LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ
ĐIỆN MỘT CHIỀU": http://123doc.vn/document/568654-dieu-chinh-toc-do-va-dao-chieu-quay-dong-co-dien-mot-chieu.htm
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
LêI NãI §ÇU
Ngày nay, Khoa học _ Kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng và khơng thể thiếu trong q
trình phát triển kinh tế, CNH – HĐH đất nước. Trong những thành tựu khoa học – kỹ
thuật phục vụ cơng cuộc phát triển đất nước thành cơng, phải kể đến cả những đóng góp
của ngành tự động hố trong cả đời sống, cũng như trong sản xuất cơng nghiệp mà Điện
tử cơng suất góp phần giải quyết những bài tốn kĩ thuật phức tạp trong các lĩnh vực tự
động hóa. Việc ứng dụng điện tử cơng suất vào truyền động điện điều khiển tốc độ động
cơ trong các xí nghiệp cơng nghiệp hiện đại ngày càng nhiều và khơng thể thiếu. Một
trong những ứng dụng của đtcs trong sản xuất cơng nghiệp là điều khiển tốc độ động cơ
một chiều. Chính vì vậy chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “ĐIỀU CHỈNH TỐC
ĐỘ VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” dưới sự giúp đỡ của thầy
Nguyễn Trung Thành.
Đồ án gồm các nội dung sau:
•Chương I : Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương
pháp điều chỉnh tốc độ động cơ.
•Chương II : Các phần tủ bán dẫn và các phương pháp lựa chon
mạch điều khiển.
•Chương III: Tính tốn thiết kế và chế tạo mơ hình mạch.
Trong q trình thực hiện đề tài, Mặc dù chúng em đã rất nỗ lực và cố gắng làm
việc với tinh thần học hỏi cộng với quyết tâm cao nhất, song do trình độ còn có hạn nên
khơng thể tránh khỏi nhiều sai sót, chúng em kính mong nhận được sự phê bình, góp ý
của các thầy cơ giáo và các bạn để đồ án của chúng em được hồn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong bộ mơn, đặc biệt là thầy
Nguyễn Trung Thành đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án
mơn học này.
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Thị Trang
2. Phạm Quốc Toản
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 5
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
Mục Lục
Nội Dung Trang
Tên đề tài
Lời nói đầu
Mục lục
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện
CHƯƠNG I: NHU CẦU VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều.
1.2. Ứng dụng của đợng cơ điện mợt chiều.
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
2.1. Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều
2.2. Cấu tạo động cơ điện một chiều
2.2.1. Phần tĩnh (stator)
2.2.2. Phần quay (rotor)
2.3. Ngun lý làm việc của động cơ điện một chiều:
2.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập
2.4.1. Sơ đồ ngun lý:
2.4.2. Phương trình đặc tính cơ:
2.4.3. Ảnh hưởng của các thơng số tới tốc độ động cơ
2.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
2.6. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách
thay đổi điện áp phần ứng
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC
3.1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha có điều khiển:
3.2. Tính tốn lựa chon mạch động lực:
3.2.1. Tính tốn chọn van động lực:
3. 2.2. Tính chọn máy biến áp điện lực:
3.2.3. Tính tốn cuộn kháng san bằng L
D
:
3.3. Tính chọn thiết bị bảo vệ cho van:
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 6
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
3.3.1. Bảo vệ q điện áp cho van:
3.3.2. Bảo vệ q dòng điện cho van:
3.3.3. Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bán dẫn:
3.4. Thiết kế mạch kích từ độc lập cho động cơ:
CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN, TÍNH TỐN MẠCH
ĐIỀU KHIỂN THIRISTOR
4.1 Giới thiệu chung:
4.2. Một số hệ thống điều khiển đồng bộ:
4.2.1.Ngun tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS
4.2.2 Ngun tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính
4.3. Hệ thống điều khiển theo ngun tắc thẳng đứng tuyến tính
4.3.1. Sơ đồ khối
4.3.2 Ngun lý hoạt động:
4.4. Các khâu trong hệ thống điều khiển thẳng đứng tuyến tính
4.4.1 Khâu đồng pha
4.4.2 Khâu so sánh
4.4.3 Khâu khuếch đại xung
4.5. Giới thiệu về vi mạch TCA 785
4.5.1. Sơ đồ ngun lý:
4.5.2 Ngun lí làm việc của TCA 785:
4.6. Tính tốn linh kiện trong mạch:
4.6.1 Khối tạo xung
4.6.2. Khối khuếch đại xung:
CHƯƠNG V: LÝ THUYẾT VỀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TỐN
5.1. Đại cương:
5.2. Ký hiệu, các tính chất và các tham số cơ bản.
5.2.2 Các tính chất cơ bản:
5.2.3 Đặc tính truyền đạt của bộ KĐTT:
5.2.4 Các thơng số cơ bản:
5.2.5 Đặc tính kỹ thuật của OP - AMP:
5.2.6 Điện trở và tần số:
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 7
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
5.2.7 Dòng điện tĩnh, điện áp vào lệch khơng.
5.3. Các mạch ứng dụng cơ bản
5.3.1. Mạch khuếch đại đảo:
5.3.2 Mạch khuếch đại khơng đảo: (Non_inverting Amplifier)
5.3.3. Mạch cộng đảo:
5.3.4. Mạch cộng khơng đảo:
5.3.5. Mạch trừ:
5.3.6. Mạch so sánh.
CHƯƠNG VI: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN MẠCH PHẢN HỒI
6.1. Các bộ điều chỉnh phản hồi
6.1.1. Bộ điều chỉnh tỉ lệ P:
6.1.2. Bộ điều chỉnh tích phân I
6.1.3. Bộ điều chỉnh vi phân D
6.1.4. Bộ điều chỉnh PID
6.2. Mạch phản hồi âm tốc độ:
CHƯƠNG VII: TÍNH TỐN BẢO VỆ CHO ĐỘNG CƠ
7.1. Bảo vệ mất kích từ.
7.2.Bảo vệ q áp:
7.3.Bảo vệ thấp áp:
7.4. Tổng hợp mạch bảo vệ
7.4.1. Thuyết minh sơ đồ:
7.4.2. Thơng số một số linh kiện:
a. IC khuếch đại thuật tốn LM324
b. MOSFET IRF540
c. IC 7432
CHƯƠNG VIII: TÍNH TỐN THIẾT KÊ MẠCH NGUỒN CUNG
CẤP CHO CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN
8.1. Giới thiệu về sơ đồ
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 8
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
8.2. Thơng số của linh kiện
CHƯƠNG IX: LẮP RÁP VÀ HỒN THIỆN SẢN PHẨM
9.1. Thiết kế mơ hình
9.2. cách sử dụng
Danh mục tài liệu tham khảo
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
I. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan
trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều
thơng dụng.
Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm nhiều khả năng điều chỉnh tốc độ rất
tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng q tải. Chính vì vậy mà động cơ một
chiều được dùng nhiều trong các ngành cơng nghiệp có u cầu cao về điều chỉnh tốc độ
những cán thép, hầm mỏ, giao thơng vận tải…mà điều quan trọng là các ngành cơng
nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều.
Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó
nhưng so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn(dễ phát sinh tia lửa điện)…nhưng
do những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng
nhất định trong sản xuất.
Cơng suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng
10000KW , điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000V. Hướng phát triển hiện nay là cải
tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và chế tạo những động
cơ có cơng suất lớn…
II. Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều.
Kết cấu của máy điện một chiều có thể phân tích thành 2 phần chính là phần tĩnh
và phần quay.
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 9
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
1. Phần tĩnh hay stato.
Đây là phần đứng n của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:
a) Cực từ chính:
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngồi lõi
sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kĩ thuật điện hay thép cacbon dày
0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối . Cực
từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bu lơng. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây
đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kĩ thành một khối tẩm
sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các
cực từ này được nối tiếp với nhau.
b) Cực từ phụ:
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép
của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu
tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn với vỏ máy nhờ những
bulong.
c) Gơng từ :
Gơng từ dùng làm mạch nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy .Trong động cơ
nhỏ và vừa thơng thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng
thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
d) Các bộ phận khác:
+ Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi những vật ngồi rơi vào làm hỏng dây
quấn và an tồn cho người chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa lắp máy còn có tác
dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.
+ Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngồi. Cơ cấu chổi
than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chạy lên cổ góp. Hộp
chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay
được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố
định lại.
2. Phần quay hay roto.
a) Lõi sắt phần ứng:
Dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách
điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xốy gây nên. Trên lá
thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thơng gió để
khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thơng gió dọc trục.
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 10
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ,
giữa đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thơng gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các
khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào
trục.Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá roto. Dùng giá roto có thể tiết
kiệm thép kĩ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng roto.
b) Dây quấn phần ứng
Dây quấn phần ứng là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Dây
quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có cơng
suất tới vài KW thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường
dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.
Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt
hoặc đai chăt dây quấn. Nêm làm bằng tre gỗ hay bakelit.
c) Cổ góp:
Dùng để chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều . Cổ góp gồm nhiều phiến
đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lỗ mica dài từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành
một hình trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp
trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây
của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.
d) Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường
chế tạo theo kiểu bảo vệ, ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió. Cánh quạt nắp trên trục máy
khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào động cơ, gió đi qua vành góp, cực từ lõi
sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngồi làm nguội máy.
