Xem mẫu
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
Bé Gi¸o dôc & ®µo t¹O
Tr-êng ®¹i häc s- ph¹m kü thuËt H-ng Yªn
khoa ®iÖn - ®iÖn tö
--------------------o0o--------------------
§å ¸n Tèt nghiÖp
§Ò tµi :
Gi¸o viªn h-íng dÉn :
Sinh viªn thùc hiÖn :
H-ng Yªn, Th¸ng
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -1-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
Tr-êng ®hsp kü thuËt h-ng yªn céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam
Khoa ®iÖn –®iÖn tö §éc lËp- Tù do- H¹nh phóc
®å ¸n m«n häc
Ngµnh ®µo t¹o :Kü ThuËt §iÖn
Khãa häc: 2005 - 2007
Gi¸o viªn h-íng dÉn : §ç C«ng Th¾ng
Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn Ngäc §Ünh
NguyÔn ThÞ H»ng
Hoµng §øc Tr-êng
1/ Tªn ®Ò tµi: TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ bé nguån cÊp cho ®éng c¬ ®iÖn
mét chiÒu cã ®iÒu chØnh tèc ®é vµ ®¶o chiÒu quay.
2/ Sè liÖu cho tr-íc:
- Th«ng sè ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp P ®m =15kw, U®m = 220V, L- = 100mH; n®m =
1000vßng/phót, I®m= 81,5A
-D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é D=20/1, sai sè tèc ®é tØnh s=0,06
3/ Néi dung cÇn hoµn thµnh:
1. ThiÕt kÕ , ph©n tÝch bé nguån biÕn ®æi AC thµnh DC dïng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu
kÝch tõ ®éc lËp .
2. §iÒu chØnh , æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ cã ®¶o chiÒu quay.
3. M« h×nh ho¸ to¸n häc hÖ thèng .
4. M« pháng trªn Matlabsimulink.
4/ Thêi gian thùc hiÖn:
- Ngµy giao ®Ò : 5 th¸ng 9 n¨m 2006
- Ngµy hoµn thµnh: 05 th¸ng 11 n¨m 2006
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -2-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
NhËn xÐt ®¸nh gi¸ cña gi¸o viªn h-íng dÉn
Gi¸o viªn h-íng dÉn
Ngµy th¸ng n¨m 2006
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -3-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
Môc lôc
PhÇn I: Ph©n tÝch vµ lùa chän ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng
I. Môc ®Ých vµ ý nghÜa
II. Nh÷ng yªu cÇu c«ng nghÖ cña phô t¶i
1. C¸c ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng
1.1 Chän hÖ truyÒn ®éng
1.2 Ph©n tÝch vµ lùa chän lo¹i ®éng c¬ truyÒn ®éng
1.3 Giíi thiÖu ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp
2. Lùa chän ph-¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é cho ®éng c¬
2.1 §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch ®-a ®iÖn trë phô
vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬
2.2 §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng
2.3 §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p m¹ch phÇn øng
2.4 NhËn xÐt vµ kÕt luËn ph-¬ng ¸n lùa chän
3. Chän bé biÕn ®æi
3.1 HÖ thèng truyÒn ®«ng F-§
3.2 HÖ thèng truyÒn ®éng V-§
3.3 KÕt luËn lùa chän bé biÕn ®æi
PhÇn II: Chän vµ ph©n tÝch m¹ch ®éng lùc
1. Giíi thiÖu chung
2. Chän s¬ ®å chØnh l-u ®Ó cung cÊp cho ®éng c¬
3. NhËn xÐt vµ kÕt luËn ph-¬ng ¸n lùa chän
4. Chän ph-¬ng ¸n ®¶o chiÒu quay
PhÇn III: Chän vµ ph©n tÝch m¹ch ®iÒu khiÓn
1. Giíi thiÖu chung
2.
3. Ph©n tÝch m¹ch ®iÒu khiÓn
4.
5.
6. ThiÕt kÕ m¹ch t¹o nguån nu«i
7. Gi¶n ®å m¹ch ®iÒu khiÓn vµ s¬ ®å nguyªn lÝ toµn m¹ch
PhÇn IV: TÝnh chän thiÕt bÞ
1. Môc ®Ých ý nghÜa
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -4-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
2. TÝnh chän m¹ch ®éng lùc:
a) Chän ®éng c¬
b) Chän m¸y biÕn ¸p
c) Chän ¸p to m¸t ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn vµ b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc
d) Chän c¸c van chØnh l-u
e) Chän cuén kh¸ng san b»ng
f) Chän m¹ch R-C b¶o vÖ van
g) Chän biÕn ¸p xung
h) Chän ®iÖn trë h·m
3. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®iÒu khiÓn:
PhÇn V: X©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh vµ kiÓm tra chÊt l-îng tÜnh
1. Môc ®Ých ý nghÜa
2. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ cao nhÊt
3. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt
4. KiÓm tra chÊt l-îng tÜnh
PhÇn IV: X©y dùng m« h×nh to¸n häc vµ m« pháng MATLAB
1.M« h×nh ho¸ to¸n häc hÖ thèng .
2. M« pháng Matlab& Simulink
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -5-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
Lêi nãi ®Çu
Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, ®Æc biÖt lµ trong khoa häc kü thuËt
®ang ngµy cµng ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ, c«ng nghÖ míi thuéc c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau
còng nhê ®ã ®· ra ®êi nh»m ®¸p øng nhu cÇu cña x· héi. HiÖn nay kü thuËt ®iÒu khiÓn vÒ
§iÖn tö c«ng suÊt còng n»m trong sè c¸c m«n khoa häc kü thuËt cã vai trß ®Æc biÖt quan
träng. M«n ®iÖn tö c«ng suÊt ®· ®-îc gi¶ng d¹y réng r·i ë c¸c tr-êng §¹i häc, Cao ®¼ng
vµ Trung häc chuyªn nghiÖp trong c¶ n-íc. Tuy nhiªn nh÷ng øng dông cña nã vÉn ch-a
®-îc khai th¸c triÖt ®Ó trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn, ®o l-êng. Trong qu¸ tr×nh tham gia
häc tËp t¹i tr-êng §HSPKT H-ng Yªn, ®-îc sù chØ ®¹o cña nhµ tr-êng, cña khoa §iÖn-
§iÖn Tö, ®Æc biÖt lµ sù chØ ®¹o, h-íng dÉn trùc tiÕp cña thÇy gi¸o §ç C«ng Th¾ng giao
cho lµm ®Ò tµi ®å ¸n m«n häc: ThiÕt kÕ, chÕ t¹o bé nguån biÕn ®æi AC- DC ®iÒu khiÓn
tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu. Sau mét thêi gian t×m hiÓu vµ nghiªn cøu ®Õn nay chóng em ®·
hoµn thµnh ®Ò tµi cña m×nh. Víi kiÕn thøc cßn rÊt h¹n chÕ, kinh nghiÖm ch-a v÷ng vµng
cho nªn kh«ng tr¸nh khái nhiÒu thiÕu sãt. RÊt mong ®-îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c
thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n ®Ó ®Ò tµi cña chóng em ®-îc hoµn thiÖn h¬n.
Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n!
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -6-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
PhÇn I
Ph©n tÝch vµ lùa chän ph-¬ng ¸n
truyÒn ®éng ®iÖn.
I. Môc ®Ých vµ ý nghÜa.
- Môc tiªu c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn lµ ph¶i ®¶m b¶o gi¸
trÞ yªu cÇu cña c¸c ®¹i l-îng ®iÒu chØnh mµ kh«ng phô thuéc vµo t¸c ®éng cña c¸c
®¹i l-îng nhiÔu trong hÖ ®iÒu chØnh.
- Khi thiÕt kÕ hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn cÇn ph¶i ®¶m b¶o hÖ thùc
hiÖn ®-îc tÊt c¶ c¸c yªu cÇu ®Æt ra, ®ã lµ c¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ, c¸c chØ tiªu
chÊt l-îng vµ c¸c yªu cÇu vÒ kinh tÕ. ChÊt l-îng cña hÖ ®-îc thÓ hiÖn trong tr¹ng
th¸i ®éng vµ tÜnh. Trong tr¹ng th¸i tÜnh yªu cÇu quan träng nhÊt lµ ®é chÝnh x¸c
®iÒu chØnh. §èi víi tr¹ng th¸i ®éng cã c¸c yªu cÇu vÒ æn ®Þnh vµ c¸c chØ tiªu vÒ
chÊt l-îng ®éng lµ ®é qu¸ ®iÒu chØnh, tèc ®é ®iÒu chØnh, thêi gian ®iÒu chØnh vµ tÇn
sè dao ®éng. ë c¸c hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn, cÊu tróc m¹ch ®iÒu
khiÓn, luËt ®iÒu khiÓn vµ tham sè cña c¸c bé ®iÒu khiÓn cã ¶nh h-ëng rÊt lín ®Õn
chÊt l-îng cña hÖ. V× vËy khi thiÕt kÕ hÖ ta ph¶i thùc hiÖn c¸c bµi to¸n vÒ ph©n tÝch
vµ tæng hîp hÖ ®Ó t×m ra lêi gi¶i hîp lÝ ®¸p øng ®-îc yªu cÇu kinh tÕ vµ kÜ thuËt ®Ò
ra.
II. Nh÷ng yªu cÇu c«ng nghÖ cña phô t¶i.
1. C¸c ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng.
1.1 . Chän hÖ truyÒn ®éng.
A . HÖ truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬ (F- §).
M¸y ph¸t ®ãng vai trß bé biÕn ®æi ®iÖn. §iÖn n¨ng ®-îc biÕn ®æi thµnh c¬ n¨ng
vµ sau ®ã c¬ n¨ng l¹i ®-îc biÕn thµnh ®iÖn n¨ng mét chiÒu th«ng qua biÕn ®iÒu
khiÓn lµ dßng ®iÖn kÝch tõ m¸y ph¸t mét chiÒu. M¸y ph¸t nµy th-êng do ®éng c¬
s¬ cÊp kh«ng ®ång bé (K§B) ba pha ®iÒu quay vµ coi tèc ®é quay cña m¸y ph¸t lµ
kh«ng ®æi .
* ¦u ®iÓm cña hÖ (F- §) lµ sù chuyÓn tr¹ng th¸i lµm viÖc linh ho¹t, kh¶ n¨ng qu¸
t¶i lín. Do vËy th-êng sö dông hÖ truyÒn ®éng (F- §) ë c¸c nhµ m¸y khai th¸c
trong c«ng nghiÖp má.
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -7-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
* Nh-îc ®iÓm cña hÖ (F - §) lµ g©y tiÕng ån lín, c«ng suÊt l¾p ®Æt m¸y Ýt nhÊt gÊp
ba lÇn c«ng suÊt chÊp hµnh.
b. HÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l-u ®iÒu khiÓn - ®éng c¬ (CL - V),
Bé biÕn ®æi ®iÖn lµ c¸c m¹ch chØnh l-u ®iÒu khiÓn cã suÊt ®iÖn ®éng E d phô
thuéc vµo gi¸ trÞ cña pha xung ®iÒu khiÓn (gãc ®iÒu khiÓn ). ChØnh l-u cã thÓ dïng
lµm nguån ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn kÝch thÝch ®éng c¬. Tuú theo yªu cÇu
cô thÓ cña truyÒn ®éng mµ cã thÓ dïng s¬ ®å chØnh l-u thÝch hîp.
Cßn hÖ thèng van - ®éng c¬ cã ®é t¸c ®éng nhanh cao, kh«ng g©y ån vµ dÔ tù ®éng
ho¸ do c¸c van b¸n dÉn cã hÖ sè khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cao, thuËn tiÖn cho viÖc
thiÕt lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh m¹ch vßng ®Ó n©ng cao chÊt l-îng c¸c
®Æc tÝnh tÜnh vµ ®Æc tÝnh ®éng cña hÖ .
Tõ c¸c -u nh-îc ®iÓm cña c¸c hÖ truyÒn ®éng trªn ta chän hÖ truyÒn ®éng van -
§éng c¬ (CL - V) v× hÖ thèng nµy kh¾c phôc ®-îc nh÷ng nh-îc ®iÓm cña hÖ thèng
(F - §) .
1.2. Ph©n tÝch vµ lùa chän c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn .
a. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp .
Khi nguån ®iÖn mét chiÒu cã c«ng suÊt kh«ng ®ñ lín th× m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ
m¹ch kÝch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp víi nhau, lóc nµy ®éng c¬ ®-îc
gäi lµ ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp .
b. §éng c¬ xoay chiÒu ®ång bé.
