1 MÉu b×a luËn v¨n cã in ch÷ nhò Khæ 210 x 297 mm NguyÔn ®øc thÞnh bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------------------------------- luËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt ngµnh : ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ Nghiªn cøu thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng NguyÔn ®øc thÞnh 2010B Hµ Néi 2013 Hµ Néi 2013 17061131648401000000 3.2 MÉu b×a phô bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi --------------------------------------- luËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Nghiªn cøu thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng ngµnh : ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ m· sè: CB1007864.3898 NguyÔn ®øc thÞnh Ngêi híng dÉn khoa häc : pgs. nguyÔn m¹nh têng Hµ Néi 2013 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan: LuËn v¨n nµy ®îc nghiªn cøu thùc sù cña c¸ nh©n, ®îc thùc hiÖn díi sù híng dÉn khoa häc cña PGS.TS NguyÔn M¹nh Têng C¸c sè liÖu, nh÷ng kÕt luËn nghiªn cøu ®îc tr×nh bµy trong luËn v¨n nµy trung thùc vµ cha tõng ®îc c«ng bè díi bÊt cø h×nh thøc nµo T«i xin chÞu tr¸ch nhiÖm vÒ nghiªn cøu cña m×nh. Häc viªn NguyÔn §øc ThÞnh 2 Môc lôc Trang Trang phô b×a…………………………………………………………. 1 Lêi cam ®oan………………………………………………………….
3 Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t………………………………. 6 Danh môc h×nh vÏ, ®å thÞ……………………………………………. 9 Ch¬ng 1: t×m hiÓu ®Æc tÝnh ®éng c¬ v¹n n¨ng…… 10 1. ®éng c¬ mét chiÒu………………………………………… 10 1.
§Æc tÝnh cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp 10 (§M®l) ………………………………………………………………. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña (§M®l) ……………… 11 1. Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ - ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ 11 cña (§M®l) …………………………………………………………… 1. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp 12 (§Mnt) vµ hçn hîp (§Mhh) …………………………………………… 1.
S¬ ®å nèi d©y cña §Mnt………………………. §Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña (§Mnt) …… 13 1. §Æc tÝnh v¹n n¨ng cña §Mnt…………………… 13 1. ®éng c¬ xoay chiÒu……………………………………….
§éng c¬ kh«ng ®ång bé (§K) ………………………. C¸c gi¶ thiÕt vµ s¬ ®å thay thÕ………………… 14 3 a. Ph¬ng tr×nh vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng 16 ®ång bé §K…………………………………………………………. §éng c¬ ®ång bé (§§B) …………………………….
NhËn xÐt vÒ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp §Mnt. CÊu t¹o cña ®éng c¬ v¹n n¨ng………………………. 19 Ch¬ng 2: nghiªn cøu thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Ph©n tÝch vµ chän ph¬ng ¸n thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn…… 20 2.
Khèi ®ång bé hãa vµ ph¸t sãng r¨ng ca (§BH & 23 PSRC) ………………………………………………………………. M¹ch ®ång bé ho¸ ……………………………. M¹ch ph¸t sãng r¨ng ca………………………. S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng ®i«t, ®iÖn 24 trë, tô ®iÖn (m¹ch D-R-C) …………………………………………….
S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng m¹ch D- 26 R-C n¹p ®iÖn cho tô b»ng nguån mét chiÒu æn ®Þnh…………………. S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng D-R-C vµ 28 transitor………………………………………………………………. S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng D-R-C vµ 30 transitor, n¹p tô bëi dßng kh«ng ®æi…………………………………. S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng vi m¹ch 32 khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT) ……………………………………….
khèi so s¸nh …………………………………………. khèi t¹o xung vµ ph©n chia xung …………………… 36 2. m¹ch khuÕch ®¹i xung …………………………. m¹ch khuÕch ®¹i trung gian (dïng tranzitor) … 43 2.
M¹ch t¹o nguån nu«i …………………………. giíi thiÖu m« h×nh hÖ thèng ………………………………. KÕt nèi thiÕt bÞ cña m« h×nh………………………………. Kh¶o s¸t ho¹t ®éng cña hÖ thèng ………………………….
