cơ điện một chiều KTĐL cần có các thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều KTĐL, các bộ biến đổi, v v Các bộ biến đổi này chức năng biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành điện một chiều có sức điện động E được điều khiển bởi Uđk Các bộ phận có

Rb và Lb

Hình 9

Sơ đồ khối Sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập

ở chế độ xác lập có thể viết được phương trình đặc tính của hệ thống như sau:

Eb - Eư = Iư(Rb + Rưđ)

Eb Rb + Rưđ

KΦđư KΦđư

M ⎪β⎪

Vì từ thông của động cơ được giữ nguyên không đổi nên độ cảm ứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện

áp Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều chỉnh này là triệt để

Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống

bị chặn bởi các đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ nguyên ở các giá trị định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về momen khởi động Khi momen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là :

Mđm ⎪β⎪

Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải tần điều chỉnh phải có momen ngắn mạch là:

Mnmin = Mc max = KM.Mđm Trong đó KM là hệ số quá tải về moomen

Vì đặc tính là những đường song song nên theo định nghĩa về độ cảm ứng điều khiển có thể viết

1 Mđm ⎪β⎪ ⎪β⎪

(KM - 1).Mđm/⎪β⎪ KM - 1

Hình 10

Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cảm ứng các đặc tính cơ trong toàn

bộ dải điều chỉnh là như nhau, do đó độ sụt dốc tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của các dải điều chỉnh Hay nói cách khác nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai số cho phép thì hệ truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép

Sai số tương đối của tốc độ ở ĐTC thấp nhất là:

ωOmin ωOmin ⎪β⎪ ωOmin

Nếu các giá trị Mđm, ωOmin, sCD là xác định thì có thể tính được giá trị tối thiểu của độ cảm ứng điều chỉnh sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép

trong suốt quá trình điều khiển điện áp phần ứng thì trong kích thích được giữ nguyên , do đó momen tải cho phép của hệ số sẽ là không đổi

MC = KΦđm.Iđm = Mđm Phạm vi điều chỉnh tốc độ và momen năm trong HCN bao bởi các đường thẳng ω=ωđm, M=Mđm và các trục toạ độ Tổn hao năng lượng là tổn hao trong mạch phản ứng, nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ

Eb = Eư + Iư ( Rb + Rưđ)

IưEb= Iư Eư + I2ư ( Rb + Rưđ) Nếu đặt Rb + Rưđ = R thì hệ số biến đổi năng lượng của hệ sẽ là:

- Bộ biến đổi có điện trở càng lớn thì sai số càng nhiều

- Độ trơn ϕ: Các bộ phận biến đổi có thể điều chỉnh được liên tục vì đường dòng điều khiển bé

- Đối với động cơ điện 1 chiều đây là phương pháp kinh tế nhất vì tổn hao công suất ít

- Nếu xét về động cơ: Là phương pháp không kinh tế vì giá thành đầu tư cao, chỉ sử dụng phương pháp này trong vùng t/độ < t/độ định mức

PHẦN III - KHÁI QUÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỈNH LƯU DÙNG THYRISTOR

I CHỈNH LƯU NỬA CHU KỲ

1/ Sơ đồ mạch điện

2/ Nguyên lý: Khi đặt vào cuộn sơ cấp một điện áp

xoay chiều U1 = U1msinωt thì thứ cấp biến áp cảm ứng

một điện áp xoay chiều U2 = U2msinωt Tại nửa chu kỳ Hình 12

đầu A có điện thế (+) hơn đầu B, ta có điện áp thuận (+) đặt trên Anode và điện thế (-) đặt vào Katode của Thyristor Nếu ta cấp xung điều khiển tại góc mở α nào đó thì Thyristor sẽ dẫn dòng điện qua tải ở nửa chu kỳ sau A(-) và B(+), lúc này có điện thế ngược đặt trên Thyristor, lúc này Thyristor chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái khóa, nửa chủ kỳ tiếp theo khi A(+) và B(-), lại có xung điểu khiển cho Thyristor , Thyristor lại dẫn tuần tự như trên, ở sơ đồ này có điện áp đập mạnh

