Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động van - Động cơ một chiều kích từ độc lập không đảo chiều quay

ưu là hệ thống van đông cơ (T-Đ) 4.1 Hệ thống van động cơ (T-Đ) Sơ đồ khối a)Nguyên lý làm việc Bộ biến đổi biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều .Khi thay đổi giá trị điện áp Uđk ta thay đổi được góc điều khiển a nhờ đó thay đổi được sức điện động của bộ biến đổi Eb = Ebm.cosa ® thay đổi được điện áp đặt vào mạch phần ứng động cơ Ud = f(a) ® thay đổi được tốc độ động cơ. b)Phương trình đặc tính cơ Khi bỏ qua sụt áp thuận trên 1 van ®DUV = 0 Trong đó : : Sức điện động của bộ biến đổi Rb, Rư , Rck : Điện trở của bộ biến đổi ,phần ứng động cơ ,cuộn kháng c)Dạng đặc tính cơ Khi thay đổi giá trị góc điều khiển a=0¸1800 thì Eb =-Ebm¸ Ebm khi đó ta nhận được một họ đường thẳng song song với nhau bố trí trên nửa mặt phẳng bên phải của hệ trục (M ,w) như hình vẽ bên (H .12). d)Nhận xét ưu nhược điểm của BBĐ van-động cơ Ưu điểm : Điều chỉnh trơn và điều chỉnh vô cấp Dể dàng điều chỉnh ,tác động nhanh Phạm vi điều chỉnh rộng BBĐ gọn nhẹ ,chắc chắn không cần nền móng Dể tự động hoá và van có hệ số công suất cao Nhược điểm : Kém linh hoạt chuyển đổi Điều khiển kém độ nhạy khi tín hiệu điều khiển lớn Đảo chiều gặp khó khăn Đặc tính mềm hơn hệ F-Đ V. MẠCH PHẢN HỒI Trong thực tế nhiều máy sản xuất ngoài yêu cầu điều chỉnh tốc độ vô cấp,còn có yêu cầu cao với sai lệch tĩnh.Điều này đối với hệ thống hở không thể thực hiện được,nó chỉ thực hiện điều chỉnh trong 1 phạm vi nhất định.Vậy để giải quyết vấn đề này ta sử dụng hệ thống điều khiển mạch vòng kín có phản hồi Với những yêu cầu mà đề tài đã đưa ra,ở đây ta sử dụng mạch phản hồi âm tốc độ và phản hồi âm dòng điện 5.1 Phản hồi âm tốc độ - Trong sơ đồ dùng phản hồi âm tốc độ bằng máy phát tốc, ưu điểm điểm của nó là lượng vào và lượng ra có quan hệ tuyến tính, không gây nhiễu loạn, làm việc êm, kích thước và trọng lượng nhỏ. Dùng phản hồi này có tác dụng làm tăng hệ thống khuếch đại của hệ thồng,làm tăng độ cứng của đặc tính cơ, tức là làm tăng độ ổn định của tốc độ động cơ. Sơ đồ nguyên lý khâu phản hồi âm tốc độ dùng máy phát tốc như hình vẽ R1 -¡n Ft 5.2 Phản hồi âm dòng điện Trong quá trình quá độ phải luôn giữ được dòng điện (hoặc momen điện từ) ở giá trị tối đa cho phép,làm cho hệ thống truyền động điện đạt được gia tốc tối đa cho phép khi khởi động,sau khi tốc độ đạt đạt tới trạng thái ổn định,lại làm cho dòng điện lập tức giảm xuống để momen cân bằng với phụ tải.Muốn đạt được như vậy ở đây ta dung phản hồi âm dòng điện là có thể nhận được quá trình dòng điện gần như không đổi. VI. MÁY PHÁT TỐC -Nguyên lý làm việc Máy phát tốc làm nhiệm vụ đo tốc độ của động cơ để lấy tín hiệu áp đầu ra để khống chế tín hiệu vào giữ cho động cơ luôn quay với tốc độ ổn định.nguyên lý làm việc đơn giản như máy phát điện một chiều .Trục của động cơ nối cứng với máy trục của máy fát tốc khi động cơ quay kéo trục của máy fát tốc fát ra ở đầu ra sức điện động .phải chọn máy fát tốc sao cho khi động cơ quay với tốc độ ổn định thì Sđđ ở đầu ra =0. VII. BỘ KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU TRUNG GIAN Để đáp ứng