Hỗ Trợ Ôn Tập

Category: Khoa Học – Kỹ Thuật

  • BÀI TẬP LỚN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TÌM HIỂU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

    BÀI TẬP LỚN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TÌM HIỂU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

    BÀI TẬP LỚN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TÌM HIỂU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ Án Thu Hút Vốn Đầu Tư Trực Tiếp Nước Ngoài Vào Lĩnh Vực Phân Phối Bán Lẻ, Cơ Hội Và Thách Thức 2019

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/B%C3%80I-T%E1%BA%ACP-L%E1%BB%9AN-TR%C3%8D-TU%E1%BB%86-NH%C3%82N-T%E1%BA%A0O-T%C3%8CM-HI%E1%BB%82U-GI%E1%BA%A2I-THU%E1%BA%ACT-DI-TRUY%E1%BB%80N.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: BÀI TẬP LỚN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TÌM HIỂU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

    BÀI TẬP LỚN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO: TÌM HIỂU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN

     

    LỜI NÓI ĐẦU

     

    Trong ngành khoa học máy tính, tìm kiếm lời giải tối ưu cho các bài toán là vấn đề được các nhà khoa học máy tính đặc biệt rất quan tâm.

    Mục đích chính của các thuật toán tìm kiếm lời giải là tìm ra lời giải tối ưu nhất cho bài toán trong thời gian nhỏ nhất. Các thuật toán như tìm kiếm không có thông tin / vét cạn ( tìm kiếm trên danh sách, trên cây hoặc đồ thị ) sử dụng phương pháp đơn giản nhất và trực quan nhất hoặc các thuật toán tìm kiếm có thông tin sử dụng heurictics để áp dụng các tri thức về cấu trúc của không gian tìm kiếm nhằm giảm thời gian cần thiết cho việc tìm kiếm được sử dụng nhiều nhưng chỉ với không gian tìm kiếm nhỏ và không hiệu quả khi tìm kiếm trong không gian tìm kiếm lớn.

    Tuy nhiên, trong thực tiễn có rất nhiều bài toán tối ưu với không gian tìm kiếm rất lớn cần phải giải quyết. Vì vậy, việc đòi hỏi thuật giải chất lượng cao và sử dụng kỹ thuật trí tuệ nhân tạo đặc biệt rất cần thiết khi giải quyết các bài toán có không gian tìm kiếm lớn. Thuật giải di truyền (genetic algorithm) là một trong những kỹ thuật tìm kiếm lời giải tối ưu đã đáp ứng được yêu cầu của nhiều bài toán và ứng dụng.

    Hiện nay, thuật toán di truyền cùng với logic mờ được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực phức tạp. Thuật toán di truyền kết hợp với logic mờ chứng tỏ được hiệu quả của nó trong các vấn đề khó có thể giải quyết bằng các phương pháp thông thường hay các phương pháp cổ điển, nhất là trong các bài toán cần có sự lượng giá, đánh giá sự tối ưu của kết quả thu được. Chính vì vậy, thuật giải di truyền đã trở thành đề tài nghiên cứu thú vị và đem đến nhiều ứng dụng trong thực tiễn.

     

    Ngày nay, GA được ứng dụng khá nhiều trong các lĩnh vực như khoa học, kinh doanh và giải trí. Đầu tiên phải kể đến là các bài toán tối ưu bao gồm tối ưu số

     

    3

     

    và tối ưu tổ hợp đã sử dụng GA để tìm lời giải như là bài toán người du lịch (Travelling Salesman Problems – TSP). Ứng dụng kế tiếp của GA là thiết kế và điều kiển robo. Hầu hết các nước có ngành CNTT phát triển đã và đang rất quan tâm đến lĩnh vực thiết kế robo nhằm giúp con người tiết kiệm sức lao động và giải phóng con người thoát khỏi các công việc nguy hiểm, đặc biệt hiện nay cuộc thi “Robocon” Châu Á_ Thái Bình Dương được các nước trong khu vực rất quan tâm. Ngoài phần cơ, để robo có thể tiến hành các hoạt động đơn giản nhất như đi, đứng… thì robo cần phải trang bị chương trình được lập trình dựa trên các thuật toán và ngôn ngữ thích hợp. Nhờ vào lịch trình được cài đặt cùng với một trí tuệ nhân tạo…, robo có thể định hướng thực hiện các hoạt động như con người. Tuy nhiên, việc tìm kiếm lời giải tốt nhất cho các hành động của robo không phải là đơn giản. Theo các nhà khoa học máy tính, thuật giải di truyền là một trong những thuật toán tối ưu giúp robo vạch lộ trình khi di chuyển. Với lý do trên, em chọn đề tài: “Thuật giải di truyền và ứng dụng”.

     

     

     

     

     

    4

     

    PHẦN I: THUẬT TOÁN DI TRUYỀN

     

    I.Giới thiệu:

     

    Thuật toán di truyền là thuật toán tối ưu ngẫu nhiên dựa trên cơ chế chọn lọc tự nhiên và tiến hóa di truyền. Nguyên lý cơ bản của thuật toán di truyền đã được Holland giới thiệu vào năm 1962. Cơ sở toán học đã được phát triển từ cuối những năm 1960 và đã được giới thiệu trong quyển sách đầu tiên của Holland, Adaptive in Natural and Artificial Systems. Thuật toán di truyền được ứng dụng đầu tiên trong hai lĩnh vực chính: tối ưu hóa và học tập của máy. Trong lĩnh vực tối ưu hóa thuật toán di truyền được phát triển nhanh chóng và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tối ưu hàm, xử lý ảnh, bài toán hành trình người bán hàng, nhận dạng hệ thống và điều khiển. Thuật toán di truyền cũng như các thuật toán tiến hóa nói chung, hình thành dựa trên quan niệm cho rằng, quá trình tiến hóa tự nhiên là quá trình hoàn hảo nhất, hợp lý nhất và tự nó đã mang tính tối ưu. Quan niệm này có thể xem như một tiên dề dúng, không chứng minh được, nhưng phù hợp với thực tế khách quan. Quá trình tiến hóa thể hiện tính tối ưu ở chỗ, thế hệ sau bao giờ cũng tốt hơn (phát triển hơn, hoàn thiện hơn) thế hệ trước bởi tính kế thừa và dấu tranh sinh tồn.

     

    II. Nội dung

     

    2.1. Cơ sở lý thuyết

     

    Thuật toán di truyền gồm có bốn quy luật cơ bản là lai ghép, đột biến, sinh sản và chọn lọc tự nhiên như sau:

     

    5

     

    2.1.1. Quá trình lai ghép (phép lai)

     

    Quá trình này diễn ra bằng cách ghép một hay nhiều đoạn gen từ hai nhiễm sắc thể cha-mẹ để hình thành nhiễm sắc thể mới mang đặc tính của cả cha lẫn mẹ. Phép lai này có thể mô tả như sau: Chọn ngẫu nhiên hai hay nhiều cá thể trong quần thể. Giả sử chuỗi nhiễm sắc thể của cha và mẹ đều có chiều dài là m. Tìm điểm lai bằng cách tạo ngẫu nhiên một con số từ 1 đến m-1. Như vậy, điểm lai này sẽ chia hai chuỗi nhiễm sắc thể cha-mẹ thành hai nhóm nhiễm sắc thể con là m1 và m2. Hai chuỗi nhiễm sắc thể con lúc này sẽ là m11+m22 và m21+m12. Đưa hai chuỗi nhiễm sắc thể con vào quần thể để tiếp tục tham gia quá trình tiến hóa.

     

    2.1.2. Quá trình đột biến (phép đột biến):

     

    Quá trình tiến hóa được gọi là quá trình đột biến khi một hoặc một số tính trạng của con không được thừa hưởng từ hai chuỗi nhiễm sắc thể cha-mẹ. Phép đột biến xảy ra với xác suất thấp hơn rất nhiều lần so với xác suất xảy ra phép lai. Phép đột biến có thể mô tả như sau: Chọn ngẫu nhiên một số k từ khoảng 1 ≥ k ≥ m Thay đổi giá trị của gen thứ k Đưa nhiễm sắc thể con vào quần thể để tham gia quá trình tiến hóa tiếp theo.

     

    2.1.3. Quá trình sinh sản và chọn lọc (phép tái sinh và phép chọn)

     

    Phép tái sinh: là quá trình các cá thể được sao chép dựa trên độ thích nghi của nó. Độ thích nghi là một hàm được gán các giá trị thực cho các cá thể trong quần thể của nó. Phép tái sinh có thể mô phỏng như sau: Tính độ thích nghi của từng cá thể trong quần thể, lập bảng cộng dồn các giá trị thích nghi đó (theo thứ tự gán cho từng cá thể) ta được tổng độ thích nghi. Giả sử quần thể có n cá thể. Gọi độ thích nghi của cá thể thứ i là Fi, tổng dồn thứ i là Ft.Tổng độ thích nghi là Fm Tạo số ngẫu nhiên F có giá trị trong đoạn từ 0 đến Fm Chọn cá thể k đầu tiên thỏa mãn F ≥ Ft đưa vào quần thể của thế hệ mới.

     

    6

     

    Phép chọn: là quá trình loại bỏ các cá thể xấu và để lại những cá thể tốt. Phép chọn được mô tả như sau: Sắp xếp quần thể theo thứ tự độ thích nghi giảm dần Loại bỏ các cá thể cuối dãy, chỉ để lại n cá thể tốt nhất.

     

    2.2 Cấu trúc thuật toán di truyền tổng quát

     

    Thuật toán di truyền bao gồm các bước sau: Bước 1: Khởi tạo quần thể các nhiễm sắc thể. Bước 2: Xác định giá trị thích nghi của từng nhiễm sắc thể. Bước 3: Sao chép lại các nhiễm sắc thể dựa vào giá trị thích nghi của chúng và tạo ra những nhiễm sắc thể mới bằng các phép toán di truyền. Bước 4: Loại bỏ những thành viên không thích nghi trong quần thể. Bước 5: Chèn những nhiễm sắc thể mới vào quần thể để hình thành

     

    một                                         quần                                         thể                                         mới.

     

    Bước 6: Nếu mục tiêu tìm kiếm đạt được thì dừng lại, nếu không trở lại bước 3.

     

     

     

     

     

    7

     

    Sơ đồ thuật toán:

     

    Bắt

    đầu

     

    Khởi tạo quần thể

     

    Mã hóa các biến

     

    Đánh giá độ thích nghi

     

    Chọn lọc

     

    Lai ghép

     

    Đột biến

     

    Thỏa điều kiện dừng

    Không

     

    Thỏa

     

    Kết quả

     

    Kết thúc

     

    8

     

     

    eval (vi )

    2.3. Các công thức của thuật giải di truyền

     

    Tính độ thích nghi eval(vi)của mỗi nhiễm sắc thể vi(i =1..kích thước quần

     

    thể):

     

    eval

    (vi ) =

    f (vi )

    åf (vi

    Với f(vi) là hàm mục tiêu.

    kichthuocq   uanthe

    		  
       

    i =1

     

    Tìm tổng giá trị thích nghi quần thể:

     

    kichthuocq   uanthe

    F =                 åeval (vi )

     

    • =1

     

    Tính xác suất chọn pi cho mỗi nhiễm sắc thể vi:

     

     

    pi     = kichthuocq   uanthe

    åeval (vi )

     

    • =1

     

    Tính xác suất tích lũy qi cho mỗi nhiễm sắc thể:

     

    i

    qi = åpi

     

    • =1

     

    Tiến trình chọn lọc được thực hiện bằng cách quay bánh xe rulet kích thước quần thể lần. Mỗi lần chọn ra một nhiễm sắc thể từ quần thể hiện hành vào quần thể mới theo cách sau: Phát sinh một số ngẫu nhiên r trong khoảng [0, 1] Nếu r < q1thì chọn nhiễm sắc thể v1, ngược lại chọn nhiễm sắc thể vi (2 ≤ i ≤ kích thước quần thể) sao cho qi-1 < r ≤ qi.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    9

     

    PHẦN II: ỨNG DỤNG

     

    I.Ứng dụng

     

    Tìm đáp số cho phương trình X2 = 64. Đây là một bài toán đơn giản để giúp ta có thể hiểu rõ hơn các bước của thuật toán di truyền.

    Giải bài toán di truyền theo các bước sau:

     

    Bước 1: Chúng ta sử dụng hệ nhị phân để xây dựng mô hình bài toán.Ta dùng 4 bit nhị phân để mã hóa cho các đáp số của bài toán.Gỉa sử ta không biết đáp số của bài toán, ta sẽ chọn 4 số trong các đáp số có thể có và ký hiệu cho các đáp số đó.

    Bảng chọn lựa:

     

    Thứ tự

    Nhị phân

    Thập phân

    1

    0 0100

    4

    2

    1 0101

    21

    3

    0 1010

    10

    4

    1 1000

    24

    Bước 2: Tìm hàm số thích nghi và tính hệ số thích nghi cho từng đáp số.Ta chọn hàm số thích nghi sau: f(X) = 1000 – (X2 – 64). Vậy, đáp số nào có hệ số thích nghi f gần bằng 1000 nhất thì đó là đáp số. Khảo sát kết quả tính được:

     

    Thứ tự

    Nhị phân

    Thập phân

    X2 – 64

    Hệ số thích
       

    (X)

    		  

    nghi f(x)

    1

    0 0100

    4

    – 48

    952

    2

    1 0101

    21

    377

    623

    3

    0 1010

    10

    36

    964

    4

    1 1000

    24

    512

    488

    10

     

    Bước 3:Ta thấy, hệ số thích nghi của các đáp số vẫn còn cách xa 1000.Do đó, cần tạo ra các đáp số mới bằng cách biến hóa các đáp số cũ. Ta thấy, số 4 và 10 có hệ số thích nghi cao hơn nên được chọn để tạo sinh và biến hóa.Đồng thời số 21 và 24 có hệ số thích nghi thấp sẽ bị loại.

    Gỉa sử ta lai ghép hai số 4 và 10 theo hình sau :

     

    Bước 4:Tính hệ số thích nghi cho quần thể mới

    		      
                 

    Thứ tự

    Nhị phân

    Thập phân

    X2 – 64

    		  

    Hệ số thích
       

    (X)

    		    

    nghi f(x)

    		  

    1

    0 0100

    4

    – 48

    		  

    952

    		  

    2

    0 1010

    10

    36

    		  

    964

    		  

    3

    0 1000

    8

    0

    		  

    1000

    		  

    4

    0 0110

    6

    28

    		  

    968

    		  

    Bước 5:May mắn chúng ta đã tìm được kết quả là X

    = 8 với hệ số thích

    nghi cao nhất là 1000.

     

    Vậy kết quả của bài toán là X = 8 .

     

    II.Chương trình

     

    • Khai báo: #include “stdio.h” #include”conio.h” #include “stdlib.h” #include “math.h” int CT[10];

    int n=4;

     

    int GTTN[10]; int kq;

     

    11

     

    int Max1,Max2;

     

    int Max1moi=0,Max2moi=0;

     

    int A[5],B[5];

     

    • Các đoạn code:

     

    • Code khởi tạo quần thể: void Taoquanthe(int n)

    {

     

    for(int i=0;i<n;i++)

     

    {

     

    printf(“nhap ca the thu %d:”,i); scanf(“%d”,&CT[i]);

    }

     

    }

     

    • Code tính giá trị thích nghi của quần thể bằng công thức: F=1000-(x2-64) void Giatrithichnghi(int n)

    {

     

    for(int i=0;i<n;i++)

     

    {

     

    int gttn=1000-(CT[i]*CT[i] – 64); GTTN[i]=gttn;

    }

     

    }

     

    12

     

    • Code kiểm tra giá trị thích nghi để suy ra kết quả: int Kiemtra(int n)

    {

     

    for(int i=0;i<n;i++)

     

    {

     

    if(GTTN[i]==1000) return (CT[i]);

     

    }

     

    return 0;

     

    }

     

    • Tìm, chọn lọc cá thể để lai: (sắp xếp mảng giảm dần, lấy hai cá thể đầu tiên để lai với nhau)

    void Timcathelai()

     

    {

     

    for(int i=0;i<n;i++) for(int j=i+1;j<n;j++)

    {

     

    if(GTTN[i]<GTTN[j])

     

    {

     

    int a=GTTN[i];

     

    GTTN[i]=GTTN[j];

     

    GTTN[j]=a;

     

    }

     

    }

     

    13

     

    Max1=sqrt(1064-GTTN[0]);

     

    Max2=sqrt(1064-GTTN[1]);

     

    }

     

    • Lai cá thể với nhau: (mã hóa cá thể ra nhị phân, thay đổi cấu trúc nhị phân gây đột biến tạo cá thể mới, giải mã cá thể mới về thập phân)

    void Laicathe()

     

    {

     

    for (int i=0;i<5;i++)

     

    {

     

    A[i]=0;

     

    B[i]=0;

     

    }

     

    while(Max1!=0)

     

    {

     

    for(int j=0;j<5;j++)

     

    {

     

    A[j]=Max1%2;

     

    Max1=Max1/2;

     

    }

     

    }

     

    while(Max2!=0)

     

    {

     

    for(int k=0;k<5;k++)

     

    {

     

    B[k]=Max2%2;

     

    Max2=Max2/2;

     

    14

     

    }

     

    }

     

    for(int l=4;l>1;l–)

     

    {

     

    int b=A[l];

     

    A[l]=B[l];

     

    B[l]=b;

     

    }

     

    for(int m=4;m>=0;m–)

     

    {

     

    Max1moi=Max1moi+A[m]*pow(2,m);

     

    Max2moi=Max2moi+B[m]*pow(2,m);

     

    }

     

    }

     

    • Tạo quần thể mới: (kết hợp các thể mẹ và cá thể con) void Taoquanthemoi()

    {

     

    CT[0]=Max1;

     

    CT[1]=Max2;

     

    CT[2]=Max1moi;

     

    CT[3]=Max2moi;

     

    }

     

    • Hàm chính:

    void main()

     

    {

     

    15

     

    clrscr();

     

    printf(“Giai PT X*X=64, bang thuat toan di truyen”);

     

    printf(“Tao quan the co 4 ca the”);

     

    Taoquanthe(n);

     

    Giatrithichnghi(n);

     

    kq=Kiemtra(n);

     

    while(kq==0)

     

    {

     

    Timcathelai();

     

    Laicathe();

     

    Taoquanthemoi();

     

    Giatrithichnghi(n);

     

    kq=Kiemtra(n);

     

    }

     

    printf(” Ket qua phuong trinh la : %d”,kq);

     

    getch();

     

    }

     

     

    PHẦN III: KẾT LUẬN

     

     

    I.Ưu điểm

     

    Trình bày và giới thiệu những khái niệm cơ bản, cơ sở lý thuyết về thuật giải di truyền. Trên cơ sở lý thuyết, đề tài đã cài đặt các phép toán cơ bản của thuật giải di truyền nhằm phục vụ cho việc thực hiện các ứng dụng. Sử dụng các phép toán của thuật giải di truyền để xây dựng ứng dụng cho bài toán người du lịch và bài toán vạch lộ trình đường đi cho robo.

     

    II. Khuyết điểm

     

    Đề tài chỉ giới thiệu những kiến thức chung nhất về thuật giải di truyền, chưa đi sâu vào các vấn đề nghiên cứu tối ưu khác. Phần ứng dụng vạch lộ trình đường đi cho robo chưa hoàn hảo. Đặc biệt là chưa giải quyết tốt việc robo tránh vật chắn và kích thước quần thể thay đổi.

     

    III. Ý kiến bản thân

     

    Thuật toán di truyền đã chứng tỏ tính hữu ích của nó khi được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống.

    Trong lĩnh vực điểu khiển tự động, thuật toán di truyền có thể được sử dụng để xác định thong số tối ưu cho các bộ điều khiển.Thông số bộ điều khiển được mã hóa thành các nhiễm sắc thể, thông qua mô phỏng, các nhiễm sắc thể này được đánh giá và lựa chọn thong qua mức độ thích nghi của chúng (cũng chính là các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống). Kết quả của thuật toán sẽ cho một bộ điều khiển có thong số tốt nhất.

    Trong y học, cấu trúc của các chất hóa học được mã hóa thành các nhiễm sắc thể hoặc đồ thị.Thuật toán di truyền sẽ lai ghép, lựa chọn để tạo ra các nhiễm sắc

     

    thể mới (các chất hóa học mới). Và trong thực tế đã có rất nhiều loại thuốc mới được tạo ra như vậy.

     

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

    XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

    XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ án nền & móng Thiết kế móng cọc

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/X%C3%82Y-D%E1%BB%B0NG-C%C3%94NG-TR%C3%8CNH-TR%C3%8AN-N%E1%BB%80N-%C4%90%E1%BA%A4T-Y%E1%BA%BEU.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    CHƯƠNG IV:     XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

     

    ß1.     KHÁI NIỆM

    1.1.     Khái niệm về nền đất yếu

     

    Nền đất yếu là nền đất không đủ sức ch ịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể làm nền thiên nhiên cho công trình xây dựng.

     

    Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại n ền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình.

     

    Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý phù hợp, không đ ánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của n ền đất. Do vậy việc đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ lý củ a nền đất yếu (chủ yếu b ằng các thí nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp là một v ấn đề hết sức khó kh ăn, nó đòi hỏi sự k ết hợ p chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm th ực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây dựng trên nền đất yếu.

     

    1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu

    Thu ộc lo ại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 – 1kG/cm2);

    Đất có tính nén lún lớn (a> 0,1 cm2/kG);

     

    Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0);

    Độ sệt lớn ( B > 1);

    Mo đun biến dạng bé (E< 50kG/cm2);

    Khả năng chống cắt bé (ϕ, c bé), khả năng thấm nước bé;

     

    Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G> 0,8, dung trọng bé;

    1.3. Các loại nền đất yếu thường gặp

    • Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp;
    • Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn (<200µm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;
    • Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%);
    • Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy.
    • Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc diểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.

    1.4 . Xử lý nền đất yếu

     

    Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng xây dựng công trình trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng xây dựng của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.

    Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào nhiều điều kiện như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất.v.v. Với từng điều kiện cụ thể mà

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 136

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    người thiết kế đư a ra biện pháp xử lý hợp lý. Trong phạm vi chương này sẽ đề cập đến các biện pháp xử lý cụ thể khi gặp nền đất yếu như:

     

    • Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình;
    • Các biện pháp xử lý về móng;
    • Các biện pháp xử lý nền.

    ß2.     CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ VỀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

     

    K ết cấu công trình có thể bị phá hỏng cục b ộ ho ặc toàn b ộ do các điều kiện biến dạng không thõa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn làm cho công trình bị nghiêng, lệch, đổ…hoặc do áp lực tác dụng lên mặt nền quá lớn trong khi nền đất yếu, sức chịu tải bé.

     

    Các biện pháp về Kết cấu công trình nhằm làm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền hặc làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình. Người ta thường dùng các biện pháp sau:

     

    • Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ;
    • Làm tăng độ mềm của kết cấu công trình;
    • Làm tăng cường độ cho kết cấu công trình.

    2.1. Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ Mục đích: Làm giảm trọng lượng bản

    thân công trình, giảm được tĩnh tải tác dụng lên móng.

     

    Biện pháp: Có thể sử dụng các loại vật liệu nhẹ, kết cấu thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo cường độ công trình.

     

    2.2. Làm tăng độ mềm của kết cấu công trình

     

    Mục đích: Làm tăng độ mềm của kết cấu công trình kể cả móng để khử được ứng suất phụ thêm phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều.

     

    Biện pháp: Dùng kết cấu tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún.

     

    2.3. Tăng thêm cường độ cho kết cấu công trình

     

    Mục đích: Làm tăng cường độ cho kết cấu công trình để đủ sức ch ịu các ứng lực sinh ra do lún lệch và lún không đều.

    Biện pháp: Người ta dùng các đai bê tông cốt thép để tăng khả năng chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có thể gia cố tại các vị trí dự đoán xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.

     

    Khe luïn

     

    Hình 4.1: Bố trí khe lún

     

     

    Hình 4.2: Bố trí đai BTCT

     

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 137

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    ß3.     CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ VỀ MÓNG

     

    Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, ta có thể sử dụng một số phương pháp xử lý về móng thường dùng như sau:

     

    • Thay đổi chiều sâu chôn móng;
    • Thay đổi kích thước móng;
    • Thay đổi loại móng và độ cứng của móng.

    3.1. Thay đổi chiều sâu chôn móng

     

    Dùng biện pháp thay đổi chiều sâu chôn móng có thể giải quyết về mặt lún và khả năng chịu tải của nền.

     

    Khi tăng chiều sâu chôn móng sẽ làm tăng trị số sức chịu tải của nền. Trị số tăng của áp lực tiêu chuẩn ∆R khi tăng chiều sâu chôn móng có thể tính theo công thức:

     

    ∆R = 1 +

     

             

    π

    		      

    (4.1)
         

    .γ .∆h = B.γ .∆h
     

    π

    		  

    cot gϕ − ϕ +

    		      

    2

    		      
           

    Trong đó:

     

    • – Dung trọng của đất nền;

    ∆h – Độ tăng thêm chiều sâu chôn móng;

     

    B = f(ϕ) tra bảng;

     

    Ngoài ra khi tăng độ sâu chôn móng thì sẽ giảm được ứng suất gây lún cho móng nên giảm được độ lún của móng;

     

    σ gl  = σ tbd − γ (h + ∆h)

    (4.2)

    Đồ ng th ời tăng độ sâu chôn móng có thể đặt móng xuố ng các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn định h ơn. Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa hai yếu tố kinh tế và kỹ thuật.

     

    Một số trường hợp để giảm bớt độ chênh lệch lún giữa cao trình đặt móng thiết kế với cao trình đáy móng sau khi lún ổn định, thường phải nâng cao trình đặt móng lên một trị số dự phòng.

     

    Sdp

    =

    1

    (S + Stc )

    (4.3)

    		  

    2
             

    Trong đó:

    S – Độ lún ổn định tính toán;

    Stc – Độ lún xảy ra khi thi công (với công trình dân dụng Sdp =0,7S).

     

    Trường hợp nền đất y ếu có chiều dày thay đổi nhiều, để giảm chênh lệch lún có thể đặt móng ở nhiều cao trình khác nhau (Hình 4.3).

    3.2. Biện pháp thay đổi kích thước móng

     

    Âáút yãúu

     

    Hình 4.3

     

    Thay đổi kích thước và hình dáng móng sẽ có tác d ụng thay đổi trực tiếp áp lực tác dụng lên mặt n ền, và do đó cũng cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như điều kiện biến dạng của nền.

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 138

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm được áp lực tác dụ ng lên mặt nền và làm giảm độ lún củ a công trình. Tuy nhiên với đất có tính nén lún tăng dần theo chiều sâu thì biện pháp này không tốt.

     

    Nếu  tầng  đất  yếu  chịu  nén  có

    chiều dày khác nhau, có thể dùng biện

    pháp thay đổi chiều rộng móng để cân

    bằng ứng suất cho toàn bộ công trình

    (Hình 4.5).

     

    3.3. Thay đổi loại móng và độ cứng của

    móng

    Khi thiết kế tùy sự phân bố tải

    		    

    Âáút yãúu

    trọng tác dụng lên móng và điều kiện địa

    		      

    chất mà chon kết cấu móng cho phù hợp.

    		    

    Thay âäøi bãö räüngmoïng

    Với nền đất yếu, khi dùng móng

    		      

    đơn, độ lún chênh lệch sẽ lớn, do vậy để

    b1

    b2

    b3

    giảm ảnh hưởng của lún lệch ta có thể

    		      

    thay thế bằng móng băng, móng băng

    		      

    giao thoa, móng bè hoặc móng hộp.

    		  

    Hình 4.5

    		  

    Trường hợp sử dụng móng băng

    		    

    mà biến dạng vẫn lớn thì cần tăng thêm

    cường độ cho móng. Độ cứ ng của móng bản, móng băng càng lớn thì biến dạng bé và độ lún lệch sẽ bé. Ta có th ể sử d ụng các biện pháp như: Tăng chiều dày móng, tăng cốt thép dọc ch ịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn tăng cường khi móng bản có kích thước lớn.

     

    ß4. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 4.1. Mục đích

     

    Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của n ền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số moduynh biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất .v.v.

     

    Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp.

     

    Các biện pháp xử lý nền thông thường:

    • Các biện pháp cơ học: Bao gồm các phương pháp làm chặt bằng đầm, đầm chấn động, phương pháp làm chặt bằng các loại cọc (cọc cát, cọc đất, cọc balat, cọc vôi…), phương pháp thay đất, phương pháp nén trước…
    • Các biện phap vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùng giếng cát, bấc thấm, điện thấm…
    • Các biện pháp hóa học: Gồm các phương pháp keo kết đất bằng xi măng, vữa
    • măng, phương pháp silicat hóa, phương pháp điện hóa…

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 139

     

     

    Âáút âàõp

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    4.2. Phương pháp xử lý nền bằng đệm cát

     

    L ớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước (sét nhão, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ hơn 3m.

     

    N

    M

     

    Q

     

    Biện pháp tiến hành: Đào bỏ

    α

    α

    hd

    một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu

    		    
         

    (trường hợp lớp đất yếu có chiều dày

    		    

    Låïp âãûm caït

    bé) và thay vào đó bằng cát hạt

    		      

    trung, hạt thô đầm chặt.

    yếu

    		    

    Âáút yãúu

    Việc  thay  thế

    lớp  đất

    		      

    bằng tầng đệm cát

    có những

    tác

    		      

    dụng chủ yếu sau:

    		          

    + Lớp đệm cát thay thế lớp

    σbt

    σp

    		  

    đất  yếu  nằm  trực  tiếp  dưới  đáy

    		      

    móng, đệm cát đóng vai trò như một

    Hình 4.6: Sơ đồ bố trí đệm cát

    		  
       
                   

    lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công

    trình và truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dưới.

    • Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát.
    • Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm

    móng.

    • Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp nhận được.
    • Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt.

    Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình.

     

    • Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương đối rộng rãi.

    Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m. Không nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định.

     

    4.2. Xác định kích thước đệm cát

     

    Việc xác định kích thước lớp đệm cát một cách chính xác là một bài toán phức tạp vì tính chất của đệm cát và lớp đất yếu hoàn toàn khác nhau. Để tính toán, ta xem đệm cát như một bộ phận của đất nền, tức là đồng nhất và biến dạng tuyến tính.

     

    4.2.1. Kiểm tra ổn định và áp lực tại mặt tiếp xúc giữa đệm cát và lớp đất yếu

     

    Để đảm bảo cho đệm cát ổn định và biến dạng trong giới hạn cho phép thì phải đảm bảo điều kiện sau:

     

    σ1 + σ 2

    ≤ Rdy

    (4.4)

    Trong đó:

    		    

    Đà nẵng 9/2006

    CHƯƠNG VI

    TRANG 140
         

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    σ1 – Ứng suất do trọng lượng bản thân đất trên cốt đáy mặt tiếp xúc giữa đệm cát và lớp đất yếu:

    σ1 = γ.hm + γđ.hđ

    		      

    Với:  γ, γđ  là dung trọng

    		  

    N

    M

    của đất và của cát đệm.

    		    

    hm , hđ  – Chiều sâu

    		  

    Q

    		  

    chôn móng và chiều dày

    		      

    của lớp cát đệm.

    		      

    σ2 – Ứng suất do tải

    		      

    trọng  công  trình  gây  ra,

    		      

    truyền lên mặt lớp đất yếu

    α

    		  

    b

    dưới tầng đệm cát.

    		      

    móng và của đệm cát trên

     

    (4.5)

     

    Âáút âàõp

    γ

    hm

    α

    γd

    hd
       

    σ

    2

    = K

    o

    (σ tc − γ .h )  (4.6)
       

    o

    m

    Với: Ko = f(a/b,2z/b) tra bảng (Xem trong sách Cơ học đất – Lê Xuân Mai – Đỗ Hữu Đạo).

     

    a, b – Cạnh dài và

    σ      σ             Låïp âãûm aïtc

    bd

    Âáút yãúu

     

    Hình 4.7: Sơ đồ tính toán lớp đệm cát

     

    rộng của móng, z độ sâu của điểm tính ứng suất.

    		    

    σ otc

    – Ứng suất trung bình tiêu chuẩn dưới đáy móng.

    		    

    tc

    		  

    ∑ Notc

    (4.7)

    		  

    σ o

    = γ tb .hm +

    		    

    F
           
               

    Trường hợp móng chịu tải trọng lệch tâm:

     

    tc

    = γ tb .hm +

    ∑ Notc

    		  

    ∑M otc

    (4.8)

    σ o

    		  

    ±

    		  

    F

    W

    Với:      ∑ Notc – Tổng tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn của công trình tác dụng lên móng;

     

    • M otc – Tổng momen tiêu chuẩn do tải trọng công trình tác dụng lên móng;

    F – Diện tích đáy móng F = axb;

     

    W – Mo men chống uốn của tiết diện đáy móng;

    γtb – Dung trọng trung bình của móng và đất đắp trên móng;

    Rđy – Cường độ tiêu chuẩn của lớp đất yếu dưới đáy đệm:

    R dy  =

    m1 .m 2

    (A.b y .γ II  + B.H y .γ ‘II  + D.cIItc )

    (4.9)
     
     

    K tc

    		  

    Trong đó: Các hệ số m1, m2, Ktc, A, B, B đã gới thiệu chi tiết trong chương 2. cIItc – Lực dính đơn vị của đất nền dưới tầng đệm cát;

     

    • II – Dung trọng trung bình của đất yếu dưới tầng đệm cát;
    • ‘II – Dung trọng trung bình của đất từ đáy tầng đệm cát trở lên; By – Chiều rộng của móng khối quy ước.
    • Đối với móng băng:

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 141

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    by  =

    ∑ Notc

    (4.10)

    		  

    σ 2

    .b
         

    + Đối với móng chữ nhật:

     

     

    by  =

    		  

    ∆2 + Fy  − ∆

    		        

    (4.11)
     

    ∆ =

    a − b

    		            

    (4.12)
               
           

    2

    		              
     

    Fy  =

    ∑ Notc

    		          

    (4.13)
       

    σ 2

    		        
                     

    Hy – Chiều cao của móng quy ước:

    		          
           

    Hy = hm + hđ

    (1.14)

    R1/R2

    		      

    Với: hm – Chiều sâu chôn móng

    		        
     

    6,0

    		      

    hđ – Chiều dày của lớp đệm cát, chiều dày hđ

    		      
           

    có thể tự chọn rồi kiểm tra (1.5-2.5m) hoặc có

    5,0

    		      

    thể xác định theo công thức gần đúng sau đây:

    		      
       

    a/b=1
     

    hđ = K.b

    (1.15)

    		    
             

    Trong đó: K – Hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b và

    4,0

    		      

    R1/R2 tra trên biểu đồ (Hình 4.8).

    		        

    a/b=2

    Với:

    R1 – Cường độ tính toán của đệm cát,

    3,0

    		      

    xác định bằng thí nghiệm nén tĩnh ngoài hiện

    		        

    trường hoặc theo quy phạm.

    		  

    2,0

    		      
     

    R2 – Cường độ tính toán của lớp đất

    		  

    a/b=x
         

    yếu dưới lớp đệm cát, xác định bằng thí nghiệm

    1,0

    		    

    K

    nén tĩnh ngoài hiện trường hoặc tính toán theo

    		    

    0

    0,5

    1,0

    1,5

    quy phạm.

    		          

    Hình 4.8: Toán đồ xác định hệ số K

    4.2.2. Xác định chiều rộng của đệm cát

    		  
     

    bđ

    = b + 2hđ.tgα

    (4.16)

    		        

    Với: α – Góc truyền lực, thường lấy bằng góc nội ma sát của cát hoặc có thể lấy trong giới hạn 30-45o.

     

    4.2.3. Kiểm tra độ lún của đệm cát và nền

    Sau khi xác định kích thước đệm, cần phải kiểm tra lại điều kiện (4.4) và kiểm tra độ lún toàn bộ của nền S:

     

    S = S1 + S2 ≤ Sgh

    (4.17)

    Với:

    S1

    – Độ lún của đệm cát;

    		  
     

    S2

    – Độ lún của đất yếu dưới tầng đệm cát;

    		  

    Sgh – Độ lún giới hạn cho phép.

    4.3. Thi công và kiểm tra lớp đệm cát

    Thi công đệm cát phải đảm bảo độ chặt cần thiết (thông thường độ chặt của đệm cát phải đạt D = 0,65-0,7 và không làm phá hoại nền đất thiên nhiên dưới đáy tầng đệm cát.

     

    Sau khi đ ào b ỏ mộ t phần lớp đất yếu, tiến hành đổ cát thành từng lớp có chiều dày 20-25cm và đầm chặt bằng đầm lăn và đầm xung kích.

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 142

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    Trường hợp mực nướ c ngầm cao có thể hạ mực nước ngầm hoặc dùng biện pháp thi công trong nước (lắc xỉa cát trong nước…).

    4.3. Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt

    Khi gặp trường h ợp nền đất y ếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G<0,7) thì có thể sử dụng phươ ng pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm tăng cường độ chống cắt của đất và làm giảm tính nén lún.

     

    Lớ p đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ có tác d ụng như một tầng đệm đất, không những ưu đ iểm nh ư phương pháp đệm cát mà còn có ưu điểm là tận dụng được nền đất thiên nhiên để đặt móng, giảm được khối lượng đào đắp.

     

    Để đầm chặt lớp đất mặt, người ta có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau, thường hay dùng nh ất là phương pháp đầm xung kích: Theo phương pháp này quả đầm trọng lượ ng 1- 4 tấn (có khi 5- 7tấn) và đườ ng kính không nhỏ hơn 1m. Để hiệu qu ả tốt, khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lự c tĩnh do quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kG/cm2 với đất loại sét và 0,15kG/cm2 với đất loại cát.

     

    Trong quá trình đầm, quả đầm được kéo lên 4- 6m bởi cần trục và để rơi tự do. Theo dõi độ chối (độ lún do một nhát đầm gây ra) để kết thúc quá trình đầm. Đối với đất lọai sét thì độ chối e này không nhỏ hơn 1-2cm, đối với đất loại cát thì e không nhỏ hơn 0,5-1cm.

     

    Mụ c đích của việc đầm là tạo nên lớp đất có độ ch ặt lớn, dày từ 1,5 – 3,5m. Tùy thuộc vào trọng lượng, kích thước, chiều cao và số lần đầm. Chiều dày của lớp mặt được đầm chặt có thể tính theo công thức:

     

    h = K.D

    (4.18)

    Với:    D –  Đường kính mặt đáy quả đầm;

    • – Hệ số, lấy bằng 1,55 với đất cát, K=1,45 đối với đất á sét, K=1,2 với đất loại sét và K=1 đối với đất sét.

    Độ hạ thấp mặt đất sau khi đầm:

     

    ∆h =

    eo − 0,5(em + etk )

    .h

    (4.19)

    1 + eo

    Với:     eo – Hệ số rỗng tự nhiên;

    em – Hệ số rỗng sau khi đầm;

    etk – Hệ số rỗng thiết kế ở đáy lớp đệm đất mặt (ở độ sâu h).

     

     

    Hæåïngdëch

     

    chuyãøn

     

    Quaí âáöm

     

    4-5m

    Màût âáút træåïc

    Màût âáút sau

    khi âáöm

    khi âáöm

     

    Hình 4.9: Sơ đồ bố trí đầm xung kích

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 143

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    4.4. Phương pháp xử lý nền bằng cọc cát

     

    4.4.1. Đặc đ iểm và phạm vi áp dụng Khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc

     

    gỗ, cọc tre…) là một bộ ph ận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát.

     

    Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau:

     

    • Cọc cát làm nhiệm vụ như giếng cát, giúp nước lỗ rỗng thoát ta nhanh, làm tăng nhanh quá trình cố kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn.

    N

    M

     

    Q

     

    Âáút àpâ

     

    Låïp âãûm aïtc

     

    Coüc caït

     

    + Nền đất được ép chặt do

    Hình 4.10: Sơ đồ bố trí cọc cát

    ống thép tạo lỗ, sau đó lèn chặt đất

    		  

    vào lỗ làm cho đất đượ c nén chặt thêm, n ước trong đất bị ép thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng cường độ cho nền đất sau khi xử lý.

     

    • Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loại vật liệu khác.

    Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m.

     

    4.3.2. Thiết kế nền cọc cát

     

    Khi thiết kế sơ bộ có thể chấp nhận giả thiết rằng cọc cát chỉ nén chặt vùng đất, thể tích nén chặt đúng bằng thể tích cọc.

     

    Dụng cụ: Ống thép hay cọc gỗ đóng hạ đến độ sâu thiết kế.

    Vật liệu: Thường dùng cát vàng, hạt trung, hạy thô, lúc đầu đổ từ 1/2- 2/3 chiều dài ống rồi rung hay đầm chặt, đồng thời kéo dần ống lên, và (đầm) rung đến khi hoàn thành cọc cát.

     

    Trước khi thiết kế cọc cát, cần biết hệ số rỗng tự nhiên eo của lớp đất yếu. Sau khi nén chặt bằng cọc cát thì đất có hệ số rỗng nén chặt là enc.

    Đối với nền đất cát, sau khi gia cố thì phải đạt enc = 0,65 – 0,75.

    Đối với nền đất dính được nén chặt bằng cọc cát thì:

     

    enc  = ∆(Wd  + 0,5φ) (với φ = Wnh − Wd )

    (4.21)

    Diện tích cần nén chặt Fnc rộng hơn đáy móng, theo kinh nghiệm diện tích cần nén chặt rộng hơn đáy móng ≥ 0,2b (b – Bề rộng móng) về các phía:

    Fnc = 1,4b(a+0,4b)

    (4.22)

    Trong đó: a,b – Là cạnh dài và rộng của đáy móng.

    Tỷ lệ diện tích tiết diện của tất cả các cọc cát Fc đối với diện tích đất nền được nén chặt

    Fnc được xác định như sau:

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 144

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    F

    = Ω =

    eo − enc

    (4.23)

    F

    		  
     

    1 + e

    o

    		  

    nc

    		      

    Số lượng cọc cát cần thiết để nén chặt nền đất yếu dưới đáy móng:

     

    n =

    Ω.Fnc

    (4.24)

    		  

    fc
         

    Trong đó: fc – Diện tích tiết diện ngang của mỗi cọc cát (lấy bằng diện tích tiết diện ống khi tạo lỗ).

     

    Cọc cát thường đượ c bố trí theo lưới tam giác đều, đây là sơ đồ bố trí hợp lý nhất để đảm bảo cho đất được nén chặt đều trong khoảng cách giữa các cọc cát.

    Khoảng cách giữa các cọc cát đối với đất

    dính:

     

    0,2b

    b

    0,2b

    0,2b
         

    a

    F

     

    Fnc

     

    0,2b

    Hình 4.11: Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền

     

    L = 0,95d

    γ nc

    (4.25)

    γ nc − γ o

    Đối với đất rời:

     

    L = 0,95d

    1 + eo

    (4.26)

    eo − enc

    Trong đó: d – Đường kính cọc cát (400-500mm);

    γ nc  =

    		    

    ∆

    (1

    + 0,01W )

    (4.27)

    		  
         

    1

    + enc
             

    W – độ ẩm tự nhiên của đất;

    γo – Dung trọng tự nhiên của đất;

     

    ∆ – Tỷ trọng của đất;

     

    • Trọng lượng cần thiết của cát cho mỗi mét dài của cọc.

    G = fc .∆c  (1 + 0,01W )

    1 + enc

     

    d

    L

     

    Hình 4.12: Bố trí cọc cát theo sơ đồ tam giác

     

    (4.27)

     

    Với: ∆c – Tỷ trọng của cát trong cọc;

    W1 – Độ ẩm của cát khi thi công cọc;

    • Chiều sâu nén chặt bằng chiều dài của cọc:
    • Với móng chữ nhật : lc ≥ 2b;
    • Với móng bản: lc ≥ 4b;

    Khi b> 10m thì: lc ≥ 9m + 0,15b (nền sét);

    lc ≥ 6m + 0,10b (nền cát);

     

    Theo kinh nghiệm chiều dài của cọc cát thường lấy đến độ sâu của nền dưới đáy móng được xem là hết lún (tại độ sâu có σ gl ≤ 0,2σ bt ).

     

    4.3.3. Thi công và kiểm tra nền cọc cát

     

    Việc thi công đóng cọc cát bằng các máy chuyên dụng. N ếu là móng công trình cần phải đào thì đào chừa lại 1m để sau khi thi công thì vét đi vì đất ở vị trí này không

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 145

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    được chặt. Việc thi công đóng cọc nhờ bộ phận chấn

    		        

    động, máy rung ấn ống thép (đường kính 40-60cm)  a)

    		      

    b)

    vào lòng đất đến cao độ thiết kế. Sau khi đóng xuống

    		        

    đất, ống thép có đàu đóng lại (hình 4.13a). Sau đó

    		        

    người ta nhấc bộ phận chấn động ra. Nhồi cát vào rồi

    		        
           
           

    đặt máy chấn động vào rung khoảng 15 – 20 giây. Tiếp

    		        
           
           

    theo bỏ máy chấn động ra rồi rút ống lên chừng 0,5m

    		        
           
           

    rồi đặt máy rung vào rung 10 – 15 giây cho đầu cọc

    		        
           
           

    mở ra (hình 4.13b) để cát tụt xuống. Sau đó rút ống lên

    		        
           

    dần đều, vừa rút ống vừa rung cho cát được chặt.

    		        
           

    •  Kiểm tra nền cọc cát:

    		        
           

    Sau khi thi công cần kiểm tra lại nền cọc cát bằng

    		        
           

    các phương pháp sau:

    		      

    Hình 4.13

    – Khoan lấy mẫu đất giữa các cọc để xác định

    		      
           

    γnc, enc, c, ϕ sau khi nén chặt từ đó tính ra cường độ đất sau nén chặt.

     

    – Dùng xuyên tiêu chuẩn để kiểm tra độ chặt của cát trong cọc và đất giữa các

    cọc.

    • Thí nghiệm bàn nén tĩnh tải tại hiện trường trên mặt nền cọc cát. Diện tích bàn nén yêu cầu phải lớn (≥ 4m2) để chùm ít nhất là 3 cọc để thí nghiệm.

    4.5. Xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất – xi măng

    4.5.1. Đặc điểm và phạm vi áp dụng Cọc vôi thường được

     

    dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Than bùn, bùn, sét và sét pha ở trạng

    thái dẻo nhão.

    Cáön khoan

    		  

    Việc sử dụng cọc vôi có

    		    

    những tác dụng sau:

    ÄÚng dáùn

    		  

    –  Sau  khi  cọc  vôi

    		  
       

    được đầm chặt, đường kính

    		    

    cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm

    		    

    cho  đất  xung  quanh  nén

    Maïy iãöuâ khiãøn

    Xilä

    chặt lại.

