damh_thietbidieukhien

Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
M
nmmin
= M
Cmax
= K
M
.M
đm
trong đó K
M
là hệ số quá tải về mômen. Vì họ đặc tính cơ là các đờng thẳng
song song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta có thể viết:

min
=(M
nmmin
-M
đm
)

M

1
dm
=
(K
M
-1)
D =
1K
1
M


/1)M(K

M

M
dm
0max
dm
M
dm
0max


=


M
n m min
M
đm
M,I
0

0max

max

0min

min

đk1

đki

Hình 2. Xác định phạm vi điều chỉnh.
Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị
0max
, M
đm
, K
M
là xác định, vì vậy
phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng . Khi điều
chỉnh điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở
tổng mạch phần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ.
Do đó có thể tính sơ bộ đợc:

0max
/M
đm
10.
5
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
Vì thế với tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh
tốc độ cũng không vợt quá 10. Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi các
đặc tính cơ tĩnh của truyền động một chiều kích từ độc lập là tuyến tính. Khi
điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng các đặc tính cơ trong toàn dải điều
chỉnh là nh nhau, do đó độ sụt tốc tơng đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính
thấp nhất của dải điều chỉnh hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất
của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vợt quá giá trị sai số cho phép, thì
hệ truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn
bộ dải điều chỉnh. Sai số tơng đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là :
s =




0min0min
min0min
=

s =


M
0min
dm
s
cp
Vì các giá trị M
đm
,
0min
, s
cp
là xác định nên có thể tính đợc giá trị tối thiểu
của độ cứng đặc tính cơ sao cho sai số không vợt quá giá trị cho phép. Trong
suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ đợc giữ
nguyên, do đó mômen tải cho phép của hệ sẽ là không đổi :
M
c.cp
= KI
đm
= M
đm
Phạm vi điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật bao bởi các
đờng thẳng =
đm
, M =M
đm
và các trục toạ độ. Tổn hao năng lợng chính là tổn
hao trong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ.
E
b
= E

+ I(R
b
+R
đ
)
IE
b
= IE

+ I
2
(R
b
+R
đ
)
Nếu đặt R
b
+R
đ
= R thì hiệu suất biến đổi năng lợng của hệ sẽ là:
6
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
( )
2
dm
2
u
u
u
uu
u
K
MR


RI
E
I
EI


+
=
+
=

u
=
***
*
RM

+
Khi làm việc ở chế độ xác lập ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằng
mômen tải trên trục: M
*
=M
*
C
và gần đúng coi đặc tính cơ của phụ tải là:
M
*
C
=(
*
)
x
( )
1x
*
*
*
*
u

.
R




+
=


đm
M
đm

u
x=-1
x=0
0
1
0
1
Hình 3. Quan hệ giữa hiệu suất truyền động và tốc độ
với các loại tải khác nhau
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là rất thích hợp
trong trờng hợp mômen tải là hằng số trong toàn dải điều chỉnh. Cũng thấy
rằng không nên nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng vì nh vậy sẽ làm
giảm đáng kể hiệu suất của hệ.
7
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
Phần II
Tính toán mạch động lực
I. chọn sơ đồ mạch động lực:
Vì nguồn cấp một pha nên chọn sơ đồ thiết kế là cầu một pha không điều
khiển
1
B
A
4
D
2
3
D
D
D
C
8
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
Hình 4. Sơ đồ động lực cầu một pha không điều khiển.
MĐK
4
D
D
1
D
3
D
2
A
B
C
ĐC
Tr
D
Hình 5.Sơ đồ động lực cầu một pha không điều khiển với băm xung một
chiều bằng Tranzitor.
II. tính toán các thông số của mạch lực:
A. Các thông số cơ bản còn lại của động cơ:
+ Dòng điện phần ứng động cơ:
I
đm
=
U