yêu cầu về độ cứng tính cơ, phạm vi điều chỉnh tốc độ, độ nhạy, độ tác động nhanh của hệ thống và tăng hiệu quả hệ thống,ta dùng khâu khuếch đại trung gian Bộ khuếch đại có ưu điểm là: - Nâng cao khả năng khuếch đại của hệ thống để đạt được hệ số khuếch đại yêu cầu. - Có khả năng khống chế các rơ le, các công tắc tơ và khống chế các mạch đầu vào của bộ khuếch đại . Kết quả là để năng cao được độ bền của các thiết bị khống chế rơ le, công tắc tơ. VIII. XÂY DỰNG HỆ THỐNG 1. Sơ đồ hệ thống điều tốc 2 mạch vòng tốc độ quay và dòng điện 2. Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định của hệ thống điều chỉnh tốc độ 2 mạch vòng âm tốc độ và âm dòng điện PHẦN II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Giới thiệu chung Sơ đồ ngyên lý hệ thống truyền động điện bao gồm 2 phần Mạch động lực Mạch điều khiển Mạch động lực : là khâu trực tiếp thực hiện các quá trình biến đổi năng lượng theo yêu cầu công nghệ. Mạch điều khiển : là khâu có chức năng điều khiển khống chế mạch động lực thực hiện các quá trình biến đổi đó . I : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐÔNG LỰC 1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU Theo yêu cầu đề tài ta sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu hình cầu một pha(4Tiristor+1diot) Sơ đồ nguyên lý iT3 Ud D0 iT2 iT4 iT1 i1 i2 BA Uxc T4 T1 T3 T2 U2(~) CKĐ cầu một pha 4tiristor+1diot D0 + BA : Là biến áp cung cấp điện áp xoay phù hợp cho bộ biến đổi (Có thể không dùng nếu điện áp lưới phù hợp với bộ biến đổi ) + Van T1 ¸ T4 dùng để chỉnh lưu biến điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều cung cấp cho động cơ Đ. + Đ là động cơ chấp hành của hệ thống. + U1 , U2 là điện áp lưới và điện áp qua biến áp. + i1, i2 là dòng lưới và dòng vào bộ biến đổi. + iT1 ¸ iT4 là dòng qua các val T1 ¸ T4. * Nguyên lý hoạt động : Do phụ tải là động cơ nên ta có thể giả thiết phụ tải có Ld = ¥ và trước thời điểm xét là sơ đồ đã làm việc ở chế độ xác lập. Giả thiết trước thời điểm g1= a thì D0 đang dẫn dòng iD0 = id = Id , UD0 = 0 U2 bắt đầu chuyển sang dương nên T1 và T2 được đặt điện áp thuận nhưng chưa xuất hiện xung điều khiển nên T1 và T2 chưa mở, đồng thời T3 và T4 được đặt điện áp ngược nên T3 và T4 khoá. Nên : iT1 = iT2 = 0 ; iT3 = iT4 = 0 UT1 = UT2 = U2 ; UT3 = UT4 = -U2 Tại g1= a có UĐK1 đưa tới nên T1 và T2 đủ điều khiển mở => T1 và T2 mở => UT1= UT2 = 0 khi đó D0 bị đặt điện áp ngược nên khoá UD0 = -U2 ; iD0 = 0 , iT1 = iT2 = Id , Ud = U2 , it3 = iT4 = 0. p a 2p Ud wt wt a a p 2p g1 g2 g3 0 0 0 0 0 0 0 Uđk12 Uđk34 iT1=iT2 iT3=iT4 iD0 i1 UD0 g1 g1 g1 g1 g1 p p p g2 g2 g2 g2 g2 2p 2p 2p g3 g3 g3 g3 wt wt wt wt wt wt 0 Tại wt = p thì U2 = 0 và bắt đầu chuyển sang âm thì T1, T2 bị đặt điện áp ngược (ngược chiều dẫn dòng ) T3 và T4 đặt điện áp thuận nhưng chưa mở (năng lượng mở D0 từ Đ). T1 và T2 khoá , Ud = 0 , UDo = 0. Đến g1= p + a thì xuất hiện UĐK34 mở T3 và T4 iT1 = iT2 = 0 ; iT3 = iT4 = Id UT1 = UT2 = 0 ; UT3 = UT4 = -U2 Ud = -U2 ; UDo = -U2 ; UD0 khoá. Đến 2 p thì quá trình bắt đầu lặp lại. 2p ¸ g3 tương tự 0 ¸ g1 quá trình lặp lại như vậy theo chu kỳ. Ta thấy rằng nguyên lý của sơ đồ cầu 1 pha có D0 cũng hoàn