Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động điện bộ biến đổi van động cơ một chiều không đảo chiều quay

r : Điện trở tiếp xúc chổi điện  Sức điện động Eu của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức như N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a: Số đôi mạch nhánh song song c

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, tiến bộ

kỹ thuật áp dụng vào sản xuất, một trong những ứng dụng đó là sự phát triểncủa các loại động cơ điện Động cơ điện được coi như là cánh tay của côngnghiệp trực tiếp tạo ra năng suất lao động thay thế sức lao động của conngười, đó là sự thật không thể phủ nhận được Vai trò của động cơ điện được

cụ thể trong các loại máy móc sử dụng các loại động cơ điện môt chiều vàxoay chiều

Để có thể sử dụng tối ưu hiệu quả và lâu dài nhất ứng dụng cảu động cơ điệnđặt ra yêu cầu phải tạo nguồn điện phù hợp cho việc hoạt động của động cơ là

ổn định nhất Để có thể đáp ứng được yêu cầu phải có quá trình nghiên cứu vàtìm hiểu nghiêm túc nhằm đáp ứng như cầu kĩ thuật đề ra Là một sinh viên

khoa điện Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật- Công nghiệp em cảm thấy đó

là kiến thức khung không thể thiếu để có thể áp dụng trong thực tiễn đời sống

và sản xuất cũng như yêu cầu công việc sau này Trong đồ án này theo yêu

cầu đặt ra em xin trình bày nghiên cứu về đề tài: “ Thiết kế hệ thống truyền

động điện bộ biến đổi van động cơ một chiều không đảo chiều quay”.

Số liệu và yêu cầu:

1 Phụ tải Mc= const mang tính chất phản kháng

2 Động cơ một chiều kích từ độc lập: Pđ= 3,2 kw , nđ=1500 v/p

3 Bộ biến đổi sử dụng sơ đồ chienh lưu 2 pha có Diot không (Do)

4 Phạm vi điều chỉnh D=40:1, sai lệch tĩnh [s] = 0,08

Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng

dẫn: Võ Thu Hà và các thầy cô trong bộ môn, đến nay đồ án của em đã được

hoàn thành

Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, các tài liệu tham khảo có hạn nên đồ

án của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo,góp ý của các thầy, cô giáo cùng các bạn để đồ án của em được hoàn thiệnhơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là cô

Võ Thu Hà đã tận tình giúp đỡ em để bản thiết kế hoàn thành đúng hạn.

PHỤ LỤC CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG

ĐIỆN

1.1PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG

Động cơ điện một chiều:

Cấu tạo của động cơ điện: roto và stato

Stato (phần tĩnh) : đây là phần đứng yên, cấu tạo gồm: cực từ chính, cực từphụ, gông từ, nắp máy, cơ cấu chổi than

Roto (phần quay): cấu tạo gồm: lõi sắt phần ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp,cánh quạt, trục máy

Phân loại động cơ điện một chiều:

Động cơ kích từ độc lập

Động cơ kích từ song song

Động cơ kích từ nối tiếp

Động cơ kích từ hỗn hợp

Giới thiệu về động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Động cơ điện kích từ độc lập có cuộn kích từ mắc vào nguồn một chiềuđộc lập (đối nguồn có công suất không đủ lớn)

Nguyên lý của động cơ kích từ độc lập:

Khi cho điện áp một chiều U vào chổi điện, trong thanh dẫn phần ứng códòng điện Iư Các dây quấn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực Fđttác dụng làm quay roto

Khi động cơ quay, từ trường Eư sinh ra chống lại hiệu điện thế đầu vào, Eưngược chiều với dòng điện Iư

Sơ đồ tổng quát:

Hình 1.1 Sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập

Theo hình ta có thể viết được phương trình cân bằng điện áp của mạch phầnứng như sau:

r : Điện trở tiếp xúc chổi điện (  )

Sức điện động Eu của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức như

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

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

 : Từ thông kích từ dưới mỗi cực từ (Wb)

 : Hệ số cấu tạo động cơ

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n ( vòng/ phút) thì:

Biểu thức (1-3) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, momen điện từ Mdt của động cơ được xác định bởi:

Giản đồ đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều:

