Đồ án Thiết kế bộ điều khiển tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài "THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP” MỤC LỤC Lời nói đầu 1 CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 2 1.1 Các tham ssố cơ bản của động cơ 2 1.2 Tính toán các tham số định mức 2 1.3 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ 3 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP CẤP ĐIỆNC HO ĐỘNG CƠ 6 2.1 Cung cấp điện cho động cơ bằng máy phát riêng 6 2.2 Giải pháp dùng chỉnh lưu có điều khiển 7 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG - HÃM - ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 11 3.1 Khởi động động cơ kích từ độc lập 11 3.2 Hãm động cơ một chiều kích từ độc lập 14 a. Hãm tái sinh 14 b. Hãm đấu ngược 16 c. Hãm động năng 17 3.3 Điều chỉnh tốc độ động cơ 18 CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG, 19 CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 4.1 Thiết kế mạch lực 19 4.1.1 Giới thiệu hệ thống van động cơ 19 4.1.2 Sơ đồ mạch động lực 22 4.1.3 Tính chọn các thiết bị trong sơ đồ mạch lực 23 4.2 Thiết kế mạch điều khỉên 29 4.2.1 Sơ đồ mạch điều khiển 29 4.2.2 Nguyên lý hoạt động 30 4.2.3 Tính chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch điều khiển 32 a. Khâu đồng pha 32 b. Khâu tạo điện áp răng cưa 33 c. Khâu so sánh 35 d. Khâu phát xung chùm 35 e. Khâu khuéch đại xung và biến áp xung 37 f. Khâu tạo nguồn nuôi 40 4.3 Các thiết bị đo lường bảo vệ 43 4.3.1 Máy phát tốc để tạo phản hồi điện áp cho mạch vòng điên áp 43 4.3.2 Khâu hạn chế dòng 44 4.3.3 Sen sơ để đo lường dòng cho mạch vòng dòng điện 44 CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG HỆ BẰNG PHẦN MỀM SIMULINK MATLAB 46 5.1 Sơ lược về Simulink Matlab 46 5.2 Mô hình toán của hệ 47 5.3 Mô phỏng dòng điên, mômen, tốc độ của động cơ 48 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 MỤC LỤC 53 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây nền kinh tế thế giới đã phát triển rất nhanh chóng, trong đó có Việt Nam, nhất là từ khi nước ta chính thức gia nhập tổ chức kinh tế WTO – một tổ chức kinh tế rất lớn mạnh của thế giới. Song song với sự phát triển về kinh tế đó phải kể đến sự bùng nổ của khoa học công nghệ về điện tử, tin học, các hệ thống truyền động điện tự động ngày càng hiện đại và thông minh hơn để đáp ứng được các yêu cầu của thực tế các quá trình công nghệ. Đứng trước những biến động và thách thức đó nhà nước ta đã có hàng loạt các chính sách khuyến khích các tổ chức, cá nhân phát triển sáng tạo ra những thiết bị về điện để ứng dụng vào sản xuất nhằm phát triển nền kinh tế cao hơn nữa. Ta thấy hiện nay những thiết bị về tự động hoá của các nước phát triển trên thế giới ồ ạt lấn chiếm thị trường Việt Nam ta. Đặc biệt ta thấy truyền động điện tự động đang được ứng dụng rất rọng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp nói chung và công nghiệp mỏ nói riêng. Với tất cả những thách thức và cơ hội đó bản thân em là một sinh viên nghành cơ điện mỏ đang được đào tạo để trở thành một kỹ sư trong tương lai không xa. Em đã được học một số môn học về tự động hoá đặc biệt là môn Truyền động điện của thầy giáo – PGS.TS Thái Duy Thức giảng dạy, qua môn học và qua trải nghiệm từ thực tế em đã nghiên cứu tìm tòi, đọc các tài liệu liên quan đến lĩnh vực tự động hoá em đã tích luỹ được một vốn kiến thức nho nhỏ với hy vọng sẽ làm được điều gì đó có ích để ứng dụng vào thực tế sản xuất. Sau khi kết thúc môn học Truyền động điện và được thầy giáo giao đề tài thiết kế môn học là: “THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP” em đã thu thập tài liệu tham khảo để tính toán thiết kế theo yêu cầu nhưng không thể tránh khỏi thiếu sót và sai lầm. Qua đây em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của quí thầy giáo và bạn bè đồng nghiệp để em rút kinh nghiệm bổ xung cho đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin trân thành cảm ơn quý thầy cô! Sinh viên Quách Trường Sơn CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 1.1 Các thông số cơ bản của động cơ Theo nhiệm vụ thiết kế thì động cơ đã cho là loại é52 các thông số kỹ thuật cho ở bảng 1.1 dưới đây: Bảng1.1 Kiểu Pđm KW n vg/ph Iđm A Rư+rcp Ù rcks Ù Số thanh dẫn tác dung của phần ứng N Số nhánh song song của phần ứng 2a Số vòng dây một cực của cuộn song songựkcs Từ thông hữu ích của một cực ễ, mVb Dòng kích từ song song định mức iđm, A Tốc độ quay cho phép cực đại vg/ph Mô men quán tính của phần ứng J, kgm2 Khối lượng của động cơ Q, kg é52 4,5 1000 25,2 0,632 184 992 2 1650 7,9 0,91 2000 0,40 124 Sơ đồ đấu bình thường của động cơ kích từ độc lập cho ở hình 1.1. Cuộn kích từ của động cơ được cấp điện từ một nguồn độc lập. E Uđm Ukt Iư Hình 1.1 Từ các thông số của bảng 1.1 ta tính được các tham số như sau: Tốc độ góc định mức: ựđm = 0,105.nđm Trong đó: nđm = 1000 vg/ph Thay vào công thức ta có: ựđm = 0,105.1000 = 105 rad/s - Mô men định mức: Trong đó: Pđm = 4500 kW ựđm = 105 rad/s Thay các thông số vào công thức ta có: Nm Điện trở định mức: Trong đó: Uđm = 220 V Iđm = 25,2 A Thay các thông số vào công thức ta có: Ù 1.3 Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ é52. Phương trình đặc tính cơ tự nhiên của động cơ một chiều kích từ độc lập é52: Trong đó: - U = Uđm = 220 V - Rư là điện trở phần ứng: Rư = 0,632 Ù * Xác định hệ số Kễ: để xác định hệ số Kễ chúng ta căn cứ vào phương trình đặc tính cơ điện tự nhiên của động cơ: Từ đó rút ra ta có: Kễ = Thay các thông số: - U = 220 V - Iư = Iưđm = 25,2 A - Rư = 0,632 Ù - ựđm = 105 rad/s Vào công thức ta có: Kễ = => Kễ = 1,944 * Dựng đặc tính cơ tự nhiên bằng cách vẽ đồ thị( hình 1.2): Để dựng đường đặc tính cơ tự nhiên ta tìm hai điểm: + Điểm thứ nhất có toạ độ: (M = 0; ự = ự0=rad/s) Hay là toạ độ điểm I: ( 0 ; 113,17) + Điểm thứ hai có toạ độ: (M = Mđm = 42,86 Nm; ự = ựđm = 105 rad/s) Hay là toạ độ điểm II: (42,86 ; 105) Hình 1.2 ự ự0 ựđm Mđm M I II Từ hai toạ độ điểm I và II ta dựng được đồ thị như sau: * Dựng đặc tính cơ tự nhiên bằng cách sử dụng cấu trúc Matlab (hình 1.3): Hình 1.3 Ta được đường đặc tính cơ tự nhiên như hình 1.4 dưới đây: Hình 1.4 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP CẤP ĐIỆN CHO ĐỘNG CƠ Để mà cung cấp điện cho động cơ về mặt lý thuyết ta có các giải pháp như sau: Cung cấp điện cho động cơ bằng một máy phát riêng Cung cấp điện cho động cơ bằng một máy phát riêng có sơ đồ nguyên lý như hình 2.1 dưới đây: F D ĐCKĐBBB Hình 2.1 Trên sơ đồ máy phát F được truyền động bởi một động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) ba pha, máy phát F sẽ cấp điện cho động cơ một chiều. Để điều chỉnh điện áp ra của máy phát người ta điều chỉnh dòng kích từ của máy phát F. Đối với hệ thống này thì công suất đặt gấp ba lần công suất