    		    

    – Khi vôi được tôi

    		    

    trong lỗ khoan thì nó tỏa ra

    1

    2

    một  nhiệt  lượng  lớn  làm

    		    

    cho nước lỗ rỗng bốc hơi

    		    

    làm giảm độ ẩm và tăng

    		    

    nhanh quá trình nén chặt.

    		    

    Sau khi x ử lý bằng

    Hình 4.14: Sơ đồ máy thi công cọc đất – vôi

    cọc vôi nền đất được cải

    		    

    thiện đáng kể:

    • Độ ẩm của đất giảm 5-8%;
    • Lực dính tăng lên khoảng 1,5 –3 lần;

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 146

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    • Modun biến dạng tăng lên 3-4 lần;
    • Cường độ của đất giữa các cọc vôi có thể tăng lên đến 2 lần;

    V ới những ưu đ iểm như trên cho thấy rằng xử lý nền đất yếu bằng cọ c vôi có hiệu quả đáng kể. Tuy nhiên khi gặp các nền đất quá nhão, yếu (đất có B> 1) thì hiệu quả nén chặt của cọc vôi bị hạn chế. Với các lo ại bùn gốc sét nhão yếu thì hiệu quả nén chặt càng ít vì vôi tôi và đất sét đều thấm nước yếu nên việc ép thoát nước lỗ rỗng khó, kém hiệu quả.

    4.4.2. Thiết kế và thi công cọc vôi

    Việc tính toán và thiết kế cọc vôi tương tự như cọ c cát, tuy nhiên cần chú ý khả năng thoát nước của chúng khác nhau. V ới cọc cát thì kh ả năng thoát nướ c đều và trong thời gian dài còn với cọc vôi thì khả năng thoát nước nhanh trong thời gian đầu và sau đó giảm đi nhiều.

     

    Thi công cọc vôi : Để thi công cọc vôi trước hết phải khoan tạo lỗ , lỗ khoan từ 240 -400mm, nếu thành lỗ khoan bị sạt lở thì hạ ống thép, sau đó cho từng lớp vôi sống dày khoảng 1m xuống lỗ khoan và đầm chặt từng lớp cho đến hết chiều sâu. Kết hợp vừa đầm vừa rút ống lên. Hiệu quả nén chặt của cọt vôi phụ thuộc vào chất lương đầm chặt và thành phần hóa học của vôi.

     

    Độ chặt và cường độ của nền cọc vôi có thể kiểm tra như đối với nền cọc cát.

     

    4.5.1. Cọc đất – vôi

    1. Chế tạo cọc đất – vôi

    Việc chế tạo cọc đất – vôi khá phức tạp và phải sử dụng các máy chuyên dụng (Hình 4.14). Cấu tạo máy gồ m hai bộ phận: Phần máy điều khiển và xi lô đựng vôi bột. (máy Alimak của Thụy Điển sản suất)

    Hoạt động của máy như sau:

    		      

    Lưỡi khoan có đường kính

    b/4

    b

    b/4

    khoảng 500mm có tác dụng tạo lỗ và

    làm cho đất tơi ra tại chỗ, chiều sâu

    		    

    Coüc väiâáút-

    khoan có thể đạt tới 20m, khi khoan

    		    
         

    đến độ sâu thiết kế thì bắt đầu quá

    		      

    trình phun vôi. Vôi bột được chứa

    		      

    trong xi lô dung tích 2,5m3. Khi máy

    		      

    vận hành, một bộ phận máy nén khí

    		      

    tạo nên một áp lực trong xilô và áp

    		      

    lực đó đẩy vôi bột từ xi lô vào ống

    		      

    cao su dẫn qua cần khoan vào lỗ

    		      

    khoan  và  chui  ra  một  lỗ  nhỏ

    		      

    φ=30mm ở dưới lưỡi khoan và phun

    		      

    vào đất vôi bột tác dụng với nước lỗ

    		      

    rỗng tạo nên liên kết ximăng và các

    		      

    liên kết này gắn kết các hạt khoáng

    		      

    vật trong đất lại và làm cho đất cứng

    		      

    hơn.

     

     

    Hình 4.15: Xử lý nền đất yếu bằng cọc vôi – đất

    Đà nẵng 9/2006

    CHƯƠNG VI

    TRANG 147
         

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    1. Hiệu quả và ứng dụng

    Khi tạo cọc vôi đất thì cường độ của cọc này phụ thuộc vào lượng vôi và thời

    gian.

    Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng vôi càng nhiều thì độ cứng của cọc càng tăng nhanh.

     

    • nước ta với đất yếu có độ ẩm tự nhiên từ 40-70% thì dùng hàm lựợng vôi từ 6-12% là hợp lý. Với tỷ lệ đó thì cường độ cọc đạt 50% sau 1 tháng và 70 – 80% sau 3 tháng.

    Cọc đất – vôi xử lý làm tăng cường độ chống cắt của đất lên hàng 10 lần, có thể sử dụng cọc đất vôi này làm tường cừ hoặc làm nền cho công trình. Khoảng cách giữa các cọc vôi tùy thuộc đặc điểm nền và tải trọng, theo kinh nghiệm lấy bằng 0,75m, chiều dài cọc phải vượt chiều sâu chịu nén của đất, lưới cọc trùm ra diện tích đáy móng là b/4 với b là bề rộng móng.

    Việc kiểm tra sức chịu tải của nền khi xử lý cần xác định bằng thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường, với kích thước bàn nén là 100x100cm.

     

    4.5.4. Cọc đất – ximăng

     

    Việc chế tạo cọc đất – xi măng cũng giống như đối với cọc đất – vôi, ở đây xi lô chứa xi măng và phun vào đất với tỷ lệ định trước. Lưu ý sàn ximăng trước khi đổ vào xilô để đảm bảo ximăng không bị vón cục và các hạt ximăng có kích thước đều <0,2mm, để không bị tắc ống phun.

    Hàm lượng ximăng có thể từ 7 – 15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc sét.

     

    Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lên từ 4-5 lần so với khi chưa gia cố.

     

    • nước ta đã sử dụng loại cọc đất – ximăng này để xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triển vọng sử dụng loại cọc đất – ximăng này để gia cố nền là rất tốt.

    4.6. Phương pháp gia tải nén trước

    4.6.1. Đặc điểm và phạm vi áp dụng

     

    Phương pháp này có thể sử dụng để xử lý khi gặp nền đất yếu như than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hòa nước.

     

    Dùng phương pháp này có các ưu điểm sau:

     

    • Tăng sức chịu tải của nền đất;
    • Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời gian.

    Các biện pháp thực hiện:

    • Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá…) bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự kiến thiết kế trên nền đất yếu, để cho nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng công trình.
    • Dùng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nước ra khỏi lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời gian.

    Tùy yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn của nơi xây dựng mà dùng biện pháp xử lý thích hợp, có thể dùng đơn lẻ hoặc kết hợp cả hai biện pháp trên.

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 148

     

     

    Hình b

     

    Hình a

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    4.6.2. Phương pháp nén trước không dùng giếng thoát nước a. Điều kiện địa chất công trình

     

    Để đạt được mục đích làm cho đất chặt, ép thoát nước ra khỏi lỗ rỗng thì những trường hợp sau thích hợp cho phương pháp gia tải nén trước.

    a1. Cấu tạo địa tầng như hình 4.16a Trên cùng là lớp đất trồng trọt, giữa

     

    là lớp đất yếu cần gia cố , dưới cùng là lớp cát tự nhiên. Khi chịu tải trọng nén trước q thì nước lỗ rỗ ng của đất yếu sẽ bị ép thoát vào lớp cát tự nhiên.

     

    a2. Cấu tạo địa tầng nh ư hình 4.16b Trên cùng là lớp cát tự nhiên, ở giữa

     

    là lớp đất yếu cần xử lý. Dưới cùng là lớp cát tự nhiên. Khi chịu tải trọng nén trước q, nước lỗ rỗng rỗng trong lớp bị ép thoát ra theo cả hai chiều lên và xuống vào hai lớp cát tự nhiên.

     

    a3. Cấu tạo địa tầng như hình 4.16c Trường hợp này khi chịu tải trọng

     

    nén q, n ước thoát ra theo chiều lên vào tầng cát, trường hợp nếu không có lớp cát tự nhiên thì có thể làm một lớp đệm cát nhân tạo sau đó tác dụng tải trọng nén trước.

    b.Tính toán tải trọng nén trước

    Độ lớn của áp lực nén trước được lựa chọn như sau:

     

    • Dùng tải trọng nén trước đúng bằng tải trọng công trình sẽ xây dựng.

    Dùng tải trọng nén trước lớn hơn tải trọng công trình sẽ xây dự ng (lớn hơn kho ảng 20%) để tăng nhanh quá trình cố kết, rút ngắn th ời gian gia tải, tuy nhiên cũng không lớn quá dễ gây phá hoại nền đất yếu.

     

    Độ lún dự kiến được xác định theo công thức kinh nghiệm sau:

     

    St

    = S −

    		  

    t

    (4.29)

    Hình c

    		  
       

    Hình 4.16

    		  

    α + t
         

    Trong đó: S t – Độ lún dự tính ở thời gian t, với t là thời gian nén trước.

     

    • – Hệ số kinh nghiệm;

     

     

    q

     

     

     

    Âáút träöng troüt

     

    Âáút yãúu

     

     

     

     

    Caït

     

     

     

     

    q

     

     

    Caït

     

     

    Âáút yãúu

     

     

     

     

    Caït

     

     

     

     

     

    q

     

     

     Caït

     

     

    Âáút yãúu

     

     

     

     Seïtkhäng tháúm

     

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 149

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    α =

    S

    .t1 − t1

    (4.30)
     
     

    St1

    		  

    Với:

    S – Độ lún ổn định trong quá trình nén trước, xác định theo tài liệu quan trắc

    thực tế.

     

    t2

    − t1

    		  

    (4.31)
     

    t2

    −

    t1

    		  
         
     

    St 2

    St1

    		    
           

    St1, St2 – Độ lún quan trắc ứng với thời gian t1, t2 ; c. Biện pháp thi công

     

    Để thi công gia tải nén trước ta có thể dùng hai cách sau:

     

    Cách 1:

    Chất tải trọng nén trướ c lên mặt đất tại v ị trí xây móng, đợi một thời gian theo yêu cầu thiết kế để độ lún đạt ổn định để đạt độ lún ổn định rồi dỡ tải để đào hố móng và thi công móng (với chiều sâu chôn móng h ≤ 1m). N ếu chiều sâu chôn móng lớn thì đào hố móng đến độ sâu bé hơn cốt đáy móng 50cm rồi chất tải trọng nén.

    Cách 2:

     

    Có th ể xây dựng móng trước, sau đó chất tải lên móng để móng lún đến trị số ổn định, sau đó dỡ tải và xây dựng kết cấu bên trên.

     

    Trong hai biện pháp trên, tùy theo điều kiện cụ thể mà chọn biện pháp thích

    hợp.

    Tải trọ ng nén trước phải đượ c tăng dần từng cấp, mỗi cấp tươ ng đương tải trọ ng một tầng nhà hoặc bằng kho ảng 15 – 20% tổng tải trọng công trình. Cần bố trí mốc để quan trắc lún trong suốt thời gian gia tải.

     

    4.6.3. Phương pháp nén tr ước có bố trí đường thấm thẳng đứng a. Điều kiện địa chất công trình

     

    Khi chiều dày nền đất y ếu rất dày hoặc khi độ thấm củ a đất rất nhỏ thì có thể bố trí các đường thấm thẳng đứng để tăng tốc độ cố kết. Phương pháp này thường dùng để xử lý nền đường đắp trên nền đất yếu.

     

    Có hai loại đường thấm thẳng đứng: Giếng cát (SW) và bấc thấm (PVD). Tác dụng của đường thấm thẳng đứng là để tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng. Kết qu ả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất y ếu, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép.

    Để tăng nhanh tố c độ cố kết, ta thường k ết hợp biện pháp x ử lý bằng bấc thấm, giếng cát vớ i biện pháp gia tải tạm th ời, tức là đắp cao thêm nền đường so v ới chiều dày thiết kế 2-3m trong vài tháng rồ i sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm t mà nền đường đạt được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia tải.

    *Cấu tạo chung của nền đường đắp trên đất yếu có sử dụng thiết bị thoát nước thẳng đứng (bấc thấm hoặc giếng cát) (Hình 4.17).

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 150

     

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

     

    Thiãút bë quantràõc

    		    
     

    chuyãøn vëngang

    Hgt

    		  

    Hgt

    2m

    2m

    3m

    		    

    Thiãút bë quan
           

    Âáút àõpâ
       

    :n

    		  

    tràõc luïn
       

    1

    		  
     

    hd

    		    

    Âãûm caït

    		  

    Âáút ãúyu

    Lpvd

    		  

    PVD/giãúngcaït

    		  

    Låïp áútâ cæïng

    Hình 4.17

    b. Tính toán, thiết kế

    		  

    Thiãút bë quan tràõc

     

    chuyãøn vë ngan

     

    3m      2m     2m

    1

    :n

     

    hd

    Vaíi ÂKT

     

    Âáút yãúu

     

    Nội dung thiết kế h ệ thố ng giếng cát, bấc thấm gồm có việc xác định đường kính giếng cát hoặc đường kính tương đương của bấc thấm khi đã biết các đặc trưng của đất y ếu và thời gian cần thiết để đạt độ cố kết cho trước (tức là tính toán độ lún theo thời gian trong trường hợp có bố trí đường thấm thẳng đứng.

     

    Trình tự tính toán như sau:

    • Chọn hình thức bố trí hệ thống giếng cát hoặc bấc thấm theo mạng lưới tam giác hoặc chữ nhật, xác định đường kính d và khoảng cách giữa các giếng cát hoặc bấc thấm L.

    – Đối với giếng cát, d chính là đường kính của giếng cát; – Đối với bấc thấm PVD thì d tính như sau:

     

    Theo Hansbo (1979) thì d = a + b

    π

    Theo Hansbo (1987) thì d = a + b

    2

     

    Với :  a – Chiều dày của PVD, thường từ 3-5mm (cá biệt a=10mm);l

    • – Chiều rộng của PVD, hiện nay b=100mm;
    • Tính bán kính ảnh hưởng D của SW hoặc PVD.

    (4.31)

     

    (4.32)

     

    D = α.L

    (4.33)

    Với: L – Kho ảng cách từ tâm đến tâm của PVD hoặc SW, chính tà chiều dài của cạnh tam giác đều n ếu b ố trí theo lưới tam giác đều hoặc là chiều dài của cạnh hình vuông nếu bố trí theo lưới hình vuông.

     

    • = 1,05 – Nếu bố trí PVD hoặc SW theo lưới tam giác đều;
    • = 1,13 – Nếu bố trí PVD hoặc SW theo lưới hình vuông.
    • Tính nhân tố thời gian

    Nr  =

    Cr .t

    		  

    (4.34)

    D2

    		  
         

    Với:  Cr – Là hệ số cố kết hướng tâm, t – thời gian cố kết;

    		  

    Đà nẵng 9/2006

    CHƯƠNG VI

    TRANG 151
           

    Trường ĐẠI HỌ C BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Bộ môn Cơ sở kỹ thuật Xây dựng

    Nhóm chuyên môn CHĐ-Nền Móng Bài giảng Nền và Móng

     

     

    • Tra toán đồ hình (4.18) để xác định độ cố kết hướng tâm Ur theo Nr và n;
    • Tính nhân tố thời gian Nz và độ cố kết thẳng đứng Uz (tra toán đồ 4.18):
      • .t

    N z  =  hz2

     

    • Tính độ cố kết chung theo công thức:

    1 − U = (1 − Ur ).(1 − U v )

     

    (4.35)

     

    (4.36)

     

    Âäü cäúkãút Ur,Uz

    0

    		                  

    10

    		                  

    20

    		                  

    30

    		          

    n

    		    
                   
               

    =

    		  
                   

    1

    		  

    40

    		              

    0

    		  
     

    n

    		  

    n

    		  

    n

    0

    		  
         

    =

    		  

    =

    		  
       

    =

    		  

    2

    		  

    4

    		  

    50

    		  

    1n

    		  

    0

    		  

    0

    		  
     

    n

    0=

    		        
         

    1

    		      
     

    n

    =

    		  

    5

    		      

    60

    7

    		            

    =

    		              

    5

    		              

    70

    		                  

    80

    		                  

    90

    		                  

    100

    23   4  5  6 7  8 910-1

    		      

    2

    		  

    3   4  5  6 7  8 910-1

    23

    4  5  6 7 8 910-2

    		        

    Nhán täú thåìi gian Nr,Nz

    Hình 4.18: Toán đồ xác định độ cố

     

    kết Ur, Uz theo Nr và Nz

     

    và n=D/d

     

     

    1. Trình tự các bước thi công:
    • đây giới thiệu trình tự các bước thi công trong trường hợp xử lý bằng bấc thấm: – Định vị trí chân ta luy nền đường;

    – Đào bỏ một phần đất yếu theo thiết kế, thường từ 0,5-0,8m;

    – Rải vải địa kỹ thuật, nên rải vuông góc với tim đường, mép vải chồng lên nhau 15-20cm;

    – Đặt thiết bị quan trắc lún thẳng đứng;

    – Đắp lớp đệm cát đến cao độ thiết kế và tạo phẳng;

    – Đặt thiết bị quan trắc chuyển vị ngang để quan trắc chuyển vị ngang của nền đường; – Tiến hành cắm bấc thấm (cắm PVD – Phabricatied Vertical Drainage), việc cắm bấc thấm thực hiện bằng các máy cắm bấc chuyên dụng. Sau khi cắm, bấc phải cao hơn bề mặt lớp cát đệm từ 15-20cm.

     

    – Đắp đất: Đất được đắp thành từng lớp với chiều dày mỗi lớp 15, 20, hoặc 25cm. Tốc độ đắp tuân thủ theo thiết kế, kết hợp quan trắc lún để xử lý kịp thời trong trường hợp lún nhanh quá tốc độ thiết kế.

     

     

     

    Đà nẵng 9/2006                                                    CHƯƠNG VI                                                         TRANG 152

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • bài tập lớn nền móng Tính toán và thiết kế móng nông

    bài tập lớn nền móng Tính toán và thiết kế móng nông

    bài tập lớn nền móng Tính toán và thiết kế móng nông

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Bài tập lớn môn Tiêu chuẩn và lập định mức xây dựng

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/b%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-n%E1%BB%81n-m%C3%B3ng-T%C3%ADnh-to%C3%A1n-v%C3%A0-thi%E1%BA%BFt-k%E1%BA%BF-m%C3%B3ng-n%C3%B4ng.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: bài tập lớn nền móng Tính toán và thiết kế móng nông

    ĐỀ BÀI TẬP LỚN NỀN MÓNG

    TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG NÔNG

     

    Họ và tên sinh viên:……………………………………………………………Lớp:……………….

    Mã số sinh viên:………………………………………………………………………………………….

     

    A.                       YÊU CẦU CHUNG

    • Mỗi sinh viên làm tất cả 05 vấn đề.
    • Làm trên giấy A4, chép tay.
    • Kẹp tờ đề lên trên cùng khi nộp.

    B.CÁC VẤN ĐỀ

    Các vấn đề sau sử dụng chung một loại vật liệu:

    Bê tông móng dùng bê tông B20 có Rb = 11500 kN/m2; Rbt = 900 kN/m2.

    Cốt thép móng sử dụng loại có Rs = 260 MN/m2.

     

    Vấn đề 1: Tính toán móng đơn chịu tải thẳng đứng đúng tâm

    Thiết kế móng đơn dưới chân cột có kích thước 0,3m x 0,3m, lực dọc tại chân cột Ntc = 48T. Đất nền có g = 1,92T/m3, c = 0T/m2, j=30o.

    Mực nước ngầm ở độ sâu 12m kể từ mặt đất tự nhiên.

    Kết quả thí nghiệm nén cố kết đất nền như sau:

     

    p(T/m2)

    0

    2.5

    5

    10

    20

    40

    64

    80

    e

    0.632

    0.612

    0.591

    0.584

    0.573

    0.56

    0.551

    0.54

    Vấn đề 2a: Móng đơn chịu tải thẳng lệch tâm nhỏ (lệch tâm 1 phương).

    Thiết kế móng đơn dưới chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc tại chân cột Ntc=48T, moment Mxtc=3,6Tm. Đất nền có g=1,92T/m3, c=0T/m2, j=30o.

    Mực nước ngầm ở độ sâu 12m kể từ mặt đất tự nhiên.

    Kết quả thí nghiệm nén cố kết đất nền như sau:

     

    p(T/m2)

    0

    2.5

    5

    10

    20

    40

    64

    80

    e

    0.632

    0.612

    0.591

    0.584

    0.573

    0.56

    0.551

    0.54

    Vấn đề 2: Móng đơn chịu tải thẳng lệch tâm nhỏ (lệch tâm hai phương).

    Thiết kế móng đơn dưới chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc tại chân cột Ntc=50T, moment Mxtc=3,75Tm, moment Mytc=1,25Tm. Đất nền có g=1,89T/m3, c=3,01T/m2, j=20o.

    Mực nước ngầm ở độ sâu 11m kể từ mặt đất tự nhiên.

    Kết quả thí nghiệm nén cố kết đất nền như sau:

     

    p(kG/cm2)

    0

    0,25

    0,5

    1

    2

    4

    6,4

    8

    e

    0,719

    0,705

    0,69

    0,673

    0,639

    0,594

    0,54

    0,504

     

    Vấn đề 3: Móng đơn chịu đồng thời tải đứng, moment và tải ngang.

    Thiết kế móng đơn dưới chân cột có kích thước 0,3mx0,3m, lực dọc tại chân cột Ntc=50T, moment Mxtc = 2,5Tm, lực ngang Qytc = 5T. Đất nền có g =1,89T/m3, c = 3,01T/m2, j = 20o.

    Mực nước ngầm ở độ sâu 11m kể từ mặt đất tự nhiên.

    Kết quả thí nghiệm nén cố kết đất nền như sau:

     

    p(kG/cm2)

    0

    0,25

    0,5

    1

    2

    4

    6,4

    8

    e

    0,719

    0,705

    0,69

    0,673

    0,639

    0,594

    0,54

    0,504

     

    Vấn đề 4: Móng băng dưới tường chịu tải trọng thẳng đứng- Phản lực nền phân bố tuyến tính.

    Thiết kế móng băng dưới tường dày 300 mm, tiếp nhận một tải đúng tâm Ntc = 300 kN/m dài. Các đặc trưng nền và bê tông móng giống vấn đề 1.

     

    Vấn đề 5: Móng băng dưới cột.

    Thiết kế móng băng dưới cột như hình sau, tiếp nhận các tải đúng tâm cột 1 và 4: Ntc = 600 kN, cột 2 và 3: Ntc = 1200 kN. Kích thước chân cột là 500 mm x 500 mm.

    Các đặc trưng của đất nền và bê tông móng giống vấn đề 1.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1. TÀI LIỆU THAM KHẢO.
    2. Châu Ngọc Ẩn, Nền móng, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2002.
    3. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Hướng dẫn đồ án Nền và Móng, Nhà xuất bản Xây dựng, 2008.
    4. Phan Hồng Quân, Nền và móng, Nhà xuất bản Giáo dục, 2006.

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Bài tập lớn môn Tiêu chuẩn và lập định mức xây dựng

    Bài tập lớn môn Tiêu chuẩn và lập định mức xây dựng

    Bài tập lớn môn Tiêu chuẩn và lập định mức xây dựng

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưu – Tối ưu hóa thể tích móng đơn

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/B%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-m%C3%B4n-Ti%C3%AAu-chu%E1%BA%A9n-v%C3%A0-l%E1%BA%ADp-%C4%91%E1%BB%8Bnh-m%E1%BB%A9c-x%C3%A2y-d%E1%BB%B1ng.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Bài tập lớn môn Tiêu chuẩn và lập định mức xây dựng

    BÀI TẬP LỚN MÔN

    TIÊU CHUẨN VÀ ĐỊNH MỨC XÂY DỰNG

    ĐỀ BÀI

    Để xác định số ca máy định mức trong năm đối với máy ủi có công suất 100 mã lực (CV), tiến hành thu số liệu tại một Công ty cơ giới xây dựng trong năm 2011 như sau:

    – Số giờ ngừng việc ngẫu nhiên của từng tháng do nguyên nhân mưa bão gây ra:

    Tháng

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    Số giờ ngừng việc

    0

    8

    15

    10

    8

    16

    40

    20

    11

    8

    5

    0

    – Số giờ ngừng việc ngẫu nhiên của từng tháng do nguyên nhân ngừng đột xuất:

    Tháng

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    Số giờ ngừng việc

    10

    4

    8

    10

    6

    8

    0

    10

    12

    12

    6

    10

    – Số giờ ngừng việc ngẫu nhiên của từng tháng do nguyên nhân công nhân điều khiển máy nghỉ do ốm đau đột xuất. Sau khi thu thập số liệu đã mô phỏng tính toán được. Cụ thể đã xác định được số giờ ngừng việc bình quân hàng năm do công nhân điều khiển máy ốm đau đột xuất là 87h/năm.

    Yêu cầu:

    1. Mỗi nguyên nhân ngẫu nhiên ở trên thực hiện 5 lần mô phỏng và rút ra kết luận về số ngày (mỗi ngày 1 ca) phải ngừng việc trong năm.
    2. Các thời gian ngừng nghỉ khác như sau:
    • Số ngày nghỉ theo chế độ trong năm (Tết, lễ, Chủ nhật…) theo quy định của Luật Lao động Nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam.
    • Số ngày ngừng việc để sửa chữa bảo trì bình quân định kỳ trong năm là 40 ngày/năm.
    • Số ngày máy ngừng việc bình quân trong năm để di chuyển máy giữa các công trường là 12 ngày/năm.

    Yêu cầu xác định số ca máy hoạt động trong năm đối với máy ủi có công suất 100CV. Cho biết hệ số sử dụng K bình quân trong năm: K­ca2 = 0,35 và K­­­­ca3 = 0,1.

     

     

     

     

     

     

    BÀI LÀM

    1. Mô phỏng và kết luận về số ngày máy ngừng phải ngừng việc trong năm
      • Máy ngừng việc ngẫu nhiên do nguyên nhân mưa bão
    • Lập bảng xác định tần suất của ngừng việc do nguyên nhân mưa bão

    Bảng 1:  Xác định tần suất ngừng việc do mưa bão

    Hàng m                     (m=1÷9)

    Số giờ ngừng việc do nguyên nhân mưa bão

    Tần suất xuất hiện (ni)

    Tần suất tương đối (ni/n)

    Tần suất cộng dồn

    Nhân cột (5) với 104

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

    (6)

    1

    0

    2

    2/12 =

    0,1667

    0,1667

    1667

    2

    5

    1

    1/12 =

    0,0833

    0,2500

    2500

    3

    8

    3

    3/12 =

    0,2500

    0,5000

    5000

    4

    10

    1

    1/12 =

    0,0833

    0,5833

    5833

    5

    11

    1

    1/12 =

    0,0833

    0,6666

    6666

    6

    15

    1

    1/12 =

    0,0833

    0,7499

    7499

    7

    16

    1

    1/12 =

    0,0833

    0,8332

    8332

    8

    20

    1

    1/12 =

    0,0833

    0,9165

    9165

    9

    40

    1

    1/12 =

    0,0833

    1,0000

    10000
       

    n = 12

    Tổng =

    1,0000

    		    

     

    1. Xác định mối liên hệ giữa đại lượng ngẫu nhiên đang khảo sát (số giờ ngừng việc do nguyên nhân mưa bão) với đại lượng ngẫu nhiên Y phân bố đều trong khoảng [0;1].

    Bảng 2: Tập hợp số ngẫu nhiên phân bố gần đều trong khoảng [0;1]

                                                            (Trích)

    1502

    6926

    3971

    6441

    2875

    0745

    6126

    6362

    4525

    2597

    9400

    6289

    2040

    1141

    2226

    0266

    6717

    4637

    1741

    1989

    5568

    0789

    9934

    9026

    0710

    9866

    4040

    7158

    4033

    7017

    6167

    5903

    8927

    845

    4648

    4369

    0195

    9811

    7721

    4737

    9753

    4667

    7314

    0304

    0837

    8314

    1295

    7090

    4109

    8847

    3904

    6920

    6058

    6130

    7947

    1749

    2027

    2198

    9812

    2450

    8934

    0812

    1102

    7152

    0473

    9924

    3166

    8630

    9483

    2727

    0918

    8018

    2816

    1084

    3574

    3486

    8464

    2218

    7661

    0595

    0500

    6800

    7682

    8062

    8917

    1802

    1119

    6919

    9399

    7923

    5550

    5963

    2649

    2432

    1475

    1699

    2746

    4684

    9772

    0811

    1443

    5045

    567

    4261

    9502

    3287

    8572

    7055

    1452

    8374

    4250

    3257

    1550

    5654

    0544

    1252

    2955

    5496

    1918

    6540

    6121

    5548

    6496

    8683

    2322

    2157

    8981

    7828

    4672

    3815

    3386

    1804

    4351

    9691

    2325

    8308

    7205

    5561

    8825

    7255

    4915

    4098

    4641

    5923

    8679

    0711

    1881

    6328

    3649

    1669

    1905

    6470

    6913

    7317

    2864

    6356

    0123

    1323

    2051

    9086

     

    • Mối liên hệ được xác định theo định lý điều kiện cần và đủ để xuất hiện hiện tượng Am của quá trình ngẫu nhiên X:

    Định lý: Hiện tượng Am xuất hiện khi và chỉ khi thỏa mãn điều kiện sau:

    Lm-1 < Rj ≤ Lm  (1)

    Trong đó:

          + Lm-1; Lm: lần lượt là tần suất cộng dồn đến hàng (m-1) và đến hàng m.

    + Rj (j=1¸n) là các số ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0;1] được chọn bất kỳ theo bảng số ngẫu nhiên, lấy liên tiếp theo cột hoặc theo hàng, j là số lượng cần lấy để mô phỏng rồi gán kiểm tra điều kiện (1), hiện tượng Am xảy ra với tháng nào thì ghi kết quả cho tháng ấy.

    • Thực hiện mô phỏng 5 lần, theo đề bài cho 12 tháng nên mỗi lần mô phỏng ta chọn 12 số ngẫu nhiên Rj liên tiếp cho 1 lần mô phỏng (ở đây chọn 12 số liên tiếp theo cột hoặc hàng) và gán cho từng tháng.

                            Mô phỏng lần 1: Số ngày máy ngừng việc do mưa bão (chọn 12 số liên tiếp theo cột)
     

    + Số

    4109

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    2027

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    0473

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    2816

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    0500

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    9399

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    2746

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    9502

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    1550

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    6121

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    4672

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  
     

    + Số

    7205

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  
                 

     

                  Mô phỏng lần 2: Số ngày máy ngừng việc do mưa bão (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    8847

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2198

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9924

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1084

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6800

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7923

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    4684

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A8 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3287

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5654

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5548

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3815

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5561

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

                  Mô phỏng lần 3: Số ngày máy ngừng việc do mưa bão (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    3904

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9812

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3166

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3574

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7682

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5550

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A8 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9772

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8572

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0554

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6496

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3386

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8825

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

                  Mô phỏng lần 4: Số ngày máy ngừng việc do mưa bão (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    6920

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2450

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8630

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3486

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8062

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5963

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A8 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0811

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7055

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1252

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8683

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1804

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7255

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

                  Mô phỏng lần 5: Số ngày máy ngừng việc do mưa bão (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    6058

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8934

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9483

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8464

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8917

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2649

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A9 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1443

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1452

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2955

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2322

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    4351

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    4915

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

                                                           Bảng 3: Kết quả 5 lần mô phỏng và xác định trị số trung bình của chỉ tiêu

     

    Tháng

     

    Kết quả

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    MF1

    8

    6

    0

    6

    0

    12

    6

    12

    4

    10

    8

    10

    MF2

    12

    6

    12

    4

    10

    10

    8

    6

    10

    10

    8

    10

    MF3

    8

    12

    6

    8

    10

    10

    12

    12

    0

    10

    8

    12

    MF4

    10

    6

    12

    8

    10

    10

    0

    10

    4

    12

    6

    10

    MF5

    10

    12

    12

    12

    12

    6

    4

    4

    6

    6

    8

    8

    Trung bình

    9,6

    8,4

    8,4

    7,6

    8,4

    6,0

    8,8

    6,4

    4,8

    9,6

    7,6

    10,0
    • Số giờ ngừng việc bình quân trong 1 năm do nguyên nhân mưa bão:

    T1= 9,6 + 8,4 + 8,4 + 7,6 + 8,4 + 6,0 + 8,8 + 6,4 + 4,8 + 9,6 + 7,6 + 10,0

                  = 98,8 (giờ/năm)

    • Máy ngừng việc ngẫu nhiên do nguyên nhân máy hỏng đột xuất
    • Lập bảng xác định tần suất của ngừng việc do nguyên nhân máy hỏng đột xuất

    Bảng 4:  Xác định tần suất ngừng việc do máy hỏng đột xuất

    Hàng m                     (m=1÷6)

    Số giờ ngừng việc do nguyên nhân mưa bão

    Tần suất xuất hiện (ni)

    Tần suất tương đối (ni/n)

    Tần suất cộng dồn

    Nhân cột (5) với 104

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

    (6)

    1

    0

    1

    1/12=

    0,0833

    0,0833

    833

    2

    4

    1

    1/12=

    0,0833

    0,1666

    1666

    3

    6

    2

    2/12=

    0,1667

    0,3333

    3333

    4

    8

    2

    2/12=

    0,1667

    0,5000

    5000

    5

    10

    4

    4/12=

    0,3333

    0,8333

    8333

    6

    12

    2

    2/12=

    0,1667

    1,0000

    10000
       

    n=12

    Tổng =

    1,0000

    		    

     

    1. Xác định mối liên hệ giữa đại lượng ngẫu nhiên đang khảo sát (số giờ ngừng việc do nguyên nhân máy hỏng đột xuất) với đại lượng ngẫu nhiên Y phân bố đều trong khoảng [0;1].

    Bảng 2: Tập hợp số ngẫu nhiên phân bố gần đều trong khoảng [0;1]

                                                             (Trích)

    1502

    6926

    3971

    6441

    2875

    0745

    6126

    6362

    4525

    2597

    9400

    6289

    2040

    1141

    2226

    0266

    6717

    4637

    1741

    1989

    5568

    0789

    9934

    9026

    0710

    9866

    4040

    7158

    4033

    7017

    6167

    5903

    8927

    845

    4648

    4369

    0195

    9811

    7721

    4737

    9753

    4667

    7314

    0304

    0837

    8314

    1295

    7090

    4109

    8847

    3904

    6920

    6058

    6130

    7947

    1749

    2027

    2198

    9812

    2450

    8934

    0812

    1102

    7152

    0473

    9924

    3166

    8630

    9483

    2727

    0918

    8018

    2816

    1084

    3574

    3486

    8464

    2218

    7661

    0595

    0500

    6800

    7682

    8062

    8917

    1802

    1119

    6919

    9399

    7923

    5550

    5963

    2649

    2432

    1475

    1699

    2746

    4684

    9772

    0811

    1443

    5045

    567

    4261

    9502

    3287

    8572

    7055

    1452

    8374

    4250

    3257

    1550

    5654

    0544

    1252

    2955

    5496

    1918

    6540

    6121

    5548

    6496

    8683

    2322

    2157

    8981

    7828

    4672

    3815

    3386

    1804

    4351

    9691

    2325

    8308

    7205

    5561

    8825

    7255

    4915

    4098

    4641

    5923

    8679

    0711

    1881

    6328

    3649

    1669

    1905

    6470

    6913

    7317

    2864

    6356

    0123

    1323

    2051

    9086

     

     

    • Mối liên hệ được xác định theo định lý điều kiện cần và đủ để xuất hiện hiện tượng Am của quá trình ngẫu nhiên X:

    Định lý: Hiện tượng Am xuất hiện khi và chỉ khi thỏa mãn điều kiện sau:

    Lm-1 < Rj ≤ Lm  (1)

    Trong đó:

            + Lm-1; Lm: lần lượt là tần suất cộng dồn đến hàng (m-1) và đến hàng m.

      + Rj (j=1¸n) là các số ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0;1] được chọn bất kỳ theo bảng số ngẫu nhiên, lấy liên tiếp theo cột hoặc theo hàng, j là số lượng cần lấy để mô phỏng rồi gán kiểm tra điều kiện (1), hiện tượng Am xảy ra với tháng nào thì ghi kết quả cho tháng ấy.

    • Thực hiện mô phỏng 5 lần, theo đề bài cho 12 tháng nên mỗi lần mô phỏng ta chọn 12 số ngẫu nhiên Rj liên tiếp cho 1 lần mô phỏng (ở đây chọn 12 số liên tiếp theo cột hoặc hàng) và gán cho từng tháng.

             Mô phỏng lần 1: Số ngày ngừng việc do hỏng máy đột xuất (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    8927

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9753

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    4109

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2027

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0473

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2816

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0500

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9399

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2746

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9502

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1550

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6121

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

             Mô phỏng lần 2: Số ngày ngừng việc do hỏng máy đột xuất (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    0845

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    4667

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8847

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2198

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9924

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1084

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6800

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7923

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    4684

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3287

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5654

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5548

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

             Mô phỏng lần 3: Số ngày ngừng việc do hỏng máy đột xuất (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    4648

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7314

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3904

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9812

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3166

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3574

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7682

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5550

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9772

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8572

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0544

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6496

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

             Mô phỏng lần 4: Số ngày ngừng việc do hỏng máy đột xuất (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    4639

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0304

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6920

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2450

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8630

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    3486

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    8

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8062

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    5963

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0811

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    7055

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1252

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8683

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A5 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

              Mô phỏng lần 5: Số ngày ngừng việc do hỏng máy đột xuất (chọn 12 số liên tiếp theo cột)

    + Số

    0195

    gán cho tháng 1, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    0

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    0837

    gán cho tháng 2, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    6058

    gán cho tháng 3, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A6 xảy ra:

    10

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8934

    gán cho tháng 4, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    9483

    gán cho tháng 5, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8464

    gán cho tháng 6, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A2 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    8917

    gán cho tháng 7, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    12

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2649

    gán cho tháng 8, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A3 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1443

    gán cho tháng 9, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    1452

    gán cho tháng 10, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    4

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2955

    gán cho tháng 11, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A4 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

    + Số

    2322

    gán cho tháng 12, áp vào điều kiện (1) ta thấy hiện tượng A1 xảy ra:

    6

    giờ ngừng việc

    		  

     

                                                           Bảng 5: Kết quả 5 lần mô phỏng và xác định trị số trung bình của chỉ tiêu

     

    Tháng

     

    Kết quả

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    MF1

    12

    12

    8

    6

    0

    6

    0

    12

    6

    12

    4

    10

    MF2

    4

    8

    12

    6

    12

    4

    10

    10

    8

    6

    10

    10

    MF3

    8

    10

    8

    12

    6

    8

    10

    10

    12

    12

    0

    10

    MF4

    8

    0

    10

    6

    12

    8

    10

    10

    0

    10

    4

    12

    MF5

    0

    4

    10

    12

    12

    12

    12

    6

    4

    4

    6

    6

    Trung bình

    6,4

    6,8

    9,6

    8,4

    8,4

    7,6

    8,4

    9,6

    6,0

    8,8

    4,8

    9,6
    • Số giờ ngừng việc bình quân trong 1 năm do nguyên nhân máy hỏng đột ngột:

    T2 = 6,4 + 6,8 + 9,6 + 8,4 + 8,4 + 7,6 + 8,4 + 9,6 + 6,0 + 8,8 + 4,8 + 9,6 = 94,4 (giờ/năm)

    • Theo đề bài sau khi thu số liệu mô phỏng và tính toán đã xác định được số giờ ngừng việc bình quân một năm do nguyên nhân công nhân điều khiển máy ốm đau đột xuất là 87 (giờ/năm) -> T3= 87 (giờ/năm).

    Kết luận: Vậy tổng số giờ máy ngừng việc trong năm do các nguyên nhân mưa bão, máy hỏng đột xuất, công nhân điều khiển máy ốm đột xuất là:

    T = T = T1 + T2 + T3 = 98,8 + 94,4 + 87 = 280,2 (h/năm) ≈ 35 ngày/năm.

    1. Xác định số ca máy hoạt động trong năm đối với máy ủi có công suất 100CV
    • Số ca máy hoạt động trong năm đối với máy ủi xác định theo công thức sau:

    NCMĐM = Nđm x (1+Kca2 + Kca3)

    Trong đó:    Kca2 = 0,35

                         Kca3 = 0,1

                         Nđm: Số ngày làm việc thực tế của máy ủi

                     Nđm = 365- (Nnvnn + Nncđ  + Nscbd + Ndc)

    Trong đó:

    Nnvnn: Số ngày ngừng việc ngẫu nhiên do nguyên nhân mưa bão, máy hỏng đột xuất và công nhân điều khiển máy bị ốm đột xuất.

    Theo tính toán ở phần trên  Nnvnn = T/8= 280,2/8 ≈ 35 (ngày/năm)

    Nncđ: Số ngày nghỉ theo chế độ trong năm (Tết, lễ, Chủ nhật) theo quy định của Luật Lao động Nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Viêt Nam (Bộ luật Lao động số 10/2012/QH13 thông qua ngày 18/6/2012 và có hiệu lực kể từ ngày 1/5/2013)

    • Ngày chủ nhật: 52 ngày (tương ứng với 52 tuần trong năm).
    • Tết dương lịch (1/1 dương lịch): nghỉ 01 ngày.
    • Tết âm lịch nghỉ 05 ngày
    • Ngày Giỗ Tô Hùng Vương (10/3 âm lịch): nghỉ 01 ngày.
    • Ngày Giải phòng hoàn toàn miền Nam (30/4): 01 ngày.
    • Ngày quốc tế lao động (1/5): 01 ngày.
    • Ngày Quốc khánh (2/9): 01 ngày.
    • Vậy tổng số ngày nghỉ chế độ theo quy định của Luật lao động:

    Nncđ = 52 + 1+ 5 + 1 + 1 + 1 + 1 = 62 (ngày/năm)

       Nscbd : Số ngày nghỉ để sửa chữa bảo dưỡng bình quân định kỳ hàng năm.  Theo đề bài Nscbd = 40 ngày/năm.

    Ndc: Số ngày máy ngừng việc bình quân trong năm để di chuyển giữa các công trường. Theo đề bài Ndc = 12 ngày/năm.

    • Vậy số ngày làm việc thực tế của máy ủi:

    Nđm = 365 – (35 + 62 + 40 + 12) =  216 (ngày/năm)

    • Vậy số ca máy hoạt động trong năm:

    NCMĐM = 216 x (1 + 0,35 + 0,1) = 313,2 ≈ 313 (ca/năm).

    Kết luận: Số ca máy hoạt động trong năm đối với máy ủi có công suất 100CV là 313  ca/năm.

     

     

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỰC

    TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỰC

    TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỰC

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Bài tập lớn môn Điều khiển số Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/B%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-T%C3%ADnh-Khung-Si%C3%AAu-T%C4%A9nh-B%E1%BA%B1ng-Ph%C6%B0%C6%A1ng-Ph%C3%A1p-L%E1%BB%B1c.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỰC

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỰC

     

    Số liệu như sau :

     

     

    Kích thước hình học

    		  

    Tải trọng

    		  

    STT

    L1

    L2

    q(kN/m)

    P (kN)

    M(kN/m)

    1

    10

    8

    40

    100

    120

    YÊU CẦU VÀ THỨ TỰ THỰC HIỆN

    1. Tính hệ siêu tĩnh do tải trọng tác dụng.

    1.1. Vẽ các biểu đồ nội lực: Momen uốn MP , lực cắt QP , lực dọc NP trên hệ siêu tĩnh đã cho. Biết F = 10J/L12 (m2)

    1.Xác định bậc siêu tĩnh và chọn hệ cơ bản.

     

    2.Thành lập các phương trình chính tắc dạng tổng quát.

     

    3.Xác định các hệ số và số hạng tư do của phương trình chính tắc, kiểm tra các kết quả tính toán.

     

    4.Giải hệ phương trình chính tắc.

    5.Vẽ biểu đồ mômen MP trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng. Kiểm tra cân bằng các nút và kiểm tra điều kiên chuyển vị.

    6.Vẽ biểu đồ lực cắt QP và lực dọc NP trên hệ siêu tĩnh đã cho.

    1.2. Xác định chuyển vị ngang tại mặt cắt I(trọng tâm). Biết E = 2.108 kN/m2 , J = 10-6 L41 (m4)

     

    3. Tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng cả 3 nguyên nhân (Tải trọng, nhiệt độ thay đổi và chuyển vị gối tựa).

    2.1. Viết và giải hệ phương trình chính tắc dạng số

    2.2. Thứ tự thực hiện

     

    1. Vẽ biểu đồ momen uốn M do 3 nguyên nhân đồng thời tác dụng trên hệ siêu tĩnh đã cho và kiểm tra kết quả.
    1. Tính các chuyển vị như đã nêu ở mục 1.2

    Biết :

     

    -Nhiệt độ trong thanh xiên: thớ biên trên là Ttr = +45o ,thớ biên dưới là Td =+30o -Thanh xiên có chiều cao mặt cắt h=0,12 m

     

    -Hệ số dãn nở vì nhiệt của vật liệu

    -Chuyển vị gối tựa

     

    Gối D dịch chuyển sang phải một đoạn D1  = 0,001L1 (m)

     

    Gối H bị lún xuống đoạn D2  = 0,001L2 (m)

     

     

    SV: Đào Thị Bính                                                       1                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

     

    SƠ ĐỒ TÍNH KHUNG SIÊU TĨNH

     

    q

     

         

    I

    		  

    6m

    		    

    F

    M
         
     

    2J

    		    
     

    P

    		    
           
     

    2J

    P

    		  

    3J
         
           

    8m

    J

    J

    		    
         
       

    H

    		  

    D
     

    10m

    8m

    10m

    		  

     

     

     

     

    SV: Đào Thị Bính                                                       2                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    BÀI LÀM

    1.Tính hệ siêu tĩnh do tải trọng tác dụng.

    1.1. Vẽ các biểu đồ nội lực: Momen uốn MP, lực cắt QP, lực dọc NP trên hệ siêu tĩnh đã cho. Biết F = 10J/L12 (m2).

    1. Xác định bậc siêu tĩnh và chọn hệ cơ bản:
    • Xác định bậc siêu tĩnh :

    Gọi n là số liên kết thừa.

    Hệ kết cấu có 2 chu vi kín và 3 khớp đặt vào hệ.

     

    Ta có n = 3V – K          trong đó : V là số chu vi kín ( V = 2 )

    K là số khớp đặt vào hệ ( K =3 )

    Vậy n = 3.2 – 3 = 3

    Vậy đây là hệ siêu tĩnh bậc 3 .

