Thiết kế bộ chỉnh lưu điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
MỤC LỤC
Chương I : TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
§1.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều .
1.1.1.Cấu tạo của động cơ điện một chiều .1
1.1.2.Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều 3
1.1.3.Phân loại động cơ điện một chiều. 3
§ 1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập .
§1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều .
1.3.1.Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ 7
1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động cơ 8
1.3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ 9
Chương II : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
Đ 2.1. Phương pháp chỉnh lưu .
2.1.1.Chỉnh lưu cầu một pha đối xứng tải R_L tổng quát .12
2.1.2.Chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng . 14
§ 2.2. Phương pháp xung áp .
2.2.1.Định nghĩa bộ điều chỉnh xung áp một chiều 21
2.2.2.Bộ điều chỉnh xung áp một chiều . 21
2.2.3.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều nối tiếp 22
2.2.4.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều điện áp 24
2.2.5.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều cả điện áp và dòng điện .25
§ 2.3. Hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều .
2.3.1.Giới thiệu chung .26
2.3.2.Hệ truyền động chỉnh lưu - động cơ một chiều 26
Chương III : THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
§ 3.1.Nguyên lý điều khiển Thyristor trong mạch điện xoay chiều.
3.1.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 30
3.2.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “Arccos” .31
§ 3.2. Thiết kế mạch lực cầu chỉnh lưu điều khiển Thyristor .
3.2.1.Tính chọn Thyristor 32
3.2.2.Tính toán các mạch bảo vệ Thyristor .34
3.2.3.Vấn đề làm mát cho Thyristor khi làm việc .35
§ 3.3. Thiết kế mạch điều khiển .
3.3.1.Mạch điều khiển có chức năng 36
3.3.2.Yêu cầu đối với xung điều khiển 37
3.3.3.Tính toán các khâu của mạch điều khiển .39
3.3.3.1. Khâu đồng pha .39
3.3.3.2.Khâu tạo điện áp răng cưa 42
3.3.3.3.Khâu so sánh 46
3.3.3.4.Khâu phát xung chùm .47
3.3.3.5.Khâu trộn xung . 50
3.3.3.6.Khâu khuếch đại xung và biến áp xung 51
3.3.3.7.Xây dựng cấu trúc mạch điều khiển 55
Chương IV. CHẾ TẠO , LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM
§ 4.1. Chế tạo mạch và mô hình động cơ 62
§ 4.2. Lắp ráp thiết bị 64
§ 4.3. Chạy thử và hiệu chỉnh 64
11 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2735 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế bộ chỉnh lưu điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch¬ng I : T×m hiÓu vÒ ®éng c¬ ®IÖn mét chiÒu
§ 1.1. CÊu t¹o vµ nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu .
1.1.1.CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu .
KÕt cÊu cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã thÓ ph©n thµnh hai thµnh phÇn chÝnh lµ: phÇn tÜnh vµ phÇn quay .
1.1.1.1.PhÇn tÜnh hay Stato (phÇn c¶m) .
§©y lµ thµnh phÇn ®øng yªn cña ®éng c¬.PhÇn tÜnh gåm c¸c bé phËn chÝnh sau :
1.1.1.1.1.Cùc tõ chÝnh .
Cùc tõ chÝnh lµ bé phËn sinh ra tõ trêng gåm cã lâi s¾t cùc tõ vµ d©y quÊn kÝch tõ lång ngoµi lâi s¾t kÝch tõ. Lâi s¾t cùc tõ lµm b»ng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn hoÆc thÐp khèi gia c«ng thµnh d¹ng cùc tõ råi cè ®Þnh vµo vë m¸y. D©y quÊn kÝch tõ ®îc quÊn b»ng d©y ®ång bäc c¸ch ®iÖn vµ mçi cuén d©y ®Òu ®îc bäc c¸ch ®iÖn kü thµnh mét khèi vµ tÈm s¬n c¸ch ®iÖn tríc khi ®Æt trªn c¸c cùc tõ. C¸c cuén d©y kÝch tõ ®Æt trªn c¸c cùc tõ nµy ®îc nèi nèi tiÕp víi nhau .
NhiÖm vô chÝnh cña cùc tõ chÝnh vµ d©y quÊn kÝch tõ t¹o ra tõ th«ng chÝnh trong m¸y .
1.1.1.1.2.Cùc tõ phô .
Cùc tõ phô thêng lµm b»ng thÐp khèi ®Æt xen kÏ gi÷a c¸c cùc tõ chÝnh vµ dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu (®Æt trªn ®êng trung tÝnh h×nh häc). Xung quanh cùc tõ phô cã d©y quÊn cùc tõ phô . D©y quÊn cùc tõ phô ®îc ®Êu nèi tiÕp víi d©y quÊn phÇn øng (d©y quÊn Roto) .
NhiÖm vô cña cùc tõ phô lµ ®Ó lµm gi¶m sù xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn trªn bÒ mÆt chæi than vµ cæ gãp .