trang bị, bởi vì máy phát cũng phải có công suất tương đương với động cơ, hơn nữa động cơ cũng phải có công suất tương đương mói truyền động được cho nó. Ưu điểm: - Điện áp ra của máy phát bằng phẳng hơn là chỉnh lưu Nhược điểm: - Máy phát khi làm việc gây tiếng ồn, gây tia lửa điện, gây nhiễu đến các thiết bị khác. - Gây tổn thất năng lượng lớn, nhất là ở những hệ luôn thường xuyên khởi động, hãm và điều chỉnh tốc độ. Khi điều chỉnh tốc độ xuống càng thấp thì tổn thất năng lượng càng lớn. - Quá trình quá độ chậm hơn so với dùng các thiết bị điện tử. - Thiết bị lắp đặt cồng kềnh, giá thành cao. Giải pháp dùng chỉnh lưu có điều khiển + Nguyên lý làm việc: Sử dụng chỉnh lưu có điều khiển ở đây ta dùng chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển có sơ đồ nguyên lý như hình 2.2 duới đây: u2a u2c id R T6 T4 T5 T3 T1 Hình 2.2 ud Sơ đồ nguyên lý của chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển như trên hình 2.2. Nó gồm có 6 tiristor và chia làm hai nhóm là catốt chung (T1, T3, T5) và anốt chung (T2, T4, T6). Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp lệch nhau 1200. u2a = Biến áp có thể có tổ đấu dây: Y-Y, Y-Ä, Ä-Y và Ä-Ä. Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ như sau: Giả thiết T5 và T6 đang cho dòng chảy qua khi cho xung điều khiển vào T1 tiristor này mở ra vì u2a > 0 sự mở của T1 làm T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì u2a > u2c lúc này T6 và T1 cho dòng chảy qua (hình 2.3). 0 ig ỏ ỏ ỏ ỏ ỏ ỏ T1 T5 T2 T6 T3 T4 Hình 2.3 ố ud 0 u2a u2b u2c Điện áp trên tải là: ud = uab = u2a – u2b Khi ố = Cho xung điều khiển mở T2 tiristor này mở ra. Sự mở của T2 làm T6 bị khoá lại một cách tự nhiên vì u2b > u2c. Các xung điều khiển lệch nhau é/3 được lần lượt đưa đến cực điều khiển của các tiristor thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, … Trong mỗi nhóm khi tiristor mở nó sẽ khoá ngay tiristor dẫn dòng trước nó. Tóm tắt thứ tự cấp xung điều khiển các van mở, khoá cho ở bảng 2.1. Bảng 2.1 Thời điểm Xung mở van Van đang dẫn Van khoá ố1 = ð/6 + ỏ T1 T6 T5 ố2 = 3ð/6 + ỏ T2 T1 T6 ố3 = 5ð/6 + ỏ T3 T2 T1 ố4 = 7ð/6 + ỏ T4 T3 T2 ố5 = 9ð/6 + ỏ T5 T4 T3 ố6 = 11ð/6 + ỏ T6 T5 T4 Vì tải có tính chất R, L: + Nếu ỏ ≤ ỏgh - liên tục thì: 1. 2. + Nếu ỏ > ỏgh - gián đoạn thì: 1. 2. 3. Trong đó: - ỏ* = ỏ + ð/3 - - + Ưu nhược điểm: Ưu điểm: - Dòng chỉnh lưu tương đối phẳng - Động cơ ít bị ảnh hưởng bởi các sóng hài bậc cao, không gây tiếng ồn, gây tia lửa và không làm nhiễu đến thiết bị khác. - Điện áp ra thay đổi được bằng cách thay đổi góc mở của tiristor - Thiết bị nhỏ gọn không cồng kềnh dễ bố trí, lắp đặt. - Nhược điểm: Điện áp ra của chỉnh lưu không được bằng phẳng như điện áp ắc quy mà nó chứa cả thành phần xoay chiều cùng với một chiều. * Kết luận: Sau khi phân tích sơ đồ nguyên lý và phân tích ưu nhược điểm của hai giải pháp trên đây ta thấy giải pháp thứ hai là dùng chỉnh lưu có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với dùng hệ thống máy phát để điều chỉnh tốc độ động cơ. Hơn nữa ta thấy trong giai đoạn hiện nay việc thay thế thiết bị điện tử đang là giả pháp tối ưu đối với ngành công nghiệp nói chung đặc biệt là trong ngành công nghiệp mỏ nói riêng. Chính vì những lý do như vậy nên ở đây ta chọn giải pháp thứ hai là dùng chỉnh lưu có điều khiển để cấp điện cho động cơ kích từ độc lập é52- công suất 4,5kW-tốc độ 1000 