Thiết kế mạch điều khiển

ng m¸y n©ng nãi chung ng­êi ta dïng tang cuèn c¸p mét líp, trong tr­êng hỵp dung l­ỵng cuèn c¸p trªn tang lín ®Ĩ gi¶m dung l­ỵng cđa tang ng­êi ta dïng tang nhiỊu líp c¸p. Khi tang quay ®· biÕn chuyĨn ®éng quay thµnh chuyĨn ®éng tÞnh tiÕn vµ truyỊn lùc dÉn ®éng tíi c¸p vµ c¸c bé phËn kh¸c. Tang ma s¸t lµ mét lo¹i tang cã ®Ỉc ®iĨm lµ kh«ng cè ®Þnh ®Çu c¸p trªn tang mµ cuèn lªn tang mét sè vßng, khi tang quay th× th× mét nh¸nh c¸p cuèn vµo víi lùc c¨ng Fc = Fmax vµ nh¸nh kia nh¶ ra víi lùc c¨ng Fn = Fmin. Tang truyỊn chuyĨn ®éng nhê ma s¸t gi÷a c¸p vµ tang. Tang ma s¸t gåm lo¹i h×nh trơ vµ lo¹i cã ®­êng kÝnh thay ®ỉi. Kh¶ n¨ng kÐo cÇn thiÕt cđa tang ma s¸t U ®Ĩ dÞch chuyĨn t¶i träng ®­ỵc tÝnh tõ lùc c¶n dÞch chuyĨn t¶i träng vµ c¸c ®iỊu kiỊn lµm viƯc víi hƯ sè an toµn cÇn thiÕt. Lùc c¨ng c¸p nhá nhÊt Fmin trªn nh¸nh nh¶ ®­ỵc tÝnh tõ ®iỊu kiƯn lùc c¨ng ban ®Çu ®Ĩ truyỊn lùc b»ng ma s¸t hoỈc tõ ®iỊu kiƯn ®é vâng cho phÐp cđa c¸p. VËy lùc c¨ng c¸p lín nhÊt Fmax trªn nh¸nh cuèn cÇn thiÕt ®Ĩ dÞch chuyĨn t¶i träng lµ: Fmax = U + Fmin d)Phanh an toµn: §Ĩ tr¸nh cho ca bin r¬i trong giÕng thang khi ®øt c¸p hoỈc h¹ víi tèc ®é v­ỵt qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp, phanh an toµn tù ®éng dõng vµ gi÷ ca bin tùa trªn c¸c ray dÉn h­íng. Ca bin cđa tÊt c¶ c¸c lo¹i thang m¸y ®Ịu ph¶i ®­ỵc trang bÞ phanh an toµn. Phanh an toµn cßn ®­ỵc ®­ỵc trang bÞ cho ®èi träng khi ®èi träng n»m trªn lèi ®i hoỈc phÇn diƯn tÝch cã ng­êi ®øng. Theo nguyªn t¾c lµm viƯc cã lo¹i phanh dõng ®ét ngét vµ phanh dõng ªm dÞu, phanh dõng ®ét ngét th­êng ®­ỵc ¸p dơng ®èi víi lo¹i thang m¸y cã vËn tèc cì 0.71m/s, theo kÕt cÊu cã c¸c lo¹i phanh nh­ phanh kiĨu nªm vµ kiĨu cam. §èi víi lo¹i thang m¸y cã tèc ®é trªn 1m/s vµ c¸c lo¹i thang m¸y ®­ỵc sư dơng trong bƯnh viƯn th× th­êng dïng lo¹i phanh dõng ªm dÞu víi bé phËn c«ng t¸c lµ nªm hoỈc kĐp. Phanh an toµn th­êng l¾p víi c¸p n©ng(®­ỵc sư dơng cho thang m¸y dïng tang cuèn c¸p) vµ m¾c víi bé h¹n chÕ tèc ®é(dïng cho thang m¸y sư dơng Puly ma s¸t). II.Yªu cÇu c«ng nghƯ Trong ®å ¸n nµy chĩng ta chØ quan t©m ®Õn thang m¸y chë ng­êi nªn yªu cÇu vỊ c«ng nghƯ cđa thang m¸y trong tr­êng hỵp nµy rÊt chỈt chÏ bëi ngoµi sù ®iỊu chØnh vỊ kü thuËt chÝnh x¸c th× vÊn ®Ị an toµn vµ sù tho¶i m¸i cđa ng­êi sư dơng thang m¸y cịng ph¶i ®­ỵc quan t©m .Mét sè th«ng sè ¶nh h­ëng rÊt trùc tiÕp ®Õn vÊn ®Ị nµy cÇn ph¶i ®­ỵc ph©n tÝch mét c¸ch kü l­ìng ,sau ®©y ta sÏ xem xÐt chi tiÕt vỊ c¸c th«ng sè nµy 1.Tèc ®é: Tèc ®é di chuyĨn cđa buång thang quyÕt ®Þnh ®Õn n¨ng suÊt cđa thang m¸y vµ cã ý nghÜa quan träng nhÊt lµ ®èi víi c¸c nhµ cao tÇng .§èi víi nhµ chäc trêi ,,tèi ­u nhÊt lµ dïng thang m¸y cao tèc (v»3.5m/s)gi¶m thêi gian qu¸ ®é di chuyĨn trung b×nh cđa than m¸y ®Ỉt gÇn b»ng tèc ®é ®Þnh møc .Nh­ng viƯc t¨ng tèc ®é l¹i dÉn ®Õn sù ph¸t triĨn gi¸ tiỊn . Tèc ®é di chuyĨn cđa thang m¸y cã thĨ t¨ng b»ng c¸nh gi¶m thêi gian më m¸y vµ h·m m¸y dÉn tíi t¨ng tèc ®é . 