Khi gãc më 135 0……………………………………… 58 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ………………………………………… 62 Tµi liÖu tham kh¶o……………………………………………. 63 5 Danh môc ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t Q Ký hiÖu cña transitor § Ký hiÖu cña diode R Ký hiÖu cña ®iÖn trë C Ký hiÖu cña tô ®iÖn T Ký hiÖu cña thyristor L Ký hiÖu cña cuén d©y CL Bé chØnh lu cÇu b¸n ®iÒu khiÓn §M®l §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp §Mss §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ song song §Mnt §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp §Mhh §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ hçn hîp TN Tù nhiªn NT Nh©n t¹o §K §éng c¬ kh«ng ®ång bé §§B §éng c¬ ®ång bé §BH & PSRC §ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng ca BA§ M¸y biÕn ¸p ®ång bé K§TT Bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n BAX M¸y biÕn ¸p xung 6 Danh môc h×nh vÏ, ®å thÞ H×nh 1.1 S¬ ®å nèi d©y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ song song H×nh 1.2 §Æc tÝnh c¬ - ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp H×nh 1.3 S¬ ®å nèi d©y vµ §Æc tÝnh tõ hãa cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp H×nh 1.4 §Æc tÝnh c¬ - ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp H×nh 1.5 C¸c ®Æc tÝnh v¹n n¨ng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp H×nh 1.6 S¬ ®å thay thÕ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé H×nh 1.7 §Æc tÝnh ®iÖn - c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé H×nh 1.8 §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé H×nh 1.9 §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®ång bé H×nh 1.10 §éng c¬ v¹n n¨ng H×nh 2.1 S¬ ®å khèi ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng H×nh 2.2 C¸c d¹ng xung thêng ®îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn Thyritor H×nh 2.3 S¬ ®å m¹ch ph©n ¸p b»ng c¸c ®iÖn trë H×nh 2.4 S¬ ®å m¹ch ®ång bé dïng m¸y biÕn ¸p H×nh 2.5 M¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng ®i«t, ®iÖn trë, tô ®iÖn(m¹ch D-R- C) H×nh 2.6 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng ®i«t, ®iÖn trë, tô ®iÖn (m¹ch D-R-C) H×nh 2.7 S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng m¹ch D-R-C n¹p ®iÖn cho tô b»ng nguån mét chiÒu æn ®Þnh H×nh 2.8 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng m¹ch D-R-C n¹p ®iÖn cho tô b»ng nguån mét chiÒu æn ®Þnh H×nh 2.9 S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng D-R-C vµ transitor 7 H×nh 2.10 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng D-R-C vµ transitor H×nh 2.11 S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng D-R-C vµ transitor, n¹p tô bëi dßng kh«ng ®æi H×nh 2.12 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng D-R-C vµ transitor, n¹p tô bëi dßng kh«ng ®æi H×nh 2.13 S¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n H×nh 2.14 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch ph¸t sãng r¨ng ca dïng vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n H×nh 2.15 S¬ ®å m¹ch so s¸nh H×nh 2.16 Gi¶n ®å xung ®iÖn ¸p ra m¹ch so s¸nh H×nh 2.17 S¬ ®å m¹ch söa xung H×nh 2.18 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch söa xung H×nh 2.19 S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i xung H×nh 2.20 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p m¹ch khuÕch ®¹i xung H×nh 2.21 S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i trung gian (dïng tranzitor) H×nh 2.22 S¬ ®å m¹ch t¹o nguån nu«i H×nh 2.23 S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng H×nh 2.24 Gi¶n ®å xung ®iÖn ¸p m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng H×nh 3. M« h×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng H×nh 3. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng B¶ng 3.
Th«ng sè kh¶o s¸t m« h×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ v¹n n¨ng 8 Më ®Çu Nh ta ®îc biÕt hÖ truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng lμ mét tæ hîp c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, ®iÖn tö,. phôc vô cho cho viÖc biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thμnh c¬ n¨ng cung cÊp cho c¸c c¬ cÊu c«ng t¸c trªn c¸c m¸y s¶n suÊt, còng nh− gia c«ng truyÒn tÝn hiÖu th«ng tin ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l−îng ®ã theo yªu cÇu c«ng nghÖ. Tuú thuéc vμo yªu cÇu c«ng nghÖ mμ ta cã hÖ truyÒn ®éng ®iÖn ®iÒu chØnh tèc ®é, hÖ truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng ®iÒu chØnh m« men, lùc kÐo vμ hÖ truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng ®iÒu chØnh vÞ trÝ. Tõ l−íi ®iÖn hoÆc nguån ®iÖn cung cÊp ®iÖn n¨ng ®Õn bé biÕn ®æi vµ ®éng c¬ ®iÖn truyÒn ®éng cho phô t¶i.