§éng c¬ ®ång bé ®-îc sö dông kh¸ réng r·i trong nh÷ng truyÒn ®éng c«ng suÊt
trung b×nh vµ lín, cã yªu cÇu æn ®Þnh tèc ®é cao. §éng c¬ ®ång bé th-êng dïng
cho c¸c m¸y b¬m, qu¹t giã, c¸c truyÒn ®éng cña nhµ m¸y luyÖn kim, th-êng sö
dông lµm ®éng c¬ s¬ cÊp trong c¸c tæ m¸y ph¸t - ®éng c¬ c«ng suÊt lín.
c. §éng c¬ xoay chiÒu kh«ng ®ång bé.
§éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé (K§B) ®-îc sö dông kh¸ réng d·i trong thùc tÕ.
¦u ®iÓm: Næi bËt cña lo¹i ®éng c¬ nµy lµ: CÊu t¹o ®¬n gi¶n, ®Æc biÖt lµ ®éng c¬
r«to lång sãc, so víi ®éng c¬ mét chiÒu ®éng c¬ kh«ng ®oßng bé cã gi¸ thµnh h¹,
vËn hµnh tin cËy, ch¾c ch¾n. Ngoµi ra ®éng c¬ kh«ng ®ång bé dïng trùc tiÕp l-íi
®iÖn xoay chiÒu ba pha nªn kh«ng cÇn trang bÞ thªm c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi kÌm theo.
Nh-îc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ ®iÒu chØnh tèc ®é vµ khèng chÕ c¸c
qu¸ tr×nh qu¸ ®é khã kh¨n; riªng víi ®éng c¬ r«to lång sãc cã c¸c chØ tiªu khëi
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -8-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
®éng xÊu h¬n.
* Tõ c¸c lo¹i ®éng c¬ trªn ta chän ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp v× ®iÒu
chØnh tèc ®é vµ c¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®é dÔ dµng, kh«ng nh÷ng vËy cÊu tróc m¹ch
lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n ®ång thêi l¹i ®¹t chÊt l-îng cao, gi¶i ®iÒu chØnh
tèc ®é réng .
1.3. Giíi thiÖu ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.
a.S¬ ®å cÊu tróc.
U- _
+
Rf
E
I
CKT RKT
IKT
UKT
+ _
H×nh 1.1:S¬ ®å nèi d©y cña ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp
b. Ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬.
§Æc tÝnh c¬ lµ mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é vµ m« men ®iÖn tõ n = f(M) khi
Ikt = const.
Theo s¬ ®å cÊu tróc viÕt ph-¬ng tr×nh c©n b¾ng ®iÖn ¸p.
U- = I(R- + Rf) + E
Trong ®ã : U- lµ ®iÖn ¸p phÇn øng, V.
E- S®® phÇn øng,V.
R- ®iÖn trë cña m¹ch ph©nd øng, .
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng -9-
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
Rf ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng, .
Víi: R- = r- + rcf +rb + rct.
r- §iÖn trë cuén d©y phÇn øng.
rcf §iÖn trë cùc tõ phô.
rb §iÖn trë cuén bï.
S®® ®éng E- cña phÇn øng ®éng c¬ ®-îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc :
pN
E- = K .
2a
Trong ®ã : p lµ sè ®«i cùc tõ chÝnh .
N lµ sè thanh dÉn t¸c dông cña cuén d©y phÇn øng .
a lµ sè ®«i m¹ch nh¸nh song song cña cuén d©y phÇn øng.
lµ tõ th«ng kÝch tõ d-íi mét cùc .
lµ tèc ®é gãc rad/s.
pN
K= HÖ sè cÊu t¹o ®éng c¬.
2a
NÕu biÓu diÔn tèc ®é quay n (vßng / phót) th× .
E- = K en
2n n pN
E- = n
60 9.55 60a
pN
Ke : HÖ sè s®® cña ®éng c¬.
60a
Thay Eu K vµo ph-¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p ta cã:
U u Ru R f
Iu
K K
§©y lµ ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬
MÆt kh¸c m« men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ x¸c ®Þnh bëi:
M dt
M dt KI u I u
K
Thay vµo ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn ta cã:
U u Ru R f
M
K K 2 dt
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 10 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
NÕu bá qua tæn thÊt c¬ vµ tæn thÊt thÐp th× m« men c¬ trªn trôc ®éng c¬ b»ng m«n
men ®iÖn tõ kÝ hiÖu M M dt M co M
U u Ru R f
M
K K 2
§©y lµ ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬
.
0 0
dm dm
I®m Inm I M®m Mnm M
H×nh 1.2: §Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬
®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp
Uu
Theo ®å thÞ trªn khi I u 0 hoÆc M 0 ta cã: 0
K
0 : lµ tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t-ëng cña ®éng c¬
Cßn khi 0 ta cã:
Uu
Iu I nm
Ru R f
M K.Inm M nm
I nm , M nm : lµ dßng ®iÖn vµ m« men ng¾n m¹ch
c. Ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é
Tõ ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ :
U u Ru R f
M
K K 2
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 11 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
Ta thÊy cã 3 tham sè ¶nh h-ëng : tõ th«ng , ®iÖn ¸p phÇn øng U u vµ ®iÖn trë phÇn
øng R- ®éng c¬.
2. Lùa chän ph-¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬.
2.1. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch ®-a ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬.
Gi¶ thiÕt U u U dm const vµ dm const .
Muèn thay ®æi ®iÖn trë m¹ch phÇn øng ta nèi thªm ®iÖn trë phô R f vµo m¹ch phÇn
øng.
U dm
Tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t-ëng 0 const
Kdm
M Kdm 2
§é cøng ®Æc tÝnh c¬: var
Ru R f
R f cµng lín, cµng nhá nghÜa lµ ®Æc tÝnh c¬ cµng dèc, øng víi R f 0 ta cã ®é
cøng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn
Kdm 2
TN
Ru
TN cã gi¸ trÞ lín nhÊt nªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cã ®é cøng lín nhÊt h¬n tÊt c¶ c¸c
®-êng ®Æc tÝnh cã ®iÖn trë phô.
Nh- vËy khi thay ®æi ®iÖn trë phô R f ta ®-îc 1 hä dÆc tÝnh biÕn trë cã d¹ng nh-
h×nh 1.3.
o TN(Rn)
Rf1
Rf2
Rf3
Mc M
Rf4
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 12 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
H×nh 1.3: C¸c ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp
¦u ®iÓm: M¹ch thùc hiÖn ®¬n gi¶n, tèc ®é gi¶m nhanh khi ®iÖn trë phô
lín, h¹n chÕ ®-îc dßng ®iÖn.
Nh-îc ®iÓm: Khã ®iÒu chØnh tr¬n tèc ®é, ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ thay ®æi, chØ ®iÒu
chØnh ®-îc d-íi tèc ®é c¬ b¶n.
2.2. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng .
Gi¶ thiÕt ®iÖn ¸p phÇn øng U- = U®m = const. §iÖn trë phÇn øng R- = const. Muèn
thay ®æi tõ th«ng ta thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ Ikt ®éng c¬.
U dm
Tèc ®é kh«ng t¶i lý t-ëng : ox var
Kdm
Kx 2
§é cøng ®Æc tÝnh c¬: var
Ru
Do cÊu t¹o ®éng c¬ ®iÖn, thùc tÕ th-êng ®iÒu chØnh gi¶m tõ th«ng. Nªn khi tõ
th«ng gi¶m th× ox t¨ng cßn sÏ gi¶m. Hä ®Æc tÝnh c¬ víi 0 t¨ng dÇn vµ ®é cøng
gi¶m dÇn nh- h×nh 2.2
02
02 2
2 01
01
0 1 0 1
®m
®m,TN
TN
Inm I Mnm2 Mnm1 Mnm M
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 13 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
H×nh 1.4: §Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®Þªn mét chiÒu
kÝch tõ ®éc lËp gi¶m tõ th«ng
Ta thÊy r»ng khi thay ®æi tõ th«ng .
U dm
Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch : I nm const .
Ru
Momen ng¾n m¹ch: M nm Kx I nm var
Víi d¹ng momen phô t¶i Mc thÝch hîp víi chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ th× khi
gi¶m tõ th«ng tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn.
¦u ®iÓm: cã thÓ thay ®æi tèc ®é( trªn tèc ®é c¬ b¶n)
Nh-îc ®iÓm: Do phô thuéc vµo kÕt cÊu cña m¸y nªn chØ ®iÒu chØnh gi¶m tõ th«ng,
®é cøng ®Æc tÝnh c¬ thay ®æi.