2.Gia tèc :VÊn ®Ị khã kh¨n lµ gia tèc sÏ g©y c¶m gi¸c khã chÞu cho hµnh kh¸ch (nh­ chãng mỈt ,ng¹t thë ) Th­êng th× gia tèc tèi ­u a£2m/s2 §é giËt lµ ®¹i l­ỵng ®Ỉc tr­ng cho tèc ®é t¨ng cđa gia tèc khimë n¸y vµ ®é gi¶m cđa gia tèc h·m ,hay nãi c¸ch kh¸c lµ ®¹o hµm bËc nhÊt cđa gia tèc vµ lµ ®¹o hµm bËc hai ®èi víi vËn tèc da/dt . §é giËt cã ¶nh h­ëng lín tíi ®é ªm dÞu cđa ca bin .Khi gia tèc a£2m/s2 th× ®é giËt £20 m/s3 BiĨu ®å d­íi ®©y chØ ®¹t ®­ỵc khi hƯ truyỊn ®éng mét chiỊu cßn dïng hƯ truyỊn ®éng víi ®éng c¬ xoay chiỊu th× chØ ®¹t ®­ỵc biĨu ®å gÇn ®ĩng . 3.Dõng chÝnh x¸c buång thang : Buång thang cđa thang m¸y cÇn dõng chÝnh x¸c so víi mỈt b»ng cđa tÇng cÇn dõng sau khi Ên nĩt dõng ,(hay gỈp lƯnh dõng trong m¹ch ®iỊu khiĨn )lµ mét trong ch÷ng yªu cÇu quan träng trong yªu cÇu kü thuËt ®iỊu khiĨn thang m¸y . NÐu buång thang dõng kh«ng chÝnh x¸c sÏ g©y ra c¸c hiƯn t­ỵng sau :§èi víi thang m¸y chë kh¸ch sÏ lµm cho hµnh kh¸ch ra vµo khã kh¨n ,t¨ng thêi gian ra vµo dÉu ®Õn gi¶m n¨ng suÊt . 4.C¸c yªu cÇu ®Ỉt ta cho bµi to¸n ®iỊu khiĨn thang m¸y: §ßi hái ng­êi thiÕt kÕ thang m¸y ph¶i gi¶i quyÕt chÝnh x¸c vµ triƯt ®Ĩ c¸c yªu cÇu vỊ kü thuËt nµy : -C¸c yªu cÇu vỊ an toµn ,®©y lµ nh÷ng yªu cÇu rÊt quan träng vÝ dơ nh­ thang m¸y chØ ®­ỵc phÐp vËn hµnh khi cưa tÇng vµ cưa cabin ®· ®ãng hay khi thang m¸y qu¸ t¶i th× kh«ng vËn hµnh . -C¸c yªu cÇu vỊ ®iỊu khiĨn vÞ trÝ cabin :khi dõng thang m¸y ®ßi hái ph¶i dõng chÝnh x¸c so víi sµn tÇng vµ qu¸ tr×nh h·m sao cho cabin dõng ®ĩng t¹i sµn tÇng víi yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao nhÊt . -C¸c yªu cÇu vỊ ®iỊu khiĨn gia tèc vµ vËn tèc ,ph¶i ®¶m b¶o sinh lý cho hµnh kh¸ch ®i trªn thang m¸y .Ng­êi ®iỊu khiĨn ph¶i ®iỊu chØnh tèt tèc ®é ,gia tèc cđa thang m¸y sao cho kh«ng g©y nªn t©m lý ho¶ng lo¹n ,thiÕu tin cËy ë kh¸ch hµng §å thÞ ®Ỉc tÝnh c¬: (Tr­êng hỵp nµy sư dơng ®èi träng) N©ng t¶i H¹ t¶i M w §å thÞ tèc ®é tèi ­u cđa thang m¸y: Ch­¬ng II: TÝnh chän ®éng c¬ I.Chän ®éng c¬ ®iƯn: H×nh 4 H D F1 F2 Puli chđ ®éng Puli bÞ ®éng D©y c¸p Cabin §èi träng a.)X¸c ®Þnh phơ t¶i tÜnh: C¸c lùc t¸c ®éng lªn puli chđ ®éng theo c¸c nh¸nh c¸p lµ: F1 = [G0 + G + gc(H - hcb)]g (N) F2 = [G®t + gc(H - h®t)]g (N) Þ Lùc tỉng t¸c ®éng lªn puli chđ ®éng khi n©ng vµ h¹ t¶i (lùc g©y m«men quay) : Fn = F1 - F2 = (G0 + G -G®t)g + gc(h®t - hcb)g (N ) Fh = F2 - F1 = (G®t - G0 - G)g + gc(hcb - h®t)g (N) Trong ®ã : G0 : khèi l­ỵng Cabin (kg) G : khèi l­ỵng t¶i träng (kg) G®t : khèi l­ỵng ®èi träng (kg) gc : khèi l­ỵng mét ®¬n vÞ dµi d©y c¸p (kg/m) h®t vµ hcb : chiỊu cao ®èi träng vµ Cabin (m) g : gia tèc träng tr­êng (m/s2) §Ĩ ®¬n gi¶n, gi¶ sư r»ng h®t = hcb. Thay vµo trªn ta ®­ỵc: (1) Fn = (G0 + G - G®t)g (N) Fh = (G®t - G0 - G)g (N) Träng l­ỵng ®èi träng ®­ỵc chän theo c«ng thøc: G®t = G0 + aG®m Trong ®ã: G®m lµ t¶i ®Þnh møc. Víi thang m¸y chë ng­êi th× a = 0,35 ¸ 0,4. Chän a = 0,4 Khi tÝnh to¸n c«ng suÊt ®éng c¬, ta xÐt ®éng c¬ lu«n lµm viƯc víi t¶i ®Þnh møc. Tøc lµ G = G®m. Thay vµo (2) vµ (3): Fn = 0.6Gg (N) Þ Fn > 0 Fh = -0.6Gg (N) Þ Fh < 0 Nh­ vËy, ®Ĩ cho thang m¸y ch¹y ®Ịu víi vËn tèc V th× c«ng suÊt trªn trơc ®éng c¬ khi thang lªn, xuèng lµ: P1®m = = (N.m/s) (4) P2®m = = (N.m/s) (5) Trong ®ã : P1®m øng