Đề tài Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc với lưới cung cấp điện cho tàu điện

Lời nói đầu Chúng ta đang sống trong xã hội công nghiệp việc ứng dụng các thành tựu khoa học vào trong cuộc sống và trong nền sản xuất là rất quan trọng. Truyền động điện có vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội.Để đáp ứng được yêu cầu thực tế các hệ truyền động có khả năng tự động điều khiển và độ chính xác cao chúng ta cần phải có các bộ nguồn điều chỉnh phù hợp với sự phát triển của các hệ truyền động. Phụp vụ cho nhu cầu đi lại của nhân dân nhất là trong các thành phố, chống ô nhiễm môi trường, ách tắc giao thông tầu điện được dùng phổ biến trong các nước phát triển và ngày càng phát triển. Môn học điện tử công suất trong chương trình học của sinh viên tự động hóa cung cấp những kiến thức quan trọng cho mỗi sinh viên trong các công việc chuyên môn. Do yêu cầu của môn học và nhằm giúp sinh viên làm quen với việc thiết kế một bộ nguồn công suất trong thực tế em được giao một đồ án”thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc với lưới cung cấp điện cho tàu điện với các thông số sau ã điện áp nguồn 690VAC +10%,-10% f=50Hz ã điện áp ra 600VDC ã dòng điện 1 chiều định mức 1000A Trong khuôn khổ của đồ án em xin trình bày những nội dung sau ã giới thiệu tổng quan về công nghệ và chọn phương án ã phân tích nguyên lý hoạt động của phương án ã tính chọn phần tử của mạch công suất ã giới thiệu mạch điều khiển cho toàn hệ thống và tính chọn phần tử cơ bản của mạch điều khiển ã giới thiệu các mạch phản hồi Em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn em trong quá trình thiết kế đồ án này.

doc22 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 12/06/2013 | Lượt xem: 1918 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc với lưới cung cấp điện cho tàu điện, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi nãi ®Çu Chóng ta ®ang sèng trong x· héi c«ng nghiÖp viÖc øng dông c¸c thµnh tùu khoa häc vµo trong cuéc sèng vµ trong nÒn s¶n xuÊt lµ rÊt quan träng. TruyÒn ®éng ®iÖn cã vai trß quan träng trong sù ph¸t triÓn cña x· héi.§Ó ®¸p øng ®­îc yªu cÇu thùc tÕ c¸c hÖ truyÒn ®éng cã kh¶ n¨ng tù ®éng ®iÒu khiÓn vµ ®é chÝnh x¸c cao chóng ta cÇn ph¶i cã c¸c bé nguån ®iÒu chØnh phï hîp víi sù ph¸t triÓn cña c¸c hÖ truyÒn ®éng. Phôp vô cho nhu cÇu ®i l¹i cña nh©n d©n nhÊt lµ trong c¸c thµnh phè, chèng « nhiÔm m«i tr­êng, ¸ch t¾c giao th«ng tÇu ®iÖn ®­îc dïng phæ biÕn trong c¸c n­íc ph¸t triÓn vµ ngµy cµng ph¸t triÓn. M«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt trong ch­¬ng tr×nh häc cña sinh viªn tù ®éng hãa cung cÊp nh÷ng kiÕn thøc quan träng cho mçi sinh viªn trong c¸c c«ng viÖc chuyªn m«n. Do yªu cÇu cña m«n häc vµ nh»m gióp sinh viªn lµm quen víi viÖc thiÕt kÕ mét bé nguån c«ng suÊt trong thùc tÕ em ®­îc giao mét ®å ¸n”thiÕt kÕ bé biÕn ®æi chØnh l­u vµ nghÞch l­u phô thuéc víi l­íi cung cÊp ®iÖn cho tµu ®iÖn víi c¸c th«ng sè sau ®iÖn ¸p nguån 690VAC +10%,-10% f=50Hz ®iÖn ¸p ra 600VDC dßng ®iÖn 1 chiÒu ®Þnh møc 1000A Trong khu«n khæ cña ®å ¸n em xin tr×nh bµy nh÷ng néi dung sau giíi thiÖu tæng quan vÒ c«ng nghÖ vµ chän ph­¬ng ¸n ph©n tÝch nguyªn lý ho¹t ®éng cña ph­¬ng ¸n tÝnh chän phÇn tö cña m¹ch c«ng suÊt giíi thiÖu m¹ch ®iÒu khiÓn cho toµn hÖ thèng vµ tÝnh chän phÇn tö c¬ b¶n cña m¹ch ®iÒu khiÓn giíi thiÖu c¸c m¹ch ph¶n håi Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy ®· h­íng dÉn em trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®å ¸n nµy. Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ em kh«ng tr¸nh khái sai sãt em mong nhËn ®­îc c¸c ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy gi¸o vµ vµ c¸c b¹n ®Ó em cã ®­îc thªm kiÕn thøc cho c¸c c«ng viÖc vÒ sau. Ch­¬ng 1 Giíi thiÖu vµ ph©n tÝch yªu cÇu ®å ¸n I ) Giíi thiÖu Ngµy nay víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt th× viÖc øng dông khoa häc kü thuËt vµo s¶n xuÊt vµ ®êi sèng ngµy cµng gi÷ vai trß quyÕt ®Þnh tíi c¸c chØ tiªu kinh tÕ vµ kü thuËt, nh­ng nh÷ng c«ng nghÖ cò hoÆc ®ang cã xu h­íng bÞ thay thÕ bëi nh÷ng c«ng nghiÖ míi víi tÝnh n¨ng ­u viÖt h¬n. ChÝnh sù yªu cÇu ngµy cµng cao do ®ã mµ viÖc thiÕt kÕ c«ng nghÖ míi lu«n ®i kÌm víi c¸c ®ßi hái rÊt kh¾t khe ®Æc biÖt vÒ c¸c chØ tiªu kÜ thuËt. Trong c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt c«ng nghiÖ vµ sinh ho¹t hµng ngµy hÇu nh­ kh«ng cã thiÕt bÞ noµ kh«ng sö dông n¨ng l­îng ®iÖn, ®iÒu ®ã mét phÇn nãi nªn n¨ng l­îng ®iÖn kh«ng thÓ thiÕu trong thÕ giíi v¨n minh. Trong lÜnh vùc giao th«ng n¨ng l­îng ®iÖn còng ®­îc sö dông réng r·i, ®Æc biÖt ®­îc sö dông ®Ó cÊp cho tÇu ®iÖn mét ph­¬ng tiÖn giao th«ng rÊt tiÖn Ých, hÖ thèng tÇu ®iÖn bao gåm c¶ mét chiÒu vµ xoay chiÒu, sö dông n¨ng l­îng ®iÖn tõ l­íi ®iÖn th­êng tõ 600v- 700v l­íi ®iÖn th­êng ®­îc treo trªn kh«ng däc theo ®­êng ray vµ cÊp ®iÖn cho hÖ thèng ®éng c¬ th«ng qua mét bé phËn gäi lµ c¸c cÇn lÊy ®iÖn, c¸c cÇn nµy ph¶i lu«n lu«n ®¶m b¶o tiÕp xóc tèt víi l­íi ®iÖn. Khi mËt ®é d©n c­ ngµy cµng t¨ng th× c¸c ph­¬ng tiÖn giao th«ng ngµy c¸c t¨ng, ®Æc biÖt lµ c¸c ph­¬ng tiÖn c¸ nh©n, c¸c ph­¬ng tiÖn nµy sÏ lµm t¨ng nguy c¬ g©y « nhiÔm m«i tr­êng còng nh­ g©y t¾c nghÏn giao th«ng … Do ®ã chÝnh phñ c¸c n­íc trªn thÕ giíi ®Æc biÖt lµ mét sè n­íc ph¸t triÓn hoÆc ®ang ph¸t triÓn lu«n khuyÕn c¸o ng­êi d©n nªn sö dông c¸c ph­¬ng tiÖn giao th«ng c«ng céng vµ tÇu ®iÖn sÏ lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng tiÖn giao th«ng h÷u Ých bëi do cã hÖ thèng ®­êng ray riªng nªn kh«ng cã kh¶ n¨ng t¾c nghÏn, kh«ng g©y « nhiÔm, tiÕng ån … Vµ ®Æc biÖt thÝch hîp víi nh÷ng khu vùc ®­îc x©y dùng cã quy ho¹ch tèt. Tuy nhiªn bªn c¹nh nh÷ng ­­ ®iÓm ®ã, giao th«ng b»ng tÇu ®iÖn còng cã mét sè nh­îc ®iÓm nhÊt ®Þnh ®ã lµ : hÖ thèng l­íi ®iÖn cÊp cho tÇu ®iÖn sÏ chiÕm kh«ng gian , cã thÓ g©y mÊt mÜ quan, g©y nguy hiÓm, h¬n n÷a nÕ sö dông hÖ thèng tÇu ®iÖn mét chiÒu nh­ trong ®å ¸n nµy th× ph¶i thiÕt kÕ nguån mét chiÒu tõ l­íi xoay chiÒu do ®ã kinh phÝ ®Çu t­ t¨ng lª. Sö dông hÖ thèng tÇu ®iÖn mét chiÒu vµ hÖ thèng tÇu ®iÖn xoay chiÒu ®Òu cã nh÷ng ­u ®iÓm, nh­îc ®iÓm riªng vµ tuú vµo yªu cÇu cô thÓ c¶ chÕ ®é vËn hµnh mµ chän mét trong hai lo¹i, cô thÓ víi lo¹i tÇu ®iÖn xoay chiÒu cã ­u ®iÓm lµ sö dông n¨ng l­îng ®iÖn trùc tiÕp tõ l­íi ®iÖn xoay chiÒu 3 pha, gi¸ thµnh kh«ng cao, rÔ vËn hµnh nh­ng nh­îc ®iÓm lín nhÊt vÉn lµ kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é, tuy nhiªn ngµy nay víi sù ph¸t triÓn cña c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ®iÖn tö nªn kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é ngµy cµng ®­îc c¶i thiÖn vµ sÏ thay thÕ lo¹i mét chiÒu trong trong t­¬ng lai . Víi lo¹i tÇu ®iÖn mét chiÒu tuy cã gi¸ thµnh cao, yªu cÇu ph¶i biÕn ®æi n¨ng l­îng tõ l­íi ®iÖn xoay chiÒu g©y nhiÔu th«ng tin nh­ng nã cã hai ­u ®iÓm lín sau : Thø nhÊt, kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é tèt , h¬n n÷a d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é cã thÓ lín, ®iÒu chØnh ch¬n ªm, momen khoÎ Thø hai, rÔ thùc hiÖn h·m t¸i sinh tr¶ l¹i n¨ng l­îng vÒ l­íi ®iÖn khi thùc hiÖn h·m t¸i sinh hay cã t¶i thÕ n¨ng H¬n n÷a sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu sÏ cã momen më m¸y lín, qu¸ t¶i tèt tèc ®é biÕn ®æi theo t¶i trong mét vïng réng( lo¹i cã ®Æc tÝnh c¬ mÒm ). Do vËi rÊt tiÖn khi sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu trong truyÒn ®éng kÐo. II) §iÒu chØnh tèc ®é truyÒn ®éng ®iÖn Nh­ ®· giíi thiÖu ë trªn, do cã yªu cÇu cao vÒ h·m t¸i sinh nªn ®éng c¬ sö dông chØ cã thÓ lµ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, ®éng c¬ ®iÖn kÝch tö song song, hoÆc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch hçn hîp bï. Theo yªu cÇu ®Ò bµi th× viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ thùc hiÖn b»ng ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng do vËy ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu thÝch hîp nhÊt cho c«ng nghÖ lµ lo¹i kÝch tõ ®éc lËp hoÆc kÝch thÝch song song lµm viÖc ë chÕ ®é kÝch thÝch ®éc lËp . §Æc tÝnh c¬ cña hai lo¹i ®éng c¬ nµy lµ t­¬ng ®èi gièng nhau, ta ph©n tÝch ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng thay ®æi ®iÖn ¸p ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp Thµnh lËp ®Æc tÝnh c¬ Tõ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn khi t¶i æn ®Þnh th× = 0 nªn = Do vËy øng víi c¸c gi¸ trÞ U kh¸c nhau ta cã hä ®Æc tÝnh sau Ta thÊy khi ®éng c¬ lµm viÖc øng víi ®Æc tÝnh n»m trong gãc phÇn t­ thø nhÊt vµ thø ba Do ®ã m¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ n¨ng l­îng tõ nguån ®­a vµo ®éng c¬ råi ®Õn t¶i khi ®éng c¬ lµm viÖc ë gãc phÇn t­ thø hai vµ gãc phÇn t­ thø t­ do nªn hay E.I > 0 Do ®ã ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h·m t¸i sinh n¨ng l­îng tõ t¶i ®éng n¨ng ®Õn ®éng c¬ ®Õn nguån. T­¬ng tù ë tr¹ng th¸i h·m ng­îc ®éng c¬ ta cã §éng c¬ tiªu thô c¶ c«ng suÊt ®iÖn vµ c«ng suÊt c¬ tÊt c¶ n¨ng l­îng ®­îc biÕn thµnh nhiÖt n¨ng to¶ trªn ®iÖn trë d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp . Khi thùc hiÖn h·m ®éng n¨ng ta cã ®Æc tÝnh qua gèc to¹ ®é , khi ®ã c«ng suÊt ®iÖn ®­a vµo b»ng kh«ng ®éng n¨ng trªn trôc ®éng c¬ ®­îc tiªu t¸n trªn ®iÖn trë h·m vµ ma s¸t trªn trôc ®éng c¬ d­íi d¹ng nhiÖt n¨ng. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, tèc ®é cña ®éng c¬ th­êng bÞ thay ®æi do sù biÕn thiªn cña t¶i, cña nguån vµ do tham gia giao th«ng trªn ®­êng nªn g©y ra sai lÖch gi÷a tèc ®é thùc vµ tèc ®é ®Æt do vËy ®Ó æn ®Þnh tèc ®é ta ph¶i cã vßng ph¶n håi ©m tèc ®é. MÆt kh¸c d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é Còng bÞ h¹n chÕ bëi tèc ®é cùc ®¹i do ®é bÒn c¬ häc ( kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch vµnh gãp sinh ra tia löa ®iÖn g©y guy hiÓm ) vµ yªu cÇu vÒ momen khëi ®éng vµ momen qu¸ t¶i vµ vÒ sai sè tèc ®é lµm viÖc cho phÐp. §Æc biÖt ta quan t©m tíi tèc ®é nhá nhÊt cña ph¹m vi ®iÒu chØnh víi lµ sai sè tèc ®é øng víi lµ ®é cøng øng víi tèc ®é nh¬ nhÊt lµ hÖ sè qu¸ t¶i vÒ momen Khi ®ã ph¹m vi ®iÒu chØnh D ®­îc tÝnh lµ D= Sai sè t­¬ng ®èi cña tèc ®é ë ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt lµ : Víi tõng c«ng nghÖ th× , , lµ x¸c ®Þnh nªn cã thÓ tÝnh ®­îc gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ sao cho sai sè kh«ng v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp vµ do ®ã ph¶i x©y dùng c¸c hÖ truyÒn ®éng kiÓu vßng kÝnh( d¹ng cã håi tiÕp), cô thÓ nh­ trong ®å ¸n ta sö dông håi tiÕp ©m tèc ®é. §Ó ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p phÇn øng ta sö dông hÖ thèng chØnh l­u/ nghÞch l­u phô thuéc - ®éng c¬ mét chiÒu sö dông n¨ng l­îng ®iÖn biÕn ®æi trùc tiÕp tõ nguån ®iÖn xoay chiÒu/ tr¶ n¨ng l­îng trùc tiÕp vÒ l­íi. Do vËy hÖ thèng biÕn ®æi sÏ bao gåm hai bé biÕn ®æi m¾c song song ng­îc, mÆt kh¸c do yªu cÇu cña c«ng nghÖ theo ®ã kh«ng cã chÕ ®é ®¶o chiÒu cña ®éng c¬ kÐo nªn mét bé biÕn ®æi lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u cßn bé kia sÏ lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u phô thuéc, bé biÕn ®æi ph¶i thiÕt kÕ lµm viÖc víi t¶i cã c«ng suÊt lín, tÇn sè c«ng nghiÖp nªn ta chän phÇn tö thùc hiÖn qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng lµ c¸c Thyristor. Tõ ®©y ta cã hai ph­¬ng ¸n phæ dông ®Ó thùc hiÖn theo yªu cÇu trªn §C §K §K ft k® K® §K §K §K ft k® K® S¬ ®å thùc hiÖn theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chung Trong ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy xung ®iÒu khiÓn ®ång thêi ®­îc ph¸t vµo hai bé biÕn ®æi I &II, mét bé lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u, cßn bé kia lµm viÖc ë chÕ ®é chê nghÞch l­u phô thuéc. Trong ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy nÕu tÝnh ®Õn gãc chuyÓn m¹ch m vµ gãc kho¸ d th× gi¸ trÞ lín nhÊt cña gãc ®iÒu khiÓn cña bé biÕn ®æi ®ang ë chÕ ®é nghÞch l­u ®îi ph¶i lµ: Vµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña gãc ®iÒu khiÓn bé biÕn ®æi ®ang lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u lµ : Thùc tÕ , do ph¸t xung ®ång thêi vµo c¶ hai bé biÕn ®æi nªn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p tøc thêi ë c¸c ®iÓm ®Çu/cuèi cña c¸c bé biÕn ®æi kh¸c nhau nªn sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn c©n b»ng gi÷a hai bé biÕn ®æi vµ ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn nµy b¾t buéc ph¶i cã c¸c cuén kh¸ng ®Æt ë ®Çu/ cuèi c¸c bé biÕn ®æi gäi lµ c¸c cuén kh¸ng c©n b»ng. §Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn c©n b»ng ®ång thêi gi¶m bít kÝch th­íc c¸c cuén kh¸ng, ng­êi ta dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung phi tuyÕn: , tÝnh to¸n hîp lý th­êng ®­îc kÕt qu¶ Nh­ vËy, s¬ ®å thùc hiÖn theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chung tuy cã ­u ®iÓm lµ dßng ®iÖn ra t¶i liªn tôc nh­ng nh­îc ®iÓm lín lµ viÖc tÝnh to¸n ®iÒu khiÓn t­¬ng ®èi phøc t¹p, mÆt kh¸c do cã c¸c cuén kh¸ng c©n b»ng nªn lµm t¨ng kÝch th­íc bé biÕn ®æi, do ®ã víi nh÷ng t¶i kh«ng cã yªu cÇu cao vÒ chÊt l­îng dßng ®iÖn nh­ trong ®å ¸n nµy th× dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy sÏ kh«ng kinh tÕ. S¬ ®å thùc hiÖn theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn riªng Trong ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy, khi cÇn bé biÕn ®æi nµo lµm viÖc th× ph¸t xung vµo bé biÕn ®æi ®ã vµ ®Ó tr¸nh t×nh tr¹ng ph¸t xung vµo c¶ hai bé biÕn ®æi cïng mét thêi ®iÓm th× cÇn ph¶i x¸c ®Þnh xem bé biÕn ®æi cÇn kho¸ ®· ®­îc kho¸ ch¾c ch¾n råi th× míi ®­îc phÐp ph¸t xung vµo bé biÕn ®æi sÏ cÇn lµm viÖc, do ®ã cÇn cã bé c¶m biÕn dßng ®iÖn ®Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn cña bé biÕn ®æi cÇn kho¸ ®· vÒ kh«ng hay ch­a, vµ sau khi ®· nhËn biÕt dßng vÒ kh«ng th× ph¶i chê c¸c Thyristor cña bé biÕn ®æi cÇn kho¸ kh«i phôc tÝnh chÊt ®iÒu khiÓn th× míi ®­îc ph¸t xung cho c¸c Thyristor cña bé biÕn ®æi cÇn lµm viÖc, do vËy ph¶i x©y dùng m¹ch kho¸ logic ®Ó kho¸ chÐo hai bé biÕn ®æi I&II Thùc hiÖn theo ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng nµy cã ­u ®iÓm lµ lo¹i bá ®­îc c¸c cuén kh¸ng c©n b»ng nh­ trong ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn chung, thùc hiÖn ®iÒu khiÓn kh«ng phøc t¹p. Trong ®å ¸n, t¶i lµ tÇu ®iÖn do ®ã dßng ®iÖn t¶i cã thÓ kh«ng cÇn ph¶i liªn tôc vµ theo ph©n tÝch trªn ta chän s¬ ®å thùc hiÖn theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn riªng. Ch­¬ng 2 Nguyªn lý ho¹t ®éng, ®å thÞ dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p vµ BiÓu thøc tÝnh to¸n I) nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å Gi¶ sö khi t¶i æn ®Þnh, khi ®ã n¨ng l­îng ®iÖn ®­îc ®­a trùc tiÕp tõ l­íi ®iÖn xoay chiÒu 690V qua bé biÕn ®æi (I) cÊp cho ®éng c¬ kÐo, lóc nµy ta ®­îc gi¸ trÞ gãc më chËm anµo ®ã, v× l­íi ®iÖn dao ®éng ®iÖn ¸p nªn ®Ó kh¾c phôc ¶nh h­ëng cña sù thay ®æi nµy ®èi víi t¶i ta sö dông vßng ph¶i håi ©m tèc ®é, khi ®ã gãc më chËm asÏ tù thay ®æi gi¸ trÞ theo sù thay ®æi cña l­íi ®Ó ®¶m b¶o tèc ®é ®éng c¬ æn ®Þnh. Muèn cho truyÒn ®éng kÐo æn ®Þnh ë mét tèc ®é ®Æt nµo ®ã trong ph¹m vi ®iÒu chØnh ta chØ cÇn thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Æt trong m¹ch ®iÒu khiÓn. Do ë ®©y sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng nªn khi bé biÕn ®æi (I) lµm viÖc th× bé biÕn ®æi (II) ph¶i ®­îc kho¸ vµ lu«n ë chÕ ®é chê nghÞch l­u. Khi cÇn thùc hiÖn t¸i sinh n¨ng l­îng tr¶ vÒ l­íi ®iÖn(nh­ khi h·m, t¶i thÕ n¨ng) th× bé biÕn ®æi mét cÇn ph¶i kho¸ l¹i vµ bé biÕn ®æi 2 sÏ ®­îc lµm viÖc, viÖc kho¸ bé biÕn ®æi (I) vµ viÖc më bé biÕn ®æi (II) ph¶i tu©n theo nguyªn t¾c chung cña ®iÒu khiÓn riªng, nghÜa lµ khi bé biÕn ®æi (I) ®ang lµm viÖc th× dßng ®iÖn ch¶y vµo ®éng c¬, lóc nµy muèn thùc hiÖn t¸i sinh n¨ng l­îng khi cÇn thiÕt th× ta ph¶i hoÆc ®æi chiÒu dßng ®iÖn I hoÆc ®æi chiÒu suÊt ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ kÐo, ë ®©y ta kh«ng dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tõ th«ng m¹ch kÝch tõ hay cã thÓ ®æi chiÒu quay ®éng c¬ s¬ cÊp nªn ta chØ cã thÓ thay ®æi ®­îc chiÒu dßng ®iÖn I dÓ thùc hiÖn qu¸ tr×nh t¸i sinh, muèn vËy tr­íc hÕt ta t¨ng nhanh a, dßng ®iÖn gi¶m nhanh vÒ kh«ng, khi ®ã bé c¶m biÕn dßng (I) sÏ ph¸t hiÖn dßng vÒ kh«ng t¹i tÝn hiÖu më bé biÕn ®æi (II). Nh­ng nh­ ta ®· tr×nh bÇy th× khi dßng ®iÖn ®· vÒ kh«ng, bé biÕn ®æi (I) chØ kho¸ ch¾c ch¾n sau thêi gian kh«i phôc tÝnh chÊt ®iÒu khiÓn cña van, do vËy khi cã tÝn hiÖu dßng vÒ kh«ng th× ta ph¶i