Luận văn Xây dựng hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm

CHưƠNG 1

CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP DÕNG XOAY CHIỀU

1.1. KHÁI QUÁT CHUNG

Các bộ điều chỉnh điện áp được dùng để điều chỉnh giá trị điện áp xoay

chiều với hiệu suất cao, trong khi tần số của sóng hài cơ bản thì giữ nguyên

không đổi, bằng tần số của điện áp lưới. Các bộ điều chỉnh điện áp chủ yếu sử

dụng các tiristor mắc song song ngược hoặc triac để thay đổi giá trị điện áp

trong mỗi nửa chu kỳ điện áp trong mỗi nửa chu kỳ điện áp lưới theo góc mở

α, từ đó mà thay đổi được giá trị hiệu dụng của điện áp ra tải.

Nhược điểm của các bộ điều chỉnh điện áp là dạng điện áp ra bị méo,

nghĩa là ngoài sóng hài cơ bản có tần số bằng tần số lưới, xuất hiện các thành

phần sóng hài bậc cao. Tuy nhiên do cấu trúc rất đơn giản, độ tin cậy cao nên

các sơ đồ loại này vẫn được ứng dụng, đặc biệt trong các trường hợp mà độ

méo điện áp không ảnh hưởng nhiều đến phụ tải.

Có thể kể ra 2 trường hợp mà bộ biến đổi điện áp có những ứng dụng

quan trọng. Một là đối với tải thuần trở, ví dụ như cần điều chỉnh điện áp cấp

cho sợi đốt của lò điện trở, một pha hoặc ba pha. Rõ ràng là đối với các tải

thuần trở thì dạng điện áp không hề ảnh hưởng đến khả năng phát nhiệt của

chúng. Cũng là tải thuần trở có thể kể đến các loại đèn sợi đốt cần điều chỉnh

ánh sáng trong một phạm vi rộng, ví dụ trong nhà hát hay các rạp chiếu phim,

ở đó đèn sợi đốt là loại duy nhất có thể điều chỉnh ánh sáng bằng điều chỉnh

điện áp. Trường hợp thứ hai ứng dụng của bộ điều chỉnh điện áp là khi quá

trình điều chỉnh chỉ diễn ra trong một thời gian ngắn hoặc trong một phạm vi

hẹp. Các bộ khởi động mềm động cơ không đồng bộ thuộc loại này, trong đó

do thời gian khởi động chỉ diễn ra trong một vài giây nên độ méo điện áp có

thể chấp nhận được. Sau khi đã khởi động có thể cần điều chỉnh tốc độ hoặcmômen của động cơ trong một dải hẹp nhờ điều chỉnh điện áp xoay chiều, khi

đó độ méo điện áp là không lớn lắm.

Bộ điều chỉnh điện áp còn có ứng dụng trong các bộ chỉnh lưu điều khiển

phía sơ cấp máy biến áp. Hai trường hợp đặc trưng cho các ứng dụng này.

Một là, trong các chỉnh lưu cao áp, trong đó phần một chiều yêu cầu điện

áp rất cao, từ 50 đến 100 kV, nhưng dòng điện lại rất nhỏ, cỡ 0,5 đến 2 A, như

trong phần nguồn cho các bộ lọc bụi tĩnh điện. Khi đó điều chỉnh phía thứ cấp

sẽ bất lợi và nguy hiểm vì điện áp quá cao. Giải pháp tốt hơn là điều chỉnh

phía sơ cấp máy biến áp với điện áp thấp và dòng điện không lớn lắm.

Hai là, ngược lại trường hợp trên, một số nguồn chỉnh lưu yêu cầu dòng

rất lớn, cỡ 10000 đến 100000 A nhưng điện áp lại nhỏ, cỡ 12 đến 24 VDC.