     

    + Chọn hệ cơ bản:

     

    q

     

           

    I

    		  

    6m

    X3

    		    

    X1

    X1
     

    2J

    		  

    M
     

    X2

    X2

    		    
           
     

    P

    2J

    P

    		  

    3J
           
             

    8m

    J

    		  

    J

    		    
           
     

    X3

    		      
         

    H

    		  

    D
       

    10m

    8m

    10m

    2.Thành lập các phương trình chính tắc dạng tổng quát.

     

    Đối với hệ có thể áp dụng nguyên lý cộng tác dụng , với những hệ này ta có thể biểu thị phương trình cơ bản . Hệ siêu tĩnh bậc n thì có n điều kiện chuyển vị.

     

    Tại liên kết thứ i đã bỏ đi điều kiên chuyển vị là : i = 0 i = (Xi , Xk , P , t , z ) = 0

     

    • chuyển vị theo phương Xi do Xi =1 gây ra . ik chuyển vị theo phương Xi do Xk =1 gây ra .

    iP chuyển vị theo phương Xi do P tải trọng gây ra . it chuyển vị theo phương Xi do nhiệt độ gây ra .

     

    iz chuyển vị theo phương Xi do độ lún gây ra .

    chuyển vị theo phương Xi do độ dôi gây ra .

    Vậy phương trình cơ bản thứ i có dạng như sau :

    ii . Xi +   ik . Xk +  iP +  it +  iz  +            = 0 ( i,k =1     n )

     

    SV: Đào Thị Bính                                                       3                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    Với n bậc siêu tĩnh sau khi cho lần lượt i = 1 , 2 , 3 … , n ta sẽ có n phương trình cơ bản của phương pháp lực .

     

    Hệ phương trình chính tắc dạng tổng quát của phương pháp lực có dạng như sau:

    d11 X1 + d12 X 2 + d13 X 3 + … + d1 n X n + D1 P + D1 z + D1t  + D1 D = 0

     

    • 21 X1 + d 22 X 2 + d 23 X 3 + … + d 2 n X n + D2 P + D 2 z + D 2 t + D 2 D = 0

    ………………………………………………………………..

    • n1 X1 + d n 2 X 2 + d n 3 X 3 + … + d nn Xn + D nP + D nz + D nt  + D n D = 0

    Giải hệ phương trình chính tắc Xi (i = 1       n )

    ii  hệ số chính

    ik hệ số phụ ( i       k )

    iP ,    it ,  iz  ,           là các số hạng tự do

     

    • trường hợp này n = 3 và chỉ xét hệ siêu tĩnh do tải trọng gây ra, không có các chuyển vị do nhiệt độ, độ dôi,do gối tựa bi lún. Nên ta được các phương trình chính tắc như sau:

    ìd X  + d  X  + d  X  + D                                = 0

    ï     11      1          12       2          13      3            1 P

    íd 21 X 1 + d 22 X 2  + d23 X 3 + D 2 P               = 0

    ï

    îd 31 X 1 + d 32 X 2  + d33 X 3 + D 3 P  = 0

     

    3.Xác định các hệ số và số hạng tư do của phương trình chính tắc, kiểm tra các kết quả tính được .

    Vẽ các biểu đồ momen do các lực X1=1, X2=1 và X3=1 gây ra trên hệ.

    +Vẽ biểu đồ momen        và lực dọc         do lực X1=1 gây ra trên hệ cơ bản:

     

    Biểu đồ momen       :

     

    X1=1

     

    X1=1

     

    6

     

    M 1

    kNm

     

    14

    14
     

    SV: Đào Thị Bính                                                       4                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN

    Môn : Cơ học kết cấu 2

    Biểu đồ lực dọc    :

    		  

    1

    1

     

    N1

     

    kNm

     

    +Vẽ biểu đồ momen        do lực X2=1 gây ra trên hệ cơ bản:

     

    X2=1    X2 =1

     

    M 2

     

    kNm

     

    8

    8

    		    
           

    +Vẽ biểu đồ momen

    		    

    do lực X3=1 gây ra trên hệ cơ bản:
               
               
               

    X3=1            10

     

     

    10

    M 3

    X3=1

    		  
     

    kNm
     

    10

    		  

    SV: Đào Thị Bính                                                       5                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    +Vẽ biểu đồ momen         do tải trọng q, lực P và momen M gây ra trên hệ :

     

    40kN/m

     

     120kNm

     

    100kN

     

    100kN

     

    Biểu đồ nội lực:

     

    120

     

    1600

    MP0

    kNm

     

    800                                    2400

     

    Xác định các hệ số và số hạng tự do trọng hệ phương trình chính tắc:

     

    11 =

    		        

    +

    		              

    =

    		          

    (

    		    

    8.8.

    		  

    + 6.8 10) +

    		        

    . 6.10.

    		  

    .6 +

    		      

    .14.14.

    		  

    .14
                                       
                                                       

    +

    		  

    .1.10.10 =

    		                

    +

    		                                                            
                         

    . (

    		  

    8.8.

    		  

    .8 + 6.8.

    		    

    8 )  =

    		                    
                                                                   

    12 =

    21 =

    		                

    =

    		                        
                                                         
                           

    .8.10 =

    		                                  

    13 =

    31 =

    		  

    .

    		      

    =

    		                                    
                                                             
                                                                                                               

    SV: Đào Thị Bính                                                       6                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN

    		                                                                                              

    Môn : Cơ học kết cấu 2
     

    22 =

    		            

    =

    		                    

    .8.8.

    		    

    .8.2 =

    		                                                            
                                                                         
                                                                                             
                                                           

    .8.8.10 =

    		                                                    

    23 =

    32 =

    		                        

    =

    		                                                        
                                                                                             

    33 =

    		            

    =

    		          

    .

    		    

    10.10.

    		  

    .10 +

    		            

    10.8.10 =

    		                        
                                                       
                                                                   
                                                                                                                           

    1P =

    .

    		                                        

    .800.8.

    		          

    + 1600.8.10 +

    		    

    .

    		    

    1600.10.

    		  

    .6

    		    
             

    =

    		                                  
                                                       
       

    .120.14.

    		    

    .14 =

    		        
         

    2P =

    		                                            

    .800.8.

    		      

    .8

    		      

    .800.8.

    		    

    .8

    1600.8.

    		  

    .8 ) =

    		    
                 

    =

    		                          
                                                                               
                                                                                                                           

    3P =

    .

    		                                                        

    .8.10 =

    		                                          
           

    =

    		                                                                                      
                                                                                                         
                                                                                                                 

    Kiểm tra các kết quả tính toán:

    		  
         

    + Kiểm tra các biểu đồ

    		  

    (i=

    		  

    )

    Ta có:

    		  
             
    • ∑

    Biểu đồ momen uốn tổng       :

     

     

     

     

    SV: Đào Thị Bính                                                       7                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    + Kiểm tra các hệ số của ẩn số trong hệ phương trình:

     

    ·  Theo hàng thứ nhất. Nhân

    		            

    :

    		                                  
                                                   
       

    =

    		  

    . 16.8.10 +

    		            

    . 6.10.

    		  

    .6 +

    		          

    .14.14.

    		    

    .14

    		    
                                       
                                           
     

    Mặt khác ta có:

    		                                                          

    11 +  12 +

    13 =

    		    

    +

    		          

    +

    		    

    =

    		    

    +

    		        

    (đúng)
                               

    Chuyển vị do lực dọc gây ra là rất nhỏ so với momen nên ta coi như bằng 0

     

    ·  Theo hàng thứ hai. Nhân

    		                          

    :

    		                          
                                                   
             

    =

    		  

    (

    		    

    8.8.

    		    

    .8 – 16.8

    		        

    .8 ) =

    		                
                         
                                               
     

    Mặt khác ta có:

    		                                      

    12 +

    22 +

    23

    =

    		                                                    

    =

    		            

    (đúng)
                                                           

    ·  Theo hàng thứ ba. Nhân

    		              

    :

    		                            
                                           
                       

    10.10.

    		    

    .10

    		              

    16.8.10 =

    		          
             

    =

    		                            
                                                 
     

    Mặt khác ta có:

    		                                      

    13 +

    23 +

    33

    =

    		                                      

    =

    		          

    (đúng)
                                                   
                                                                                                       
    • Kiểm tra tất cả các hệ số của ẩn số: Ta có:

    ∑

     

    =       .(     8.8.    .8 + 16.8.16) +        .( 10.10.   .10 +  .6.10.    .6)

     

    • .14. .14 =

    Mặt khác ta có:

     

    11  +     12  +     13  +      21  +     22  +      23  +     31  +      32  +      33  =                                        +

     

    +                                                  =

     

    • Kiểm tra tất cả các số hạng tự do do tải trọng gây lên:

    Ta có:

    ∑

     

    SV: Đào Thị Bính                                                       8                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

           

    .800.8.

    		  

    .8 +

    		  

    .8.16) +

    		  

    .

    		  

    1600.10.

    		  

    .6
     

    =
                     

    .120.14.   .14 =

     

    Mặt khác ta có:

     

    1P +   2P +  3P =                                             +                     =                     (đúng)

     

    Các hệ số và số hạng tự do đã tính đúng.

     

    4.Giải hệ phương trình chính tắc.

     

    Thay các hệ số vừ tính được vào hệ phương trình chính tắc sau:

    ìd X  + d  X  + d  X  + D  = 0

    ï    11      1          12      2           13       3            1 P

    íd 21 X 1 + d 22 X 2  + d23 X 3 + D 2 P = 0

     

    Ta được hệ phương trình sau:

     

    {

    Giải hệ phương trình chính tắc trên ta được các ẩn lực:

    {

     

    5.Vẽ biểu đồ mômen trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng MP. Kiểm tra cân bằng các nút và kiểm tra điều kiên chuyển vị.

     

    • Vẽ biểu đồ momen trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng MP:

    MP =         X1 +        .X2 +        .X3 +

     

    SV: Đào Thị Bính                                                       9                                         Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN

    Môn : Cơ học kết cấu 2

    Biểu đồ

    X1:

    		  
     

    193,4052

    		  
     

    193,4052

    (M1).X1
       

    kNm

    451,2788

     

    Biểu đồ              X2:

     

    193,4052

     

    193,4052

    (M1).X1

    kNm

     

    451,2788

     

    Biểu đồ              X3:

     

    1457,584

     

     1457,584

     

    (M3).X3

     

    kNm

     

    1457,584

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     10                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN

    		    

    Môn : Cơ học kết cấu 2

    Biểu đồ momen MP:

    		      
       

    1457,584

    120
         

    1406,5948

    5,84462

    		  
         
       

    50,9892

    		  
       

    MP

    		  
       

    kNm

    		  

    632,8216

    658,3156

    571,2788
         

    +Kiểm tra cân bằng các nút:

     

    Nút 1:

     

     0

     

    0

     

    Nút 2:

     

    1406,5948

     

    1457,584

     

    50,9892

     

    Nút 3:

     

     0

     

    0

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     11                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    Nút 4:

     

    120

     

    120

     

    +Kiểm tra điều kiện chuyển vị:

    Ta có:

     

    .632,8216.8. .8     .50,9892.0,5751.16+ .658,3156.7,4249.16)

     

    .      1457,584.10.  .10

     

    +        .(                                             4,681305)                                                          .0,36261

     

    .( .451,2788.14.  .14+120.14.   .14)

     

    Với E = 2.108 kN/m2 , J = 10-6 104 (m4)

    Ta có:

     

    Ta thấy chuyển vị rất nhỏ nên có thể coi bằng 0 và do sai số trong tính toán gây nên. Điều đó chứng tỏ MP vẽ đúng.

     

    6.Vẽ biểu đồ lực cắt QP và lực dọc NP trên hệ siêu tĩnh đã cho.

    Biểu đồ lực cắt:

     

    120,6594

     

    160,6595

     

    Q P

     

    145,758                                       kNm

     

    79,1027

    88,6631

    32,2342
     

    SV: Đào Thị Bính                                                     12                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    Tách nút:

     

       

    160,6595

    265,78736
         

    100

    20,8973

    20,8973

    		  
     

    32,2342
         

    145,758

    		  

    145,758

    		  
         

    79,1027

    		  

    88,6631

    32,2342

    145,758

    		  

    545,7584

    		  
         

    Biểu đồ lực dọc:

     

    25,78736

     

    265,78736

     32,2342

     

    N P

     

    kNm

     

    20,8973

    145,758                                   545,7584

     

    1.2. Xác định chuyển vị ngang tại mặt cắt I(trọng tâm. Biết E = 2.108 kN/m2 J = 10-6 L41 (m4)

     

    +Lập trạng thái phụ “k” và vẽ biểu đồ momen

    		  

    khi đặt một lực Pk=1 vào hệ tĩnh

    định được suy ra từ hệ siêu tĩnh (n=3)

    		    

    SV: Đào Thị Bính                                                     13                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    I

     

    Pk =1

    F

    M
     

    2J

     

    2J

    3J

     

    J                           J

     

    H

    D

    Vẽ biểu đồ        :

     

    6

     

    6

    M k
     

    kNm

     14

     

    +Trạng thái “m” chính là nội lực và chuyển vị trong hệ cơ bản tĩnh định chịu tác dụng của các ẩn lực là biểu đồ MP:

     

    120

    1457,584

     

    1406,5948

    5,84462
       
       

    50,9892
       

    MP
       

    kNm

    632,8216

    658,3156

    571,2788
       

    Chuyển vị ngang tai I:

    		                      
     

    kP=MP.Mk=

    		      

    .50,9892.0,58.16

    		    

    .658,3156.(

    		  

    .7,42))
           
       

    .(

    		        

    4,68)

    		        

    .0,36 =   5,735.10-3
                     

    Dấu “   “ chứng tỏ điểm I sẽ dịch chuyển sang phai một đoạn 0,5735 (cm)

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     14                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    1. Tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng cả 3 nguyên nhân (Tải trọng, nhiệt độ thay đổi và chuyển vị gối tựa).

     

    2.1. Viết hệ phương trình chính tắc dạng số Ta biết:

     

    -Nhiệt độ trong thanh xiên: thớ biên trên là Ttr = +45o ,thớ biên dưới là Td =+30o -Thanh xiên có chiều cao mặt cắt h=0,12 m

     

    -Hệ số dãn nở vì nhiệt của vật liệu -Chuyển vị gối tựa

     

    Gối D dịch chuyển sang phải một đoạn D1  = 0,001L1 (m)

     

    Gối H bị lún xuống đoạn D2  = 0,001L2 (m)

     

    Chọn hệ cơ bản giống như phần 1:

     

     

     

    Hệ phương trình chính tắc của hệ chịu tác dụng của cả 3 nguyên nhân tải trọng , nhiệt độ thay đổi va chuyển vị gối tựa:

     

    ìïd11 . X 1 + d12 . X 2 + d13 . X 3 + D1 p + D1t + D1 z = 0 íd 21 . X 1 + d 22 . X 2 + d23 . X3 + D 2 p + D 2 t + D 2 z = 0 ïîd 31 . X 1 + d 32 . X 2 + d33 . X 3 + D 3 p + D 3 t + D 3 z = 0

    2.2. Thứ tự thực hiện

     

    1. Vẽ biểu đồ momen uốn M do 3 nguyên nhân đồng thời tác dụng trên hệ siêu tĩnh đã cho và kiểm tra kết quả.

    Ta tính các hệ số do tác động của nhiệt độ gây nên:

    ∑                                           ̅                ∑                          ̅

     

    Ta có biểu đồ lực dọc:

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     15                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    +Biểu đồ lực dọc      :

     

    0,8           X1=1

     

    X1=1

     

    0,8

     

    N 1

     

    kNm

     

    +Biểu đồ lực dọc       :

     

    X2=1    X2 =1

     

    1

    N 2

     

    kNm

     

    +Biểu đồ lực dọc       :

     

    X3=1

    		  

    1

    1
     

    N 3

    X3=1

    kNm

    1

    1

    Sử dụng các biểu đồ M1, M2, M3 ở phần 1 nên hệ số của ẩn số giống hệ phương trình ở phần 1.

     

    Xác định các số hạng tự do của phương trình chính tắc:

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     16                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    1P =

     

    2P =

     

    3P =

     

    1t =

    		    

    = 0,0255
       

    2t =

    3t = 0

    		  

    X1

    làm gối D dịch chuyển sang phải một đoạn  1

    X3

    làm gối H lún một đoạn  2

    Vậy:

    iz =

    		  

    Tích số

    mang dấu + do phản lực cùng chiều với chuyển vị.

    1z

    =

    1.0,01 =

    0,01

    2z

    =

    1.0,008 =

    0,008

    Vậy ta có hệ phương trình sau:

     

    {

     

    Giải hệ phương trình chính tắc trên ta được các ẩn lực:

    {

     

    Vẽ biểu đồ mômen trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng , nhiệt độ và chuyển vị gối tựa gây nên MP.

     

    + Vẽ biểu đồ momen trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng MP:

    MP =         X1 +        .X2 +        .X3 +

     

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     17                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    Biểu đồ              X1:

     

    1126,9812

     

    (M1).X1

     

    kNm

     

    2629,6228

    2629,6228
     

    Biểu đồ              X2:

     

    (M2).X2

     

    kNm

     

    744,5352                 744,5352

     

    Biểu đồ              X3:

     

    2736,028

     

    2736,028

    (M3).X3

     

    kNm

     

    2736,028

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     18                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN

    		  

    Môn : Cơ học kết cấu 2

    Biể đồ MP:

    		    
       

    120
       

    1457,584
     

    1406,5948

    5,84462
       

    50,9892

     

    MP

     

    kNm

     

    632,8216               658,3156                                                                        2509,6228

     

    +Kiểm tra cân bằng các nút:

     

    Nút 1:

     

     0

     

    0

     

    Nút 2:

     

    2726,9812

     

    2736,028

     

    9,0468

     

    Nút 3:

     

     0

     

    0

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     19                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN                                                                                                              Môn : Cơ học kết cấu 2

     

    Nút 4:

     

    120

     

    120

     

    2.Xác định chuyển vị ngang tại mặt cắt I chịu tác dụng cả 3 nguyên nhân (Tải trọng, nhiệt độ thay đổi và chuyển vị gối tựa). Lập trạng thái phụ “k”:

     

     

     

    Biểu đồ momen ở trạng thái “k”

     

    6

     

    6

    M k
     

    kNm

     14

     

    Biểu đồ momen ở trạng thái “m”

     

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     20                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

     

    BÀI TẬP LỚN

    		        

    Môn : Cơ học kết cấu 2
         

    1457,584

    120
             
     

    1406,5948

    5,84462

    		  
           
         

    50,9892

    		    
         

    MP

    		    
         

    kNm

    		    

    632,8216

    658,3156

    		  

    2509,6228

    =

    kP +

    +

    		      

    Trong đó:

    = 0,0255

    		      
     

    =

    0,008

    0,01 =   0,018

    		    

    kP = MP.Mk =

    .0,046.9,0468.6,015

    .1549,0596.9,954.10,682)

    .

    		  

    5,55 +

    .2,1 =

    0,044

    =  kP +

    +

    =

    0,044 + 0,0255

    0,018 =

    0,0365m

    MP là biểu đồ momen trên hệ siêu tĩnh dưới tác động đồng thời của tải trọng, nhiệt độ và chuyển vị cưỡng bức của gối tựa.

     

    Mk là biểu đồ momen ở trạng thái “k” dưới tác động đồng thời của tải trọng, nhiệt độ và chuyển vị cưỡng bức của gối tựa.

    Dấu “   ” chứng tỏ chuyển vị ngược chiểu với Pk=1 một khoảng: 3,65 (cm)

     

     

     

     

    SV: Đào Thị Bính                                                     21                                      Lớp: XDCTN & mỏ k54

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Bài tập lớn môn Điều khiển số Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006

    Bài tập lớn môn Điều khiển số Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006

    Bài tập lớn môn Điều khiển số Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về động cơ điện một chiều

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/B%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-m%C3%B4n-%C4%90i%E1%BB%81u-khi%E1%BB%83n-s%E1%BB%91-Thi%E1%BA%BFt-k%E1%BA%BF-theo-ti%C3%AAu-chu%E1%BA%A9n-t%C3%ADch-ph%C3%A2n-s%E1%BB%91-IAE-ITAE-ISE-ITSE-k%E1%BA%BFt-h%E1%BB%A3p-v%E1%BB%9Bi-Dead-%E2%80%93-Beat-kh%C3%A2u-%C4%91i%E1%BB%81u-ch%E1%BB%89nh-t%E1%BB%91c-%C4%91%E1%BB%99-%C4%91%E1%BB%99ng-c%C6%A1-DC-Servo-Harmonic-RHS-17-%E2%80%93-6006.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Bài tập lớn môn Điều khiển số Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006

    Lời nói đầu

    Trong những năm gần đây công nghệ thông tin có những bước nhảy vọt, đặc biệt là sự ra đời của máy tính đã tạo cho xã hội một bước phát triển mới, nó ảnh hưởng đến hầu hết các vấn đề của xã hội và trong công nghiệp cũng vậy. Hòa cùng sự phát triển đó, ngày càng nhiều nhà sản xuất đã ứng dụng các họ vi xử lý mạnh vào trong công nghiệp, trong việc điều khiển và xử lý dữ liệu. Những hạn chế của kỹ thuật tương tự như sự trôi thông số, sự làm việc cố định dài hạn, những khó khăn của việc thực hiện chức năng điều khiển phức tạp đã thúc đẩy việc chuyển nhanh công nghệ số. Ngoài ra điều khiển số cho phép tiết kiện linh kiện phần cứng, cho phép tiêu chuẩn hóa. Với cùng một bộ vi xử lý, một cấu trúc phần cứng có thể dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên kỹ thuật số cũng có những nhược điểm như xử lý các tín hiệu rời rạc…, đồng thời tín hiệu tương tự có những ưu điểm mà kỹ thuật số không có như tác động nhanh và liên tục. Vì vậy xu hướng điều khiển hiện nay là phối hợp cả điều khiển số và điều khiển tương tự.

    Để nắm vững những kiến thức đã học thì việc nghiên cứu là cần thiết đối với sinh viên. Bài tập lớn Môn “Điều khiển số” đã giúp em biết thêm được rất nhiều về cả kiến thức lẫn kinh nghiệm. Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Tiến em đã thực hiện xong bài tập “Thiết kế theo tiêu chuẩn tích phân số (IAE, ITAE, ISE, ITSE) kết hợp với Dead – Beat khâu điều chỉnh tốc độ động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006”. Do kiến thức còn hạn chế nên bài tập còn có nhiều sai sót, nên em mong nhận được sự bổ sung của các thầy, cô và các bạn!

     

     

     

    CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS 32-3018

    1.1. Giới thiệu động cơ servo

    Là động cơ cho phép điều khiển vô cấp tốc độ.

    Điều khiển động cơ DC (DC Motor) là một ứng dụng thuộc dạng cơ bản nhất của điều khiển tự động vì DC Motor là cơ cấu chấp hành (actuator) được dùng nhiều nhất trong các hệ thống tự động (ví dụ robot). DC servo motor là động cơ DC có bộ điều khiển hồi tiếp.

    Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.

    Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng máy tính cho đến các mô hình máy bay, ô tô. Ứng dụng mới nhất cho động cơ servo là dùng trong Robot, cùng loại với các động cơ dùng trong mô hình máy bay và ô tô.

    Cấu tạo động cơ Servo:

    Hình 1.1: Cấu tạo động cơ servo

    1, Động cơ ; 2, Bản mạch

    3, dây dương nguồn ; 4, Dây tín hiệu

    5, Dây âm nguồn ; 6, Điện thế kế

    7, Đầu ra (bánh răng) ; 8, Cơ cấu chấp hành

    9, Vỏ ; 10, Chíp điều khiển

    1.2. Thông số động cơ DC Servo Harmonic RHS 17 – 6006

    Động cơ DC Servo Harmonic là loại động cơ bước nhỏ, được sử dụng trong công nghiệp, khả năng điều khiển chuyển động và momen xoắn với độ chính xác cao. Động cơ có hộp số cho momen xoắn cao, độ cứng xoắn cao và hiệu suất cao. Do đó mà nó được sử dụng trong các robot công nghiệp và tự động hóa.

    Hình 1.2: Đặc tính tải của động cơ

     

    Thông số kỹ thuật động cơ:

    Thông số

    Đơn vị

    Động cơ RHS 17 – 6006

    Công suất đầu ra (sau hộp số)

    W

    65

    Điện áp định mức

    V

    75

    Dòng điện định mức

    A

    1.7

    Mômen định mức TN

    In-lb

    87

    Nm

    98

    Tốc độ định mức nN

    rpm

    60

    Mômen hãm liên tục

    In-lb

    100

    Nm

    11

    Dòng đỉnh

    A

    43

    Mômen cực đại đầu ra Tm

    In-lb

    300

    Nm

    34

    Tốc độ cực đại

    rpm

    80

    Hằng số mômen (KT)

    In-lb/A

    85

    Nm/A

    9.6

    Hằng số điện  B.E.M.F ( ảnh hưởng của tốc độ đến sđđ phần ứng )(Kb)

    v/rpm

    1.0

    Mô men quán tính (J)

    In-bl –sec2

    0.79

    Kgm2

    0.089

    Hằng số thời gian cơ khí

    ms

    4.7

    Độ dốc đặc tính cơ

    In-lb/rpm

    18

    Nm/rpm

    2.1

    Hệ số momen nhớt ( Bf)

    In-lb/rpm

    0.48

    Nm/rpm

    5.4*10^-2

    Tỷ số truyền

    1:R

    1:50

    Tải trọng hướng tâm

    lb

    176

    N

    784

    Tải trọng hướng trục

    lb

    176

    N

    784

    Công suất động cơ

    W

    100

    Tốc độ định mức động cơ

    rpm

    3000

    Điện trở phần ứng

    Ω

    4.8

    Điện cảm phần ứng

    mH

    2.3

    Dòng thời gian liên tục

    ms

    0.5

    Dòng khởi động

    A

    0.36

    Dòng không tải

    A

    0.7

     

     

     

    CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC SERVO HARMONIC RHS 32-3018

    2.1.     Cấu trúc điều khiển tốc độ động cơ

    Hình 2.1: Cấu trúc điều khiển số tốc độ động cơ phản hồi tốc độ từ Encoder

    2.2.     Xây dựng hệ phương trình tính toán động học động cơ Servo

    DC Servo Harmonic RHS 32-3018 có các tham số chính:

        Rư = 4.8 Ω

        Lư = 2.3 mH

        KT = 9.6 Nm/A

        Ke = 1 V/rpm

        Bf = 5.4*10^-2 Nm/rpm

        J = 0.089 Kgm2

        MC= 5.9 Nm

        Nđm = 3000 rpm

    Mô phỏng động cơ trên miền thời gian liên tục

    Hình 2.2. Cấu trúc động cơ DC servo

    Kết quả mô phỏng DC servo Harmonic RHS 17 – 6006 với điện áp định mức 75 V

        Khi không có Mc :

    Hình 2.3. Đặc tính tốc độ động cơ không tải.

    Hình 2.4. Đặt tính dòng điện động cơ

     

        Khi có Mc

    Hình 2.5. Đặc tính tốc độ động cơ

    Hình 2.6. Đặt tính dòng điện động cơ

    Nhận xét: Đáp ứng đầu ra đúng theo giá trị đặt. Khi có Mc tốc độ giảm, dòng điện tăng

    Mô phỏng động cơ trên miền thời gian gián đoạn

    >> g1= tf(1,[2.3*10^-3 4.8])

    >> G2=9.6

    >> g3=tf(1, [0.089 5.4*10^-2])

    >> G4=1

    >> G0=G1*G2*G3

    >> Gk=feedback(G0,g4)

    >> Gz=c2d(Gk,0.01,’zoh’)

    >> step(75*Gz)

    Hình 2.7. Đặc tính ra với chu kì trích mẫu T=0.01.

    Hình 2.8. Đặc tính ra với chu kì trích mẫu T=0.05.

     

     Nhận xét: Khi tăng chu kỳ trích mẫu lớn hớn đáp ứng đầu ra nhanh hơn tuy nhiên là dạng đáp ứng không mịn.

    2.2.1. Tổng hợp bộ điều khiển dòng theo Dead – Beat

    Thực hiện trên Matlab

    >> g1i=tf(1,[0.05 1]);

    >> g2i=tf(1,[2.3*10^-3 4.8]);

    >> g0i=g1i*g2i;

    >> gki=feedback(g0i,1)

    >> gzi=c2d(gki,0.01,’zoh’) ;

    Ta được hàm gzi như sau :

     

    Sampling time: 0.01chia cả 2 vế cho ta được

    Theo phương pháp Dead – Beat

    Chọn hàm L(z-1) = l0 =  

    Hình 2.10. Cấu trúc bộ điều khiển dòng

    Kết quả mô phỏng.

    Hình 2.11. Dạng đáp ứng dòng điện.

    2.2.2. Thiết kế bộ điều khiển tốc độ

    Sử dụng Matlab để tính toán:

    >> g1w=9.6;

    >> g2w=tf(1, [0.089 5.4*10^-2])

    >> g2w=tf(1, [0.089 5.4*10^-2]);

    >> g0w=g1w*g2w;

    >> gkw=feedback(g0w,1) ;

    >> gzw=c2d(gkw,0.01,’zoh’)

     

    Transfer function:

     0.6583

    ———–

    z – 0.338

     Sampling time: 0.01

    >> gzw1=filt(0.6583,[1 -0.338],0.01)

     Transfer function:

        0.6583z^-1

    ——————–

    1 – 0.338 z^-1

     Sampling time: 0.01

    Áp dụng phương pháp tính bộ điều khiển theo tiêu chuẩn tích phân:

    Hàm truyền bộ điều khiển có dạng :

     

        Chọn r0 = Umax = 75 ;

                        P= -1 để có khâu tích phân trong bộ điều khiển

    r1<= – r0(1-r0*b1)

    r1<= – 75*(1-75*0.6583)

    ® r1 = -75

    e0 = 1

    e1 = 1-75*0.003948= 0.7039

    e2 = 2.1992-0.003948*r1

    IQ = e02 +e12 +e22 =6.33195-0.01736*r1+1.55867*10^-5*r1^2

    Ta chọn được r1=-70.547

    Ta có bộ điều khiển tốc độ như sau :

    Ta có sơ đồ mô phỏng mạch vòng tốc độ như sau

     

    Hình 2.12. sơ đồ mô phỏng mạch vòng tốc độ

    Hình 2.13. Đáp ứng của tốc độ trên miền gián đoạn.

     

    Kết Luận

        Sau một kì học em đã hoàn thành bài tập lớn của môn học điều khiển số. Kết quả đạt được:

        – Biết cách thiết kế bộ điều khiển số

        – Hiểu sau về động cơ Servo

        Một số điểm chưa đạt được: bộ điều khiển chưa tối ưu, tín hiệu ra chưa át với tín hiêuk đặt.

     

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về động cơ điện một chiều

    Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về động cơ điện một chiều

    Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về động cơ điện một chiều

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/%C4%90%E1%BB%93-%C3%A1n-t%E1%BB%91t-nghi%E1%BB%87p-T%C3%ACm-hi%E1%BB%83u-v%E1%BB%81-%C4%91%E1%BB%99ng-c%C6%A1-%C4%91i%E1%BB%87n-m%E1%BB%99t-chi%E1%BB%81u.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu về động cơ điện một chiều

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

    1.1 Khái niệm chung.

     

    Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng. Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát điện hay dùng trong những điều kiện làm việc khác.

     

    Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, vì vậy máy được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải…

    Động cơ điện được phân loại theo cách kích thích từ, thành các động cơ kích thích độc lập, kích thích song song, kích thích nối tiếp và kích thích hỗn hợp. Cần chú ý rằng ở động cơ kích thích độc lập Iư= I; ở động cơ kích thích song song và hỗn hợp I = Iư + It; ở động cơ điện kích thích nối tiếp I = Iư = It.

     

    Trên thực tế, đặc tính cơ của động cơ kích thích độc lập và kích thích song song hầu như giống nhau nhưng khi cần công suất lớn ngừơi ta thường dùng động cơ điện kích thích độc lập để điều chỉnh dòng điện kích thích được thuận lợi và kinh tế hơn mặc dù loại động cơ này đòi hỏi phải có thêm nguồn điện phụ bên ngoài. Ngoài ra, khác với trường hợp máy phát kích thích nối tiếp, động cơ điện nối tiếp được dùng rất nhiều, chủ yếu trong ngành kéo tải bằng điện.

     

    1. 2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

     

    1.2.1Cấu tạo của động cơ điện một chiều.

     

    Kết cấu chủ yếu của động cơ điện một chiều như hình vẽ 1.1 và có thể chia

     

    làm hai phần chính là phần tĩnh và phần quay.

     

    Các thành phần :

     

    Bearing : Vòng bi

     

    Commutator : Cổ góp

     

    1

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Armature core : Cuộn dây phần ứng

     

    Shaft : Trục quay.

     

    Magnet :Nam châm

     

     

     

                     

    Trôc quay

    		  
                             
       

    §ai kho¸1

    		      

    Nam ch©m
                       

    Cuén d©y phÇn øng

    		              
           
                         
                             
     

    §ai kho¸ 2

    		                  
                     

    Cæ gãp

    		  
           

    Vßng bi

    		      
                       
                             

    Hình 1.1 Sơ đồ mặt cắt ngang và dọc của động cơ một chiều.

     

    a). Phần tĩnh (stato).

     

     

     

    2

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Stato

     

    Roto

     

     

    Đây là phần đứng yên của máy. Phần tĩnh gồm có các bộ phận sau:

     

    Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1 mm ép lại và tán chặt. Trong máy điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này và được nối nối tiếp với nhau.

     

    Cực từ phụ: được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.

     

    Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép dúc. Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

     

    3

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: Nắp máy để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. b). Phần quay (rôto).

     

    Gồm có những bộ phận sau:

     

    Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. Trong những máy cỡ trung trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.

     

     

     

     

    Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo rôto.

     

    Trong những máy điện hơi lớn thì lõi sắt thường được chia làm từng đoạn nhỏ. Giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục. Khi máy làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt. Trong máy điện nhỏ lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong máy điện lớn, giữa trục

     

    4

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.

     

    Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra s.đ.đ và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ (công suất dưới vài kilôoat ) thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn, thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.

     

    Để tránh khi quay bị văng ra do sức ly tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakilit.

    Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Kết cấu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có duôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0.4 đến 1.2 mm và hợp thành một hình trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp dược dễ dàng.

     

    Các bộ phận khác như: Cánh quạt để quạt gió làm nguội máy. Trục máy để đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.

     

    1.2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.

     

    Động cơ điện một chiều thực chất là máy điện đồng bộ trong đó s.đ.đ xoay chiều được chỉnh lưu thành s.đ.đ một chiều. Để chỉnh lưu s.đ.đ ta có hai đầu vòng dây được nối với hai phiến góp trên có hai chổi điện luôn tỳ sát vào chúng. Khi rôto quay, do chổi điện luôn tiếp xúc với phiến góp nối với thanh dẫn. Vì vậy s.đ.đ xoay chiều trong vòng dây đã được chỉnh lưu ở mạch ngoài thành s.đ.đ và dòng điện một chiều nhờ hệ thống vành góp và chổi điện. Để s.đ.đ một chiều giữa các chổi điện có trị số lớn và ít đập mạch, dây quấn rôto thường có nhiều vòng dây nối với nhiều phiến góp làm thành dây quấn phần ứng và có cổ góp điện (còn gọi là cổ góp hoặc vành đổi chiều).

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1.3. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

     

    Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn điện độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

     

    +

    Uư

    _
     

    Rf
       
     

    E

    Rkt

    I

    Ckt
    • _

     

    Ukt

     

    Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập.

     

    Theo sơ đồ trên có thể viết phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng như sau:

    Uư =Eư+(Rư + Rf)Iư

    (1-1).

    Trong đó: Uư– điện áp phần ứng, V.

     

    Eư– sức điện động phần ứng, V

     

    Rư– điện trở của mạch phần ứng, Ω

     

    Rf– điện trở phụ trong mạch phần ứng, Ω

     

    Iư– dòng điện mạch phần ứng, A

     

    Với Rư = rư + rcf + rb + rct

     

    rư – điện trở cuộn dây phần ứng

     

    rcf – điện trở cuộn cực từ phụ

     

    rb – điện trở cuộn bù

     

    rct – điện trở tiếp xúc của chổi điện

     

    Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Eư =

    pN

    Φω = KΦω

    (1-2).

    		  

    2πa
           

    Trong đó: p – số đôi cực từ chính

     

    N – số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

     

    • – số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng Φ – từ thông kích từ dưới một cực từ, Wb

    ω – tốc độ góc, rad/s

     

    K =

    pN

    là hệ số cấu tạo của động cơ

    		  

    2πa
         

    Từ (1-1) và (1-2) ta có:

     

    ω =

    U

    u

    –

    Ru + R f

    Iư

    (1-3).

    		  

    Kφ

    Kφ
             

    Biểu thức (1-3) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

     

    Mặt khác Mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:

     

    Mđ=KΦIư                                                       (1-4).

     

    Suy ra: Iư = M dt

    Kφ

     

    Thay giá trị Iư vào (1-3) ta được:

     

    ω= U u           – Ru  + R f  M

    Kφ       (Kφ)2         đt

     

    Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen điện từ, ta ký hiệu là M. nghĩa là Mđt

    ω= U u              – Ru  + R f  M

    Kφ       (Kφ)2

     

    (1-5).

     

    mômen cơ trên trục động cơ bằng

     

    • Mcơ = M. (1-6).

    đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Giả thiết phản ứng được bù đủ, từ thông Φ = const, thì các phương trình đặc

     

    tính cơ điện (1-3) và phương trình đặc tính cơ (1-6) là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên là những đường thẳng hàng.

     

    7

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    ω

    ω

    ω0

    0

    		  

    ωđm

    ωđm
                 

    Mđm

    M
     

    Iđm

    		  

    In

    		  

    I

    		  
               
                     

    Hình 1.4 Đặc tinh cơ điện của động cơ

    Hình 1.5 Đặc tính cơ của điện một

    chiều kích từ độc lập.

    		        

    động cơ điện một chiều kích

    		  
                 

    từ độc lập

    		  

     

     

     

     

    CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

     

    I.                   Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

     

    Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông… Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu.

     

    Thực tế có 2 phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều là:

     

    +Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ.

     

    + Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ.

     

    Cấu trúc phần mạch lực của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bao giờ cũng có bộ biến đổi. Các bộ biến đổi này cấp điện áp và dòng điện cho mạch phần ứng động cơ hoặc mạch kích từ động cơ.

    Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với loại động cơ khác, không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời đạt chất lượng điều chỉnh cao trong giải điều chỉnh tốc độ rộng.

     

    1.Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng.

     

    Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển… Các thiết bị này có chức năng biến năng lượng xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Uđk. Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb và điện cảm Lb khác 0.

     

    Lk

    		  

    Rb

    I

    Rưđ
         

    Uđk

    BBĐ

    Đ   CKĐ

    Eb(Uđk)

    		  

    Eư
       

    Hình 2.1 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập.

     

    9

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    • chế độ xác lập có thể viết được phương trình đặc tính của hệ thống như

    sau:

     

    Eb + Eư = Iư ( Rb + Rưđ )

    		  

    ω =

    Eb

    −  −

    Rb + Rud

    Iu

    ( 2- 1 ).
       
     

    Kφdm

    Kφdm

    		  
    • = ω0( Uđk) – Mβ

    Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều chỉnh này là triệt để.

     

    Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đường đặc tính cơ cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ ở gía trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của giải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về mômen khởi động. Khi mômen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là:

    ωmax = ω0 max –

    		  

    M dm

    ( 2-2 ).
       

    β

    		  
         
             

    ωmin = ω0 min –

    M dm

    		    
     

    β

    		      
         
                   

    Để thoã mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là:

     

    Mn.m min = Mc max = KM. Mđm

     

    Trong đó KM là hệ số quá tải về mômen. Vì họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta.

     

    10

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    ωmin = ( Mn.m min – Mđm )

    		  

    1

    		    

    =

    M dm

    ( K M  − 1 )

    		  
         

    β

    		        

    β

    		      
               
                                                             
     

    ω0 max −

    M dm

    		    

    ω0 max .

    		  

    β

    		  

    − 1

    		                                
                                             
                                                               
       

    β

    		                                                  

    D =

    		        

    =

    		  

    M dm

    		            

    (2- 3).

    		  
                                                   

    ( K M  −1)

    		  

    M dm

    		  

    K M  − 1

    		            
                                           
         

    β

    		                                                              
                                                                     
                                                                         
               

    ω

    		                                                      
           

    ω0 max

    		                                                      
           

    ωmax

    		                                                      
                                                                   

    ωđk1

    		      
                                                                   
                                                                           
           

    ω0 min

    		                                              

    ωđk2

    		    
                                                               
           

    ωmin

    		                                                    

    M,I
                                                               
                                                                         
                             

    Mđm

    		                          

    Mnm min

    Hình 2-2 Xác định phạm vi điều chỉnh.

     

    Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị ω0 max, Mđm, KM là xác định, vì vậy phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng β. 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 được:

     

    ω0 max .

    		  

    β

    		    

    ≤  10.
       
           
           
     

    M dm

    Vì thế tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ cũng không vượt quá 10. Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xác duy trì tốc độ làm việc thì việc sử dụng các hệ thống “ hở ‘’ như trên là không thoả mãn được.

     

    11

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    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 giải điều chỉnh là như nhau, do đó độ sụt tốc độ tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh. Hay nói cách khác nếu đặc tính cơ thấp nhất của giải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai số tốc độ cho phép, thì hệ truyền động xẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh. Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:

     

    S =

    ω0 min −ωmin

    =

    		  

    ω

    		  
         
           

    ω

    0 min

    		    

    ω

    0 min
                   

    S =

    		  

    M dm

    ≤ Scp

    ( 2- 4 ).
     

    β

    		  

    .ω0 min
       

    Với các giá trị Mđm, ω0 min, Scp là xác định lên có thể tính được giá trị tối thiểu của độ cứng đặc tính cơ sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép. Để làm việc này trong đa số các trường hợp cần xây dựng hệ truyền động điện kiểu vòng kín.

     

    Trong suốt qua trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ được giữ nguyên, do đó mômen tải cho phép của hệ sẽ là không đổi:

     

    Mc.cp = Kφđm.Iđm = Mđm

     

    Phạm vi điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật bao bởi các đường thẳng ω = ωđm, M = Mđm và các trục toạ độ. Tổn hao năng lượng chính là tổn hao trong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ.

     

    Eb = Eư + Iư ( Rb + Rưđ )

     

    Iư Eb = Iư Eư + I2 ( Rb + Rưđ )

     

    12

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Nếu đặt Rb + Rưđ = R thì hiệu suất biến đổi năng lượng của hệ sẽ là:

     

    ηư =

    		  

    Iu Eu

    =

    		    

    ω

    		  

    Iu Eu + Iu2 R

    ω +

    MR

    		  
           

    ( Kφdm)2

    		  

    ηư =

    		  

    ω∗

    		          
     

    ω∗ + R∗ .(ω∗ )x −1

    		      

    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* = (ω*)x thì:

     

    ηư =

    ω∗

    (2- 5).

    ω∗ + R∗ (ω∗ )x −1

    ω                                                                          ω

     

    ωđm                                                                       1

     

    Mđ                                                                               M     1             ηư

     

    Hình 2-3: 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 trường hợp mômen tải là hằng số trong toàn giải điều chỉnh. Cũng thấy rằng không nên nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng vì như vậy sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất của hệ.

     

    13

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    • Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả ở không tải lý tưởng.
    • Nhược điểm: Phải có bộ nguồn có điện áp thay đổi nên vốn đầu tư cơ bản lớn và chi phí vận hành cao.

    2.1.2Nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ.

     

    Điều chỉnh từ thông kích từ của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mômen điện từ của động cơ M = KφIư và sức điện động quay của động cơ Eư = Kφω. Mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến, vì vậy hệ điều chỉnh từ thông cũng là hệ phi tuyến:

     

    iK =

    		  

    eK

    + ωK

    dφ

    ( 2- 6 ).

    r

    + r

    dt
     

    b

    K

    		      

    trong đó: rK – điện trở đây quấn kích thích

     

    rb – điện trở của nguồn điện áp kích thích

     

    ωK – số vòng dây của dây quấn kích thích

     

    Trong chế độ xác lập ta có hệ:

     

    iK =

    		  

    eK

    ; φ = f[iK]

    r

    + r
     

    b

    K

    		  

    Thường khi điều chỉnh từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyên bằng giá trị định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và được gọi là đặc tính cơ bản ( đôi khi chính là đặc tính cơ tự nhiên của động cơ ). Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện. Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là mômen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Ngay cả khi giữ nguyên dòng điện phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ cũng giảm rất nhanh khi giảm từ thông kích thích:

     

    βφ =

    ( Kφ )2

    hay β* = ( φ* )2

    		    
     

    Ru

    		        
           

    ω

    		  
             

    ωmax
     

    ik

    		  

    I

    +

    		  
           

    U dkφ

    rbk

    rk

    E

    		    
     

    Lk

    		      
     

    wk

    		  

    –

    		  
           
             
     

    a)

    		    

    0

    Mđm M
           
             

    b)

    Ik wk

     

     

    Lk(uđk φ )

    φ
     

    0

    c)

     

    Hình 2- 4 Sơ đồ thay thế (a) Đặc tính điều chỉnh khi điều chỉnh từ thông động cơ (b) Quan hệ φ(ikt), (c) .

     

    Do điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm từ thông nên đối với các động cơ mà từ thông định mức nằm ở chỗ tiếp giáp giữa vùng tuyến tính và vùng bão hào của đặc tính từ hoá thì có thể coi việc điều chỉnh là tuyến tính và hằng số C phụ thuộc vào thông số kết cấu của máy điện:

     

    15

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    φ = ciK =

    		  

    c

    eK

    r

    + r
     

    b

    K

    		  
    • Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông có thể diều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản ncb. Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào giường. Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế, thiết bị đơn giản.
    • Kết luận:

    Từ những ưu, nhược điểm của hai phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều ta vừa xét ở trên thì ta thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ là thích hợp hơn.

     

    2.2. Lựa chọn mạch lực cho truyền động động cơ điện một chiều có đảo chiều quay.

     

    • Chọn truyền động Tiristo – động cơ điện một chiều (T- Đ) có đảo chiều quay.

    Do chỉnh lưu tiristo dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển được khi

     

    mở, còn khoá theo điện áp lưới cho nên truyền động van thực hiện đảo chiều

     

    khó khăn và phức tạp hơn truyền động máy phát động cơ. Cấu trúc mạch lực

     

    cũng như mạch điều khiển hệ truyền động T- Đ đảo chiều có yêu cầu đảo chiều

     

    cao và có logic điều khiển chặt chẽ.

     

    Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động (T- Đ) đảo chiều:

     

    + Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động

     

    cơ.