2.3. §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng .
Gi¶ thiÕt tõ th«ng = ®m=const, ®iÖn trë phÇn øng R- =const. Khi thay ®æi
®iÖn ¸p phÇn øng theo h-íng gi¶m so víi ®Þnh møc, ta cã.
U Ux
Tèc ®é kh«ng t¶i: ox var .
Kdm
§é cøng ®Æc tÝnh c¬:
K =const
2
Ru
0
01 U®m
02 U1
03 U2
U3
Mc M(I)
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 14 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
H×nh 1.5: C¸c ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp
khi gi¶m ¸p vµ ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬
2.4. NhËn xÐt vµ kÕt luËn ph-¬ng ¸n lùa chän.
Nh- vËy khi thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ ta ®-îc hä ®Æc tÝnh c¬ song
song víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn h×nh 2.3. ThÊy khi thay ®æi ®iÖn ¸p (gi¶m ¸p) th×
momen ng¾n m¹ch, dßng ng¾n m¹ch cña ®éng c¬ vµ tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m.
Do ®ã ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc sö dông ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ vµ h¹n chÕ dßng
®iÖn khi khëi ®éng.
*Ta thÊy víi ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn
øng ®· ®em l¹i hiÖu qu¶ tèt h¬n hai ph-¬ng ph¸p trªn :
+ §é cøng ®Æc tÝnh c¬ kh«ng thay ®æi do ®ã ®é sôt tèc ®é t-¬ng ®èi sÏ ®¹t gi¸
trÞ lín nhÊt t¹i ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh.
+ Sai sè tèc ®é kh«ng v-ît qu¸ sai sè cho phÐp.
+ Tèc ®é kh«ng t¶i lý t-ëng th× tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U ®k cña
hÖ thèng.
Do ®ã ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng lµ tèi -u
nhÊt.
3. Chän bé biÕn ®æi.
3.1. HÖ thèng truyÒn ®éng F-§.
a) CÊu tróc hÖ F-§ vµ c¸c ®Æc tÝnh c¬ b¶n.
+ HÖ thèng m¸y ph¸t - ®éng c¬ (F - §) lµ hÖ truyÒn ®éng mµ bé biÕn ®æi lµ m¸y
ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. M¸y ph¸t nµy th-êng do ®éng c¬ s¬ cÊp K§B 3
pha ®iÒu khiÓn quay vµ coi tèc ®é quay cña m¸y quay lµ kh«ng ®æi .
+ TÝnh chÊt cña m¸y ph¸t ®-îc x¸c ®Þnh bëi 2 ®Æc tÝnh:
- §Æc tÝnh tõ ho¸ lµ sù phô thuéc gi÷a s®® cña m¸y ph¸t vµo dßng ®iÖn kÝch tõ. .
- §Æc tÝnh t¶i lµ sù phô thuéc cña ®iÖn ¸p trªn 2 cùc cña m¸y ph¸t vµo dßng ®iÖn t¶i
.
Trong tÝnh to¸n gÇn ®óng cã thÓ tuyÕn tÝnh ho¸ c¸c ®Æc tÝnh nµy:
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 15 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
E F K F .F .WF K F .WF .C.i KF
Trong ®ã : K F : HÖ sè kÕt cÊu cña m¸y ph¸t.
F
C : HÖ sè gãc cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ .
i KF
E F K F .U KF : Søc ®iÖn ®éng.
NÕu d©y quÊn kÝch tõ cña m¸y ph¸t ®-îc cÊp bëi nguån ¸p lÝ t-ëng U KF lµ:
U KF
i KF
rKF
NÕu ®Æt R= RUF + RUD cã thÓ viÕt ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh cña hÖ F - §:
KF RI
.U Kf
K . K .
KF R
U KF M
K . K . 2
M
0 KF ,U KD
U
KD
U
VËy khi ®iÒu chØnh dßng kÝch tõ cña MF th× ®iÒu chØnh ®-îc tèc ®é kh«ng t¶i cña
hÖ thèng, cßn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ th× gi÷ nguyªn.