toàn như những sơ đồ khác khi có D0 .Dạng điện áp chỉnh lưu tức thời cho ra của bộ biến đổi này thì có dạng như hình tia 2 pha có D0, dòng qua Tiristo và D0 cũng hoàn toàn tương tự. Song so với tia 2 pha thì sơ đồ đơn giảm hơn, giá thành hạ hơn. Do vậy, chọn bộ biến đổi này làm mạch động lực cho hệ thốn. Một số biểu thức tính toán Điện áp chỉnh lưu trung bình trên tải (U2 là điện áp hiệu dụng trên thứ cấp của BA) - Điện áp thuận và ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu: - Dòng điện trung bình và dòng điện trung bình cực đại qua một Thyristor: ITtb = Id ITtbmax = Id; -Dòng điện và dòng điện trung bình trên diot D0 ID0 = Id ItbD0 = Id() - Dòng điện hiệu dụng cuộn dây sơ cấp và thứ cấp máy biến áp khi tổ dây nối Y/Y ; ; Xác định công suất tính toán máy biến áp : CHƯƠNG II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN I. Giới thiệu chung Để cho các van của hai bộ biến đổi mở tại những thời điểm mong muốn thì ngoài điều kiện tại thời điểm đó trên van phải có điện áp thuận thì trên cực điều khiển phải có một điện áp điều khiển (còn gọi là tín hiệu điều khiển hay xung điều khiển) .Để có hệ thống các xung điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu mở van thì ta cần phải có một mạch điện để tạo ra xung điều khiển đó .Mạch điện tạo ra hệ thống xung điều khiển đó gọi là mạch điều khiển . Hệ thống tạo xung điều khiển có nhiệm vụ tạo ra 3 kênh điều khiển Góc điều khiển thay đổi rộng Thông số xung các kênh phải như nhau Xung điều khiển phải thoả mản các yêu cầu cơ bản như công suất ,biên độ cũng như thời gian tồn tại xung để mở chắc chắn các van đối với mọi loại phụ tải .Thông thường độ dài xung nằm trong khoảng (200¸600)ms là đảm bảo mở chắc chắn các van . Hiện nay thường sử dụng 3 hệ thống tạo xung cơ bản sau Hệ thống điều khiển pha đứng Hệ thống điều khiển pha ngang Hệ thống điều khiển dùng điôt 2 cực gốc Hệ thống điều khiển pha đứng Sơ đồ khối hệ thống điều khiển theo pha đứng (Hình 2.1) 1 5 4 3 2 UGT u1 ĐBH Điện áp tựa (Sóng răng cưa) So sánh Tạo xung Phân chia xung Uđk Hình 2.1. Sơ đồ khối điều khiển theo pha đứng - Khối 1 là khối đồng bộ hoá (ĐBH): Tín hiệu điện áp đưa vào khối này cũng chính là tín hiệu cấp cho mạch động lực của bộ chỉnh lưu (u1). Khối này ta thường sử dụng biến áp đồng bộ hoá để điện áp ra sau khối này có dạng sin với tần số bằng tần số điện áp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và trùng pha hoặc lệch pha 1 góc xác định so với điện áp nguồn - Khối 2 là khối tạo sóng răng cưa (điện áp tựa): Sau khối 1, điện áp đồng bộ (uđb) được đưa vào khối 2 để tạo ra điện áp dạng xung răng cưa (urc). Điện áp răng cưa urc là điện áp chuẩn để so sánh với Uđk của khối 3. - Khối 3 là khối so sánh: Qua khối này urc và Uđk được so sánh với nhau. Uđk là điện áp 1 chiều. Gia điểm của điện áp này với urc quyết định góc điều khiển α. - Khối 4 là khối tạo xung: Tín hiệu ra sau khối so sánh có dạng số (có tín hiệu “1” và không có tín hiệu “0”). Tuy nhiên xung này hầu như chưa đáp ứng được yêu cầu về biên độ xung, độ rộng xung, độ dốc xung,... Vì vậy cần phải có khối tạo xung để điều chỉnh các thông số này cho phù hợp. - Khối 5 là khối phân chia xung: Khối này để dẫn xung và phân chia xung cho Thyristor. Ta thường dùng biến áp xung (BAX) để thực hiện việc này. Trên thực tế lắp ráp mạch điều khiển theo pha đứng này người ta thường ghép khối 1 với khối 2 và khối 4 với khối 5. Vậy sơ đồ lắp ráp thực tế như (hình 2.2). khối3 khối 2 khối 1 UGT u1 ĐBH & PSRC So sánh Tạo xung & phân chia xung Uđk Hình 2.2. Sơ đồ khối điều khiển theo pha đứng thực tế ul : điện áp lưới (nguồn) xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu uđk : điện áp điều khiển đây là điện áp một chiều lấy từ đầu ra của khối(TH-KĐTG) dùng để điều khiển giá trị góc a . uđkT : điện áp điều khiển Tiristo ,là chuổi các xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống điều khiển và được truyền đến cực điều khiển (G) và Katôt (K) của Tiristo . Nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển theo nguyên tắc pha đứng Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch động lực chỉnh lưu được đưa đến mạch đồng bộ hoá của khối 1 và trên đầu ra của mạch đồng bộ hoá ta có các điện áp thường có dạng hình sin với tần số bằng tần số điện áp nguồn cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và trùng pha hoặc lệnh pha một gócpha xác định nào đó so với điện áp nguồn .Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ và ký hiệu là uđb .Các diện áp đồng bộ được đưa vào mạc phát điện áp răng cưa để khống chế sự làm việc của mạch điện này, kết quả là trên đầu ra của mạch phát điện áp răng cưa có một hệ thống các điện áp dạng hình răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với các điện áp đồng bộ .Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa urc .Các điện áp răng cưa được đưa vào khối so sánh (SS) và ở đó còn có một tín hiệu khác nữa gọi là điện áp điều khiển uđk .Hai tín hiệu này được mắc với cực tính sao cho tác động của chúng lên mạch SS là ngược chiều nhau .Khối SS làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu này và tại những thời điểm 2 tín hiệu này có giá trị tuyệt đối bằng nhau thì đầu ra khối SS sẽ thay đổi trạng thái .Như vậy khối SS là một mạch điện hoạt động theo nguyên tắc biến đổi tương tự-số(Analog-Digital) .Do tín hiệu ra của mạch SS là dạng tín hiệu số nên chỉ có hai giá trị có ‘1’ hoặc không ‘0’.Tín hiệu ra cua khối SS là các xung xuất hiện với chu kỳ bằng chu kỳ điện áp răng cưa ,nếu thời điểm bắt đầu xuất hiện của một xung nằm trong vùng sườn xung nào của urc tài sườn xung ấy của urc được gọi là sườn sử dụng .Điều này có nghĩa là :Tại thời điểm êurc ê=êuđkêở phần sườn sử dụng trong một chu kỳ của điện áp răng cưa thìo trên đầu ra của khối SS sẽ bắt đầu xuất hiện một xung điện áp .Từ đó ta thấy có thể thay đổi được thời điểm xuất hiện xung đầu ra của khối so sánh bằng cách thay đổi giá trị của uđk khi giữ nguyên dạng của urc .Trong một số trường hợp thì xung ra của khối SS được đưa đến cực điều khiển của Tiristo nhưng đa số các trường hợp thì xung ra của khối SS chưa đủ các yêu cầu cần thiết đối với tín hiệu điều khiển Tiristo .