     

    • Giữ nguyên chiều dòng điện kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng. Trong thực tế, các sơ đồ truyền động (T- Đ) đảo chiều có nhiều song đều

    thực hiện theo một trong hai nguyên tắc trên và được phân ra thành các loại sơ đồ chính sau:

    16

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    • Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng (Φ = const). Hệ này có ưu điểm dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp:

     

    Hình 2- 4 Sơ đồ truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng.

    • Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ. Loại này dùng cho công suất lớn, ít thực hiện đảo chiều:

     

    Hình 2- 5 Sơ đồ truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ.

     

    • Truyền động dùng hai bộ biến đổi, cấp cho phần ứng điều khiển riêng, hai bộ điều chỉnh làm việc riêng rẽ với nhau. Tại một thời điểm chỉ phát xung mở một bộ còn bộ kia khoá hoàn toàn. Sơ đồ này dùng cho mọi giải công suất và có khả năng đảo chiều với tần số lớn:

    17

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    Hình 2- 6 Sơ đồ truyền động hai bộ biến đổi, cấp cho phần ứng điều khiển riêng, hai bộ điều chỉnh làm việc riêng rẽ với nhau.

    • Truyền động dùng hai bộ biến đổi đấu nối song song ngược điều khiển chung. Sơ đồ này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện việc đảo chiều êm nhưng có nhược điểm kích thước cồng kềnh, vốn đầu tư lớn, tổn thất lớn.

     

     

    Hình 2- 7 Sơ đồ truyền động hai bộ biến đổi đấu nối song song ngược điều khiển chung.

     

    • Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung. Dùng cho dải công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao.

     

    18

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Hình 2- 8 Sơ đồ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung.

    Về nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển, có thể chia làm hai loại chính:

     

    điều khiển riêng và điều khiển chung.

     

    1. Truyền động T- Đ đảo chiều điều khiển riêng.

     

    Khi điều khiển riêng hai bộ biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, tại một thời điểm chỉ phát xung điều khiển vào một bộ biến đổi còn bộ kia bị khoá do không có xung điều khiển. Hệ có hai bộ biến đổi là BĐ1 và BĐ2 với các mạch phát xung điều khiển tương ứng là FX1 và FX2, trật tự hoạt động của các bộ phát xung này được quy định bởi các tín hiệu logic b1 và b2. Quá trình hãm và đảo chiều được mô tả bằng đồ thị thời gian. Trong khoảng thời gian 0 ÷ t1, BĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu với góc α1< π/2 còn BĐ2 khoá. Tại t1 phát lệnh đảo chiều bởi iLđ, góc điều khiển α1 tăng đột biến lớn hơn π/2, dòng phần ứng giảm dần về không, lúc này cắt xung điều khiển để khoá BĐ1, thời điểm t2 được xác định bởi cảm biến dòng điện không SI1. Trong khoảng thời gian trễ τ

     

    • t3÷ t2, BĐ1 bị khoá hoàn toàn, dòng điện phần ứng bị triệt tiêu. Tại t3, s.đ.đ động cơ E vẫn còn dương, tín hiệu logic b2 kích cho FX2 mở BĐ2 với góc α2> π/2 và sao cho dòng điện phần ứng không vượt quá giá trị cho phép, động cơ

    được tái sinh, nếu nhịp điệu giảm α2 phù hợp với quán tính của hệ thì có thể duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngược không đổi, điều này được thực hiện bởi các mạch vòng dòng điều chỉnh tự động của hệ thống. Trên sơ đồ khối logic LOG, iLđ, iL1, iL2, là các tín hiệu logic đầu vào; b1, b2 là các tín hiệu logic đầu ra để khoá các bộ phát xung điều khiển.

     

    • iLđ = 1 : phát xung điều khiển mở BĐ1.
    • iLđ = 0 : phát xung điều khiển mở BĐ2.
    • i1L(i2L) = 1 : có dòng điện chảy qua BĐ1 (BĐ2).
    • b1, b2 = 1 : khoá bộ phát xung FX1 (FX2).

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    a   b

    c

    		  
         

    B § 1

    U α 1

    α1

    		    
         

    F X 1

    		      

    i1L

    S I1

    		    

    i i

    		      

    u

    		      

    L O G

    		      

    i2 L

    S I2

    		    
         

    α 2

    		      

    U α 2

    		    

    B § 2

    F X 2

    		      
     

    I

    		    
     

    E

    L

    R

    +                                       –

     

     

     

     

     

    20

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Hình 2- 8 Sơ đồ khối hệ truyền động đảo chiều và các tín hiệu điều khiển.

     

    Trên hình vẽ 2- 8 cho một ví dụ mạch điều khiển quá trình đảo chiều.Đồ thị thời gian của các tín hiệu mô tả ở hình vẽ trên.

     

    b1 = iLd .i1L + i2L               ; b2 = iLd .i2L + i1L

     

    Khoảng thời gian trễ được đảm bảo bởi các mạch xung có độ rộng không đổi T.

     

    Hệ truyền động van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc an toàn, không có dòng điện cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi, song cần một khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không.

     

    i1L

    		  

    1

    		                        

    b1′

    		      
                                   
         

    &

    		                    

    b1

    		  
             

    1

    		                      

    1

    		    
         

    -1

    		                                  
                                       
                                                 
                                                       

    i2L

    		                            

    τ

    		                  
                                                     
                                           
                             

    b2′

    		  

    b2

    		  
               

    1

    		      
         

    -1

    		    

    &

    		                              

    1

    		    
                                               
                                     
                                     
                                       

    τ

    		            
                                 
                                                           
                                                           

    Hình 2- 9 Sơ đồ mạch lôgíc LOG.

     

    2. Truyền động (T- Đ) đảo chiều điều khiển chung.

     

    Trên H 2- 9 mô tả ví dụ về hệ T – Đ đảo chiều điều khiển chung, tại một thời

     

    điểm cả hai bộ biến đổi đều nhận được xung mở, nhưng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lưu, còn bộ biến đổi kia làm việc ở chế độ đợi.

    Đặc tính điều khiển của BĐ1 là đường I, đặc tính điều khiển của BĐ2 là đường II. Giả thiết α1 < π/2; α2 > π/2 sao cho Ed1 ≤ Ed 2 thì dòng điện chỉ có thể chảy từ BĐ1 sang động cơ mà không thể chảy từ BĐ1 sang BĐ2 được. Để đạt được trạng thái này thì các góc điều khiển phải thoả mãn điều kiện:

    α2  ≥ π − α1  hay β2  ≤ α1

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Nếu tính đến góc chuyển mạch μ và góc khoá δ thì giá trị lớn nhất của góc điều khiển của bộ biến đổi đang ở chế độ nghịch lưu đơi phải là:

     

    αmax  = π – ( μmax  + δ ).

     

    Và giá trị nhỏ nhất của góc điều khiển của bộ biến đổi đang làm việc ở chế độ nghịch lưu là:

     

    • min ≥ μ + δ.

    Nếu chọn | Ed1| = | Ed2| thì α1 + α2 = π và ta có phương pháp điều khiển chung đối xứng, khi này sđđ tổng trong mạch vòng giữa hai bộ biến đổi sẽ triệt tiêu và dòng điện trung bình chảy vòng qua hai bộ biến đổi cũng triệt tiêu:

    Icb  =

    Ed1  + Ed 2

    = 0
     
     

    Rcb

    trong đó Rcb là tổng điện trở trong mạch vòng cân bằng.

     

    Trong thực tế điều khiển thường dùng phương pháp điều khiển chung không đối xứng, tức là α2 > π – α1, khi đó | Ed2 | > | Ed1 | và không có dòng điện cân bằng.

     

     

    a

     

    b

     

    c

     

         

    I

    		  
     

    id1

    icb

    1

    		  
     

    Lcb

    Lcb

    E

    		  

    K1

    A2

    		  
         
       

    I

    		    
     

    `

    		  

    L

    Ud
         

    A1

    		  

    II

    		    
           

    B§1

    Lcb

    Lcb

    B§2

    		  
         

    R

    		  
     

    id1

    icb

    2

    		  
           

    i

     

    22

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Ed / Eα 0

    Eα 2 > Eα1 (α1)

    1

    		  
    • / 2

    0

    		  

    X

    α1

    α 2

    β 2
     

     

    -1

     

    II                             I

     

    α1max          α2 max

     

     

    Hình 2-10 Sơ đồ nguyên lý và đặc tính chỉnh lưu đảo chiều điều khiển chung.

     

    Trong các phương pháp điều khiển chung, mặc dù đã đảm bảo Ed 2  ≥ Ed1  ,

     

    tức là không xuất hiện dòng điện trung bình của dòng điện cân bằng, song giá trị tức thời của sđđ các bộ chỉnh lưu eđ1(t),ed2(t) luôn khác nhau, do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cân bằng. Để hạn chế biên độ dòng điện cân bằng thường dùng các cuộn kháng cân bằng Lcb. Trong sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha dòng điện cân bằng chảy trong hai vòng độc lập mỗi vòng tạo thành một chỉnh lưu ba pha hình tia.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    24

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    / 2

    Π / 2

    		    
     

    Π

    =

    		    
     

    =

    2

    		    
     

    α

    		    
     

    1

    		      
     

    α

    		      

    1

    A

    		    

    d1

    K

    cb

    cb

    d

    d

    U

    U

    Ui

    E

    Π5 /12

    = Π7/12

    =

    2

    1

    α

    α

    		  

    Π / 3

    = Π2/3

    =

    2

    α

    1

    		  

    α

    		  

    /5

    		  

    Π5 / 6

    		    

    Π

    		  

    =

    		    

    =

    		  

    2

    		    
     

    α

    		    

    1

    		        

    α

    		        

    1

    d

    cb

    cb

    d1

    d

    K

    A

    Ui

    E

    U

    U

    S¬ ®å ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn trong m¹ch

    H×nh1.21

    		  
       
       

    chØnh l−u ba xung (vßng1) ®iÒu khiÓn chung ®èi xøng, ®iÖn
       

    c¶m cña t¶i lμ v« cïng lín

    		  

    1

    A

    		      

    K

    cb

    		  

    d1

    d

    d

    cb

    U

    U

    U

    i

    E

     

                             

    cbcb

    		    

    d1
                                 
                                 
                                 
                                 
                                 
                                 
             

    d

    d

    		              
                           

    1

    A

    		                  
             

    K

    		          

    Ui

    		      
             

    U

    U

    		              

    E
               

    H×nh1.22
                                 

    S¬ ®å ®iÖn ¸p vμ dßng ®iÖn trong

    		  
                             

    m¹ch chØnh l−u ba xung (vßng1) ®iÒu khiÓn chung kh«ng ®èi xøng,
                             

    ®iÖn c¶m cu¶ t¶i lμ v« cïng lín

    		  

    25

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Trên các hình 2- 11 và 2- 12 giới thiệu quá trình điện áp cân bằng Ucb, dòng điện cân bằng icb trên vòng I. Các điện áp Uđk1 và Uđk2 được đo giữa các điểm K1 và A2 của chỉnh lưu với điểm trung tính của nguồn xoay chiều ba pha,điện áp chỉnh lưu Ed1 được đo giữa điểm 1 và trung tính nguồn. Trên hình 2- 11 mô tả quá trình khi điều khiển chung đối xứng, hình 2- 12 mô tả quá trình khi điều khiển không đối xứng, có thể thấy rõ tác dụng giảm biên độ dòng cân bằng khi điều khiển chung không đối xứng. Dạng điện áp chỉnh lưu Ed hơi đặc biệt do có tính đến sụt áp trên các điện kháng cân bằng:

     

    E

    d1

    = U

    dk1

    −

    1

    U

    cb

    =

    1

    (U

    dk1

    + U

    dk 2

    ).

    		  

    2

    2
                     

    Bằng cách tương tự có thể xây dựng được các đồ thị Uđk, UdA1 và Ed2, các đồ thị này có dạng tương tự ở trên. Điện áp chỉnh lưu của cả bộ biến đổi sẽ bằng:

     

    Ud = Ed1 – Ed2.

     

    3. Nhận xét chung.

     

    Ưu điểm nổi bật của hệ T – Đ là tốc độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suất rất cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống.

     

    Nhược điểm chủ yếu là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy điện, và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều. Hệ số công suất cos ϕ của hệ nói chung là thấp.

     

    Ngoài ra trong hệ truyền động van đảo chiều điều khiển riêng có ưu điểm là làm việc an toàn, không có dòng điện cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi, song cần một khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không.

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Từ những ưu điểm đó ta chon hệ truyền động T – Đ đảo chiều điều khiển riêng.

     

    III. Tìm hiểu mạch chỉnh lưu cầu 3 pha.

     

    1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển.

     

                 

    a  b

    c

    		        
               

    T 2

    		  

    T 1

    		        
               

    T 4

    		  

    T 3

    		        
               

    T 6

    		  

    T 5

    		        
                 

    §

    		          

    Uf

    A

    		  

    B

    		  

    C

    		  

    A

    Uf

    A

    B

    C

    A
                         

    0

    t1

    t2

    t3

    t4

    t5

    t6

    t7

    		          
               

    Ud

     

    Ud

     

    I1

    X1

     

    I3

    X3

     

    I5

    X5

    ABCA
       

    Uf

    I2

    X2

     

    I4

    X4

     

    I6

    X6

     

    Ud

     

    UT1

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Hình 2-13. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng.

     

    a- sơ đồ động lực, b- giản đồ các đường cong cơ bản, c, d – điện áp tải khi góc

    mở α= 600 α= 600.

     

    Đây là chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ với hai nhóm: T1, T3, T5 hình thành nhóm catôt chung; còn T2, T4, T6 là nhóm anôt chung.

     

    Theo dạng sóng điện áp thì điện áp tổng đập mạch bậc sáu và trị số đỉnh của nó bằng điện áp dây. Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin.

     

    Giả thiết T5 và T6 đang dẫn nên VF = Uc , VG = Ub .

     

    Tại ωt1 = π/6 + α cho xung điều khiển mở T1. Tiristor này sẽ mở vì Ua >0 .

     

    Sự mở của T1 làm cho T3 bị khoá một cách tự nhiên vì Ua > Uc. Lúc này T6 và

     

    T1 dẫn và điện áp trên tải là: UL = Ud = Ua – Ub .

     

    Tại ωt2 = 3π/6 + α cho xung mồi để mở T2. Tiristor này sẽ mở vì khi T6

     

    dẫn có điện áp Ub đặt nên anôt của T2 mà Ub > Uc. Sự mở của T2 làm cho T6 bị

     

    khoá lại một cách tự nhiên.

     

    Các xung điều khiển lệch nhau π/3 lần lượt được đưa đến các cực điều khiển theo thứ tự như sau:

     

    Thời điểm

    Mở

    Khoá
         

    π/6 + α

    T1

    T5
         

    3π/6 + α

    T2

    T6
         

    5π/6 + α

    T3

    T1
         

    7π/6 + α

    T4

    T2
         

    9π/6 + α

    T5

    T3
         

    11π/6 + α

    T6

    T4
         

    Điện áp trung bình trên tải được tính theo công thức:

     

    Ud = UL =

    6

    5π / 6 +α

    3 3 U f .N max cosα

    ( 2- 7 ).

    ∫U m sinωt dωt =
     

    2π

    π / 6

    π

    		  

    28

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    =

    3

    U f . f max cosα = 1,35U f . f max cosα

    ( 2- 8 ).
     
     

    π

    		  

    Trong đó Uf. N max là điện áp pha cực đại, Uf. f max là điện áp dây cực đại.

     

    Khi góc mở α nhỏ dạng sóng biểu diễn trên hình (2- 13) cho thấy điện áp

     

    Ud đập mạch bậc sáu, nhưng khi α lớn, điện áp trên tải sẽ có phần âm, dòng

     

    điện trong các tiristor có dạng chữ nhật nhưng dòng điện qua thứ cấp máy biến

     

    áp là hoàn toàn đối xứng và không có thành phần một chiều tránh cho lõi sắt bị

     

    bão hoà. Sơ đồ cầu ba pha còn gọi là cầu Graetz được sử dụng rộng rãi bởi

     

    dòng điện trong các dây quấn và dây nguồn hoàn toàn đối xứng.

     

    Công suất định mức của máy biến áp:

    		  

    S1 = S2 = 1,05 Pd

    (2- 9).

    2. Tính chọn van động lực.

     

    Thông số của động cơ: Pđm = 1 KW

     

    Uđm = 220 V

     

    nđm = 1000 vòng/phút

     

    • = 81 % Iđm = 5,6 A
    • Điện áp ngược lớn nhất tiristor phải chịu:

    Un max = Knv . U2 = Knv . U d

    Ku

     

    trong đó: Knv =

    6

    ; Ku = 3

    6
               

    π

    ⇒ Un max =  6 .

    220

    =

    π .220

    = 230,38 (v)
     

    3

    		  

    3

    6

    		      
                 

    π

     

    Điện áp ngược của van cần chọn:

     

    Unv = Kdt U . Un. max

     

    trong đó: Kdt U – hệ số dự trữ điện áp, chọn Kdt U = 1,8

     

    • Unv = 1,8 . 230,38 = 424,69 (v)
    • Dòng điện làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng:

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Ilv = Ihd = khd. Id

    		  

    trong sơ đồ cầu ba pha, hệ số dòng điện hiệu dụng: khd =

    1
       

    3

    ⇒ Ilv = Ihd = I d

    = 5,6 = 3,23  ( A)

    		  

    3

    3

    		  

    Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đủ diện tích tản nhiệt; không có quạt đối lưu không khí với điều kiện đó dòng điện định mức của van cần chọn là:

     

    Iđm = ki. Ilv = 3,2. 3,23 = 10,34 ≈ 10 (A)

     

    mà ki – hệ số dự trữ dòng điện, chọn ki = 3,2

     

    Từ các thông số Unv, Iđm ta chọn 6 tiristor loại BTW 42 – 60 RC có các thông số sau:

     

    Điện áp ngược cực đại của van :

     

    Dòng điện định mức của van :

     

    Đỉnh xung dòng điện :

     

    Dòng điện của xung điều khiển :

     

    Điện áp của xung điều khiển :

     

    Dòng điện rò :

     

    Sụt áp lớn nhất của tiristo ở trạng thái dẫn :

     

    Tốc độ biến thiên điện áp :

     

    Thời gian chuyển mạch :

     

    Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép :

     

    Tính toán chọn máy biến áp chỉnh lưu

     

    Công suất biểu kiến của máy biến áp:

    Un = 600 (v)

     

    Iđm = 10 (A)

     

    Ipik = 150 (A)

     

    Iđk = 0,05 (A)

     

    Uđk = 1,5 (V)

     

    Ir = 0,003 (A)

     

    U = 2 (V)

     

    dudt  = 1000 v / s

     

    tcm = 35 (μs)

     

    Tmax = 1250 C

     

     

    • = K s .Pd = K s ηP = 1,05.10000,81 = 1296(VA)

    Điện áp nguồn chọn :U1=220 V

     

    Tính điện áp thứ cấp máy biến áp:

     

    30

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    U

     

    U

     

    • 0

     

     

    2

    • U d + U v + U dn + 2. U BA  = 220 + 2.2 + 0 + 2.(6%.220) = 254,2(V )

     

    cosαmincos100

     

    • U d = 254,2 = 108,6V KU 3 6

    Π

     

    Với Ud :Điện áp tải

     

    U V :Sụt áp trên van

     

    U dn :Sụt áp trên dây nối, coi như bằng 0.

     

    UBA : Sụt áp trên biến áp,lấy độ dự trữ sụt áp của máy biến áp là 6% Chọn góc mở nhỏ nhất của van là 100

     

     

     

     

     

     

    31

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ MENTOR II

     3.1. Giới thiệu về Mentor II

    MentorII là một phiên bản mới nhất của Control Techniques. Mentor II. được ứng dụng trong những kỹ thuật tiên tiến có tính linh hoạt cao. Đây là một sản phẩm rất cần cho một hệ thống đòi hỏi sự chính xác và yêu cầu sự tái sinh. Ví dụ như trong hệ thống máy cuộn, máy vẽ, máy dán giấy, cầu trục. MentorII có bộ vi sử lý công nghiệp điều khiển động cơ điện một chiều. Phạm vi đầu ra của dòng điện là 25A đến 1850 A. Thiết bị này có điều khiển động cơ một chiều ở chế độ một góc phần tư hoặc bốn góc phần tư. Điều khiển một góc phần tư là điều khiển động cơ chỉ quay theo chiều thuận. Điều khiển bốn góc phần tư là điều khiển động cơ có đảo chiều quay. Cả hai kiểu điều khiển trên đều điều khiển tốc độ động cơ, có thể thêm điều khiển mômen động cơ. Những thông số của MentorII được lựa chọn và thay đổi tại bảng điều khiển, MentorII hay một giao diện qua truyền thông nối tiếp. Sau đây là một số đặc tính của MentorII.

     

    3.1.1. Nguồn cung cấp

     

    Sự cố mất 1 hay nhiều pha đầu vào được tự động phát hiện. Thiết bị sẽ chạy mà không để ý tới

     

    3.2.1. Đầu ra:

     

    6 xung đầu vào SCRR tạo ra 12 xung đầu ra.

     

    3.1.3. Phản hồi tốc độ:

     

    Điện áp phần ứng dụng động cơ hoặc máy phát tốc hoặc phản hồi số. Có PID trong mạch vòng tốc độ.

     

    3.1.4. Phản hồi dòng điện:

    Là 0.1%

     

    Mạch vòng dòng điện tuyến tính, tần số 80Hz.

     

    32

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Đáp lạ mọi giá trị của dòng điện.

     

    3.1.5. Điều khiển

     

    Tất cả các tín hiệu tương tự và hầu hết các tín hiệu số nhập vào đều có thể do người sử dụng tạo ra cho các ứng dụng đặc biệt.

    PID mạch vòng tốc độ

     

    Bộ tín hiệu số cho điều khiển vị trí

     

    Bộ phát tốc cho đo lường

     

    Chương trình điều khiển giảm từ thông.

     

    Phát hiện tự động tín hiệu nối tiếp và sự cố mất pha.

     

    Hệ thống thực đơn thiết lập tham số.

     

    Có thể thiết lập lại thông số cuối trong mỗi thực đơn.

     

    Thực đơn thiết lập phục vụ cho việc truy cập nhanh tới tham số.

     

    Cho dù điều khiển đơn hay điều khiển hoàn toàn, về căn bản là một hàm điện áp ra, là hàm góc mở của SCR có thể kiểm soát chính xác.

    Chất lượng của thông tin đáp lại từ động cơ tuỳ thuộc vào khả năng nhận của thiết bị. Một số dữ liệu có thể là nguồi ngoài như tốc độ đặt, mômen đặt, tốc độ phản hồi của động cơ. Một số bên trong như điện áp và dòng điện đầu ra, và điều kiện của hệ thống tại mỗi giai đoạn.

     

    MentorII trang bị một bộ vi xử lý và phần mềm được định hình bởi những tham số cài đặt bởi người sử dụng. Những tham số là nhân tố quan trọng liên qua tới hoạt động của động cơ. Xa hơn nữa những tham số được cung cấp cho truyền thông, bảo mật và hàm thao tác khác.

    3.1.6. Thực đơn.

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Số lượng tham số lớn, tuy nhiên việc hiểu chúng và truy cập chúng được làm dễ dàng bởi việc thu xếp chúng trong những thực đơn, mỗi thực đơn gồm một nhóm logic hoặc hàm đặc biệt.

     

    3.2. Cấu tạo và chức năng.

     

    MentorII có nhiều chức năng nên cấu tạo tương đối phức tạp. Trong bản đồ àn này chúng ta đi sâu vào tìm hiểu MentorII M25 và M25(R).

    Các hàm điều khiển động cơ một chiều là điều khiển tốc độ, mômen, phương hướng quay. Tốc độ tỷ lệ thuận với thành phần ứng và tỷ lệ nghịch với từ thông Mômen tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng và từ thông. Hướng quay liên quan tới cực tính của điện áp phần ứng và kích từ:

     

    F1+

    F2+

    A1+

    A2+

    SF *

     

    FELD                        ANKER

     

     M

     

    Hình 3.1. Sơ đồ nối điện áp phần ứng và kích từ vào MentorII.

     

    1. Điện áp phần ứng: “back – emf” là mọt thành phần của điện áp phần ứng. Như vậy giả thiết từ thông không đổi, có thể điều khiển tốc độ tới điểm nơi điện áp cực đại. Dòng điện phần ứng cũng làm một hàm của điện áp phần ứng, do vậy tốc độ sẽ phụ thuộc vào điện áp và mômen cực đại từ tốc độ cơ sở (tại điện áp phần ứng cực đại).

    b, Điện áp kích từ: nó xác định dòng điện kích từ, từ thông. Nếu điện áp kích từ là độc lập với điện áp phần ứng thì tốc độ tăng đến tốc độ cơ sở và lúc đó dòng điện max. Khi mômen tỷ lệ với từ thông, mômen cực đại sẽ giảm nếu tốc độ được tăng bằng cách giảm từ thông.

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Về cơ bản, thay đổi tốc độ động cơ một chiều là điều khiển điện áp phần ứng của động cơ. MentorII được trang bị có khả năng điều khiển từ thông nếu tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản được yêu cầu. Điều khiển riêng từ thông để động cơ đạt đến tốc độ và mômen cũng được ứng dụng. Ngoài ra ta lựa chọn một phương thức phản hồi của MentorII để có một mạch vòng khép kín.

     

    Một nguồn điện áp một pha được cung cấp cho cầu thyriostor và một trở kháng được mắc song song với nó sinh ra một dòng điện gián đoạn dùng để mở góc mở thyristorr, và dừng nguồn điện khi qua điểm không ở nửa chu trình. Điện áp cực đại khi thyristorr đã mở, đó là lúc f trong hình 2.1 trở về không. Khi làm chậm góc mở làm giảm dòng điện ra. Khi tải làm cảm ứng, như kích từ của một động cơ chẳng hạn dòng điện trở thành liên tục. Đồ thị dòng điện chậm pha hơn điện áp do cảm ứng của tải và một phần vì sự trễ của góc mở.

     

    AC

    Inductive

    VDCLoad

    VDC

    Current

    fund ementel

     

    Hình vẽ 3.2. Nguồn cung cấp cho mạch kích từ

     

    Đảo chiều quay động cơ điện theo hai cách, tuỳ thuộc vào kiểu cầu của thiết bị. Cách điều khiển đơn giản nhất là dùng một cầu ba pha để điều khiển động cơ. Lúc này động cơ không đảo được chiều quay. Vì vậy, muốn đảo chiều ta phải có khoá chuyển đổi như trong hình vẽ 3.3

     

    35

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    AC field supply

     

    AC                M

     

    Hình 3.3. Sơ đồ mắc một cầu 3 pha dùng công tắc chuyển đổi để đảo chiều.

    Tuy nhiên thực tế yêu cầu điều khiển đầy đủ hai chiều của động cơ. Với khả năng đảo mômen nhanh chóng và liên tục. Ta mắc hai cầu song song ngược như hình vẽ 3.4. Sơ đồ này có thể điều khiển đầy đủ đảo chiều và hãm mà không cần khoá chuyển đổi.

     

    AC feild supply

     

    AC

     

    M

     

    Hình 3.4. Sơ đồ mắc hai cầu 3 pha song song ngược

     

    Khi hãm bằng phương pháp hãm động năng hình vẽ 2.5. Lúc này sự giảm tốc độ không kiểm soát được và cũng không tuyến tính.

     

     

    36

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    AC feild supply

     

    BRAKING

     

    RESISTOR

     

    AC

    M

    Hình 3.5. Hãm động năng.

     

    Dù sử dụng một góc phần tư hay bốn góc phần tư, động cơ điện vẫn luôn phụ thuộc vào điện áp. Mà điện áp ta có thể kiểm soát được chính xác thông qua góc mở của thyristor của cầu 3 pha.

    Như đã nói ở phần trên, thay đổi tốc độ động cơ ta có thể thay đổi điện áp phần ứng. Để làm được điều này ta điều khiển góc mở của các thyristor. Mentor II cho phép người sử dụng điều khiển tự động góc mở cho thyristor. Người sử dụng chỉ cần đặt giá trị tốc độ yêu cầu vào và truy nhập các tham số của MentorII sao cho hệ thống làm việc tối ưu nhất. Trong sơ đồ hình 3.6 ta thấy có hai mạch vòng khép kín là mạch vòng tốc độ và mạch vòng dòng điệnh. ở mạch vòng tốc độ, có tín hiệu đặt ở đầu vào. Tín hiệu này được sử dụng đặt tốc độ vào điều khiển động cơ. Trên MentorII ta có thể đặt tốc độ bằng biến trở hoặc phàn mền. Tín hiệu phản hồi tốc độ được lấy từ máy phát tốc để so sánh với tín hiệu đặt. ở mạch vòng dòng điện, tín hiệu phản hồi về lấy từ biến dòng ba pha của nguồn điện vào MentorII.

     

     

    37

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

     

     

     

     

     

    3.3. Cách nối mạch của MentorII.

     

    MentorII có thể chạy được chế độ một góc phần tư và bốn góc phần tư nên hai kiểu nối dây cho MentorII. Trong bản thuyết minh này ta chỉ xét cách nối dây ở chế độ bốn góc phần tư.

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    R

     

    Y

     

    B

     

     LC

     

     

    FIELD

     

    ON-          LC

     

    OFF

     

    Manual

     

    Set

     

    Speed

     

    Tach ogen error

     

    Four – quadrant

     

     

    LC

    		        
       

    RR

    		        
     

    31 21 25

    40

    		  

    LK
         
     

    E3

    		  

    0V

    		    
     

    E 2

    		    

    37

    		  

    START   START
     

    E1

    RL1

    		      
     

    L3

    		        
           

    RR

    LC
     

    L2

    		          
     

    L1

    Drive

    		  

    38

    MBO
     

    L11

    ready

    		      
               

    +10V

    L12

    		  

    34

    		    

    1

    RL2

    		  

    36

    		    

    -10V

    2

    		    

    RR

    		  

    3

    Zero

    		    
     

    200V

    		      

    +10V

    speed33  LC

    		  

    9

    		  
     

    100V

    		          
     

    A1

    A2

    F1

    F2

    		    

    m

     

    Hình 3.8. Sơ đồ nối dây 4 góc phần tư của MentorII

     

    Trước tiên ta nối hai công tắc tơ LC và RR. Công tắc tơ LC là công tắc chính để đóng nguồn ba pha vào Mentor II tại ba điểm L1-L3 đồng thời đóng từ L11 và L12. Ngoài ra còn có ba tiếp điểm nữa của công tắc tơ LC. công tắc tơ RR cũng có ba tiếp điểm liên động với tiếp điểm của LC. Phần ứng của động cơ được nối vào hai đầu A1 và A2; phần kích từ được nối vào hai đầu F1 và F2. Nếu điều khiển tốc độ động cơ bằng biến trở vào đầu vào số 1 – 3 của MentorII. Và cuối cùng ta mắc nguồn điều khiển vào ba điểm E1 – E3.

     

    Lưu ý trong quá trình nối dây, E1 – E3 phải trùng pha với L1 – L3.

     

    3.4. Bảng điều khiển

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Bảng điều khiển của Mentor II là nơi điều khiển và truy nhập các tham số của qua đó điều khiển động cơ

     

     

    .

     

    Hình 3.9. Bảng điều khiển của MentorII.

     

    Bàn phím của MentorII phục vụ 2 mục đích chính đó là:

     

    Cài đặt lại các tham số theo yêu cầu sử dụng.

     

    Thao tác đến các tham số cần hiển thị.

     

    Bàn phím gồm có một nút “Reset”, một nút “Mode”, hai nút lựa chọn thực đơn và hai nút lựa chọn tham số. Bấm nút “Mode” một lần để điều chỉnh tham số (nếu hiểu thị nhấp nháy thì cho phép điều chỉnh). Lúc này ta có thể dùng hai nút lựa chọn tham số để điều chỉnh, có thể điều chỉnh nhanh bằng cách ấn và giữ phím đó. Nhấn nút “Mode” lần nữa để thoát khỏi sự điều chỉnh. Lưu ý giá trị của tham số mới điều chỉnh sẽ bị mất đi khi tắt nguồn của thiết bị. Do đó ta phải truy nhập đến thực đơn đó và đặt tham số 00 bằng 1.

     

    Màn hình của MentorII hiển thị thực đơn (bên trái dấu thập phân), tham số (bên phải dấu thập phân) và dữ liệu tham số được chọn.

     

    40

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Ngoài ra còn có 6 đèn led hiển thị tình trạng làm việc của MentorII. Lưu

     

    • rằng 2 đèn led “cầu 1” và “cầu 2” sáng thì không nhất thiết lúc đó cầu đang hoạt động mà có thể do sự truyền dẫn phụ thuộc vào góc mở hay điều kiện hoạt động.

    3.5. Truyền tin nối tiếp.

     

    Giao tiếp nối tiếp với MentorII là một đặc tính quan trọng trong giao tiếp với thiết bị ngoại vi trong công nghiệp. Thiết bị ngoại vi có thể cài đặt toàn hoặc từng phần. Có khả năng biến đổi các tham số ngay lập tức thoả mãn các trạng thái của một chu trình nhiệm vụ hoặc điều kiện hoạt động khác nhau trong quá trình hoạt động.

     

    Phương tiện này giúp ta theo dõi liên tục hoạt động của thiết bị phục vụ cho điều khiển hoặc mục đích phân tích.

     

    Một phương thức truyền tin chuẩn cho tất cả các MentorII. Nó là gia diện máy – máy, cho phép một hoặc nhiều thiết bị được sử dụng trong hệ thống điều khiển bởi PLC hoặc máy tính.

     

    MentorII có thể điều khiển trực tiếp, hoạt động của chúng có thể thay đổi, và trạng thái của chúng được kiểm tra bởi một hệ thống điều khiển có thể giao tiếp khoảng 15 MentorII, và có thể lên đến 99 nếu có sử dụng bộ đếm hàng.

     

    Cổng truyền tin của thiết bị là chân PL2. Nối theo chuẩn RS422. Nghi thức là ANSI x3.28 – 2.5 – A4, như tiêu chuẩn cho những giao diện công nghiệp.

    3.5.1. Kết nối.

     

    Những phương thức truyền tin nối tiếp 9 chân loại D nối với PL2 trên MDA 2B. Chân nối này cung cấp chuẩn RS422 (ghi chú: RS422 thực tế cũng giống như RS485 cho phép nhiều hệ thống giám sát.)

    Chú ý: Kết nối RS232 có thể thay thế một phần của RS422.

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Những yếu tố của thông tin giữa hệ thống điều khiển và MentorII là ký tự ASCII.

    3.5.2. Điều chỉnh sơ bộ:

     

    Mỗi thiết bị yêu cầu một số nhận dạng, hoặc địa chỉ đặt bởi tham số 11.11. Baud 11.12 đòi hỏi sẽ được đặt phù hợp với hệ thống điều khiển. Dữ liệu, trạng thái thiết bị, đặt tham số có thể lấy từ thiết bị theo một vài cách

     

    Những yếu tố của thông tin giữa hệ thống điều khiển. Dữ liệu, trạng thái thiết bị, đặt tham số có thể lấy từ thiết bị theo một vài cách.

     

    Chân số

    RS232

    RS422
         

    1

    NC

    0V
         

    2

    TXD

    TXD
         

    3

    RXD

    RXD
         

    4

    		    
         

    5

    		    
         

    6

    0V

    TXD

    7

    0V

    RXD

    8

    		    

    9

    		    

    Dây cáp truyền tin không được chạy song song với dây cáp điện nào đặc biệt là dây nối thiết bị với động cơ. Nếu không tránh được thì phải đảm bảo khoảng cách cực tiểu là 300mm. Chiều dài cực đại của RS422 khoảng 1 mét.

     

     

    Ký tự

    ý nghĩa

    Mã ASCI

    Phím điều khiển
     

    HEX
             
               
     

    EOT

    Bit đầu tiên của câu lệnh giử cho MentorII

    04

    D
               
     

    ENQ

    Bit kết thúc của lệnh đọc dữ liệu

    05

    E
               
     

    STX

    Bit đầu tiên của câu trả lời của MentorII

    02

    B
               
     

    ETX

    Bit kết thúc của câu trả lời của Mentor II

    03

    C
               
     

    ACK

    Tín hiệu thông báo MentorII đã nhận được lệnh

    06

    F
               
     

    BS

    Lùi lại tham số trước tham số hiện hành

    08

    H
               
               

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    NAK

    Tín hiệu thông báo MentorII không hiểu câu lệnh

    15

    U
           

    3.5.3. Các ký tự điều khiển của Mentor II.

     

    3.5.4. Địa chỉ nối tiếp.

     

    Mỗi thiết bị có một nhận dạng hay địa chỉ (tham số 11.11) vì vậy chỉ có một thiết bị được nối là trả lời. Cho an toàn, mỗi số 2 ký tự địa chỉ của thiết bị được lặp lại, như vậy địa chỉ của thiết bị số 14 được gửi 4 ký tự: 1 1 4 4

     

    3.5.5. Nhận dạng tham số.

     

    Truyền tin bởi giao diện nối tiếp, tham số được xác định bởi 4 chữ số chỉ thực đơn và số tham số, nhưng không có thập phân. Ví dụ thực đơn 01 tham số 01 được viết là 0 1 0 1.

     

    3.5.6. Phần dữ liệu.

     

    Dữ liệu chiếm 5 đặc tính tiếp theo sau tham số. Không sử dụng dấu thập

     

    phân.

     

    3.5.7. Khối kiểm tra BCC.

     

    Cho phép thiết bị và hệ thống điều khiển đảm bảo thông tin truyền đi không bị lỗi tất cả các lệnh và trả lời đều phải được kết thúc bởi một khối kiểm tra.

     

    3.5.8. Gửi dữ liệu.

     

    Để dễ dàng ta lấy một ví dụ cụ thể để minh hoạ. Gửi mệnh lệnh giảm đi 47.6 % giá trị của tham số 01.17 đến MentorII có địa chỉ là 14.

    Khi muốn gửi dữ liệu đến MentorII thông qua cổng Com phải đúng theo cấu trúc sau:

     

    CONTRO

    ADDRES

    CONTRO

    PAR

    DAT

    CONTRO  BCC
     

    L

    		  

    S

    L

    0117

    A

    L

    EOT

    1144

    STX

    		  

    -0476

    ETX

    Control

    		  

    Control

    		    

    Control
     

    -D

    		  

    -B

    		    

    -C
                   

    Lưu ý: Mục dữ liệu có thể từ một đến năm ký tự đều được.

     

    43

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Khi xác nhận được tín hiệu gửi đến MentorII sẽ trả lời thông điệp:

     

    Mã ACK nếu MentorII hiểu và thực hiện được mệnh lệnh gửi đến.

     

    Mã NAK nếu MentorII báo mệnh lệnh sai, dữ liệu dài quá hoặc BCC sai.

     

    32.5.9. Đọc dữ liệu từ MentorII.

     

    Để dễ dàng ta lấy một ví dụ cụ thể để minh họa: Gửi mệnh lệnh đọc giá trị của tham số 01.17 đến MentorII có địa chỉ là 12.

     

    Ta có thể đọc các giá trị của tham số trên MentorII qua mệnh lệnh đọc dữ liệu có cấu trúc sau:

     

    CONTROL

    ADDRESS

    PAR

    CONTROL

    EOT

    1122

    0117

    ENQ

    Control

    		    

    Control
     

    -D

    		    

    -E
               
               

     

    Khi nhận được mệnh lệnh như trên MentorlII sẽ trả lời với cấu trúc như sau:

     

    CONTROL

    PARAM

    DATA

    CONTROL   BCC

    STYX

    0117

    -0476

    EXT

    Control

    		    

    Control
     

    -B

    		      

    -C
               

    3.6. Các tham số chính của MentorII.

     

    3.6.1 Menu1:Cài đặt tốc độ

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Các tham số của MentorII được tách thành các nhóm để thuận tiện cho việc tra cứu và truy nhập. Các nhóm đó gọi là các thực đơn, mỗi thực đơn sữ có các chức năng khác nhau.

     

     

     

     

     

     

     

     

    45

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

    H×nh 2.7 s¬ ®å logic lùa chän vμ giíi h¹n tèc ®é ®Æt

     

     

    46

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    3.6.1. Mentor1: Cài đặt tốc độ

     

    Có 4 kiển đặt tốc độ 01.17, 01.18, 01.19 và 10.20. Một trong bốn kiểu đó có thể đặt tốc độ từ – 1000. đến 1000. Và có thể truy cập qua bàn phím, chương trình hoặc truyền nối tiếp tại bất kỳ thời điểm nào. Bốn tham số này giúp cho MentorII có tính linh hoạt cao khi giao tiếp với các thiết bị khác. Hai lựa chọn 01.14 và 01.15 để lựa chọn một trong bốn kiểu đặt tốc độ trên.

     

    Việc thay đổi các tham só để lựa chọn lưỡng cực hay đơn cực đảo cực, và tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất của quay thuận, quay ngược. Tham số 01.11 để đặt “ON” nếu 01.11 = 0 thì 10.03 = 0. Tham số 01.12 đảo cực tính. Tham số 01.13 để lựa chọn 01.05 hay không.

     

    1. Tham số 1.1: RO tốc độ đặt trước khi bù.

    Theo dõi giá trị của tốc độ đặt liên tục. Tham số 1.1 cũng được sử dụng để bắt đầu khởi động cùng với 1.6.

     

    1. Tham gia 1.2: RO tốc độ đặt sau khi bù.

    Theo dõi giá trị của tốc độ đặt sau khi có thêm 1.4

     

    1. Tham số 1.3: RO đặt trước khi trễ:

    Tốc độ đặt trước khi có trễ (tham khảo thực đơn 2)

     

    1. Tham số 1.4: RW đặt bù:

    giá trị đạt (từ –1000 đến +1000) được cộng vào giá trị tốc độ đặt 1.1.

     

    1. Tham số 1.5: RW đặt inch.

    Là nguồn của tốc độ đặt khi chọn bởi 1.13 (điều khiển bởi chân TB3 –

     

    • và TB3-23). Cung cấp phương tiện tiện lợi để đặt các tốc độ yêu cầu khác nhau. Phải nhỏ hơn tốc độ cực đại đặt bởi 1.6 và 1.9.

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1. Tham số 1.6. RW tốc độ quay thuận cực đại.

    Đặt giới hạn dưới của tốc độ quay thuận. Tốc độ này không có ý nghĩa nếu 1.10 – 1 sẽ ngăn sự chênh lệch giữa tốc độ cực tiểu quay thuận và quay ngược khi tốc độ đặt vào là 0.

     

    1. Tham số 1.8: RW tốc độ quay ngược cực tiểu:

    Đặt giới hạn dưới của tốc độ quay thuận. Tốc độ này không có ý nghĩa nếu 1.10=1 sẽ ngăn sự chênh lệch giữa tốc độ cực tiểu quay ngược khi tốc độ đặt vào là 0.

     

    1. Tham số 1.9:RW tốc độ quay ngược cực đại.

    Đặt giới hạn trên của tốc độ quay ngược.

     

    1. Tham số 1.10: RW lựa chọn lưỡng cực:

    Trong trạng thái bình thường (=1) cho phép thiết bị trả lời tín hiệu tốc độ đặt 1.2 trong trường hợp hướng quay được xác định bởi tín hiệu lưỡng cực. Cực tính dương gây ra quay thuận, cực âm gây ra quay ngược. Khi 1.10=0 thiết bị trả lời tín hiệu theo kiểu đơn cực, cực tính âm xem như tốc độ 0. Khi đảo chiều được xác định bởi 1.12 (4 góc phần tư)

     

    1. Tham số 1.11RWđặt “ON”

    Mặc định là 0 nếu TB3-21 không kích hoạt . Không thể đặt là 1 trừ phi TB3-21 được kích hoạt. Tham khảo menu 8. Điều khiển bởi TB3 –25, 22, 23, 24.

     

    1. Tham số 1.12 RW lựa chọn quay ngược.

    48

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Quay ngược khi đảo cực tính của tốc độ đặt. Nó có hiệu ứng (trong 4 góc phần tư) khi quay ngược tín hiệu tốc độ mà không quan tâm đến hướng quay của động cơ. Mặc định bởi TB3-25,22,23,24.

     

    1. Tham số 1.13RW lựa chọn inch.

    Thay thế tất cả các tốc độ yêu cầu đặt bởi 1.5. Mặc định 1.13, tốc độ đặt bình thường. Điều khiển bởi TB3-22,23.

     

    1. Tham số 1.14RW đặt “Selector1”.

    Chọn 1 và 3 hay 2 và 4. Bốn giá trị của 1.14 và 1.5 sẽ cho phép lựa chọn một trong bốn giá trị của 1.17 và 1.20.

     

    1. Tham số 1.15 RW đặt “Selector2”.

    Chọn 1/2 hay 3/4 bốn giá trị của 1.14 và 1.15 sẽ cho phép lựa chọn một trong bốn giá trị của 1.17 và 1.20.

     

    1. Tham số 1.16 RW đặt đồng bộ.

    Không cho thiết bị chạy cho đến khi có tín hiệu tốc độ đặt.

     

    -16<1.1<+16

     

    Phương tiện này tiện lợi khi thao tác được an toàn, ví dụ trường hợp đẩy hay kéo thiết bị.

     

    1. Tham số 1.17, 1.18, 1.19, 1.20 RW đặt từ 1 đến 4.

    Thông số 1.17 là mặc định tốc độ đặt ngoài (tại TB1-3) vào 7.15

     

    Thông số 1.19 và 1.20 mặc định cho chương trình vào GP2 9Tb1 – 5) và GP3(TB1-6).

     

    49

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    3.6.2. Menu2. Độ trễ

     

     

     

     

     

     

     

     

    50

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

    H×nh 3.8 s¬ ®å logic lùa chän ®é trÔ

     

     

    Thông qua tham số 02.02 cho ta lựa chọn.

     

    + Bỏ qua chương trình trễ.

     

    51

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    • Một lựa chọn của độ trễ quay thuận và quay ngược trong điều khiển chạy bình thường và một độ trễ riêng cho chế độ inch.

    Sơ đồ logic của độ trễ có tính linh hoạt cao, có 2 giá trị cho một chế độ, ví dụ: Tăng thuận 02.04 và 02.08, tăng ngược 02.05 và 02.09…Tham số 02.18 cho phép chuyển giữa 2 nhóm đó. Ngoài ra còn có thể thay đổi không thông qua tham số 02.18 mà thông qua tham số 02.14 đến 02.17.

     

    Chương trình trễ có thể điều khiển bởi chương trình ngoài. Để kích hoạt 02.12 phải được sự cho phép của 2 tham số 02.13 và 01.13.