P
dm
dm
dm
=
0,85.100
1500
= 17,6(A)
+ Điện trở mạch phần ứng động cơ đợc tính gần đúng:
R=0,5(1-
đm
)
I
U
udm
udm
=0,5(1- 0,85)
17,6
100
= 0,42()
+ Điện cảm mạch phần ứng động cơ:
L=
In
2p
60
U
dmdm
dm
= 0,25.
980.6,17 2.2
60.100

= 0,007(H) =7(mH)
Trong đó: = 0,25- là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù.
p =2- là số đôi cực của động cơ.
B. Tính chọn Diod:
9
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
+ Điện áp ngợc lớn nhất mà Diod phải chịu:
U
nmax
=K
nv
.U
2
=K
nV
K
U
u
d
=
9,0
100
2
= 157,13(V)
Trong đó: K
nv
=
2

K
u
=

22
= 0,9
+ Điện áp ngợc của Diod cần chọn:
U
nv
=K
dtu
.U
nmax
=2.157,13 =314,26 (V)
Trong đó: K
dtu
>1,6, chọn K
dtu
=2
+ Dòng làm việc của van đợc tính theo dòng hiệu dụng:
I
lv
=I
hd
=K
hd
.I
d
=
2
1
.17,6 = 12,4(A)
Trong đó: K
hd
=
2
1
+ Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tích
toả nhiệt, không quạt đối lu không khí, với điều kiện đó dòng định mức cần
chọn:
I
lv
=25%I
đmV


I
đmV
=
25
100
.I
lv
=
25
100
.12,4 = 49,6(A)
Với U
nV
= 314,26(V) và I
đmV
= 49,6(A) chọn bốn Diod loại 1N2137R có các
thông số:
+ Điện áp ngợc cực đại của van: U
nmax
= 500(V)
+ Dòng điện định mức của van: I
đm
= 60(A)
+ Đỉnh xung dòng điện: I
pikmax
= 700(A)
+ Sụt áp lớn nhất của Tiritor ở trạng thái dẫn:

U
max
= 1,4(V)
+ Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: T
max
=175C
+ Dòng điện thử cực đại: I
th
= 60(A)
10
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
C. Tính toán máy biến áp chỉnh lu: máy biến áp một pha
1. Điện áp chỉnh lu không tải:
U
do
=U
d
+2

U
V
+

U
dn
+

U
BA
= 100 + 2.1,4 + 5 = 107,8(V)
Trong đó: U
d
= 100(V)- điện áp chỉnh lu.
U
V
=1,4(V)- sụt áp trên van.
U
dn

0- sụt áp trên dây nối.
U
BA
=(510)%U
d

chọn U
BA
= 5%U
d
=
100
5
100 = 5(V)
2. Công suất tối đa của tải:
P
dmax
= U
do
.I
d
= 107,8.17,6 = 1897,28(W)
3. Công suất biến áp nguồn cấp:
S
BA
=S
1BA
=S
2BA
=K
s
.P
dmax
= 1,23.1897,28 = 2333,65(VA)
Trong đó: K
s
=1,23- hệ số công suất.
4. Tính toán sơ bộ mạch từ:
Q
Fe
=K
Q
m.f
S
BA
=5
1.50
2333,65
=34(cm
2
)
Trong đó: K
Q
= 5- hệ số phụ thuộc vào phơng thức làm mát.
m=1- số pha của máy biến áp.
5. Tính toán dây quấn máy biến áp:
Điện áp cuộn dây sơ cấp: U
1
= 220(V)
Điện áp cuộn dây thứ cấp:
U
2
=
9,0
8,107
K
U
u
0d
=
= 120(V)
11
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
Số vòng dây của cuộn sơ cấp:
W
1
=
34
45.220
Q
45.U
B
.
Q
4,44.f
U10
Fe
1
T
Fe
4
1
=