Để có tín hiệu đủ yêu cầu thì người ta phải thực hiện việc sửa xung ,khuyếch đại xung ..vv .Các nhiệm vụ này được thực hiện ở mạch tạo xung (TX) cuối cùng trên đầu ra khỗiT là một chuổi xung điều khiển uđkT có đủ thông số yêu cầu về công suất ,biên độ ,độ dài xung vv…mà thời điểm bắt đầu xuất hiện của các xung thì hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra khối SS .Vậy thời diểm xuất hiện của tín hiệu điều khiển trên điện cực điều khiển và Katôt của Tiristo chính củng là thời điểm xuất hiện xung đầu ra khối SS , tức là khối SS đóng vai trò xác định giá trị góc điều khiển a .Như đã nêu ở trên ,ta có thể thay đổi thời điểm xuât hiện xung ra khối so sánh bằng cách thay đổi giá trị uđk .Vậy điều khiển giá tri điện áp điều khiển uđk ta điều khiển được giá trị góc mở a . Hệ thống điều khiển pha đứng tuy có mạch phát xung khá phức tạp nhưng các xung được tạo ra đáp ứng được yêu cầu như Phạm vi điều chỉnh góc mở a rộng a = (0 ¸ 1800) Tổng hợp tín hiệu dể dàng Công suất ,biên độ ,độ rộng xung đảm bảo yêu cầu mở Tiristo Dể tự động hoá và tự động hoá ở trình độ cao Hệ thống điều khiển pha ngang Ở phương pháp này người ta tạo ra điện áp điều khiển hình sin có tần số bằng tần số của điện áp nguồn và góc pha điều khiển được.Thời điểm xuât hiện xung trùng với góc pha đầu của điện áp điều khiển.Phương pháp này có mạch điều khiển khá đơn giản nhưng lại có một số nhược điểm sau Phạm vi điều chỉnh góc mở a hẹp a <1800 Khó tổng hợp tín hiệu Rất nhạy với sự thay đổi của điện áp nguồn Hệ thống điều khiển dùng điốt 2 cực gốc Phương pháp nàycủng tạo ra các xung nhờ việc so sánh giữa điện áp răng cưa xuất hiện theo chu kỳ điện áp nguồn xoay chiều với điện áp mở của UJT.Phương pháp này khá đơn giản tuy nhiên no có một số nhược điểm sau. Phạm vi điều chỉnh góc mở a hẹp a <1800 Trong một chu kỳ điện áp nguồn hệ thống thường tạo ra nhiều xung điều khiển gây tổn thất phụ trong mạch điều khiển Đảo chiều khó khăn chỉ phù hợp hệ thống có công suất nhỏ Đánh giá chọn hệ thống điều khiển Từ những phân tích cụ thể đối với từng hệ thống điều khiển .Ta thấy hệ thống điều khiển pha đứng có nhiều ưu điểm phù hợp với công nghệ của đề tài .Do đó ta chọn hệ thống điều khiển pha đứng để thiết kế cho hệ thống . II.THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1. Khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa (ĐBH-FSRC) Mạch đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa Nguyên lý làm việc Trong sơ đồ này ta sử dụng khuếch đại thuật toán KĐTT ghép với tụ C thành một mạch tích phân. nguyên lý hoạt động của khâu này như sau: Giả thuyết Tr khóa thì tụ C được nạp bởi dòng đầu ra của KĐTT, dòng nạp tụ được xác định ic = -i1 + iv-. nếu KĐTT là lý tưởng thì điện trở vào của nó bằng vô cùng, dẫn đến dòng vào iv- và iv+ bằng 0, do vậy ic = -i1, mặt khác i1 = -Ucc/(WR + R) = -I = const. điều này có nghĩa rằng khi Tr khóa thì tụ C được nạp bởi dòng không đổi có giá trị I, vậy ta có: Từ t = 0 thì uđb = 0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dương, dẫn đến D mở nên mạch phát gốc Tr bị đặt điện áp ngược, Tr khóa, tụ C được nạp điện bởi dòng không đổi.