Thiết kế trang bị điện cho máy nâng hạ cầu trục

LỜI NÓI ĐẦU Trong điều kiện công cuộc kiến thiết nước nhà đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước những nhiệm vụ nặng nề. Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi những người Kĩ Sư Điện tương lai phải được trang bị những kiến thức chuyên nghành một cách sau rộng. Trong quá trình học môn TRANG BỊ ĐIỆN em được nhận đề tài : Thiết kế trang bị điện cho máy nâng hạ cầu trục Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên bản đồ án không khỏi có những sai sót. Em mong nhận được sự góp xây dựng của các thầy, cô giáo cũng như bè bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy, cô giáo cũng như sự góp ý xây dựng của các bạn bè. Đặc biệt là sự giúp đỡ của ThÇy gi¸o Vò Anh TuÊn công tác trong khoa điện. Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, 02 tháng 06 năm 2010 Sinh Viên: Ph¹m Danh Hïng PHẦN I : TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG I. Lý thuyết chung 1. Đặc điểm của phụ tải nâng hạ - Mô men cản là tổng họp của hai thành phần + Mô men ma sát: thành phần phản kháng + Mô men do tải trọng sinh ra: luôn luôn dương,không phụ thuộc vào tốc độ và có tính thế năng : phụ tải phản kháng : phụ tải thế năng Tính chất của phụ tải là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Chu kỳ làm việc của cơ cấu: Hạ không tải Nâng tải Hạ tải Nâng không tải Giữa các giai đoạn có thời gian nghỉ A 2 3 4 7 1 5 6 G 0 2.Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ dùng móc 1.Trục vít 2.Bánh vít 3.Truyền động báng răng 4.Tang nâng 5.Bộ phận móc hàng 6.Móc 7. Động cơ A. Điểm cố định cáp 3.Biểu thức phụ tải tĩnh Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu là do tải trọng quyết định. để xác định phụ tải tĩnh phải dựa vào phương trình động học của cơ cấu nâng hạ (hình 1) a.Phụ tải tĩnh khi nâng - Có tải: (1) Trong đó: G:Trọng lượng của tải trọng(N) Go:Trọng lượng của bộ lấy tải(N) Rt:Bán kính của tang nâng(m) u:bội số của hệ thống ròng rọc :hiệu suất của bộ truyền i:Tỷ số truền và được xác định như sau (2) Với: V: vận tốc nâng tải (m/s) n: Tốc độ quay của động cơ (v/s) phụ thuộc vào: là một hàm phụ thuộc vào() dùng cách tra bảng - Không tải (3) b.Phụ tải tĩnh khi hạ - Có hai chế độ hạ tải + Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ, khi đó mô men do tải trọng gây ra không đủ để thắng nổi mô men ma sát trong cơ cấu.Lúc này máy điện làm việc ở chế độ động cơ + Hạ hãm thực hiện khi tải trọng lớn ,khi đó mômmen do tải trong dược hạ với tốc độ ổn định(chuyển độnh không có gia tốc) Mô men do tải trọng gây ra không có tổn thất (4) Khi hạ tải năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền động nên (Nm) (5) Trong đó: :mô men trên trục động cơ khi hạ tải (Nm) :tổn thất mô men trong cơ cấu truyền động (Nm) : hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải Nếu : hạ hãm : hạ động lực Coi tổn thất trong cơ cấu nâng - hạ khi nâng tải và hạ tải như nhau thì: (6) Do đó (7) So sánh (5) và (7) ta đượ: (8) Vậy:phụ tải tĩnh khi hạ có tải là: (Nm) phụ tải tĩnh khi hạ không tải là: (Nm). Chế độ làm việc của động cơ phụ thuộc vào hiệu suất cơ cầu khi hạ tải: Khi động cơ làm việc ở chế độ động cơ đẻ hạ tải trọng hạ động lực Khi động cơ làm việc ở chế độ hãm để hạ tải trọng hạ hãm 4.Hệ số tiếp điện tương đối TĐ% Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việccủa cơ cấu nâng hạ có thể tính đượ năng suất Q và tải trọng định mức Trong đó thời gian làm việc trong một chu kỳ và được xác định theo điều kiện làm việc của cơ cấu Q:năng suất của cơ cấu nâng hạ trong một giờ làm 5.Chọn sơ bộ công suất động cơ - Xây dựng đồ thị phụ tải Tính mô men trung bình hoặc mô men đẳng trị (Nm) (Nm) Trong đó : là trị số mô men ứng với khoảng thời gian k = (1,2 – 1,3 )hệ số phụ thuộc vào độ nhấp nhô của đồ thị phụ tải,tần số mở máy và hãm máy Điều kiện để chọn công suất động cơ 6.Kiểm nghiệm - Xây dựng đồ thị phụ tải sau khi xét đến thời gian mở máy và thời gian nghỉ của động cơ,tính tại thời gian tiếp điện trong tương đối thực trong đó: Tổng thời gian làm việc :Tổng thời gian hãm :Tổng thời gian mở máy và tính lại phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị Động cơ đã chọ đúng nếu thoả mãn yêu cầu trong đó::mômen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn :hệ số tiếp điệ tiêu chuẩn Nếu động cơ đã chon không thoả mãn yêu cầu thì phải chọn lại công suất động cơ và tiên hành kiểm nghiệm lại động cơ giống như các bước trên II.Tính chọn công suất động cơ truyền động 1.Xác định phụ tải tĩnh - phụ tải khi nâng có tải: Trong đó: G = 120000(N) G0 = 6000(N) RT = 200(mm) = 0,2(m) i = 10 u = 2 - Phụ tải khi nâng không tải: G=0 Theo hình 2 ta xác định - Phụ tải tĩnh khi hạ có tải: - Phụ tải tĩnh khi hạ không tải: . Động cơ làm việc ở chế độ hạ hãm 2.Xác định hệ số tiếp điện tương đối Với Trong đó: h: độ cao nâng hạ h = 10(m) : vận tốc hạ không tải =2(m/s) là thời gian hạ không tải : thời gian nâng không tải : thời gian nâng tải : thời gian hạ tải : Thời gian nghỉ bao gồm thời gian thao tác lấy tải,cắt tải,thời gian làm việc của xe cầu Tng=6+6+15+15=42 (s) thời gian làm việc Tlv=5+5+10+10=30 t n th M t Tck tho tdc tct Biểu đồ phụ tải Vậy hệ số tiếp điện tương đối là 3.Tính chọn sơ bộ công suât động cơ Để xét đến đặc tính phát nóng của động cơ khi làm việc nên ta chọn công suất động cơ theo phụ tải trung bình Vì động cơ không có hệ số tiếp điện chuẩn là 134,103% nên ta chọn Ta có: (Nm) Dựa vào tỷ số truyền chọn động cơ phù hợp Căn cứ vào điều kiện chọn công suất động cơ Mà Vậy Dựa vào các thông số đã biết và yêu cầu công nghệ của hệ thống ,tra bảng phụ lục và chọn động cơ điều chỉnh kích từ song song và loại cầu trục luyện kim với số liệu sau:( phụ lục 5) Kiểu Uđm = 220 (V) Pđm = 55 (kW) Iđm = 280 (A) rcks = 35,2 () TĐtc% = 40% rư + rf = 0,0805 () =82,1 Ndm=550 J=0,2 4.Kiểm nghiệm công sất động cơ Đồ thi phụ tải đặc trưng cho một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ khi tính đến thời gian mở máy và hãm M, P w t t BiÓu ®å phô t¶i M(t), P(t) vµ w(t) Vì ở cơ cấu nâng hạ Mc = const , J = const Phương trình đặc tính là: Xét trong quá trình mở máy M = MN () Với hằng số thời gian của hệ thống Tc Mà ta biết Để động cơ đạt tốc độ ổn định thì .Trong thực tế khi tốc độ đạt khoảng 95 – 98% tốc độ định mức thì có thể coi hệ thống đã đạt trạng thái ổn định Xét trong quá trình hãm Ta có Áp dụng Trong quá trình hãm tái sinh Độ sụt tốc khi hạ tải Ở chế độ không tải Động cơ làm việc hạ ở chế độ động lực hệ số tiếp điện tương đối theo tính toán Mô men đẳng trị cx của đồ thị phụ tải là Mđm = Mdm= Vậy thoả mãn Mđm > Mtc Động cơ được chọn thoả mãn với điều kiện phát nóng Động cơ được chọn phù hợp với tốc độ và yêu cầu của đề tài PHẦN 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG I – Khái niệm chung 1. Khái niệm Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì các máy sản xuất ngày một đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp; đòi hỏi độ chính xác cao và tin cậy. Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo được yêu cầu công nghệ mà phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định như về thơi gian quá độ, dải điều chỉnh ổn định tốc độ… Tùy theo các loại máy công tác mà có những yêu cầu khác nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mô men với độ chính xác cao nào đó trước sự biến đổi của tải và các thông số nguồn… Do đó bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi. Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệ thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo nhưng nguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau. Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết, song mỗi phương án lại có một số ưu nhược điểm khác nhau về ứng dụng của chúng trong từng hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu. Để đáp ứng các yếu tố có sử dung hòa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động thì ta nên dùng đông cơ xoay chiều đơn giản song với những hệ thống có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi tốc độ, độ chính xác thì người ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều chỉnh phù hợp. Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng. Nó quyết định đến chất lượng của hệ thống do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn bộ biến đổi thông qua việc xét các hệ thống. 2. ý nghĩa của việc lựa chọn: Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa quan trọng, nó được thể hiện qua các mặt: + Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy móc sản xuất + Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy + Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng xuất + Dễ dàng sữa chữa, thay thế khi xảy ra sự cố II –Các phương án truyền động 1.Hệ truyền động máy phát động cơ (F – Đ) Là bộ dùng một máy phát điện để cấp cho động cơ có thể là máy phát xoay chiều, một chiều, thay đổi mạch phần ứng… Hệ thống máy phát – động cơ đơn giản - Sơ đồ nguyên lý của hệ thống. + AK: động cơ không đồng bộ Rô tô lồng sóc ( hệ thống công suất lớn sử dụng động cơ đồng bộ ) kéo các máy K, F quay với tốc độ không đổi. + Máy phát kích thích K để cung cấp kích từ cho động cơ một chiều và máy phát F ( nếu CKK không đổi CKĐ để nguyên ). + Máy phát F cung cấp mạch cho phần ứng của động cơ Đ kéo máy sản xuất . + Động cơ một chiều Đ kéo máy sản xuất. - Nguyên lý làm việc của hệ thống Khởi động AK quay bằng hằng số CKK kích thích tăng CKF tăng dần −> Đ tăng. Khi máy phát ổn định −> động cơ ổn định. Muốn điều chỉnh ta điều chỉnh R ở CKF làm cho CKĐ thay đổi để đảm bảo chiều quay động cơ ta đảo chiều dòng kích từ máy phát nhờ cầu dao đảo chiều CĐ. - Phương trình đặc tính n = = Trong đó , : Hằng số chế tạo máy phát, động cơ , : Điện trở dây cuốn phần cứng động cơ, máy phát n phụ thuộc nên điều chỉnh bằng kích từ phấn ứng. - Nhược điểm của hệ F–D đơn giản. Đặc tính cơ mềm hơn đặc tính tự nhiên do có độ sụt tốc