= 291(vòng).
Chọn loại thép

330,các lá thép có độ dày 0,5mm,B
T
=1(T)
Số vòng dây của cuộn thứ cấp:
W
2
=
34
45.120
Q
45.U
Fe
2
=
= 159(vòng)
Dòng điện của cuộn sơ cấp:
I
1
=
220.1
65,2333
.
1
1
=
U
S
m
BA
= 10,6(A)
Dòng điện của cuộn thứ cấp:
I
2
=
120.1
65,2333
.m
U
S
2
BA2
=
= 19,45(A)
Tiết diện dây dẫn sơ cấp:
S
1
=
2,75
10,6
J
I
1
1
=
= 3,85(mm
2
)
Trong đó: J
1
= 2,75A/mm
2
- mật độ dòng điện trong máy biến áp.
Tiết diện dây dẫn thứ cấp:
S
2
=
2,75
19,45
J
I
2
2
=
= 7(mm
2
).
Trong đó: J
2
= 2,75A/mm
2
- mật độ dòng điện trong máy biến áp.
Đờng kính dây dẫn sơ cấp:
d
1
=

85,3.4
4
1
=
S
cu
= 2,2(mm)
Đờng kính dây dẫn thứ cấp:
12
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
d
2
=

=

7.4
4
S
2cu
= 3(mm)
6. Tính kích thớc mạch từ:
Chọn mạch từ có dạng nh hình vẽ:
b
a
c
C
H
h
Chọn trụ hình chữ nhật với các kích thớc Q
Fe
= a.b
Trong đó: a- bề rộng của trụ; b- bề dày của trụ.
Theo công thức kinh nghiệm: b/a= 0,5
ữ
1,5 => chọn: b/a=1
Q
Fe
= a.b= a
2
= 34(cm
2
)
a= b= 5,8(cm)= 58(mm)
Chọn kích thớc cửa sổ:
Theo công thức kinh nghiệm: h/a=2
ữ
4 => chọn: h/a=2,5
c/a= 0,5
ữ
2,5 => chọn: c/a= 1,5
Từ đó ta có: h=2,5a=2,5.58= 145(mm)=14,5(cm)
13
Đồ án môn học Thiết bị điều khiển
c=1,5a=1,5.58= 87(mm)
Chiều rộng toàn bộ mạch từ:
C=2.c + 2.a=2.87 + 2.58=290(mm)=29(cm)
Chiều cao mạch từ:
H=h + a=145 + 58=203(mm)
Diện tích do cuộn sơ cấp chiếm chỗ:
Q
cs1
=k
ld
.W
1
.S
cu1
=2.291.3,58=585,58(mm
2
)
Diện tích do cuộn thứ cấp chiếm chỗ:
Q
cs2
=k
ld
.W
2
.S
cu2
=2.159.7=2226(mm
2
)
Trong đó: k
ld
=2 hệ số lấp đầy
Diện tích cửa sổ cả hai cuộn dây chiếm chỗ:
Q
cs
= Q
cs1
+ Q
cs2
=585,58+2226=2811,58(mm
2
)
7. Kết cấu dây quấn:
Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm theo chiều dọc trụ, mỗi cuộn dây đợc
quấn thành nhiều lớp dây. Mỗi lớp dây đợc quấn liên tục, các vòng dây quấn
sát nhau. Các lớp dây cách điện với nhau bằng các bìa cách điện. Ơ đây chọn
bìa cách điện giữa các lớp dây dày 0,1mm, giữa các cuộn dây sơ cấp và thứ
cấp là 1mm,lớp cách điện trong cùng và ngài cùng là 1mm.
Số vòng dây trên mỗi lớp của cuộn sơ cấp:
W
1l
=
.0,95
2,3
2.2,3145
.k
d
2hh
c
n1
g

=

= 58(vòng).
Trong đó: k
c
= 0,95- hệ số ép chặt.
h
g
= d
n1
= d
1
+cđ =2,2+0,1=2,3(mm)- khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấp.
Số vòng dây trên mỗi lớp của cuộn thứ cấp:
W
2l
=
.0,95
3,1
2.2,3145
.k
d
2hh
c
n2
g

=

= 43(vòng).
Trong đó: k
c
= 0,95- hệ số ép chặt.
14

Xem chi tiết: damh_thietbidieukhien