víi tr­êng hỵp m¸y ®iƯn lµm viƯc ë chÕ ®é ®éng c¬ (n©ng t¶i). P2®m øng víi tr­êng hỵp m¸y ®iƯn lµm viƯc ë chÕ ®é m¸y ph¸t (h¹ t¶i). V(m/s) lµ tèc ®é cđa thang. hc : hiƯu suÊt cđa c¬ cÊu. Thay sè liƯu vµo (4) vµ (5) ta ®­ỵc: P1®m = » 7.4 (KW) P2®m = » 4.2(KW) b.)X¸c ®Þnh hƯ sè ®ãng ®iƯn t­¬ng ®èi: §Ĩ x¸c ®Þnh hƯ sè ®ãng ®iƯn t­¬ng ®èi, ta ph¶i vÏ ®­ỵc ®å thÞ phơ t¶i tÜnh cđa c¬ cÊu. §Ĩ lµm ®­ỵc ®iỊu nµy, ta cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c kho¶ng thêi gian lµm viƯc cịng nh­ nghØ cđa thang m¸y trong mét chu kú lªn-xuèng. XÐt thang m¸y lu«n lµm viƯc víi t¶i ®Þnh møc: G®m = 630 kg Û 10 ng­êi.§Ĩ ®¬n gi¶n, ta cho r»ng qua mçi tÇng thang m¸y chØ dõng mét lÇn ®Ĩ ®ãn, tr¶ kh¸ch. Ta cã c¸c thêi gian gi¶ ®Þnh nh­ sau: - Thêi gian ra, vµo Cabin ®­ỵc tÝnh gÇn ®ĩng lµ 1s/1 ng­êi. - Thêi gian më cưa buång thang » 1s. - Thêi gian ®ãng cưa buång thang » 1s. Gi¶ sư ë mçi tÇng chØ cã mét ng­êi ra vµ mét ng­êi vµo Þ thêi gian nghØ tng » 4s. Ta cã ®å thÞ vËn tèc gÇn ®ĩng cđa thang m¸y nh­ h×nh 5. Thêi gian khëi ®éng ®éng c¬ ®Ĩ thang m¸y cã vËn tèc V = 1.5m/s lµ: V(m/s) t(s) 1.5 1 2.67 3.67 0 tlv H×nh 5 tk® tk® = = = 1s Þ sau thêi gian nµy Cabin ®i ®­ỵc qu·ng ®­êng lµ: Sk® = 0.t + at2/2 = 1.5t2/2 = 0.75m Thêi gian h·m Cabin khi dõng ë mçi tÇng lµ: th·m = = = 1s Þ sau thêi gian nµy Cabin ®i ®­¬c qu·ng ®­êng: Sh·m = Sk® = 0.75m Þ thêi gian Cabin ®i víi vËn tèc ®Ịu V = 1,5m/s ë gi÷a mçi tÇng lµ: t = = » 1.67s VËy thêi gian lµm viƯc cđa thang m¸y gi÷a 2 tÇng kÕ nhau lµ: tlv = tk® + t + th·m = 1 + 1.67 + 1 Û tlv = 3.67s Khi lªn ®Õn tÇng trªn cïng (tÇng 10), gi¶ sư c¶ 10 ng­êi trong thang ra hÕt, ngay sau ®ã cã 10 ng­êi kh¸c vµo ®Ĩ xuèng c¸c tÇng d­íi. Nh­ vËy thêi gian nghØ ë giai ®o¹n nµy lµ: t0 = 1 + 10´1 + 10´1 + 1 = 22s. Khi ®i xuèng, do V vµ a kh«ng ®ỉi, nªn tlv vµ tng gièng nh­ khi ®i lªn. Khi xuèng ®Õn tÇng d­íi cïng (tÇng 1), gi¶ sư c¶ 10 ng­êi trong thang ra hÕt, ngay sau ®ã cã 10 ng­êi kh¸c vµo ®Ĩ ®i lªn c¸c tÇng trªn. Nh­ vËy thêi gian nghØ ë giai ®o¹n nµy lµ: t’0 = t0 = 1 + 10´1+ 10´1+ 1 =22s. Víi chu kú lµm viƯc: Tck = 18tlv + 16tng + 2t0 = 18´3.67 + 16´4 + 2´22 Tck = 174.06s §å thÞ phơ t¶i trong mét chu kú: Tõ ®å thÞ phơ t¶i (H×nh 6), ta tÝnh ®­ỵc hƯ sè ®ãng ®iƯn t­¬ng ®èi: e®®% = = » 37.6% VËy hƯ sè ®ãng ®iƯn t­¬ng ®èi cđa phơ t¶i lµ 37.6%. II.Chän s¬ bé ®éng c¬: a.)C«ng suÊt ®¼ng trÞ g©y nªn trªn trơc ®éng c¬: P®t = = Û P®t » 3.32 (kw) VËy phơ t¶i thang m¸y cã: e®®% = 37.6% vµ P®t = 3.32 kw Ta chän hƯ sè ®ãng ®iƯn tiªu chuÈn etc% = 25%. Nh­ vËy ph¶i hiƯu chØnh c«ng suÊt: P®mchän = P®t » 4.07 (kw) b.)M« men t­¬ng øng víi lùc kÐo ®Ỉt lªn pu li c¸p : Ta xÐt bµi to¸n quy vỊ trơc ®éng c¬ nh­ sau : w® ,M® Mq® 1 2 wt , Mt 3 v , F 1. §éng c¬ 2. Hép sè G 3. Tang trèng vµ t¶i träng G H×nh 6 D = 0.45 m VËn tèc gãc cđa tang trèng Þ w® = Þ w® = 780 vßng /phĩt Ta cã m« men quy ®ỉi ë trơc ®éng c¬: M = = 59,06 (Nm) Tõ c¸c sè liƯu trªn, tra lo¹i ®éng c¬ trong quyĨn “C¸c ®Ỉc tÝnh c¬ cđa ®éng c¬ trong truyỊn ®éng ®iƯn” - Bïi §×nh TiÕu vµ Lª Tßng dÞch, ta chän ®­ỵc ®éng c¬: §éng c¬ 1 chiỊu kiĨu P P, U®m = 220V, cã chÕ ®é lµm viƯc ng¾n h¹n lỈp l¹i e®® % = 25% B¶ng 1 KiĨu ®éng c¬ P®m (kw) U®m (V) N®m Vg/ph I®m (A) R­+rcp (W) Rcks (W) Dßng ®iƯn ®Þnh møc cđa cuén kÝch tõ i®m (A) P P-21 4,5 220 1050 26 0,94 128 1,24 KiĨu ®éng c¬ Sè thanh dÉn t¸c dơng cđa phÇn øng N Sè nh¸nh song song phÇn øng 2a Sè vßng trªn 1 cùc cuén song song wcks Tõ th«ng h÷u Ých cđa 1 cùc tõ F.10-2 Wb M« men QT phÇn øng J (kgm2) P P-21 920 2 1650 0,58 0,125 Ch­¬ng III: TÝnh chän m¹ch biÕn ®ỉi I)Lùa chän m¹ch biÕn ®ỉi : §éng c¬ truyỊn ®éng thang nµy lµm viƯc víi phơ t¶i ng¾n h¹n lỈp l¹i ,më m¸y vµ h·m m¸y nhiỊu ®é chÝnh x¸c khi dõng m¸y .§¶m b¶o gia tèc khëi ®éng vµ khi dõng n»m trong kho¶ng cho phÐp . Yªu cÇu ®éng c¬ cã ®iỊu chØnh tèc ®é vµ cã ®¶o chiỊu quay Trong ®å ¸n m«n häc nµy ta dïng T_§ v× nh÷ng ­u ®iĨm sau : -Dïng cho mäi d¶i c«ng suÊt -Cã tÇn sè ®¶o chiỊu lín -Hai bé biĨn ®ỉi cÊp cho phµn øng ®iỊu khiĨn riªng ho¹t ®éng ®ãng më ®éc lËp ,lµm viƯc an toµn kh«ng cã icb. 1 S¬ ®å m¹ch lùc vµ nguyªn lý ho¹t ®éng. S¬ ®å m¹ch lùc cđa hƯ truyỊn ®éng T-§ cã ®¶o chiỊu ®iỊu khiĨn riªng nh­ sau: xoay chiỊu 3 pha M¹ch gåm hai bé biÕn ®ỉi riªng rÏ nhau lµ B§1 vµ B§2.Khi ®iỊu khiĨn riªng hai bé,t¹i mét thêi ®iĨm chØ ph¸t xung ®iỊu khiĨn vµo mét bé biÕn ®ỉi cßn bé kia bÞ kho¸ do kh«ng cã xung ®iỊu khiĨn. HƯ cã hai bé biÕn ®ỉi lµ B§1 vµ B§2 víi c¸c m¹ch ph¸t xung ®iỊu khiĨn t­¬ng øng lµ FX1 vµ FX2,trËt tù ho¹t ®éng cđa c¸c bé ph¸t xung nµy ®­ỵc quy ®Þnh bëi c¸c tÝn hiƯu logic b1 vµ b2. Qu¸ tr×nh h·m vµ ®¶o chiỊu ®­ỵc m« t¶ b»ng ®å thÞ thêi gian.Trong kho¶ng thêi gian 0¸t1,bé B§1lµm viƯc ë chÕ ®é chØnh l­u,gãc 1 ,vµ sao cho dßng ®iƯn phÇn øng kh«ng v­ỵt qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp,®éng c¬ ®­ỵc h·m t¸i sinh,nÕu nhÞp ®iƯu gi¶m 2 phï hỵp víi qu¸n tÝnh cđa hƯ th× cã thĨ duy tr× dßng ®iƯn h·mvµ dßng ®iƯn khëi ®éng ng­ỵc kh«ng ®ỉi,®iỊu nµy ®­ỵc thùc hiƯn bëi c¸c m¹ch vßng ®iỊu chØnh tù ®éng dßng ®iƯn cđa hƯ thèng.Trªn s¬ ®å cđa khèi logic LOG th× iL® , iL1 , iL2 lµ c¸c tÝn hiƯu logic ®Çu vµo cßn b1,b2 lµ c¸c tÝn hiƯu logic ®Çu ra ®Ĩ kho¸ c¸c bé ph¸t xung ®iỊu khiĨn: iL® =1 – ph¸t xung ®iỊu khiĨn më B§1. iL® =0 - ph¸t xung ®iỊu khiĨn më B§2. i1L(i2L) =1 – cã dßng ®iƯn ch¶y qua B§1(B§2). b1(b2) = 1 – kho¸ bé ph¸t xung FX1(FX2). 2,¦u ®iĨm : m¹ch ®éng lùc ®¬n gi¶n,trong ®ã kh«ng cÇn cã cuén kh¸ng c©n b»ng vµ m¸y biÕn thÕ à Gi¶m ®¸ng kĨ chi phÝ cho m¹ch lùc .§¬n gi¶n chØ cÇn cã cã mét cuén d©y thø cÊp ,thËm chÝ cã thĨ nèi trùc tiÕp víi l­íi kh«ng cÇn qua biÕn thÕ II)TÝnh chän m¹ch biÕn ®ỉi: V× hƯ truyỊn ®éng thang m¸y lµ mét chiỊu vµ cã ®¶o chiỊu, nªn ta chän m¹ch biÕn ®ỉi ®iƯn ¸p tíi ®éng c¬ gåm 2 bé chØnh l­u cÇu 3 pha Thyristor ®iỊu khiĨn riªng. Cßn m¹ch kÝch tõ ®éng c¬ cịng cã mét bé chØnh l­u cÇu 3 pha §ièt. 1.M¹ch biÕn ®ỉi nguån cÊp cho ®éng c¬: XÐt khi mét bé chØnh l­u lµm viƯc. Ta cã s¬ ®å sau: H×nh 7 Trong ®ã: BAN : BiÕn ¸p nguån lÊy ®iƯn tõ l­íi cÊp cho ®éng c¬. Uv0 : §iƯn ¸p d©y hiƯu dơng thø cÊp biÕn ¸p nguån BAN. T : 6 Tiristor cđa m¹ch chØnh l­u cïng lo¹i. Lck : Cuén kh¸ng san b»ng. L­, R­ : c¶m kh¸ng, ®iƯn trë phÇn øng ®éng c¬. R­ = r­ + rcp = 0,94 (W) §iƯn ¸p kh«ng t¶i cđa bé chØnh l­u Ud0 ph¶i tho¶ m·n ph­¬ng tr×nh: g1Ud0cosamin = g2E­®m + åUv + I­maxR­å + DUgmax (*) Trong ®ã: Ud0 : ®iƯn ¸p kh«ng t¶i cđa chØnh l­u. g1 : hƯ sè tÝnh ®Õn sù suy gi¶m l­íi ®iƯn; g1 = 0,95. g2 : hƯ sè dù tr÷ BAN; g2 = 1,04 ¸ 1,06. Chän g2 = 1,04. amin : gãc ®iỊu khiĨn cùc tiĨu. S¬ ®å cã ®¶o chiỊu, vµ m = 6 xung, nªn ta chän amin = 12o. åUv : tỉng sơt ¸p trªn van. Mçi thêi ®iĨm chØ cã 2 van dÉn, nªn åUv = 2Uv » 2.1,6 = 3,2 (V). I­max : dßng cùc ®¹i phÇn øng ®éng c¬. I­max = (2 ¸ 2,5)I­®m. Chän I­max = 2I­®m = 2.26 =52 (A). E­®m = U­®m - R­I­®m = 220 - 0,94.26 = 195,56 (V). DUgmax : sơt ¸p cùc ®¹i do trïng dÉn. DUgmax = DUg®m Cã Id®m = I­®m vµ I­max = 2I­®m Þ DUgmax = 2DUg®m = 2Ud0UkYk víi Uk lµ ®iƯn ¸p ng¾n m¹ch: Uk(%) = 5% Þ Uk = 0,05 vµ Yk = = 0,5 (Tra b¶ng bé chØnh l­u cÇu 3 pha) VËy: Ud0 = = Û Ud0 » 290,55 (V) Þ Uv0 = Ud0/1,35 » 215,22 (V) *TÝnh chän biÕn ¸p nguån BAN: BAN ®Êu theo kiĨu D/Y. §iƯn ¸p l­íi UL = 380V. Þ Tû sè biÕn ¸p: kBAN = = » 3,06 Dßng hiƯu dơng thø cÊp BAN: I2 =Id = .26 » 21,23(A) Þ dßng hiƯu dơng s¬ cÊp BAN: I1 = I2 = 21,23 » 6,94(A) C«ng suÊt ®Þnh møc BAN: SBAN = 1,05Ud0Id®m = 1,05.290,55.26 (VA) SBAN = 7932,015 (VA) Tra sỉ tay, ta chän m¸y biÕn ¸p tiªu chuÈn cã S®m = 8,5(kVA). *TÝnh chän c¸c Tiristor trong m¹ch chØnh l­u: Ta cã bé chØnh l­u lµ cÇu 3 pha. Tra sỉ tay, ta tÝnh ®­ỵc c¸c th«ng sè sau: Dßng trung b×nh qua mçi Thyristor: IT = Id®m = .26 » 8,67(A). Dßng cùc ®¹i qua mçi Thyristor: ITM = Idmax = .52 » 17,33(A). §iƯn ¸p ng­ỵc cùc ®¹i mçi Thyristor ph¶i chÞu: Ungmax = Uv0 = .215,22 » 304,37(V). Chän hƯ sè dù tr÷ vỊ ®iƯn ¸p vµ dßng ®iƯn cđa c¸c Thyristor lµ: Ku = 1,6 vµ Ki = 1,5 VËy Tiristor ph¶i chÞu ®­ỵc ®iƯn ¸p ng­ỵc cùc ®¹i = 1,6.304,37 » 486,99(V), ph¶i chÞu ®­ỵc dßng trung b×nh khi dÉn = 1,5.8,67 » 13(A), vµ ph¶i chÞu ®­ỵc dßng cùc ®¹i khi dÉn = 1,5.17,33 » 26(A). VËy ta chän ®­ỵc lo¹i Thyristor dïng cho bé chØnh l­u cÊp nguån cho ®éng c¬: Lo¹i I0 (A) VRRM = VDRM (V) ITSM (A) IDM (mA) VGT Max (V) IGT Max (A) VTM max (V) ITM Max (A) Du/dt (V/ms) di/dt (A/ms) TYN 690 16 600 220 3 1,5 25 1,4 50 50 100 Trong ®ã: I0 : Dßng trung b×nh ë tr¹ng th¸i dÉn cđa Thyristor. VRRM : §iƯn ¸p ng­ỵc cđa lỈp l¹i cđa Thyristor. VDRM : §iƯn ¸p lỈp l¹i ë tr¹ng th¸i kho¸. ITSM : Dßng ®iƯn qu¸ t¶i ë ®iĨm h­ háng ë tr¹ng th¸i dÉn. IDM : Dßng cùc ®¹i ë tr¹ng th¸i kho¸. VGT, I GT : §iƯn ¸p, dßng ®iƯn ®iỊu khiĨn. VTM, ITM : §iƯn ¸p, dßng ®iƯn cùc ®¹i ë tr¹ng th¸i dÉn. du/dt : Tèc ®é t¨ng tíi h¹n cđa ®iƯn ¸p ë tr¹ng th¸i kho¸. di/dt : Tèc ®é t¨ng tíi h¹n cđa dßng ®iƯn ë tr¹ng th¸i dÉn. * TÝnh cuén kh¸ng san b»ng: C«ng thøc gÇn ®ĩng tÝnh ®iƯn c¶m phÇn øng ®éng c¬ 1 chiỊu kÝch tõ ®éc lËp: L­ » KL (H) (TruyỊn ®éng ®iƯn - Trang 273). Trong ®ã : KL = 1,4 ¸ 1,9 (m¸y cã bï); chän KL = 1,4. U­®m = 220(V), I­®m = 26(A), Zp(sè ®«i cùc) = 4 vµ n®m =1050(vßng/phĩt). Þ L­ = 1,4 Û L­ » 2,82.10-3(H), hay L­ = 2,82(mH). *TÝnh to¸n m¹ch b¶ovƯ du/dt vµ di/dt: Ta cã s¬ ®å m¹ch b¶o vƯ hoµn chØnh nh­ sau: H×nh 8 a.M¹ch R1C1 b¶o vƯ qu¸ ®iƯn ¸p do tÝch tơ ®iƯn tÝch: (§iƯn tư c«ng