     

    Độ trễ có thể ngắt bởi tham số giữa trễ 02.03, giữa trễ ra tại giá trị hiện thời khi đặt lên 1. Giá trị của tốc độ đặt sau khi qua trễ được hiển thị bởi tham số 02.01.

    1. Tham số 2.1 RO đặt sau khi trễ.

    Hiển thị giá trị đặt sau bỏ qua hay khi lựa chọn độ trễ b. Tham số 2.2 RW cho phép trễ.

     

    Nếu đặt không hoạt động, giá trị của 2.1 bằng với giá trị của 1.3, bỏ qua chương trình trễ.

    1. Tham số 2.3 RW giữ trễ.

    Giữ đầu ra trễ ở giá trị hiện tại khi đặt là 1. Khi chương trình điều khiển tham số này, tốc độ của thiết bị được điều khiển từ nút “tăng” và “giảm” thay vì dùng biến áp.

     

    1. Tham số 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 RW

    Định nghĩa thời gian được dùng để tăng tốc dựa vào (1.3 =1000), hoặc để giảm tốc độ này về không.

     

    1. Tham số 2.8, 2.9, 2.10, 2.11 RW.

    Định nghĩa thời gian được dùng để tăng tốc dựa vào (1.3=1000), hoặc để giảm tốc từ tốc độ này về không.

    1. Tham số 2.12 RW nhịp độ trễ inch.

    Lựa chọn 1.13 = 1. Định nghĩa nhịp độ tăng tốc

     

    52

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1. Tham số 2.13 =1 RW cho phép trễ inch.

    Chọn độ trễ (bởi 2.12) khi khởi động. Nếu không chọn, độ trễ bình thường 2.4 đến 2.11 được sử dụng khi khởi động và hoạt động.

    1. Tham số 2.18 RW lựa chọn độ trễ chung.

    Cho phép lựa chọn giữa tất cả độ trễ của nhóm 1 nếu 2.14 đến 2.17 =0 hay tất cả nhóm 2.

    1. Tham số 2.19RW tính trễ.

    Khi 2.19 =1 thì thời gian trễ khi tăng tốc và giảm tốc được nhân 10.

     

     

     

     

     

     

    3.6.3. Menu 3. Lựa chọn phản hồi và mạch vòng tốc độ.

     

    53

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    H×nh 3.9 s¬ ®å lùa chän ph¶n håi vμ m¹ch vßng tèc ®é.

     

    Đầu vào chủ đạo là tham số 02.01 và 03.18. Tốc độ đặt có thể chỉ là tốc độ cứng kết quả là tốc độ 03.01 khi được thêm phản hồi tốc độ trở thành tốc độ lỗi 03.06. Tốc độ lỗi được xử lý bởi hàm PID thành đầu ra của mạch vòng tốc độ 03.07.

    Phản hồi tốc độ được dẫn từ một trong ba nguồn là: Phản hồi số, máy phát tốc hoặc điện áp phần ứng. Dù nguồn nào cũng trở thành phản hồi tốc độ.

     

    54

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Nếu điện áp phần ứng được chọn, nó được bù bởi 03.05 (dẫn xuất từ tốc độ lỗi). Tham số 03.05 được cộng hoặc trừ vào điện áp phần ứng tuỳ thuộc vào phải bù IR hoặc giảm IR thông qua 03.20.

     

    Phản hồi điện áp đi qua bộ so sánh với điện áp mức để tránh quá điện áp phần ứng. Sử dụng khi không dùng điện áp phần ứng là phản hồi. Tham số 03.15 là mức so sánh.

    Giá trị tốc độ phản hồi còn được sử dụng cho 2 mục đích nữa là: Thông báo tốc độ (rmp) và thông báo tốc độ không.

     

    1. Tham số 3.1 RO tốc độ yêu cầu khi vào mạch vòng tốc độ.

    Hiển thị giá trị của tốc độ sau khi bỏ qua hay tính độ trễ và tốc độ cứng (3.18) tốc độ đặt (3.22). Đây là tốc độ được gửi tới mạch vòng tốc độ theo điểm tốc độ.

    1. Tham số 3.2 RO tốc độ phản hồi.

    Hiển thị giá trị của tốc độ phản hồi, từ một trog ba nguồn phản hồi là phát tốc, phản hồi số hay điện áp phần ứng.

     

    1. Tham số RO tốc độ phản hồi

    Giá trị của tốc độ phản hồi động cơ. Yêu cầu đặt đúng 3.16, tốc độ tối

     

    đa.

     

    1. Tham số 3.4 RO điện áp phần ứng. Hiển thị điện áp phần ứng.
    1. Tham số 3.5 RO đầu ra bù IR.

    Là kết quả của giá trị IR thêm vào 3.17 hoạt động theo mạch vòng tốc độ đầu ra nguyên.

    1. Tham số 3.6 RO lỗi tốc độ.

    Là kết quả của tốc độ yêu cầu và tốc độ phản hồi.

     

    1. Tham số 3.7 RO đầu ra của mạch vòng tốc độ.

    Tốc độ quay thuận yêu cầu thành dòng điện yêu cầu (menu4).

     

    55

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1. Tham số 3.8 RO lỗi tốc độ bên trong.

    Giá trị tích hợp của 3.6, được sử dụng vào bộ bù IR, khi dùng phản hồi điện áp phần ứng (AVF).

    1. Tham số 3.9 RW cổng P mạch vòng tốc độ. Nguyên nhân của lỗi tốc độ (=03.09 chia cho 8)

    Khi tăng thêm giá trị này làm giảm độ tin cậy cảu hệ thống, nếu đặt quá cao hệ thống sẽ không ổn định. Tối ưu nhất là đặt giá trị cao nhất trước khi xuất hiện sự bất ổn. Đặt tối ưu mạch vòng tốc độ là sự kết hợp khéo léo của 3 cổng của bộ PID.

     

    1. Tham số 3.11 RW cổng D mạch vòng tốc độ.

    Nếu đầu vào là lỗi tốc độ 3.6 thì đầu ra là âm khi lỗi tốc độ tăng. Nếu đầu vào là tốc độ yêu cầu 3.1 thì đầu ra là dương khi tốc độ yêu cầu tăng, có hiệu ứng làm giảm. Nếu đầu vào là tốc độ phản hồi 3.2 thì đầu ra là ân khi tốc độ phản hồi tăng. Nó có hiệu ứng làm giảm, những phụ thuộc vào giá trị của tốc độ phản hồi không phụ thuộc vào tốc độ đặt.

     

    1. Tham số 3.12 RW lựa chọn phản hồi số.

    Đặt là 1 khi chọn phản hồi số. Đặt là 0 khi chọn phản hồi tương tự. m. Tham số 3.13 RW lựa chọn phản hồi điện áp phần ứng tương tự. Xác định loại phản hồi tương tự từ máy phát tốc hay nguồn ngoài nối tới

     

    TB1-9.

     

    1. Tham số 3.14 RW tỷ lệ phản hồi số.

    Giá trị đặt tương ứng với tốc độ cực đại của động cơ và với giá trị của bộ phản hồi số. Tính được bằng 750* 106 chia N*n

     

    Giá trị mặc định xác định trên cơ sở 1024 hàng mã hoá (của phản hồi số) và tốc độ tối đa 1750 vòng/phút. Tần số cực đại cho phản hồi số là 105kHz.

     

    1. Tham số 3.15 RW điện áp phần ứng cực đại.

    Đặt điện áp cực đại cho phép áp dụng cho phần ứng. Khi điện áp chọn phản hồi (3.12=0 và 3.13 =1), giá trị điện áp cực đại này là giá trị đo khi điện

    56

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    áp phần ứng thật là cực đại. Cho phép điện áp phần ứng liên tục tăng cho đến khi vượt tốc độ đặt tại 3.15. Nó dùng để ngăn ngừa điện áp tăng quá một giá trị nào đó.

     

    1. Tham số 3.16 RW tốc độ tối đa.

    Để đánh giá tốc độ phản hồi hiển thị ở 3.3 là tốc độ thực tế v/ph. Giá trị của 3.16 phải là tốc độ cực đại của động cơ (khi tốc độ động cơ lớn hơn 1999v/ph thì tốc độ hiển thị ở 3.3 chia cho 10).

    1. Tham số 3.17 RW bù ỉ.

    3.5=(3.8)*(3.17) chia 2048

     

    Giá trị này được sử dụng để tính toán điện áp phần ứng. Bù IR là phản hồi dương. chống lại sự tăng áp đột biến.

    1. Tham số 3.18 đặt tốc độ cứng.

    Tốc độ đặt đưa vào mạch vòng tốc độ không qua trễ.

     

    1. Tham số 3.19RW lựa chọn tốc độ cứng.

    Nếu 3.19 RW đặt là1 và 11.11=1 thì tốc độ đặt cứng 3.18 được them vào mạch vòng tốc độ.

    1. Tham số 3.20 RW lựa chọn IR.

    Nếu 3.20 =1 thì khi sử dụng điện áp phần ứng là phản hồi tốc độ, tốc độ sẽ giảm bớ.

    1. Tham số 3.21 RW lựa chọn đầu ra trễ.

    Khi 3.21=1 độ trễ được thêm vào mạch vòng tốc độ.

     

    1. Tham số 3.22 RW tốc độ bù.

    Được sử dụng về tín hiệu tốc độ không.

     

    Ngưỡng của giá trị đặt vượt quá 25.5% tốc độ cực đại. Tham khảo 10.9 x. Tham số 3.24 RW lựa chọn nguồn.

     

    Bộ PID trong mạch vòng tốc độ sử dụng một trong ba nguông.

     

    1=tốc độ lỗi 3.6 làm giảm sự biến đổi của tốc độ yêu cầu và phản hồi

     

    57

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    2=tốc độ đặt 3.1 vận hành thuận.

     

    3=tốc độ phản hồi 3.2 chỉ giảm sự biến đổi của phản hồi.

     

    1. Tham số 3.25 RW do tốc độ lỗi: Bằng 256 chia 96f*(3.25))

    Lọc tín hiệu tốc độ 3.4

     

    z1. Tham số 3.26 RO đầu vào máy phát tốc.

     

    Hiển thị phản hồi của phát tốc. Phát tốc dùng để báo tốc độ động cơ, 3.26 =1000. Đơn vị hiển thị là 0.1%.

    z2. Tham số 3.27 RO phạm vi tốc độ phản hồi.

     

    3.27=0             3.16 được dùng đơn vị là v/phút.

     

    3.27=1             3.16 chia cho 10

     

     

     

     

     

    58

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    3.6.4. Menu 4: Lựa chọn và giới hạn dòng điện

     

     

     

    H×nh 4.10:Lùa chän vμ giíi h¹n dßng ®iÖn

     

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Thông số vào chủ đạo là 03.07 kết hợp kiểm mômen hoặc điều khiển dòng điện tương ứng với tham số 04.08 và 04.09. Đầu ra sẽ là tham số 04.02. trước khi ra tới tham số 04.02. Sáu bít tham số từ 04.12 đến 04.17 xavs định chế độ điều khiển của tốc độ dòng điện, số góc phần tư.

     

    Một đặc tính nổi trội của thực đơn này là chế độ tự động giới hạn dòng điện2 (04.07. Cho phép giới hạn dòng điện 2 được sử dụng sau một thời gian trễ được chọn. Được ứng dụng khi mô men khởi động cao, sau đó giảm dần.

    1. Tham số 4.1 RO dòng điện yêu cầu.

    Tín hiệu dòng điện yêu cầu được đưa vào mạch vòng dòng điện khi thiết bị ở chế độ điều khiển tốc độ. Tín hiệu được giới hạn bởi 4.3, 4.4, 4.5 trước khi qua mạch vòng dòng điện.

    1. Tham số 4.2 RO dòng điện yêu cầu khi vào mạch vòng dòng điện. Dòng điện yêu cầu khi ra khỏi mạch vòng dòng điện (menu5) sau khi có

    giới hạn.

     

    1. Tham số 4.3 RO giới hạn dòng điện vượt ngưỡng.

    Đây là giá trị giới hạn của dòng điện yêu cầu và là kết quả của tốc độ phụ thuộc dòng điện hoặc dòng điện giới hạn 2 (nếu chọn), những cái gì thấp hơn. Tham khảo tham số minh hoạ trong sơ đồ logic 4.

    1. Tham số 4.4 RW giới hạn dòng điện 1.

    Tham số này cung cấp dòng điện giới hạn cho cầu 1 và 2 và là chuẩn của các hàm dòng điện chuẩn dẫn tới 4.20 và 4.21. Dòng điện giới hạn 1 có thể áp dụng trong khi công suất motor nhỏ hơn của thiết bị, khi đó tải sẽ là các điện trở.

     

    1. Tham số 4.5 RW giới hạn dòng điện cầu 1.

    Xác định giới hạn dòng điện yêu cầu cực đại của cầu 1, khi nó đang hoạt động. Các nguyên nhân khác của điểm giới hạn được bỏ qua.

    1. Tham số 4.6 RW giới hạn dòng điện cầu 2.

    60

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Xác định giới hạn dòng điện yêu cầu cực đại của cầu 2, khi nó đang hoạt động. Các nguyên nhân khác của điểm giới hạn được bỏ qua.

    1. Tham số 4.7 RW dòng điện giới hạn 2.

    Ta có thể bổ xung dòng điện giới hạn tới cả 2 cầu. Thiết bị có thể tự động chọn 4.5 sau khi có tín hiệu run một khoảng thời gian. Tham khảo 4.10, 4.18, 4.19

     

    1. Tham số 4.8 RW đặt mômen.

    Giá trị này đưa vào mạch vòng dòng điện và có thể sử dụng để điều khiển trực tiếp dòng điện (mômen động cơ).

    1. Tham số 4.9 RW dòng điện bù. Dòng điện bù vào 4.1
    1. Tham số 4.10 RW lựa chọn dòng điện giới hạn2.

    Đặt 4.10 =1 chọn dòng điện giới hạn 2. Có thể điều chỉnh tự động. Tham khảo 4.18, 4.19-

     

    1. Tham số 4.11 RW lựa chọn dòng điện bù

    Đặt 4.11 =1 để chọn dòng điện bù.

     

    1. Tham số 4.12 RW chế độ bit 0.

    Đặt 4.12 =1 kết hợp với 4.13 để điều khiển tốc độ hoặc ba kiểu điều khiển mômen. Tham khảo 4.13.

     

    1. Tham số 4.13 RW chế độ bit 1.

    Đặt 4.13 =1 để chọn, kết hợp với 4.12 để điều khiển tốc độ hoặc ba kiểu điều khiển mômen.

     

    • 12 =0, 4.13 =0 điều khiển tốc độ (bình thường)
    • 12 =1, 4.13 =0 dòng điện cơ bản hay điều khiển mômen. Chế độ này mômen đặt tại 4.8 vào mạch vòng dòng diện và phụ tuộc vào 4.3, 4.5, 4.6 và sự sụt dòng điện 5.4.

    61

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    • 12 = 0, 4.13 = điều khiển mômen với đổi tốc độ. Chế độ này đầu ra của mạch vòng tốc độ liên quan tới giá trị của 4.8 và 3.6 dương hay âm. Trong 2 góc phần tư chế độ động cơ, tốc độ giới hạn bởi giá trị cảu 3.1, tránh tốc độ tăng vọt khi tải được loại bỏ. Thiết bị cần phải được điều chỉnh để chạy được không tải, nên phải đảm bảo dòng điện yêu cầu ở mọi tốc độ. Trong 2 góc phần tư chế độ hãm, dòng điện yêu cầu đặt bởi 4.8 được vô hiệu hoá khi tốc độ thấp hơn tốc độ yêu cầu 3.1. Nó làm ngăn ngùa mômen tải giảm khi đảo chiều quay. Giá trị của 3.1 phải là không. Nhược điểm của chế độ này là không thể cung cấp mômen trong khi khởi động và hãm. Thông số 4.8 kiểm soát dòng điện giới hạn.

    Đặt 4.12 =1, 4.13 =1. Chế độ này cho phép mômen được cảm biến để tăng hoặc giảm, khi ngăn ngừa tăng đột ngột của tốc độ hoặc đảo chiều nếu tải bằng không. Đối với máy cuộn, bù 1.4 dương phải có 3.1 lớn hơn đường tốc độ đặt. Khi lô đầu giảm tốc thì mômen có thể sẽ âm. Khi phản hồi tốc độ lỗi là âm thì mômen được giảm. Đối với máy tở bù 1.4 âm tại tốc độ không, ( tốc độ lỗi âm là cần thiết để tạo ra mômen âm tránh xung khắc tại tố độ không). Trong khi đường tốc độ đặt tăng, 3.1 trở thành dương. Khi tốc độ phản hồi là dương, tốc độ không sẽ tự động lựa chọn mỗi khi mômen yêu cầu âm- thao tác bình thường- nếu mômen yêu cầu là dương thì giá trị của 3.1 sẽ là tốc độ yêu cầu, và sẽ tăng mômen, miễn là tốc độ lô không lớn hơn 3.1 ứng dụng cuộn và tở, đường tốc độ đặt sẽ tương ứng với tốc độ lô khi đường kính tối thiểu.

     

    1. Tham số 4.14 RW cho phép góc phần tư thứ nhất.

    Góc phần tư thứ nhất được chọn thì động cơ quay thuận, tốc độ và mômen đều mang giá trị dương.

     

    1. Tham số 4.15 RW cho phép góc phần tư thứ 2.

    Góc phần tư thứ hai là hãm, tốc độ âm và mômen dương.

     

    1. Tham số 4.16 RW cho phép góc phần tư thứ 3.

    62

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Góc phần tư thứ ba là động cơ qyau ngược, tốc độ và mô men đều mang giá trị âm.

    1. Tham số 4.17 RW cho phép góc phần tư thứ tư.

    Góc phần tư thứ tư là hãm, tốc độ dương và mômen âm.

     

    1. Tham số 4.18 RW cho phép tự động biến đổi dòng điện giới hạn 2. Khi được chọn, dòng điện giới hạn 2 sẽ tự động chuyển lên 1 sau một

    thời gian đặt ở 4.19. Thiết bị có thể được chương trình hoá 4.19 sau khi có tín hiệu RUN.

     

    1. Tham số 4.19 RW bộ đếm dòng điện giới hạn.

    Khoảng thời gian có thể lên tới 255 giây. Nếu 4.18 =1, dòng điện giới hạn 2 sẽ tự động chọn khi có lệnh RUN. Đặc tính này thích hợp với những ứng dụng như máy trộn, nơi tải bắt đầu cao, sau đó thấp, giá trị này chỉ không đổi khi máy chạy được một thời gian.

     

    1. Tham số 4.20 RW ngưỡng dòng điện 1.

    Đặt ngưỡng của phản hồi tốc độ, 4.24 chuyển lên 1 để báo quá ngưỡng, và là điểm bắt đầu của taperq1. Dòng điện phần ứng giảm, như hàm tốc độ, tại 4.22. Tham số này được sử dụng như ngưỡng tốc độ. Nếu chỉ có taper 1 sử dụng thì phải là taper1. Nếu cả hai đều sử dụng thì taper 1 là đầu tiên.

     

    1. Tham số 4.21 RW ngưỡng dòng điện2.

    Đặt giá trị ngưỡng cho phản hồi tốc độ, 4.25 chuyển lên 1 để báo có sự vượt ngưỡng, là điểm bắt đầu cho taper 2. Dòng điện phần ứng giảm, như hàm tốc độ, tại 4.22.

    Tham số này được sử dụng như ngưỡng tốc độ.

     

    1. Tham số 4.22 độ dốc dòng điện 1.

    Đặt nhịp độ biến đổi của dòng điện giới hạn phần ứng, ngưỡng trên được đặt bởi 4.20

    1. Tham số 4.23 độ dốc dòng điện 2.

    63

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Đặt nhịp độ biến đổi của dòng điện giới hạn phần ứng, ngưỡng trên được đặt bởi 4.21.

    1. Tham số 4.24 RO vượt ngưỡng 1.

    Đặt là 1 khi vượt ngưỡng 4.20

     

    1. Tham số 4.25 RO vượt ngưỡng 2

    Đặt là 1 khi vượt ngưỡng 4.21

     

    3.6.5 Mạch vòng tốc độ

     

     

     

     

     

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

    H×nh 3.11S¬ ®å l«gic m¹ch vßng dßng ®iÖn

     

     

    65

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Đây là khâu cuối xử lý tốc độ và mômen và phản hồi để xác định tín hiệu góc mở. Đầu vào chủ đạo là dòng điện yêu cầu 04.02. Dòng điện phản hồi sau khi so sánh được đưa tới 05.02. Phản hồi dòng điện cũng là một hàm quan trọng để bảo vệ thiết bị. Tín hiệu phản hồi hiển thị liên quan tới lựa chọn ngưỡng quá tải, và được sửa đổi theo giá trị được lập trình trước thời điểm quá tải. Hia tham số thiết lập thời gian quá tải cho phép lập thời gian làm mát động cơ dài hơn thời gian làm ấm động cơ.

     

    1. Tham số 5.2 RO phản hồi dòng điện.

    Tín hiệu dòng điện phản hồi được lấy từ biến dòng. Nó dùng để khép kén mạch và phản ánh dòng điện phần ứng qua đó bảo vệ động cơ.

     

    1. Tham số 5.2 RO dòng điện phản hồi qmps

    Tín hiệu dòng điện phản hồi, được sửa đổi bởi scaling. Tham khảo 5.5 c. Tham số 5.3 RO góc mở.

     

    Đây là đầu ra của mạch vòng dòng điện, và đầu ra tới ASIC, nó phát ra xung mở. 5.3 = 1023 hoàn là pha thuận.

     

    1. Tham số 5.4 RW giới hạn sự thay đổi.

    Tham số này giới hạn sự thay đổi lớn của dòng điện yêu cầu. Đối với một số động cơ kiểu cũ, đặc biệt là khi cách điện không tốt sẽ gầy phóng hồ quang trong cuốn dây.

    S=Imax*6f*(5.4)/l256

     

    1. Tham số 5.5 RW tính dòng điện cực đại.

    Dòng điện ra cực đại được scale bởi thông số này, nó không có tác dụng bảo vệ động cơ. Đặt 5.5 bằng tính toán.

    5.5 = Imax/l10 nếu Imax>1999A

     

    5.5 = Imax nếu 200 A <Imax<1999A

     

    5.5 = Imax* 10 nếu Imax<200A

     

    1. Tham số 5.6 RW ngưỡng quá tải.

    66

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Đặt ngưỡng của dòng điện phản hồi mà khi đó sự bảo vệ quá tải được bắt đầu.

    1. Tham số 5.7 RW thời gian cho phép quá tải (nóng).

    Là thời gian cho 5.6 sử dụng phối hợp với 5.8 sao cho 5.7<5.8. Tham khảo menu 10 và tham số 10.8.

     

    T=(5.7)*(1000-(5.6))/((5.1) – 5.6)

     

    1. Tham số 5.8 RW thời gian cho phép quá tải (lạnh).

    Là thời gian cho 5.6 sử dụng phối hợp voíư 5.8 sao cho 5.7 <5.8. Tham khảo menu 10 và tham số 10.8.

     

    t =(5.7)*(1000-(5.6))l/((5.1)-(5.6))

     

    1. Tham số 5.9 RW cho phép tự điều chỉnh

    Tự động điều chỉnh mạch vòng dòng điện trong khi khởi động.

     

    Không có từ thông của động cơ nếu có một lỗi của từ thông (L11, L12 hở mạch). Nếu quan sát các yêu cầu của thiết bị.

    Cho phép tự động điều chỉnh hoàn thành. Rơle “drive ready” sẽ mở khoảng 50ms sau đó tham số tự động điều chỉnh sẽ không hoạt động nữa (5.9=0). Mục đích của quá trình này cho phép quá trình tự điều chỉnh bắt đầu khi có “run permit”. Điều này là cần thiết đối với động cơ để xác định hướng quay.

     

    Ghi chú:

     

    1. Rơle “drive ready” và “run pẻmit” sẽ hoạt động ăn khớp nhau.
    1. Nếu động cơ vận hành bởi điều khiển từ thông (menu6), từ trường sẽ được ngắt tự động.
    1. Tham số 5.10 RW giảm bớt “endstop”

    Cho phép điện áp phàn ứng tăng, trong khi hãm tới (1.16)* điện áp nguồn. Đặt (5.10)=1 tăng an toàn nhưng làm giảm bớt sự tái sinh của điện áp phần ứng cực đại tới (1.5)* điện áp nguồn.

    1. Tham số 5.11 RO quá tải thực tế.

    67

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Hiển thị giá trị của thời gian dòng điện quá tải. Giá trị xác định bởi 5.6, 5.7 và 5.8 khi quá tải xuất hiện. Quá tải khi 5.11 đạt đến giá trị gần với.

     

    (1000-(5.6)) * 10/16

     

    Giá trị của 5.11 tăng hoặc giảm là điều khiển bởi giá trị của 5.7 và 5.8 tương ứng.

    1. Tham số 5.12 RW cổng I gián đoạn.

    Sẽ được tự động điều chỉnh bởi tham số 5.9 tham số này để sửa lỗi của góc mở trong vùng dòng điện gián đoạn. Nếu 5.15 được đặt chính xác. 5.12 sẽ có hiệu chỉnh nhỏ. Nhưng nếu quá cao sẽ gây bất ổn định ((5.12)/(5.12)).

    1. Tham số 5.13 RW cổng P liên tục.

    Sẽ được tự động điều chỉnh bởi tham số 5.9. Tham số này cho phép mạch vòng dòng điện qua từng bước biến đổi của dòng điện. Nhưng nếu quá cao sẽ gây quá tải. Nếu quá thấp thì giá trị dòng điện mới sẽ đạt được chậm ((5.14)/(10.24).

     

    1. Tham số 5.15 RW hằng số động cơ.

    Tham số này được sử dụng để “scale” dòng điện yêu cầu yêu cầu sao cho mạch vòng điều khiển đoán đúng góc mở trong vùng dòng điện gián đoạn. Nó tự động đặt bởi thông số 5.9.

     

    1. Tham số 5.17 RW phạm vi dòng điện phản hồi. Nếu 5.16 = 0 thì 5.5 đặt là amps*1

    Nếu 5.16 =1 thì 5.5 đặt là amps*10. Ví dụ thiết bị M25 (5.5)=25 A*1.5*10=375

     

    Nếu 5.16=2 thì 5.5 đặt là amps*0.1. Ví dụ thiết bị M1850 (5.5)=1850*1.5*0.1=277

     

    1. Tham số 5.18 RW ngăn góc mở.

    Nếu đặt là 1, cầu sẽ không mở (cả 2 cầu), và đặt lại độ trễ tăng và giảm r. Tham số 5.18 Rwcho phép dùng logic.

     

    68

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Khi tác động góc mở sẽ hoàn toàn được nhỏ dần, khi thiết bị nhận được lệnh STOP và khi tốc độ giảm xuống dưới 0.8% tốc độ cực đại. Sau một thời gian trễ ngẵn, cầu sẽ khoá được ứng dụng trong trường hợp không yêu cầu duy trì mômen động cơ khi dừng lại, tham khảo 5.19

     

    1. Tham số 5.19 RW chế độ

    5.19 =0, 5.18 được hoạt động sau khi có lệnh stop hoặc đặt là không,

     

    5.19=1, 5.18 được hoạt động chỉ khi có lệnh stop

     

    Đặt 5.19 =1 không có ảnh hưởng tới 5.18 khi đang có tín hiệu dùng. Điều khiện này cho phép tốc độ trượt, định hướng quay, và các liên quan khác khi tốc độ gần không.

     

    1. Tham số 5.20 RW cho phép điều khiển trực tiếp góc mở.

    Khi hoạt động, góc mở 5.3 được điều khiển bởi giá trị của tham                  số

     

    2.1. Chế độ này là giá trị chuẩn đoán của hệ thống, đặc biệt là khi bất ổn định tính từ lúc cho phép điều khiển thiết bị mà không có ảnh hưởng của mạch vòng tốc độ hay mạch vòng dòng điện, do đó loại trừ hiệu ứng của chúng.

     

    Ghi chú. Phải đọc kỹ hướng dẫn. Khi đặt tham số 2.1, tại đó không có sự bảo vệ khi tăng tốc quá mức, điện áp ra hay dòng điện sẽ tăng vọt. Cũng chú ý đặt 5.20 =0 sau khi hoàn thành kiểm tra.

    1. Tham số 5.21 RW cho phép cầu 2 khoá ngoài.

    Yêu cầu chỉ đặt cho 12 xung song song 4 góc phần tư gồm 2 thiết bị sẽ chia sẻ, để ngăn ngừa một thiết bị sủ dụng cầu trong khi thiết bị khác vẫn đang còn sử dụng

     

    1. Tham số 5.22 RW không cho phép điều khiển thích ứng.

    Đặt 5.22 =1 để vô hiệu hoá điều khiển thích ứng. Khi điều khiển thích ứng là hoạt động (mặc định) mạch vòng dòng điện có 2 thuật toán khác nhau, một trong đó áp dụng cho vùng dòng điện gián đoạn. Nó không được áp dụng khi động cơ không tải, điều khiển thích ứng sẽ vô hiệu hoá.

     

    1. Tham số 5.23 RW cho phép đơn điều khiển 12 xung.

    69

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Khi hoạt động thiết bị sẽ hoạt động bình thường và góc mở trễ bởi 12 kênh đơn. Không thể cho hoạt động khi 4.16 và 4.17 hoạt động.

    Trong 6 xung của SCR, dòng điện sẽ không liên tục nguồn AC cung cấp chu trình 1800 thì tải nhận được 1200.

     

    • xung của SCR, nguồn AC sẽ cung cấp đủ 3600 và dòng điện sẽ gần giống hình sin

    Một lợi thế là dòng điện DC sẽ liên tục hơn khi có 12 xung, và là một ưu điểm của nó.

    • xung kép của thiết bị ở chế độ 4 góc phần tư 12 xung x. Tham số 5.24 RO 12 xung nối tiếp hoạt dộng.

    Tham số này phải được đạt ở chế độ 1 hay 4 góc phần tư 12 xung. Tham số 5.23 sẽ được tính bởi phần mềm khi bật thiết bị và trong suốt quá trình khởi động. Nếu cầu 2 hoạt động khi 5.23 đang đọc, đầu ra không đổi hướng và 5.23 sẽ đặt về 0.

     

    Ghi chú: ở chế độ 12 xung chiều quay sẽ được xác định bởi sự kết hợp của L1, L2, L3 (10.11=1)

    1. Tham số 5.25 RW 12 xung song song hoạt động.

    Tham số này sẽ cho động cơ hoạt động chế độ 1 hay 4 góc phần tư. Chế độ 4 góc phần tư, tham số 5.12 phải đặt là 1 và F10 được nhập vào mỗi thiết bị sẽ nối đầu ra STT5 của thiết bị khác. Đồng thời, chân nối của cả 2 thiết bị phải được nối.

     

    1. Tham số 5.26 RW chuyển cầu.

    Khi hoạt động (=1) tham số 5.26 là an toàn khi chuyển cầu. Điều này đòi hỏi cuộn kích từ động cơ cao.

     

    70

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    3.6.6. Menu 6: Điều khiển từ thông

     

     

     

     

     

     

     

    71

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

     

    H×nh 3.12.§iÒu khiÓn tõ th«ng

     

     

    MentorII được trang bị điều khiển từ thông. Nếu động cơ lấy nguồn kích từ bên ngoài thì thực đơn này không còn tác dụng. Thiết bị có sẵn 2 giá trị để lựa chọn dòng điện kích từ cực đại. Hơn nữa, giá gtrị thấp hơn dòng điện kích

     

    72

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    từ cực đại được điều khiển bởi một “timer” khi thiết bị không chạy. Từ thông có thể tự động chuyển sang chế độ tối ưu. Đầu ra của mạch vòng dòng điện kích từ là góc mở Tiristor. Dòng điện kích từ có thể điều khiển trực tiếp bằng tham số dòng điện kích từ cực đại. 06.08 và 06.09 qua đó điều khiển trự tiếp góc mở thông qua chuyển đổi 06.09. Đầu vào chủ đạo là điện áp phần ứng và tham số 06.07. Dòng điện kích từ yêu cầu là đầu ra cảu mạch vòng điện áp “back emf” và đi qua giới hạn của dòng điện kích từ cực đại và cực tiểu. Dòng điện kích từ yêu cầu cực đại khi “back emf” tính toán nhỏ hơn giá trị điểm đặt. Khi nào giá trị tính toán vượt qua giá trị điểm đặt thì mạch vòng điện áp giảm dòng điện kích từ ywu cầu để điều chỉnh “back emf” tính toán tới giá trị điểm đặt. Ngoài ra, người sử dụng có thể không sử dụng mạch vòng điện áp nhưng thêm vào một dòng điện yêu cầu. Có thể đặt 2 tham số giá trị dòng điện kích từ. Trong chế độ này, giá trị của điểm đặt “back emf” sẽ đặt cực đại, sao cho mạch vòng điện áp luôn yêu cầu dòng điện kích từ cực đại. Dòng điện yêu cầu được lựa chọn tham số dòng điện kích tùe cực đại.

     

    1. Tham số 6.1 RO back emf

    Tính toán “back emf” động cơ bởi điện áp phâng ứng trừ đi bù ỉ giá trị 2,

     

    (6.5)

     

    1. Tham số 6.2 RO dòng điện kích từ yêu cầu

    Dòng điện yêu cầu từ mạch vòng emf, giới hạn bởi 6.8, 6.9, 6.10

     

    1. Tham số 6.3 RO dòng điện kích từ phản hồi. Phản hồi của mạch vòng dòng điện kích từ.
    1. Tham số 6.4RO góc mở.

    Cho 6.4 =1000 tương ứng với “quay thuận”

     

    1. Tham số 6.5 RO đầu vào 2 bù IR

    Giá trị này kết hợp với 6.6 là đầu vào của lỗi tốc độ.

     

    73

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1. Tham số 6.6 RW bù 2 IR

    Nhân tố này dùng để tính toán IR phần ứng, tính toán điện áp phần ứng cho phép “back emf” được tính.

    Nếu 6.20 =0 thì (6.5) = (3.8)*(6.6) chia 2048 Nếu 6.20 =1 thì (6.5) = (4.2)*(6.6) chia 2048 g. Tham số 6.7 đặt điểm “back emf”

     

    Giá trị của “back emf” phần ứng, tại thời điểm từ trường yếu đi. Có thể coi là điện áp khi đạt đến tốc độ cơ sở.

     

    1. Tham số 6.8 RW dòng điện kích từ cực đại 1.

    Giá trị dòng điện yêu cầu max của mạch vòng emf. Nếu điều khiển kích từ sử dụng chế độ dòng điện, tham số này sẽ là dòng điện đặt cho mạch vòng điều khiển kích từ, và điểm “back emf” là mặc định sẽ là cực đại ngăn ngừa spillover xuất hiện, cách khác, nếu bảo vệ quá điện áp bởi spillover yêu cầu, thì điểm back emf sẽ là điện áp phần ứng cực đại

     

    1. Tham số 6.9 RW dòng điện kích từ cực đại 2.

    Thay thế 6.7 để được hiệu quả hơn. Tham khảo 6.12, 6.14 và 6.15 j. Tham số 6.10 RW dòng điện kích từ cực tiểu

     

    Giá trị nhỏ nhất của dòng điện yêu cầu, ngăn ngùa giảm từ thông.

     

    1. Tham số 6.11 RW tỷ lệ dòng điện kích từ phản hồi.

    Tham số 6.11 cho phép người sử dụng điều chỉnh dòng điện phản hồi, đầu ra của giá trị 6.3, dòng điện max là 2 A hay 8A phụ thuộc vào vị trí của link J1

    Ghi chú: Thiết bị có thể sử dụng thẻ MDA3, dòng điện cực đại là 10A, Tham số 6.11 lấy giá trị từ 101 đến 110 và dòng điện kích từ từ 0.5 A đến 5A với một bước 0.5A.

     

    Điều khiển từ thông có thể được thực hiện khác bởi bộ điều khiển từ thông (chương9) cho dòng điện kích từ max 20A.

     

    74

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1. Tham số 6.12 RW thời gian tiết kiệm từ thông.

    cho phép thiết bị chọn từ thông max 2 một cách tự động sau khi thiết bị ngừng trong khoảng vài giây được chọn trong thông số này. Để tránh cuộn dây không bị qua nhiệt nếu thiết bị dừng mà quạt gió động cơ tắt, hay duy trì giảm dòng điện kích từ khi động cơ không sử dụng.

     

    1. Tham số 6.13 RW cho phép điều khiển từ thông n. Tham số 6.14 RW chọn từ thông cực đại 2.

    Đặt là 1 khi từ thông max2 . Tự động điều chỉnh bởi 6.12 nếu 6.15 đặt là1. Lựa chọn thời gian trễ (tham khảo 6.12).

     

    1. Tham số 6.15 RW lựa chọn mạch vòng dòng điện kích từ. Khi hoạt động (=1) tham số 6.14 sẽ tự động điều khiển bởi 6.12
    1. Tham số 6.16 RW lựa chọn mạch vòng dòng điện kích từ.

    Khi đặt là (=0), mạch vòng từ thông giảm. Nó được áp dụng khi không ổn định.

     

    1. Tham số 6.17 RW mạch vòng điện áp.

    Đặt 6.17 =1 để tăng lên gấp đôi.

     

    1. Tham số 6.18 RW cho phépbù mạch vòng tốc độ.

    Tham số này điều chỉnh mạch vòng tốc độ (menu3) để bù khi từ thông biến động giảm trong lúc điều khiển từ thông vì mômen không thay đổi đáng kể.

    G=06.08/l06.02 (hệ số điều chỉnh mạch vòng tốc độ)

     

    1. Tham số 6.19 RW điều khiển trực tiếp góc mở.

    Cho phép 6.8 điều khiển trực tiếp góc mở. Cho phép hoạt động mà không có điện áp hoặc mạch vòng dòng điện, cho mục đích chuẩn đoán.

    Ghi chú: Chế độ này không bảo vệ quá điện áp và dòng điện kích từ.

     

    1. Tham số 6.20 RW lựa chọn thay thế bộ so sánh IR2.

    75

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Mặc định khi 3.8 =0 và 1.20 =1. Xác định nguồn bù IR2. Nguồn lựa chọn có thể là lỗi tốc độ 3.8 hay đặt tốc độ cứng 1.20.

    1. Tham số 6.21 RW góc mở khi “endstop”

    Hạn chế góc mở khi điện áp cao đặt lên cuộn dây phần kích từ.

     

    1. Tham số 6.22 RW lựa chọn điều khiển và nửa điều khiển.

    Mặc định là 0 (nửa điều khiển). Đặ nữa điều khiển hoặc hoàn toàn. Có thể dùng FXM5 để điều khiển từ thông. Sử dụng FXM5 để điều khiển chế độ hoàn toàn, đặt 6.22=1 và LK3 ở vị trí “full control”

     

    3.6.7. Menu 10: Tình trạng logic và chuẩn đoán

     

    1. Tham số 10.1 RO vận tốc thuận 0=thiết bị đứng yên hoặc chạy ngược.

    1=thiết bị chạy thuận lớn hơn ngưỡng tốc độ không.

     

    Khi phản hồi bằng phát tốc, TB –9 âm với đầu không TB1-10 Khi phản hồi bằng điện áp phần ứng, A1 dương với đầu không A2 Khi phản hồi bằng phản hồi số, kênh A nhanh hơn kênh B

     

    1. Tham số 10.2 RO vận tốc ngược.

    0=thiết bị đứng yên hoặc chạy thuận.

     

    1=thiết bị chạy thuận lớn hơn ngưỡng tốc độ không.

     

    Khi phản hồi bằng phát tốc, TB –9 âm với đầu không TB1-10 Khi phản hồi bằng điện áp phần ứng, A1 dương với đầu không A2 Khi phản hồi bằng phản hồi số, kênh A nhanh hơn kênh B

     

    Ghi chú: Nếu 10.1=10.2, động cơ đứng yên hoặc chạy nhỏ hơn ngưỡng tốc độ không. Trong điều kiện này, 10.9=1 và đen LED “zero speed” sáng.

    1. Tham số 10.3 RO dòng điện giới hạn 0= thiết bị không ở giới hạn dòng điện 1= thiết bị ở trong giới hạn dòng điện.

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Chỉ báo rằng tổng dòng điện yêu cầu 4.1 và 4.9 được giới hạn bởi 4.3 hoặc bởi một cầu giới hạn.

    1. Tham số 10.4 RO cho phép cầu 1.

    Chỉ báo rằng cầu 1 (chạy thuận hay cầu dương) được mở. Nhưng không nhất thiết rằng cầu đang hoạt động, có thể do sự truyền dẫn phụ thuộc vào góc mở hay điều kiện hoạt động.

     

    1. Tham số 10.6 RO pha điện.

    0=xung mở không thực hiện

     

    1=xung mở thực hiện (tại lúc dừng)

     

    Chỉ báo rằng thiết bị đã đạt tới tốc độ đặt, 2.1 =1.3 và so sánh 3.1 với 3.2 kết quả trong một lỗi tốc độ <1.5% tốc độ tối đa. Tín hiệu ngoài nhận được qua đầu ra ST2 tới chân TB2-16 nếu 9.13 đặt mặc định.

    1. Tham số 10.8 RO quá tốc độ

    Chỉ báo rằng phản hồi tốc độ 3.2 >1000, tốc độ đã vượt khỏi phạm vi động cơ đang chạy nhanh hơn tốc đọ cực đại của thiết bị. Hàm này chỉ để thông báo không truyền lại tính hiệu

    1. Tham số 10.9 RO tốc độ không

    Đặt tốc độ phản hồi 3.2 < tốc độ ngưỡng không 3.23 tham khảo 10.1,

     

    10.2

     

    1. Tham số 10.10 RO giữ điện áp phần ứng

    Khi 10.10 được kích hoạt thì cản trở điện áp phần ứng không tăng thêm nữa. Tham khảo 3.15

    1. Tham số 10.11 RO đảo pha

    Chiều quay được xác định từ L1, L2, L3

     

    Ghi chú: Việc nối E1 và E3 phải chính xác. Tham khảo hình vẽ 2.2

     

    1. Tham số 10.12 RO: Tình trạng thiết bị

    1= thiết bị hoạt động và không có lỗi.

     

    77

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    1. Tham số 10.13 RO báo động. 0= không báo động 1= báo động sắp xảy ra quá tải.

    Chỉ báo rằng thiết bị quá tải và sẽ vwotj qua quá tải 10.18 nếu quá tải không mất đi thời gian để vượt qua quá tải tuỳ thuộc vào sự thiết đặt của 5.6 và 5.7 về quá tải.

     

    Chỉ định mà báo động kích hoạt là đen LED “alam” sáng. Tính hiệu ngoài được cung cấp qua đầu ra ST3 tới chân TB –17 miễn là tham số 9.19 là mặc định.

    1. Tham số 10.14 RO mất từ thông.

    0= còn từ thông

     

    1= mất từ thông

     

    Chỉ báo rằng, không có dòng điện được cung cấp vào kích từ

     

    1. Tham số 10.15 RO mất phản hồi 0= có phản hồi

    1= mất phản hồi tốc độ hoặc đảo cực tính

     

    Chỉ báo rằng không có tín hiệu phản hồi, hay cực tính bị đảo. Mất phản hồi không được phát hiện cho đến khi góc mở tiến tới giá trị của 5.3>767. Điều kiện này ngăn ngừa từ phát hiện 10.30

     

    1. Tham số 10.16 RO mất nguồn hay pha

    Chỉ báo sự mất một hoặc nhiều pha nối tới L1, L2, L3 có thể vô hiệu hoá bởi 10.31

    1. Tham số 10.17 RO

    Chỉ báo rằng dòng điện lớn hơn 2 lần dòng điện max xuất hiện. Xung mở được triệt tiêu, thiết bị được ngắt.

     

    1. Tham số 10.18 RO quá tải

    0= sự quá tải chưa được phát hiện

     

    1= sự quá tải được phát hiện

     

    78

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Chỉ báo rằng phản hồi dòng điện 5.1 đã vượt ngưỡng quá tải 5.11 giảm về không. Điều này được đặt ở 5.7 khi dòng điện > ngưỡng và đặt ở 5.8 khi dòng điện < ngưỡng. Đó chính là thời gian vượt qua quá tải (5.1 = 1000). Hàm này mô phỏng hoạt động của cái rơle nhiệt và đặc tính nhiệt của động cơ.

     

    1. Tham số 10.19 RO hệ thống giám sát 1

    Khi thiết bị hoạt động bình thường bộ đồng hồ giám sát sẽ tự hoạt động định kỳ bởi bộ giám sát 1. Hệ thống sẽ tắt thiết bị khi giám sát thấy tín hiệu lỗi.

    1. Tham số 10.20 RO hệ thống giám sát 2
    1. Tham số 10.21 quá nhiệt động cơ.

    10.21 =1 chỉ báo rằng có lỗi ở đầu vào nhiệt điện trở động cơ v. Tham số 10.22 RO quá nhiệt ở cánh tản nhiệt

     

    10.22=1 chỉ báo rằng SCR quá nhiệt điện trở động cơ.

     

    1. Tham số 10.23 RO bão hoà mạch vòng tốc độ

    0=không bão hoà

     

    1=bão hoà

     

    Chỉ báo rằng, đầu ra của mạch vòng tốc độ, dòng điện yêu cầu 4.1 thu được là giới hạn. Bởi vì ứng dụng của một giới hạn dòng điện hay một dòng điện không, và xuất hiện khi động cơ chạy chậm.

     

    1. Tham số 10.24RO dòng điện yêu cầu không 0=dòng điện yêu cầu>0 1= dòng điện yêu cầu =0

    Chỉ báo dòng điện yêu cầu đang tới không. Nó có thể xuất hiện khi mất tải đột ngột, thiết bị ở chế độ điều khiển mômen với tốc độ tăng quá. Tốc độ có thể đạt tới ngưỡng là nguyên nhân gây ra mạch vòng tốc độ giảm dòng điện yêu cầu không tới

     

    Y1) Tham số 10.25RO

     

    Y2) tham số 10.26RO

     

    79

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Y3) Tham số 10.27RO

     

    Y4) Tham số 10.28RO

     

    Bốn tham số này cung cấp cho ta liên tục 4 lỗi xảy ra. Chúng được cập nhật khi một lỗi mới xuất hiện

    Z1) Tham số 10.29RW tránh hiện tượng mất từ thông

     

    Z2) Tham số 10.30RW tránh hiện tượng mất phản hồi

     

    Ngăn ngừa thiết bị lỗi khi phản hồi tốc độ mất. Trong trường hợp Z3) Tham số 10.31 RW tránh mất pha nguồn

     

    Ngăn ngừa thiết bị lỗi khi mất pha của nguồn, cho phép thiết bị bỏ qua sự gián đoạn của nguồn

     

    Z4) Tham số 10.32 RW tránh động cơ quá nhiệt

     

    Ngăn ngừa thiết bị lỗi khi cảm biến nhiệt độ động cơ làm thay đổi điện

     

    trở

     

    Z5) Tham số 10.33 RW tránhquá nhiệt ở tản nhiệt

     

    Ngăn ngừa thiết bị lỗi khi cảm biến nhiệt độ của tản nhiệt lớn hơn 1000C Z6) Tham số 10.34 RW lỗi ngoài

     

    Nếu thiết bị bình thường, 10.35 =0. Nếu có lỗi ngoài, người sử dụng có thể lập trình để điều khiển (tham khảo menu8). Nó có thể được kiểm soát thông qua cổng nối tiếp.