+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy
thường làm bằng thép cacbon tốt.
3. Ngun lý hoạt động của động cơ điện một chiều.
Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng.
- Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thơng kích từ.
- Nguồn phần ứng được đưa vào hai chổi than để đưa vào cổ góp của phần
ứng .
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 11
Nguyễn Thị Trang
+
-
I
F
F
a
b
c
d
I
n
®t
®t
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng có
dòng điện I
ư
các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện từ F
đt
tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Khi
phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có phiến góp
đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi đảm bảo động cơ có chiều quay
khơng đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động E
ư
chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.
Ở động cơ điện một chiều sức điện động E
ư
ngược chiều với dòng điện I
ư
nên E
ư
còn gọi là sức phản điện động.
Phương trình cân bằng điện áp: U= E
ư
+R
ư
.I
ư
Trong đó: R
ư
: điện trở phần ứng
I
ư
: dòng điện phần ứng
E
ư
: sức điện động
- Một số loại động cơ điện một chiều.
+ Động cơ điện kích thích độc lập hoặc song song.
+ Động cơ điện kích thích nối tiếp.
+ Động cơ điện kích thích hỗn hợp
- Các đại lượng định mức.
Chế độ làm việc định mức được đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên
nhãn máy và gọi là những lượng định mức. Trên nhãn máy thường ghi những đại
lượng sau:
• Cơng suất định mức Pđm (kW hay W): là cơng suất cơ đưa ra ở đầu
trục máy.
• Điện áp định mức Uđm (V).
• Dòng điện định mức Iđm (A).
• Tốc độ định mức n
đm
(vg/phút).
Ngồi ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dòng điện kích từ và các số liệu về điều
kiện sử dụng…
B. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều là rất quan trọng nó có thể
giúp ta dễ dàng chọn lựa phương phù hợp cho từng hệ thống riêng biệt .
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 12
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so
với loại động cơ khác, khơng những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu
trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao
trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.
I. Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng hệ thống điều chỉnh
tốc độ
Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ
tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện:
1. Phạm vi điều chỉnh tốc độ ( Dải điều chỉnh )
Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất n
max
và tốc độ bé nhất n
min
mà
người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức:
D = n
max
/n
min
.
Trong đó:
n
max
: Được giới hạn bởi độ bền cơ học.
n
min
: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thơng thường người ta chọn n
min
làm đơn vị.
Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào u cầu của từng hệ thống, khả
năng từng phương pháp điều chỉnh.
2. Sai số tốc độ (sai lệch tĩnh)
Là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác tốc độ đặt n
đ
.
S
t
%=(n
đ
- n)/n
đ
Trong đó : n
đ
: tốc độ đặt (rad/s).
n : là tốc độ thực tế của động cơ (rad/s).
Khi n = n
đ
thì hệ thống đạt được độ chính xác cao.
S càng nhỏ thì độ chính xác càng cao.
3. Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ
Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ. Độ liên tục khi điều chỉnh tốc độ γ
được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau:
γ = n
i+1
/n
i
Trong đó:
n
i
: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ i.
n
i + 1
: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ ( i + 1 ).
Với n
i
và n
i + 1
đều lấy tại một giá trị moment nào đó.
γ tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ càng liên tục. Lúc này hai cấp
tốc độ bằng nhau, khơng có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vơ cấp.
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 13
Nguyễn Thị Trang
Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử Đồ án mơn học
II. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện
một chiều
Dựa vào phương trình đặc tính cơ:
M
K
R
K
U
2
-
)( Φ
−
Φ
=
ω
Ta thấy rằng để điều chỉnh tốc độ động cơ ta có thể điều khiển bằng ba phương
pháp sau:
- Điều khiển tốc độ động cơ bằng điện trở phần ứng
- Điều khiển tốc độ bằng từ thơng
- Điều khiển tốc độ bằng điện áp phần ứng
1. Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng điện trở phần ứng
Bằng cách thay đổi điện trở phụ nối tiếp mạch phần ứng
-
-
I
K
RR
K
U
f
Φ
+
−
Φ
=
ω
Khi thay đổi
f
R
thì
Φ
=ω
K
U
0
khơng đổi
Ngun lý điều khiển:
(a) (b)
Hình 1.4: a- sơ đồ ngun lý điều khiển
b- đặc tính điều chỉnh
Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với đặc tính tự nhiên có tải là M
C
và tốc độ ω
1
.
Để điều chỉnh tốc độ ta đóng một điện trở R
f
vào mạch phần ứng. Khi đó dòng I
ư
giảm
GVHD: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Phạm Quốc Toản 14
Nguyễn Thị Trang
KT
¦
Rf
ω
(rad/s)
ω
0
b
M(N.m)
Μ
c
R
f2
R
f1
TN
a
c
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét