Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện dùng để điều khiển động cơ xoay chiều ba pha kéo băng tải sử dụng vận chuyển sản phẩm két bia Huda trong dây chuyền sản xuất Đà Nẵng,

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>Thành viên: Nguyễn Văn Hậu (21115055120125) </b>

<b> </b>

<b>Nguyễn Văn Huy (21115055120134)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b><small>TRƯỜNG SƯ PHẠM KỸ THUẬT – DHDN</small></b>

<b><small>KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ</small>^{CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM}</b>

<b>I. Đề tài: </b>

<b> Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện dùng để điều khiển động cơ xoaychiều ba pha kéo băng tải sử dụng vận chuyển sản phẩm két bia Huda trong dây</b>

<b>chuyền sản xuấtII. Yêu cầu công nghệ:</b>

- Độ dài băng tải : 10m - Độ rộng băng tải: 0.4m

- Tải trọng trung bình : 8,5kg/1 thùng - Tốc độ tải : 1m/s

- Loại động cơ: động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ- loại pulley:

+ bán kính: 0.05m+khối lượng: 30 kg

- Loại dây betl: dây PVC Polyester Canvas+ độ dày: 5mm

+ Hệ số ma sát: 0,2+ Khối lượng: 5,7 kg/m2

+ Tổng khối lượng: 5,7.0,4.10.2 = 45,2 kg- Tổng khối lượng trên băng tải:

m = 8,5.20 = 170 kg- Tổng khối lượng:

m = 170+ 45,2 = 215,2 kg

<b>III. Nội dung: </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Chương 1: Tổng quan về hệ thống, tính tốn u cầu của tải và tính chọn cơng suất động cơ.

Chương 2: Phân tích và tính chọn mạch điện tử công suất điều khiển động cơ.Chương 3: Mô phỏng phần mạch động lực

Chương 4: Sơ đồ mạch tồn hệ thống- mơ phỏng và đánh giá kết quả.

<b>Bản vẽ nguyên lý (Bản vẽ mạch lực, Bản vẽ mạch điều khiển, Danh mục thiết bị)</b>

<b>Bản vẽ lắp ráp (Thiết kế tủ điện và đi dây trong tủ điện)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<i><b>LỜI MỞ ĐẦU</b></i>

Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào cơng cuộc cơng nghiệp hốhiện đại hố đất nước, sự giáo dục đóng vai trị quan trọng trong cơng cuộc này đặcbiệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ lý thuyết và thực tiễnvào lao động sản xuất.

Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử, công nghệ thông tin,ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới.Tự động hố q trình sản xuất đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thốngcông nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tự động hố khơngnhững làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà cịn góp phần rất lớn trongviệc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm.

Với mục tiêu cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước, ngày càng có thêm nhiều xínghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiếnthức về điện tử công suất, về truyền động điện,, về vi mạch và xử lý trong công táckỹ thuật hiện tại.

<i><b> Đề tài đồ án nhóm em chọn là “ Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện</b></i>

<i><b>dùng để điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ kéo băng tải sử dụng vậnchuyển sản phẩm chai nước Coca cola trong dây chuyền sản xuất “ </b></i>

Đồ án của nhóm em gồm 4 chương, tổng quan về hệ thống, tính tốn u cầu củatải và tính chọn cơng suất động cơ, phân tích và tính chọn mạch điện tử cơng suấtđiều khiển động cơ, tính tốn và mơ phỏng mạch động lực.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b> MỤC LỤC</b>

<i><b>Chương 1: Tổng quan về hệ thống, tính tốn u cầu của tải và tính chọn cơng suất động cơ- -9</b></i>

<b><small>Tổng quan về hệ thống và phân tích u cầu cơng nghệ.---9</small></b>

<b><small>Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện:---11</small></b>

<b><small>Tính tốn u cầu của tải:--- 13</small></b>

<small>1.1.1.Tính tốc độ quay của pulley:--- 13</small>

<small>1.1.2.Tính momen điện từ của động cơ:---14</small>

<small>1.1.3.Tính cơng suất của động cơ:--- 15</small>

<small>1.1.4.Xây dựng đồ thị đặc tính cơ:--- 17</small>

<small>1.1.5.Lựa chọn động cơ:--- 18</small>

<small>1.1.6.Lựa chọn Gearbox:--- 18</small>

<small>1.1.7.Kiểm nghiệm lại động cơ--- 19</small>

<b><small>Mô phỏng động cơ xoay chiều ba pha trên Matlab Simulink:---20</small></b>