suÊt - NguyƠn BÝnh - trang 261) Gäi b lµ hƯ sè dù tr÷ vỊ ®iƯn ¸p cđa Thyristor Þ b = 1¸ 2. Chän b = 1,6. Gi¶ sư BAN cã Lc = 0,2(mH). -HƯ sè qu¸ ®iƯn ¸p : k = = » 1,23. -C¸c th«ng sè trung gian, sư dơng c¸c ®­êng cong (H×nh X.9 trang 262 -§TCS): C*min(k) = 5,5; R*max(k) = 1,2; R*min(k) = 0,55. -TÝnh khi chuyĨn m¹ch. Ta cã ph­¬ng tr×nh lĩc b¾t ®Çu trïng dÉn: 2Lc = ud©y = Uv0sin(wt+j) = = » 760917,61(A/s) Û = 0,76(A/ms) Ta thÊy víi Thyristor ®· chän cã = 100(A/ms) >> 0,76(A/ms), nªn trong m¹ch kh«ng cÇn cã c¸c cuén kh¸ng b¶o vƯ Lk (b¶o vƯ ). Tøc lµ cã thĨ coi Lk = 0. -X¸c ®Þnh ®iƯn l­ỵng tÝch tơ Q = f(), sư dơng c¸c ®­êng cong (H×nh X.10b): Víi Id = 26(A), = 0,76(A/ms) tra ®­êng cong Þ Q » 15(Ams). -X¸c ®Þnh R1,C1: C1 = .C*min(k) = 5,5 » 0,54(mF). R*min(k) £ R1 £ R*max(k) Û 0,55 £ R1 £ 1,2 Þ 35,04 £ R1 £ 76,44 (W). VËy ta cã thĨ chän c¸c gi¸ trÞ chuÈn: R1 = 47(W) vµ C1 = 0,6(mF) b. M¹ch R2C2 b¶o vƯ qu¸ ®iƯn ¸p do c¾t BAN kh«ng t¶i g©y ra: -Nh­ trªn, ta cã hƯ sè qu¸ ®iƯn ¸p: k = 1,23. -C¸c th«ng sè trung gian, sư dơng c¸c ®­êng cong (H×nh X.11-§TCS): C*min(k) = 0,45; R*max(k) = 2,1; R*min(k) = 1. -Gi¸ trÞ lín nhÊt cđa n¨ng l­ỵng tõ trong BAN (3pha) khi c¾t: WT3 = Trong ®ã: Is.o.m : lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cđa dßng tõ ho¸ quy sang thø cÊp. Is : gi¸ trÞ hiƯu dơng dßng ®Þnh møc thø cÊp. Is =Id =.26 » 21,23(A) S : C«ng suÊt biĨu kiÕn BAN. w = 2pf = 314(rad/s). Ta cã Is.o.m = Is.o = .0,03Is Þ WT3 = = 0,03 » 0,41(W.s) -X¸c ®Þnh R2 vµ C2: C2 = C*min(k) Trong ®ã Usm lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i ®iƯn ¸p d©y thø cÊp BAN: Usm = Us = .Uv0 = .215,22 » 304,37(V) Þ C2 = 0,45 » 3,98.10-6(F) Û C2 = 3,98(mF). R*min(k) £ R2 £ R*max(k) Û 1 £ R2 £ 2,1 Þ 337,92 £ R2 £ 709,63 (W). VËy ta chän c¸c gi¸ trÞ chuÈn: R2 = 600(W) vµ C2 = 4(mF). 2. M¹ch biÕn ®ỉi nguån cÊp cho m¹ch kÝch tõ ®éng c¬: Ta dïng s¬ ®å cÇu 3 pha §i«t nh­ sau: H×nh 9 Tõ lo¹i ®éng c¬, ta cã Ikt®m = 1,24(A) vµ Rcks = 128(W). Ta cã ®iƯn ¸p ra m¹ch chØnh l­u: Ud = Ud0 = Ikt®mRcks = 1,24.128 = 158,72(V). Þ Uv0 = Ud/1,35 = 158,72/1,35 Û Uv0 » 117,57(V). * TÝnh chän biÕn ¸p nguån cÊp cho m¹ch kÝch tõ BAKT: BAKT ®Êu theo kiĨu D/Y. §iƯn ¸p l­íi UL = 380V. Þ Tû sè biÕn ¸p: kBAKT = = » 5,6 Dßng hiƯu dơng thø cÊp BAKT: I2 =Id = .1,24 » 1,01(A) Þ dßng hiƯu dơng s¬ cÊp BAKT: I1 = I2 = .1,01 » 0,18(A) C«ng suÊt ®Þnh møc BAKT: SBAKT = 1,05Ud0Id®m = 1,05.158,72.1,24 SBAN = 206,65(V.A) Tra sỉ tay, ta chän m¸y biÕn ¸p tiªu chuÈn cã S®m = 240(VA). * TÝnh chän c¸c §i«t trong m¹ch chØnh l­u: Dßng trung b×nh qua mçi §i«t: ID = Id®m = .1,24 » 0,41(A). Dßng cùc ®¹i qua mçi §i«t: IDM = Idmax = .1,24 » 0,41(A). §iƯn ¸p ng­ỵc cùc ®¹i mçi §i«t ph¶i chÞu: Ungmax = Uv0 = .117,57 » 166,27(V). Chän hƯ sè dù tr÷ vỊ ®iƯn ¸p vµ dßng ®iƯn cđa c¸c §i«t lµ: Ku = 1,6 vµ Ki = 1,5 VËy §i«t ph¶i chÞu ®­ỵc ®iƯn ¸p ng­ỵc cùc ®¹i = 1,6.166,27 » 266,03(V), ph¶i chÞu ®­ỵc dßng trung b×nh khi dÉn = 1,5.0,41 » 0,62(A), vµ ph¶i chÞu ®­ỵc dßng cùc ®¹i khi dÉn = 1,5.0,41 » 0,62(A). VËy ta chän ®­ỵc lo¹i §i«t dïng cho bé chØnh l­u cÊp nguån cho m¹ch kÝch tõ cđa ®éng