     

    Z7) Tham số 10.35 RW xử lý lỗi 2

     

    Nếu thiêt bị bình thường, 10.35 = 0Giá trị của 10.35 liên tục được theo dõi bởi bộ xử lý. Thiết bị sẽ báo lỗi ngay khi có thông tin nối tiếp, hay bộ xử lý 2. Nếu 10.35 = 255 thì giống như RESET.

     

    Z5) Tham số 10.33 RW tránh mất vạch vòng dòng điện Khi 10.36 = 1 mất mạch vòng dòng điện

     

    3.6.8 Menu11: hỗn hợp

     

    1. Tham số 11.11 RW địa chỉ nối tiếp

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Định nghĩa địa chỉ duy nhất của thiết bị khi nối nhiều thiết bị. Khi > = 100 thì đặt là 99.

    1. Tham số 11.12RW tốc độ truyền Có hai tốc độ truyền tin tiêu chuẩn. – 0 =4800 baud

    – 1 = 9600baud

     

    Phải đặt trước khi hoạt động

     

    1. Tham số 11.13RW kiểu truyền tin nối tiếp

    Định nghĩa kiểu truyền tin. Có 3 kiểu: trong đó kiểu một ứng dụng trong

     

    đồ án

     

    Kiểu 1: truyền tin giữa thiết bị và công cụ điều khiển như máy tính, PLC d) Tham số 11.15 RO bộ xử lý 1

     

    Hiển thị thông số phần mềm thiết đặt cho bộ xử lý 1.

     

    1. e) Tham số 11.16RO bộ xử lý 2

    Bộ xử lý 2 dùng cho phần mềm đặc biệt.

     

    1. f) Tham số 11.17RW mã bảo vệ mức 3

    Nếu tham số này = 0, tất cả các tham số RW được cập nhật tuỳ ý mà không có mã an toàn nào. Đặt 00 = 1 và bấm nút RESET.

     

    1. g) Tham số 11.18RW Thiết bị đặt tham số

    Sử dụng để thiết đặt tham số tại bàn phím

     

    1. h) Tham số 11.19 RW chương trình nguồn nối tiếp

    Định nghĩa bởi một thông số vào hoặc ra. Khi kiểu truyền tin 2 và 3 được chọn. Tham khảo 11.13

    1. i) Tham số 11.20RW

    áp dụng khi kiểu truyền tin 3. Tham khảo 11.13 j) Tham số 11.21RW byte LED

     

    Giá trị hiển thị tương đương thập phan với bit mẫu

     

    81

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    • Bít 7 cảnh báo
    • Bít 6 tốc độ không
    • Bít 5 chạy thuận
    • Bít 4 chạy ngược
    • Bít 3 cầu 1
    • Bít 2 cầu 2
    • Bít 1 tốc độ
    • Bít 0 giới hạn dòng điện
    1. k) ) Tham số 11.22RW hàm LED

    khi 11.12 = 1 hàm LED có thể điều khiển bởi thông tin nối tiếp hay xử lý 2. LED hiển thị nhị phân tương đương với giá trị của 11.21

     

     

     

     

     

    82

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

    CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM ỨNG DỤNG

    4.1 Đặt vấn đề

     

    Mentor II có khả năng kết nối với các thiết bị bên ngoài, PLC, máy tính. Khi muốn điều chỉnh tốc độ của động cơ ta điều chỉnh bằng biến trở nối vào 3 đầu TB3- 1, TB3- 2 và TB3- 3. Đồng thời ta có thể điều chỉnh các tham số của Mentor II bằng bàn phím của thực đơn, tham số và dữ liệu. Vì vậy người sử dụng không biết được ý nghĩa của tham số này nếu chưa tím hiểu. Để khắc phục nhược điểm này Mentor II có phần mềm MentorSoft dùng để gửi dữ liệu từ máy tính qua cổng Com đến Mentor II.

     

    Phần mềm MentorSoft là phần mềm khá mạnh của Control Techniques. Có thể điều khiển mọi tham số kể cả khi đang hoạt động ở chế độ bảo mật( điều này không cho phép truy cập bàn phím của Mentor II ). Ngoài ra còn hỗ trợ các mục hướng dẫn và ý nghĩa của tham số. Tuy nhiên phần mềm này khá phức tạp, trước khi sử dụng phải tìm hiểu về Mentor II và MentorSoft.

     

    4.2 Phần mềm MentorSoft của Mentor II.

     

    MentorSoft là phần mềm cho phép điều khiển và hiển thị đầy đủ tất cả các tham số bên trong Mentor II.

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

     

    Hình 4.1: Giao diện chính của MentorSoft

     

    Mentor II có hai kiểu truyền thông cơ bản là ONLINE vàOFFLINE. ở chế độ ONLINE máy tính được nối Mentor II qua cổng nối tiếp. Dữ liệu của thiết bị được hiển thị lên. Các tham số đọc, ghi và sơ đồ thực đơn sẽ được truy nhập bất kỳ lúc nào.

     

    • chế độ OFFLINE MentorSoft không yêu cầu kết nối với Mentor II. Mỗi tham số có thể được hiển thị và thay đổi.

    Màn hình hiển thị của MentorSoft có 4 phần chính: Trạng thài thực đơn và truyền thông.

     

    Lựa chọn thực đơn Sửa đổi tham số

     

    Màn hình hiển thị chính.

     

    Trạng thái và màu của đèn LED truyền thông chỉ báo trạng thái truyền thông của MentorSoft. Đèn LED có 3 trạng thái:

     

    Màu xanh lá cây: Mở cổng và truyền dữ liệu thành công

     

    Màu đỏ : Mở cổng nhưng không gửi dữ liệu

     

    Màu đen: Không mở cổng

     

    84

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Danh sách hiển thị

     

    Hình 4.2 danh sách hiển thị

     

    cho phép người sử dụng lựa chọn hình hiển thị. Ta cũng có thể thay đổi bằng cách kích vào mũi tên ngang

    Phía trên bên phải màn hình chính.

     

    Bảng trạng thái chỉ tình trạng truyền thông hiện thời và trình bày chi tiết truyền thông khi thiết bị kiểm tra hoặc gửi dữ liệu mới cho tham số. Nếu dòng chữ màu đen, truyền thông hoạt động bình thường. Nếu dòng chữ màu đỏ, truyền thông bị lỗi.

     

    Phía bên dưới là phần hiển thị giá trị của điện áp, dòng điện phần ứng và tốc độ đặt. Ngoài ra còn có thêm một giá trị bất kỳ được hiển thị tuỳ thuộc vào người sử dụng.

     

    Giao diện so sánh cho phép một thực đơn hiển thị dưới dạng một danh sách giá trị của các tham số trong thực đơn được hiển thị với giá trị mặc định của nó.

    Trong mục DisplayType and Mondel là nơi ta chọn loại Mentor II mà ta cần điều khiển. Và quan trọng hơn la chọn đúng chế độ làm việc của Mentor II đó. Nghĩa là người sử dụng phải biết được Mentor II đó đang mắc theo sơ đồ nối dây một góc phần tư hay bốn góc phần tư để chọn cho đúng

     

     

    85

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

     

     

    Hình 4.3: Giao diện so sánh của MentorSoft Ta chọn thực đơn cần hiển thị qua mục

     

    Hình 4.4: Mục lục chọn hiển thị thực đơn.

     

    Sau khi đã lựa chọn được thực đơn nếu muốn điều chỉnh tham số nào thì ta kích chuột vào tham số đó. Nếu kích đơn ta sẽ truy nhập tham số ngay trên giao diện này

     

    Hình 4.5: Mục thay đổi giá trị tham số được lựa chọn đơn.

     

    Người sử dụng nhập vào và kích chuột vào nút Change bên cạnh để thực hiện thay đổi. Nếu kích đúp thì giao diện chi tiết của tham số sẽ hiện lên.

     

     

    86

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    Hình 4.6: Giao diện chi tiết tham số của MentorSoft

     

    Giao diện này cho ta thông tin về tham số được chọn như :định nghĩa tham số, tên, kiểu và phạm vi được hiển thị. Ngoài ra ta có thể dùng các nút

     

    để tăng, giảm các thực đơn hay tham số kế cận tham số hiện hành.

     

    Màn hình thực đơn trình bày một sơ đồ logic bên trong của thiết bị.

     

    Người sử dụng sẽ thấy được các giá trị của tham số hiện tại.

     

    Nháy đúp vào tham số nào sẽ xuất hiện giao diện chi tiết của tham số đó. Tham số nào tô màu đen chỉ báo rằng tham số này không xuất hiện trong kiểu đó.

    Tiếp theo ta tìm hiểu giao diện thực đơn của MentorSoft. Giao diện này là các sơ đồ khối logic khối điều khiển của Mentor II . Qua đó giúp ta hiểu

     

    thêm về các tham số của Mentor II như chúng nằm ở vị trí nào và xác định rõ hơn vai trò của nó. Khi muốn thay đổi giá trị của một tham số nào đó, ta chỉ cần kích chuột vào nó. Đây cũng là một ưu điểm của MentorSoft

     

     

     

    87

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

     

    Hình 4.7: Giao diện thực đơn của MentorSoft

     

    Giao diện trong một File/ General Setup… cho phép đặt các thông số về các chương trình và truyền thông.

     

     

     

    Hình 4.8: Giao diện cài đặt chung của MentorSoft

     

    Mục General Setup cho ta chọn những thông tin cơ bản để đảm bảo giao tiếp được và chính xác Mentor II yêu cầu người sử dụng phải chọn địa chỉ cổng Com mà mình giao tiếp với Mentor II tại mục Comm Port. Sau đó ta phải rõ Mentor II cần điều khiển đang đặt tốc độ truyền thông và số thứ tự là bao nhiêu để đặt cho đúng.

     

    Nếu nhận được Mentor II trả lời về “NAK” hoặc không có tín hiệu đáp lại thì cần tăng thời gian đợi ở mục

     

    Hình 4.9: Mục đặt thời gian đợi

     

    88

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    Qua tìm hiểu sơ bộ về phần mềm MentorSoft. Ta thấy rằng, phần mềm này khá phức tạp, trước khi sử dụng phải tìm hiểu Mentor II trực quan và dễ dàng cho người sử dụng. Phù hợp với những người có thời gian tiếp cận với những người có thời gian tiếp cận với Mentor II và MentorSoft không được nhiều.

     

     

     

     

    KẾT LUẬN

     

    Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp với đề tài :Tìm hiểu hệ truyền động động cơ một chiều dùng bộ điều chỉnh MentorII ,với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Quang Địch .Đến nay em đã hoàn thành đồ án .Qua tập đồ án này đã giúp em nắm vững về nhữngkiến thức cơ bản đã học về phương pháp truyền động động cơ một chiều .Nhờ vậy tập đồ án hoàn thành nững yêu cầu đã đề ra.

     

    Với kiến thức tài liệu thông tin có hạn , nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót .Rất mong được sự góp ý chân tình của các thầy cô giáo trong nhà trường đặc biệt là các thầy cô trong khoa

     

    89

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    điện và các bạn đã cho bản thuyết minh ngày càng được hoàn thiện hơn .

     

    Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn trực tiếp Nguyễn Quang Địch và các thầy cô trong khoa điện cho việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp của em đúng thời hạn

     

     

     

     

     

    TÀI LIỆU THAM KHẢO

     

    1.Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu Máy Điện-Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật -1998

     

    2.Bùi Quốc Khánh,Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền Truyền động điện-Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-2001

     

    3.Nguyễn Bính

     

    Điện tử công suất-2000

     

    90

     

    Đồ án tốt nghiệp.

     

    4.Control techniques

     

    Menter II user guide-Control techniques drives Ltd-2003

     

     

     

     

     

     

     

     

    91

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/%C4%90%E1%BB%93-%C3%A1n-t%E1%BB%91t-nghi%E1%BB%87p-Thi%E1%BA%BFt-k%E1%BA%BF-ngu%E1%BB%93n-c%E1%BA%A5p-cho-%C4%91%E1%BB%99ng-c%C6%A1-%C4%91i%E1%BB%87n-m%E1%BB%99t-chi%E1%BB%81u-k%C3%ADch-t%E1%BB%AB-%C4%91%E1%BB%99c-l%E1%BA%ADp-c%C3%B3-%C4%91%E1%BA%A3o-chi%E1%BB%81u.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    LỜI NÓI ĐẦU

     

    Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật thì ứng dụng của điện tử công suất vào các ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp điện tử nói riêng. Các thiết bị điện tử có công suất lớn được chế tạo ngày một nhiều và động cơ một chiều được coi là quan trọng và được sử dụng rộng rãi ở nhiều ngành nghề khác nhau. Chủ yếu là được làm động cơ điện, máy phát điện…

    Để hiểu rõ được vai trò của ĐTCS và động cơ điện một chiều, thì trong đồ án tốt nghiệp về: Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều” của em ta sẽ hiểu rõ hơn.

    Do kiến thức đã học và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế của em thì không tránh khỏi những sai sót, nên kính mong các thầy cô thông cảm và bỏ qua cho em.

    Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn TĐHXNCN đặc biệt là thầy giáo TS. Trần Văn Huy đã nhiệt tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án tôt nghiệp này.                                                                     Em xin chân thành cảm ơn  tha

                                                                                    Sinh viên

                                                                               Nguyễn Ngọc Hợp

     

     

    CHƯƠNG 1

    TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

     

              Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động cơ điện một chiều vẫn tồn tại. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng. Vì động cơ điện một chiều có đặc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng 0).. Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tôc độ tốt , có nhiều ưu điểm hơn so với một số loại động cơ khác. Không những cấu tạo đơn giản mà còn đạt chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt, vì vậy nhiều ngành công nghiệp sử dụng.

     

    1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều:

     

    Động cơ điện một chiều có thể chia làm hai phần chính là: Phần tĩnh  (stato)

                                                                                                  Phần quay (rôto)

     

     
       

     

                       Hình 1-1.  Cấu tạo động cơ điện một chiều

     

    1.1.1.  Phần tĩnh  (stato)

    Đây là phần đứng yên của động cơ, bao gồm các bộ phận chính sau:

    1. Cực từ chính:

          Hình 1.2 Cực từ chính

    • Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ.
      • Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1)mm ép lại và tán chặt.
      • Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.

    Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu.

    Trong các máy công suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm điện.

    1. Cực từ phụ:
    • Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của máy điện và đổi chiều
      • Lõi thép cực từ phụ có thể là một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá thép tùy theo chế độ làm việc.

    Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được nối với dây quấn phần ứng.

    1. Gông từ:
    • Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
    1. Các bộ phận khác:

       –     Nắp động cơ: để bảo vệ động cơ khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người sử dụng.

      –      Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ 1 lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá đỡ chổi than và cách điện với giá.

     

    1.1.2  Phần quay (rôto)

    Phần quay (rôto) bao gồm những bộ phận sau:

     a.Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên.

       –     Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục.

       –     Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto.

    1. Dây quấn phần ứng:

    Hình 1-3. Sơ đồ cách quấn dây

    Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua.

       –     Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng có bọc cách điện.

    Trong máy điện công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn. Trong máy điện công suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình  chữ nhật.

    1. Cổ góp:

      Hình 1- 4. Cấu tạo cổ góp

      –      Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.

        –    Cổ góp có nhiều phiến đồng có đuôi nhọn, cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4—1,2mm và hợp thành một trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép lại. Giữa vành góp có cao hơn để làm các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng.

    1. Các bộ phận khác:

       –     Cánh quạt: quạt gió làm mát động cơ.

       –     Trục động cơ: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.

     

    1.2 Phân loại động cơ điện một chiều

              Có 4 loại động cơ điện một chiều thường dùng sau:

      –  Động cơ điện kích từ độc lập  

    Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn 1 chiều độc lập nhau nên

              I = Iư

      –  Động cơ điện kích từ song song

     

     

    Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi, mạch kích từ được mắc song song với mạch phần ứng nên

              I = Iư + It

      –  Động cơ điện kích từ nối tiếp   

     

                                 Hình 1.7: Sơ đò nối dây của động cơ kích từ nối tiếp

              Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng dây ít chế tạo dễ dàng nên ta có

              I = Iư  =It

    • Động cơ điện kích từ hỗn hợp

    Động cơ kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu.

              I = Iư + It

     

    1.3 Các thông số ảnh hưởng:

    Phương trình đặc tính cơ điện :       ω =  –  Iư   

     

    Phương trình đặc tính cơ :               ω =  –  M

     

    Trong đó:     + Uư : điện áp phần ứng ( V )

                              + E: sức điện động phần ứng ( V )

                              + Rư : điện trở của mạch phần ứng (W)

                              + Rf : điện trở phụ của mạch phần ứng  (W)

                              + Iư : dòng điện mạch phần ứng. (A)

    + F: từ thông qua một cực từ (Wb)

                                 + w: tốc độ góc của rôto,  ( rad/s)

                                 + k =  hệ số cấu tạo của động cơ

                                 + M: mô men điện của động cơ

              Từ hai phương trình đặc tính trên ta có các thông số ảnh hưởng :

              + Anh hưởng của điện trở phần ứng: để thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Rf càng lớn thì tốc độ của động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm.

              + Anh hưởng của điện áp phần ứng: khi giảm điện áp thì mômen ngắn mạch giảm, dòng điện ngắn mạch giảm và tốc độ của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định.

              +Anh hưởng của từ thông: thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng điện Ikt động cơ. Khi giảm từ thông thì vận tốc động cơ tăng.

     

    1.4 Nguyên lý hoạt động động cơ điện một chiều:

              Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

     

                  Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập

     

              Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt , dây cuốn kích từ sinh ra từ thông Fmax tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt đến nhỏ nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư= 0 và theo biểu thức U=Eư = Rư.Iư thì dòng điện sẽ rất lớn làm cháy động cơ. Nếu mômen động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản rôto bắt đầu quay và suất điện động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n. Do sự suất hiện và tăng lên của Eư , dòng điện Iư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn.

              Động cơ điện một chiều có hai nguồn năng lượng:

    • Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thông kích từ.
    • Nguồn phần ứng được dưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ góp của phần ứng.

    Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than trong dây quấn phần ứng có điện. Các thanh dẫn cho dòng điện nằm trong từ trường sẽ chiụ lực tác dụng làm rôto quay. Chiều lực từ xác định theo qui tắc bàn tay trái.

    Khi phần ứng quay được nủa vòng, vi trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau. Do đó có phiếu góp chiều dòng điện giữ nguyên làm cho lực từ tác động không thay đổi.

    Khi quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư chiều của nó được xác diịnh theo qui tắc bàn tay phảI, ở động cơ chiều SĐĐ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư gọi là sức phản điện động.

     

    1.5 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:

              Từ phương trình  đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

               ω =  –  .M

    ta thấy việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện bằng cách thay đổi các đại lượng Rư ,U, F.

    Điều khiển tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu  sau:

    • Sai số tốc độ:

    Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và được đánh giá thông qua:

     

    Mong muốn: sai số wđ = w

                        s% càng nhỏ càng tốt.

      –      Tính liên tục( độ trơn dải điều chỉnh)

                        g = wi + 1/wi

    wi + 1 » wi: hệ thống điều khiển liên tục

    wi + 1 ¹ wi : hệ thống điều khiển nhảy cấp

    Mong muốn g ® 1: hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi giá trong suốt dải điều chỉnh.

    • Dải điều khiển tốc độ

    Dải điều khiển tốc độ ( D) là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho:

     

    Mong muốn D càng lớn càng tốt

    Ngoài ra còn các chỉ tiêu khác như: chỉ tiêu kinh tế, kích thước.

     

    1.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng:

    • Nguyên lý điều khiển

    Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm; F = Fđm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng.

    Độ cứng của đường đặc tính cơ:

     

    Ta thấy khi điện trở càng lớn thì b càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó càng mềm hơn.

     

                                 Hình1.9 đường đặc tính cơ khi thay đổi Rf

     

    ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên bTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ.

    Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên.

    • Đặc điểm của phương pháp
      • Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn.
      • Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm).
      • Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục.
    • Đánh giá các chỉ tiêu
    • Tính liên tục: phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy cấp.
    • Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải. Tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = wmax / wmin càng nhỏ. Phương pháp này có thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1
    • Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn.
    • Chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản.

    1.5.2  Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông :

    • Nguyên lý điều khiển

    Giả thiết U= Uđm; Rư = const . Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi dòng điện kích từ.

     Thay đổi dòng điện trong mạch kích từ  bằng cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ.

     Bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (F = Fmax) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm  từ thông F tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức.

    ® Khi giảm F thì tốc độ không tải lý tưởng  tăng, còn độ

    cứng đặc tính cơ  giảm, ta

    thu được họ đặc tính cơ nằm trên đặc tính cơ tự nhiên.

    Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách giảm từ thông thì dòng điện tăng và tăng vượt quá mức giá trị cho phép nếu mômen không đổi. Vì vậy muốn giữ cho dòng

     

     

     Hình1.10 đặc tính cơ khi thay đổi từ thông

    điện không vượt quá giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thông thì ta phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ.

    • Đặc điểm của phương pháp
      • Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng.
      • Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định mức.
      • Việc thay đổi từ thông không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch.
      • Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều khiển với công suất không đổi.
        • Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển
      • Sai số tốc độ lớn: đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự nhiên.
      • Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Có thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D = 3 :1
      • Tính liên tục: vì công suất của cuộn dây kích từ bé, dòng điện kích từ nhỏ nên ta có thể điều khiển liên tục với F » 1
      • Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục và kinh tế ( vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ = (1 – 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp).

    ® Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động cơ điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển.

     

    1.5.3  Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi  điện áp phần ứng:

    • Nguyên lý làm việc

    Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn (máy phát điện  một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển.)

    ở phương pháp này:  U = var;

    Fđm = const; Rf = 0

    Khi thay đổi phần ứng ( thay đổi theo chiều giảm điện áp), vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lí tưởng wo = U /k.F thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng.

    Do đó ta thu được họ đặc tính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc độ nằm dưới tốc độ định mức.

     

     

                        Hình1.11 đặc tính cơ khi thay đổi Uư

    • Đặc điểm của phương pháp
      • Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng thấp.
      • Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh.
      • Độ cứng đặc tính cơ cao và được giữ không đổi trong toàn dải điều chỉnh.
      • Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm
      • Rất dễ tự động hóa khi dùng chỉnh lưu có điều khiển.
      • Phương pháp này điều khiển với mômen không đổi vì F và Iư đều không đổi.
    • Đánh giá chi tiêu điều khiển
      • Sai số tốc độ lớn ( sai số tốc độ bằng sai số tốc độ của đặc tính cơ tự nhiên)
      • Tính liên tục: điện áp của động cơ được điều khiển bằng bộ biến đổi. Các bộ biến đổi hiện nay đều có công suất bé nên có thể điều chỉnh liên tục.
      • Dải điều chỉnh có thể đạt được D = 10:1

    ® Đây là phương pháp duy nhất có thể điều chỉnh liên tục tốc độ động cơ trong vùng tốc độ thấp hơn tốc độ định mức đối với động cơ một chiều.

    Þ Qua việc xét ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ta thấy phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là triệt để và có nhiều ưu điểm hơn cả nên ta chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.

     

     

     

     

     

     

    1.6 Đảo chiều động cơ:    

     

                        Hình 1.12 sơ đồ nguyên lý đảo chiều phần ứng

     

       Hình 1.13 sơ đồ nguyên lý đảo chiều phần kích từ

     

    • Chiều lực từ tác dụng vào dòng điện được xác định theo qui tắc bàn tay trái. Khi đảo chiều từ thông hay đảo chiều dòng điện thì lực tư có chiều ngược lại, vậy muốn đảo chiều động cơ điện 1 chiều ta thực hiện 1 trong 2 cách như hình vẽ trên.Và đường đặc tính cơ khi quay thuận và khi quay ngược là đối xứng nhau qua gốc tọa độ.
    • Nguyên lý:

      Khi ta thực hiện 1 trong 2 cách đảo chiều phần ứng động cơ hoặc phần kích từ thì nguyên tăc chung là:

    Ta muốn quay thuận thì chỉ việc ấn 2 tiếp điểm thuongf đóng T lại khi đó 2 tiếp điểm thường mở là N sẽ mở ra và dòng điện sẽ đI qua 2 tiếp điểm T è Quay thuận.

    Ta muốn quay ngược thì chỉ việc nhả 2 tiếp điểm T ra và ấn 2 tiếp điểm thường mở lại khi đó dòng điện sẽ chạy qua 2 tiếp điểm N è Quay ngược.

     

    CHƯƠNG 2

    PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

     

     

              Như đã tìm hiểu về động cơ điện một chiều ở chương 1, ta thấy, nguồn cấp cho động cơ điện một chiều có thể có thể dùng bộ biến đổi một chiều. Vì bộ bién đổi một chiều có thể thiết kế dễ dàng nhờ các mạch chỉnh lưu sử dụng van bán dẫn. Hơn nữa các mạch chỉnh lưu sử dụng van điều khiển còn có thể điều khiển dễ dàng ,độ tin cậy cao. Do đó, ta đi tìm hiểu và thiết kế nguồn cấp một chiều, qua mạch chỉnh lưu điện áp xoay chiều lấy từ lưới điện cho động cơ điện một chiều.

              Dưới đây là một số mạch chỉnh lưu cơ bản hay được sử dụng:

    • Chỉnh lưu cầu 1 pha.
    • Chỉnh lưu hình tia 3 pha.
    • Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng
    • Chỉnh lưu tia 2 pha.

    2.1    Chỉnh lưu hình cầu 1 pha

    2.1.1. Sơ đồ động lực

     

    Hình 2.3 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng

     

    Hình 2.4 Giản đồ điện áp chỉnh lưu cầu 1 pha

     

    2.1.2. Nguyên lý hoạt động:

    Trong 1/2 chu kỳđiện áp của thyristo T1 dương (khi đó catot T2 âm) nếu cấp xung điều khiển đồng  thuận với điều khiển phảI cả 2 xung cùng một lúc thì T1 , T2 sẽ dẫn. Đến 1/2 sau thì điện áp đổi dấu anot T3 dương, catot T4 âm, nếu có xung điều khiển đồng thời cho cả 2 van thì các van được mở thông.

    • Góc mở van α, góc dẫn các van λ

    0 – α : T1, T2  dẫn

    α – α + λ : T3, T4 dẫn ,khóa T1 ,T2 lại.

    2.1.3  Công thức:

    Điện áp ra:

         Udα = U2cosα = 0,9U2cosα      

         Idα =

         Iv =

              Sba = 1,23Pd

                    Ungmax = U2

         I2 = 1,11Id

     

     

    2.1.4  Nhận xét:

         Chỉnh lưu cầu một pha sử dụng rộng rãi trong thực tế,nhất là với cấp điện áp tải lớn hơn 10V. Dùng tải lớn  tới 100A. Ưu  điểm của nó là không nhất thiết phảI có biến áp nguồn. Tuy nhiên do số lượng van gấp 2 hình tia nên sụt áp trong mạch cũng gấp 2.Do đó nó không phù hợp với tải có dạng dòng lớn nhưng áp nhỏ.

     

    2.2    Chỉnh lưu hình tia 3 pha:

     

    2.2.1  Sơ đồ nguyên lý:

     

    Hình 2.5 Chỉnh lưu hình tia 3 pha

    Hình 2.6 giản đồ điện áp và dòng điện chỉnh lưu tia 3 pha

    2.2.2  Nguyên lý hoạt động:

    Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van: khi anod của van nào dương hơn thì van đó mới được kích mở, thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn. Còn các Tiristo chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc mở tự nhiên( như vậy trong chỉnh lưu tia 3 pha, góc mở nhỏ nhất a = 0 sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc là 30o).

    Chỉnh lưu tia 3 pha được phân biệt bởi hai vùng mở khác nhau:

    Khi a < p/6 thì việc mở van bán dẫn không phụ thuộc vào tải dạng gì. Trong vùng mở điện áp dương các Tiristo dẫn liên tục: có sự chuyển mạch từ van này sang van kia, không có sự hoàn trả năng lượng về lưới. Các đường cong Ud, Id liên tục.

     Khi a > p/6 thì Tiristo sẽ được mở trong khoảng nào tùy thuộc vào tích chất của tải: nếu tải thuần trở thì đường cong điện áp và dòng điện là gián đoạn còn nếu tải điện cảm (nhất là điện cảm lớn) thì đường cong dòng điện và điện áp là các đường cong liên tục nhờ năng lượng dự trữ trong cuộn dây đủ lớn để duy trì dòng điện khi điện áp đổi dấu. Với tải điện cảm, Tiristo được dẫn có phần âm điện áp nên có sự trả năng lượng về lưới.

     

    2.2.3  Công thức liên quan:

       –     Điện áp ra:

    Udα = U2cosα = 1,17U2cosα

              Với: α  góc điều khiển

                      U2 tham số cố định

       –     Dòng điện trên van:

     

         Iv =

       –     Công suất biến áp

              Sba = 1,35Pd

       –     Điện áp ngược lơn nhất trên van

                    Ungmax = U2

       –     Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn:

              I2 = 0,58Id

       –     Id  trị số trung bình dòng điện ra tải

    2.2.4  Nhận xét:

    Việc điều khiển các van tương đối đơn giản.

     Chỉnh lưu tia 3 pha cần có biến áp nguồn để đưa điểm trung tính ra tải. Công suất máy biến áp này nhỏ hơn công suất 1 chiều 1,35 lần, tuy nhiên sụt áp trên van nhỏ nên thích hợp với điện áp thấp. Vì sử dụng nguồn 3 pha nên cho phép nâng công suất tảI lên gấp nhiều lần,mặt khác độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu giảm đắng kể nên kích thước bộ lọc nhỏ đi nhiều.

     

    2.3    Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng:

     

    2.3.1  Sơ đồ nguyên lý:

     

     

                      Hình 2.11 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

     

     

     
       

     

    Hình 2.12: giản đồ điện áp và dòng điện dẫn qua van

    2.3.2  Nguyên lý hoạt động:

    Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng, dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm cần mở Tiristo chúng ta cần cấp 2 xung điều khiển đồng thời (1 xung ở nhóm anod, 1 xung ở nhóm catod). Hai xung điều khiển có: một xung chính quyết định góc mở, 1 xung đêm để có dòng điện. 

      Các van T­1, T­3, T5 thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm katot chung Ukc

     Các van T2­, T­4, T6   thay nhau dẫn ở điểm anot chung Uac.

     

    2.3.3. Công thức liên quan:

     

       –     Điện áp ra:

    Udα = Udocosα = U2cosα

       –     Dòng trung bình trên van        

    Itbv =

       –     Điện áp ngược lớn nhất: 

               Ungmax = U2

       –     Công suất máy biến áp:

              Sba = 1,05Pd

       –     Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn:

              I2 = 0,816Id

     

    2.3.4. Nhận xét:

    Chỉnh lưu cầu ba pha là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế, vì nó có nhiều ưu điểm . Nó cho phép có thể đấu thẳng vào lưới điện 3 pha, độ đập mạch nhỏ 5%. Nếu có sử dụng máy biến áp thì gây méo lưới điện ít hơn các loại khác. Đồng thời công suất mạch chỉnh lưu này lớn len tới vài trăm KW.

     Nhược điểm là sụt áp trên van gấp đôI trren van của sơ đồ hình tia.

    2.4.Chỉnh lưu tia 2 pha:

     

    2.4.1. Sơ đồ nguyên lý:

     

    Hình 2.13 chỉnh lưu tia 2 pha

     

    Hình 2.14 giản đồ điên áp

    2.4.2  Nguyên lý hoạt động:

      Khi T1­ được mở sẽ có dòng điện chạy qua tải và duy trì T1 ở trạng thái dẫn tới lúc dòng điện bằng không, lúc đó điện áp đổi dấu và kích mở T2 chuyển sang dẫn.

    Khi tải có điện cảm thì dòng điện gián đoạn hau liên tục là do nằng lượng điện từ tích lũy trong cuộn dây lớn hay bé

    Wdt­=Li2/2 phụ thuộc vào L,I doquyết định ( nếu càng lớn thì i2 càng lớn, vùng gián đoạn nhỏ đi).

    Khi tải điện cảm lớn tới mức dòng  điện của van đang dẫn bằng 0 đã mở van kế tiếp thì đường cong điện áp, dòng điện là liên tục.

     

    2.4.3  Công thức liên quan:

       –     Điện áp ra:

    Udα = U2cosα = 0,9U2cosα   

    Với  α   : góc điều khiển

            U2 = const

       –     Dòng điện trên van:

    Iv =

       –     Công suất biến áp:

    Sba = 1,48Pd

    Pd công suất tải

    Pd =Ud0.Id

       –     Điện áp ngược:

                    Ungmax = 2,83U2

       –     Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn:

          I2 = 0,58Id

    2.4.4  Nhận xét:

    • Việc điều khiển các van tương đối đơn giản.
    • Điện áp ra tải thấp do độ sụt áp trong mạch van thấp hơn.
    • Việc chế tạo biến áp phức tạp, hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn.
    • Buộc phải có biến áp nguồn để tạo điểm giữa cho mạch hoạt động.

       2.5 Kết luận:

              Qua tìm hiểu một số sơ đồ mạch chỉnh lưu cơ bản, và yêu cầu của đồ án vơí số liệu:

              Pđm = 2,2 KW

              n    = 1450 v/p

              iưđm = 14,4 A

              ikt   = 0,72  A

              Rư  = 1,6   

    η  = 80%

     

              Ud = Pđm/ iưđm. η= 191 (V)

     

              Ta thấy Pđm nhỏ hơn 15 KW nên dùng sơ đồ chỉnh lưu 1 pha

                          Udkhá lớn nên dùng sơ đồ cầu.

    Vậy để phù hợp yêu cầu đồ án ta chọn sơ đồ cầu 1 pha điều khiển đối xứng.

     

     

     

    CHƯƠNG 3

    TÍNH TOÁN MẠCH LỰC

     

    3.1. Sơ đồ cấu trúc

     

                                          Hình 3.1- Sơ đồ cấu trúc

     

    Trong đó:

    +BA: có tác dụng chuyển điện áp và số pha chuẩn từ lưới điện sang giá trị điện áp và số pha thích hợp với mạch lực và tải. Nếu điện áp, số pha đã cho phù hợp thì không cần ding BA.

    +CL: có tác dụng biến đổi điện áp xoay chiều sang 1 chiều.

    +MĐK: có tác dụng vào các thời điểm cần thiết nhằm khống chế năng lượng đưa vào.

     

    3.2.Sơ đồ mạch lực

     

                       

                                          Hình 3.2 sơ đồ mạch lực 

    3.3. Tính chọn van

    Các van trong mạch CL công suất làm việc nhỏ với dòng điện không lớn vì vậy phải chọn van sao cho phù hợp mới đảm bảo được mạch hoạt động tốt.

    – Tính trọn van dựa vào các yếu tố cơ bản như điện áp ngược cực đại (Ung max) của van. Dòng điện định mức của van.Từ sơ đồ cầu  1 pha và các thông số động cơ ta có:

              Ud­= (V)

     

              U2= (V)

    Điện áp ngược cực đại của van là :     

    Ungmax=Knv.U2= 1,41.U2= 299 (V)

     

    Uv= Klu.U­ngmax= 1,8.299= 538,2 (V)

    Dòng điện định mức của van là :

              Itbv= (A) 

    Dòng điện trên van là :

              Iv = Klv . Itbv  = 2,2.7,2 = 15,84 (A)

     

    Khi làm việc, dòng điện qua động cơ, các van thường xuyên làm việc ở chế độ quá tải nên ta chọn hệ số dưh trữ…ở đây ta sử dụng chế độ làm mát tự nhiên, dòng điện chỉ cho phép bằng 25% dòng định mức.

    Với thông số trên ta tra bảng được :T46N600COC

    +) Điện áp ngược cực đại                                  Ungmax   = 600 V

    +) Dòng làm việc cực đại                                   Idmmax    = 46 A

    +) Dòng điện đỉnh cực đại                                 Ipik max   =  1000 A

    +) Dòng điện xung điều khiển                           Ig      = 150  mA

    +) Điện áp xung điều khiển                               U     = 2,5 V

    +) Dòng điện rò                                                Irmax       = 10 mA

    +) Dòng điện duy trì                                          Ikmax          = 1 A

    +) Sụt áp trên Thyristo ở trạng tháI bán dẫn      ∆Umax = 1.9  V               

    +) Tốc độ biến thiên điện áp                              du/dt  = 400 V/ μs

    +) Nhiệt độ làm việc cực đại                              T=125C

    3.4. Tính toán chọn máy biến áp

    Các đại lượng cần tính cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

                                                    Ud0 = Ud +∆Uba +∆Uv +∆Uck  

    Trong đó :

                            Ud0 : Điện áp chỉnh lưu không tải

                            Ud  :  Điện áp chỉnh lưu .

                            ∆Uba  :  Sụt áp trên biến áp .

                            ∆Uv  : Sụt áp trên van .

                            ∆Uck : Sụt áp trên cuộn kháng

     

    =>Udo= 191+0,05.191.2+1,9 = 212 (V)

     – Công suất tối đa của tải :

    Pd max = U do . I dm = 212.14,4 = 3,053 (Kw)

    – Công suất của biên áp nguồn

    Sba = Kp . P d max = 1,23 . 3,053 = 3,755 (KVA)

    – Điên áp đính mức phía thứ cấp :

    U2dm=  (V)

    Hệ số MBA: Kba=

    -Tính toán sơ bộ mạch từ

       Tiết diện trụ  của lõi thép biến áp được tính từ công thức :

     

    Trong đó:

    : Hệ số phụ thuộc làm mát ()

     m   : Số trụ MBA ( m= 2 )

     

    => ( cm2 )

    -Đường kính trụ

    d =6,84 ( cm ) 

    Ta chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn d= 7 ( cm )

    Chọn loại thép E330 các lá thép có độ dày 0,35 mm

    -Tính toán dây quấn MBA

       +Tính toán điện áp của các cuộn dây

        Điện áp cuộn thứ cấp

    U2= ( V )

       +Tính dòng điện trong các cuộn dây

    I1= ( A )

    I2=  ( A )

    -Tính vòng dây của mỗi cuộn

              Ta có :

                                 Số Vôn/vòng = 4.44*B*QFe*f*10-4

                     B = 1.5 (T); QFe=36,77(cm2); f = 50(Hz)

              Thay số :

            Số vòng dây của cuộn một :

                       Số Vôn/vòng = 4,44.1.5.36,77.50.10-4 =1,2244

                       W1 = ( Số Vôn/vòng)*U1 =1,2244 .220 = 269(vòng)

                        W2 =(Số Vôn/ vòng)*U2 =1,2244 .236 = 289 (vòng)

    -Tính toán tiết diện dây quấn

              SCu =

                    Trong đó :

                       I : Cường đọ òng điện trong các cuộn dây

                       J : Mật độ dòng điện trong các cuôn dây

                                 Chọn J = 2.75 ( A/mm2 )

                   Thay số :

                       SCu2 =  Þ D1 = == 2,8 ( mm)

    Chuẩn kich thước : SCu1 = a1.b1 = 1,81.3,53 = 6,18 ( mm2 )

     

     +Tính lại mật độ dòng

          J1= ( A/mm )

      + Tính dây quấn thứ cấp

          S2=  ( mm2 )

    Ta chuẩn hóa : S2 = 5,7 ( mm2 )

      + Tính lại mật độ dòng

          J2= ( A/mm )

    -Tính kích thước mạch từ

      Do chọn lá thép dày 0,35mm

      Diện tích của sổ cần thiết :

                       QCS = QCS1 +QCS2

    Với :

           QCS1  = klđ.W1.SCu1  ; QCS1  = klđ.W2.SCu2

      Trong đó :

                       QCS1, QCS2  : Phần do cuộn sơ cấp và thứ cấp chiếm chỗ

                           W1 ,W2      : Số vòng dây sơ cấp và thứ cấp

                            klđ :  Hệ số lấp đầy , chọn klđ = 2.5

    =>Qcs=2,5.269.6,2 +2,5 .289.5,8 = 8360 ( mm2 ) = 83,6 ( cm2 )

    -Tính kích thước cửa sổ

       Khi đã có diện tích cửa sổ QCS cần chọn các kích thước cơ bản là chiều cao h và chiều rộng ccủa cửa sổ mạch từ .Tuỳ theo thiết kế mà chọn giá trị cơ bản c và h . Thông thưòng chọn theo hệ số phụ như sau :

              m = =  2.5 ; n =  = 0.5 ; l =  = 1 ¸1.5

    Tính toán ta được :    a = 7,6 (cm) ; b = 11(cm) ; c = 3,8(cm) ; h = 19(cm)

    Chiều rộng toàn bộ mạch từ là : C = 2.c +3.a = 2.3,8 + 3.7,6 = 30,4 (cm)

             Chiều cao toàn bộ mạch từ la : H = h + 2.a = 19 + 2.7,6 = 34,2 (cm)

     

      -Tính số vòng trên mỗi lớp

          Dây quấn được bố trí theo dọc trụ , mỗi quận dây quấn thành nhiều lớp . Mỗi lớp được quấn liên tục, các vòng dây sát nhau, Các lớp dây cách nhau bằng một bìa cách điện.

          –  Số vòng dây trên mỗi lớp:

              + Kết cấu dây  quấn sơ cấp :

                   Khi dây quấn tiết chữ nhật :

     

              W1L=   =              

           Trong đó: 

                       h :  chiều cao cửa sổ.

                       bn :  bề rộng dây quấn kể cả cách điện.

                       hg :  khoảng cách cách điện với gông: hg = 5(mm)

                       ke  : hệ số ép chặt ke = 0.95

           Số lớp dây trong cửa sổ được tính bằng tỷ số số vòng dây W của cuộn W1 hoặc W2  cần tính trên số vòng dây trên một lớp.

     

                               W1d =  =(lớp)  6 (lớp)

      Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :

     – Tính chiều dài của các cuộn dây đồng

          Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy : S01=0,1 (cm)

               Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp  a01= 1,0(cm)

               Đường kính trong của ống cách điện

    Dt = dfe + 2 . a01 – 2 .S 01 = 2,8 + 2.1 – 2.0,1 = 4,6cm)

              Đường kính trong của cuộn sơ cấp

    Dt1 = Dt + 2 . S01 = 4,6 + 2 . 0,1 = 4,8(cm)

              Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp

                                          cd11 = 0,1(mm)

              Bề dày cuộn sơ cấp

    Bd1 = (a1 + cd11) . n11 = (1,81+0,1).6,1 = 11,46(mm) = 1,15(cm)

              Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp

    Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 1,15.2 + 4,8 = 7,1(cm)

              Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp :

              Dtb1 = ( Dt1 + Dn1 ) / 2 = (7,1 + 4,8 )/2 = 5,95 (cm)

     

               Chiều dài dây cuộn sơ cấp :

    l1 = W1 . p . Dtb   = 2,69. p. 5,95 = 5028,27 (cm) = 50,283 (m)

                       Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp :

                                                    cd01 = 1(cm)

              +  Kết cấu dây quấn thứ cấp

               Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp

    h1 = h2 = 19 (cm)

               Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp:

    (vßng)

    Tính sơ bộ số lớp dây quấn trên cuộn thứ cấp :

    (líp)

    Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp :

     (cm)

              Khoảng cách từ trụ tới cuộn thứ cấp là: a12= 1,0 (cm)

              Đường kính trong của cuộn thứ  cấp :

    Dt2 = Dn1 + 2 . a12 = 7,1 + 2 = 9,1 (cm)

                                  Þ  rt2 = Dt2/2 =9,1/2 = 4,6 (cm)

              Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp  cd22 = 0,1(mm)

               Bề dầy cuộn thứ cấp :

    Bd2 = (a2 + cd22) .n12 = (0,156 + 0,1) . 6 = 1,536 (cm)

               Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp:

    Dn2 = Dt2 + 2 .Bd2 = 9,1+ 2 . 1,536 = 12,172(cm)

              Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp :

    Dtb2 = ( Dt2 + Dn2 ) / 2 = (9,1 + 12,172) / 2 = 10,636(cm)

              Chiều dài dây quấn thứ cấp :

    l2 = p . w2 . Dtb2 =  p. 298.4,6 = 4306,5(cm)

                                 Þl2  » 43,1 (m)

              Đường kính trung bình các cuộn dây:

                                 D12 = ( Dt1 + Dn2 ) / 2 = (4,8 + 12,172 )/2 = 8,5(cm)

                                          Þ r12 = D12/2 =4,25 (cm)

    -Tính sụt áp trên MBA

      +Điện áp rơi trên trở

                              ∆Ur  = [R2 + ] Id

           Trong đó:

                      R1, R2: điện trở thuận của các cuộn dây

                        R1 = rCu  =  0.0000172* =0,081(W)

                        R2 = rCu   = 0.000072* =0.074(W)

          Với   rCu = 0,0000172 Wmm.

                    Id : dòng tải một chiều.

                      ∆Ur  = [R2 + ] Id

                               = 2,41 (V)

       +Điện áp ra trên cuộn kháng

                              ∆Ux =

            Trong đó:

     

                              mf: số pha biến áp.

                              W2 :  số vòng dây thứ cấp biến áp.

                              Rbk: bán kính dây thứ cấp.

                              l : chiều cao lá thép.

                              h : Chiều cao cửa sổ lõi thép       

                              cd : bề dày cách điện của các cuộn dây với nhau .