<b><small>Kết luận--- 23</small></b>

<i><b>Chương 2: Phân tích và lựa chọn mạch điện tử công suất điều khiển động cơ.---24</b></i>

<b><small>2.1. Lựa chọn phương án truyền động:---24</small></b>

<b><small>2.2. Tính chọn các thành phần của hệ thống điều khiển truyền động điện:---25</small></b>

<b><small>3.3 Sơ đồ mô phỏng tổng quát:--- 38</small></b>

<b><small>3.4 Phương pháp điều khiển độ rộng xung---41</small></b>

<small>1.1.8.3.4.1 Giới thiệu về PWM--- 41</small>

<small>1.1.9.3.4.2 Nguyên lí của phương pháp PWM---42</small>

<small>1.1.10.3.4.3 Các cách để tạo ra được PWM để điều khiển---42</small>

<small>1.1.11.3.4.4 Ưu nhược điểm của mạch PWM dùng làm mạch điều khiển động cơ---42</small>

<i><b>CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ MẠCH TỒN HỆ THỐNG – MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ---43</b></i>

<b><small>4.1 Mơ hình tồn bộ hệ thống trên phần mềm Matlab-Simulink---43</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b><small>4.2 Bộ phát xung SPWM--- 444.3 Đồ thị các thông số và đánh giá kết quả---444.4 Đánh giá kết quả--- 46</small></b>

<i><b>LỜI CAM ĐOAN</b></i>

<i>Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào việc tham khảo một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay cơng trình đã có trước đó. Nếu có bất kì sự gian lận nào chúng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.</i>

Nhóm sinh viên thực hiện

<b>Nguyễn Văn HuyNguyễn Văn Hậu</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>Chương 1: Tổng quan về hệ thống, tính tốn u cầu của tải và tínhchọn cơng suất động cơ</b>

<b>Tổng quan về hệ thống và phân tích u cầu cơng nghệ.</b>

• Mơ tả dự án:

Hình 1. 1 Hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ

• Dự án yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát tốc độ hệ thống truyền động sử dụngđộng cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ với tải chuyển động tịnh tiến.

• Yêu cầu hệ truyền động: điều khiển băng tải để vật cố khối lượng M chuyển động tịnh tiến vớitốc độ mong muốn. trong đề tài này ta chọn vật có khối lượng là 1,65kg. Nguồn cấp cho hệthống là nguồn xoay chiều 3 pha 220/380V.

Trong đó:

M: khối lượng của tải ( m = 170 kg )r : bán kính puly ( r = 0,05m )

<i>J_M</i>_{: moment quán tính trên trục động cơ}<i>ω : tốc độ quay động cơ</i>

u : tốc độ mong muốn của tải

<i>f_L</i>_{: ngoại lực}

Hình 1.1 T i chuy n đ ng t nh ti nải chuyển động tịnh tiến ển động tịnh tiến ộng tịnh tiến ịnh tiến ến

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Hình 1.2: Đ th t c đ mong mu n c a t iồ thị tốc độ mong muốn của tải ịnh tiến ốc độ mong muốn của tải ộng tịnh tiến ốc độ mong muốn của tải ủa tải ải chuyển động tịnh tiến

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

• Bài toán yêu cầu vật M nằm trên băng chuyền chuyển động với tốc độ bám theo sơ đồ đồ thịHình 1.2. Để vật M có thể chuyển động thì pulley phải quay với tốc độ góc được tính theo tốcđộ mong muốn. Để puly có thể quay được cần một động cơ để truyền cơ năng từ trục động cơđến pulley, mà để động cơ hoạt động thì ta cần cấp nguồn điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện:</b>

Từ yêu cầu chuyển động của tải ta đưa ra được mối quan hệ giữa các bộ phận của hệ truyền động:• Tải chuyển động tịnh tiến được truyền động từ trục Rotor của động cơ.

• Để động cơ hoạt động cần một nguồn điện phù hợp với các thông số định mức động cơ cần cóbộ biến đổi cơng suất.

• Để giám sát tốc độ động cơ cần phải có các cảm biến đo được các tín hiệu cần dùng nên ta cầncó các cảm biến dịng, cảm biến tác dụng.