c¬: Lo¹i Itb(A) Uiv(V) DU(V) Tèc ®é qu¹t Tèc ®é n­íc B-10 10 300 0,7 PhÇn IV: tỉng hỵp hƯ ®iỊu khiĨn Ta cã s¬ cÊu trĩc m¹ch ®iỊu chØnh ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu : ? Bé B§ KF®m ? I­ -E Ud Ui® w M KF®m Uw® Rw - Uw Ri Si -Mc - Ui Sw H×nh 10 S¬ ®å ®iỊu chØnh cã 2 m¹ch vßng : m¹ch vßng dßng ®iƯn vµ m¹ch vßng tèc ®é. Ta ph¶i x¸c ®Þnh c¸c bé ®iỊu chØnh dßng ®iƯn (Ri) vµ bé ®iỊu chØnh tèc ®é (Rw). ë ®©y ta ®· bá qua h»ng sè thêi gian T®k cđa bé biÕn ®ỉi, v× chØ ®iỊu chØnh c¸c h»ng sè thêi gian lín (Tvo). I.M¹ch vßng ®iỊu chØnh dßng ®iƯn : 1,XÐt tr­êng hỵp dßng ®iƯn lµ liªn tơc Ri - Ui I­ Si ? Ui® H×nh 11 H»ng sè thêi gian ®iƯn tõ cđa phÇn øng ®éng c¬: (s) V× Víi VËy MỈt kh¸c ta l¹i cã : . H»ng sè thêi gian c¬ häc: (s) Ta thÊy h»ng sè thêi gian c¬ häc Tc= 0,0477(s) kh¸ lín so víi h»ng sè thêi gian ®iƯn tõ cđa phÇn øng ®éng c¬ T­ = 0,003 (s) nªn ta cã thĨ coi søc ®iƯn ®éng cđa ®éng c¬ kh«ng ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh ®iỊu chØnh cđa m¹ch vßng dßng ®iƯn. V× ph¶n øng cđa m¹ch phÇn øng (s®® E) chËm h¬n nhiỊu so víi ph¶n øng cđa bé ®iỊu chØnh dßng ®iƯn Ri, nªn khi tỉng hỵp m¹ch vßng dßng ®iƯn ta cã thĨ bá qua kh©u ph¶n håi E = KF®mw. Vµ ta ®­ỵc s¬ ®å cÊu trĩc nh­ h×nh 11. §èi t­ỵng ®iỊu chØnh cã hµm truyỊn ®¹t: Soi = HƯ h÷u sai (hƯ bËc 0). C¸c h»ng sè thêi gian Tvo, Ti lµ rÊt nhá so víi h»ng sè thêi gian ®iƯn tõ T­ . §Ỉt Ts = Tvo+Ti . Víi Ti=0,0007(s) (Chän ®­ỵc) à Ts=0.004(s) Þ Soi » Nh­ vËy s¬ ®å h×nh 11 sÏ cã d¹ng nh­ sau: Soi I­Ki Ri - Ui ? Ui® H×nh 12 Do ta ®· gép lu«n m¹ch ph¶n håi dßng ®iƯn Si vµo trong ®èi t­ỵng ®iỊu chØnh ®Ĩ trë thµnh m¹ch ph¶n håi ®¬n vÞ, nªn ®Ĩ ®­ỵc m¹ch t­¬ng ®­¬ng th× dßng ®iƯn ra lµ KiI­. Gäi F’1 lµ hµm truyỊn ®¹t cđa s¬ ®å h×nh 12: F’1 = (KiI­)/Ui® = KiF1 = Þ Ri = Tỉng hỵp m¹ch theo tiªu chuÈn tèi ­u m«®un th×: F’1 = Trong ®ã ts = min(Ts, T­) = Ts . Þ Ri = Kh©u tû lƯ tÝch ph©n PI Þ F’1 = VËy bé ®iỊu chØnh dßng ®iƯn Ri lµ mét kh©u PI, cã hµm truyỊn ®¹t: Ri = vµ hµm truyỊn ®¹t cđa m¹ch vßng dßng ®iƯn lµ: F1 = Ta cã m¹ch t¹o nªn kh©u PI: - + - + Ui® Ui R1 R1 R2 C R3 R3 U®k PI LỈp ¸p H×nh 13 Víi: R1C = vµ R2C = T­ + HƯ sè bé biÕn ®ỉi: UN ®iƯn ¸p nguån U®k ®iƯn ¸p m¹ch ®iỊu khiĨn + Xens¬ ®o dßng ®iƯn Si: Rs ®iƯn trë ®o dßng, Rs =1 W I­ dßng ®iƯn phÇn øng ®éng c¬, I­ =26 A VËy bé ®iỊu chØnh dßng ®iƯn Ri lµ mét kh©u PI, cã hµm truyỊn ®¹t: Ri = => vµ hµm truyỊn ®¹t cđa m¹ch vßng dßng ®iƯn lµ: F1 = = 2,XÐt tr­êng hỵp dßng ®iƯn gi¸n ®o¹n Ta cã : Iu=0 nªn cÊu trĩc cđa m¹ch vßng ®iỊu khiĨn dßng ®iƯn cã d¹ng 1/Ru Ri - Ui I­ Si Ui® Ta cã : So(p)= Theo chuÈn Module tèi ­u th× ta cã C2 R1 lµ mét kh©u tÝch ph©n cã cÊu trĩc nh­ sau: Trong ®ã : Ks=KbdKI=22.0,128=2.816 =2. 2,816. 0,004=0,022528 VËy ta thÊy r»ng trong tr­êng hỵp dßng ®iƯn gi¸n ®o¹n th× RI(p) lµ mét kh©u tÝch ph©n Nh­ vËy ta ph¶i sư dơng bé ®iỊu chØnh thÝch nghi ®Ĩ ®iỊu chØnh bé RI(p) sao cho phï hỵp víi tr¹ng th¸i cđa ®èi t­ỵng lµ liªn tơc hay gi¸n ®o¹n II. M¹ch vßng ®iỊu chØnh tèc ®é : F1 Rw w Uw® KF®m - Uw M -Mc Sw ? H×nh 14 Ta chän m¸y ph¸t tèc 1 chiỊu víi ®iƯn trë ®đ lín ,gÇn ®ĩng ta cã Uw=Kww VËy ta cã : Kw=Uw/w=10/110=0,091 §Çu ra cđa m¸y ph¸t tèc cã thªm m¹ch läc RC ®Ĩ läc c¸c sãng ®iỊu hoµ cã tÊn sè cao .Ta cã thĨ chän c¸c th«ng s« R vµ C thÝch hỵp ®Ĩ cã Tw=0,006 Coi lµ hƯ thèng ho¹t ®éng ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh nªn dƠ dµng ta cã thĨ sư dơng nguyªn lý xÕp chång ®Ĩ xÐt 2 tr­êng hỵp 1, XÐt m¹ch khi Uw® ¹ 0 vµ Mc = 0 (M¹ch kh«ng cã ¶nh h­ëng cđa nhiƠu lo¹n). Lĩc nµy ta cã : Hµm truyỊn cđa ®èi t­ỵng (khi ch­a kĨ bé ®iỊu chØnh tèc ®é ) V× ts lµ nhá (0,006(s)) nªn ta coi r»ng : = Trong ®ã: tw=Tw +2ts=0,006+0,008=0,014(s) Khi ®ã ta cã : §Ỉt Rĩt gän l¹i ta cã Trong ®ã : + Theo chuÈn Module tèi ­u: lµ mét kh©u tØ lƯ cã s¬ ®å cÊu trĩc nh­ sau: R1 R2 Víi +,Theo chuÈn Module tèi ­u ®èi xøng : Lĩc nµy hµm truyỊn chuÈn cã d¹ng; == Lµ mét kh©u PI cã cÊu trĩc nh­ sau: R1 R2 C2 2. XÐt m¹ch khi Uw® = 0 vµ Mc ¹ 0 (m¹ch cã nhiƠu lo¹n). CÊu trĩc cđa hƯ thèng cã d¹ng : FRw(p) DUd=0 -DMc (-) (-) -DMc DUd=0 T­¬ng ®­¬ng : Dw F2(p) F1(p) F3(p) Tõ s¬ ®å cÊu trĩc ta cã ; {[-(Dw.F3)F1]- DMc}F2=Dw Nªn : Dw(1+F1F2F3)=- DMcF2 XÐt : Ta cÇn tÝnh sai lƯch tÜnh XÐt : Lim (Fz)=Lim FkwLim= Lim= pà0 pà0 pà0 pà0 + XÐt tr­êng hỵp bé ®iỊu chØnh tèc ®é lµ kh©u tû lƯ (P): Khi pà0 th× : Lim Fz=Lim ¹0 Trong ®ã: Nh­ vËy nÕu dïng kh©u tØ lƯ th× hƯ thèng ®iỊu chØnh tèc ®é lµ h÷u sai víi nhiƠu lo¹n vµ v« sai víi l­ỵng ®Ỉt àKh«ng tèt + XÐt tr­êng hỵp bé ®iỊu chØnh tèc ®é lµ kh©u tÝch ph©n tû lƯ (PI): Khi pà0 th× ; Lim Fz=Lim=0 Nh­ vËy ta thÊy r»ng khi bé ®iỊu chØnh tèc ®é lµ kh©u PI th× hƯ thèng lµ v« sai víi nhiƠu lo¹n nªn ®¸p øng tèt yªu cÇu cđa hƯ Ch­¬ng V: thiÕt kÕ m¹ch ®iỊu khiĨn 1. §iỊu khiĨn TIRISTO Tiristo chØ më cho dßng ®iƯn ch¹y qua khi cã ®iƯn ¸p d­¬ng ®Ỉt trªn anèt vµ cã xung ¸p d­¬ng ®Ỉt vµo cùc ®iỊu khiĨn. Sau khi Tiristo ®· më th× xung ®iỊu khiĨn kh«ng cßn t¸c dơng g× n÷a, dßng ®iƯn ch¹y qua Tiristo do th«ng sè cđa m¹ch quyÕt ®Þnh. M¹ch ®iỊu khiĨn cã c¸c chøc n¨ng sau: §iỊu chØnh ®­ỵc vÞ trÝ xung ®iỊu khiĨn trong ph¹m vi nưa chu kú d­¬ng cđa ®iƯn ¸p ®Ỉt trªn an«t- cat«t Tiristo. T¹o ra ®­ỵc c¸c xung ®đ ®iỊu kiƯn më ®­ỵc Tiristo, (xung ®iỊu khiĨn th­êng cã biªn ®é tõ 2 ®Õn 10 v«n, ®é réng xung tx=20¸100 ®èi víi thiÕt bÞ chØnh l­u, tx £10 ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®ỉi tÇn sè cao ). §é réng xung ®­ỵc x¸c ®Þnh theo biĨu thøc Trong ®ã :Idt-dßng duy tr× cđa Tiristo. di/dt-tèc ®é t¨ng tr­ëng cđa cđa dßng t¶i. CÊu trĩc cđa m¹ch ®iỊu khiĨn mét Tiristo ®­íc tr×nh bµy trªn Hinh. Ucm: Lµ ®iƯn ¸p ®iỊu khiĨn, ®iƯn ¸p mét chiỊu . Ur: Lµ ®iƯn ¸p ®ång bé, ®iƯn ¸p xoay chiỊu hoỈc biÕn thĨ cđa nã, ®ång bé víi ®iƯn ¸p cđa an«t-catèt cđa Tiristo. HiƯu ®iƯn ¸p Ucm - Ur ®­ỵc ®­a vµo kh©u so s¸nh 1, lµm viƯc nh­ mét trig¬ lËt tr¹ng th¸i, ë ®Çu ra cđa nã ta nhËn ®­ỵc mét chuçi xung d¹ng 'sinus ch÷ nhËt '. Kh©u 2 lµ ®iƯn ¸p hµi mét tr¹ng th¸i ỉn ®Þnh . Kh©u 3 lµ kh©u khuÕch ®¹i xung. Kh©u 4 lµ biÕn ¸p xung . B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo Ucm , cã thĨ diỊu chØnh ®­ỵc vÞ trÝ xung ®iỊu khiĨn, cịng tøc lµ ®iỊu chØnh gãc µ. H×nh H.5-1 CÊu trĩc m¹ch ®iỊu khiĨn mét thyr