Hình 1.2 Giản đồ đặc tính cơ và đặc tsinh cơ điện của động cơ một chiều

Dựa vào phương trình đặc tính cơ ta thấy sự thay đổi của vận tốc có quan hệvới

Uu, Rf, 

Hiện nay, trong thực tế có 3 phương pháp để thay đổi tốc độ của động cơ điệnmột chiều:

+ thay đổi điện trở phụ phần ứng (Rf)

+ thay đổi từ thông kích từ (kt)

+ thay đổi điện áp phần ứng (Uu)

1.1.1 Thay đổi điện trở phụ phần ứng (Rf)

Nguyên lý điều chỉnh: Để điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ độc lập bằngphương pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vàomạch phần ứng

Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng ta có dạng đặc tính cơ như hình:

Hình 1.3 giản đồ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ phần ứng

=> Nhận xét: Nếu Rf càng tăng thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời Inm và

Mnm càng giảm Phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện động cưkhi khởi động

1.1.2 Thay đổi từ thông kích từ (kt)

Nguyên lý điều chỉnh: Để điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ độc lập bằngphương pháp thay đổi từ thông kích từ chính là điều chỉnh momen điện từ củađộng cơ M= K..Iư và điều chỉnh sức điện động quay Eư = K..ω của động

hòa) ta tăng Ikt lên thì kt cũng không thay đổi đáng kể nên ta thay đổi từ thông kích từ bằng cách giảm từ thông

Từ thông giảm => tốc độ động cơ tăng

Giảm từ thông => tốc độ không tải lý tưởng ωox tăng, độ cứng đặc tính cơgiảm, dòng ngắn mạch Inm không đổi:

Tốc độ không tải lý tưởng: ox

dm x

Hình 1.5 dạng đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập khi

thay đổi từ thông

=> Nhận xét:

Nhược điểm:

+Dải điều chỉnh không rộng:

max min

+ Công suất điều chỉnh mạch nhỏ, tổn thất năng lượng nhỏ

Cũng có thể sản xuất những động cơ giới hạn điều chỉnh 5:1 thậm chí đến 8:1những phải dùng những phương pháp khống chế đặc biệt, do đó cấu tạo vàcông nghệ chế tạo phức tạp khiến cho giá thành của máy tăng lên

1.1.3 Thay đổi điện áp phần ứng (Uu)

1.1.3.1 Cơ sở của phương pháp

Điện áp động cơ giảm => tốc độ động cơ giảm

Tốc độ không tải lý tưởng:

Khi thay đổi điện áp mạch phần động cơ ta được một họ đắc tính song songvới nhau như hình vẽ.

Hình 1.6 giản đồ biểu thị sự thay đổi của điện áp phần ứng

1.1.3.2 Phương pháp điều chỉnh

Để điều chỉnh điện áp phần ứng, ta phải sử dụng thêm một bộ biến đổiđiều chỉnh được điện áp đầu ra cấp cho mạch phần ứng của động cơ

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động cơ

BBĐ dùng để biến đổi điện áp xoay chiều của lưới điện thành một chiều vàđiều chỉnh giá trị điện áp đầu ra theo yêu cầu Điện trở trong của BBĐ Rbđ phụthuộc vào loại thiết bị vì thông thường công suất của bộ biến đổi và động cơsấp sỉ bằng nhau nên Rbđ cũng có giá trị đáng kể so với Rư của động cơ

Sơ đồ nguyên lý thay thế:

Hình 1.8 sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động cơ

=> Kết luận: với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như hiện nay thì phương

pháp này càng được sử dụng phổ biến trong sản xuất cũng như trong các lĩnhvực khác

1.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU

1.2.1 Phân tích hệ thống máy phát động cơ (F-Đ)

1.2.1.1 Cấu trúc hệ F-Đ và các đặc tính cơ bản

Hệ thống máy phát động cơ (F-Đ) là hệ truyền động didejn mà bộ biếnđổi diện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập Máy phát này thường dođộng cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha điều khiern quay và coi tốc đọ quay củamáy phát là không đổi Tính chất của máy phát điện được xác định bởi haiđặc tính: Đặc tính từ hóa là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát vàodòng điện kích từ và đặc tính tải là sự phụ thuộc của điện áp trên hai cực củamáy phát và dòng điện tải, các đặc tính này nối chung là phi tuyến do tínhchất của lõi sắt, do các phản ứng của dòng điện phần ứng Trong tính toángần đúng có thể tính hóa các đặc tính này:

𝐸 𝐹 = 𝐾 𝐹 𝜙 𝐹 𝜔 𝐹 = 𝐾 𝐹 𝜙 𝐹 𝐶 𝑖 𝐾𝐹

Trong đó: 𝐾 𝐹 : là hệ số kết cấu cảu máy phát

C = ∆ 𝜙 F/∆𝑖 𝐾𝐹 : là hệ số góc của ặc tính từ hóa đặc tính từ hóa

Nếu quấn kích thích của máy phát được cấp bởi nguồn áp lý tưởng 𝑈𝐾𝐹 thì:

Sức điện động của máy phát trong trường hợp này sẽ tỷ lệ với điện áp kíchbởi hệ số hằng 𝐾𝐹 như vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kích

từ độc lập là một bộ khuếch đại tuyến tính:

𝐸𝐹 = 𝐾𝐹′ 𝑈𝐾𝐹′′

Nếu đặt R = 𝑅ư𝑃 + 𝑅ư𝐷 thì có thể viết được phương trình các đặc

tính của hệ F-Đ như sau:

Trong mạch lực của hệ F-Đ không có phàn tử phi tuyến nào

nên hệ có những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các

chế độ điều chỉnh được cả hai phía: kích thích máy phát F và kích

độngc ơ Đ, đảo chiều quay bằng cách đảo chiều dòng kích thích

máy phát, hãm động năng khi dòng bằng kích thích máy phát, hãm

động năng khi dòng kích từ máy bằng không, hãm tyasi sinh khi

giảm tốc ssộ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm ngược ở cuối

giai đoạn hãm tái sinh khi đăỏ chiều hoặc khi làm việc ổn định với

momen tải có tính chất thế năng Hệ F-Đ có các đặc tính cơ điện

đầy đủ cả bốn góc phần tư của mặt phẳng tọa độ ( ,M)

a) Trạng thái động cơ là trạng thái momen của động cơ cùng chiều

với tốc độ có nghĩa là M.>0 Ở trạng thái này điện năng từ lưới

qua động cơ sẽ biến thành cơ năng đưa ra trục động cơ

Vậy M > 0 ; ω > 0 => M ω > 0

M < 0 ; ω < 0 => M ω > 0

Nếu biểu diễn trên hệ tọa độ ( ,M) thì chế độ động cơ được biểu

diễn ở góc phần tư thứ nhất và thứ ba

b) Trạng thái máy phát

Trạng thái máy phát của động cơ là trạng thái mà momen

quay của động cơ ngược chiều với tốc độ nghĩa là M.  Ở trạng0

thái này động cơ sẽ làm việc như một máy phát, momen hãm sinh ra

do quá trình biến đổu năng lượng từ cơ ra điện và đóng ai trò là

momen hãm Mh Biểu diễn trên đồ thị ở góc phần tư thứ hai và thứ

tư

1.2.1.3 Đặc điểm của hệ F-Đ

+Ưu điểm chung của hệ F-Đ: sự chuyển đổi linh hoạt trạng thái làm việc, khảnăng quá tải lớn Do vậy hệ truyền động F-Đ thường được sử dụng trong cácmáy khai thác dùng ở công nghiệp mỏ

+ Nhược điểm: nhược điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máyđiện quay, trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, công suấtlắp đặt máy ít nhất gấp ba lần công suất động cơ chấp hành Ngoài ra do cácmáy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hóa có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốcđộ

1.2.2 Hệ thống truyền động xung áp động cơ một chiều

1.2.2.1 Nguyên lý hệ thống

Hình 1.9 Cấu trúc hệ truyền động xung áp một chiều

Sơ đồ đơn giản của hệ ĐAX-ĐM dùng khóa đóng và cắt bằngthyristor Trong đó, nguồn một chiều chỉnh lưu cầu diot 3 pha CL, tạo ra điệ áp Ud tương đối bằng phẳng, giúp cho việc duy trì chế độ dòng điện liên tục được dễ dàng