Khi đó điều chỉnh phía thứ cấp cũng bất lợi vì nhiều van phải mắc song song

để chịu được dòng điện lớn. Do đó giải pháp điều chỉnh phía sơ cấp với dòng

điện tương đối nhỏ sẽ có lợi hơn

pdf 80 trang chauphong 19/08/2022 10420
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Xây dựng hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận văn Xây dựng hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm

Luận văn Xây dựng hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG 
Luận văn 
Xây dựng hệ thống tự động truyền động điện động cơ dị bộ 
bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện áp 
xoay chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm. 
MỤC LỤC 
Trang 
 LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................... 1 
 CHƢƠNG 1. CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU ........ 2 
 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG ........................................................................ 2 
 1.2. HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ................................................ 3 
 1.2.1. Sơ đồ khối ......................................................................................... 3 
 1.2.2. Nguyên lý hoạt động hệ thống điều chỉnh điện áp ........................... 4 
 1.3. BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU BA PHA ...................... 4 
 1.3.1. Sơ đồ đấu sao có trung tính ............................................................... 5 
 1.3.2. Sơ đồ tải đấu tam giác ....................................................................... 6 
 1.3.3. Sơ đồ đấu sao không trung tính......................................................... 7 
 1.3.4. Nối tam giác từ ba bộ điều áp xoay chiều một pha .......................... 12 
 1.3.5. Bộ điều áp ba pha hỗn hợp ............................................................... 13 
 1.4. CÁC ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA SƠ ĐỒ ............................................ 14 
 1.5. LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU BA PHA ....................... 15 
 CHƢƠNG 2. ĐỘNG CƠ DỊ BỘ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP 
 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ .................................................. 17 
 2.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................. 17 
 2.2. ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ............................................................................... 17 
 2.2.1. Cấu tạo .............................................................................................. 17 
 2.2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ dị bộ ............................................. 21 
 2.2.3. Các chế độ làm việc của động cơ dị bộ ............................................ 22 
 2.2.4. Động cơ làm việc với rotor hở ......................................................... 24 
 2.2.5. Động cơ có rotor quay ...................................................................... 25 
 2.3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ DỊ BỘ ........................................... 30 
 2.3.1. Thống kê năng lƣợng của động cơ ................................................... 30 
 2.3.2. Momen quay (momen điện từ) của động cơ dị bộ ........................... 31 
 2.3.3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha .............................. 33 