C¸c bé biÕn ®æi nh−: bé biÕn ®æi m¸y ®iÖn (m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, xoay chiÒu, m¸y ®iÖn khuÕch ®¹i), bé biÕn ®æi ®iÖn tõ (khuÕch ®¹i tõ, cuén kh¸ng b·o hßa), bé biÕn ®æi ®iÖn tö, b¸n dÉn (ChØnh l−u thyristor, bé ®iÒu ¸p mét chiÒu, biÕn tÇn transistor, thyristor). §éng c¬ cã c¸c lo¹i nh−: ®éng c¬ mét chiÒu, xoay chiÒu, c¸c lo¹i ®éng c¬ ®Æc biÖt. Víi c¸c c¬ cÊu truyÒn ®éng ®· nªu ë trªn trong ®Ò tµi luËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt ta ®i x©y dùng bµi tËp thùc hµnh thiÕt bÞ cha ®îc khai th¸c sö dông t¹i Trêng Cao §¼ng NghÒ nh»m phôc vô trong c«ng t¸c gi¶ng d¹y sinh viªn t¹i c¸c trêng. 9 Ch¬ng 1: t×m hiÓu ®Æc tÝnh ®éng c¬ v¹n n¨ng §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn lμ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay vμ m«men cña ®éng Cã lo¹i ®Æc tÝnh c¬ cña c¸c lo¹i ®éng c¬ ®Æc tr−ng nh− sau: ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song hay ®éc lËp, ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp hay hçn hîp, ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu kh«ng ®ång bé vµ ®ång bé.
Th«ng th−êng ng−êi ta ph©n biÖt hai lo¹i ®Æc tÝnh c¬: - §Æc tÝnh c¬ tù nhiªn: lμ ®Æc tÝnh cã ®−îc khi ®éng c¬ nèi theo s¬ ®å b×nh th−êng, kh«ng sö dông thªm c¸c thiÕt bÞ phô trî kh¸c vμ c¸c th«ng sè nguån còng nh− cña ®éng c¬ lμ ®Þnh møc. Nh− vËy mçi ®éng c¬ chØ cã mét ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn. - §Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o hay ®Æc tÝnh c¬ ®iÒu chØnh: lμ ®Æc tÝnh c¬ nhËn ®−îc sù thay ®æi mét trong c¸c th«ng sè nμo ®ã cña nguån, cña ®éng c¬ hoÆc nèi thªm thiÕt bÞ phô trî vμo m¹ch, hoÆc sö dông c¸c s¬ ®å ®Æc biÖt. Mçi ®éng c¬ cã thÓ cã nhiÒu ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o.
Sau ®©y ta ®i t×m hiÓu ®Æc tÝnh cña tõng lo¹i ®éng c¬. ®éng c¬ mét chiÒu 1. §Æc tÝnh cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp (§M ®l) 1. S¬ ®å nèi d©y cña (§M®l) vµ (§Mss): §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp (§M®l): nguån mét chiÒu cÊp cho phÇn øng vµ cÊp cho kÝch tõ ®éc lËp nhau.
Khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt v« cïng lín vµ ®iÖn ¸p kh«ng ®æi th× cã thÓ m¾c kÝch tõ song song víi phÇn tö, lóc ®ã ®éng c¬ ®îc gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch song song (§Mss).1: a) S¬ ®å nèi d©y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. b) S¬ ®å nèi d©y ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña (§M®l ): C¸c th«ng sè ®Þnh møc: n®m (vßng/phót); ®m (Rad/sec); M®m(N. C¸c th«ng sè tÝnh theo c¸c hÖ ®¬n vÞ kh¸c: * = / ®m ; M* = M/M®m ; I* = I/I®m; * = / ®m ; R* = R/R®m; R cb = U®m /I®m ; %; M%; I%;.
Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ - ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña (§M®l): Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ - ®iÖn cña (§M ®l): Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña (§M®l): 11 H×nh 1.2: a) §Æc tÝnh c¬ - ®iÖn cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.