Điện áp trên tụ tăng dần theo quy luật tuyến tính. Đến t = và bắt đầu chuyển sang âm D khóa, Tr mở nên tụ C phóng điện nhanh qua Tr đến điện áp bằng không và giữ nguyên giá trị bằng không cho đến t = 2, điện áp đồng bộ bằng không. và bắt đầu chuyển sang dương, D lại mở, Tr lại khóa,tụ C lại được nạp điện như t = 0. vơi giả thuyết KDTT là lý tưởng thì hệ số khuếch đạilà vô cùng lớn,vậyKĐTT đang ở chế độ khuếch đại tuyến tính thì điện áp giữa hai đầu vào được xem là bằng không(uv=0).từ sơ đồ ta có: urc=uc+uv=uc.tức là điện áp răng cưa như sau: 0 p 2p wt U Urcmax g1 b)đồ thị điện áp răng cưa Điện áprăng cưa là điện áp ra của KDTT nên có nội trở rất nhỏ,vì vậy dạng điện áp ra hầu như không phụ thuộc vào tải mắc ở đầu ra của mạch phát sóng răng cưa.Với sơ đồ này dung lượng tụ C chỉ cần rất nhỏ(thường chọn khoảng 220nF),vì vậy chọn tụ C dễ dàng,mặt khác tụ phóng rất nhanh nên rât an toàn cho Tr va điện ap ra rất gần với dạng răng cưa lý tưởng. 2-Mạch so sánh ( dùng IC ) R R Ur R UĐK Urc -Ucc Ucc UV Uss wt wt g3 g2 g1 2p p Urc Ur 0 0 UĐK Nguyên lý hoạt động : Tại wt = 0 ¸ g1 ( wt < g1) thì | Urc| < | UĐK| nên điện áp đặt vào IC là Uv =UĐK – Urc > 0 Năng lượng đưa tới đầu vào đảo nên Ur < 0 D0 và cắt thành phần Ur < 0 nên lúc này Ur = 0 không có xung ra. wt = g1 ¸ g2 thì Uv = | UĐK| - | Urc| 0 nên có xung ra. Tương tự quá trình lặp lại như trên. Mạch so sánh có nhiệm vụ so sánh điện áp điều khiển với điện áp răng cưa (cụ thể ở đây ta lấy điện áp sườn trước của điện áp răng cưa làm điện áp tựa để so sánh) để tạo ra góc mở a . 3- Mạch sửa xung. Từ nguyêng lý hoạt động của khâu so sánh. Ta thấy rằng khi giá trị của UĐK thay đổi để thay đổi góc mở a thì độ rộng xung ra thay đổi theo không bảo đảm yêu cầu công nghệ. Vì vậy ta xẽ đưa vào Hệ thốngđiều khiển một mạch điện có tác dụng đưa ra xung có độ dài không đổi mặc dù xung đầu vào thay đổi gọi là mạch sửa xung. Nguyên lý hoạt động :Giả thiết điện áp đặt vào như hình vẽ. + Tại thời điểm wt < t1 D khoá nên cực gốc của Tr có thế dương đặt vào nhờ có R2 định thiên Tr mở bão hoà. Sụt áp trên Tr rất nhỏ UTr» 0 do đó Ura»0 .Tụ C được nạp theo đường: +UV ® C ®Tr®-UV.Tụ C được nạp đầy đến giá trị Uc =UV . + Tại thời điểm wt =t1 có xung âm xuất hiện ở đầu vào tụ C phóng điện theo đường: +C®+UV®-UV®D®-C. Lúc này, cự gốc của Tr bị đặt điện áp ngược có giá trị ½Uc½=2½Ucc½ nên Tr khoá lại. Khi C phóng hết nhưng chưa đúng thời điểm mà đầu vào có xung dương xuất hiện để mở Tr nên Ura =0 . + Tại thời điểm wt =t2 đầu vào xuất hiện xung dương quá trình lặp lại như ban đầu. t’3 t3 t1 t1 t’1 t1 t3 t3 t3 t3 t1 t4 t3 t2 t1 wt wt wt wt Ur UTr Uc UV +UCC + _- Tr _- + D3 R1 R2 _- + C2 Ura UV 4-Khối tạo xung . D3 Để xung có đầy đủ các thông số yêu cầu cần thiết ta phải thực hiện việc khuếch đại xung, trong một số ta phải phân chia xung và cuối cùng là truyền xung từ đầu ra của mạch phát xung đến cực điều khiển và Katốt của Tiristor. a-Mạch khuếch đại xung . + +Ucc * * I1 0 0 t’2 t’2 t2 t2 t’1 t’1 t1 t1 t t UĐKT UV UĐKT D3 D1 - Trrrrr1 BAX UV Tr2 * Nguyên lý Gọi txv : là thời gian tồn tại của xung điện áp vào. txr : Là thời gian tồn tại của xung điện áp ra. tbh : là thời gian tính từ lúc đóng +Ucc cho đến khi từ thông lõi thép BAX đạt Fbh + Trường hợp tbh ³ txv Khi t UĐTK= 0 ( chưa có tín hiệu điều khiển ). Tại t= t1 xuất hiện 1 xung dương ( Uv khác 0 ) đặt vào Tr1 mở => Tr2 mở (giả thiết