 2.3.4. Đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo ................................... 36 
 2.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ................................................ 37 
 2.4.1. Khởi động trực tiếp .......................................................................... 37 
 2.4.2. Khởi động dùng phƣơng pháp giảm dòng khởi động ...................... 38 
 2.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ............................... 44 
 2.5.1. Thay đổi tần số nguồn điện cung cấp f1 ........................................... 44 
 2.5.2. Thay đổi số đôi cực .......................................................................... 47 
 2.5.3. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp nguồn cấp ........................ 49 
 2.5.4. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch rotor ...................... 49 
 2.5.5. Thay đổi điện áp ở mạch rotor ......................................................... 50 
 CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ................ 53 
 3.1. MỞ ĐẦU ............................................................................................. 53 
 3.2. MẠCH ĐỘNG LỰC ........................................................................... 54 
 3.2.1. Tính chọn van bán dẫn ..................................................................... 54 
 3.2.2. Chọn phần tử bảo vệ bán dẫn ........................................................... 55 
 3.3. MẠCH ĐIỀU KHIỂN ......................................................................... 57 
 3.3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển .................................................... 57 
 3.3.2. Tính toán phân tích mạch điều khiển ............................................... 59 
 3.3.3. Mạch hiển thị điện áp ....................................................................... 65 
 3.4. MÔ PHỎNG ........................................................................................ 66 
3.4.1. Các thông số động cơ ....................................................................... 66 
 3.4.2. Sơ đồ mô phỏng động cơ ................................................................. 71 
 KẾT LUẬN ............................................................................................... 76 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 77 
 LỜI NÓI ĐẦU 
Trong công nghiệp động cơ dị bộ 3 pha là động cơ chiếm tỷ lệ rất lớn các 
loại động cơ khác. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá 
thành hạ, nguồn cung cấp lấy ngay trên lƣới công nghiệp, dải công suất động 
cơ rất rộng từ vài trăm W đến hàng ngàn kW. Tuy nhiên các hệ truyền động 
có điều chỉnh tốc độ dùng động cơ không đồng bộ lại có tỷ lệ nhỏ hơn so với 
động cơ 1 chiều. 
Đó là điều chỉnh tốc độ động cơ dị bộ gặp nhiều khó khăn và dải điều chỉnh 
hẹp. Nhƣng với sự ra đời và phát triển nhanh của dụng cụ bán dẫn công suất 
nhƣ : Diode, Triắc, tranzitor công suất, Thyristor có cực khoá thì các hệ 
truyền động có điều chỉnh tốc độ dùng động cơ dị bộ mới đƣợc khai thác 
mạnh hơn. 
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên và trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, 
bản đồ án này nghiên cứu : ‘‘Xây dựng hệ thống tự động truyền động điện 
động cơ dị bộ bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện áp xoay 
chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm”. 
 Để nghiên cứu đề tài này đòi hỏi phải tìm tòi, nghiên cứu không chỉ những 
tài liệu trong nƣớc mà còn có những tài liệu nƣớc ngoài. Tuy nhiên với sự 
giúp đỡ của thầy giáo GS TSKH Thân Ngọc Hoàn em đã hoàn thành đồ án 
tốt nghiệp này với một kết quả khả quan. 
 Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa điện- điện tử, ngành điện 
công nghiệp và đặc biệt là thầy giáo GS TSKH Thân Ngọc Hoàn đã tận tình 
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. 
Hải Phòng, Ngày 28 tháng 10 năm 2011 
Sinh viên thực hiện 
Nguyễn Thái Thiên 
CHƢƠNG 1 
CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP DÕNG XOAY CHIỀU 
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG 
 Các bộ điều chỉnh điện áp đƣợc dùng để điều chỉnh giá trị điện áp xoay 
chiều với hiệu suất cao, trong khi tần số của sóng hài cơ bản thì giữ nguyên 
không đổi, bằng tần số của điện áp lƣới. Các bộ điều chỉnh điện áp chủ yếu sử 
dụng các tiristor mắc song song ngƣợc hoặc triac để thay đổi giá trị điện áp 
trong mỗi nửa chu kỳ điện áp trong mỗi nửa chu kỳ điện áp lƣới theo góc mở 
α, từ đó mà thay đổi đƣợc giá trị hiệu dụng của điện áp ra tải. 
 Nhƣợc điểm của các bộ điều chỉnh điện áp là dạng điện áp ra bị méo, 
nghĩa là ngoài sóng hài cơ bản có tần số bằng tần số lƣới, xuất hiện các thành 
phần sóng hài bậc cao. Tuy nhiên do cấu trúc rất đơn giản, độ tin cậy cao nên 
các sơ đồ loại này vẫn đƣợc ứng dụng, đặc biệt trong các trƣờng hợp mà độ 
méo điện áp không ảnh hƣởng nhiều đến phụ tải. 
 Có thể kể ra 2 trƣờng hợp mà bộ biến đổi điện áp có những ứng dụng 
quan trọng. Một là đối với tải thuần trở, ví dụ nhƣ cần điều chỉnh điện áp cấp 
cho sợi đốt của lò điện trở, một pha hoặc ba pha. Rõ ràng là đối với các tải 
thuần trở thì dạng điện áp không hề ảnh hƣởng đến khả năng phát nhiệt của 
chúng. Cũng là tải thuần trở có thể kể đến các loại đèn sợi đốt cần điều chỉnh 
ánh sáng trong một phạm vi rộng, ví dụ trong nhà hát hay các rạp chiếu phim, 
ở đó đèn sợi đốt là loại duy nhất có thể điều chỉnh ánh sáng bằng điều chỉnh 
điện áp. Trƣờng hợp thứ hai ứng dụng của bộ điều chỉnh điện áp là khi quá 
trình điều chỉnh chỉ diễn ra trong một thời gian ngắn hoặc trong một phạm vi 
hẹp. Các bộ khởi động mềm động cơ không đồng bộ thuộc loại này, trong đó 
do thời gian khởi động chỉ diễn ra trong một vài giây nên độ méo điện áp có 
thể chấp nhận đƣợc. Sau khi đã khởi động có thể cần điều chỉnh tốc độ hoặc 
mômen của động cơ trong một dải hẹp nhờ điều chỉnh điện áp xoay chiều, khi 
đó độ méo điện áp là không lớn lắm. 
 Bộ điều chỉnh điện áp còn có ứng dụng trong các bộ chỉnh lƣu điều khiển 
phía sơ cấp máy biến áp. Hai trƣờng hợp đặc trƣng cho các ứng dụng này. 
 Một là, trong các chỉnh lƣu cao áp, trong đó phần một chiều yêu cầu điện 
áp rất cao, từ 50 đến 100 kV, nhƣng dòng điện lại rất nhỏ, cỡ 0,5 đến 2 A, nhƣ 
trong phần nguồn cho các bộ lọc bụi tĩnh điện. Khi đó điều chỉnh phía thứ cấp 
sẽ bất lợi và nguy hiểm vì điện áp quá cao. Giải pháp tốt hơn là điều chỉnh 
phía sơ cấp máy biến áp với điện áp thấp và dòng điện không lớn lắm. 
 Hai là, ngƣợc lại trƣờng hợp trên, một số nguồn chỉnh lƣu yêu cầu dòng 
rất lớn, cỡ 10000 đến 100000 A nhƣng điện áp lại nhỏ, cỡ 12 đến 24 VDC. 
Khi đó điều chỉnh phía thứ cấp cũng bất lợi vì nhiều van phải mắc song song 
để chịu đƣợc dòng điện lớn. Do đó giải pháp điều chỉnh phía sơ cấp với dòng 
điện tƣơng đối nhỏ sẽ có lợi hơn. 