Điều khiển thyristor T1 mở và khóa bằng xung mở của bộ

điều khiển, ta sẽ được điện áp ra của bộ băm nối tiếp Ub đặt vào

phần ứng của động cơ ĐM, tương ứng sẽ có tốc độ w Trong chế độdòng điện liên tục, các đại lượng trong hệ được tính toán theo giá trịtrung bình : Điện áp hoặc sức điện động trung bình của bộ ĐAX :

u

R.U

u d

2

R.U

Hình 1.10 Đặc tính cơ của hệ truyền động

Xung điều khiển các thyristor T1 và T2 được tạo ra nhờ bộ BĐK với

tần số xung x x

1fT

 Khi thay đổi chu kỳ xung Txhay tần số xungx

f , ta sẽ làm thay đổi thời gian mở khóa của T1 và T2, từ đó thay

đổi được điệnáp Ub và Uu , dẫn đến điều chỉnh được tốc độ động cơ



Hình 1.11 Cấu trúc bộ điều chỉnh điện áp

1.2.2.2 Đặc điểm hệ thống truyền động xung áp động cơ một chiều

Đặc điểm của bộ biến đổi xung áp là: sử dụng các linh kiện

bán dẫn nên tổn hao ít, không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường,

khả năng tự động hóa cao, tuy nhiên sơ đồ phức tạp, mạch điều

khiển cũng phức tạp

1.2.2.3 Đưa ra phương án lựa chọn để thiết kế bộ biến đổi

Sau khi đưa ra bốn phương pháp án trên kết hợp với các chỉ

tiêu kinh tế kỹ thuật và khả năng vận hành cùng với điều kiện phát

triển của khoa học kỹ thuật chọn phương án dùng T-Đ Vì phương

pháp này có nhiều ưu điểm phù hợp với yêu cầu công nghệ

Vì vậy ta chọn hệ thống truyền động như sau:

+ Động cơ: chọn loại động cơ 1 chiều kích từ độc lập

+ Phương pháp điều chỉnh tốc độ : thay đổi điện áp đặt vào phần

ứng động cơ

+ Loại BBĐ: hệ truyền động T-Đ

1.3 PHÂN TÍCH CHỌN HÃM ĐỘNG CƠ

Hãm động cơ gồm 2 phương pháp:

+ Hãm theo phương pháp cơ

+ Hãm theo phương pháp điện

Hãm theo phương pháp cơ là dùng phanh cơ hoặc phanh điện – cơ, phanhđiện- cơ thường đặt ở cổ trục động cơ và có nhiều kiểu, nhiều loại nhưngnguyên tấc điều khiển tương tự nhau Khi cấp điện cho động cơ chạy thì cuộnphanh cũng được cấp điện khi đó cổ trục động cơ chạy thì cuộn phanh cũngđược cấp điện vì cổ trục động cơ được nối lỏng Khi cắt điện để động cơ đượcnối lỏng thì cuộn phanh cũng mất điện vì cổ trục động cơ bị ép lại

Hai mục đích sau phương pháp hãm phanh điện – cơ rất khó thực hiện nên takhông dùng phanh điện cơ

Phương pháp hãm điện dùng được trong tất cả các trường hợp trên nên taphân tích hãm điện

Trạng thái hãm của động cơ là trạng thái động cơ sinh ra momen điện từngược với chiều quay của roto đang có, có 3 trạng thái hãm :

+ Hãm tái sinh

+ Hãm ngược

+ Hãm động năng

Đặc điểm chung cho cả 3 trạng thái hãm điện là động cơ điện làm việc ở chế

độ máy phát, cơ năng của hệ TĐĐ đang có qua động cơ chuyển hóa thànhđiện năng để hoàn trả về lưới điện ( hãm tái sinh) hoặc tiêu thụ ở dạng nhiệttrên điện trở ( hãm ngược , hãm động năng)

1.3.1 Hãm tái sinh

Hãm tái sinh là trạng thái máy phát mà cơ năng tích lũy thành điện năng trả

về lưới điện Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ không tải

lý tưởng ( Eu > Uu ) Động cơ làm việc như một máy phát điện song song với lưới điện So với chế độ động cơ, dòng và momen hãm đã đổi chiều được xác định theo biểu thức:

Hãm tái sinh xảy ra trong các trường hợp sau đây:

+ Với tải mang tính chất tải phản kháng, hãm tái sinh bằng cách giảm điện áp

Uu2<Uu1

+ Với tải mang tính chất thế năng, ta tiến hanh hạ tải bằng cách đảo chiều điện

áp phần ứng Ở đây ta nghiên cứu tải mang tính chất phản kháng nên ta khôngxét trường hợp này

Khi hãm tái sinh không nên đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng vì đưa thêm

điện trở phụ vào sẽ làm cho hiệu suất của việc hãm tái sinh giảm đi tốc độ làmviệc khi hãm lớn gây ra mất an toàn

Vậy ta xét hãm tái sinh bằng phương pháp giảm điện áp nguồn

1.3.1.1 Hãm tái sinh với tải phản kháng (U u2 <U u1 )

Hãm tái sinh xảy ra ở những hệ có điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng Động

cơ khi giảm điện áp để để điều chỉnh tốc độ sừng máy và để đảo chiều quayXảy ra hãm tái sinh khi:

  

Hình 1.12 Hãm tái sinh với giảm điện áp U u

Khi thay đổi điện áp phần ứng:

Tốc độ không tải lý tưởng tại A:

 = const nên 2 đường đặc tính cơ song song với nhau

Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ với tốc độ không tải

lý tưởng Wo1 ở góc phần tư thứ nhất với momen cản Mc và tốc độ động cơ WAKhi thay đổi điện áp phần ứng, theo quán tính cơ nên tốc độ động cơ chưa kịp

thay đổi tức thời nên động cơ chuyển sang làm việc tại điểm B để thỏa mãn 2điều kiện đề bài:

Đoạn DC dòng điện và momen động cơ dương:

- Nhận xét:

Hãm tái sinh là phương pháp hãm kinh tế nhưng do ta chọn bộ biến đổi hìnhtia 2 pha mắc Diod Do là bộ biến đổi đơn Bộ biến đổi đơn không cho phépdẫn dòng ngược mà chỉ cho dẫn dòng theo một chiều nên hệ truyền động của

ta không thực hiện hiện hãm tái sinh này

1.3.2 Hãm ngược

Hãm ngược là trạng thái máy phát của động cơ khi momen cản động cơ ngượcchiều với tốc độ quay của động cơ (M    ) Có 2 loại hãm ngược

+ Hãm đảo chiều điện áp phần ứng (sử dụng với tải phản kháng)

+ Hãm đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng (sử dụng với tải mang tính chấtthế năng)

Ở đây ta chỉ xét tải phản kháng nên không xét đến tải thế năng

1.3.2.1 Hãm ngược đảo chiều điện áp phần ứng

Hình 1.13 a) Sơ đồ hãm ngược bằng đảo chiều điện áp phần ứng

b) Giản đồ hãm ngược bằng đảo chiều điện áp phần ứng

Khi thay đổi điện áp phần ứng:

 => 2 đặc tính cơ không song song với nhau

Động cơ đang làm việc ở điểm A, ta đổi chiều điện áp phần ứng ( vì dòng đảochiều lớn nên phải mắc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để hạn chế) thìđộng cơ sẽ chuyển sang chế độ làm việc tại điểm B để thỏa mãn 2 điều kiệnlàm việc trên đặc tính cơ mới và có tốc độ bằng tốc độ động cơ ở A:

Đến D momen động cơ cân bằng với momen cản => động cơ bắt đầu là việc ởchế độ xác lập

Đoạn BC hãm ngược vì Momen quay của động cơ ngược chiều với tốc độquay của động cơ (M    )

Nhận xét:

Hãm đảo chiều điện áp và đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng:

Khi hãm ngược ta vẫn sử dụng điện lưới do đó sẽ không thực hiện được khi

có sự cố mất điện Hãm ngược bằng phương pháp đảo cực tính đặt vào phầnứng động cơ như trên dòng điện rất lớn gây tổn thất năng lượng lớn E cũngchiều U động cơ làm việc như một máy phát mắc nối tiếp với lưới Lúc đó nóvừa nhận năng lượng từ lưới điện đồng thời lượng điện do nó phát ra đều tiêután trên mạch phần ứng dưới dạng nhiệt làm giảm tuổi thọ động cơ Mặt khácnếu như tốc độ động cơ đã giảm thấp nếu ta không cắt động cơ ra khỏi lướimột cách chính xác thì động cơ sẽ quay ngược lại do đó không phù hợp vớiyêu cầu công nghệ

1.3.3 Hãm động năng

Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà nănglượng cơ học của động cơ đã tích lũy trong quá trình làm việc trước đó biếnthành điện năng sử dụng trong mạch hãm dưới dạng nhiệt

Ta xét trường hợp hãm động năng kích từ độc lập

1.3.3.1 Hãm động năng kích từ độc lập

Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập ta cắtphần ứng của động cơ khỏi lưới điện 1 chiều và đóng vào 1 điện trở hãm,mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ

Hình 1.14 a) Sơ đồ hãm động năng của động cơ kích từ độc lập b) giản đồ hãm động năng của động cơ kích từ độ lập

Ban đầu K đóng, H mở động cơ làm việc ổn định tại điểm A, tốc độ không tải

+ Tốc độ động cơ không đổi

+ Làm việc trên đặc tính cơ mới

Đến 0 có trường hợp với tải thế năng động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại,nhưng ở đây ta chỉ xét tải phản kháng

Ở tải phản kháng động cơ dừng lại không khởi động theo chiều ngược lại

Từ B đến C là hãm động năng

Nhận xét:

Độ cứng đặc tính cơ  phụ thuộc vào Rh khi Rh càng nhỏ thì độ cứng đặc tínhđặc tính cơ càng cứng, momen hãm càng lớn hãm càng nhanh Tuy nhiên phảichọn Rh sao cho Ihdb <(2 2.5)Iđm Khi hãm động năng kích từ độc lập tiêu thụ

ít năng lượng từ lưới Năng lượng chủ yếu được tạo ra do động năng của động

cơ tích được trong quá trình làm việc Trong quá trình hãm động cơ chỉ tiêuthụ công suất kích từ rất nhỏ Pkt= (1 5)%P dm

1.2.4 Đánh giá, lựa chọn bộ biến đổi

Trong sơ đồ bộ chỉnh lưu tia 2 pha có Do ta chọn cho hệ thống truyền độngkhông làm việc ở chế độ nghịch lưu, không có chuyển năng lượng về nguồn

do đó không có hãm tái sinh Mặt khác phụ tải đã cho không đảo chiều, suấtđiện động E không đổi chiều vì vậy tốc độ động cơ không đảo chiều Muốnhãm ngược ta phải có các công tắc tơ để thực hiện đảo chiều điện áp, như vậy

sẽ rất phức tạp, giá thành cao, kích thước lại lớn Mặt khác về mặt năng lượngthì hãm ngược có chỉ tiêu năng lượng xấu nhất, cho nên ta không chọn hãmngược trong hệ thống truyền động Vì vậy chỉ còn lại hãm động năng với ưuđiểm là đơn giản và chỉ tiêu năng lượng hơn ở hãm ngược nên hợp lý hơn cảcho hệ thống truyền động điện

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC Giới thiệu về van bán dẫn thyristor:

Cấu tạo: Là dụng cụ bán dẫn gồm 4 lớp bán đẫn loại P và N ghép xen

kẽ nhau và có 3 cực anốt, catốt và cực điều khiển riêng G

Kí hiệu:

Nguyên lý hoạt động:

+ thyristor hoạt động khi thỏa mãn 2 điều khiện:

Điện áp đăt vào thyristor dương UAK > 0

Dòng điện kích dòng cho cực điều khiển G lớn hơn dòng duy trì thyristor

quá trình tăng nhanh chống của dòng điện Thyristor chuyển sang trạng thái mở

Đoạn 2: Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2 Trong giai đoạn nàymỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của điện

áp đặt lên Thyristor, đoạn này gọi là đoạn điện trở âm

Đoạn 3:Ứng với trạng thái mở của Thyristor Khi này cả 3 mặt ghép đã

K A

G

trở thàng đẫn điện Dòng chảy qua Thyristor chỉ còn bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài Điện áp rãi trên Thyristor rất lớn khoảng 1V Thyristor được giữ

ở trạng thái mở chừng nào I còn lớn hơn dòng duy trì IH

Đoạn 4:Ứng với trạng thái Thyristor bị đặt dưới điện áp ngược Dòng điện rất lớn, khoảng vài chục mA Nếu tăng U đên Ung thì dòng điện ngược tăng lên nhanh chóng, mặt ghép bị chọc thủng, Thyristor bị hỏng Bằng cách cho Iượng lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính Volt - Ampe với các Uch nhỏ dần

đi

Giới thiệu về chỉnh lưu:

Các thiết bị điện tử - viễn thông được nuôi trực tiếp bằng nguồn điệnmột chiều mà nguồn điện một chiều là nguồn điện phổ biến nhất, lợi nhuậnnhất và kinh tế nhất với công suất lớn nhất lại là nguồn điện lưới xoay chiềutần số 50 Hz Để sử dụng được nguồn điện xoay chiều cho thiết bị một chiều

ta phải biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng dòng điện một chiều,