3/ Đồ thị điện áp sẽ có dạng như sau:

Udo: Điện áp chỉnh lưu khi α =0 với Udo = 0,45U2 (V)

Điện áp ngược van phải chịu: UNV = √ 2 U2 (V)

Nhận xét: Đây là loại chỉnh lưu cơ bản, sơ đồ nguyên lý mạch đơn giản,

tuy vậy các chất lượng điện áp kỹ thuật như chất lượng điện áp 1 chiều, hiệu suất

sử dụng biến áp xấu Do đó loại chỉnh lưu này ít được ứng dụng trong thực tế

II CHỈNH LƯU CẢ CHU KỲ VỚI BIẾN ÁP CÓ TRUNG TÍNH

1/ Sơ đồ mạch điện

Tại nửa chu kỳ đầu: Khi A(+), B(-) ta cấp

xung điều khiển cho T1 có dòng tải đi từ A qua T1

đến E qua L,R về F

Nửa chu kỳ sau: Khi A(-), B(+) ta cấp xung

điều khiển cho T2 có dòng tải đi từ B qua T2 , đến E

t

b T¶i R-L a: T¶i R

p1 p2 p3

UT1 Hính 15 UT1

Nhận xét: Sơ đồ này chất lượng điện áp tốt hơn so với chỉnh lưu 1/2 chu

kỳ nhưng phải chế tạo biến áp trung tính và 2 cuộn dây W1 và W2 giống nhau

III CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA

1/ Sơ đồ mạch lực

Tại nửa chu kỳ đầu, điện áp Anốt của T1 (+),

lúc đó Katốt D1 âm (-), nếu có xung điều khiển cho

van T1, đồng thời thì các van này sẽ được mở Hình 16

thông để dẫn điện áp lưới lên tải, điện áp tải 1 chiều còn bằng điện áp xoay chiều chừng nào các Thyristor còn dẫn

Nửa chu kỳ sau: Điện áp đổi dấu, Anốt của D2(+), lúc này Katốt T2(-), nếu

có xung điểu khiển cho van T2, đồng thời thì các van này mở thông, dẫn điện áp lưới lên tải

Với sơ đồ này ta nhận được điện áp và dòng trên tải và van ở dạng sau:

IT2ID1

tttt

Ba pha điện áp a,b,c dịch pha nhau một

Góc 1200, theo các đường cong điện áp pha, ta

có chênh lệch điện áp của 1 pha dương hơn 2

pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ (1200)

Nguyên tắc mở thông và điều khiển của van ở đây là khi Anốt của van này dương hơn van đó mới được kích mở Thời điểm hai điện áp của 2 van giao nhau được coi là góc mở thông tự nhiên Các thyristor chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên

Như vậy ta thấy trong chỉnh lưu 3 pha, góc mở nhỏ nhất α = 00 sẽ dịch pha 1 góc là 300

3/ Đồ thị điện áp và dòng điện

π 2√2

A B C

a b c RT1 T2 T3 L

Ud

- Điện áp tải trung bình khi dòng điện liên tục qua tải

Ud = UO cosα Với Udo = 1,17 U21

U21 : Điện áp pha thứ cấp biến áp

- Điện áp ngược pha van phải chịu:

1 chiều tốt hơn, biên độ đập mạch thấp hơn và số lần đập mạch trong một chu kỳ nhiều hơn, việc điều khiển van bán dẫn trong trường hợp này cũng tương đối đơn giản

Phía thứ cấp máy biến áp tồn tại dòng 1 chiều cho nên lõi sắt máy biến áp chóng bị bão hoà

Phía thứ cấp máy biến áp phải đấu sao cho co dây trung tính (Υ0) và dây trung tính phải có tiết diện lớn hơn dây pha

V CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA

Dòng chạy qua tải là dòng chạy từ

pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm

A B C

cần mở Thyristor chúng ta cần cấp 2 xung

điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm

Anốt <+>,một xung ở nhóm Katốt <->)

Hai nhóm này ghép lại thành cầu 3 pha điều khiển đối xứng

Ví dụ: Tại thời điểm T1 cần mở T1 của pha A phía Anốt, ta cấp xung điểu

khiển X1 đồng thời tại đó chúng ta cấp thêm xung X4 cho T4 của pha B phía Katốt Các thời điểm tiếp theo cũng tương tự Thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuần

Khi cần xung điều khiển, sẽ

có dòng 1 chiều chạy từ pha có điện

áp (+) hơn về pha có điện áp thấp hơn Khi góc mở van nhỏ hoặc tại điện cảm lớn, trong mỗi khoảng dẫn của 1 van ở nhóm này sẽ có hai van

ở nhóm kia đỗi chỗ cho nhau

I1

I3 I5

0

Nhận xét: Hiện nay chỉnh lưu cầu 3 pha là cơ sở để có chất lượng điện áp

tốt nhất, hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt nhất Nhưng đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất

+ Công suất MBA:

SBA = 1,05 Id Ud

* Các sơ đồ chỉnh lưu ở trên dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển được khi mở, còn khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động ran đảo chiều khó khăn và phức tạp Cấu trúc mạch lực cũng như cấu trúc mạch điều khiển có yêu cầu an toàn cao và logic điều khiển chặt chẽ

VI TRUYỀN ĐỘNG TIRISTO - ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU QUAY

Có 2 nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động đảo chiều

- Giữ nguyên chiều dòng điện phản ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ

- Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng phần ứng Trong thực tế các sơ

đồ đảo chiều đều thực hiện theo 1 trong 2 nguyên tắc trên và phân ra 5 loại sơ đồ chính:

a Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ

b Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng công tắc chuyển mạch ở phần ứng (giữ từ thông φ không đổi)

c Truyền động dùng 2 bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng

d Truyền động dùng 2 bộ biến đỏi nối song song ngược điều khiển chung

ucl1

cl2kt

L

U

t n n

e Truyền động dùng 2 bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung:

Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng và thích hợp với từng loại tải và yêu cầu công nghệ

- Loại a: Dùng cho công suất lớn, rất ít đảo chiều

- Loại b: Dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

- Loại c: Dùng cho * giải công suất, tần số đảo chiều lớn

- Loại d,e: Dùng cho công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao

So với 3 loại trên thì nó đảo chiều êm hơn nhưng có kích thước cồng kềnh, vốn đầu

* Truyền động đảo chiều điều khiển riêng

Khi điều khiển riêng hai bộ biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, tại một thời điểm chỉ phát xung điều khiển vào 1 bộ biến đổi còn bộ kia bị khoá do không có xung điều khiển

Hệ có 2 bộ biến đổi là BĐ1 và BĐ2 có các mạch phát xung điều khiển tương ứng là

FX1 và FX2 Trật tự hoạt động của các bộ phát xung này được quy định bởi các tín hiệu logic b1 và b2 Quá trình hãm và đảo chiều có thể được mô tả bằng đồ thị thời gian

Trong khoảng thời gian 0 ÷ t1, BĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu với góc α1 <

2

π

còn bộ BĐ2 khoá Tại t1 phát lệnh đảo chiều bởi iLđ, góc điều khiển α1 tăng đột biến đến lớn Rơn π/2, dòng phần ứng giảm dần về 0 Lúc này cắt xung điều khiển để khoá BĐ1, thời điểm t2 được xác định bởi cảm biến dòng điện không SI1 Trong khoảng thời gian trên t = t3 – t2 BĐ1 bị khoá hoàn toàn, dòng điện phần ứng bị triệt tiêu Tại t3, đông cơ I vẫn còn dương, tín hiệu logic b2 tính cho FX2 mở ĐB2 với góc α2 > π/2 và sao cho dòng phần ứng không vượt quá giá trị cho phép, động cơ được tái sinh, nếu nhịp điệu giảm α2 phù hợp với quán tính của hệ thì có thể duy trì dòng điện bám và dòng điện khởi động ngược không đổi, điều này được thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống

Trên sơ đồ của khối logic LOG, iLd, i1L, i2L là các tín hiệu logic đầu vào; b1, b2 là các tín hiệu logic đầu ra để khoá các bộ phát xung điều khiển

iLđ = 1 phát xung điều khiển mở BĐ1

Liđ = 0 phát xung điều khiển mở BĐ2

i1L (i2L) = 1 có dòng chạy qua BĐ1 (BĐ2)

b1 (b2) = 1 khoá bộ phát xung FX1(FX2)

* Truyền động đảo chiều kiểu chung:

Hình bên là 1 ví dụ về hệ Tisisto động cơ đảo chiều điều khiển chung, tại 1 thời điểm có cả hai bộ biến đổi đều nhận được xung mở nhưng chỉ có 1 bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lưu, còn bộ biến đổi lưu làm việc ở chế độ đợi

t

t0

t

i1L

t0

i2L

t0

Đặc tính điều khiển của BĐ1 là dòng I, đường II là của BĐ2 Giả thiết α1 < π/2; α2

< π/2 sao cho E d1 ≤ E d2 thì dòng điện chỉ có thể chảy từ BĐ1 sang động cơ mà không thể chảy từ BĐ1 sang động cơ mà không chảy từ BĐ1 sang BĐ2 được Để đạt được trạng thái này thì góc điều khiển phải thoả mãn điều kiện: α2 ≥ π - α1 hay β2

≤α1

Nếu tính góc chuyển mạch μ và góc khoá δ thì giá trị lớn nhất của góc điều khiển của bộ biến đổi đang ở chế độ nghịch lưu phải đợi là αmax = π - (μmax + δ ) Giá trị nhỏ nhất của góc điều khiển của bộ biến đổi đang làm việc ở chế độ chỉnh lưu là:

điện trung bình chảy vòng qua 2 bộ biến đổi cũng triệt tiêu:

Icb = 1+ 2 =0

cb

d d

R

E E

Trong đó Rcb là điện trở trong mạch vòng cân bằng

Trong thực tế điều khiển, thường dùng phương pháp điều khiển chung không đổi xứng, tức là α2 > π - α1, khi đó E d1 > E d2 và không có dòng cân bằng

Trong các phương pháp điều khiển chung, mặc dù đã đảm bảo E 2 ≥ E1 tức là không xuất hiện giá trị trung bình của dòng cân bằng, song giá trị tức thời của sđđ các bộ chỉnh lưu Cd1(t), Cd2(t) luôn khác nhau, do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cân bằng Để hạn chế biên độ dòng cân bằng thường dùng các cuộn kháng cân bằng Lcb

PHẦN IV: LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC

I LỰA CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT KẾ

Sau khi phân tích một số sơ đồ chỉnh lưu ở trên, ta nhận thấy sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha là hợp lý hơn cả vì nó cho ta chất lượng điện áp tốt hơn so với tia 3 pha, còn các chỉnh lưu 1 pha không thực hiện được

Để đảo chiều quay của động cơ: ta chọn phương pháp dùng 2 bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng

Sơ đồ mạch động lực được biểu diễn như hình sau:

+ Iđm

86 , 0 220

P

η - 1,04Pđm

= 1 , 04 2700 86

, 0

2700 − 2

dm

I Rư = 331,5

Rư = 1 , 62 ( )

) 3 , 14 (

5 , 331 5

, 331

60 220

5 , 0 2

60 5 ,

n I

n P n

U

dm dm

n

K

U K U

u

d nv

3

220 6

3 1

220

6

πVới Knv= 6; Ku=

π

6 3

Unv = KdtU.Unmax = 1,8 230,3 = 414,54 (V)

Lấy bằng 415 (V) Với KdtU : Hệ số dự trữ điện áp (1,6÷2) Chọn KdtU = 1,8

Ilv = Ihd = Khd.Id Trong đó:

=

hd h

I I

Từ các thông số Unv, Iđmv ta chọn T46N600COC có các thông số:

Dòng điện xung điều khiển Ig = 0,15 (A)

Sụt áp trên thyristor ở trạng thái dẫn ΔU = 1,9 (V)

dt

dU

(v/s)

III - TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU

b/ Tính các thông số cơ bản:

330086

,0

2700.05,

Uf = 380 (V)

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:

Udo cosαmin = Ud + 2ΔUv + ΔUv + ΔUdn + ΔUba Trong đó:

αmin = 100 Góc sụt áp khi có sự suy giảm điện áp lưới

ΔUv = 1,9 (V) Sụt áp trên thyristor

ΔUdn ≈ 0 Sụt áp trên dây nối

ΔUba=ΔU1+ΔUx Sụt áp trên điện trở và điện trở kháng máy biến áp Chọn sơ bộ:

ΔUba = 6% Ud = 6% 220 = 13.2 (V)

Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:

) ( 65 , 240 10

cos

2 , 13 0 9 , 1 2 220

cos 2

0

min

V U

U U

U U

U

do

ba dn

v d

do

= +

+ +

=

Δ + Δ

+ Δ +

=

α

Điện áp thứ cấp máy biến áp:

) ( 103 83 , 102 6

3

65 , 240

K

U U

2 3

103

1

2 2

U

U I K

Q

Trong đó: KQ: Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát Lấy KQ=6

f : Tần số nguồn xoay chiều Lấy f=50Hz

50 3

3300

14 , 28 4 4

* Tính toán dây quấn:

60810

.14,28.50.44,4

380

44,

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2)

15,175,2

16,3

Chọn dây dẫn tiết diện tròn cấp cách điện B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn S1 = 1,2272 (mm2)

Kích thước dây dẫn kể cả cách điện d = 1,35 (mm)

57,22272,1

16,3

675,11

Chọn tiết diện dây dẫn hình chữ nhật cấp cách điện B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S2 = 4,55 (mm2)

Kích thước dây dẫn có kể cả chất cách điện (1,81x2,63) mm x m

56,255,4

675,11

* Kết cấu dây quấn sơ cấp :

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục:

77 95 , 0 135 , 0

5 , 1 2 14

2

1

k b

h h

18. Tính sơ bộ số lớp dây quấn ở cuộn sơ cấp:

8,777

Như vậy có 608 (vòng) chia thành 8 lớp, chọn mỗi lớp có 76 vòng

8,1095

,0

135,0.76

11

c K

b W

03,1082

32 Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp

23 , 4 39

Chọn số lớp dây quấn thứ cấp n12 = 5 (lớp), 5 lớp mỗi lớp có 33 vòng

8 , 10 263 , 0 95 , 0

39 2

12

K

W h

94,1303,122

2 2

tb

D D

94 , 13 8 2

2 1

41. Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ:

5

Để đơn giản trong chế tạo gông ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật:

- Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ:

b = dt = 5,0 cm

- Chiều cao của gông bằng chiều rộng lớp lá thép thứ nhất của trụ

a = 5,5 (cm)

→ Tiết diện gông: Qbg = a.b = 5.5,5 = 27,5 (cm2)

Qg = Kng Qbg = 0,95 27,5 = 26,125 (cm2)

1005,0

505,

380

44,

Q W f

U

49 Chiều rộng cửa sổ

C = 2.(a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2.(1 + 1,015 + 1 + 0,955) + 2 = 9,94 (cm)

* Tính khối lượng của sắt và đồng

VCu = 1,55 (dm3)

MCu = VCu.mCu = 1,55 8,9 = 13,795 (kg) Với mCu = 8,9 (kg): Khối lượng tiêng của đồng

* Tính các thông số của máy biến áp

1,172.02133,

0

1

1 75

46,63.02133,

0

2

2 75

S

L

Sơ đồ kết cấu máy biến áp