I
§K U§K
F UK§
UF = U § iK§
F § M
iKF MS
U®ku UKF
H×nh 1.8: S¬ ®å nguyªn lý hÖ m¸y ph¸t ®éng c¬
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 16 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
b) §Æc ®iÓm cña hÖ F- §
¦u ®iÓm:
- ¦u diÓm næi bËt cña hÖ F- § lµ sù chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i lµm viÖc rÊt linh ho¹t, dï
gi¶m tèc theo chiÒu d-¬ng hay chiÒu ©m ®Òu cã thÓ thùc hiÖn ph¶n håi .V× thÕ, hÖ
thèng nµy lµ hÖ thèng cho phÐp m«men vËn hµnh c¶ 4 gãc to¹ ®é.
- Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín, ®-îc sö dông ë c¸c m¸y khai th¸c trong c«ng nghiÖp má.
Nh-îc ®iÓm:
V× hÖ thèng nµy ®ßi hái dïng nhiÒu m¸y ®iÖn quay, Ýt nhÊt ph¶i bao gåm 2 m¸y
®iÖn quay t-¬ng ®-¬ng dung l-îng víi ®éng c¬ ®iÒu khiÓn tèc ®é, ngoµi ra cßn
ph¶i dïng m¸y ph¸t kÝch thÝch tõ => thiÕt bÞ nhiÒu, kÝch th-¬c lín, kinh phÝ cao,
hiÖu suÊt thÊp, vËn hµnh nhiÒu tiÕng ån. Ngoµi ra, do MF 1 chiÒu cã tõ d-, ®Æc tÝnh
tõ ho¸ cã thÓ trÔ nªn khã ®iÒu chØnh s©u tèc ®é.
3.2-HÖ thèng truyÒn ®éng Van-§éng c¬.
a) Giíi thiÖu chung
- Lµ hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn gåm m¹ch chØnh l-u ®iÒu khiÓn vµ ®éng c¬ ®iÖn.
Trong ®ã V lµ bé chØnh l-u Tiristor nã cã thÓ lµ d¹ng 1 pha, 2 pha, 3pha hoÆc nhiÒu
h¬n, d¹ng nöa chu kú, toµn chu kú, ®iÒu khiÓn b¸n phÇn, toµn phÇn th«ng qua ®iÒu
chØnh ®iÖn ¸p khèng chÕ cña bé ph¸t xung ®Ó ®iÒu khiÓn vÞ trÝ ph¸t xung (gãc më
) lµ cã thÓ thay ®æi ®iÖn ¸p chØnh l-u U d tõ ®ã tiÕn hµnh ®iÒu chØnh tèc ®é cña
®éng c¬.
§éng c¬ cã thÓ lµ ®éng c¬ K§B 3 pha ,®éng c¬ 1 chiÒu… .
b) S¬ ®å thay thÕ vµ ®Æc tÝnh.
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 17 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
U2b U2a U2c E
Ed
Z
T1 T2 T3
Ed Id
Ed0
/2
H×nh 1.9: S¬ ®å thay thÕ vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh
ChÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc: Dßng ®iÖn chØnh l-u I® chÝnh lµ dßng ®iÖn phÇn øng
®éng c¬ ®iÖn. Dùa vµo s¬ ®å thay thÕ cã thÓ viÕt ®-îc ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh:
Ed . R .X
cos t K .I
K . K .dm
Ed 0 R .X
c0 s t K 2 .M
K .dm K .dm
§é cøng ®Æc tÝnh c¬ : .dm / R X K
K
2
cßn tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t-ëng th× phô thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn :
E dc .
0 c 0 s
K .dm
Tõ ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho thÊy tèc ®é cña ®éng c¬ phô thuéc vµo gãc më
(cos ).V× vËy ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ ta cã thÓ thay ®æi gãc më => thay ®æi ®-îc
®iÖn ¸p ®Æt lªn ®éng c¬ ®iÖn => tèc ®é sÏ thay ®æi.
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 18 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
c) NhËn xÐt vÒ -u nh-îc ®iÓm cña hÖ thèng V- §
¦u ®iÓm:
¦u ®iÓm næi bËt lµ t¸c ®éng nhanh, cao, kh«ng g©y ån vµ dÔ tù ®éng ho¸ do c¸c
van b¸n dÉn cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt rÊt cao, ®iÒu ®ã thuËn tiÖn cho viÖc thiÕt
lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh nhiÒu vßng ®Ó n©ng cao chÊt l-îng c¸c ®Æc
tÝnh tÜnh vµ c¸c ®Æc tÝnh ®éng cña hÖ thèng.