1.2. HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP. 
 1.2.1. Sơ đồ khối. 
 Mạch lực của động cơ bao gồm ba cặp van nối song song ngƣợc. Ở trạng 
thái xác lập, các tiristor mở những góc nhƣ nhau và không đổi, trong đó T1, 
T3,T5 thông ở nửa chu kỳ dƣơng, còn T2, T4, T6 thông ở nửa chu kỳ âm của 
Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống điều chỉnh điện áp. 
điện áp lƣới. Điện áp đạt vào stator của đông cơ Ub (tức điện áp ra của bộ 
biến đổi). Sẽ là những phần của đƣờng hình sin: U1 = UmsinΩt. 
Giả thiết đƣờng cong trên hình 1.2 là đồ thị điện áp pha A đƣa vào stator 
động cơ qua 2 van T1 và T4 mở góc α0 tính từ góc của đƣờng hình sin đó từ 
π † π +δ nó vẫn thông nhờ năng lƣợng điện từ tích luỹ trong điện cảm của 
mạch. Tƣơng tự nhƣ vậy van T4 thông ở giữa chu kỳ âm, góc δ phụ thuộc vào 
góc φ của động cơ, tức là phụ thuộc độ trƣợt của động cơ. 
Điện áp stator không sin, nhƣ trên hình 1.2 đƣợc phân tích thành những 
thành phần sóng hài, trong đó sóng bậc 1 là thành phần sinh công cơ học. Giá 
trị hiệu dụng của sóng bậc 1 (U1b) không những phụ thuộc vào góc thông α0 
mà còn phụ thuộc góc pha φ của động cơ. 
1.2.2. Nguyên lý hoạt động hệ thống điều chỉnh điện áp. 
 Điện áp đặt đƣa vào bộ điều khiển, điện áp ra điều khiển góc mở tiristor 
để điều chỉnh điệp áp đặt vào động cơ. Tốc độ động cơ có tỷ lệ với bình 
phƣơng điện áp nên khi điện áp thay đổi thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi. 
1.3. BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA. 
 Các bộ điều áp xoay chiều dùng để điều chỉnh giá trị điện áp xoay chiều 
với hiệu suất cao. Để điều chỉnh điện áp ba pha, có thể ... âu khuyếch đại xung 
Chọn các diode D6, D7, D8 loại 2608 có các thông số sau 
U = 200v; I = 5A 
Chọn bóng tranzitor công suất loại TIP41 có các thông số sau: 
Điện áp giữa colector và bazor khi hở mạch emitor UCB0 = 40V 
Điện áp giữa Emitor và Bazor khi hở mạch Colector: UEB0 = 5V 
Dòng điện lớn nhất ở Colector có thể chịu đựng: ICmax = 10A 
Dòng điện làm việc của Colector: IC = 6A 
Dòng điện làm việc của Bazor: IB= 2A 
Ta thấy rằng với loại Tiristor đã chọn có công suất điều khiển là khá bé 
Uđk =1,5V, Iđk = 0,1 A nên dòng colector-bazor của tranzitor khá bé nên chỉ 
cần phải sử dụng 1 tranzitor. 
Chọn nguồn cấp cho biến áp xung là E = 12V ta phải mắc nối tiếp thêm 
điện trở R8 nối tiếp với cực Emitor của Tranzitor 
R8 = (E-U)/I1 = (12-4,5)/33,3.10
-3
 = 225 Ω 
Tất cả các diode trong mạch điều khiển đều dùng loại 1N4009, có tham số: 
Dòng điện định mức : Iđm = 10 mA 
Điện áp ngƣợc lớn nhất : UN = 25 V 
Điện áp để cho diode mở thông : Um = 1 V 
3.3.2.3. Chọn cổng AND 
Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 3 cổng AND nên ta chọn một IC 4081 
họ CMOS. Mỗi IC 4081 có 4 cổng AND. Các thông số: 
Nguồn nuôi IC : Vcc = 3 9 V, ta chọn Vcc = 12 V. 
Nhiệt độ làm việc : 
Điện áp ứng với mức logic „„1‟‟ : 2 4.5 V 
Dòng điện : <1 mA 
Công suất tiêu thụ : P = 2,5 nW/1 cổng. 
Hình 3.6. Sơ đồ chân IC 4081. 
3.3.2.4. Tính chọn bộ tạo xung chùm 
Ba kênh điều khiển chỉ cần 1 khuyếch đại thuật toán, do đó ta chọn IC loại 
TL081 
Điện áp nguồn nuôi : Vcc = ±18 V, chọn Vcc = ±12 V. 
Hiệu điện thế giữa hai đàu vào : ±30 V 
Nhiệt độ làm việc : T = -25 ÷ 85 
Công suất tiêu thụ : P = 680 mW = 0,68 W 
Tổng trở biến thiên điện áp cho phép : 
Hình 3.7. Sơ đồ chân IC TL081. 
Mạch tạo chùm xung có tần số hay chu kỳ của xung 
chùm : 
Ta có : 