thùc hiÖn mét thêi gian trÔ t nµo ®ã (t > t) råi míi ph¸t xung më bé biÕn ®æi (II), khi ®ã n¨ng l­îng cÇn t¸i sinh sÏ qua bé biÕn ®æi (II) trë vÒ l­íi. II) §å thÞ dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p trªn c¸c phÇn tö vµ c¸c nót III) t×m c¸c biÓu thøc liªn quan Tõ ®å thÞ UnhËn thÊy trong mét chu kú cña ®iÖn ¸p nguån cã 6 chu kú ®iÖn ¸p U trong ®ã ë U cã 3 chu kú, Ucã 3 chu kú ®èi xøng qua trôc hoµnh. Tõ ®ã ta t×m ®­îc gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p U nh­ sau: tõ biÓu thøc trªn ta thÊy: Víi ta®­îc = th× s¬ ®å lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u, ®éng c¬ kÐo lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬. Khi ®ã dßng ®iÖn I vµ suÊt ®iÖn ®éng E cña ®éng c¬ ng­îc chiÒu. Víi ta ®­îc th× s¬ ®å lµm viÖc ë chÕ ®é ngÞch l­u phô thuéc, ®éng c¬ kÐo lµm viÖc ë chÕ ®é h·m t¸i sinh( dÆc tÝnh c¬ n»m trªn gãc phÇn t­ thø hai) khi ®ã dßng ®iÖn I vµ suÊt ®iÖn ®éng E cña ®éng c¬ cïng chiÒu. TÝnh to¸n gãc cho phÇn chØnh l­u øng víi t¶i cã = 600V, I=1000A Þa =50,2 Gãc mëa cho phÇn nghÞch l­u phô thuéc, phô thuéc vµo gi¸ trÞ tøc thêi khi nghÞch l­u cña ®éng c¬ kÐo. Ch­¬ng 3 TÝnh chän phÇn tö m¹ch c«ng suÊt I) Chän van c«ng suÊt thyristor trªn m¹ch lùc Tõ ®å thÞ dßng ®iÖn qua van t×m ®­îc gi¸ trÞ dßng trung b×nh qua van Þ thay sè ta tÝnh ®­îc =333,3(A) tõ ®å thÞ ®iÖn ¸p ®Æt lªn van ta x¸c ®Þnh ®­îc gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc trªn van lµ thay sè ta tÝnh ®­îc = chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t c­ìng bøc b»ng qu¹t giã cã tèc ®é 12m/s vµ c¸nh to¶ nhiÖt ta cã = ®Ó sö dông van lµm viÖc tin cËy ta chän tõ hai th«ng sè vµta chän 12 van TF666 do h·ng Thomson chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau : I=700(A), =1400(V) I=0,15(A), U=2(V) t=20ms, II) TÝnh chän c¸c phÇn tö b¶o vÖ 1) B¶o vÖ ng¾n m¹ch vµ qu¸ dßng Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®iÖn qua van : I= Chän ¸pt«m¸t C1001N do h·ng Merlin Gerin chÕ t¹o cã I®m = 1000 A, U®m =690 V 2) B¶o vÖ qu¸ ¸p Nguyªn nh©n: Khi kho¸ thyristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc, c¸c ®iÖn tÝch ®æi ng­îc hµnh tr×nh, t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n (vµi chôc ms). Sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m ( L). Ngoµi ra cßn cã nh÷ng nguyªn nh©n ngÉu nhiªn nh­ cã sÐt ®¸nh, d©y ch¶y bÞ ®øt, khi ®ãng c¾t nguån, khi ®ã n¨ng l­îng tõ tr­êng tÝch luü trong c¸c cuén d©y sÏ phãng. §Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p ta ®Êu m¹ch RC song song víi van cÇn b¶o vÖ. R C M¹ch RC ngoµi chøc n¨ng h¹n chÕ tèc ®é , t¨ng ®iÖn ¸p cßn lµm nhiÖm vô b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p khi chuyÓn m¹ch dßng ®iÖn tõ van nµy sang van kh¸c. Chän R = 100 W, C = 0.5 mF . Ch­¬ng IV M¹ch ®iÒu khiÓn Unguån; f A1 A2 U§F Ud U®k ( - ) ( - ) CL§K T¶i SS K§&SX §F Ki Ku I. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng §F: khèi ®ång pha, t¹o tÝn hiÖu ®ång bé vÒ pha víi ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸c thyristor cÇn ®iÒu khiÓn, ë ®©y sö dông tÝn hiÖu ®ång pha d¹ng r¨ng c­a. Ud : ®iÖn ¸p ®Æt, víi mçi gi¸ trÞ Ud t­¬ng øng víi mét ®iÖn ¸p ra t¶i. A1: khèi khuÕch ®¹i 1 A2: khèi khuÕch ®¹i 2 SS : khèi so s¸nh, thùc hiÖn so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn víi ®iÖn ¸p ®ång pha ®Ó t¹o ra thêi ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn vµo c¸c thyristor. K§&SX: khèi khuÕch ®¹i vµ söa xung, thùc hiÖn khuÕch ®¹i tÝn hiÖu vµ ®Þnh d¹ng xung chuÈn ®ñ c«ng suÊt ®­a vµo c¸c thyristor. CL§K: khèi chØnh l­u ®iÒu khiÓn Ku: hÖ sè ph¶n håi ®iÖn ¸p lÊy qua m¸y ph¸t tèc mét chiÒu. Ki : hÖ sè ph¶n håi dßng ®iÖn, lÊy tõ m¸y biÕn dßng qua chØnh l­u II. Nguyªn lý ho¹t ®éng c¸c khèi. 1. Khèi t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha: §iÖn ¸p ®ång pha ®­îc t¹o thµnh qua m¸y biÕn ¸p ®ång bé 6 pha, qua bé so s¸nh ®Ó t¹o thµnh c¸c xung h×nh ch÷ nhËt ( nh»m lo¹i trõ sù ¶nh h­ëng do biÕn ®éng trªn l­íi ), xung h×nh ch÷ nhËt ®­îc ®­a qua bé tÝch ph©n t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®Ó ®­a vµo bé so s¸nh trong khèi m¹ch ®iÒu khiÓn. TÝnh chän c¸c phÇn tö trong s¬ ®å R1=10kW, R2=10kW, R4=R8=R11=R7=R10=10kW Di«t D1,D2 lµ lo¹i 1N914 KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lo¹i mA741 cã nguån 12V Chän ®Ønh tam gi¸c cã gi¸ trÞ 10V nªn R.C =1,2.10chän R=10k vËy C=1,2mF 2. Kh©u so s¸nh vµ b¨m xung: Kh©u nµy thùc hiÖn so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn vµ ®iÖn ¸p ®ång pha r¨ng c­a ®Ó t¹o ra d·y xung ®¬n . M¹ch ph¸t xung chuÈn ph¸t ra c¸c xung ©m cã tÇn sè x¸c ®Þnh ®Ó b¨m c¸c xung ®¬n råi ®­a vµo bé khuÕch ®¹i xung. Chän phÇn tö cã trong m¹ch R1=R2=R6=10k; KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ lo¹i mA741 Dièt lo¹i 1N914, R4=R5=1k Chän f= 10kHz nªn T=10(s) = 2RCln(1+2R/R)= 2RCln3 = 2,2RC chän R3=45(W),C=1mF Chän phÇn tö AND lµ IC7408 cã 4 phÇn tö AND cã nguån cung cÊp V=+5V 3. Khèi khuyÕch ®¹i vµ söa xung: §Ó thùc hiÖn khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®ñ c«ng suÊt ®Ó më c¸c van ®iÒu khiÓn ta dïng s¬ ®å khuÕch ®¹i m¾c nèi tÇng Darlington. Trong s¬ ®å, ®ièt §7 dïng ®Ó kho¸ bé khuÕch ®¹i, thùc hiÖn kho¸ ë phÝa tr­íc bé khuÕch ®¹i. §ièt §8 lµm nhiÖm vô b¶o vÖ qu¶ ®iÖn ¸p ng­îc cho transistor khi kho¸, v× khi thùc hiÖn kho¸ transistor th× sÏ xuÊt hiÖn sù biÕn thiªn dßng ®iÖn , tèc ®é gi¶m nµy t¹o nªn mét ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn cùc CE cña transistor, gi¸ trÞ nµy cã thÓ v­ît qu¸ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p chät thñng UCegh cña transistor do ®ã lµm háng tiÕp gi¸p b¸n dÉn. V× vËy ®Ó b¶o vÖ hiÖn t­îng nµy ®ièt §8 ®­îc m¾c song song ng­îc víi cuén thø cÊp cña biÕn ¸p xung nh»m t¹o ra dßng khÐp kÝn ®Ó khö dÇn suÊt ®iÖn ®éng do biÕn thiªn sinh ra. §ièt §9 dïng ®Ó chän xung d­¬ng ®­a vµo ®Çu ®iÒu khiÓn c¸c van. §ièt §10 b¶o vÖ qu¸ ¸p ng­îc gi÷a cùc G vµ K cña thyristor. TÝnh chän c¸c phÇn tö cã trong m¹ch D7,D9,D10 lµ lo¹i 1N941 D8 lµ lo¹i 1N4002 ThiÕt kÕ M¸y biÕn ¸p xung chän vËt liÖu s¾t tõ lµ lo¹i '330 cã h×nh d¸ng ch÷ E lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ DB=0,7T, DH=50A/m x¸c ®Þnh gi¸ trÞ trung b×nh cña hÖ sè tõ thÈm x¸c ®Þnh thÓ tÝch lâi thÐp theo c«ng thøc V=Q.l= Chän tiÕt diÖn lâi Q=2cm2 Þl=15cm Sè vßng s¬ cÊp w1=(vßng) sè vßng thø cÊp (vßng) chän T1,T2 dßng s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung I=I/m =1,5/2 =0,75(A) hÖ sè khuÕch ®¹i Darlington. b= I/I==750 chän b=75, b=100 chän T1,T2 lµ lo¹i C828 Ch­¬ng 5 c¸c m¹ch ph¶n håi Khi ®iÒu chØnh ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn ng­êi ta cã thÓ coi bé chØnh l­u lµ mét bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. Gãc më th­êng ®­îc ®iÒu chØnh nhê mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ra cã gi¸ trÞ trung b×nh quyÕt ®Þnh tèc ®é quay cña ®éng c¬, c«ng suÊt cña tÝnh hiÖu vµo chØ vµi miliW trong khi ®ã c«ng suÊt ®Çu ra cña bé chØnh l­u cã thÓ cì mªgaW. Tõ l­íi ®iÖn xoay chiÒu ChØnh l­u cã ®iÒu khiÓn ®c M¹ch ®iÒu khiÓn Ng­êi ta cã thÓ biÕn ®æi hÖ thèng hë nh­ h×nh vÏ trªn thµnh hÖ tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é theo nghÜa lµ hÖ cã m¹ch vßng kÝn b»ng c¸ch thªm mét tÝn hiÖu ph¶n håi vµ mét bé khuÕch ®¹i. Ta ®o tèc ®é cña ®éng c¬ b»ng m¸y ph¸t tèc ( m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã nam ch©m vÜnh cöu) mµ ®iÖn ¸p cña nã lu«n tØ lÖ thuËn víi tèc ®é m¸y ®iÖn. So s¸nh gi¸ trÞ ®Æt ®Çu vµo víi møc ph¶n håi cho tÝnh hiÖu sai lÖch. Víi tr­êng hîp bé biÕn ®æi dïng thyristor cÇn cã mét sai lÖch mét c¸ch liªn tôc, tèc ®é cña ®éng c¬ biÕn thiªn ngay lËp tøc nªn sù t¨ng gi¶m qu¸ møc cña dßng ®iÖn phÇn øng vµ cu¶ thyristor lµ kh«ng thÓ chÊp nhËn ®­îc. Do ®ã cÇn ph¶i giíi h¹n møc dßng ®iÖn mÆt kh¸c vÊn ®Ò h¹n chÕ dßng ®iÖn cßn ®­îc ®Æt ra víi hÖ truyÒn ®éng kiÓu vßng kÝn v× khi thiÕt kÕ, tÝnh to¸n c¸c hÖ nµy cã dïng c¸c m¹ch ph¶i håi ®Ó gi¶m sai sè tèc ®é, tøc lµ t¨ng ®é cøng ®Æc tÝnh c¬, ®ång thêi lµm t¨ng dßng ®iÖn ng¾n m¹ch vµ m«men ng¾n m¹ch. KÕt qu¶ lµ g©y nguy hiÓm cho ®éng c¬ khi bÞ qu¸ t¶i lín vµ g©y háng c¸c bé phËn truyÒn lùc bëi ra tèc qu¸ lín khi khëi ®éng vµ h·m. §Ó gi¶i quyÕt m©u thuÉn gi÷a yªu cÇn æn ®Þnh tèc ®é lµm viÖc vµ yªu cÇu vÒ h¹n chÕ dßng ®iÖn, m¹ch vßng ph¶n håi thø 2 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn mét c¸ch tù ®éng. Khi dßng ®iÖn vµ m«men v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp th× ph¶i gi¶m nhanh ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ ®Ó dßng ®iÖn. MÆt kh¸c trong qu¸ tr×nh khëi ®éng, h·m, ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ cã gia tèc kh«ng ®æi ®Ó hÖ ®¹t ®­îc tèi ­u vÒ thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é. §Ó ®¹t ®­îc ®iÒu nµy trong c¸c hÖ truyÒn ®éng cã m«men t¶i kh«ng ®æi th× ®ÆctÝnh c¬ ph¶i cã ®o¹n cã ®é cøng b»ng kh«ng. Gi¶ sö khi khëi ®éng ®éng c¬. Do sù thay ®æi ®ét ngét cña Utrong khi ®ã Uch­a thay ®æi kÞp do cã qu¸n tÝnh c¬ häc cña hÖ, nªn sai lÖch ®Çu vµo cã gi¸ trÞ rÊt lín. §iÓm lµm viÖc cña khèi sÏ ë sÈutong vïng b·o hoµ cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh, tÝn hiÖu ra cña khèi kh«ng ®æi m¹ch vßng tèc ®é bÞ ng¾t ta khái s¬ ®å. Do ho¹t ®éng cña m¹ch vßng dßng ®iÖn mµ dßng ®iÖn phÇn øng ®­îc duy trØ gi¸ trÞ I= I t­¬ng øng víi tÝn hiÖu vµo cña m¹ch vßng lµ U. MÆc dï sau ®ã tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn dÇn nh­ng dßng ®iÖn phÇn øng vÉn ®­îc duy tr× I= I cho tíi khi bé ®iÒu chØnh tèc ®é ra khái vïng b·o hoµ. §Æc tÝnh c¬ khi khëi ®éng cã ®é cøng b»ng kh«ng dßng ®iÖn kh«ng ®æi. Khi ra khái vïng b·o hoµ m¹ch vßng tèc ®é b¾t ®Çu ph¸t huy t¸c dông ®iÒu chØnh cïng víi m¹ch dång ®iÖn t¹o ®Æc tÝnh cã ®é cøng tho¶ m·n ®é chÝnh x¸c cao

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThuyet minh.doc
  • dwgdien tu cong suat.dwg