                       Xn = 8.2.2892..314.10-7

                                    = 50,73 ( )

     

    =>∆Ux = 50,73.14,4 = 232,5 (V)

    +Điện kháng MBA quy đổi về thứ cấp:

    +Điện trở ngắn mạch

                              Rnm = R2 + . R1

                                   = 0,074 + ư

                                   = 0,195 ( )

    +Tổng trở ngắn mạch

    Z nm =  = = 50,73 ( )

    +Sụt áp trên MBA:

    Uba= == 232,5 ( )

    -Tính điện áp phần trăm ngắn mạch

      + Điện áp ngắn mạch

           1,13 (V)

      + Điện áp ngắn mạch phản kháng

            = 344 (V)

      + Điện áp ngắn mạch

            Unm== 344 (V)

      + Dòng ngắn mạch

            =4,65 (A)

     

    3.5. Tính toán bộ lọc

       Vì hệ số đập mạch chỉnh lưu cầu 1 pha là Kdmv= 0,67 ; Kdms=0,5 nên hệ số san bằng:

                       1,34

        Ta có điện trở tương đương

                       = 13,26 ( )

                   = 0,12 (H)

    Tính kích thước lõi thép:

       – Kích thước cơ sở:

                                                     a = 2,6  

                               Chọn    a = 3 (cm)

                                                    b = 1,2a = 3,6 (cm)

                                                    c = 0,9a = 2,7 (cm)

                                                    h= 3a = 9 (cm)

             – Tiết diện lõi thép:

                                                    Sth = ab = 3.3,6=10,8 (cm2)

            – Diện tích của sổ :

                                                    = h.c = 9.2,7=24,3 (cm2)

             – Độ dài trung bình đường sức:

                                                    lth =  2.(a+b+c)= 2.(3+3,6+2,7)=18,6 (cm)

             – Độ dài trung bình dây quấn:

                                                     ldq= 2(a+b) + pc = 2(3+3,6) +p.2,7= 21,7 (cm)

             – Thể tích lõi thép:

                                                    Vth = 2ab (a+h+c) = 2.3.3,6.(3+9+2,7)= 317,52

    *) Tính điện trở của dây quấn ở t0 = 200C đảm bảo độ sụt áp cho phép:

                                          ∆U = 7,5%Uđm =

                                          Tmt = 400C ;       ∆T = 500C

     

            Theo tính toán:

                                 r20 = =0,775 ( )

                                 r20 = 0,091(W)

    *) Số vòng dây của cuộn cảm

     

                                 W = 414=385,7(V)

    *) Tính mật độ từ trường

                                 H = =29860,5 (A/m)

    *) Tính cường độ từ cảm

                                 b = =0,15 (T)

    *) Tính hệ số từ thẩm:

         Theo thực nghiệm ta có:

                                 m = 542.      

         Trị số điện cảm nhận được

                                 Ltt =                              

    *) Tiết diện dây quấn

                                 s  = 0,072.=1,878 (mm2)

    Đường kính của dây quấn

                                 d = 1,13 = 1,13=1,55 (mm)

                                 Chọn dây có  d= 2(mm)

    *) Xác định khe hở tối ưu:

                                 lkk = 1.6.10-3. W .I = 1,6.10-3.385,7.14,4=8,9(m)

         Vì trên đường đi mạch từ có hai đoạn khe hở nên miếng đệm cơ đo chiều dầy băng 1/2lkk.

                              lđệm = 0,5.lkk = 4,45(mm)

    *) Kích thước cuộn dây

         Chọn dây quấn dầy 0,5mm, độ cao sử dụng dây quấn.

                                 hssd = h – 2∆C = 19-2.0,35=18,3 (cm)

         – Số vòng dây trong 1 lớp:

                                 W’ = =9 (vòng)

         – Tính số lớp dây:

                              n = =43

         Vậy cần quấn 43 lớp

     

    – Độ dày của cả cuộn dây

                                 ∆cd = n(d + ∆cd)

         Trong đó: ∆cd = 1(mm)

                                 ∆cd = 43.(0,2+1)=12,9 (cm)

         Độ dày của quận dây ∆cd bằng một nửa kích thước cửa số c = 2,7 nên dây lọt vào trong cửa sổ.

    *) Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ:

                                 PCu = =197,7 (W)

                                 SCu = 2hsd (a+b+p∆cd) + 1,4. ∆cd ( p∆cd + 2a)

                                 SCu = 2.18,3(3+3,6+p.12,9) + 1,4.12,9.( p.12,9 +6) =2565 (cm2)

         Hệ số phát nhiệt:

                                          a = 1,03. 10-3

         Độ chênh lệch nhiệt độ:

     

                                          ∆Ttt < ∆T cho phép Þ Thoả mãn

     

    3.6.Tính toán bảo vệ mạch lực

       -Tính toán cánh tản nhiệt

          Tổn thất công suất trên 1 thyristor :

            P=U.Itb=1,9.7,2=13,68 (W)

           Diện tích bề mặt tỏa nhiệt :

            Sm=P.Km.

            Trong đó:

                           P: tổn hao trên P

                     : độ chênh lệch của môi trường Tmt=40C

            Nhiệt độ cho phép Thyristor : Tcp=125C

            Chọn nhiệt trên cách tỏa nhiệt : Tlv=80C

            ->=Tlv – Tmt = 80C – 40C = 40C

            Km­: hệ số toản nhiệt tối ưu và bức xạ

            Km= 8 [/m2.C] , Sm=43,7 (m2). Ta chọn cánh tản nhiệt có 12 cánh

            Kích thước : a.b= 10.10= 100

            ->Tổng diện tích : S= 12.2.10.10 = 2400 (cm2)

    -Tính bảo vệ dòng

       Thực tế thì trong van đã có hệ thống bảo vệ nhưng theo yêu cầu của đề bài nên ta tính như sau:

         Ta chọn Atomat có:

              Idm= 1,1. Idm =1,1.14,4 = 18,85 (A)

              Udm= 220(V)

        Có 2 tiếp điểm chính có thể đóng cắt bằng tay hoặc nam châm điện

        Chỉnh định dòng ngắn mạch

           Inm= 2,5Id=2,5.14,4 = 36 (A)

        Dòng quá tải: Iqt=1,5 Id=1,5.14,4 = 2,6 (A)

        Chọn cầu dao có dòng định mức: Icd=1,1.Id=Idm=15,84 (A)    

    dùng dây tác dụng nhanh để bảo vệ thyristor ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu

    Nhóm 1CC: dòng định mức nhóm 1 CC

         I1cc=1,1.Id= 1,1.14,4=15,84 (A)

    Nhóm 2CC: I2cc=1,1.Itb=1,1.7,2 = 7,92 (A)

    Nhóm 3CC: I3cc= 1,1.Id= 1,1.14,4 = 15,84 (A)

    • Ta chọn cầu chì nhóm 1CC và 2CC là 16 (A) còn 3CC là 8 (A)

    -Bảo vệ quá điện áp cho van

     Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt thyristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với thyristor. Khi có sự chuyển mạch các điện tích tụ các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chonhs của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa anốt và katot của thyristor. Khi có R_C mắc song song với thyristor tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch của Thyristor không quá áp.

    -Hệ số biên áp của van

    K=Ucp/b.Utt

    Trong đó:  

                     Ucp: điện áp max cho phép đặt lên van

                     Utt­:: điện áp thực tế đặt lên thyristor

                     K: hệ số

                     b: hệ số giự trữ điện áp ( b=1)

    =>K ==0,89

    Tra bảng và đồ thị ta có:

    Cmin=0,77

    Rmin=0,8

    Rmax=1,7

    Xác định R_C

     

     

    -Kiểm tra tốc độ tăng thuận qua van du/dt=U­max.Rf/2 với Rf là điện trở tải. Nếu giá trị này vượt quá giá trị cho phép của van thì lại tính lại từ đầu

       -Tính công suât điện trở

                  Theo thực nghiệm được tính gần đúng:

                                          PR = fy. C. U2ymax

     

     

     

     

     

    CHƯƠNG 4

    THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

     

              Sau khi thiết kế và tính toán mạch lực ta nhận thấy cần có một hệ thống đúng để điều khiển mạch lực nói trên. Mạch điều khiển này phải đáp ứng được nhu cầu cầnthực hiện của mạch điều khiển.

              Có hai hệ điều khiển cơ bản là hệ đồng bộ và hệ không đồng bộ

                 – Hệ đồng bộ: Trong hệ này góc điều khiển mở, van a luôn được xác định xuất phát từ một thời điểm cố định của điện áp mạch lực. Vì vậy trong mạch điều khiển phải có một khâu thực hiện nhiệm vụ này gọi là khâu đồng bộ để đảm bảo mạch điều khiển hoạt động theo nhịp của điện áp lực.

                 – Hệ không đồng bộ: Trong hệ này a không xác định theo điện áp lực mà được tính dựa vào trạng thái của tải chỉnh lưu và góc điều khiển của lần phát xung mở van ngay trước đó. Do đó mạch điều khiển loại này không cần khâu điều khiển đồng bộ. Tuy nhiên để bộ chỉnh lưu hoạt động bình thường bắt buộc phải thực hiện điều khiển theo mạch vòng kín.

              Hiện nay đại đa số các mạch chỉnh lưu điều khiển thực hiện theo sơ đồ đồng bộ vì khâu đồng bộ có ưu điểm hoạt động ổn định và dễ thực hiện.

    4.1.Cấu trúc mạch điều khiển

    4.1.1. Cấu trúc điều khiển ngang

    1. Sơ đồ

                     1                           2                              3                       4                                                                                                                                                                                    

                                                           5

              Trong đó:    1 – Khâu đồng bộ

                                 2 – Khâu dịch pha

                                 3 – Khâu tạo xung

                                 4 – Khâu khuyếch đại xung

                                 5 – Khâu tạo Uđk

      Nguyên tắc điều khiển ngang.

              Khâu đồng bộ thường tạo ra điện áp hình sin có góc lệch pha cố định so với điện áp lực. Khâu dịch pha có nhiệm vụ thay đổi góc pha của điện áp theo tác động của điện áp điều khiển. Xung điều khiển được tạo ra ở khâu tạo xung (TX) vào thời điểm khi điện áp dịch pha UDF qua điểm O. Xung này nhờ khâu khuyếch đại xung KĐX được tăng đủ công suất gửi tới cực điều khiển của van. Như vậy góc a hay thời điểm phát xung mở van thay đổi được nhờ sự tác động của Uđk làm điện áp UDF di chuyển theo chiều ngang của trục thời gian.

    4.1.2 .Cấu trúc điều khiển dọc

    1. Sơ đồ cấu trúc

                     1                           2                              3                       4                                                                                                                                                                                    

                                                           5

     

              Trong đó:    1 – Khâu đồng bộ

                                 2 – Khâu tạo Utựa

                                 3 – Khâu tạo xung và so sánh

                                 4 – Khâu khuyếch đại xung

                                 5 – Khâu tạo Uđk  

    1. Nguyên tắc điều khiển

              Uđóng khâu đồng bộ thường tạo ra điện áp hình sin có góc lệch pha cố định so với điện áp lực. Khâu tạo UT tạo ra điện áp tựa có dạng cố định theo chu kỳ do nhịp đồng bộ của UĐB . Khâu so sánh xác định điểm cân bằng của hai điện áp UT và UĐK để phát động khâu tạo xung TX. Như vậy trong nguyên tắc này thời điểm phát xung mở van hay góc điều khiển thay đổi do sự thay đổi trị số của UĐK . Theo đồ thị đó là sự di chuyển dọc trục biên độ.

    4.1.3. Chức năng điều khiển

              – Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và góc điều khiển a cần thiết.

              – Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc amax + amin tương ứng với điện áp ra của tải mạch lực.

              – Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải yêu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, chế độ dòng điện liên tục.

              – Có độ đối xứng xung điều khiển tốt, không vượt quá 10 ¸ 30 điện tức là góc điều khiển với mọi van không được lệch quá giá trị cho phép.

              – Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều giao động cả về giá trị điện áp và tần số.

              – Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt.

              – Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms.

              – Thực hiện các yêu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ há điều khiển nếu cần nên ngắt xung điều khiển khi sự cố, thông báo các hiện tượng không bình thường của lưới điện và bản thân bộ chỉnh lưu.

              – Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực để mở chắc chắn van, phải thoả mãn yêu cầu:

                 + Đủ công suất

                 + Có sườn xung đối xứng để mở van chính xác vao thời điểm quy định, thường tốc độ tăng áp điều khiển phải đạt 10V/ms tốc độ tăng điều khiển.

                 + Độ rộng xung điều khiển đủ cho dòng qua van kịp vượt trị số dòng điện duy trì Idt của nó để khi ngắt van vẫn giữ được tràng thái dẫn.

                 + Có dạng phù hợp với sơ đồ chỉnh lưu và tính chất tải.

    4.1.4.Nguyên lý hoạt động

               Tín  hiệu xoay chiều sau khi đi qua biến áp nguồn được chỉnh lưu bởi 2 Điốt  Đ1 và Đ2. Điện sau chỉnh lưu so sánh với điện áp chuẩn U0 để tạo tín hiệu đồng bộ trùng với thời điểm diện áp lưới đi qua điểm 0 . Khi tín hiệu đồng bộ âm tụ C được nạp và ngược lai khi tín hiệu đồng bộ dương tụ C phóng . Như vậy ở đầu ra của IC sẽ có tín hiệu răng cưa .Sau đó tín hiệu răng cưa được so sánh với tín hiệu điều khiển (Lấy từ khâu phản hồi tốc độ ) bằng khuếch đại thuật toán .

               Bộ OA7 là một đa hài đợi dao động tạo xung chùm có tần số cao với mục đích giảm kích thứơc của máy biến áp xung .Tín hiệu cao tần trộn với tín hiệu sau khi so sánh rồi tiếp tục được trộn với tín hiệu phân phối nhằm tao ra tín hiêu cho từng Thyristo riêng biệt .Những tín hiệu này đựoc khuếch đại và thông qua biến áp xung đưa trực tiếp lên cực điều khiển của Thyristo .

               Do yêu cầu của đề bài là dùng sơ đồ cầu 3 pha nên cần thiết kế 3 kênh tương tự nhau cho các pha A , B , C . 

     

    4.2 Sơ đồ mạch điều khiển

     

                       

     

     

     

     

    Hình 4.1 Sơ đồ mạch điều khiển

     

    4.2.1.Dạng ổn áp điều khiển

     

                                 Hình 4.2 Giản đồ mạch điều khiển

    4.3.Tính toán mạch điều khiển

     4.3.1. Tính toán khâu đồng pha.

    1. Nguyên lý hoạt động

    Hình 4.3 sơ đồ khâu đồng pha

    1. Giản đồ điện áp

                                                    Hình 4.4 Giản đồ điện áp

                     Điện áp xoay chiều 220v được đưa qua mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ.           

                     Nửa chu kỳ đầu U2 >0 và U2‘ Þ Đ1 dẫn.

                     Nửa chu ký sau U2 <0 và U2‘ >0 Þ Đ2 dẫn. Ta được điệnn áp UI như hình vẽ.                      U được đưa vào cực thuận của OP1. Điều chỉnh Rx1 để được điện áp U0 đưa vào cửa đảo.

                              Nếu UI <U0 thì UII < 0 và bằng -(E – 2)v

                              Nếu UI  > U0 thì UII > 0 và bằng (E – 2)v

                              Điện áp ra UII là dạng xung chữ nhật

                     Điện áp xoay chiều 220v được đưa qua mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ.           

                     Nửa chu kỳ đầu U2 >0 và U2‘ Þ Đ1 dẫn.

                     Nửa chu ký sau U2 <0 và U2‘ >0 Þ Đ2 dẫn. Ta được điệnn áp UI như hình vẽ.                      U được đưa vào cực thuận của OP1. Điều chỉnh Rx1 để được điện áp U0 đưa vào cửa đảo.

                              Nếu UI <U0 thì UII < 0 và bằng -(E – 2)v

                              Nếu UI  > U0 thì UII > 0 và bằng (E – 2)v

                              Điện áp ra UII là dạng xung chữ nhật

    1. c) Tính toán

           – Chọn 1=3o -> Uref=12sin1=12. .sin3o= 0,84 (V)

            Ta có I==

                          ó =

                           =>12R3 = 11,16R3 +11,16R4

                           =>0,84R3 = 11,16R4

                         =>R3 = 13,2 R4

    -Tính R1:  Chọn R3­=13 K -> R4=1 K

                   Chọn I = 10mA ; U=E= 12V

                   ->R1= U/I=12/10.10-3 = 1,2 K

                   Chọn R2=5 K

    Chọn D1 và D2 là loại D-1001 với I= 1 (A); Ungmax= 200 (V); khuếch đai thuật toán  A741 8 chân

     

    Chân 1 : chân bù

    Chân 2 : chân vào không đảo

    Chân 3 : chân vào đảo

    Chân 4 : chân nguồn nuôI (-)

    Chân 5 : chân bù

    Chân 6 : chân ra

    Chân 7 : chân nguồn nuôi (+)

    Chân 8 : chân bù

    Các thông số của nhà sản xuất của  A741 là:

    Ungmax = 322 (V)

    Unf =  15 V

    Udf = 30V

    K0 = 5.106

    P1 = 100 W

    J = 55o125oC

    Ira =  25 mA

    En =  15 V

    Zra = 60

    Zvào = 300 K

    du/dt = 0,5 V

    4.3.2. Khâu tạo điện áp răng cưa

    1. a) Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

     

    Hình 4.5 Sơ đồ khâu răng cưa

     

                                 Hình 4.6 giản đồ răng cưa

               * Khi UII < 0 thì D3 dẫn, áp ở cửa đảo của OA2 âm U– < 0

               nên UIII = k0 ( U+– U–) > 0 Þ điện áp ra ở cửa ra của OA là bão hoà dương.

               Chọn R3 << Rx2 để bỏ qua iR trong giai đoạn này . Dòng qua tụ là dòng iRvì dòng vào cửa âm của OA không đáng kể

               Điện áp ra bằng điện áp tụ C và bằng:

                         UIII = UC =

               Như vậy điện áp trên tụ C tăng trưởngtuyến tính khi điện áp này đạt tụ rò ngưỡng Dz thì thông và giữ ở điện áp này (Nếu không có Dz thì điện áp tăng Ubh )

               * Khi UII > 0 thì D3 khoá Þ iR  = 0 lúc này dòng đi qua tụ C là dòng đi qua Rx2 , dòng điện này ngược chiều với dòng đi qua tụ C khi UII < 0 nghĩa là nó phóng điện.

                         UIII  = UC = UOA12  –

    1. b) Tính toán

            Ta có: T= = = 200 ms

            Do đó nửa chu kỳ đầu tạo điện áp răng cưa sao cho :

            Trc =  = 10 ms =tn + tf 

            tn + tf = 180o

            Trong đó :  tn: thời gian tụ nạp

                             tf: thời gian tụ phóng

             tn= 174o -> Trc =  = 9.46 (ms)

             tf=6o -> Trc =  = 0,33 (ms)

    -Khi C1 nạp tức dòng đi qua R5, khi đó Ur5>Udb.

    • Uc=.tn

    Vì Uc  Udb = 12 V; chọn C  = 0,5 F

    • 12 = .9,64.10-3
    • R5 = .10-3 = 19,34.10-3 ()

          Chọn R5 = 20 K

    -Khi C2 phóng tức thời thì Udb>Ur5

    • Uc(t)=Udb – =Udb – .0,33.10-3

    Trong thời gian tụ phóng thì tụ Uc phải phóng bằng giá trị ổn áp nên:

               12 =. 0,33.10-3

               R6= 0,66.10-3 ()

    • R6= 1 K

     

     4.3. 3. Khâu so sánh.

     a)Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

                       

             

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Hình 4.7 sơ đồ khâu so sánh

     

                                 Hình 4.8 Giản đồ khâu so sánh

    Điện áp răng cưa U3 được đưa vào cửa đảo của OA3, còn điện áp điều khiển Uđk được đưa vào cửa không đảo. Khi đó điện áp ra là:

    U4 = K0(Uđk – U3).

    Do đó khi Uđk > U3 thì điện áp ra là dương bão hoà, còn khi Uđk < U3 thì điện áp ra U4 là dương bão hoà.

    Điôt D5 để lọc phần âm của điện áp U4, do đó U5 chỉ lấy phần điện áp dương

    1. b) Tính toán

             Vì dòng vào khuếch đại thuật toán rất nhỏ nên ta chọn                            R7= R8= R9= R10=R15=10

    Chọn khuếch đại thuật toán  A741

    4.3.4 . Khâu phát xung chùm

    1. a) Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

     

    Hình 4.10 Sơ đồ khâu phát xung chùm

    Hình 4.11 Giản đồ khâu phát xung chùm

               Tại thời điểm mà điện áp trên tụ UC2 = 0 thì Ur = 0 vì Ur  == un= uC = 0

               Ta tiến hành nạp cho tụ C2 một điện áp UC2 < 0 . Khi đó UP – UN =UP – UC > 0 Þ Ur =Urmax , khi đó thì tụ điện C dược nạo điện theo chiều ngược lại so với chiều mà ta nạp cho C2 lúc ban đầu .Tụ C2  được nạp tới giá trị :

                         UC2 = UP =  Khi Ur= 0 thì Up = 0 .Do đó C2 phóng điện qua R10 về âm nguồn của OA4 và điện áp ra của OA4 ở mức âm bão hoà . Quá trình nạy lặp lại làm đầu ra của OA4 có xung điện áp dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị của R10 và C2 .

    1. b) Tính toán

             Chu kỳ của xung chùm được xác định theo công thức

                T= 2.R1.R2.C2.ln.

              Chọn R12= R13=10 K

              => T= 2.R11 .C2. 0,69 = 1,4 R11.C2

              Chọn f= 10 Khz

                       C2= 0,1 F

    Vì khi phóng và nạp cho tụ C2 thì sòng đều chạy qua R11 nên thời gian phóng: T2=T1= .T

    Vậy biểu thức chu kỳ là : T= T1+T2= 1,4.R11.C2

    Có T=1/f = 1/10.10-3 = 10-4

    => R11=R14= T.10-4 /1,4.0,1.10-6 = 714 ()

     

    4.3.5 . Khâu khuếch đại xung và biến áp xung

    a)Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

     

                                 Hình 4.13 sơ đồ khâu biến áp và khuyêchs đại xung

               Nguyên lý làm việc :

      – Khi có xung vào các bóng T1 mở , đưa xung tới biến áp xung rồi tạo xung mở Thyristo .

         + Vì biến áp xung có tính chất vi phân nên phải có điện trở R2 để tiêu tám năng lượng tích luỹ của các cuộn dây trong giai đoạn T1 , T2 khoá .Nếu không biên độ của các xung sẽ giảm đi đáng kể do điểm làm việc của lõi biến áp đẩy lên phía bão hoà .

        + Do R2 mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp của máy biến áp xung nên làm giảm điện áp đặt lên biến áp xung , để giữ điện áp ban đầu trên máy biến áp bằng nguồn Ecs ta thêm tụ C vào  D1 có tác dụng ngăn mạch biến áp xung khi T1 khoá

                D2 nhằm chống quá áp gây hỏng bóng .

    1. b) Tính toán

          -Biến áp xung có nhiệm vụ tách ly mạch lực và mạch điều khiển

    Phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại xung và cực điều khiển van lực.

    Dễ thay đổi cực tính của xung ra.

    Tạo biên độ xung theo yêu cầu

    Chọn van thyritor loại : T46N600COC

    Với Ug= 2,5 V

           Ig= 150 (mA)

    Biến áp xung chọn loại có tỷ số biến: m=U1/U2=1,2

    Điện áp thứ cấp biến áp xung : U2=Ug=2,5 (V)

    Điện áp sơ cấp : U1=m.U2= 3 (V)

        I1=Ig/1,2=150/1,2= 125 (mA)

     Có tỉ lệ biến áp xung là: 1,2

    Chọn vật liệu rất từ là Ferit, lõi sắt có dạng hình chữ U làm việc trên 1 phần của đặc tính của đặc tính từ hóa.

    =0,7 (T); =50A/m

    Thể tích lõi Fe :

    Trong đó:    Tx: độ xung  : tx=350s

    Ux: mức sụt áp cho phép : Ux=0,2

    U2: điện áp sơ cấp biến áp xung

    I2­: dòng sơ cấp biến áp xung I2=Ig

    Kba=2

    =1,8.10—6 (m3)

    Chọn S=1 cm2

              h= 2 cm

    =>S=d2/4 => ==1,1 (cm2)

    Số vòng cuộn sơ cấp biến áp xung

    W1===7,5 vòng

    Số vòng cuộn sơ cấp biến áp xung

    W2==6,25 vòng

    Tiết diện và đường kính của cuộn dây sơ cấp biến áp xung

    Chọn mật độ dòng điện :J1=J2=J3=J=2(A/mm2)

    S1===0,0625 (mm2)

    d1==0,26 (mm)

    Tiết diện và đường kính của cuộn thứ biến áp xung

    S2==0,075 (mm2)

    d2==0,3 (mm)

    -Tính R3:

      R3===76

    -> chọn bóng T là 2N2369A

    Ta có thông sô của nhà sản xuât bang 2N2369A là:

    Ic=0,2 (A)

    Uc=15 (V)

    =50

    ft= 500 MHz

    -Tính chọn R1,R2

    Vì R1,R2 là điện trở hạn chế dòng vào cực T

    Ta có:<R1=R2<

              75<R1<

              75<R1< 80

    Chọn R1=R2=78

    Ta chọn D1,D2,D3,Dz là loại điốt: B3-320

    4.3.6 Khâu tách xung

    a.Sơ đồ:

     

    Hình 4.14 Sơ đồ khâu tách xung

    b.giản đồ:

     

     

                                         Hình 4.15 Giản đồ khâu tách xung

    1. Nguyên lý hoạt động:

      – ở mỗi chu kỳ thì mạch khuếch đại thuật toán chỉ cho một pha đi qua.vì vậy tạo ra sụ tách xung.

    1. Tính toán:

      – vì dòng điện qua mạch khuếch đại thuật toán là rất nhỏ nên ta chọn R16 = 10k ,chọn mạch khuếch đại thuật toán là  A741. Chọn R17 = 10 k.

    4.3.7 Khâu tạo nguồn nuôi

    1. sơ đồ:

                                         Hình 4.16 Sơ đồ tạo nguồn nuôi

    Dòng điện đầu ra: IRa = 0 ¸1(A)

               Tụ điện C4, C5 lọc các thành phần bậc cao

               Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470(mF), U = 24(V)

    Ta cần tạo ra nguồn điện áp  để cấp cho máy biến áp xung và nuôi IC, các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ.

     

               Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu dùng điôt, điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi:

                                         U2 = . Chọn U2 = 30(V)

               Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi, ta dùng hai vi mạch ổn áp 7815 và 7915 là vi mạch ổn áp cho ta điện áp -15(V).

               Các thông số của vi mạch:

                         Điện áp đầu vào:  UV = 24 ¸ 30V

                         Điện áp đầu ra:  UR = 15V với IC7815

                                                  UR = -15V với IC7915

    4.3.8 Khâu phản hồi tốc độ:

        Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cần phải đảm bảo hệ thực hiện được các yêu cầu đươc đặt ra đó la yêu cầu công nghệ các chỉ tiêu chất lượng và các yêu cầu về kinh tế.

    Độ ổn định và độ chính xác điều chỉnh là hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng bậc nhất của hệ thống tự động. Độ chính xác được đánh giá trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh , các sai lệch này phụ thuộc rất nhiều yếu tố.Sự biến thiên của các tín hiệu đặt gây ra các sai lệch không thể tránh được trong quá trình quá độ và cũng có thể sai lệch trong quá trình xác lập. Trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh ta có thể chọn được các bộ điều chỉnh ta có thể chọn được các bộ điều chỉnh ,các mạch bù thích hợp để nâng cao độ chính xác của hệ thống.

      Để đạt được nhưng chỉ tiêu về công nghệ trong điều chỉnh tự động điều chỉnh hệ thống truyền động động cơ 1 chiều ta sử dụng mạch vòng diều chỉnh , tổng hợp mạch vòng tốc độ.

      Hệ thống điều chỉnh tốc độ là hệ thống mà đại lượng được điều chỉnh là tốc độ góc của động cơ điện, các hệ này thường được sủ dụng trong thực tế kỹ thuật.Hệ điều chỉnh tốc độ được hình thành từ hệ thống điều chỉnh dòng điện.

     

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ án điện tử công suất Thiết kế mạch băm xung điều khiển trong tốc độ động cơ

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/%C4%90%E1%BB%93-%C3%A1n-t%E1%BB%91t-nghi%E1%BB%87p-Thi%E1%BA%BFt-k%E1%BA%BF-cung-c%E1%BA%A5p-%C4%91i%E1%BB%87n-cho-nh%C3%A0-m%C3%A1y-xi-m%C4%83ng.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN NHÀ MÁY.

     

    CHƯƠNG I

    CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

     

    I). NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.

     

    Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng tốt. Do đó nó có một số yêu cầu cơ bản khi cung cấp điện như sau:

     

    +Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao.

     

    +Nâng cao chất lượng điện và giảm tổn thất điện năng.

     

    +An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa.

     

    +Phí tổn về chi phí hàng năm là nhỏ nhất.

    II). ĐỊNH NGHĨA PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.

     

    Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.

     

    Như vậy nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn (về mặt phát nóng) cho các thiết bị điện đó trong mọi trạng thái vận hành. Do đó phụ tải tính toán là một số liệu rất quan trọng và cơ bản dùng để thiết kế cung cấp điện.

     

    III). CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.

     

    Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như :

     

    Công suất và số lượng các máy vận hành của chúng, quy trình công nghệ sản xuất và trình độ vận hành của công nhân ….Vì vậy việc xác định

     

    chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng. Bởi vậy nếu phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện co khi dẫn tới cháy, nổ rất nguy hiểm. Còn nếu phụ tải tính toán xác định lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện đượcc chon quá lớn so với yêu cầu gây lãng phí.

     

    Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán . Nhưng phương pháp đơn giản tính toán thuận tiện nhưng thường có kết quả không thật chính xác. Ngược lại, Nếu độ chính xác được nâng lên thì phương phps

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    1

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    tính lại phức tạp hơn. Do vậy mà tuỳ theo yêu cầu và giai đoạn thiết kế mà ta có phương pháp tính thích hợp.

    Sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính

     

    toán.

     

    1). Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt.

     

    Phương pháp này thường được sử dụng khi thiết kế nhà xưởng lúc này mới chỉ biết duy nhất một số liệu cụ thể là công suất đặt cuả từng phân xưởng.

     

    Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định :

     

    a). Phụ tải động lực.

     

    Pđl = Knc.Pđ

     

    Qtt = Pđl.tgϕ

     

    Trong đó:

     

    Knc : Hệ số nhu cầu , tra sổ tay kĩ thuật

     

    Cosϕ : Hệ số công suất tính toán, tra sổ tay , từ đó rút ra tgϕ

     

    Pđ: công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể coi gần đúng Pđ ~ Pđm (kw).

     

    b). Phụ tải chiếu sáng.

     

    Pcs =Po.S

     

    Qcs = Pcs. tgϕ

     

    Trong đó:

     

    Pcs: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m ), trong thiết kế sơ bộ có thể lấy theo số liệu tham khảo .

    S : diện tính cần đươc chiếu sáng (m2)

     

    Vì là nhà máy sản xuất nên chỉ dùng đèn sợi đốt → cos ϕ =1 và Qcs=0.

     

    c). Phụ tải tính toán toàn phần mỗi phân xưởng.

     

    Stt  =  (Pdl + Pcs )2 + (Qdl + Qcs )2

     

    d). Phụ tải tính toán toàn nhà máy.

     

    n

    Pttnm  = kdt ∑(Pdli + Pcsi )

     

    1

     

    n

    Qttnm  = kdt ∑(Qdli + Qcsi )

    1

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           2

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		      

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		            

    S

    ttnm

    =

    P

    2 + Q

    2
       

    ttnm

    		  

    ttnm

    cosϕ =

    Pttnm

    		      

    Q

    		      
               
         

    ttnm

    		      

    Trong đó :

    		            

    Kđt

    _Hệ số đòng thời xét tới khả năng phụ tải của các nhóm không

    đồng thời cực đại.

    		        

    Kđt = 0.9 ÷ 0.95

    khi số nhóm thiết bị là n = 2 ÷ 4

    Kđt = 0.8 ÷ 0.85

    khi số nhóm thiết bị là n = 5 ÷ 10
    • Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện. Vì vậy nó la fmột trong những phương pháp được dung rộng rãi trong tính toán cung cấp điện.

    2). Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb.

     

    Ta cần phải xác định công suet tính toán của tong nhóm thiết bị theo công thức:

     

    + Với một thiết bị:

     

    Ptt = Pđm

     

    +Với nhóm thiết bị n ≤ 3

     

    n

    Ptt  =   ∑Pdmi

     

    1

     

    +Khi n ≥ 4 thì phụ tải tính toán được xác định thêo biểu thức.

     

    n

    Ptt  = kmax ksd ∑Pdmi

     

    1

     

    Trong đó :

     

    Ksd _ hệ số sử dụng của nhóm thiết bị.

     

    kmax _ Hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra theo hai đại lượng ksd và số thiết bị dùng điện có hhiệu quả nhq.

     

    *Trình tự tính số thiết bị dùng điện có hiệu quả nhq.

     

    +Xác định n1 là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất cuả thiết bị có công suet lớn nhất trong nhóm.

     

    +Xác định p1 là công suất của n1 thiết bị điện trên.

     

    n

    P1 =   ∑Pdmi

     

    1

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           3

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    • + Xác định n*

    n* =n1/n và P* = P1/ P

     

    Trong đó :

     

    n: Tổng số thiết bị trong nhóm

     

    P : Tổng công suất của nhóm (kw)  P = ΣPđmi

     

    Từ n* và P* tra bảng ; tài liệu 1 – phụ lục 1.5 Ta được nhq* Xác định Nhq theo công thức : nhq=nhq*.n

     

    Tra bảng phụ lục 1.6 theo Ksd và nhq ta tìm được kmax Cuối cùng tính được phụ tải tính toán phân xưởng

     

    Ppx =Pttpx +Pcs = Kđt * Ptti + Pcs

     

    Qpx = Qttpx = Kđt * ΣPtti

     

    3). Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản suất.

    Phụ tải tính toán được xác định bằng biểu thức:

     

    Ptt = P0.F

     

    Trong đó:

     

    P0 _ suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất (kw/m2). Giá trị P0 có thể tra được trong sổ tay,.

     

    F _ Diện tích sản xuất (m2) tức là diện tích đặt máy sản xuất.

     

    • Nhận xét : phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó thường được dùng trong trường hợp thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để tính toán phụ tải cho các phân xưởng có mật độ máy móc phân bố tương đối đồng đều : Như gia công cơ khí, sản xuất ôtô , vòng bi………

     

    4). Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

    Phụ tải tính toán được xác định bằng công thức:

    Ptt = M.W0

    Tmax

     

    Trong đó :

     

    M _ Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng).

     

    W0 _ Suất tiêu hao điẹn năng cho một đơn vị sản phẩm (kwh/đvsp)

     

    Tmax _ Thời gian sử dụng công suất lớn nhất h.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           4

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    *Nhận xét:

    Phương pháp này thường được sử dụng để tính toán

    cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: Quạt gió, bơm nước, máy nén khí……….

     

    CHƯƠNG 2

    TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TỪNG PHÂN XƯỞNG

     

    I). KHÁI QUÁT

     

    Xi măng là một ngành kinh tế hết sức quan trọng của đất nước đó là ngành then chốt của nền kinh tế quốc dân các nhà máy xi măng có mặt khắp nơi với quy mô khac nhau. Nhưng cùng chung một mục đích là cung cấp nguyên liệu cho các công trình xây dựng. Chính vì vậy nó được xây dựng và bố trí khắp mọi nơi.

     

    Theo độ tin cậy của cung cấp điện Nhà máy xi măng thường được xếp vào diện hộ phụ tải loại 2 nhưng đối với một nhà máy có quy mô lớn có thể xếp vào hộ phụ tải loại 1. Vì nếu ngừng cung cấp điện sẽ gây ra nhiều phế phẩm gây thiệt hại lớn về kinh tế .

     

    Phụ tải của cxi nghiệp có nhiều đọng cơ. Đồng hòi có rất nhiều bụi bặm và tiến ồn.

     

    Nhà máy xi măng ma em thiết kế có 11 phân xưởng phụ tải và phòng điều hành Các phân xưởng được cho theo công suất đặt và theo từng thiết bị. Vị trí các phân xưởng được cho theo mặt bằng nhà máy như sau:

     

    Số

    trên

    Tên phân xưởng

    Công suất đặt

    mặt bằng

    		  

    KW
           

    1

    		  

    Đập đá vôi và đất sét

    800
           

    2

    		  

    Kho nguyên liệu

    300
           

    3

    		  

    Nghiền nguyên liệu

    1000
           

    4

    		  

    Nghiền than

    700
           

    5

    		  

    Lò nung và làm sạch Klinke

    900
           

    6

    		  

    Nghiền xi măng

    900
           

    7

    		  

    Xưởng sửa chữa cơ khí

    Theo tính toán
           

    8

    		  

    Trạm bơm và xử lý nước thải

    500
           

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           5

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		        
     

    9

    Đóng bao

    		  

    400

    		  
             
     

    10

    Điểu khiển trung tâm và phòng thí nghiệm

    200

    		  
               
     

    11

    Phòng hành chính

    		  

    200

    		  
               

    II). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ.

     

    Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1728 m2. Tổng số thiết bị trong có trong phân xưởng là 25 thiết bị.Dựa vào số lượng phụ tải điện có trong phân xưởng ta chia số thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 4 nhóm, rồi dùng phương pháp xác định phụ tải tính toán thoe hệ số cực đại kmax và công suất trung bình ptbđể tính công suất tính toán cho phân xưởng.

     

    1). Nhóm 1.

     

    STT

    Tên thiêt bị

    Số lượng

    Pdm kw

    PΣ kw

    1

    Máy tiện ren

    4

    7

    28
             

    2

    Máy lăn ren

    2

    4.5

    9
             

    3

    Máy cưa

    1

    2.8

    2.8
             

    4

    Máy khoan đứng

    3

    4.5

    13.5
             

    5

    Máy khoan vạn năng

    2

    7

    14
             

    6

    Máy tiện ren

    2

    10

    20
             

    Tổng

    n =

    14

    		  

    87.3
             

    Từ bảng ta xác định được:

     

    Tổng số thiết bị trong nhóm n = 14.

     

    Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm PΣ = 87,3 kw.

     

    Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm lá n1 = 8 thiết bị. Và tổng công suet của số thiết bị này là P1 = 62 kw.

     

    Tính được :

    n

    =

    n1

    =

    8

    		  

    = 0,57

    		  
           

    *

    		  

    n

    14

    		      
             

    P

    =

    P1

    =

    		  

    62

    = 0,71

    		  
           

    *

    		  

    Pdm1

    87,3

    		    
           

    Với các gía trị n* và p* tra [PL1.4-Tl1] chọn được nhq* = 0,88

    		  

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    6
                       

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Từ nhq* ta tính được :

    		  

    nhq = nhq*.n = 0,88.14 = 12,32.

     

    Tra [PL1.1-TL1] chọn được ksd = 0,2 và nhq = 12,32 ta tra [PL1.5-TL1] được kmax = 1,72

     

    Vì nhq >4 nên phụ tải tính toán của nhóm 1 được tính như sau :

     

    n

    		    

    Pttn1 = ksd .kmax .∑Pdmi

    = 0,2.1,72.87,3 = 30,03

    KW.

    1

    		    

    Qttn1 = Pttn1.tgϕ = 30,03.1,33 = 39,94

    KVAr

    Sttn1 =  (Pttn21 + Qttn21  =

    30,032 + 39,942  = 49,97   KVA

    2). Nhóm 2.

     

    Do có máy hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn nên ta phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi tính toán.

     

    Công thức quy đổi như sau:

     

    Sqd = Sdm.  ε % = 25. 0,25 = 12,5   KVA.

     

    Pqd = Sqd.cosϕ = 12,5.0,8 = 10 KW.

     

    STT

    Tên thiêt bị

    Số lượng

    Pdm kw

    PΣ kw

    1

    Máy khoan bàn

    1

    2.8

    2.8
             

    2

    Máy mài tròn

    2

    4.5

    9
             

    3

    Máy mài thô

    3

    2.4

    7.2
             

    4

    Quạt gió

    2

    0.75

    1.5
             

    5

    Máy hàn điện

    1

    10

    20
             

    Tổng

    n =

    9

    		  

    40.5
             

    Từ bảng ta xác định được:

     

    Tổng số thiết bị trong nhóm n = 9 .

     

    Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm PΣ = 40,5 kw.

     

    Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm lá n1 = 1 thiết bị. Và tổng công suet của số thiết bị này là P1 = 20 kw.

     

    Tính được :

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           7

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		          

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		                  

    n

    =

    n1

    		  

    =

    1

    = 0,11
       

    *

    n

    9

    		      
             

    P

    =

    P1

    		  

    =

    		  

    20

    = 0,49
         

    *

    Pdm1

    40,5

    		  
         

    Với các gía trị n* và p* tra [PL1.4-Tl1] chọn được nhq* = 0,31

     

    Từ nhq* ta tính được :

     

    nhq = nhq*.n = 0,31.9 = 2,79.

     

    Tra [PL1.1-TL1] chọn được ksd = 0,2 và nhq = 2,79

     

    Do số thiết bị dùng điện có hiểu quả có nhq =3 < 4 nên phụ tải tính toán được xác định theo biểu thức.

     

    n

    		                
     

    P2  = ∑kti .Pdmi  = 0,9.40,5 = 36,45KW

    		      
     

    1

    		                

    Trong đó : kt = 0.9 hệ số tải cuẩ thiết bị.

    		      
     

    Qttn2 = Pttn2.tgϕ = 36,45.1,33 = 48,48

    KVAr
     

    Sttn2  =  (Pttn2

    2 + Qttn2

    2  =

    36,452 + 48,482  = 60,65

    KVA

    3). Nhóm 3.

    		                
                       

    STT

    Tên thiêt bị

    		      

    Số lượng

    		  

    Pdm kw

    		  

    PΣ kw

    1

    Máy quấn dây

    		    

    1

    		  

    1.2

    		  

    1.2
                       

    2

    Tủ sấy

    		      

    1

    		  

    3

    		  

    3
                     

    3

    Máy khoan bàn

    		    

    1

    		  

    2.8

    		  

    2.8
                       

    4

    Máy mài

    		      

    2

    		  

    2.8

    		  

    5.6
                     

    5

    Bàn thử nghiệm

    		    

    1

    		  

    4.7

    		  

    4.7
                       

    6

    Lò rèn

    		      

    1

    		  

    1.2

    		  

    1.2
                       

    Tổng

    n =

    		      

    7

    		      

    18.5
                       

    Từ bảng ta xác định được:

     

    Tổng số thiết bị trong nhóm n = 7.

     

    Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm PΣ = 18.5 kw.

     

    Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm lá n1 = 5 thiết bị. Và tổng công suet của số thiết bị này là P1 = 16.1 kw.

     

    Tính được :

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    8

    Đồ án tốt nghiệp

    		          

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		                  

    n

    =

    n1

    		  

    =

    5

    = 0,71
       

    *

    n

    		  

    7

    		      
               

    P

    =

    P1

    		  

    =

    16,1

    = 0,87
         

    *

    Pdm1

    		    

    18,5

    		  
             

    Với các gía trị n* và p* tra [PL1.4-Tl1] chọn được nhq* = 0,84

     

    Từ nhq* ta tính được :

     

    nhq = nhq*.n = 0,84.7 = 5,88.

     

    Tra [PL1.1-TL1] chọn được ksd = 0,2 và nhq = 5,88 ta tra [PL1.5-TL1] được kmax =2,24

     

    Vì nhq >4 nên phụ tải tính toán của nhóm 1 được tính như sau :

     

       

    n

    		            
     

    Pttn2  = ksd .kmax .∑Pdmi

    = 0,2.2,24.18,5 = 8,29

    KW.

    		  
       

    1

    		            
     

    Qttn3 = Pttn3.tgϕ = 8,29.1,33 = 11,02

    KVAr

    		  
     

    Sttn3 =  (Pttn2

    3 + Qttn2

    3  =

    8,292 +11,022  = 13,79

    KVA

    		  

    4). Nhóm 4.

    		              
                   

    STT

    Tên thiêt bị

    		      

    Số lượng

    Pdm kw

    PΣ kw

    1

    Lò điện

    		      

    1

    20

    		  

    20
                 

    2

    Bể dầu có tăng nhiệt

    		  

    1

    7

    		  

    7
                   

    3

    Máy uốn

    		      

    1

    1.7

    1.7
                     

    4

    Thiết bị tôi

    		      

    1

    30

    		  

    30
                     

    5

    Lò rèn

    		      

    1

    30

    		  

    30
                   

    6

    Máy nén khí

    		    

    1

    25

    		  

    25
             

    7

    Cầu trục có Palăng điện

    1

    2.5

    2.5
                 

    8

    Quạt chống nóng

    		    

    3

    2.5

    7.5
                     

    Tổng

    n =

    		      

    10

    		    

    123.7
                     

    Từ bảng ta xác định được:

     

    Tổng số thiết bị trong nhóm n = 10.

     

    Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm PΣ = 123.7 kw.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           9

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    Số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm lá n1 = 4 thiết bị. Và tổng công suet của số thiết bị này là P1 = 105 kw.

    Tính được :

     

    n* = nn1  = 104 = 0,4

    P* = P1   = 105  = 0,85

    Pdm1    123,7

    Với các gía trị n* và p* tra [PL1.4-Tl1] chọn được nhq* = 0,52

     

    Từ nhq* ta tính được :

     

    nhq = nhq*.n = 0,52.10 = 5,2.

     

    Tra [PL1.1-TL1] chọn được ksd = 0,2 và nhq = 5,2 ta tra [PL1.5-TL1] được kmax = 2,42

     

    Vì nhq >4 nên phụ tải tính toán của nhóm 1 được tính như sau :

     

       

    n

    		    

    Pttn4

    = ksd .kmax .∑Pdmi  = 0,2.2,42.123,7 = 59,87

    KW.
       

    1

    		    

    Qttn1 = Pttn1.tgϕ = 59,87.1,33 = 79,63

    KVAr

    Sttn4

    =  (Pttn2

    4 + Qttn2

    4  =  59,872 + 79,632  = 99,62   KVA

    +Vậy tổng công suất tính toán của cả 4 nhóm là :

     

    4

    		  

    Ptt  = kdt ∑Pttni  = kdt .(Ptt1+ Ptt2+ Ptt3 +Ptt4)

    1

    		  

    = 0,85.(30,03+36,45+8,29+59,87) = 114,44   KW

    4

    		  

    Qtt  = kdt ∑Qttni  = kdt .(Qtt1+ Qtt2+ Qtt3

    +Qtt4)

    1

    		  

    = 0,85.(39,94+48,48+11,02+79,63)

    KVAr

    Với kđt = 0.85  Hệ số đồng thời.

     

    5). Tổng công suất chiếu sáng cho phân xưởng sửâ chữa cơ khí (PX7).

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng sửa chữa cơ kghí có nhiều máy móc, các chi tiết cần gia công chính xác. Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

     

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 16w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    10

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    Pcs7 = P0.Spx7 = 16.1728 = 27648 w = 27,648KW.

     

    Đo diện tích phân xưởng 7 ở sơ đồ phụ tảI ta có:

     

    Với               Spx7 = 3,2.0,6.30002.10-4  = 1728m2

     

    6). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí là:

     

    P7 = Ptt +Pcs7 = 114,44 + 27,648 = 142,09

    KW

    Q7 = Qtt = 152,21

    KVAr

    S7  =  (P72 + Q72  =

    142,092 +152,212  = 208,22

    KVA

    III). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 1.