độ gây ra bởi điện trở điện trở cuộn dây phần ứng máy phát. Khi phụ tải thay đổi tốc độ động cơ thay đổi không có khả năng ổn định tốc độ. Trong thực tế để khắc phục các nhược điểm trên, người ta dựa vào hệ thống các khâu phản hồi, hệ thống trở thành hệ thống kín. Trong hệ thống tổng công suất đặt lớn. Hệ thống F-D với phản hồi dương dòng điện phần ứng - Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ Thay vào máy phát kích thích K người ta sử dụng máy điện khuếch đại(MKĐ). AK làm quay MKĐ cung cấp cho CKF, từ không kích thích kích từ độc lập. Cuộn W: Cuộn kích thích chủ đạo, khi có I qua tạo ra sức từ động chủ đạo F, điều chỉnh được biến trở. Cuộn W: Phản hồi dương dòng, lấy trên R, dòng điện chạy Hệ thống F-D với phản hồi âm tốc độ Phản hồi được thực hiện qua máy phát tốc FT Máy phát tốc là máy phát điện một chiều, kích từ không đổi u phát tỉ lệ bậc 1 với tốc độ quay Đ. = k.w = : hệ số phản hồi Khi F Phương trình cân bằng sức từ động. F = - Ưu điểm Ổn định tốc độ. Tự động điều chỉnh gia tốc khởi động của hệ thống. - Nhược điểm: Điều chỉnh tốc độ ở vùng rất thấp Chất lượng điều chỉnh tốt. Được sử dụng rộng rãi nhất là các truyền động công suất lớn Hệ thống F-D với phản hồi có ngắt Phản hồi âm dòng có ngắt Nhằm bảo vệ quá dòng cho động cơ khi thực hiện phản hồi ổn định tốc độ. Khâu ngắt Điện áp so sánh u. Van điện D Cuộn dây phản hồi W Điện áp đặt lên van : = - u = .I Khi I<I : D khóa : =0 (khâu ngắt không tự động) I> I : D mở, ≠0 (khâu ngắt tác động kích từ của MKĐ giảm tốc độ dòng phân ứng). Nhằm loại bỏ tác động của phản hồi cuộn áp trong thời gian khởi động. Đưa vào phản hồi cuộn áp khâu ngắt. Điện áp đặt lên van =- =. Khi < D khóa =0 (phản hồi không làm việc) > D mở, ≠0 (phản hồi tham gia vào ổn định tốc độ động cơ,kết thúc quá trình khởi động) HÖ thèng F - § víi ph¶n håi ©m ¸p cã ng¾t g. Đánh giá chung truyền động dùng BBĐ máy điện. + Động cơ có các chế độ làm việc như sau Hãm động năng khi kích thích máy phát bằng 0 Hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ Hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc ổn định với tải có tích thế năng (khi hạ tải trong). + Ưu điểm: Khả năng quá tải lớn. Sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt Do các phần tử trong hệ thống là tuyến tính nên quá trình quá độ của hệ thống rất tốt. Có khả năng giữ cho đặc tính có độ cứng cao và không đổi trong suốt giải điều chỉnh. + Nhược điểm: Sử dụng nhiều máy điện quay do đó chiếm diện tích không gian lớn Làm việc gây tiếng ồn lớn Máy phát điện một chiều có từ dư lớn nên điều chỉnh tốc độ ở vùng tốc độ thấp và rất thấp rất khó khăn + Hệ thống thích hợp với các truyền động. Có phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn Phụ tải biến động trong phạm vi rộng Quá trình quá độ chiếm phần lớn thời gian làm việc của hệ thống. (Thường xuyên khởi động, hãm, đảo chiều,...). Cụ thể: Truyền động bàn của máy bào giường. Truyền động mâm của máy tiện đứng. Các truyền động của máy xúc. Cơ cấu nâng hạ, thang máy, cán thép. 2.Hệ thống van - động cơ(T – Đ) Sơ đồ khối : Hệ T-Đ là hệ TĐ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần cảm của động cơ thông qua các bộ BĐ chỉnh lưu dùng Thyristor. Ikt : dòng điện kích từ. Ct1, Ct2, CL3 : Bộ chỉnh lưu (được nối theo sơ đồ hình tia, hình cầu) + Đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ Chế độ dòng điện liên tục. Dòng điện chỉnh lưu chính là dòng điện phần ứng. Dựa vào sơ đồ thay thế viết được phương trình đặc tính. Xk : đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van Họ đặc tính song song và mềm hơn đặc tính tự nhiên. Do tính chất dẫn dòng 1 chiều của van các đặc tính nằm bên phải mặt phẳng toạ độ. Từ phương trình đặc tính : Khi => Ud Ud0 – Ud0 Khi 0. Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu Động cơ làm việc ở chế độ động cơ khi: E > 0 Động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược khi E đổi chiều. Khi . BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc: Động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng. Dòng điện trung bình của mạch phần ứng: Phương trình đặc tính tốc độ: - Chế độ dòng điện gián đoạn. Trong tính toán người ta quan tâm đến biên giới của chế độ dòng liên tục và dòng gián đoạn Đường biên liên tục là một đường elíp Để giảm độ lớn của trục nhỏ elíp, tăng số pha của chỉnh lưu. Tuy nhiên khi tăng số pha chỉnh lưu, sơ đồ điều khiển sẽ phức tạp. Đánh giá chất lượng của hệ thống. + Ưu điểm: Tác động nhanh không gây ồn và dễ tự động hóa do các van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suất cao. Công suất tổn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ. Giá thành hạ, dễ bảo dưỡng, sửa chữa. + Nhược điểm: Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống Chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đường đặc tính nằm trong mặt phẳng toạ độ. Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cosφ thấp. Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó khăn đối với các hệ thống đảo chiều. Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động có tải nhỏ. PHẦN III: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU CỦA ĐỘNG MẠCH LỰC Qua quá trình phân tích hai hệ thống F-Đ và T-Đ. Ta thấy chúng có những ưu nhược điểm nhất định. Cả hai hệ thống đều đáp ứng được yêu cầu công nghệ đặt ra. Nhưng xét về chỉ tiêu kinh té kỹ thuật thì mỗi hệ thống đạt được những đặc điểm khác nhau. Cụ thể ta thấy hệ F-Đ dễ điều chỉnh tốc độ, chuyển đổi trạng thái hoạt động linh hoạt vì đặc tính hệ thống nằm đều bốn góc phần tư. Với hệ thống F-Đ khi lắp đặt chiếm diện tích lớn, cồng kềnh nhưng hiệu suất lại không cao. Khi làm việc lại gây ồn ào, rung động mạnh, công lắp đặt lớn, vốn đầu tư cao. Trong giai đoạn CNH-HĐH ngày nay với xu hướng chung vươn tới mục tiêu yêu cầu tối ưu nhất đảm bảo tính khoa học, gọn nhẹ không gây ồn ào, ít ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Với hệ truyền động F-Đ mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng còn nhiều hạn chế chưa đáp ứng được nhu cầu CNH-HĐH. Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại người ta dần tiến hành thay thế hệ thống truyền động F-Đ bằng các hệ truyền động khác. Với hệ truyền động T-Đ có hệ số khuyếch đại lớn, dễ tự động hoá do tác động nhanh chính xác, công suất tổn hao nhỏ. Kích thước nhỏ và gọn nhẹ. Ngày nay vơi sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, xu hướng tự động hoá các hệ thống tự động, gia công chính xác nên điều khiển hệ thống được thực hiện bằng cách lắp ghép các hệ thống với các bộ điều khiển tự động như RLC, vi xử lý. Nhìn chung hệ thống T-Đ đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Với những ưu điểm và những đặc điểm phù hợp cách truyền động. Vậy em quyết định chọn phương án trưyền độn T-Đ. Lựa chọn sơ đồ nối dây của mạch chỉnh lưu a.Sơ đồ nối dây hình tia 3 pha có điốt k Catốt nói chung là cực dương của điện áp chỉnh lưu. Anốt nối chung: cực nối chung là cực âm. Điện áp còn lại là trung tính. Tuỳ vào cách nối anốt hoặc catốt chung mà cực chung là âm với ‘0’ hoặc dương với ‘0’ + Đặc điểm: Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cung cấp. Các van có một điện cực cùng tên nối chung tạo thành một cực của điện áp chỉnh lưu, điện cực còn lại là trung tính của nguồn. Nguyên lý làm việc: Xét sơ đồ thay thế. + Hai điều kiện mở Thyristỏ Điện áp anốt-catốt phải dương (UA > 0). Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực điều khiển Các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định của điện áp nguồn. VD: ở pha A: T1 chỉ có thể mở trong khoảng : Thời điểm được gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnh lưu 3 pha. Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độ điện thì khoảng dãn dòng của van sẽ thay đổi (nhỏ hơn ) Trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu giảm. Khi ở góc mở α lớn thì Ud càng nhỏ Ud = Ud0 – cosα thay đổi → thay đổi Ud → thay đổi thời điểm đưa xung điều khiển vào cực điều khiển. b) Sơ đồ nối dây hình cầu ba pha có điốt k và sơ đồ thay thế. + Đặc điểm Số van chỉnh lưu bằng hai lần số pha của điện áp nguồn cung cấp Các van được nối thành từng nhóm. Các van có catốt nối chung tạo thành cực dương của điốt chỉnh lưu Các van có anốt nối chung tạo thành cực âm.Mỗi pha của điện áp nguồn nối với hai van, 1 van ở nhóm anốt chung, 1 ở nhóm catốt chung. + Nguyên lý làm việc của sơ đồ cầu Tại một thời điểm có ít nhất hai van cùng mở - 1 ở nhóm anốt chung và 1 ở nhóm catốt chung Van ở nhóm catốt chung nối với pha có điện áp dương nhất thì van mở. Van ở nhóm anốt chung nối với pha có điện áp âm nhất thì van mở. Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầu xác định như đối với sơ đồ tia có số pha tương ứng. - Nghĩa là: + Trong 1 chu kỳ nguồn xoay chiều mỗi van dẫn dòng tối đa trong một khoảng thời gian = chu kỳ. + Sự chuyển mạch dòng từ van này sang van khác chỉ diễn ra với các van trong cùng nhóm và độc lập với nhánh kia. + Trong một chu kỳ của nguồn xoay chiều, điện áp chỉnh lưu lặp lại 2m lần giống nhau (khi m lẻ) hoặc m lần (khi m chẵn). (m:số pha) + Để điều khiển điện áp chỉnh lưu, thay đổi thời điểm đưa xung điều khiển đến các van, làm thay đổi khoảng dẫn dòng của van làm điện áp trung bình của chỉnh lưu thay đổi. 2. Lựa chọn phương án đảo chiều và phương án điều khiển + Trong nhiều trường hợp cần phải thay đổi được chiều dòng điện qua phụ tải của bộ chỉnh lưu. Do tính dẫn dòng một chiều của các van nên phải đảo chiều bằng công tắc tơ hoặc sử dụng các sơ đồ đặc biệt gồm 2 bộ chỉnh lưu, mỗi bộ dẫn dòng theo một chiều. Đảo chiều bằng rơle – công tắc tơ: dùng 1 bộ biến đổi. Nhược: Tần số đảo chiều thấp vì rơle công tắc tơ có quán tính cơ và điện, thời gian tác động riêng lớn → thời gian cần thiết để đóng cắt lớn ... → không đáp ứng được. Tuổi thọ của thiết bị thấp, dòng lớn làm xuất hiện hồ quang (do tđ thường xuyên đóng mở). Đảo chiều bằng cách dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược 1 bộ theo thuận, và một bộ theo ngược. Khắc phục được các nhược điểm trên, sơ đồ điều khiển phức tạp + Phương pháp điều khiển 2 BBĐ nối song song ngược. Phương pháp điều khiển riêng Phát xung điều khiển 1 BBĐ, BBĐ còn lại nghỉ. Khi cần đảo chiều quay động cơ khoá BBĐ đang làm việc sau đó phát xung điều khiển bộ kia: Ưu điểm: - Mạch tác động riêng rẽ.rõ ràng, độc lập - Không có dòng điện chạy quấn giữa hai bộ biến đổi(gọi là dòng điện cân bằng) Nhược điểm: - Tần số đảo chiều thấp vì cần phải có thời gian khôi phục tính khoá - Số kênh phat xung điều khiển nghiều Phương pháp điều khiển chung: Đồng thời phát xung điều khiển đến 2 BBĐ,một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu ,một bộ làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ Ưu điểm: + Tần số đảo chiều lớn + Số kênh phát xung điều khiển bằng 1/2 số van - Nhược điểm: Sơ đồ điều khiển sẽ phức tạp,có dòng điện chạy quẩn giưã hai BBĐ - Khắc phục : Dùng cuộn kháng cân bằng để giảm dòng điện chạy quẩn Sơ đồ nối dây mạch lực Tóm lại để thoả mãn yêu cầu của hệ truyền động thì Phương án chọn là hệ truyền động T – Đ CC R R R § N H H N CK CD C C C CC CC CC CC CC R R R T 1 T 3 T 5 T 4 T 6 T 2 Sơ đồ nối dây của chỉnh lưu cầu 3 pha Phương án đảo chiều dùng công tắc tơ điều khiển Tính chọn các thiết bị động lực Điện áp không tải của bộ chỉnh lưu udo phải thỏa mãn phương trình Trong đó: Udo:điện áp không tải của chỉnh lưu ɣ1 : hê số tính đến suy giảm lưới điện ɣ2 : hê số biến áp ɣ2=1,04÷1,06 chọn ɣ2=1,04 αmin=12◦ :tổng sụt áp trên các van mỗi thời điểm chỉ có 2van dẫn uv=1,6(v) Iưmax:dòng cực đại phần ứng động cơ Iưmax=(2÷2,5)Iđm Chọn Iưmax=2.84=168(A) Eưđm=Uưđm-Rư. Iưđm=220-0,125.84=209,5(V) ∆ɣmax:sụt áp cực đại do trùng dẫn Có Idđm= Iưđm Iưmax=2 Iưđm→∆uɣmax=2∆uɣđm=2udoukyk Với uk là điện áp ngắn mạch uk(%)=5%→ uk=0,05 (tra bảng bộ chỉnh lưu cầu 3f) Vậy Chọn biến áp nguồn theo kiểu đấu ∆/Y điện áp lưới UL=380(v) Tỉ số biến áp Dòng hiệu dụngthứ cấp biến áp Dòng hiệu dụng sơ cấp biến áp nguồn Công suất định mức: Sđmba=1,05Ud0Idđm=1,05.227,56.84=20070,79(VA) Chọn Sđm=21(KVA) Chọn thirytor trong mạch chỉnh lưu Ta có 1 bộ chỉnh lưu cầu 3f tra sổ tay ta tính được các thông số sau Dòng trung bình qua mỗi thirytor Điện áp ngược mỗi thirytor phải chịu Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của thirytor : KU=1,6 và KI=1,5 Vậy thirytor phải chịu điện áp ngược cực đại UTmax=1,6.238,38=381,41(V) Phải chịu dòng trung bình là: ITtb=1,5.28=42(A) Phải chịu dòng cực đại khi dẫn là: ITmax=1,5.56=84(A) Vậy ta chọn được loại thirytor chỉnh lưu cho động cơ là: LOẠI I0(A) vrrm Itsm (A) Vgt max(v) IDM (mA) IGImax(A) Vtmmax(v) Itmma du/dt x(A)v/us Di/dt TYN 6 90 45 600 220 3 1,5 25 100 1,5 50 100 Tính chọn cuộn kháng san bằng Công thức gần đúng tính điện cảm cân bằng động cơ 1 chiều kích từ độc lập Trong đó kl=1,4÷1,9 chọn kl=1,4 Uđm=220(v) Iđm=84(A) zp=4 nđm=1230v/p LƯ=0,2(mH) Tính chọn mạch bảo vệ quá điên áp do tích tụ điện tích Gọi b là hệ số dự trữ về điện áp của thirytor :b=1÷2 chọn b=1,6 Giả sử biến áp nguồn có LC=02(mH) Hệ số quá điện áp: Cacs thông số trung gian : Tính khi chuyển mạch ta có phương trình lúc bắt đầu trùng dẫn →= ↔=0,596(A/µs) Ta thấy với thirytor đã chọn có nên không cần cuộn kháng bảo vệ LK coi Lk=0 Xác định R1 ,C1 : 31,01≤R1≤67,66 Vậy chọn R1=47 C1=05,7(µF) PHẦN IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN Để các van của bộ chỉnh lưu có thể mở tại thời điểm mong muốn thì ngoài điều kiện tại thời điểm đó trên các van có điện áp thuận thì trên cực điều khiển G và K của van phải có điện áp điều khiển (thường gọi là tín hiệu điều khiển). Để có hệ thống tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu mở van người ta sử dụng mạch điện tạo ra các tín hiệu đó gọi là mạch điều khiển Điện áp điều khiển các Tristor phải đáp ứng được các yêu cầu cần thiết về công suất,biên độ cũng như thời gian tồn tại. Do đặc điểm của Tiristor là khi van đã mở thì làm việc tồn tại tín hiệu điều khiển nữa hay không cũng không ảnh hưởng đến dòng qua van. Vì thế hạn chế công suất của mạch phát tín hiệu điều khiển và giảm tổn thất trên vùng cực điều khiển tạo ra các tín hiệu điều khiển trên vùng cực điều khiển tạo ra các tín hiệu điều khiển Tristor có dạng xung Trong hệ thống truyền động ta dùng các hệ thống phát xung điều khiển đồng bộ ,khống chế theo nguyên tắc pha dứng với sơ đồ khối như sau Khối 1:Khối đồng bộ hoá và phát xung răng cưa.Khối này có nhiệm vụ lấy tín hiệu động bộ hoá và phát ra điện áp hình răng cưa đưa đến khối so sánh Khối 2:Khối so sánh có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu điện áp hình răng cưa URC và điện áp điều khiển UĐK để phát ra xung điện áp đưa tới mạch tạo xung Khối 3:Khối tạo xung có nhiệm vụ tạo ra cac xung điều khiển U1 : là điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu Urc : điện áp tựa thường có dạng răng cưa lấy từ đầu ra của khối ĐBH – FXRC Uđk : diện áp điều khiển , đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dung để điều khiển giá trị goc Uđkt : điện áp điều khiển Tiristor là chuỗi các xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống điều khiển (cũng là đầu ra của khối truyền xung) và được truyền đến cực điều khiển G và Katot K của các Tiristor *Nguyên lý làm việc : Điện áp cấp cho mạch động lực BBĐ được đưa đến các mạch đồng bộ hoá của khối 1. Đầu ra của mạch đồng bộ hoá có điện áp hình sin cùng tần số với điện áp nguồn cung cấp và được gọi á điện áp đồng bộ. Điện áp đồng bộ được đưa vào mạch phát xung răng cưa cùng tần số với điện áp cung cấp. Điện áp răng cưa và điện áp điều khiển (thay đổi được trị số ) đưa vào mạch so sánh sao cho cực tính của chúng ngược nhau .Tại thời điểm trị số hai điện áp này bằng nhau thì đầu ra của mạch so sánh thay đổi trạng thái xuất hiện xung điện áp .Như vậy điện áp có tần số xuất hiện bằng tần số xung răng cưa bằng với tần số nguồn cung cấp. Thay đổi trị số nguồn điều khiển sẽ làm thay đổi thời điểm xuất hiện xung ra của mạch so sánh , xung này được đưa đến cực Tiristor để mở van .Do xung đầu ra của mạch so sánh không đủ độ rộng và biên để mở van vì vậy người ta sử dụng mạch khuếch đại và truyền xung .Nhờ đó mà các xung ra của mạch này đủ điều kiện mở chắc chắn các Tiristor 1.Mạch động lực và phát xung răng cưa - Mạch đồng bộ hoá dùng để tạo ra điện áp đồng bộ với điện áp xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu.Trong sơ đồ chúng ta sử dụng sau là sơ đồ 3 pha nên điện áp động bộ dịch pha với điện áp U1 Khâu đồng bộ hoá có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa Urc trùng pha với điện áp Anot của Tiristor Ta sẽ sử dụng sơ đồ KĐTT để tạo Urc cho máy nâng hạ Khi Tn1 khoá trong nửa chu kỳ dương tụ C được nạp bởi dòng ra của KĐTT Điện áp trên tụ Urc = Uc tăng tuyến tính Khi Tn1 mở (nửa chu kỳ kế tiếpcủa điện áp nguồn tụ C phóng điện nhanh qua Tn1 mở (nửa chu kỳ kế tiếp của điện áp nguồn tụ C phóng điện nhanh qua Tn1,triệt tiêu điện áp) Khi điện áp ra >0 qua KĐTT OA1 Ub >0 Tn1 khoá tụ nạp bởi dòng ra của OA2 Khi điện áp Ua < 0 qua KĐTT OA1 thì điện áp ra của UA1 có Ub < 0 làm cho Tn1 mở Triệt tiêu điện áp Urc = 0 Mạch tạo xung răng cưa : khi có tụ nạp điện thì tạo ra sườn trái còn khi tụ phóng điện thì tạo ra sườn phải 1.Mạch so sánh Có nhiệm vụ nhận tín hiệu điện áp răng cưa và điện áp điều khiển có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp tựa và điện áp điều khiển Tín hiệu điều khiển là nguồn áp 1 chiều có thể thay đổi được trị số Tín hiệu răng cưa (là đầu ra của khối đồng bộ hoá và phát xung răng cưa) Hai tín hiệu này ngược cực tính nhau Tại thời điểm 2 tín hiệu này bằng nhau về trị số thì đầu ra của khối so sánh xuất hiện xung điều khiển Khâu so sánh có thể thực hiện bằng cách sủ dụng Transitor hoặc sủ dụng khuếch đại thuật toán.Ta sủ dụng KĐTT Do bảo vệ đầu ra của mạch so sánh OA3 Điện áp điều khiển Uđk là tín hiệu ra mạch khuếch đại trung gian Điện áp răng cưa được tổng hợp trên R4 Điện áp điều khiển được tổng hợp trên R4 Khâu so sánh ,so sánh điện áp răng cưa và điện áp chủ đạo có các trường hợp + Urc + Uđk 0 khuếch đại thuật toán có mức bão hoà dương + khuếch đại thuật toán có mức bão hoà âm + bắt đầu trạng thái Vậy điện áp ra của khâu so sánh là dạng xung có hai mức bão hoà dương hoặc âm .Các xung điện áp này được đưa tới đầu vào của khâu tạo xung 3.Khối tạo xung Để đảm bảo cho xung ra có độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung.Sự đối xứng của các xung ở các kênh khác nhau thì người ta thường thiết kế các khâu so sánh làm việc với công suất nhỏ Từ nguyên lý làm việc của mạch ta thấy: xung đầu ra của mạch so sánh có độ dài không thống nhất và phụ thuộc vào các thời điểm xuất hiện xung. Điều này tăng tổn thất trong mạch hoặc không đủ tin cậy để mở van mặt khác tín hiệu ra của khâu so sánh thường có công suất nhỏ (độ nhạy tác động xung tăng do đó cần cần mạch tạo xung để sửa xung, khuếch đại xung,truyền xung) + Khâu khuếch đại có nhiệm vụ để tăng công suất của xung điều khiển để đảm bảo mở van. Đưa xung điều khiển đến cực điều khiển của van Có hai phương pháp truyền xung: - Truyền xung trực tiếp:Xung đầu ra của mạch tạo xung được đưa đến cực điều khiển của van .Do liên hệ giữa mạch phát xung và mạch điều khiển là rrực tiếp về điện nên rất nguy hiểm do đó rất ít được sử dụng - Truyền xung gián tiếp:Là truyền xung qua máy biến xung.Phương pháp này có nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi.Sơ đồ mạch khuếch đại và truyền xung dùng Trasitor nối nối tiếp vào máy điện áp xung( dung Transitor nối Đalingtơn) Ưu điểm: Đảm bảo sự cách ly tốt về điện giữa mạch động lực và mạch điều khiển Dễ dàng thực hiện truyền đồng thời các xung đến Tiristor hoặc Transitor mắc nối tiếp hoặc song song bằng cách dung máy biến áp xung nhiều cuộn thứ cấp Dễ dàng phối hợp thực hiện giữa điện áp nguồn cung cấp cho từng khuyếch đại công suất xung và biên độ xung cần thiết trên cực điều khiển Ti hoặc Tn nhờ việc chọn tỷ số biến áp xung hợp lý Khi Uv = 0 Tr,Tr3 khoá không có xung điều khiển dòng qua sơ cấp BAX = 0 Khi Uv # 0 Tr,Tr3 mở xuất hiện dòng qua sơ cấp biến áp xung cảm ứng sang thứ cấp BAXgửi đến Chức năng: D3 ngăn không cho xung âm từ mạch động lực về D2 bảo vệ Tn3,Tn2 khuếch đại công suất xung vào Tạo xung chum điều khiển Đối với một số sơ đồ mạch, để giảm công suất cho tầng khuếch đại,tăng số lượng xung kích mở(nhằm đảm bảo Ti mở một cách chắc chắn khi Ti chất lượng xấu) và đệm xung điều khiển của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng,người ta hay phát xung chum Ti.Nguyên tắc phát xung chum là trước khi vào tầng khuếch đại ta đưa chèn them một cổng Và( AND ) với tín hiệu nhận từ tầng so snáh và từ bộ phát xung chùm 4.Thiết kế mạch tổng hợp và khuếch đại các tín hiệu điều khiển,mạch tạo điện áp chủ đạo Nhằm giúp hệ thống truyền động làm việc với tốc độ ổn định và đồng thời có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ ta phải thiết kế mạch khuếch đại trung gian được biểu diễn như sau 5.Thiết kế khâu phản hồi Đối với hệ truyền động ngoài yêu cầu về phạm vi điều chỉnh tốc độ thì ổn định tốc độ khi làm việc cũng rất quan trọng .Trong hệ thống truyền động này ta thiết kế mạch phản hồi âm tốc độ để nâng cao đặc tính cơ Tốc độ động cơ được truyền đến máy phát tốc.Máy phát tốc là một máy điện 1 chiều có điện áp ra tỷ lệ với tốc độ động cơ.Tín hiệu phản hồi lấy trên và đưa vào khâu tổng hợp tín hiệu( KĐTG )xử lý. 6.Thiết kế sơ đồ khống chế khởi động và dừng hệ thống Để khởi động và dừng hệ thống ta dùng sơ đồ với công tắc N,H để cung cấp nguồn và cắt động cơ Đ Công tắc K dung để hãm động năng cho Đ PHẦN V: XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 1 Mục đích và ý nghĩa. Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn hoặc do nhiều nguyên nhân khác mà hệ thống có thể bị mất ổn định. Tính ổn định của hệ thống là tính hệ thống có thể trở lại trạng thái ban đầu khi nhiễu loạn mất đi sau một khoảng thời gian nào đó hoặc khả năng xác lập trạng thái ổn định mới khi sai lệch đầu vào thay đổi. Xét ổn định cho hệ thống là xem hệ thống có ổn định hay không dựa vào các tiêu chuẩn ổn định. Từ đó ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống để hệ thống làm việc an toàn, tin cậy đặt được các yêu cầu mong muốn. Dựa vào đặc tính tĩnh của hệ thống ta thấy rằng các phản hồi âm dòng và âm tốc độ luôn có xu hướng làm ổn định hệ thống . Chỉ có phần đặc tính làm việc có đặc tính cơ cứng nhất là dễ mất ổn định hơn cả. Do đó ta chỉ xét ổn định ở vùng này, trong vùng này chỉ có phản hồi âm tốc độ tác dụng . Sơ đồ khối của hệ thống lúc này được biểu diễn trên hình vẽ sau: 2.Xét ổn định của hệ thống. Hàm truyền của hệ thống là: W = . Trong đó: WBĐ = KBĐ/ (1 + TBĐP) là hàm truyền của bộ biến đổi. TBĐ = 1 / 2qf là hằng số thời gian của bộ biến đổi. q là tần số xung chỉnh lưu. q = 3 f = 50 Hz là tần số lưới. TBĐ = 1 / (2.3.50) = 3,33 . 10-3s + Điện cảm phần ứng động cơ được tính: Lư = Uđm / (P.Iđm.nđm) = 5,7.220 / (1,2.9.3000) = 0,0566 H =5,7 là hệ số cấu tạo của động cơ . Lư∑ =LCK + LCK1 + Lư = 125 + 200 + 56,6 = 381,6 mH T = l∑ / R∑ = 381,6 / 2,92 = 0,13 s TM = WĐ = WP = = Trong đó: WĐ Là hàm truyền của động cơ Rt Là điện trở tổng K =KTGKTHKHCKBĐKĐ Là hệ số khuyếch đại của hệ thống. TE = T Lập bảng Raox: 159,58.10-7 405.10-4 49,58.10-4 4662,28 389,99 4662,28 Ta thấy các số hạng trong cột thứ nhất của bảng Raox đều dương, như vậy hệ thống đã ổn định. 3 Hiệu chỉnh hệ thống. Ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống theo đặc tính biên độ Lôgarit. Muốn vậy trước hết ta đưa hệ thống về phản hồi âm một đơn vị. W0 W0 Với T2 = TBĐ = 3,33.10-3 s ω2 = 1/ T2 = 300 rad/s lgω2 = 2,4771 dec T1 = ω1 = 1/ T1 = 14,38 lgω1 = 1,1577 dec 20lgK = 73,37 ξ = Từ các số liệu trên ta vẽ được đặc tính L0 là đặc tính biên độ - lôga của hàm W0 * Tiến hành xây dựng Lm là dặc tính biên độ - logarit mong muốn dựa trên các chỉ tiêu chất lượng động: δmax ≤ 30% Tmax ≤ 0,3 (s) Từ chỉ tiêu δmax ≤ 30% theo giáo trình tự động điều chỉnh, tra đường cong xác định tần số cắt ωc ta có: Tmax = Với điều kiện Tmax ≤ 0,3 (s) ωc = 13π. Từ ωc = 13π kẻ đường có độ nghiêng - 20db/dec. Vùng trung tần của Lm giới hạn bởi ω2 và ω3 = ωc2/2 = 5,559 rad/s lgω3 = 0,745. Từ điểm ω3 vừa xác định trên Lm kẻ đường nghiêng -20db/dec , đường này cắt L0 tại ω4 và vùng hạ tần của Lm là ω ÷ ω4. Vùng tần số cực thấp của Lm trùng với L0. Bằng tính toán hình học ta tính được: ω4 = 0,22 rad lgω4 = - 0,656 Từ ω2 kẻ đường nghiêng -60 db/de, vùng tần số lớn hơn ω2 là vùng cao tần của Lm Qua L0 và Lm ta xác định được Lhc = Lm - L0 Từ đặc tính ta viết hàm hiệu chỉnh: Từ đây ta đưa ra hai loại khối hiệu chỉnh như sau: + Khối thứ nhất là một khudyếch đại thuật toán kết hợp với tụ điện - điện trở Hàm truyền của khối hiệu chỉnh này là: Với KR = R3/ R5 và T1 = R2C; T2 = (R2 + R3)C Loại này hiệu chỉnh cho dạng: T1 < T2 Đặc tính biên độ - logarit + Khối hiệu chỉnh thứ hai la các điện trở kết hợp với tụ điện: Với KR = R4/ (R4 + R5) ; T1 = R5C1 T2 = R4R5C1/ (R4+R5) Loại này hiệu chỉnh cho các hàm có: T1 > T2 Như vậy để tạo hàm Whc ta dùng ba khâu hiệu chỉnh , hai khâu giống nhau có dạng khối thứ nhất thực hiện hàm truyền: Khối hiệu chỉnh 2 Chọn C = 47μF R2 = 1,478 KΩ ; R3 = 95,2 KΩ Chọn C1 = 1μF R5 = 179,8 KΩ ; R4 = 1,086 KΩ Trong sơ đồ nguyên lý ta tạo ra khâu hiệu chỉnh thứ nhất và thứ hai nhờ hai IC của khối tổng hợp và khuyếch đại trung gian. Sơ đồ mạch hiệu chỉnh như hình vẽ: Sơ đồ mạch hiệu chỉnh Khi mắc thêm khâu hiệu chỉnh thứ ba hệ số khuyếch đại của hệ thống bị giảm đi là: (lần) Do đó khâu tổng hợp và khuyếch đại trung gian phải tính toán sao cho hệ số khuyếch đại của hai khâu này và khâu thứ ba phải đảm bảo: KTG = KTHKKĐKR = 4000 Từ đây ta chọn được: R29 = 100 Ω ; R25 = 63,7 Ω. 4 Xét ổn định lại hệ thống. Hàm truyền của hệ thống hở mong muốn sau khi hiệu chỉnh là: Ta có các đặc tính tần số pha - loga là: = arctgωT3 Từ đây ta vẽ được các đường đặc tính ω cộng các đặc tính lại ta được đường hω của hệ. Qua đặc tính ω ta thấy: trong phạm vi Lω > 0 có một lần ω chuyển từ lớn hơn (-π) xuống dưới đường (-π) và một lần chuyển từ dưới đường (-π) lên phía trên, tức là số điểm chuyển đổi C+ = C- vì vậy hệ kín ổn định. 20lgK -40db/dec -20db/dec -60db/dec 0 Hình 5-6 : Đặc tính biên độ - logarit (a) ,đặc tính Pha - logarit của hệ thống sau hiệu chỉnh PHẦN VI: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ I.Giới thiệu sơ đồ Hệ thống trang bị điện điều khiển động cơ truyền động của cơ cấu nâng hạ đã thiết kế thỏa mãn các yêu cầu sau: Khởi động động cơ cả hai chiều Dừng động cơ Tự động ổn định tốc độ và tự động hạn chế dòng phụ tải Điều chỉnh được tốc độ với phạm vi rộng * Hệ thống gồm 2 mạch chính: - Mạch động lực + Động cơ điện một chiều kích từ song song + Mạch chỉnh lưu cung cấp nguồn một chiều cho động cơ là mạch chỉnh lưu cầu có điều khiển bao gôm hai bộ điều khiển mắc song song ngược + Cuộn kháng cân bằng dung để lọc dòng phần ứng của động cơ + Máy biến áp dòng để láy tín hiệu tốc độ cho khâu phản hồi mạch sẽ tạo góc dịch pha so với điệ áp lưới. Để tác dụng khâu khuếch đại trung gian tạo ra điện áp để dưa tới Mạch điều khiển gồm: + Hai bộ phát xung và điều khiển ,một bộ phát xung cho bộ thuận ,một bộ phát xung cho bộ ngược .Mỗi bộ gồm 6 kênh phát xung ,các kênh này đều sử dụng ,BA xung khuếch đại thuật toán , để tổng hợp và khuếch đại xung Tín hiệu điều khiển được tổng hợp từ điện áp chủ đạo +,ýin hiệu phản hồi âm tốc độ ,tín hiệu phản hồi âm dòng có ngắt qua khâu khuếch đại trung gian được cấu tạo từ các khuếch đại trung gian MBA đồng bộ để tạo ra tín hiệu đồng bộ cho các kênh phá xung Bộ nguồn nuôu để tạo ra nguồn nuôi cho các,BA xung II.Nguyên lý làm việc của hệ thống Đóng áptômát cung cấp điện cho hệ thống truyền động điện (mạch động lực,nguồn nuôi mạch điều khiển). Điện áp cung cấp cho phần ứng động cơ lấy từ bộ biến đổi Thyristor qua 2 công tắc tơ đảo chiều nâng N (hoặc hạ H) Cuộn kháng CK lắp trong mạch phần ứng để lọc dòng phần ứng .Trong mạch có các mach bảo vệ,bảo vệ quá tải bằng rơ le cực đại ,mạch bảo vệ tryristor bằng các phần tử Điều khiển bộ biến đổi là bộ phát xung,so sánh,tạo xung trong mạch điều khiển có hai vòng ,mạch vòng dòng điện BI ,tín hiệu phản hồi tốc độ lấy từ máy phát tốc 1.Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Khi động cơ đang làm việc thay đổi giá trị đầu vào của là thay đổi để thay đổi .Khi thay đổi thì góc mở thay đổi nên thay đổi, điện áp phần ứng động cơ thay đổi nên tốc độ động cơ thay đổi Nguyên lý ổn định tốc độ Sở dĩ tốc độ của động cơ được giữ ổn định ở một tốc độ nào đó là vì tín hiệu đầu vào được lấy bằng tín hiệu ().Vì một ý do nào đó tốc độ của động cơ giảm dần đến ()tăng lên nên tăng ,góc mở giảm dần xuống ,các van T mở sớm hơn , điện áp chỉnh lưu tăng lên , độnh cơ được tăng tốc .Còn khi( ) giảm thì giảm ,góc mở tăng , giảm kéo theo tốc độ động cơ giảm xuống Như vậy khi tốc độ động cơ tăng hoặc giảm quá tốc độ đặt thì nhờ khâu phản hồi âm tốc độ nên tốc độ động cơ vẫn giữ được ở mức ổn định Khi tại thời điểm chuyển qua âm do quán tính nên tốc độ của động cơ vẫn dương,nên điện áp đặt vào là () có giá trị âm và có giá trị lớn nên làm việc ở chế độ bão hoà âm. rất âm nên mất dòng qua bộ biến đổi thuận.Vì cả sức điện động động cơ và điện áp chỉnh lưu trung bình của bộ biến đổi thuận đều có tác động nên có dòng ngược qua van thuận nên bộ biến đổi thuận khoá lại ,có dòng qua các van của bộ biến đổi ngược ,dòng điện phần ứng của động cơ đảo chiều,tăng nhanh , động cơ tăng tốc đến tốc độ Khi thì khâu phản hồi âm dòng tác động gây nên sụt áp lớn hơn động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh,tốc độ động cơ giảm xuống đạt giá trị nào đó thì .Sau đó tốc độ động cơ tiếp tục giảm thì .Bộ biến đổi nghịch chuyển qua khoá khi tốc độ bằng 0 thì động cơ sẽ khở động lại theo chiều ngược để lặp lại chu trình mới.