mở bão hoà ). Khi đó, cuộn dây W1 được đặt Ucc và suất hiện I1 (như hình vẽ). Do vậy, phía cuộn dây W2 xuất hiện xung điện áp thuận trên D3 và dẫn đến D3 thông có UĐKT. Tại t = t1’ mất xung vào Uv khác 0 thì Tr1 và Tr2 khoá nên I1 giảm về đến 0 nên từ thông trong lõi thép biến thiên theo chiều ngược khi Tr1 và Tr2 mở để chống lại sự giảm của I1 . Do đó các cuộn dây của BAX xuất hiện các xung có cực tính ngược.lại. D3 bị đặt xung điện áp ngược nên D3 khoá => UĐKT = 0. Lúc này mạch được bảo vệ nhờ D1 và D2. txv 0 0 t’2 t’2 t2 t2 t’1 t’1 t1 t1 t t UĐKT UV + Trường hợp tbh < txv. Khi t < t1 : tương tự như trường hợp trên. Khi t = t1 : tương tự như trường hợp trên. Khi t = t1 + tbh thì mạch từ BAX bị bão hoà => từ thông không biến thiên mặc dù vẫn còn xung vào Uv khác 0 nhưng UĐKT = 0. Khi t = t1 + txv tương tự như trên. 5 - Thiết kế nguồn nuôi. 0 C2 C2 C1 C1 BA -UCC +UCC 0 7815 7915 U(~) BA : Để tạo ra điện áp xoay chiều cần thiết cho cầu chỉnh lưu ( có thể không dùng ). Cầu chỉnh lưu cho ra điện áp một chiều đối xứng lấy ra được trên 2 tụ C1, và IC 7815 và 7915 có tác dụng ổn định điện áp đầu ra, 2 tụ C2 có tác dụng lọc thêm và lấy ra Ucc cuối cùng. 6- Mạch khuếch đại trung gian.(dùng tranzitor) Do yêu cầu công nghệ là phải có chất lượng cao nên ta phải sử dụng các mạch vòng phản hồi vì vậy cần phải có mạch vòng tổng hợp các tín hiệu . Mặt khác để nâng cao độ cứng đặc tính cơ hệ kín nên cần phải khuyếch đại tín hiệu . Khâu tổng hợp khuyếch đại tín hiệu bao gồm : Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm tốc độ Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm dòng a) Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm tốc độ Sơ đồ nguyên lý Để lấy tín hiệu phản hồi ta sử dụng máy phát tốc FT nối với động cơ một chiều Đ và bộ phân áp WR và R20 để đo điện áp một chiều như hình vẽ Tín hiệu phản hồi này được đưa vào khâu tổng hợp tín hiệu cùng tín hiệu chủ đạo . Mạch tổng hợp này bao gồm các vi mạch khuyếch đại thuật toán IC3 và các phần tử khác phục vụ cho khâu tổng hợp như hình vẽ Nguyên lý làm việc Đầu vào khâu khuyếch đại bao gồm tín hiệu chủ đạo ucđ và tín hiệu phản hồi âm tốc độ uph = gn, UvIC3=Ucđ - .Tín hiệu này được đưa vào đầu vào đảo IC3 sau đó được khuyếch đại .tín hiệu ra IC3 ngược dấu với tín hiệu vào IC3 .Tín hiệu ra được đưa đến điều khiển chỉnh lưu uđk . Vậy ta có: UvIC3 = Ucđ- gn ; UIC3 = -K3.(ucđ- gn ) = Udk với K3 là hệ số khuếch đại của IC3. Với hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm tốc độ(g ≠ 0) thì độ sụt tốc độ sẽ giảm khi tăng g.K, tức tăng hệ số phản hồi hoặc tăng hệ số khuếch đại hệ thống hở.Nếu đạt điều kiện g.K ®¥ thì Dn®0 (không còn sai lệch và đặc tính tuyệt đối cứng), b. Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm dòng Sơ đồ nguyên lý Nguyên lý làm việc Tín hiệu phản hồi âm dòng - b.Iư được đưa vào đầu vào đảo của IC4 thông qua điện trở R23.Tín hiệu phản hồi dòng điện b.Iư qua điện trở R23 . * Khi làm việc bình thường thì (Ucđ - b.Iư< 0)chưa xẩy ra quá tải thì khâu phản hồi dòng không làm việc cho nên không tác động vào hệ thống . Khi xẩy ra quá tải lớn thì b.Iư tăng lên cho Udk=Ucđ - b.Iư giảm làm cho góc điều khiển tăng mà ud = f(a) hay điện áp đặt lên phần ứng động cơ giảm do đó tốc độ động cơ giảm để giữ ổn định. PHẦN III TÍNH CHỌN THIẾT BỊ Mục lục của phần IV I. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA II. Tính chọn mạch động lực 1.Tính chọn động cơ truyền động điện 2.Chọn máy biến áp. 3.Tính chọn tiristor. 4. Chọn máy phát tốc 5. Chọn Điốt D0 cho mạch động lực. 6. Chọn điện trở hãm. 7. Tính chọn thiết bị quá điện áp cho Tiristor. 8. Chọn các phần tử của cuộn kháng lọc 9. Chọn Aptomát . 10. Tính hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại trung gian. III. Thông số tính toán I. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA Để hệ thống làm việc một cách an toàn tin cậy và chắc chắn đảm bảo được yêu cầu công nghệ ngoài việc thiết kế , tính chọn phương án truyền động thì việc tính chọn thiết bị trong hệ thống có ý nghĩa rất quan trọng thiết kế hệ thống truyền động điện .Việc tính chọn thiết bị có ảnh hưởng đến tuổi thọ của các thiết bị ,chất lượng làm việc của hệ thống giúp hệ thống làm việc đảm bảo an toàn tin cậy trong mọi chế độ .Do đó ta phải tính chọn các thiết bị cho hệ thống một cách chính xác đảm bảo yêu cầu kỷ thuật thiết kế . II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC 1.Tính chọn động cơ truyền động điện Theo đề tài ta dùng động cơ 1 chiều kích từ độc lập loại p72 Tra tài liệu ta chọn động cơ có số liệu kỹ thuật như sau : Kí hiệu Uđm Iđm Pđm nđm Lư Rư GD2 V A KW v/ph H W P 72 220 132 25,0 1500 0,0063 0,0966 1,200 2- Chọn máy biến áp cho mạch động lực. Máy biến áp để tạo ra điện áp phù hợp cho bộ biến đổi. Do mạch động lực sử dụng sơ đồ cầu 1 pha nên ta dùng máy biến áp 1 pha với điện áp định mức phía sơ cấp là U1 = 380 ( V ) là điện áp dây của lưới điện. a-Xác định phía thứ cấp của máy biến áp. Theo công thức kinh nghiệm : U2BA = Ku.Ksd.Kv.Ka.Uđm ( V ) Trong đó : Ku: Là hệ số dự trữ điện áp có xét đến khả năng sụt áp của lưới điện Ku = 1,1 ¸ 1,5 Ksd: là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu của bộ biến đổi, với sơ đồ cầu 1 pha Ksd = 1,11. Kv: Là hệ số dự trữ xét khi sụt áp trong máy biến áp và trong bộ biến đổi . Kv = 1,05. Ka: Là hệ số kể đến khả năng Tiristor không mở hết khi Uđk đạt cực đại thường lấy Ka = 1,2. Thay số vào ta có : U2BA = 1,1.1,11.1,05.1,2.220 = 338,46 ( V ) Vậy điện áp phía thứ cấp của máy biến áp được chọn là U2BA = 340 ( V ) b- Xác định dòng điện thứ cấp của máy biến áp. I2BA = Ksd.Iđm = 1,11.132 = 146,52 ( A ). Trong đó : Ksd = 1,11: Là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu Iđm = 132 (A): Là dòng điện định mức của động cơ được chọn. c- Dòng điện sơ cấp của máy biến áp. Trong đó : Thay số : d-Công suất của máy biến áp . S1 = U1BA.I1BA =380.130,82 =49711,6 (VA) S2 =U2BA.I2BA =340.146,52 =49816,8 (VA) Vậy ta chọn được máy biến áp động lực với các thông số sau: S(KVA) U1đm (V) U2đm (V) I1đm (A) I2đm (A) 49,764 380 340 130,82 146,52 3- Chọn val chỉnh lưu Tiristor. Giá trị dòng trung bình phải ứng với dòng tải của động cơ điện chấp hành của hệ thống. Trong đó : Iđm = 132 (A): là dòng định mức của động cơ điện. m = 2: là số đỉnh nhọn điện áp trong một chu kỳ điện áp lưới. Kđt là hệ số dự trữ kể