vg/ph. CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG - HÃM - ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập Từ phương trình cân bằng áp của động cơ: U = E + Iư . Rư Trong đó: E : Sức điện động của động cơ (V). Iư : Dòng điện phần ứng (A). Rư : Điện trở mạch phần ứng của động cơ (Ù) Ta xác định được dòng của động cơ khi làm việc ở chế độ động cơ: Tại thời điểm khởi động ự = 0 do đó dòng khởi động có giá trị : Đối với động cơ này: Ở những động cơ có công suất trung bình và lớn thì Rư có giá trị rất nhỏ nên dòng khởi động ban đầu sẽ rất lớn, thường vào khoảng 20 ữ 25 lần dòng định mức. Với giá trị dòng khởi động lớn như vậy sẽ phá hỏng động cơ cũng như gây sụt áp rất lớn trên lưới điện. Để giảm dòng khởi động ta có hai biện pháp. Biện pháp thứ nhất là tăng điện trở mạch phần ứng. Biện pháp thứ hai là giảm điện áp đấu vào động cơ * Kết luận : ở đây động cơ là động cơ kích từ độc lập é52- công suất 4,5kW-tốc độ 1000 vg/ph. Vì là động cơ có công suất nhỏ nên ta sử dụng biện pháp thứ hai là giảm điện áp đấu vào động cơ. Cụ thể là ta sử dụng chỉnh lưu cầu ba pha để thay đổi điện áp đấu vào động cơ. * Nguyên lý điều chỉnh điện áp nguồn: MSX Mc Đ B Uđk ự Hình 3.1 Để nghiên cứu tổng quát hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ độc lập bằng cách thay đổi điện áp nguồn chúng ta nghiên cứu sơ đồ tổng quát như hình 3.1. Trong đó Đ là động cơ một chiều kích từ độc lập, B là bộ biến đổi. Bộ biến đổi ở đây là bộ biến đổi tĩnh có điều khiển ( chỉnh lưu cầu ba pha). Bộ biến đổi này có chức năng biến năng lượng xoay chiều thành năng lượng một chiều có S.đ.đ EB điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Uđk. ở đây bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển, nguyên lý làm việc như đã trình bày ở mục 2.2 của chương II trang 7. Với sự phân tích sơ đồ nguyên lý hình vẽ hình 2.2 và hình 2.3. Sau khi thay đổi điện áp ta có các đường đặc tính cơ là các đường song song với nhau và các đường đặc tính nhân tạo nằm ở phía dưới đường đặc tính cơ tự nhiên như hình vẽ 3.3 trang 13 bên đây. Để vẽ các đường đặc tính cơ ta sử dụng cấu trúc Matlab như hình 3.2 trang 13. Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.3 Khi khởi động ta có: Ux = 2 Iđm.Rư = 2,34.U2.cosỏmax ỏmax = Hãm động cơ một chiều kích từ độc lập M+ M M M M ự ự ự ự ự+ (H) (ĐC) (H) (ĐC) Hình 3.4 Hãm điện của động cơ là trạng thái mà động cơ sinh ra mô men quay ngược chiều với tốc độ quay (hình vẽ 3.4). Trong tất cả các chế độ hãm động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát. Động cơ kích từ độc lập có ba trạng thái hãm: hãm tái sinh, hãm ngược và hãm động năng. ự B Hình 3.5 0 M’c Mc A A’ ự0 M’’c M Hãm tái sinh (hãm trả năng lượng về nguồn – hình 3.5) Động cơ đang làm việc tại điểm A trên đường đặc tính tự nhiên. + Khi Mc = 0 thì động cơ có tốc độ ự0 ự0 = → U = kễự0 Tại ự0 thì: e = kễự0 ↔ tại ự0 thì U = e hay sđđ sinh ra đúng bằng điện áp lưới. + Khi Mc đổi dấu thì động cơ làm việc tại điểm B: eB = kễựB ; ựB > ự0 Hình 3.6 nên e > U. Lúc này động cơ làm việc như máy phát điện cấp năng lượng cho lưới đấu song song với lưới điện (hình 3.6). dòng đổi chiều suy ra mô men đổi chiều, tốc độ không đổi chiều mà lại lớn lên nên trạng thái này là trạng thái hãm, máy phát trả năng lượng về nguồn, lúc này tải làm cho động cơ trở thành máy phát (từ động năng → điện năng → về lưới) Như vậy điều kiện để xảy ra hãm tái sinh là: ự > ự0. ự01 ự ự0 A Mc M a) 0 Mc A B ự ự0 ự0 M b) Hình 3.7 Nâng Hạ Trong thực tế hãm tái sinh xảy ra khi động cơ chuyển từ tốc độ cao sang tốc độ thấp (hình 3.7.a) hoặc khi hạ tải (hình 3.7.b). B b) Hãm đấu ngược Hãm đấu ngược xảy ra khi mà động cơ được đấu để quay theo chiều này nhưng thực tế động cơ động cơ lại quay theo chiều ngược lại do tải hoặc do quán tính. Hãm đấu ngược được thực hiện bằng hai cách. +Cách 1: đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng(hình 3.8)dùng để giảm tải. Mc D(hạ) A(nâng ự0 M Mnm TN ực Hình 3.8 Đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sao cho mômen ngắn mạch của nó sinh ra nhỏ hơn mômen cản, nếu mômen cản có tính chất thế thì động cơ sẽ chuyển sang chế độ hãm đấu ngược. Động cơ làm việc từ A chuyển sang B sau đó giảm dần tốc độ và dừng lại tại C. Nhưng mômen ngắn mạch sinh ra nhỏ hơn mô men cản, do đó dưới tác dụng cử mômen cản sẽ kéo cho động cơ quay theo chiều ngược lại và rơi vào trạng thái hãm đấu ngược, tốc độ động cơ tăng dần và về làm việc ổn định tại D. e e e 1 1 1 2 2 2 a) b) c) + Cách 2: đảo chiều điện áp phần ứng (hình 3.9-dùngkhi dừng máy khẩn cấp) M A B C -ựo ựo a b c d) Hình 3.9 Động cơ đang làm việc tại A nếu mà ta đảo cực tính và đấu thêm điện trở phụ thì động cơ chuyển sang làm việc tại B (do quán tính nên tốc độ chưa giảm). B là chế độ hãm đấu ngược, dưới tác dụng của mômen hãm động cơ nhanh chóng dừng lại tại điểm C. c) Hãm động năng (hình 3.10) e Iư e Iư RH ự01 ự ự0 B A MH M a) C Hình 3.10 Hãm động năng được thực hiện bằng cách cắt động cơ ra khỏi lưới điện và đấu vào điện trở hãm. b) c) ở hình 3.10.a là động cơ kích từ độc lập làm việc ở chế độ động cơ, hình 3.10.b là động cơ kích từ độc lập làm việc ở chế độ hãm động năng, hình 3.10.c là đồ thị vẽ đặc tính cơ khi động cơ làm việc ở chế độ hãm động năng. Tại thời điểm cắt động cơ ra khỏi lưới điện động cơ đang quay với tốc độ tại A cho nên sđđ của nó sinh ra vẫn có theo chiều cũ nhưng điện áp nguồn đặt vào bằng không: dòng này đã đổi chiều đi từ động cơ ra, động cơ làm việc như một máy phát điện, tải của nó là điện trở hãm, mômen đổi dấu trở thành mômen hãm vì dòng đổi chiều. Phương trình đặc tính cơ lúc này là: Quá trình hãm xảy ra như sau: Động cơ chuyển từ điểm A sang làm việc tại B là chế độ hãm động năng, dưới tác dụng của mômen hãm MH động cơ chạy chậm lại và dừng lại tại điểm O. Điều chỉnh tốc độ động cơ Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta sử dụng phương pháp dùng chỉnh lưu để thay đổi điện áp đấu vào mạch phần ứng của động cơ như dã trình bày ở mục 3.1 trang 11. CHƯƠNG IV XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG – CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ Thiết kế mạch lực 4.1.1 Giới thiệu hệ thống van - động cơ: (T- Đ) – (hình 4.1) Hệ thống van - động cơ có sơ đồ như hình vẽ 4.1 dưới đây: BBĐ CKT Đ FX TH & KĐ Ud ón A B C ft xđk Hình 4.1 Sơ đồ trên đây gồm có các phần tử sau: Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện các chức năng biến năng lượng điện một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. BBĐ: là bộ biến đổi van điều khiển thực hiện chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều cung cấp cho động cơ. Ud: tín hiệu điện áp đặt. Ft: máy phát tốc thực hiện khâu phản hồi âm tốc độ. TH & KĐ: khối tổng hợp và khuếch đại tín hiệu. FX: mạch phát xung. Hoạt động của hệ thống. Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc này động cơ vẫn chưa làm việc. Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt Ud ứng với một tốc độ nào đó của động cơ, thông qua khâu TH & KH và mạch FX sẽ xuất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van ở bbộ biến đổi, nếu lúc này nhóm van nào đó đang được đặt điện áp thuận van sẽ mở với góc mở ỏ. Đầu ra của bộ biến đổi BBĐ có điện điện áp Ud đặt lên phần ứng động cơ dẫn đến động cơ quay với tốc độ ứng với Ud ban đầu. Trong quá trình làm việc nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm thì qua biểu thức: Uđk = Ud – ón Khi n giảm → Uđk tăng → ỏ giảm → Ud tăng → n tăng về điểm làm việc yêu cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại. Đây là nguyên lý ổn định tốc độ. Họ đặc tính cơ của hệ thống Sức điện động của bộ biến đổi BBĐ: Eb = Ebm.cosỏ = Ub (Ub = Uư : điện áp đầu ra của bộ biến đổi BBĐ) Eb = KKĐ.Kb(Ud – ó.n) Phương trình đặc tính cơ điện của hệ thống: => I 0 Hình 4.2 ự Từ đây ta vẽ được họ đặc tính cơ điện của hệ thống (hình 4.2) Đánh giá chất lượng hệ thống Ưu điểm: + Do sử dụng các thiết bị bán dẫn ở bộ biến đổi nên hệ thống có tốc độ tác động nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao. + Là bộ biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu nền móng đặc biệt. + Dễ thiết lập các hệ thống tự động kín để nâng cao chất lượng hệ thống. Nhược điểm: + Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ, khi có gia tốc dòng và áp du/dt, di/dt có nguy cơ làm hỏng các van điện tử. + Sức điện động của bộ biến đổi có dạng đập mạch làm phát sinh thành phần sóng hài bậc cao gây phát nóng động cơ ( có thể khắc phục nhược điểm này bằng cách mắc thêm cuộn kháng). FT A B C AT K K K BA KT RI Đ K K 0 220V Sơ đồ mạch động lực Hình 4.3 4.1.3 Tính chọn các thiết bị trong sơ đồ mạch lực a) Yêu cầu đối với bộ chỉnh lưu - Nguồn điện xoay chiều: 380V, 50 Hz - Bộ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển - Điện áp chỉnh lưu: Ud = 220 V - Dòng chỉnh lưu: Id = 25,2 A b) Xác định điện áp không tải chỉnh lưu và điện áp ra của máy biến áp Bộ biến đổi chỉnh lưucần có giá tri điện áp không tải đảm bảo cung cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều có các tham số: sức điện động định mức động cơ Eưđm, sụt áp tổng ở mạch khi dòng phản ứng cực đại Iưmax. ó1Udocosỏmin = ó2Eưđm + ểÄUv + IưmaxRư + ÄUómax Trong đó: Udo - điện áp không tải của chỉnh lưu ó1 - hệ số tính đến sự suy giảm của điện áp lưới: ó1 = 0,95 ó2 - hệ số dự trữ máy biến áp: ó2 = 1,04 ữ 1,.06 ỏmin – góc điều khiển cực tiểu: ỏmin = 120 ểÄUv - tổng sụt áp trên van, mỗi thời điểm chỉ có hai van dẫn nên: ểÄUv = 2. ÄUv = 2.1,6 = 3,2 V Iưmax: dòng cực đại phần ứng động cơ: Iưmax = (2ữ2,5)Iưđm ta chọn: Iưmax = 2,5Iưđm = 2,5.25,2 = 63 A Eưđm = Uưđm – RưIưđm = 220 – 0,632.25,2 ≈ 204 V ÄUómax : sụt áp cực đại do trùng dẫn ÄUómax = Trong đó: Iưđm - là dòng định mức bộ biến đổi có: Idđm = Iưđm và Iưmax = 2,5Iưđm ÄUómax=2,5ÄUóđm = 2,5UdoUkYk Với: - Uk là điện áp ngắn mạch: Uk(%) = 5 % => Uk = 0,05 - Yk= Vậy: Udo = 289,7 V => UVo = Udo/1,35 = 289,7/1,35 =214,6V c) Tính chọn biến áp nguồn BAN BAN đấu theo kiểu Ä/Y, điện áp lưới UL = 380V Giá trị hiệu dụng điện áp thứ cấp máy biến áp nối Ä/Y: V Tỷ số máy biến áp: k= Dòng hiệu dụng thứ cấp BA: A Dòng hiệu dụng sơ cấp BA: A Công suất định mức BA: SBA = 1,05.Pd = 1,05Udo