Nh-îc ®iÓm:
- Do tÝnh dÉn ®iÖn 1 chiÒu cña b¸n dÉn ( kh«ng cho phÐp dßng ch¹y ng-îc chiÒu)
nªn viÖc vËn hµnh ®¶o chiÒu gÆp nhiÒu khã kh¨n.
- RÊt nh¹y víi trÞ sè ®Þnh møc cña c¸c ®¹i l-îng nh- ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn. Do ®ã b¾t
buéc ph¶i cã ®ñ thiÕt bÞ b¶o vÖ tin cËy.
- Do c¸c van b¸n dÉn cã tÝnh phi tuyÕn, d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l-u ra cã biªn ®é ®Ëp
m¹ch cao, g©y tæn thÊt trong m¸y ®iÖn, ë c¸c truyÒn ®éng cã c«ng suÊt lín cßn lµm
xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån vµ l-íi xoay chiÒu, hÖ sè cos thÊp.
3.3. KÕt luËn vÒ lùa chän bé biÕn ®æi.
Tuy nhiªn, hÖ thèng V- § ®· kh¾c phôc ®-îc nh÷ng nh-îc ®iÓm cña hÖ thèng
F - § lµ:
T¸c ®éng nhanh, æn ®Þnh cao, kh«ng g©y tiÕng ån. Söa ch÷a, thay thÕ ®¬n gi¶n, chi
phÝ thÊp nh-ng hiÖu suÊt cao, kÝch th-íc nhá.
V× vËy, viÖc sö dông hÖ thèng V - § trong thùc tÕ ®-îc sö dông nhiÒu h¬n so víi hÖ
thèng F - §.
Víi yªu cÇu cña ®Ò tµi, ta nªn lùa chän hÖ thèng V- § ®Ó ®iÒu kiÓn ®éng c¬ ®iÖn 1
chiÒu.
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 19 -
- tr-êng ®hspkt H-ng Yªn
Khoa §iÖn - §iÖn tö ®å ¸n m«n häc.
PhÇn II
Chän vµ ph©n tÝch m¹ch ®éng lùc
1. Giíi thiÖu chung
- ChØnh l-u lµ thiªt bÞ ®Ó biÕn ®æi nguån xoay chiÒu thanh nguån 1 chiÒu cung cÊp
cho phô t¶i 1 chiÒu.
VD: Phô t¶i 1 chiÒu cã thÓ lµ ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu, m¹ch kÝch tõ cña m¸y ®iÖn, 1sè
thiÕt bÞ sö dông 1 nguån ®iÖn 1 chiÒu nh- bÓ m¹, bÓ ®iÖn ph©n.
-Tuú theo yªu cÇu cña nguån ®iÖn xoay chiÒu phÝa ®Çu vµo chØnh l-u lµ 1 pha, 3
pha, n pha mµ chØnh l-u cã thÓ lµ 1 pha, 3 pha , n pha.
2. Chän s¬ ®å chØnh l-u ®Ó cung cÊp cho ®éng c¬ ®iÖn.
- Chóng ta sÏ t×m hiÓu chung vÒ c¸c s¬ ®å chØnh l-u cã thÓ lµ 1 pha, 3 pha .
Víi c¸c s¬ ®å cã ®iÒu khiÓn, kh«ng cã ®iÒu khiÓn vÒ nguyªn lý th× gièng nhau
nh-ng ë s¬ ®å cã ®iÒu khiÓn ta cã thÓ ®iÒu khiÓn gãc më tõ ®ã ®iÒu chØnh ®-îc
®iÖn ¸p sau chØnh l-u.
a. S¬ ®å chØnh l-u h×nh tia 3 pha :
ia T1 iT1
* BA *
A
T2 iT2
B
* * ib
T3
* * ic IT3
C
Rd id
Ed Ld
H×nh 2.0: S¬ ®å chØnh l-u tia ba pha
§Æc ®iÓm chung:
Gݸo viªn h-íng dÉn: §ç C«ng Th¾ng - 20 -
nguon tai.lieu . vn