Người ta sử dụng bộ biến đổi dòng điện, điện áp xoay chiều thành dòng điện,điện áp một chiều còn được gọi là bô chình lưu, các bộ chỉnh lưu sử dụng cácvan bán dẫn thyristor, diot

Bộ chỉnh lưu sử dụng van diot là bộ chỉnh lưu không điều khiển được

Bộ chỉnh lưu sử dụng van thyristor là bộ chỉnh lưu điều khiển được

Bộ chỉnh lưu sử dụng cả van thyristor và van diot là bộ chỉnh lưu bán điềukhiển

Gồm các BBD (bộ biến đổi) hình tia một pha, 2 pha, 3 pha, và hình cầu 1pha, hình cầu 2 pha, hình cầu 3 pha,

Sơ đồ hình tia:

Các van có Katot nối với nhau và Anot nối với nhau

Sơ đồ hình tia tại một thời điểm chỉ cho một van dẫn

Theo yêu cầu của đề bài ta phân tích bộ biến đổi hình tia 2 pha

Hình tia 2 pha:

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.1 Sơ đồ hình tia 2 pha

Tải R+L:

Cuộn cảm Ld tích lũy và giải phóng năng lượng từ trường, cuộn cảm tích lũy

từ trường khi có dòng điện qua và giải phóng khi không có dòng điện chạy qua Khi L d nắn dòng điện Inguonthành xung vuông

Hình 2.2 giản đồ hình tia 2 pha

Nhận xét:

Bộ chỉnh lưu hình tia 2 pha khi làm việc với điện cảm lớn , năng lượng củacuộn cảm tích lũy sẽ được xả khi nguồn điện đổi dấu gây ra điện áp âm trongmạch, thyristor phải chịu điện áp ngược gấp đôi bình thường gây hỏng van và

bộ biến đổi, để khắc phục nhược điểm này người ta mắc thêm van diod Dongược

Công thức tính toán điện áp và dòng điện trung bình chỉnh lưu trên tải:

UIR



2.1 PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU HÌNH TIA 2 PHAMẮC DIOD Do NGƯỢC

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hình tia 2 pha mắc Diod Do ngược

T1 đặt điện áp thuận lên T2 nhưng T2 chưa mở vì chưa có tín hiệu điều khiển

Do mở uDo = 0; uT1= u21bắt đầu chuyển sang âm, T2 vẫn khóa nên lúc trong sơ

đồ chỉ có van Do dẫn dòng ta có:

uT1 =u21; uT2=u22; iT1=0; iT2=0; iDo= id =Id

Tại ωt =v2 thì T2 có tín hiệu điều khiển được đặt điện áp thuận nên T2 mở uT2

= 0, uDo = u22 >0, uDo =- u d= u22 <0 nên D khóa Trong giai đoạn này chỉ cóvan T2 dẫn dòng nên:

Hình 2.4 giản đồ hình tia 2 pha mắc Diod Do ngược

2.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC

2.2.1 Tính toán chọn máy biến áp động lực

Hình.2.5 Sơ đồ nguyên lý các thiết bị bảo vệ

Chọn giá trị điện áp định mức của cuộn dây thứ cấp máy biến áp cungcấp

Máy biến áp để tạp ra điện áp phù hợp cho bộ biến đổi Máy biến áp phải có

số pha, điện áp định mức, dòng điện định mức phù hợp

+ điện áp phía sơ cấp máy biến áp (MBA):

k3: Hệ số tính đến góc điều khiển min  0 ( với k3 = 1 1,15) Chọn k3= 1,15

k4: Hệ số tính đến sụt áp trên điện trở thuần của nguồn cung cấp và sụt áp trênđiện cảm nguồn do chuyển mạch (k4=1,151,25) Chọn k4= 1,2

U2đm = 220.1,11.1,05.1,15.1,2= 353,85 (V)

Ta chọn U2đm= 360 (V)

Chọn các thông số khác của máy biến áp

+ Chọn điện áp sơ cấp: Ta chọn điện áp sơ cấp cho MBA ( Ud) U1đm = 380 (v)+ Giá trị hiệu dụng dòng thứ cấp MBA:

2đm I đm

I K I

Với

d 2

I

II