LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay động cơ điện có mặt ở khắp nơi trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt là trong công nghiệp. Khi động cơ điện được đưa vào ứng dụng rộng rãi thì việc thiết lập một hệ thống tự động điều chỉnh để đạt được sự tối ưu về các chỉ tiều kinh tế, kỹ thuật là một vấn đề quan trọng.

Với việc ứng dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử - tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có những thay đổi đáng kể. Đặc biệt, do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được yêu cầu tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ truyền động.

Mặc dù là một lĩnh vực tương đối hẹp nhưng truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn luôn luôn có những vấn đề hết sức hấp dẫn và cũng rất phức tạp. Vì vậy, với đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn bằng phương pháp điện trở xung” em không có tham vọng đi sâu vào tất cả các vấn đề của lĩnh vực này. Những kết quả được trình bày trong bản đồ án môn tốt nghiệp này mới chỉ là những kết quả bước đầu. Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau:

 Tổng quan các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha.

 Lựa chọn và tính toán mạch động lực.

 Lựa chọn và tính toán mạch điều khiển.

 Tổng hợp hệ thống điều khiển hai mạch vòng.

Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Trung Sơn, đã tận tình hướng dẫn và cho nhiều ý kiến đóng góp quý báu, tới tập thể Bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và các bạn sinh viên đã tạo những điều kiện nghiên cứu tốt nhất trong suốt thời gian thực hiện bản đồ án tốt nghiệp này.

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương I

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 5

A. MẠCH ĐIỆN THAY THẾ VÀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 5

I. Khái quát về động cơ không đồng bộ ba pha 5

II. Mạch điện thay thế 6

III. Đặc tính cơ của máy điện không đồng bộ 8

B. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 10

I. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số 11

1. Nguyên lý điều chỉnh 11

2. Các đặc tính điều chỉnh 12

3. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 13

II. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi số đôi cực 13

III. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato 14

1. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh trở – kháng mạch stato 14

a. Nguyên lý điều chỉnh 14

b. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 15

2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào stato 15

a. Nguyên lý điều chỉnh 15

b. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 17

IV. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto 17

1. nguyên lý điều chỉnh 17

2. các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 18

V. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng sơ đồ nối tầng 18

1. Nguyên lý điều chỉnh 19

2. Các ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng 19

.Chương II

CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC 20

A. CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA RÔTO DÂY QUẤN 20

B. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG LỰC 22

I. Điều chỉnh xung điện trở mạch rôto 23

II. Tính chọn điện trở phụ R 30

III. Tính chọn các điốt chỉnh lưu D 34

IV. Tính chọn tiristor 37

V. Tính chọn cuộn kháng 38

1. Tính cuộn kháng lọc theo tác dụng thứ nhất 38

2. Tính cuộn kháng theo tác dụng thứ hai 40

VI. Tính chọn các phần tử khóa tiristor T 42

1. Tính chọn tụ C 42

2. Tính chọn cuộn cảm L1 43

3. Tính chọn điốt D0 43

VII. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực 44

1. Sơ đồ động lực có các thiết bị bảo vệ 44

2. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 45

a. Thiết kế tỏa nhiệt cho các điốt D 45

b. Thiết kế tỏa nhiệt cho các tiristor 46

c. Thiết kế tỏa nhiệt cho các điốt D0 47

3. Bảo vệ quá dòng cho van 47

..Chương III 49

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 49

A. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 49

I. Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng 50

1. Nguyên lý điều khiển 50

2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 51

II. Thiết kế mạch điều khiển bằng mạch số 52

1. Nguyên lý điều khiển 52

2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 52

III. Kết luận 53

B. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN TẮC THẲNG ĐỨNG 53

I. Các khâu cơ bản 53

1. Khâu tạo tần số 53

2. Khâu so sánh 63

3. Khâu khuếch đại 65

II. Tính toán các thông số của mạch điều khiển 67

1. Tính biến áp xung 68

2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng 70

3. Tính chọn tầng so sánh 72

4. Tính chọn khâu tạo tần số 73

5. Thiết kế nguồn cấp cho mạch điều khiển 74

..Chương IV

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HAI MẠCH VÒNG 78

A. GIỚI THIỆU CHUNG 78

B. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ RÔTO 79

I. Tổng hợp mạch vòng dòng điện 82

II. Tổng hợp mạch vòng tốc độ 84

III. Tính toán các thiết bị trong sơ đồ tổng hợp điện – cơ 86

1. Bộ điều chỉnh dòng điện PI 86

2. Bộ điều chỉnh tốc độ P 88

3. Phần tử phản hồi dòng điện 88

4. Phần tử phản hồi tốc độ 89

..Chương V

CÁC ĐẶC TÍNH CƠ 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92