Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha rô to dây quấn bằng phương pháp điện trở xung

[namthanhhnt]

Download miễn phí Đồ án Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha rô to dây quấn bằng phương pháp điện trở xung

Lời nói đầu
Ngày nay động cơ điện có mặt ở khắp nơi trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt là trong công nghiệp. Khi động cơ điện được đưa vào ứng dụng rộng rãi thì việc thiết lập một hệ thống tự động điều chỉnh để đạt được sự tối ưu về các chỉ tiều kinh tế, kỹ thuật là một vấn đề quan trọng.
Với việc ứng dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử - tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có những thay đổi đáng kể. Đặc biệt, do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được yêu cầu tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ truyền động.
Mặc dù là một lĩnh vực tương đối hẹp nhưng truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn luôn luôn có những vấn đề hết sức hấp dẫn và cũng rất phức tạp. Vì vậy, với đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung” em không có tham vọng đi sâu vào tất cả các vấn đề của lĩnh vực này. Những kết quả được trình bày trong bản đồ án môn tốt nghiệp này mới chỉ là những kết quả bước đầu. Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đà thực hiện được các nhiệm vụ sau:
 Tổng quan các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha.
 Lựa chọn và tính toán mạch động lực.
 Lựa chọn và tính toán mạch điều khiển.
 Tổng hợp hệ thống điều khiển hai mạch vòng.
Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Trung Sơn, đã tận tình hướng dẫn và cho nhiều ý kiến đóng góp quý báu, tới tập thể Bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và các bạn sinh viên đã tạo những điều kiện nghiên cứu tốt nhất trong suốt thời gian thực hiện bản đồ án tốt nghiệp này.



Lời nói đầu 1
Chương I
Tổng quan các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha 5
A. mạch điện thay thế và đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha 5
I. Khái quát về động cơ không đồng bộ ba pha 5
II. Mạch điện thay thế 6
III. Đặc tính cơ của máy điện không đồng bộ 8
B. các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 10
I. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số 10
1. Nguyên lý điều chỉnh 10
2. Các đặc tính điều chỉnh 12
3. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 12
II. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi số đôi cực 13
III. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato 13
1. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh trở – kháng mạch stato 13
a. Nguyên lý điều chỉnh 13
b. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 14
2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato 15
a. Nguyên lý điều chỉnh 15
b. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 16
IV. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto 16
1. nguyên lý điều chỉnh 16
2. các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 17
V. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng sơ đồ nối tầng 18
1. Nguyên lý điều chỉnh 18
2. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 19
.Chương II
Chọn và tính toán mạch động lực 20
A. các thông số của động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn 20
B. lựa chọn và tính toán mạch động lực 21
I. Điều chỉnh xung điện trở mạch rôto 22
II. Tính chọn điện trở phụ R 29
III. Tính chọn các điốt chỉnh lưu D 33
IV. Tính chọn tiristor 36
V. Tính chọn cuộn kháng 37
1. Tính cuộn kháng lọc theo tác dụng thứ nhất 37
2. Tính cuộn kháng theo tác dụng thứ hai 39
VI. Tính chọn các phần tử khóa tiristor T 40
1. Tính chọn tụ C 41
2. Tính chọn cuộn cảm L1 42
3. Tính chọn điốt D0 42
VII. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực 43
1. Sơ đồ động lực có các thiết bị bảo vệ 43
2. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 43
a. Thiết kế tỏa nhiệt cho các điốt D 44
b. Thiết kế tỏa nhiệt cho các tiristor 44
c. Thiết kế tỏa nhiệt cho các điốt D0 45
3. Bảo vệ quá dòng cho van 46
Chương III 48
Tính toán thiết kế mạch điều khiển 48
A. Lựa chọn phương án thiết kế mạch điều khiển 48
I. Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng 48
1. Nguyên lý điều khiển 48
2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 49
II. Thiết kế mạch điều khiển bằng mạch số 50
1. Nguyên lý điều khiển 50
2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 51
III. Kết luận 51
B. Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng 51
I. Các khâu cơ bản 51
1. Khâu tạo tần số 51
2. Khâu so sánh 61
3. Khâu khuếch đại 63
II. Tính toán các thông số của mạch điều khiển 65
1. Tính biến áp xung 66
2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng 68
3. Tính chọn tầng so sánh 70
4. Tính chọn khâu tạo tần số 71
5. Thiết kế nguồn cấp cho mạch điều khiển 71
Chương IV
Hệ thống điều khiển hai mạch vòng 76
A. Giới thiệu chung 76
B. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh điện trở rôto 76
I. Tổng hợp mạch vòng dòng điện 80
II. Tổng hợp mạch vòng tốc độ 82
III. Tính toán các thiết bị trong sơ đồ tổng hợp điện – cơ 84
1. Bộ điều chỉnh dòng điện PI 84
2. Bộ điều chỉnh tốc độ P 85
3. Phần tử phản hồi dòng điện 85
4. Phần tử phản hồi tốc độ 86
Chương V
Các đặc tính cơ 87
Tài liệu tham khảo 89

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/07/11/do_an_thiet_ke_he_dieu_chinh_toc_do_dong_co_khong.EBpR9A7Oo6.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-32360/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

òng phãng ®iÖn qua tiristor T, cuén L1 vµ ®ièt D0, kÕt qu¶ lµ tô C ®­îc n¹p theo cùc tÝnh ng­îc l¹i. T¹i thêi ®iÓm t = t® muèn khãa tiristor T l¹i, chØ cÇn cho xung ®iÒu khiÓn më tiristor T1. Qua T1, ®iÖn ¸p trªn tô uc ®­îc ®Æt lªn tiristor T t¹o nªn mét ®iÖn ¸p ng­îc khãa tiristor T l¹i, ®iÖn trë lóc nµy lµ R. V× T1më dÉn ®iÖn nªn tô ®iÖn C l¹i ®­îc n¹p ®iÖn ®Õn gi¸ trÞ uc, khi tô ®· n¹o ®Çy th× T1khãa l¹i, qu¸ tr×nh lÆp l¹i nh­ cò.
§é réng mçi xung t® lµ kho¶ng thêi gian më cña tiristor T t­¬ng øng víi kho¶ng thêi gian gi÷a xung më tiristor T vµ xung më tiristor T1. Ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc ®é réng xung t® theo ý muèn. Chu kú tck t­¬ng øng víi kho¶ng thêi gian gi÷a hai xung liªn tiÕp më tiristor T.
§Ó cã bé b¨m tÇn sè cè ®Þnh, ta gi÷ kh«ng ®æi kho¶ng thêi gian gi÷a hai xung kÕ tiÕp më tiristor T, vµ ®iÒu chØnh kho¶ng thêi gian gi÷a xung më tiristor T vµ xung më tiristor T1.
H×nh 19. Gi¶n ®å c¸c ®­êng cong dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p khi ®iÒu khiÓn xung ®iÖn trë r«to.
Nh­ ë phÇn trªn, ta ®· chän ph­¬ng ph¸p gi÷ nguyªn tck vµ thay ®æi thêi gian ®ãng t®. Tøc lµ ta sÏ cÊp cho c¸c tiristor c¸c xung ®iÒu khiÓn cã tÇn sè cè ®Þnh fck nh­ng xung ®iÒu khiÓn cña tiristor T1 sÏ cÊp tr­íc xung ®iÒu khiÓn tiristor T mét kho¶ng thêi gian lµ tc = tck – t®.
TÝnh chän ®iÖn trë phô R
Ta cã d¹ng biÓu thøc Klox cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé:
Trong ®ã:
Khi ta m¾c thªm vµo mçi pha r«to mét ®iÖn trë Rf, khi ®ã ®iÖn trë mçi pha r«to lóc nµy lµ (r2 + Rf). Khi ®ã, d¹ng ®Æc tÝnh c¬ sÏ thay ®æi vµ trë nªn mÒm h¬n:
H×nh 20. S¬ ®å vµ ®Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi ®iÖn trë r«to.
Trong tr­êng hîp phô t¶i Mc lµ kh«ng ®æi, khi ®ã ®iÓm lµm viÖc sÏ dêi tõ ®iÓm a(w®m; Mc) ®Õn ®iÓm a’(w2; Mc). T­¬ng øng víi sù thay ®æi hÖ sè tr­ît tíi h¹n tõ sth.®m ®Õn sth2. Trong suèt qu¸ tr×nh thay ®æi trªn, m«men tíi h¹n Mth lµ kh«ng ®æi.
Gi¸ trÞ ®iÖn trë Rf ¶nh h­ëng ®Õn ph¹m vi ®iÒu chØnh D. Khi gi¸ trÞ ®iÖn trë Rf cµng lín th× ph¹m vi ®iÒu chØnh cµng lín vµ ®Æc tÝnh c¬ cµng mÒm, vµ ng­îc l¹i, khi gi¸ trÞ ®iÖn trë Rf cµng nhá th× ph¹m vi ®iÒu chØnh D cµng nhá vµ ®Æc tÝnh c¬ cµng cøng. Ta sÏ t×m gi¸ trÞ ®iÖn trë Rf ®Æt cè ®Þnh vµo mçi pha r«to sao cho ph¹m vi ®iÒu chØnh D = 4 ¸ 1.
Trong thùc tÕ, phô t¶i kh«ng ph¶i lµ cè ®Þnh, do ®ã, m«men phô t¶i lu«n dao ®éng. Ta xÐt øng víi tr­êng hîp nã dao ®éng trong kho¶ng 0,9M®m ¸ 1,1M®m.
Ph¹m vi ®iÒu chØnh:
Trong ®ã:
wmax – tèc ®é lµm viÖc lín nhÊt øng víi phô t¶i Mc = M®m, ;
wmin – tèc ®é lµm viÖc nhá nhÊt øng víi phô t¶i Mc trong tr­êng hîp nµy Mc = 0,9 M®m, wmin = w2.
Tèc ®é lµm viÖc nhá nhÊt:
§èi víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn
Trong ®ã:
r1= 1,04 W;
r’2 = 0,932 W;
xnm = 2,065 W;
Uf = 220 V.
Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo hÖ ta cã:
§Æc tÝnh tù nhiªn qua ®iÓm (w®m; M®m) tøc lµ:
§èi víi ®Æc tÝnh biÕn trë khi m¾c thªm ®iÖn trë Rf vµo mçi pha r«to
§Æc tÝnh nµy qua ®iÓm (w2; 0,9M®m) cã hÖ sè tr­ît s2 t­¬ng øng lµ:
Ta cã:
Do m«men tíi h¹n lµ kh«ng ®æi, Mth2 = Mth.®m = 276 Nm, nªn:
hay:
Suy ra:
Sth2.1 = 4,750;
Sth2.2 = 0,125
Gi¶i ra ta ®­îc:
Khi cho thªm ®iÖn trë phô Rf vµo m¹ch r«to cña ®éng c¬ th× hÖ sè tr­ît tíi h¹n sÏ t¨ng, do ®ã sth2 > sth.®m. Ta lÊy gi¸ trÞ sth2 = 4,750.
Ta l¹i cã:
Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta ®­îc:
§iÖn trë r«to khi ch­a quy ®æi vÒ phÝa stato:
§iÖn trë Rf cÇn m¾c vµo mçi pha r«to ®Ó cã ph¹m vi ®iÒu chØnh D = 4 ¸ 1 khi m«men phô t¶i Mc dao ®éng trong kho¶ng 10% M®m lµ:
Nh­ vËy, ®iÖn trë R m¾c trong m¹ch mét chiÒu h×nh 18 lµ:
R = 2Rf = 2.4,985 = 9,97W
TÝnh chän c¸c ®ièt chØnh l­u D
Trong s¬ ®å chØnh l­u cÇu ba pha kh«ng ®iÒu khiÓn th× c¸c ®ièt D lµ c¸c ®ièt gièng hÖt nhau do cã cïng ®iÒu kiÖn lµm viÖc, mçi ®ièt dÉn dßng ®iÖn t¶i trong 1/3 chu kú.
Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña hÖ, c¸c ®ièt nµy ph¶i chÞu ®­îc khi më m¸y vµ ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc ®Þnh møc.
Khi më m¸y, trong thùc tÕ ®Ó m«men më m¸y lín ®ång thêi dßng ®iÖn më m¸y kh«ng qu¸ cao, ta ®iÒu chØnh tÇn sè ®ãng, c¾t tiristor T sao cho Mmm = 0,8.Mth.
H×nh 21. §Æc tÝnh c¬ khi më m¸y ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng biÕn trë.
Ta cã d¹ng biÓu thøc Klox cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi më m¸y:
hay:
Suy ra:
Khi ®iÒu chØnh tÇn sè ®ãng, c¾t tiristor th× sth.mm > 1. Do ®ã: sth.mm = 2, ta l¹i cã:
Dßng ®iÖn trong d©y quÊn r«to ®· quy ®æi vÒ phÝa stato lóc më m¸y:
Dßng ®iÖn trong d©y quÊn r«to lóc më m¸y:
Ta tÝnh chän c¸c ®ièt dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n lµ: ®iÖn ¸p lµm viÖc, dßng ®iÖn t¶i vµ ®iÒu kiÖn táa nhiÖt.
Khi më m¸y, ®ièt chÞu ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt:
Trong ®ã:
§iÖn ¸p ng­îc cña ®ièt cÇn chän:
Trong ®ã:
kdtU – hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p, chän kdtU = 1,8.
Khi më m¸y, van chÞu dßng ®iÖn lín nhÊt. Dßng ®iÖn hiÖu dïng qua van:
Trong ®ã:
Khd – hÖ sè x¸c ®Þnh dßng ®iÖn hiÖu dông, ®èi víi chØnh l­u cÇu ba pha kh«ng ®iÒu khiÓn, ;
K2 – hÖ sè x¸c ®Þnh dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p, ®èi víi chØnh l­u cÇu ba pha kh«ng ®iÒu khiÓn, .
Tuy nhiªn, do ®éng c¬ trong yªu cÇu cña bµi to¸n cã c«ng suÊt P = 7,5KW, nªn thêi gian më m¸y lµ ng¾n, vµ mçi ®ièt chØ dÉn trong 1/3 chu kú, ta tÝnh chän van theo gi¸ trÞ dßng ®iÖn trung b×nh ch¹y qua van:
Trong ®ã: ktb = 1/3;
Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®ièt lµ cã c¸nh t¶n nhiÖt vµ ®Çy ®ñ diÖn tÝch táa nhiÖt; Kh«ng cã qu¹t ®èi l­u kh«ng khÝ, víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc ®ã, dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®ièt cÇn chän:
Trong ®ã:
ki – hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn, chän ki = 3,2.
Tõ c¸c th«ng sè Un = 646,578V; I®m = 67,407A ta chän 6 ®ièt lo¹i CR80-120 cã c¸c th«ng sè sau:
Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®ièt I®m = 80A;
§iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i Un = 1200V;
§Ønh xung dßng ®iÖn ®ièt chÞu ®­îc Ipik = 1500A;
Sôt ¸p trªn ®ièt DU = 1,2V;
Dßng ®iÖn thö cùc ®¹i Ith = 89A;
Dßng ®iÖn rß ë 250C Ir = 100mA;
NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp Tcp = 1250C.
TÝnh chän tiristor
Hai tiristor T vµ T1 cã ®iÒu kiÖn lµm viÖc nh­ nhau, do vËy ta chän hai tiristor gièng nhau. Ta tÝnh chän tiristor dùa vµo c¸c yÕu tè c¬ b¶n lµ: ®iÖn ¸p lµm viÖc, dßng ®iÖn t¶i vµ ®iÒu kiÖn táa nhiÖt.
- Ta tÝnh chän tiristor trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng nÒ nhÊt, tøc lµ vµo ®Çu qu¸ tr×nh më m¸y. Dßng ®iÖn lín nhÊt mµ tiristor ph¶i chÞu:
Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña tiristor lµ cã c¸nh t¶n nhiÖt víi ®Çy ®ñ diÖn tÝch táa nhiÖt; Kh«ng cã qu¹t ®èi l­u kh«ng khÝ, dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van b¸n dÉn cÇn chän:
- §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ tiristor ph¶i chÞu lµ ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R khi më m¸y:
Tõ c¸c th«ng sè Unv = 630,044V; ta chän hai tiristor lo¹i SKT250/08C cã c¸c th«ng sè sau:
Dßng ®iÖn lµm viÖc cùc ®¹i I®m = 250A;
§iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cña van Un = 800V;
Dßng ®iÖn ®Ønh cùc ®¹i Ipik = 7000A;
Dßng ®iÖn xung ®iÒu khiÓn Ig = 100mA;
§iÖn ¸p xung ®iÒu khiÓn Ug = 3V;
Dßng ®iÖn tù gi÷ Ih = 250mA;
Dßng ®iÖn rß Ir = 50mA;
Sôt ¸p trªn van ë tr¹ng th¸i dÉn DU = 1,05V;
§é biÕn thiªn ®iÖn ¸p theo thêi gian dU/dt = 200V/s;
Thêi gian chuyÓn m¹ch (më vµ khãa) tcm = 50ms;
NhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i Tmax = 1250C.
TÝnh chän cuén kh¸ng
Cuén kh¸ng trong m¹ch cã hai t¸c dông:
Läc dßng ®iÖn t¶i;
Lµm cho dßng ®iÖn t¶i thay ®æi theo hµm mò trong tõng chu kú b¨m xung.
§èi víi tõng t¸c dông, yªu cÇu c¸c gi¸ trÞ ®iÖn c¶m kh¸c nhau. Ta sÏ tÝnh gi¸ trÞ cña cuén c¶m tháa m·n c¶ hai t¸c dông trªn.
TÝnh cuén kh¸ng läc theo t¸c dông thø nhÊt
Sù ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh l­u lµm cho dßng ®iÖn t¶i còng ®Ëp m¹ch theo, lµm xÊu ®i chÊt l­îng cña dßng ®iÖn mét chiÒu.
Trong s¬ ®å chØnh l­u cÇu ba pha, thµnh phÇn sãng hµi bËc nhÊt (K = 1) cã biªn ®é lín nhÊt. Biªn ®é cña sãng cµng cao sÏ cµng gi¶m, t¸c dông cña cuén kh¸ng läc víi c¸c thµnh phÇn hµi bËc cao nµy c...

 

Tags: các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ ba pha rô to dây quấn. Tính toán và mô phỏng phương pháp khởi động với điện trở phụ ở rô to cho động cơ không đồng bộ ba pha rô to dây quấn sử dụng phần mềm Matlab/Simulink, điều khiển tốc độ động cơ 3 pha với các mạch vòng