1.1.1.1.3.Vá m¸y (g«ng tõ) .
G«ng tõ dïng ®Ó lµm m¹ch tõ nèi liÒn c¸c cùc tõ , ®ång thêi lµm vá m¸y b¶o vÖ c¸c bé phËn bªn trong vá m¸y. Vá m¸y ®iÖn mét chiÒu ®îc lµm b»ng thÐp dÉn tõ .
1.1.1.1.4.Chæi than .
Chæi than dïng ®Ó ®iÖn ¸p tõ bªn ngoµi vµo ®éng c¬. C¬ cÊu chæi than gåm cã chæi than ®Æt trong hép chæi than vµ nhê mét lß xo t× chÆt lªn cæ gãp . Hép chæi than ®îc cè ®Þnh trªn gi¸ chæi than vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸.Chæi than thêng ®îclµm b»ng bét ®ång bét than vµ mét sè phô gia chèng mµi mßn kh¸c .Chæi than ®îc ®Æt trªn ®êng trung tÝnh h×nh häc .
1.1.1.2.PhÇn quay hay Roto (phÇn øng) .
1.1.1.2.1.Lâi s¾t phÇn øng .
Lâi s¾t phÇn øng dïng ®Ó dÉn tõ . Thêng lµm b»ng l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn dÇy 0.5(mm) phñ c¸ch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp chÆt l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn.Trªn l¸ thÐp cã dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi Ðp l¹i th× ®Æt d©y quÊn vµo .
1.1.1.2.2.D©y quÊn phÇn øng .
D©y quÊn phÇn øng lµ thµnh phÇn sinh ra søc ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng thêng lµm b»ng d©y ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn .D©y quÊn ®îc bäc c¸ch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh cña lâi thÐp .
1.1.1.2.3.Cæ gãp .
Cæ gãp (cßn gäi lµ vµnh gãp hay vµnh ®æi chiÒu) dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu .Cæ gãp gåm nhiÒu phiÕn ®ång ghÐp c¸ch ®iÖn víi nhau. BÒ mÆt cæ gãp ph¶i ®îc gia c«ng víi ®é nh½n bang cao ®Ó ®¶m b¶o tiªp xóc giòa chæi than vµ cæ gãp . Cæ gãp ®Æt ®ång t©m víi trôc quay ®Ó h¹n chÕ ph¸t sinh tia löa ®iÖn .
1.1.1.2.4.C¸c bé phËn kh¸c .
- C¸nh qu¹t : dïng ®Ó qu¹t giã lµm nguéi m¸y .
- Trôc m¸y : Trªn ®ã ®Æt lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp c¸nh qu¹t vµ æ bi.Trôc m¸y thêng lµm b»ng thÐp c¸cbon tèt .
1.1.2.Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu .
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ho¹t ®«ng dùa trªn hiÖn tîng c¶m øng ®iÖn tõ
Khi ®Æt vµo trong tõ trêng mét d©y dÉn vµ cho dßng ®iÖn ch¹y qua d©y dÉn th× tõ trêng sÏ t¸c dông mét lùc tõ vµo dßng ®iÖn (vµo d©y dÉn) vµ lµm cho d©y dÉn chuyÓn ®éng ,chiÒu cña tõ lùc ®îc x¸c ®Þnh b»ng quy t¾c bµn tay tr¸I .
* Nguyªn lý: Khi cho dßng ®iÖn ch¹y qua cuén d©y kÝch tõ , sÏ t¹o ra tõ trêng t¸c dông mét lùc tõ vµo c¸c d©y dÉn cña r«to khi cã dßng ch¹y qua sÏ t¹o m« men lµm quay r«to .
1.1.3.Ph©n lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu .
Dùa vµo c¸ch nèi d©y quÊn phÇn øng víi d©y quÊn kÝch tõ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®îc chia ra lµm bèn lo¹i sau :
1.1.3.1.§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp .
U®m = E®m + R I®m
Trong ®ã :U®m- ®iÖn ¸p ®Þnh møc .
I®m- dßng ®iÖn ®Þnh møc trong m¹ch chÝnh .
Ikt®m- dßng ®iÖn kÝch tõ ®Þnh møc .
P®m- c«ng suÊt c¬ ®Çu cÇn trôc c©n b»ng víi t¶i .
h®m- hiÖu suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ .
1.1.3.2.§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song .
U®m = E®m + RI®m
1.1.3.3.§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp .
U®m = E®m+ RI®m .
Víi : R= R + Rkt .
1.1.3.4.§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ hçn hîp .
§éng c¬ ®iÖn kÝch tõ hçn hîp lµ ®éng c¬ ®iÖn võa cã kÝch tõ song song võa cã kÝch nèi tiÕp trong ®ã kÝch tõ song song ®ãng vai trß chñ yÕu .
§ 1.2. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp .
1.2.1. S¬ ®å nguyªn lý .
1.2.2.Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ .
Tõ ph¬ng tr×nh c©n b»ng ¸p:
U = E + I R .
Trong ®ã :U- ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ .
E- søc ®iÖn ®éng sinh ra trong phÇn øng ®éng c¬ .
I - dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ .
R- ®iÖn trë m¹ch phÇn øng gåm R vµ Rf .
E = U - I R .
MÆt kh¸c ta cã : E = Kef w .
Ke- hÖ sè cÊu t¹o cña ®éng c¬ vµ Ke = .
P - lµ sè ®«i cùc .
N - lµ sè thanh dÉn t¸c dông trong m¹ch phÇn øng .
a - lµ hÖ sè thanh dÉn .
f - tõ th«ng kÝch tõ .
w - tèc ®é quay cña ®éng c¬ .
Kef w = U - I R .
Mµ m« men ®éng c¬ lµ: M = f I .
víi : w0- gäi lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý tëng .
Dw - ®é sôt tèc ®é .
1.2.3.§å thÞ ®Æc tÝnh c¬ .
§ 1.3. C¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu .
Tõ ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ :
Ta cã ba ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu :
1.3.1.§iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ .
Trong thùc tÕ ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p gi¶m ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ vµ gi÷ tõ th«ng f = f® m = const , ®iÖn trë R = R .
Khi gi¶m ®iÖn ¸p th× :
Do ®ã ta thu ®îc hä c¸c ®êng ®Æc tÝnh c¬ sau :
+ NhËn xÐt : Khi ta gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ th× tèc ®é kh«ng t¶i gi¶m xuèng,cßn ®é xôt tèc ®é kh«ng ®æi. §iÖn ¸p phÇn øng cµng gi¶m ,tèc ®é ®éng c¬ cµng nhá. Do ®ã ta thu ®îc hä c¸c ®êng ®Æc tÝnh c¬ song song víi ®êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn ,tøc ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ kh«ng ®æi.
1.3.2.§iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng thay ®æi tõ th«ng trong m¹ch kÝch tõ ®éng c¬ .
Muèn thay ®æi tõ th«ng ®éng c¬, ta tiÕn hµnh thay ®æi dßng ®iÖn kÝch tõ cña ®éng c¬ qua mét ®iÖn trë m¾c nèi tiÕp m¹ch kÝch tõ .
Trong thùc tÕ ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p gi¶m tõ th«ng f vµ vÉn gi÷ ®iÖn ¸p U = U®m , ®iÖn trë R = R vµ còng kh«ng ®îc gi¶m tõ th«ng f gÇn vÒ 0 .
Khi tõ th«ng f gi¶m th× :
Do ®ã ta thu ®îc hä c¸c ®êng ®Æc tÝnh c¬ sau :
+ NhËn xÐt : Nh vËy khi gi¶m tõ th«ng th× tèc ®é kh«ng t¶i t¨ng lªn nhng ®é xôt tèc ®é t¨ng gÊp 2 lÇn. Do ®ã ta thu ®îc hä c¸c ®êng ®Æc tÝnh c¬ cã ®é dèc h¬n vµ cã tèc ®é kh«ng t¶i lín h¬n. V× vËy cµng gi¶m tõ th«ng th× tèc ®é kh«ng t¶i lý tëng cña ®Æc tÝnh c¬ cµng t¨ng, tèc ®é ®éng c¬ cµng lín . §é cøng ®Æc tÝnh c¬ gi¶m .
Ph¬ng ph¸p nµy rÊt kinh tÕ v× viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é thùc hiÖn ë m¹ch kÝch tõ víi dßng kÝch tõ lµ (1 ¸ 10)% dßng ®Þnh møc phÇn øng .
1.3.3. §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn trë phô .
Trong thùc tÕ ngêi ta thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬ :
R = R¦ + Rf , vµ gi÷ ®iÖn ¸p U = U® m , tõ th«ng f = f® m = const .
Ta cã :
Khi t¨ng ®iÖn trë phô th× :
Ta ®îc hä c¸c ®êng ®Æc tÝnh c¬ nh sau :
+ NhËn xÐt : Khi t¨ng ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng ®éng c¬ th× ®é dèc ®Æc tÝnh c¬ cµng lín ,®Æc tÝnh c¬ mÒm vµ ®é æn ®Þnh tèc ®é cµng kÐm sai sè tèc ®é cµng lín. Tèc ®é kh«ng t¶i kh«ng ®æi vµ = w0, cßn ®é xôt tèc ®é Dw t¨ng. Khi ®ã ta ®îc hä c¸c ®êng ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cïng ®i qua ®iÓm tèc ®é kh«ng t¶i (0,w0) vµ ®é rèc t¨ng khi ®iÖn trë Rf cµng lín,tøc lµ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ gi¶m .
KÕt LuËn : C¶ 3 ph¬ng ph¸p trªn ®Òu ®iÒu chØnh ®îc tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nhng chØ cã ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p U ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ lµ tèt nhÊt vµ hay ®îc sö dông nhÊt v× nã thu ®îc ®Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng kh«ng ®æi ,®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¼ng vµ kh«ng bÞ tæn hao .