• Từ các giá trị cảm biến thu được và giá trị mong muốn hệ truyền động đáp ứng, ta sẽ tính tốnvà đưa ra tín hiệu điều khiển cho động cơ cần có bộ điều khiển.

Từ sơ đồ tổng quát hệ truyền động ta sẽ đi phân tích chức năng của từng khối :

Hình 1.3: S đ c u trúc c a h th ngơ đồ cấu trúc của hệ thống ồ thị tốc độ mong muốn của tải ấu trúc của hệ thống ủa tải ệ thống ốc độ mong muốn của tải

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

• Động cơ: sử dụng động cơ xoay chiều 3 pha để truyền động cho tải. Trục Rotor của động cơcó chức năng truyền động trực tiếp cho pulley băng chuyền.

 Khối điều khiển có chức năng giám sát, tính tốn và đưa ra các giá trị điều khiển cho phần động lực để kết quả đầu ra bám sát yêu cầu mong muốn. Dưới đây là mô tả và chức năng của từng phần trong khối điều khiển:

 Cảm biến: có nhiệm vụ đo các thông số từ động cơ khi nó đang hoạt động rồi truyền tín hiệu đến khâu điều khiển.

 Từ giá trị điện áp tính tốn được khâu phát xung sẽ tính ra thời điểm kích các van bán dẫn có trong bộ biến đổi tần số để cho ra điện áp cấp vào động cơ.

Hình 1.4: S đ t ng quát kh i đ ng l cơ đồ cấu trúc của hệ thống ồ thị tốc độ mong muốn của tải ổng quát khối động lực ốc độ mong muốn của tải ộng tịnh tiến ực

Hình 1.5: S đ t ng quát kh i đi u khi nơ đồ cấu trúc của hệ thống ồ thị tốc độ mong muốn của tải ổng quát khối động lực ốc độ mong muốn của tải ều khiển ển động tịnh tiến

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>Tính tốn u cầu của tải:</b>

<b>1.1.1. Tính tốc độ quay của pulley:</b>

 <i>Cơng thức tính tốc độ quay của pulley: ω<small>m</small></i>=<i>vr</i>⁼

 Từ 0 – 1s : trục pulley tăng tốc dần lên từ 0 đến 20 (rad/s) Từ 1 – 3s : trục pulley chạy ổn định ở 20 (rad/s)

 Từ 3 – 3.5s : trục pulley giảm tốc về 0 (rad/s)

 Từ 3.5 – 4s : trục pulley đảo chiều, tăng tốc từ 0 đến -20 (rad/s) Từ 4 – 6s : trực pulley chạy ổn định ở -20 (rad/s)

 Từ 6 – 7s : trục pulley giảm tốc về 0 (rad/s)

<i>ω_m</i>

<b> (rad/s)</b>

Hình 1.6: Đ th v n t c góc c a pulleyồ thị tốc độ mong muốn của tải ịnh tiến ận tốc góc của pulley ốc độ mong muốn của tải ủa tải

<b>( s )</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>1.1.2. Tính momen điện từ của động cơ:</b>

 <i>Cơng thức tính moment điện từ: T_em</i>=<i>J_m^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^r</i>

 <i>m: là khối lượng của tải</i>

 <i>f_L</i>: là lực cản

<i>f_L</i>_{= μ.m.g = 0,2.215,2.9,81 = 422,2}

 <i>d ω_m</i>

<i>dt</i> ^{: là biến thiên tốc độ quay của pulley theo thời gian}

 <i>Do ban đầu chưa chọn động cơ nên momen qn tính J<small>m</small></i>=0, nên cơng thức tính momen

điện từ trở thành:

<i>T_em</i>=<i>r</i>²<i>. m .^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^{r . f}<small>L</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>1.1.3. Tính cơng suất của động cơ:</b>

 <i>Cơng thức tính cơng suất động cơ: P=T<small>em</small>× ω_m</i>_(W)

 <i>Trong đó: T<small>em</small></i>(N.m) là momen điện từ

<i> ω<small>m</small></i>(rad/s) là tốc độ quay của pulley

Từ 0 – 1s: Công suất tăng dần đều từ 0 đến 874,4 W

 Từ 1 – 3s: Công suất bằng 422,2 W

 Từ 3 – 3.5s: Công suất tăng dần đều từ -482,2 W đến 0 W Từ 3.5 – 4s: Công suất tang dần đều từ 0 đến 482,2 W Từ 4 – 6s: Công suất bằng -422,2 W

 Từ 6 – 7s: Công suất tăng dần đều từ -847,4W đến 0W Công suất đẳng trị của động cơ:

 <i>Chọn hệ số K<small>dt</small></i>=1.2=<i>P_c</i>=1.2 . P<i>_dt</i>=1.2 ì594,5801=713, 4961.(W )

ã Trong quỏ trình vận hành, cơng suất động cơ tức thời đạt giá trị max với Pmax = 847,4 W.

<b>P (W)</b>

<b>(s)</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>1.1.4. Xây dựng đồ thị đặc tính cơ:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

• <i>Tốc độ định mức (n<small>đm</small></i>¿: 1500 vịng/phút = 157.08 rad/s• <i>Dịng điện định mức (I<small>đm</small></i>¿:1,65A

• <i> Momen định mức (T<small>đm</small></i>¿: 4,8 Nm• Momen tối đa: 19 Nm

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Hình 1. 3 Gearbox Worm Ratio 1:9

<b>1.1.7. Kiểm nghiệm lại động cơ</b>

• Từ đó ta tính được mơ men định mức quy đổi của động cơ khi qua hộp số:

<i>T_đm</i>=¿ 4,8x9 = 48 (Nm) Tốc độ đầu ra sau hộp số (định mức):

<i>ω=</i>^157.08

9 ^{=17, 45(}

<i>rads</i> ⁾

<b>Kiểm nghiệm lại động cơ:</b>

 <i>Cơng thức tính moment điện từ: T_em</i>=<i>J_m^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^r</i>

<i>. m^{d ω}^m</i>

<i>dt</i> ⁺<i>^{r . f}<small>L</small></i>=0, 00207 ײ⁰⁻⁰1−0 ⁺^0.05

<i>×127, 92 ×</i>²⁰⁻⁰

1−0 ^{+192,12.0,05=43, 7614}(N.m)

 Từ 1 – 3s:

<i>T_em</i>=<i>J_m^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^r</i>

<i>. m^{d ω}^m</i>

<i>dt</i> ⁺<i>^{r . f}<small>L</small></i>=0, 00207 ײ⁰⁻²⁰3−1 ^+0.05

<i>×127, 92 ×</i>²⁰⁻²⁰

3−1 ^{+192,12.0,05=21,1514}(N.m)

 Từ 3 – 3.5s:

<i>T_em</i>=<i>J_m^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^r</i>

<i>. m^{d ω}^m</i>

<i>dt</i> ⁺<i>^{r . f}<small>L</small></i>=0, 00207 × ⁰⁻²⁰3,5−3⁺^0.05

<i>×127, 92×</i>⁰⁻²⁰

3.5−3⁺^{192,12.0,05=−24,1514}(N.m)

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

 Từ 3.5 – 4s:

<i>T_em</i>=<i>J_m^{d ω}<small>m</small>dt</i> ⁺<i>^r</i>

<i>. m^{d ω}<small>m</small></i>

<i>dt</i> ⁺<i>^{r . f}<small>L</small></i>=0, 00207 ×⁻²⁰⁻⁰4−3,5 ⁺^0.05

<i>× 127,92 ×</i>⁻²⁰⁻⁰

4−3.5 ⁺^{192,12.0,05=−24,1514}(N.m)

 Từ 4 – 6s:

<i>T_em</i>=<i>J_m^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^r</i>

<i>. m^{d ω}^m</i>

<i>dt</i> ⁺<i>^{r. f}<small>L</small></i>=0, 00207 ×^{−20−(−20)}6−4 ⁺^0.05

<i>× 127, 92×</i>^{−20−(−20)}

6−4 ^{+192,12.0,05=21, 1514}(N.m)

 Từ 6 – 7s:

<i>T_em</i>=<i>J_m^{d ω}^mdt</i> ⁺<i>^r</i>

<i>. m^{d ω}^m</i>

<i>dt</i> ⁺<i>^{r. f}<small>L</small></i>=0, 00207 ×^0−(−20)7−6 ⁺^0.05

<i>× 127, 92×</i>^0−(−20)

7−6 ⁺^{192,12.0,05=43,7614}(N.m)

 <i>Cơng thức tính cơng suất động cơ: P=T<small>em</small>× ω_m</i>_(W)

 Từ 0 – 1s: Công suất tăng dần đều từ 0 đến 763,6364 W Từ 1 – 3s: Công suất bằng 369,0919 W

 Từ 3 – 3.5s: Công suất tăng dần đều từ -421,4413 W đến 0 W Từ 3.5 – 4s: Công suất tăng dần đều từ 0 đến 421,4413 W Từ 4 – 6s: Công suất bằng -369,0919 W

 Từ 6 – 7s: Công suất tăng dần đều từ -763,6364W đến 0W Công suất đẳng trị của động cơ:

∑

<i>t_i</i> ⁼^¿

√

763, 6364<small>2</small><i>×1+369, 0919</i><small>2</small><i>× 2+421, 4413</i><small>2</small><i>×0, 5+(−421,4413)</i><small>2</small><i>× 0.5+(−369,0919)</i><small>2</small><i>× 2+(−763,6364 )</i><small>2</small><i>×1</i>

<i>Chọn hệ số K<small>dt</small></i>=1.2=¿<i>P_{đ c}</i>=1.2. P<i>_dt</i>=1.2× 519, 4515=623. 3418 .(W )

Ta thấy cả mômen và công suất trước và sau khi chọn động cơ đều xấp xỉ nhau

<b>Mô phỏng động cơ xoay chiều ba pha trên Matlab Simulink:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 1. 4 Mơ phỏng động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ trong Matlab Simulink

<b>Các bước thực hiện mô phỏngc th c hi n mô ph ngực hiện mô phỏngện mô phỏngỏng</b>

 Dùng công cụ Simulink library brower để lấy các khối cần để mô phỏng. Sau đó nối các khối lại với nhau theo hình trên.

 Nhấn đúp vào khối động cơ và chọn loại động cơ xoay chiều ba pha đồng bộ thích hợp:

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 1. 5 Lựa chọn thơng số động cơ

 Nối các đầu dương của Nối các đầu dương của nguồn với các điểm A,B,C trên độngcơ để cấp nguồn điện xoay chiều cho động cơ. Đầu còn lại nối đất. Chọn giá trịđiện áp 220*

_√

2, Tần số 50Hz và chọn giá trị pha tương ứng 0<i><small>o</small>,−120<small>o</small>,−240<small>o</small>.</i>

 Chọn khối Step dùng làm tải

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Hình 1. 6 Điền thông số của tải đặt vào động cơ

 Lấy ra tín hiệu tốc độ Rotor và Momen điện từ từ động cơ đưa vào khối Scope để hiển thị đồ thị.

 Thêm tải vào thời điểm 1s Chức năng của các khối:

<i><b>• Khối Step: dùng làm tải.• Khối Scope: Hiển thị đồ thị.</b></i>

• Vơn kế: Để đo điện áp xoay chiều ba pha.

<i><b>*Lưu ý: Phải thêm khối Powergui để có thể chạy được mơ phỏng.</b></i>

<b>Kết quả mơ phỏng:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Hình 1. 7 Đồ thị biểu thị tốc độ và momen điện từ của động cơ

<b>Nhận xét: </b>

<b>- Về tốc độ: Lúc khởi động do moment và dịng điện lớn nên tốc độ động cơ có dao</b>

động, sau đó ổn định. Khi đóng tải, đồ thị lại dao động do momen và dòng điệnthay đổi đột ngột và sau một khoảng thời gian lại ổn định, tốc độ động cơ khôngđổi.

<b>- Về moment điện từ: Momen động cơ tỉ lệ với dòng điện và tỉ lệ với địng điện đặt</b>

trong từ trường. Khi đóng tải, tốc độ bị sụt giảm tạo ra dao động nên dòng điện sẽtăng lên nên momen điện từ cũng tăng lên.Sau thời gian ngắn moment điện từ cânbằng với moment tải thì tốc độ quay sẽ ổn định.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>Chương 2: Phân tích và lựa chọn mạch điện tử cơng suất điều khiểnđộng cơ.</b>

<i><b> Giới thiệu nội dung của chương: Trong chương này, nhóm sẽ đưa ra sự lựa chọn về</b></i>

<i>mạch công suất điều khiển động cơ cũng như trình bày q trình tính tốn các thành phầncủa mạch cơng suất để có thể bước vào q trình mơ phỏng, phân tính và đánh giá – quátrình này cũng được thể hiện trong nội dung của chương.</i>

<b> 2.1. Lựa chọn phương án truyền động:</b>

- Với động cơ điện xoay chiều 3 pha đồng bộ, có thể thay đổi tốc độ bằng nhiều cách: thayđổi điện áp cấp vào động cơ, điều chỉnh điện trở rotor, bộ biến tần… Cần phải lựa chọn phương án phù hợp với yêu cầu bài toán.

- Tốc độ quay của động cơ được tính bằng biểu thức: <i>ω<small>s=</small>^{2 πff}_p</i> - Trong đó f là tần số nguồn cung cấp; p là số cặp cực của động cơ.

Từ công thức trên ta thấy điều chỉnh tần số nguồn cung cấp sẽ điều chỉnh được tốc độđộng cơ. Do vậy cấu trúc hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ bao giờ cũngcó bộ biến đổi tần số.

Vì thế phương án truyền động đưa ra là điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tầnsố thông qua điều khiển các van bán dẫn của bộ nghịch lưu.

• Ưu điểm: Thích hợp với mọi loại tải, phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độmột cách liên tục trong phạm vi rộng, hiệu quả năng lượng cao.

• Nhược điểm: Giá thành cao, cần bảo trì đều đặn để đảm bảo độ bền và hiệu suấtcủa bộ biến tần.

<b>Vậy ta sử dụng biến tần (Inverter) để thay đổi tần số của nguồn xoay chiều 3 pha, từ đó</b>

thay đổi được tốc độ động cơ mong muốn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Hình 2. 1 Sơ đồ mạch điện của biến tần

Hình 2. 2 Biến đổi điện áp/tần số qua biến tần

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Hình 2. 4 Cấu tạo mạch chỉnh lưu cầu 3 pha diode

Hình 2. 5 Đồ thị điện áp dây sau chỉnh lưu

• Từ 0<i>°</i> đến 30<i>°</i>

Ở chu kì điện áp U3 lớn nhất nên V5 dẫn và U2 nhỏ nhất nên V6 dẫn. Dòng điện đi từnguồn U3 qua V5, qua tải, đến V6 về nguồn U2. Nên điện áp chỉnh lưu U<small>d </small>= U3 – U2.• Từ 30<i>°</i> đến 60<i>°</i>

Ở chu kì điện áp U1 lớn nhất nên V1 dẫn và U2 nhỏ nhất nên V6 dẫn. Dòng điện đi từnguồn U1 qua V1, qua tải đến V6 về nguồn U2. Nên điện áp chỉnh lưu U<small>d</small> = U1 – U2.• Từ 60<i>°</i> đến 90<i>°</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Ở chu kì điện áp U1 lớn nhất nên V1 dẫn và U3 nhỏ nhất nên V2 dẫn. Dòng điện đi từnguồn U1 qua V1, qua tải đến V2 về nguồn U3. Nên điện áp chỉnh lưu U<small>d</small> = U1 – U3.• Từ 90<i>°</i> – 120<i>°</i>

Ở chu kì điện áp U2 lớn nhất nên V3 dẫn và U3 nhỏ nhất nên V2 dẫn. Dòng điện đi từnguồn U2 qua V3, qua tải đến V2 về nguồn U3. Nên điện áp chỉnh lưu U<small>d</small> = U2 – U3.• Từ 120<i>°</i> đến 150<i>°</i>

Ở chu kì điện áp U2 lớn nhất nên V3 dẫn, U1 nhỏ nhất nên V4 dẫn. Dòng điện đi từnguồn U2 đến V3, qua tải, đến V4 và về nguồn U1. Nên điện áp chỉnh lưu U<small>d</small> = U2 –U1.

• Từ 150<i>°</i> đến 180<i>°</i>

Ở chu kì điện áp U3 lớn nhất nên V5 dẫn, U1 nhỏ nhất nên V4 dẫn. Dòng điện đi từnguồn U3 qua V5, qua tải, đến V4 về nguồn U1. Nên điện áp chỉnh lưu U<small>d</small> = U3 – U1.Cấu trúc bộ chỉnh lưu cầu 3 pha:

Ta sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển với các van bán dẫn là các diode. - Điện áp xoay chiều 3 pha: 220/380V

- Điện áp sau bộ chỉnh lưu:

Nên điện áp ngược <i>U '_ng</i>=<i>K U_ng</i>=1,3.539=700 V

Dòng điện định mức của động cơ: <i>I_đm</i>=1, 65 A

Suy ra dịng điện trung bình qua các van:

3 ⁼1, 65

Hình 2. 6 Diode KBP307

</div>