Chọn R7 = R8 = 33 kΩ thì T = 2,2 R9.C2 = 334 s. 
Vậy R9.C3 =151,8 s. 
Chọn tụ C3 = 0.1 s có điện áp U = 16 V R9 = 1518 Ω 
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch, ta chọn R9 là biến thiên trở 
2 kΩ. 
3.3.2.5. Tầng so sánh 
Khuyếch đại thuật toán đã chọn loại TL084. 
Chọn 
 Hình 3.8. Sơ đồ chân của IC TL084. 
 Trong đó nếu nguồn nuôi Vcc = ±12 V thì điện áp vào A2 là UV = 12 V. 
Dòng điện vào đƣợc hạn chế để Ilv < 1 mA. 
Do đó ta chọn R4 = R5 kΩ, khi đó dòng vào A2: 
3.3.2.6. Tính chọn khâu đồng pha. 
Khâu đồng bộ bao gồm biến áp đồng pha mắc Δ/Y, mạch so sánh điện qua 
không và cách ly quang điều chế ra 3 xung vuông tần số 50Hz lệch nhau120 
điện đồng pha với điện áp pha. 
Điện áp tựa đƣợc hình thành do sự nạp của tụ C2. Mặt khác để bảo đảm 
điện áp tựa nửa chu kỳ điện áp lƣới là tuyến tính thì hằng số thời gian tụ nạp 
đƣợc Tr = R3.C2 = 0,005 s. 
Chọn tụ C1 = 0,1 thì điện trở 
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp ráp mạch, R3 thƣờng chọnlà biến 
trở lớn hơn 50 kΩ. Chọn tranzito Tr1 loại A564 có các thông số sau: 
Tranzito loại PNP, làm bằng Si. 
Điện áp giữa colector và bazơ khi hở mạch emitor : UCBO = 25 V. 
Điện áp giữa emitơ và bazơ khi hở mạch colector :UBEO = 7 V. 
Dòng điện lớn nhất ở colector có thể chịu đựng : ICmax = 100 mA. 
Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp : TCP = 150 
Hệ số khuyếch đại : β = 250 
Dòng cực đại của bazơ : 
Điện trở R3 để hạn chế dòng điện đi vào bazơ của tranzitor Tr1 đƣợc chọn 
nhƣ sau : 
Chọn R2 sao cho R2 ≥ ≈ = 30 kΩ 
Chọn điện áp xoay chiều đồng pha: UA = 9 V. 
Điện trở R1 và R2 để hạn chế dòng điện đi vào ghép quang. Thƣờng chọn 
R1 và R2 sao cho dòng vào ghép quang IV < 1 mA. Do đó 
Chọn R1 = 10 kΩ 
Chọn cách ly quang OPTO loại TIP41 
3.3.3. Mạch hiển thị điện áp. 
3.3.3.1. Đo điện áp và hiển thị điện áp 
Hình 3.9. Sơ đồ mạch đo điện áp. 
Sơ đồ trên ta sử dụng các linh kiện sau : IC LM358, điện trở, tụ, điode và biến 
trở. 
Hình 3.10. Sơ đồ mạch hiển thị điện áp. 
 Sơ đồ mạch hiển thị ta sử dụng vi điều khiển AVR loại AMEGA 8 nhận 
tín hiệu điện áp đƣa, sau đó vi điều khiển xử lý tín hiệu điện đƣa về và đƣa ra 
màn hình hiển thị LCD. 
Hình 3.11. Sơ đồ nguồn nuôi mạch hiển thị điện áp. 
 Nguồn nuôi mạch đo điện áp gồm có các IC ổn áp 7812, 7912, 7805, cầu 
chỉnh lƣu, các tụ có C = 470 μF và 100 μF. 
3.4. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 
3.4.1. Các thông số động cơ. 
 Mô hình động cơ bằng các phƣơng trình toán học trên hệ toạ độ từ thông 
rotor. 
 Hệ phƣơng trình mô tả động cơ không đồng bộ đã đƣợc xây dựng trên cơ 
sở chấp nhận các giả thiết sau: 
 -Hệ phƣơng trình thu đƣợc trên cơ sở hài cơ bản của các đại lƣợng dòng, 
điện áp, từ thông. Hiện tƣợng móc vòng từ thông giữa stator và rotor chỉ xẩy 
ra với hài cơ bản. Mô men hài chƣa đƣợc quan tâm. 
 -Hệ chƣa xét tới hiện tƣợng bão hoà vật liệu từ. Tuy nhiên, có thể sử dụng 
hàm xấp xỉ để bổ xung đặc tính bão hoà một cách rất dễ dàng. 
 -Chƣa xét tới các tổn hao dòng quẩn và tổn hao s¾t từ. 
 -Chƣa xét đến hiện tƣợng dẫn dòng(xuất hiện đối với hài dòng bậc cao, 
làm tăng giá trị hiệu dụng của điện trở). 
 -Tham số của mô hình là hằng (vd: không phụ thuộc vào nhiệt độ). 
 -Bỏ qua tổn hao ma sát. 
 -Để xây dựng hệ phƣơng trình mô tả động học của MĐDB, ta có thể xuất 
phát từ sơ đồ thay thế một pha dƣới đây: 
Từ sơ đồ thay thế ta viết đƣợc các phƣơng trình mô tả MĐDB. 
Phƣơng trình điện áp stator 
 s
s
sss j
dt
d
iRu  

Phƣơng trình điện áp rotor 
 r
r
rr j
dt
d
iR  

 0 
Phƣơng trình từ thông stato 
 rmsss iLiL  
Phƣơng trình từ thông roto 
 rrsmr iLiL  
Hình 3.12. Sơ đồ thay thế của máy điện dị 
bộ 
U 
trong đó : 
Rs là điện trở Stator. 
us là vectơ điện áp Stator. 
Rr là điện trở Rotor. 
is là vectơ dòng Stator. 
Ls là điện cảm tiêu tán Stator. 
Ls = Lm +Ls là điện cảm Stator. 
 is là vectơ dòng Rotor. 
Lr là điện cảm tiêu tán Rotor. 
Lr = Lm +Lr là điện cảm Rotor. 
 s là vectơ từ thông Stator. 
Lm là hỗ cảm hai cuộn dây. 
r là vectơ từ thông Rotor. 
Ở hệ toạ độ dq thì các đại lƣợng không cần thiết nhƣ vectơ dòng rotor ir, vectơ 
từ thông stator s bị triệt tiêu ra khỏi hệ. 
Từ phƣơng trình từ thông ta rút ra đƣợc hai vectơ: 
 )Li(
L
i msr
r
r  
1
 )Li(
L
L
Li msr
r
m
sss   
Thay ir và s vào (3.1)và (3.2) và chuyển sang viết dƣới dạng các phần 
tử vectơ ( is =isd + jisq, us =usd + jusq, s =sd + jsq, ir =ird + jirq, ur =urd + jurq, 
r =rd + jrq ) ta thu đƣợc cá phƣơng trình dƣới đây với phép biến đổi Laplat 
 sd
s
'
rq
'
rd
r
sqssd
rs
sd u
LT
ii
TTdt
di

 

 
 

 
  

 

11111
sq
s
'
rq
r
'
rdsq
rs
sds
sq
u
LT
i
TT
i
dt
di

 

 
 

 

 

  
11111
'
rqd
'
rd
r
sd
r
'
rd )(
T
i
Tdt
d
   
 11
'
rdd
'
rq
r
sq
r
'
rq
)(
T
i
Tdt
d
   
 11
)i*(
L
L
zm sr
r
m
pM  
2
3
 
sq
'
rdspM iL)(zm  1
2
3
các tham số trong các công thức trên : 
  Lm
2
(LsLr) : hệ số tiêu tán tổng. 
Tr = Lr Rr : hằng số thời gian roto; 
s = Ls /Rs : hằng số thời gian stator; 
r
‟
 =( rd + jrq ) Lm = rd
‟
 + jrq
‟
; 
zp : số cặp cực 
rs TTT 
 


111

Công suất định mức: 3 KW 
Điện áp định mức: 380V 
Dòng điện định mức: 6,33 A 
Tốc độ định mức: 1450 vòng/phút 
Số cặp cực zp = 2 
Điện trở stator Rs = 0.45  
Điện trở roto Rr = 1.43 . 
Các hệ số điện cảm: Lm =0.379(H), Ls = Lr = 0.011(H). 
Mô men quán tính: J = 0.25 (kg.m
2
). 
Từ những thông số đã cho ở trên ta có đƣợc các thông số tính toán: 
-Tính các hệ số điện cảm: 
Điện cảm Stator: 
 Ls = Lm + Ls =0.379 + 0.011 = 0.39 (H) 
Điện cảm Roto: 
 Lr = Lm + Lr =0.379 + 0.011 = 0.39 (H) 
-Tính dòng kích từ định mức: 
 cosII NSXN 12 
 91015122 .,.ISXN 
 ISXN = 5.3(A) 
-Tính dòng định mức tạo mô men quay: 
222 SXNNSYN III 
22 355122 ,,.ISYN 
 ISYN = 16.86(A) 
-Tính tốc độ góc định mức của roto: 
 
60
2
Np
NrN
nz
f. 
 
60
14502
501432
.
.,.rN 
 rN = 10.5(rad/s) 
-Tính hằng số roto Tr : 
 2720
431
390
.
.
,
R
L
T
r
r
r 
-Tính hằng số thời gian stator : 
 8660
450
390
.
.
,
R
L
T
s
s
s 
 -Tính điện kháng X:
 X  fN.Ls = 4.3,14.50.0.011 = 6.28 
 -Tính điện kháng XN : 
 2252286
353
3802
3
2
,.
,.
.
X
I
U
X
SXN
N
N  
 -Tính hệ số tiêu tán tổng : 
 0560
390390
3790
11
22
.
,.,
.
LL
L
rs
m  
 -TínhT: 
 0120
8660056012720
272086600560
1
.
,),(,
,.,.,
T)(T
TT
T
sr
rs 
 

  
3.4.2. Sơ đồ mô phỏng động cơ. 
 Dựa vào những thông số đã nêu trênta áp dụng cho sơ đồ hệ thống điều 
khiển tốc độ động cơ sử dụng bộ điều áp xoay chiều (hình 3.13). 
Hình 3.13. Sơ đồ hệ thống. 
Hình 3.14. Mô hình động cơ không đồng bộ. 
Hình 3.15. Matlab mô phỏng logic điều khiển. 
Hình 3.16. Mô hình hệ thống xây dựng trên Matlab. 
Hình 3.18. Đặc tính tốc độ của hệ thống. 
Hình 3.19. Đặc tính mômen của hệ thống. 
 Dựa trên các sơ đồ trên đây ta thực hiện mô phỏng, kết quả đƣợc biểu 
diễn trên hình 3.18 và hình 3.19. Sơ đồ đƣợc biểu diễn trên hệ trục tọa độ theo 
thời gian. 
 Với các kết quả nghiên cứu bƣớc đầu, hệ thống mong muốn góp phần 
cung cấp một giải pháp về điều khiển và đánh giá kết quả; để từ đó có thể áp 
dụng trong các mạch thực tế và công việc thi công, chế tạo. 
KẾT LUẬN 
 Sau thời gian thực hiện đề tài, dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo 
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn và các thầy cô giáo trong khoa đến nay đã giúp 
em hoàn thành bản đồ án với đề tài : „„ Xây dựng hệ thống tự động truyền 
động điện động cơ dị bộ bằng điều chỉnh điện áp sử dụng bộ điều chỉnh điện 
áp xoay chiều 3 pha công suất P = 3kW của phòng thí nghiệm”. 
 Trong đề tài này em đã thực hiện đƣợc những vấn đề cơ bản sau: 
 -Khảo sát các bộ điều chỉnh điện áp dòng xoay chiều. 
 -Khảo sát động cơ dị bộ và các phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ. 
 -Thực hiện mô phỏng trên Matlab. 
 -Hệ thống hóa phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ và cho thấy đƣợc 
ƣu nhƣợc điểm của hệ thống. 
 Đồ án đã thực hiện, mặc dù còn nhiều hạn chế, nhƣng trong quá trình thực 
hiện đề tài đã giúp em tự đánh giá và hiểu kỹ hơn về các kiến thức chuyên 
môn. Đó cũng là kết quả của nhiều năm học tập cùng với sự dạy dỗ rất tận 
tình của các thầy cô trong bộ môn điện công nghiệp và dân dụng. Em xin 
chân thành cảm ơn tới các thầy cô và đặc biệt là thầy giáo GS.TSKH Thân 
Ngọc Hoàn đã chỉ bảo tận tình để em hoàn thành bài đồ án này. 
Em xin chân thành cảm ơn ! 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. GS TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy điện Nhà xuất bản xây dựng. 
2. GS TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban (2007), Điều khiển tự 
động các hệ thống truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 
3. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh (2009), Điện tử công 
suất lý thuyết, thiết kế, ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 
4. Nguyễn Bính (2000), Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ 
thuật. 
5. Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Vũ Sơn, Ngọ Văn Toàn, 
Nguyễn Viết Nguyên, Ngô Lệ Thủy, Đặng Văn Chuyết (2008), Kỹ Thuật 
Điện Tử, Nhà xuất bản giáo dục. 
6. NguyÔn Phïng Quang (2004), Matlab & Simulink, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc 
vµ Kü thuËt, Hµ néi. 

File đính kèm:

  • pdfluan_van_xay_dung_he_thong_tu_dong_truyen_dong_dien_dong_co.pdf