Thiết Kế Hệ Thống Tự Động Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ

1.1. Tổng quan về động cơ điện một chiều

1.1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều

1.1.2. Cấu tạo của động cơ điện một chiều

1.1.3. Nguyên lý làm việc

1.1.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.1.5. Ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ

1.2. Tổng quát về các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

1.2.1. Khái niệm chung

1.2.2. Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ

1.2.3. Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ

1.2.4. Hệ truyền động máy phát – động cơ một chiều (F-Đ)

1.2.5. Hệ truyền động xung áp – động cơ (XA – ĐC)

1.2.6. Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều (CL – ĐC)

2. TÍNH CHỌN BỘ CHỈNH LƯU

2.1. Sơ lược về Thyristor

2.1.1. Hình dạng và cấu tạo của Thyristor

2.1.2. Đặc tính Vôn-Ampe của Thyristor

2.1.3. Mở - khóa Thyristor

2.1.4. Các bộ chỉnh lưu Thyristor

2.1.4.1. Bộ chỉnh lưu cầu một pha đối xứng

2.1.4.2. Bộ chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng

2.1.4.3. Bộ chỉnh lưu hình tia ba pha

2.1.4.4. Bộ chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng

2.1.4.5. Bộ chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng

2.2. Kết luận chọn sơ đồ mạch lực

2.2.1. Các thông số của động cơ

2.2.2. Chọn mạch động lực

2.2.3. Tính chọn van động lực

2.2.3.1. Tính chọn Thyristor

2.2.3.1.1. Điện áp lớn nhất mà Thyristor phải chịu

2.2.3.1.2. Điện áp ngược của van cần chọn

2.2.3.1.3. Dòng điện làm việc của van

2.2.4. Tính toán máy biến áp cho bộ chỉnh lưu

2.2.5. Thiết kế cuộn kháng lọc

2.2.5.1. Xác định góc mở cực tiểu và góc mở cực đại

2.2.5.2. Xác định các thành phần sóng hài

2.2.5.3. Xác định điện cảm của cuộn kháng lọc

2.2.5.4. Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc

2.2.6. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực

2.2.6.1. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn

2.2.6.2. Bảo vệ dòng điện cho van

2.2.6.3. Bảo vệ quá điện áp cho van

3. TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC

3.1. Mạch bảo vệ Thyristor không bị quá điện áp

3.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng

4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

4.1. Thiết kế mạch điều khiển sử dụng IC TCA785

4.1.1. Giới thiệu về vi mạch TCA785

4.1.2. Hình ảnh IC TCA785

4.1.3. Sơ đồ chân IC TCA785

4.1.4. Sơ đồ khối của IC TCA785

4.1.5. Các thông số của TCA785

4.1.6. Các dạng sóng của IC TCA785

4.1.7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của IC TCA785

4.1.8. Tính toán mạch điều khiển

4.1.8.1. Sơ đồ bộ nguồn cho mạch điều khiển

4.1.8.2. Sơ đồ bộ nguồn để lấy điện áp điều khiển

4.1.8.3. Sơ đồ mạch động lực có thiết bị đóng cắt và bảo vệ

5. MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH MODUL TỐI ƯU

5.1. Mô hình hóa động cơ điện một chiều

5.1.1. Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều

5.1.2. Sơ đồ cấu trúc chung của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

5.2. Tính toán các thông số cơ bản

5.2.1. Đặc tính cơ của động cơ

5.2.2. Tính các thông số cơ bản

5.3. Tính toán thiết kế mạch vòng dòng điện

5.3.1. Mô tả mạch vòng phản hồi dòng điện

5.4. Tính toán thiết kế mạch vòng tốc độ

5.4.1. Mô tả mạch vòng điều chỉnh tốc độ

5.4.2. Tính toán và thiết kế

5.5. Xét tính ổn định của hệ thống

5.5.1. Tiêu chuẩn ổn định của Hurwitz

5.5.2. Xét tính ổn định của hệ thống đã thiết kế

5.6. Xét quá trình quá độ của hệ thống

5.6.1. Xét mạch vòng dòng điện

5.6.2. Xét toàn hệ thống

5.7. Chất lượng hệ thống

5.7.1. Phương trình đặc tính của hệ

5.7.2. Đặc tính cơ cao nhất

5.7.3. Đặc tính cơ thấp nhất

5.7.4. Dải điều chỉnh

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi nhờ vào khả năng điều khiển tốc độ linh hoạt và hiệu quả. Việc thiết kế hệ thống này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn nâng cao độ bền và độ tin cậy của động cơ.

1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều trong công nghiệp

Động cơ điện một chiều có khả năng điều chỉnh tốc độ tốt, phù hợp với nhiều ứng dụng như máy công cụ, băng tải và thiết bị tự động hóa. Nhờ vào tính năng này, động cơ điện một chiều trở thành lựa chọn hàng đầu trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao.

1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều bao gồm phần tĩnh và phần quay. Phần tĩnh tạo ra từ trường, trong khi phần quay tạo ra mô men xoắn. Nguyên lý hoạt động dựa trên định luật lực điện từ, cho phép động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế hệ thống điều chỉnh tốc độ

Thiết kế hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều gặp nhiều thách thức, bao gồm việc lựa chọn linh kiện phù hợp và đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Các vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

2.1. Các vấn đề thường gặp trong điều chỉnh tốc độ động cơ

Một số vấn đề phổ biến bao gồm độ trễ trong phản hồi, sự không ổn định của mạch điều khiển và ảnh hưởng của tải đến tốc độ động cơ. Những vấn đề này có thể dẫn đến hiệu suất kém và hư hỏng thiết bị.

2.2. Thách thức trong việc lựa chọn linh kiện điều khiển

Việc lựa chọn linh kiện như cảm biến, bộ điều khiển và bộ chỉnh lưu là rất quan trọng. Các linh kiện này cần phải đáp ứng yêu cầu về hiệu suất, độ bền và khả năng tương thích với hệ thống.

III. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều hiệu quả

Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

3.1. Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng

Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cấp cho phần ứng của động cơ. Điều này giúp kiểm soát tốc độ một cách linh hoạt và hiệu quả.

3.2. Phương pháp điều chỉnh từ thông động cơ

Điều chỉnh từ thông thông qua việc thay đổi dòng điện kích từ là một phương pháp hiệu quả khác. Phương pháp này giúp cải thiện khả năng điều chỉnh tốc độ và tăng cường hiệu suất của động cơ.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, tự động hóa và giao thông vận tải. Những ứng dụng này cho thấy tầm quan trọng của động cơ điện một chiều trong cuộc sống hàng ngày.

4.1. Ứng dụng trong ngành sản xuất

Trong ngành sản xuất, động cơ điện một chiều được sử dụng để điều khiển máy móc, băng tải và các thiết bị tự động khác. Điều này giúp tăng năng suất và giảm thiểu chi phí sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong giao thông vận tải

Động cơ điện một chiều cũng được sử dụng trong các phương tiện giao thông như xe điện và tàu điện. Việc điều chỉnh tốc độ chính xác giúp cải thiện hiệu suất và an toàn cho người sử dụng.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có tiềm năng phát triển lớn trong tương lai. Với sự tiến bộ của công nghệ, các giải pháp điều chỉnh tốc độ ngày càng trở nên hiệu quả và tiết kiệm năng lượng hơn.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ điều khiển

Công nghệ điều khiển tự động và điện tử công suất đang phát triển mạnh mẽ, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải tiến hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

5.2. Tương lai của động cơ điện một chiều trong công nghiệp

Động cơ điện một chiều sẽ tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp, nhờ vào khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt và hiệu suất cao. Sự phát triển của các vật liệu mới và công nghệ điều khiển sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của động cơ.

Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Tự Động Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều