Đồ án tốt nghiệp: Tìm hiểu động cơ điện một chiều

Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC......................................................................................................................1 DANH MỤC HÌNH ẢNH.............................................................................................3 LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................5 CHƯƠNG 1....................................................................................................................6 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU....................................................................................................6 1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều..................................................................6 1.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều........................................................................6 1.1.2 Phân loại, ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều....................................8 1.1.3 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập ..................................9 1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.............................12 1.2.1 Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng..........................................................12 1.2.2 Nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ..........................................................15 1.3 Các hệ truyền động động cơ điện một chiều.......................................................16 1.3.1 Hệ truyền động máy phát động cơ F-Đ...........................................................16 1.3.2 Hệ truyền động chỉnh lưu tiristo – động cơ điện một chiều............................21 1.3.3 Hệ truyền động Tiristo – động cơ một chiều (T-Đ) có đảo chiều quay..........26 1.3.4 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp – động cơ................................................33 CHƯƠNG 2..................................................................................................................41 TÍNH TOÁN MẠCH LỰC.........................................................................................41 2.1 Sơ đồ mạch lực....................................................................................................41 2.2 Tính chọn mạch biến đổi.....................................................................................42 CHƯƠNG 3..................................................................................................................45 MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN.................................45 3.1 Mô hình hóa động cơ..........................................................................................45 3.2 Cấu trúc điều khiển động cơ điện một chiều ......................................................50 1 Mục lục 3.3 Tính toán mạch vòng dòng điện..........................................................................50 3.4 Tính toán mạch vòng tốc độ................................................................................53 CHƯƠNG 4..................................................................................................................55 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG..........................................................................................55 4.1 Mạch vòng điều khiển dòng điện........................................................................55 4.2 Mạch vòng điều khiển tốc độ..............................................................................57 4.3 Tổng hợp hai mạch vòng ....................................................................................60 2 Danh mục hình ảnh DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập......................................10 Hình 1.2: Phương trình đặc tính cơ và đặc tính cơ điện ...............................................12 Hình 1.3: Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng .......................................................13 Hình 1.4: Đồ thị đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng.........................................14 Hình 1.5: Đồ thị đặc tính cơ khi thay đổi từ thông.......................................................15 Hình 1.6: Nguyên lý làm việc hệ truyền động F-Đ.......................................................18 Hình 1.7: Các chế độ làm việc của hệ F-Đ ...................................................................18 Hình 1.8: Các vùng làm việc của hệ F-Đ......................................................................19 Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động chỉnh lưu tiristo – động cơ........................21 Hình 1.10: Sơ đồ thay thế của hệ CL – ĐC ..................................................................22 Hình 1.11: Đặc tính cơ của hệ CL-ĐC..........................................................................24 Hình 1.12: Biên dòng điện liên tục – gián đoạn của hệ CL-ĐC...................................25 Hình 1.13: Sơ đồ hệ T-Đ đảo chiều đấu song song ngược có cuộn kháng cân bằng...26 Hình 1.14: Các chế độ làm việc của các bộ biến đổi....................................................27 Hình 1.15: Sơ đồ mạch lực của hệ truyền động T-Đ có đảo chiều điều khiển riêng....29 Hình 1.16: Diễn biến quá trình đảo chiều.....................................................................32 Hình 1.17: Sơ đồ hệ truyền động điều chỉnh xung áp mạch đơn.................................33 Hình 1.18: Chế độ dòng điện liên tục ...........................................................................34 Hình 1.19: Chế độ dòng gián đoạn................................................................................35 Hình 1.20: Đặc tính cơ hệ xung áp - động cơ..............................................................36 Hình 1.21: Mạch lực hệ điều chỉnh xung áp mạch kép.................................................37 Hình 1.22: Nguyên lý hoạt động hệ điều chỉnh xung áp mạch kép..............................39 Hình 1.23: Đặc tính cơ hệ truyền động điều chỉnh xung áp mạch kép.........................40 Hình 2.1: Nguyên lý mạch lực......................................................................................41 Hình 2.2: Chỉnh lưu cầu ba pha ....................................................................................42 Hình 3.1: Sơ đồ năng lượng..........................................................................................46 Hình 3.2: Mô hình động cơ...........................................................................................48 Hình 3.3: Thông số trên nhãn động cơ..........................................................................48 Hình 3.4: Cấu trúc điều khiển động cơ điện một chiều ................................................50 Hình 3.5: Mạch vòng dòng điện....................................................................................50 Hình 3.6: Mạch vòng tốc độ..........................................................................................53 Hình 4.1: Mạch vòng điều khiển dòng điện trên matlab simulink................................55 Hình 4.2: Cấu hình giá trị đặt (khối step) .....................................................................55 Hình 4.3: Đáp ứng đầu ra dòng điện.............................................................................56 Hình 4.4: Mạch vòng điều khiển tốc độ trên matlab simulink......................................57 Hình 4.5: Cấu hình khối step cho mạch vòng tốc độ....................................................57 Hình 4.6: Đáp ứng tốc độ khi chưa có tải.....................................................................58 Hình 4.7: Dòng điện khi chưa có tải.............................................................................58 Hình 4.8: Cấu hình cho tải ............................................................................................59 Hình 4.9: Đáp ứng tốc độ khi có tải..............................................................................59 3 Danh mục hình ảnh Hình 4.10: Dòng điện khi có tải....................................................................................60 Hình 4.11: Tổng hợp hai mạch vòng trên matlab simulink ..........................................60 Hình 4.12: Đáp ứng tốc độ khi không tải......................................................................61 Hình 4.13: Dòng điện không tải....................................................................................61 Hình 4.14: Tốc độ khi có tải..........................................................................................62 Hình 4.15: Dòng điện khi có tải....................................................................................62 4 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nền kinh tế của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ theo hướng Công nghiệp hóa – hiện đại hóa. Động cơ điện ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành nghề từ nhỏ đến lớn. Để thực hiện được việc này, yêu cầu đặt ra phải thiết kế được các hệ truyền động và các bộ điều khiển đáp ứng tốt các yêu cầu của hệ thống sử dụng, đáp ứng tốt các đặc điểm như đảo chiều quay, thời gian quá độ ngắn, độ quá điều chỉnh thấp... Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô trong Ngành Tự động hóa công nghiệp, viện Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, em đã kết thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định. Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt nghiệp: “ Tìm hiểu động cơ điện một chiều”. Đồ án tốt nghiệp của em gồm ba chương: Chương 1: Tổng quan động cơ điện một chiều và các hệ truyền động một chiều Chương 2: Tính toán mạch lực Chương 3: Mô hình hóa và tính toán các bộ điều khiển Chương 4: Mô phỏng hệ thống Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo PGS. TS. Tạ Cao Minh em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như là của các bạn sinh viên để bài đồ án này hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS. TS. Tạ Cao Minh, các thầy cô giáo trong ngành Tự động hóa công nghiệp, viện Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực hiện Trịnh Tiến Dũng 5 ... - tailieumienphi.vn