     

    (ĐẬP ĐÁ VÔI VÀ ĐẤT SÉT)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 1

     

    Pđl1 = knc.Pđ

     

    Qđl1 = tgϕ.Pđl1

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,55 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 1

     

    cosϕ = 0,65 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1]⇒

     

    tgϕ=1.77

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl1 = 0,55.800 = 440 KW

     

    Qđl1 = 1,77.440 = 514,8 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 1.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 1 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs1 = P0.Spx1 = 15.1575 = 23625 w = 23,625KW.

     

    Với               Spx7 = 2,5.0,7.30002.10-4  = 1575 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 1

     

    P1 = Pđl1 +Pcs1 = 440 + 23,625 = 463,625

    KW

    Q1 = Qđl1 = 514,8

    KVAr

    S1 =  (P12 + Q12  =

    463,6252 + 514,82  = 692,8

    KVA

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           11

     

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

     

    IV). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 2.

     

    (Kho nguyên liệu)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 2.

     

    Pđl2 = knc.Pđ

     

    Qđl2 = tgϕ.Pđl2

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,35 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 1

     

    cosϕ = 0,7 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1]. tgϕ=1.02

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl2 = 0,35.300 = 105 KW

     

    Qđl2 = 1,02.105 = 107,1 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 2.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 2 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

     

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs2 = P0.Spx2 = 15.1575 = 23625 w=23,625 KW.

     

    Với

    Spx2 = 2,5.0,7.30002.10-4  = 1575 m2

    		    

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 2

    		  
     

    P2 = Pđl2 +Pcs2 = 105 + 23,625 = 128,625

    KW

    		  
     

    Q2 = Qđl2 = 107,1

    KVAr

    		  
     

    S2  =  (P22 + Q22  =

    128.6252 +107,12  = 167,38

    KVA

    		  

    V). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 3.

     
       

    (Nghiền nguyên liệu)

    		    

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 3.

    		    
     

    Pđl3 = knc.Pđ

    		      
     

    Qđl3 = tgϕ.Pđl3

    		      

    Trong đó :

    		      

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    12

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    Knc = 0,6 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 3

     

    cosϕ = 0,75 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] .tgϕ=0.88

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl3 = 0,6.1000 = 600 KW

     

    Qđl3 = 0,88.600 = 528 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 3.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 3 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs3 = P0.Spx3 = 15.1350 = 20250 w = 20,250KW

     

    Với               Spx3 = 2,5.0,6.30002.10-4  = 1350 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 3

     

    P3 = Pđl3 +Pcs3 = 600 + 20,25 = 620,25

    KW

    Q3 = Qđl3 = 528

    KVAr

    S3 =  (P32 + Q32  =

    620,252 + 5282  = 814,55

    KVA

    VI). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 4.

     

    (Nghiền than)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 4

     

    Pđl4 = knc.Pđ

     

    Qđl4 = tgϕ.Pđl4

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,6 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 4

     

    cosϕ = 0,7 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1]⇒

     

    tgϕ=1.02

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl4 = 0,6.700 = 420 KW

     

    Qđl4 = 1,02.420 = 428,4 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 4.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    13

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 4 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs4 = P0.Spx4 = 15.1620 = 24300 w = 24,3KW

     

    Với                Spx4 = 3.0,6.30002.10-4  = 1620 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 4

     

    P4 = Pđl4 +Pcs4 = 420 + 240,3 = 444,3  KW

     

    Q4 = Qđl4 = 428,4

    KVAr

    S4  =  (P42 + Q42  =  444,32 + 428,42  = 617,2

    KVA

    VII). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 5.

     

    (Lò nung và làm sạch klinke)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 5

     

    Pđl5 = knc.Pđ

     

    Qđl5 = tgϕ.Pđl5

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,65 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 5

     

    cosϕ = 0,8 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒

     

    tgϕ=0,75

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl5 = 0,65.900 = 585 KW

     

    Qđl5 = 0,75.585 = 438,75 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 5.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 5 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           14

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

    Pcs5 = P0.Spx5 = 15.1890 = 28350 w = 28,35KW

     

    Với                Spx5 = 1890 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 5

     

    P5 = Pđl5 +Pcs5 = 585 + 28,35 = 613,35

    KW

    Q5 = Qđl5 = 438,75

    KVAr

    S5  =   (P52 + Q52  =  613,352 + 438,752  = 750,83               KVA

     

    VIII). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 6.

     

    (Nghiền xi măng)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 6.

     

    Pđl6 = knc.Pđ

     

    Qđl6 = tgϕ.Pđl6

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,6 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 6

     

    cosϕ = 0,8 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒

     

    tgϕ=0,75

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl6 = 0,6.900 = 540 KW

     

    Qđl6 = 0,75.540 = 405 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 6.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 6 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

     

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs6 = P0.Spx6 = 15.1440 = 21600 w = 21,6KW

     

    Với Spx6 = 2.0,8.30002.10-4  = 1440 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 6

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    15

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		    

    P6 = Pđl6 +Pcs6 = 540 + 2106 = 561,6

    KW

    Q6 = Qđl6 = 405

    		  

    KVAr

    S6  =  (P62 + Q62  =

    561,62 + 4052  = 692,4

    KVA

    IX). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 8.

     

    (Trạm bơm và xử lý nước thải)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 8

     

    Pđl8 = knc.Pđ

     

    Qđl8 = tgϕ.Pđl8

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,65 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 8

     

    cosϕ = 0,8 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒

     

    tgϕ=0,75

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl8 = 0,65.500= 325 KW

     

    Qđl8 = 0,75.325 = 243,75 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 8.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 1 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 12w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs1 = P0.Spx1 = 12.1080 = 12960 w = 12,96KW

     

    Với               Spx7 = 1,5.0,8.30002.10-4  = 1080 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 8

     

    P8 = Pđl8 +Pcs8 = 325 + 12,96 = 337,96

    KW

    Q8 = Qđl8 = 243,75

    KVAr

    S8  =   (P82 + Q82  =  337,962 + 243,752  = 416,69               KVA

     

    X). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 9.

     

    (Đóng bao)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 9

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           16

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Pđl9 = knc.Pđ

    		  

    Qđl9 = tgϕ.Pđl9

    		  

    Trong đó :

    		  

    Knc = 0,65 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 9

    cosϕ = 0,8 –

    Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒

    tgϕ=0,75

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl9 = 0,65.400 = 260 KW

     

    Qđl1 = 0,75.260 = 195 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 9.

     

    Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 9 Do đó chỉ có đèn tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là đơn giản dễ lắp đặt.

    Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P0 = 15w/m2 để đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.

     

    Pcs9 = P0.Spx9 = 15.1728 = 27648 w = 27,648KW

     

    Với               Spx9 = 1728 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 9

     

    P9 = Pđl9 +Pcs9 = 260 + 27,648 = 287,648

    KW

    Q9 = Qđl9 = 195

    KVAr

    S9  =  (P92 + Q92  =

    287,6482 +1952  = 347,51

    KVA

    XI). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 10.

     

    (Điều khiển trung tâm và phòng thí nghiệm)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 10

     

    Pđl10 = knc.Pđ

     

    Qđl10 = tgϕ.Pđl10

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,75 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 10

     

    cosϕ = 0,75 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒

     

    tgϕ=0,88

    		  

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    17

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Do đó ta có:

    		  

    Pđl10 = 0,75.200 = 150 KW

     

    Qđl10 = 0,88.150 = 132 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 10.

     

    Dùng đèn tuýp với cosϕ = 0,8

     

    P0 = 20w/m2

     

    Pcs10 = P0.Spx10 = 20.1134 = 22680 w = 22,68KW Qcs10 = tgϕ.Pđl10 = 22,68.0,75 = 17,01 KVAr

     

    Với                Spx10 = 2,1.0,6.30002.10-4  = 1134 m2

     

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 10

     

    P10 = Pđl10 +Pcs10 = 150 + 22,68 = 172,68

    KW

    Q10 = Qđl10+ Qcs10 = 132 + 17,01 = 149,01

    KVAr

    S10  =  (P102 + Q102  =  172,682 +149,012  = 228,08

    KVA

    XII). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 11.

     

    (Phòng hành chính)

     

    1). Công suất động lực cho phân xưởng 11

     

    Pđl11 = knc.Pđ

     

    Qđl11 = tgϕ.Pđl11

     

    Trong đó :

     

    Knc = 0,75 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 11

     

    cosϕ = 0,8 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1]⇒

     

    tgϕ=0,75

     

    Do đó ta có:

     

    Pđl11 = 0,75.200 = 150 KW

     

    Qđl11 = 0,75.150 = 112,5 KVAr.

     

    2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 11.

     

    Dùng đèn tuýp với cosϕ = 0,8

     

    P0 = 15w/m2

     

    Pcs11 = P0.Spx11 = 15.864 = 12960 w.

    Qcs11 = tgϕ.Pđl11 = 12,96.0,75 = 9,72 KVAr

     

    Với                Spx11 = 1,2.0,8.30002.10-4  = 864 m2

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           18

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		    

    3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 11

    P11 = Pđl11 +Pcs11 = 150 + 12,96 = 162,96

    KW

    Q11 = Qđl11+ Qcs11 = 112,5 + 9,72 = 122,22

    KVAr

    S11 =  (P112 + Q112  =

    162,962 +122,222  = 203,7

    KVA

    XIII).TÍNH TỔNG CÔNG SUẤT TOÀN NHÀ MÁY VÀ HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSϕ :

     

    1).Tổng công suất tác dụng.

     

    Tổng công suất tác dụng.

     

    11

    		  

    PΣ = kdt .∑Pi + Pcsdtr

    = 3344,26 = 3359,97 KW.

    1

    		  

    2). Tổng công suất phản kháng.

     

     

    11

    		    

    Q∑

    = kdt .∑Qi = kđt.(Q1+ Q2

    +Q3 +Q4

    +Q5+ Q6+ Q7+ Q8+ Q9+ Q10+ Q11 ).
     

    1

    		    

    0,85.(152,21+514,8+107,1+528+428,4+ +438,75+405+243,75+195+149,01+122,22) = 2791,6.KVAR

     

    Trong đó :

     

    Kđt = 0.85 –Hệ số đồng thời.

     

    3). Tổng công suất biểu kiến.

     

    S

    ∑

    =  (P2

    + Q2

    =  3359,972 + 2791,62  = 4368,35  KVA.
     

    ∑

    ∑

    		  

    4). Hệ số công suất cosϕ.

     

    cosϕ =

    P∑

    =

    3359,97

    = 0,77

    		  

    S∑

    4368,35
           

    Bảng 1.1 Phụ tải tính toán của các phân xưởng .

     

    S

    Tên Phân

    Pđ

    		    

    P0

    Pđl

    Pcs

    Qcs

    Pi

    Qi

    Si

    		  

    knc

    cosϕ

    w/

    Kva

    tt

    xưởng

    		  

    KW

    Kw

    Kw

    Kw

    Kvar

    KVA

    		  
         

    m2

    r
                           

    1

    Đập

    đá

    800

    0.55

    0.65

    15

    440

    23.625

    0

    463.625

    514.8

    692.8

    		  
     

    vôi……

    		  
                             
                               

    2

    Kho

    		                        
     

    nguyên

    		  

    300

    0.35

    0.7

    15

    105

    23.625

    0

    128.63

    107.1

    167.38

    		  
     

    liệu

    		                        
                               

    3

    Nghiền

    		                        
     

    nguyên

    		  

    1000

    0.6

    0.75

    15

    600

    20.25

    0

    620.25

    528

    814.55

    		  
     

    liệu

    		                        
                               

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           19

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		    

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		    
     

    măng

    		                      
     

    4

    Nghiền

    700

    0.6

    0.7

    15

    420

    24.3

    0

    444.3

    428.4

    617.2
       

    than
                             
                               
     

    5

    Lò   nung

    900

    0.65

    0.8

    15

    585

    28.35

    0

    613.35

    438.75

    750.83
       

    và làm…
                             
                               
     

    6

    Nghiền  xi

    900

    0.6

    0.8

    15

    540

    21.6

    0

    561.6

    405

    692.4
       

    măng
                             
                             
     

    7

    XSCCK

    —

    —

    —

    16

    —

    27.648

    0

    142.09

    152.51

    208.22
                               
     

    8

    Trạm bơm

    500

    0.65

    0.8

    12

    325

    12.96

    0

    337.96

    243.75

    416.69
       

    và..
                             
                             
     

    9

    Đóng bao

    400

    0.65

    0.8

    15

    260

    27.648

    0

    287.648

    195

    347.51
                               
     

    10

    ĐKTT

    200

    0.75

    0.75

    20

    150

    22.68

    17.0

    172.68

    149.01

    228.08
         

    1
                             
                               
     

    11

    Phòng

    200

    0.75

    0.8

    15

    150

    12.96

    9.72

    162.96

    122.22

    203.7
       

    hành chính
                             
                               

     

     

    XIV).BIỂU ĐỒ CỦA PHỤ TẢI NHÀ MÁY.

     

    1). Tính bán kính biểu đồ phụ tải.

     

    Chọn tỉ lệ xích m = 3KVA/mm2 từ đó tìm được bàn kính biểu đồ phụ tải của các phân xưỏng bằng công thức sau.

    S

    Ri  =  π.mi

    Trong đó :

     

    Si – Công suất tính toán của phân xưởng i.

     

    R =

    S1   =

    692,8 = 8,57mm

    1

    π.m

    π.3
     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           20

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    S

    R2  =       π 2

    .m

     

    S

    R3 =      π 3

    .m

     

    S

    R4  =       π 4

    .m

     

    S

    R5  =     π 5

    .m

     

    S

    R6  =     π 6

    .m

     

    S

    R7  =     π 7

    .m

     

    S

    R8  =     π 8

    .m

     

    S

    R9  =     π 9

    .m

     

    S

    R10  =      π 10

    .m

     

    S

    R11 =      π 11

    .m

     

    =

    167,38

    = 4,21mm
     

    π.3

    		  

    =

    814,55

    = 9,31mm
     

    π.3

    		  

    =

    617,2

    = 8,09mm
     

    π.3

    		  

    =

    750,83

    = 8,93mm
     

    π.3

    		  

    =

    692,4 = 8,57mm
     

    π.3

    		  

    =

    208,22

    = 4.7mm
     

    π.3

    		  

    =

    416,69

    = 6,65mm
     

    π.3

    		  

    =

    347,51

    = 6,07mm
     

    π.3

    		  

    =

    228,08 = 4,92mm
     

    π.3

    		  

    =

    203,7

    = 4,64mm
     

    π.3

    		  

     

    2). Tính góc phụ tải chiếu sáng.

     

    Góc phụ tải chiếu sáng được xác định theo biêut thức:

     

    αi  =

    360.Pcsi

    		  

    Pi

    		  
     

    Trong đó:

    		    

    Pcsi – Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i.

     

    Pi   – Tổng phụ tải tác dụng của phân xưởng i.

    α1 = 360.Pcs1  = 360.23,625 = 18,340

     

    P1463,625

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           21

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    • 2 = Pcs2 = 360.23,625 = 66,120

     

    P2128,63

    • 3 = Pcs3 = 360.20,25 = 13,640

    P3620,25

    • 4 = Pcs4 = 360.24,3 = 19,690

     

    P4444,3

    • 5 = Pcs5 = 360.28,35 = 14,360

    P5613,35

    • 6 = Pcs6 = 360.21,6 = 13,850

     

    P6561,6

    • 7 = Pcs7 = 360.27,648 = 70,050

     

    P7142,09

    • 8 = Pcs8 = 360.12,96 = 13,810

     

    P8337,96

    • 9 = Pcs9 = 360.27,648 = 34,60

    P9287,648

    α10  = 360.Pcs10  = 360.22,68 = 47,280

     

    P10172,68

    α11 = 360.Pcs11  = 360.12,96 = 28,630

    P11162,96

     

     

     

    Bảng 1.2 Bán kính và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xưởng.

     

    STT

    Tên phân

    Diện

    P

    cspx

    kw

    P

    kw

    S

    KVA

    R mm

    α 0
       

    tích m2

    		    

    i

    		  

    i

    		  

    i

    i
     

    xưởng

    		                  

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    		  

    22
     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		                    
     

    1

    		  

    Đập

    		  

    đá

    1575

    23.625

    463.625

    692.8

    8.57

    18.34

    		  
         

    vôi……

    		                
                           
     

    2

    		  

    Kho

    nguyên

    1575

    23.625

    128.63

    167.38

    4.21

    66.12

    		  
         

    liệu

    		                  
                         
     

    3

    		  

    Nghiền nguyên

    1350

    20.25

    620.25

    814.55

    9.31

    13.64

    		  
         

    liệu

    		                  
                         
     

    4

    		  

    Nghiền than

    1620

    24.3

    444.3

    617.2

    8.09

    19.69

    		  
                             
     

    5

    		  

    Lò

    nung

    và

    1890

    28.35

    613.35

    750.83

    8.93

    14.36

    		  
         

    làm…

    		                
                           
     

    6

    		  

    Nghiền

    xi

    1440

    21.6

    561.6

    692.4

    8.57

    13.85

    		  
         

    măng

    		                
                           
     

    7

    		  

    XSCCK

    		  

    1728

    27.648

    142.09

    208.22

    4.7

    70.05

    		  
                         
     

    8

    		  

    Trạm bơm và..

    1080

    12.96

    337.96

    416.69

    6.65

    13.81

    		  
                           
     

    9

    		  

    Đóng bao

    		  

    1728

    27.648

    287.648

    347.51

    6.07

    34.6

    		  
                           
     

    10

    		  

    ĐKTT

    		  

    1134

    22.68

    172.68

    228.08

    4.92

    47.28

    		  
                           
     

    11

    		  

    Phòng

    hành

    864

    12.96

    162.96

    203.7

    4.64

    28.63

    		  
         

    chính

    		                
                             

     

     

    `

     

    PHẦN II

    THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

     

    CHƯƠNG 1

    LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CẤP ĐIỆN TỐI ƯU.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           23

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    Công suất tính toán nhà máy sΣ = 4368KVA với quy mô nhà máy lớn như vậy cần phải đặt trạm phân phối trung tâm (PPTT) nhận điện từ trạm biến áp trung gian (BATG) 22KV rồi phân phối cho trạm biến áp phân xưởng.

    Trong trạm phân phối trung tâm chỉ đặt các thiết bị đóng cắt như : Máy cắt, dao cắt phụ tải, cầu dao cầu trì.

    I). XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP TRUNG TÂM(PPTT) .

     

    Để xác định vị trí đặt trạm biến áp (PPTT) tối ưu ta sử dụng công thức sau:

     

    • Căn cứ vào biểu đồ phụ tải .

    Căn cứ công thức xác định tâm toạ độ phụ tải

     

    ∑ Si Xi

    ∑ Si Yi

    X0 =

    ;Y0 =

    ∑Si

    ∑ Si

    Trong đó : Si PTTT toàn phần của phân xưởng thứ i

     

    Ta có :

     

    XM = (1,85.692,8+1,85.167,38+1,85.814,55+8.617,2+ +8.750,83+5,4.692,4+8,4.208,22+0,8.416,69+ +8,4.347,51+2,15.228,08+5.203,07)/3934,42=6,17

     

    • XM = 6,17

    YM = (9,35.692,8+7,25.167,38+4,9.814,55+7,8.617,2+ +9,35.750,83+8,7.692,4+0,8.208,22+3,15.416,69+ +4,9.347,51+0,7.228,08+1.203,07)/3934,42=8,14

     

    • YM = 8,14

    Vậy M (XM ; YM ) = M (6,17 ; 8,14) được xác định trên hệ trục toạ độ XOY ở biểu đồ phụ tải

    Như vậy trạm phân phối trung tâm đượcdặt tại điểm M trên biểu đồ phụ tải có toạ độ : M ( XM ; YM ) = M ( 6,17 ; 8,14 ) thực tế khi ta dặt trạm phân phối trung tâm tại đây sẽ ảnh hưởng đến mặt mỹ quan nhà máy, sử dụng diện

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    24

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    tính đất chiếm tại vị trí bất hợp lý và về mặt an toàn không cao. Vì vậy ta tịnh tiến trên trục XM đẩy trạm phân phối trung tâm về vị trí sát tường rào bên cạnh khu phân xưởng nghiềm xi măng theo toạ độ xác định trên bản vẽ là M (5,8 ; 7,5 ).

    Như vậy phần diện tích chiếm đất là tương đương nhau nhưng đảm bảo được mỹ quan tổng thể, tiện sử dụng, mà đơn giản cho việc cung cấp từ lưới điện quốc gia về nhà máy.

     

    II. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ SỐ LƯỢNG CÁC TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG.

     

    Việc chọn số lượng trạm biến áp trong một xí nghiệp cần phải so sánh chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật, vị trí của các trạm biến áp phải thoả mãn các điều kiện cơ bản sau:

     

    +An toàn và liên tục cung cấp điện .

     

    +Gần trung tâm phụ tải và gần nguồn cung cấp đi tới.

     

    +Thao tác vận hành dễ dàng và thuận tiện.

     

    +Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành nhỏ.

     

    Dung lượng và số máy biến áp trong trạm cần phải tuân thủ theo các điều kiện sau:

     

    +Dung lượng máy biến áp phân xưởng nên đồng nhất,ít chủng loại để giảm được số lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng trong kho.

     

    +Sơ đồ nối dây của trạm biến áp nên đơn giản, đồng nhất và chú ý tới việc phát triển sau này.

     

    +Trạm biến áp phân xưởng nên dùng 2 máy biến áp trong một trạm.

     

    +Để chọn số lượng và dung lượng máy biến áp được tối ưu ta đưa ra 2 phương án chọn trạm biến áp rồi so sánh 2 phương án này để chọn ra phương án co chi phí nhỏ nhất.

     

    A). PHƯƠNG ÁN 1.

     

    Căn cứ vào vị trí số lượng, công suất của các phân xưởng ta quyết định chon 6 trạm biến áp, vị trí và số lượng được xác định bằng toạ độ tối ưu rồi sau đó toạ độ BAPX được xê dịch thích hợp 6 trạm được đặt lion kề phân xưởng để tiết kiệm và đảm bảo mĩ quan cho nhà máy.

     

    Trạm biến áp 1 cung cấp điện cho phân xưởng 1 và 2

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           25

     

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

     

    Trạm biến áp 2 cung cấp điện cho phân xưởng 3, 8, 10.

     

    Trạm biến áp 3 cung cấp điện cho phân xưởng 6.

     

    Trạm biến áp 4 cung cấp điện cho phân xưởng 7, 9, 11.

     

    Trạm biến áp 5 cung cấp điện cho phân xưởng 4.

     

    Trạm biến áp 6 cung cấp điện cho phân xưởng 5.

     

    Do tầm quan trọng cấp điện cho các phân xưởng nên không thể để mất điện vì mất điện sẽ ảnh hưởng đến năng suất nhà máy và chất lượng của sản phảm gây ra nhiều phế phẩm. Do vậy ta đặt mỗi trạm 2 máy biến áp.

     

     

     

     

     

    Hình 1.3

     

    VÞ trÝ sè l¦îng tr¹m biÕn ¸p cña ph¦¬ng ¸n 1

     

    x                               

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           26

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

     

     

     

     

     

     

    1). Tính chọn máy biến áp cho trạm biến áp 1.

     

    Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo tiêu chuẩn sau :

     

    SđmB1 ≥

    Spt1

    		  

    =

    S1 + S2

    =

    692.8 +167.38

    = 430.1    KVA

    		  

    2

    2

    2
               

    sdmB1 ≥ 430.1

    		      

    KVA

    		    

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           27

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    Tra [PL6-TL3] ta chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ĐÔNG ANH sản suất có công suất : 500 KVA – 22/0.4.

    Khi bị sự cố một máy biến áp. Máy biến áp còn lại sẽ cấp được :

     

    Sqt = 1,4Sđm = 1,4.500 = 700 KVA.

    SqtB1

    .100 0 0

    =

    700

    .100 0

    0

    = 810 0

    		  

    S ptB1

    860,2
               

    Vậy khi bị sự cố máy biến áp còn lại chịu quá tải và cấp được 81% phụ tải, ta chỉ cần cắt đi 19% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải khi bị sự cố.

    2). Tính chọn máy biến áp cho trạm biến áp 2.

     

    Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo tiêu chuẩn sau :

     

    SđmB2 ≥

    Spt2

    =

    S3 + S8 + S10

    		  

    =

    814.55 + 416.69 + 228.08

    = 730    KVA

    2

    2

    		  

    2
             

    SdmB2 ≥ 750

    		    

    KVA

    		  

    Tra [PL6-TL3]ta chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ĐÔNG ANH sản suất có công suất : 750 KVA – 22/0.4.

     

    Khi bị sự cố một máy biến áp.

     

    Sqt = 1,4Sđm = 1,4.750 = 1050 KVA.

     

    Máy biến áp còn lại sẽ cấp được :

    SqtB 2

    .100 0 0

    =

    1050

    .100 0

    0

    = 72 0 0

    		  

    S ptB 2

    1460
               

    Vậy khi bị sự cố máy biến áp còn lại chịu quá tải và cấp được72% phụ tải, ta chỉ cần cắt đi 28% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải khi bị sự cố.

     

    3). Tính chọn máy biến áp cho trạm biến áp 3.

     

    Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo tiêu chuẩn sau :

     

    SđmB3

    ≥

    SptB3

    		  

    =

    S6

    =

    692.2

    = 346.2    KVA

    2

    		  

    2

    2
               

    SdmB3

    ≥ 346.2

    		        

    KVA

    Tra [PL6-TL3]ta chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ANH sản suất có công suất : 400 KVA – 22/0.4.

     

    Khi bị sự cố một máy biến áp.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

     

     

    ĐÔNG

     

    28

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    SqtB3 = 1,4Sđm B3 = 1,4.400 = 560 KVA.

     

    Máy biến áp còn lại sẽ cấp được :

    SqtB3

    .100 0 0

    =

    560

    .100 0

    0

    = 810 0

    		  

    S ptB3

    692.4
               

    Vậy khi bị sự cố máy biến áp còn lại chịu quá tải và cấp được81% phụ tải, ta chỉ cần cắt đi 19% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải khi bị sự cố.

     

    4). Tính chọn máy biến áp cho trạm biến áp 4.

     

    Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo tiêu chuẩn sau :

     

    SđmB4 ≥

    SptB4

    =

    S7 + S9

    + S11

    =

    208.22 + 347.51 + 203.7

    = 380    KVA

    2

    2

    		  

    2
             

    SdmB4 ≥ 380

    		    

    KVA

    		  

    Tra [PL6-TL3] ta chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ĐÔNG ANH sản suất có công suất : 400 KVA – 22/0.4.

     

    Khi bị sự cố một máy biến áp.

     

    SqtB4 = 1,4Sđm B4 = 1,4.400 = 560 KVA.

     

    Máy biến áp còn lại sẽ cấp được :

    SqtB 4

    .100 0 0

    =

    560

    .100 0

    0

    = 74 0 0

    		  

    S ptB 4

    760
               

    Vậy khi bị sự cố máy biến áp còn lại chịu quá tải và cấp được 74% phụ tải, ta chỉ cần cắt đi 26% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải khi bị sự cố.

     

    5). Tính chọn máy biến áp cho trạm biến áp 5.

     

    Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo tiêu chuẩn sau :

     

    SđmB5

    ≥

    SptB5

    =

    S5

    =

    750.83

    = 375.42    KVA

    2

    2

    2

    		  
               

    SdmB5

    ≥ 375.42

    		        

    KVA

    Tra [PL6-TL3]ta chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ĐÔNG ANH sản suất có công suất : 400 KVA – 22/0.4.

     

    Khi bị sự cố một máy biến áp.

     

    SqtB5 = 1,4Sđm B5 = 1,4.400 = 560 KVA.

     

    Máy biến áp còn lại sẽ cấp được :

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    29

    Đồ án tốt nghiệp

    		        

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  

    măng

    		              

    SqtB5

    .100 0 0

    =

    560

    .100 0

    0

    = 75 0 0

    		  

    S ptB5

    750.83
               

    Vậy khi bị sự cố máy biến áp còn lại chịu quá tải và cấp được 75% phụ tải, ta chỉ cần cắt đi 25% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải khi bị sự cố.

    6). Tính chọn máy biến áp cho trạm biến áp 6.

     

    Công suất mỗi máy biến áp được chọn theo tiêu chuẩn sau :

     

    SđmB6 ≥

    SptB6

    		  

    =

    S4

    =

    617.2

    = 308.6    KVA

    2

    		  

    2

    2
             

    SdmB6  ≥ 308.6

    		        

    KVA

    Tra [PL6-TL3]ta chọn 2 máy biến áp do nhà máy thiết bị điện ĐÔNG ANH sản suất có công suất : 400 KVA – 22/0.4.

     

    Khi bị sự cố một máy biến áp.

     

    SqtB3 = 1,4Sđm B3 = 1,4.400 = 560 KVA.

     

    Máy biến áp còn lại sẽ cấp được :

    SqtB6

    .100 0 0

    =

    560

    .100 0

    0

    = 910 0

    		  

    S ptB6

    617.2
               

    Vậy khi bị sự cố máy biến áp còn lại chịu quá tải và cấp được 91% phụ tải, ta chỉ cần cắt đi 9% phụ tải không quan trọng nhưng vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ tải khi bị sự cố.

     

     

     

    Bảng 2-1 Kết quả chọn của máy biến áp phân xưởng.

     

    STT

    Tên phân xưởng

    Si    KVA

    Số máy

    SđmBA

    Tên trạm

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    30
     

    Đồ án tốt nghiệp

    		        

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		      
     

    măng

    		                                      
                                 

    KVA

    		          
                                           
     

    1

    		  

    Đập đá vôi và đất sét

    		  

    692.8

    2

    		  

    500

    		  

    B1

    		      
                                             
     

    2

    		  

    Kho nguyên liệu

    		      

    167.38

    		                  
                                           
     

    3

    		  

    Nghiền nguyên liệu

    		  

    814.55

    2

    		  

    750

    		  

    B2

    		      
                                             
     

    4

    		  

    Trạm bơm

    		      

    416.69

    		                  
                                           
     

    5

    		  

    Điều khiển trung tâm

    		  

    228.08

    		                  
                                             
     

    6

    		  

    Nghiền than

    		      

    617.2

    2

    		  

    400

    		  

    B6

    		      
                                             
     

    7

    		  

    Lò nung

    		          

    750.83

    2

    		  

    400

    		  

    B5

    		      
                                             
     

    8

    		  

    Nghiền xi măng

    		      

    692.4

    2

    		  

    400

    		  

    B3

    		      
                                           
     

    9

    		  

    Xưởng xửa chữa cơ khí

    		  

    208.22

    2

    		  

    400

    		  

    B4

    		      
                                             
     

    10

    		  

    Đóng bao

    		      

    347.51

    		                  
                                           
     

    11

    		  

    Phòng hành chính

    		  

    203.08

    		                  
                                           
                 

    Bảng 2-2 Thông số máy biến áp.

    		          
                                   
     

    SđmBA

    		  

    Uđm

    P0

    		  

    PN

    		  

    I%

    		  

    U%

    Kích thước mm

    Trọng lượng
           

    KV

    w

    		  

    w

    		          

    Dài

    Cao

    Rộng

    Dầu

    Toàn
                                     

    (lít)

    bộ (kg)
                                       
     

    500

    		    

    22/0.4

    960

    		  

    5270

    		  

    1.5

    		  

    4

    1720

    960

    1950

    630

    2600

    		  
                                       
     

    750

    		    

    22/0.4

    1220

    		  

    6680

    		  

    1.4

    		  

    4.5

    1830

    1080

    2060

    840

    3360

    		  
                                       
     

    400

    		    

    22/0.4

    850

    		  

    4500

    		  

    1.5

    		  

    4

    1610

    930

    1800

    460

    2110

    		  
                                       
     

    400

    		    

    22/0.4

    850

    		  

    4500

    		  

    1.5

    		  

    4

    1610

    930

    1800

    460

    2110

    		  
                                       
     

    400

    		    

    22/0.4

    850

    		  

    4500

    		  

    1.5

    		  

    4

    1610

    930

    1800

    460

    2110

    		  
                                       
     

    400

    		    

    22/0.4

    850

    		  

    4500

    		  

    1.5

    		  

    4

    1610

    930

    1800

    460

    2110

    		  
                                               

    B). PHƯƠNG ÁN 2.

     

    Quyết định đặt 6 trạm biến áp,Vị trí đặt trạm biến áp tương tự như phương án 1. Chỉ khác:

     

    Trạm biến áp 1 lấy điệnn từ trạm biến áp 3.

     

    Trạm biến áp 6 lấy điện từ trạm biến áp 5.

     

    Chính vì vậy, Công suất của từng trạm biến áp vẫn giữ nguyên như phương án 1.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           31

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Hình 1.4

    		  

    VÞ trÝ sè l¦îng tr¹m biÕn ¸p cña ph¦¬ng ¸n 2

     

     

     

     

    5

    750.83

    		    

    4617.2

    		                  

    9347.51

    2×400 kVA

    viªn
       

    B6

    2×400 kVA

    		  

    B5     2×400 kVA

    PPTT

    2

    		            

    )

    B4

    		  

    C«ng
                             

    5

    		      
                           

    2

    		        
         

    2XLPE(3×25)

    		            

    x

    		          
                     

    (3

    		            
                       

    E

    		            
                     

    P

    		              
                   

    L

    		                
                 

    X

    		                  
         

    6

    692.4

    B32x400 kVA

    		                        
               

    2XLPE(3×25)

    		                

    2XLPE(3×25)

    		    
         

    B1

    		                      

    B2

    		    
         

    2x500kVA

    Ao

    		    

    167.38

    		              

    2x750kVA

    		  
     

    1

    8692.

    		  

    2

    		              

    3814.55

    		  
                                   

    C©y xanh
                                   

    8

    416.69
                                 

    CHƯƠNG II.

    		  

    y

    359.

    78.

    		  

    7.8

    7.25

    		              

    4.9

    3.15
             

    LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CÁP ĐIỆN.

    x

     

    7

    		  

    208.22

    8.4
     
         

    8
           
         

    455.

    11

    		  

    203.7
     
     
           
         

    10

    		  

    228.08

    152.
           
               

    851.
                 
               

    80.

    180.

    70.

    I). KHÁI QUÁT:

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    32

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    1). Chọn sơ đồ nối dây:

    		  
    • Khi chọn sơ đồ nối dây cho mạng điện ta cần căn cứ vào các yêu cầu cơ bản của mạng điện vào tính chất của hộ tiêu thụ, vào trình độ vận hành thao tác của công nhân, vào vốn đầu tư của xí nghiệp. Việc lựa chọn sơ đồ đấu dây phải dựa trên sơ sở so sánh lỹ thuật và kinh tế. Nói chung vả mạng điện cao áp, mạng điện hạ áp và mạng điện phân xưởng thườn dùng hai sơ đồ nối dây chính sau đây:
    • Sơ đồ hình tia: Sơ đồ này có ưu điểm là nối dây rõ ràng, mỗi hộ dùng điện được cấp từ một đường dây, do đó chúng ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tuơng đối cao dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ và tự động hoá dễ dàng vận hành bảo quản, nhược điểm cua sơ đồ hình tia là vốn đầu tư tương đối lớn. Sơ đồ hình tia thường dùng cung cấp điện cho hộ phụ tải loại 1 và 2.
    • Sơ đồ phân nhánh : có ưu, nhược điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia đố là khó tự động hoá, khó bảo quản và vận hành, nhưng vốn đầu tư nhỏ. Sơ đồ phân nhánh thường dùng cung cấp điện cho hộ phụ tải loại 2 và 3.
    • Trong thực tế ngưòi ta thường dùng kết hợp hai sơ đồ trên thành sơ đồ hỗn hợp có các mạch dự phòng chung và riêng để nâng cao độ tin cậy và tính linh hoạt cung cấp điện cho sơ đồ.

    2). Chọn tiết diện dây dẫn.

     

    Khi thiết kế cung cấp điện cho dây dẫn là một bước quan trọng vì dây dẫn chọn không thoả mãn thì sẽ gây ra sự cố nguy hiểm dẫn đến cháy nổ. Có 3 phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn và cáp .

    • Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt : Phương pháp này dùng để chọn dây dẫn cho lưới điện có điện áp U ≥ 110KV , các lưới tung áp đô thị và xí nghiệp, nói chung khoảng cách tải điện ngắn, thời gian sủ dụng

    công suất lớn cũng được chọn theo jkt .

     

    • Nếu chọn dây theo Jkt sẽ có lợi về kinh tế, nghĩa là chi phí tính toán hành năm sẽ thấp nhất.

    * Chọn tiết diện theo tổ thất điện áp cho phép    Ucp :

     

    Phưong pháp này thường dùng trong lưói điện trung áp nông thôn, hạ áp nông thôn, đường dây tải điện tới các trạm bơm nông nghiệp, do khoảng cách tải điện xa, tổn thất điện áp lớn, chỉ tiêu chất lượng điện năng dẽ bị vi

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    33

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    phạm nên tiết diện dây dẫn được chọn theo phương pháp này để đảm bảo chất lượng điện năng.

    * Chọn tiết diện theo dòng điện phát nóng cho phép Icp :

     

    Phương pháp này thường dùng chọn tiết diện dây dẫn và cáp cho lưới hạ áp đô thị, hạ áp công gnhiệp và chiếu sáng sinh hoạt.

     

    • Tiết diện được chọn theo phương pháp nào cũng phải thoả mãn các điều kiện kiểm tra sau:

    Ubt ≤    Ubtcp

     

    Usc ≤    Usccp

     

    Isc ≤ Icp

     

    Với dây dẫn là cáp cần phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt:

     

    • ≤ α.I∞. tqd

    Trong đó :

     

    Ubt – Tổn thất điện áp đường dây khi làm việc bình thường.

     

    Ubtcp  – Tổn thất điện áp cho phép khi đường dây làm viẹc bình

     

    thuờng.

     

    Usc – Tổn thất điện áp đường dây khi làm viẹc bị sự cố. Usccp – tổn thất điện áp khi làm việc sự cố.

    Isc – Dòng điện làm việc lớn nhất qua day khi bị sự cố

     

    Icp – Dòng điện cho phép của dây đã chọn, do nhà chế tạo cho. α – Hệ số nhiệt.

    I∞ – Dòng điện ngắn mạch.

     

    tqd – Thời gian qua đổi, với lưới trung áp ,hạ áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch (tqd = 0.5÷1s).

     

    * Với lưới U ≤ 110KV

     

    Ubtcp = 10%Uđm

     

    Usccp = 20%Uđm

     

    * Với lưới U ≤ 35KV

     

    Ubtcp = 5%Uđm

     

    Usccp = 10%Uđm

     

    Ngoài ra tiết diện dây được chọn còn phải thoả mãn các điều kiện về độ bền cơ học và chống tổn thất vầng quang.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    34

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi măng

     

    II). CHỌN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY VÀ TÍNH TIẾT DIỆN DÂY DẪN .

     

    Để chọn được phương án đi dây phía cao áp cho nhà máy được tối ưu ta đưa ra 2 phương án đi day sau đó so sánh hai phương án này để chọn ra phương án hiệu quả nhất.

     

    A). PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY CAO ÁP CỦA PHƯƠNG ÁN 1.

     

    Để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho nhà máy ta quyêt định đi dây bằng cáp ngầm, lộ kép để dẫn điện từ trạm PPTT đến các trạm BAPX ta thực hiện phương án đi dây hình tia(hình vẽ sau).

     

    1).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 1.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l1=105 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

     

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B1 =

    SptB1

    =

    860.2

    = 13.8

    A

    2. 3.Udm

    2  3.22

    IB1= 13.8

    A.

    		    

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B1

    		  

    13.8

    		  

    2

    FB1 =

    		  

    =

    		    

    = 5.1

    mm .

    J kt

    2.7
                 

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R1

    X1

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    2XLPE(3×25)

    2

    105

    0.927

    0.55

    0.173

    0.0934

    0.0128

    143
                     

    Trong đó, x0, R1, X1 Được tính theo công thức sau :

     

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173  Ω/km

    		  

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    35

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		    

    R1=r0.l1=0,927.0,105 = 0,09734.

    Ω

    X1=x0.l1=0,173.0,105 = 0,0128.

    Ω

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    		    

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B1.

     

    Isc = 2.IB1 = 2.13,8 = 27,6  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    2).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 2.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l2=124 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

     

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B2  =

    SptB 2

    =

    1460

    = 23.46

    A

    2. 3.Udm

    2  3.22

    IB2= 23.46

    		  

    A.

    		    

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

     

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B2

    		  

    23.46

    		  

    2

    FB2  =

    		  

    =

    		  

    = 8.7

    mm .

    J kt

    2.7

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R2

    X2

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    2XLPE(3×25)

    2

    124

    0.927

    0.55

    0.173

    0.11495

    0.2145

    143
                     

    Trong đó, x0, R2, X2 Được tính theo công thức sau :

    		      

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    		  

    36

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173 R2=r0.l2=0,927.0,124 = 0,11495. X2=x0.l2=0,173.0,124 = 0,2145.

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    Ω/km

     

    Ω

     

    Ω

     

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B2.

     

    Isc = 2.IB2 = 2.23,46 = 46,92  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    3).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 3.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l3=10 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

     

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B3

    =

    SptB3

    =

    692,4

    = 11,13

    A

    2. 3.Udm

    		  
       

    2  3.22

    		    
       

    IB3= 11,13

    		  

    A.

    		  

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

     

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B3

    		  

    11,13

    		  

    2

    FB3  =

    		  

    =

    		      

    = 4,12

    mm .

    J kt

    2.7

    		  

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R3

    X3

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    2XLPE

    2

    10

    0.927

    0.55

    0.173

    9,4554.10-3

    1,7646.10-3

    143
       

    (3×25)

    		                
                     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           37

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		    

    Trong đó, x0, R3, X3 Được tính theo công thức sau :

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173  Ω/km

    R3=r0.l3=0,927.0,01 = 9,4554.10-3Ω

    		  

    X3=x0.l3=0,173.0,01 = 1,7646.10-3.

    Ω

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    		    

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B3.

     

    Isc = 2.IB3 = 2.11,13 = 22,26  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    4).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 4.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l4=75 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B 4  =

    SptB4

    =

    760

    = 12,21

    A

    2. 3.Udm

    2  3.22

    IB4= 12,21

    		  

    A.

    		    

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

     

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B4

    		  

    12,21

    		  

    2

    FB4  =

    		  

    =

    		      

    = 4,52

    mm .

    J kt

    2.7

    		  

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R4

    X4

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           38

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		    
     

    măng

    		                  
     

    2XLPE(3×25)

    2

    75

    0.927

    0.55

    0.173

    0.06953

    0.01298

    143

    		  
                         
     

    Trong đó, x0, R4, X4 Được tính theo công thức sau :

    		        
     

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173  Ω/km

    		        
     

    R4=r0.l4=0,927.0,075 = 0.06953

    Ω

    		        
     

    X4=x0.l4=0,173.0,075 = 0,01298.

    Ω

    		        
     

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    		            

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B3.

     

    Isc = 2.IB4 = 2.12,21 = 24,42  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    5).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 5.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l1=13 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

     

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B5

    =

    SptB5

    =

    750,83

    = 12,07

    A

    		  

    2. 3.Udm

    2

    3.22
               

    IB5= 12,07

    		  

    A.

    		        

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

     

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B5

    		  

    12,07

    		  

    2

    FB5  =

    		  

    =

    		    

    = 4,47

    mm .

    J kt

    2.7
                 

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R5

    X5

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           39

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		    
     

    măng

    		                  
                         
     

    2XLPE(3×25)

    2

    105

    0.927

    0.55

    0.173

    0,0121

    0,00249

    143

    		  
                         
     

    Trong đó, x0, R

    5, X5

    Được tính theo công thức sau :

    		        
     

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173  Ω/km

    		        
     

    R5=r0.l5=0,927.0,013 = 0,0121.

    Ω

    		        
     

    X5=x0.l5=0,173.0,013 = 2,249.10-3.

    Ω

    		        
     

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    		            

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B5.

     

    Isc = 2.IB1 = 2.12,07 = 24,14  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    6).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 6.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l6=56 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

     

    a).Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B6

    =

    SptB6

    =

    617,2

    = 9,92

    A

    		  

    2. 3.Udm

    2

    3.22
               

    IB6= 9,92

    A.

    		        

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

     

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B6

    		  

    9,92

    		  

    2

    FB6  =

    		  

    =

    		  

    = 3,67

    mm .

    J kt

    2.7

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           40

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		    
     

    măng

    		                  
     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R6

    X6

    Icp

    		  
       

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A

    		  
                         
     

    2XLPE(3×25)

    2

    56

    0.927

    0.55

    0.173

    0,0519

    9,688.10–

    143

    		  
                   

    3

    		    
                         

    Trong đó, x0, R6, X6 Được tính theo công thức sau :

     

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173  Ω/km

     

    R6=r0.l6=0,927.0,056 = 0,0519.

    Ω

     

    X6=x0.l6=0,173.0,056 = 9,688.10-3.

    Ω

     

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

     

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B6.

     

    Isc = 2.IB6 = 2.9,92 = 19,84  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    7). Tổn thất điện năng trên cáp cao áp phương án 1.

     

    A =    Pmax.τ max

     

    Pmax =

    P1+

    		        

    P2 +

    		    

    P3 +

    P4 +  P5 +

    P6 .

    		  

    P1

    =

    		  

    S ptB21

    .

    R

    		    

    =

    860,22

    		  

    .

    		  

    0,09734

    		    

    = 74,41

    W

    		  
               

    1

    		                                        
     

    U dm2

    		        

    2

    		      

    222

    		              

    2

    		              
                                                                                 

    P2

    =

    		  

    S ptB2

    2

    		        

    .

    		  

    R

    2

    		      

    =

    14602

    		  

    .

    0,11495

    		      

    = 253,13

    W

    		  
     

    U dm2

    		          

    2

    		        

    22

    2

    		            

    2

    		              
                                                                         

    P3

    		    

    S ptB2

    3

    		                

    R

    		              

    692,42

    		        

    9,4554.10

    −3

    W

    		  

    =

    		          

    .

    		    

    3

    =

    		                  

    .

    		                      

    = 4,68

    		  
     

    U dm2

    		      

    2

    		    

    22

    2

    		                

    2

    		              
                                                                         

    P4

    =

    		  

    S ptB2

    4

    		        

    .

    		  

    R

    4

    		      

    =

    		  

    760

    2

    		  

    .

    		  

    0,06953

    = 41,49

    W

    		  
     

    U dm2

    		        

    2

    		        

    222

    		                

    2

    		      
                                                                         

    P5

    =

    		  

    S ptB2

    5

    		      

    .

    		    

    R

    		      

    =

    		  

    750,832

    .

    0,0121

    = 7,05

    W

    		  
                 

    5

    		                                        
     

    U dm2

    		      

    2

    		      

    222

    		            

    2

    		              
                                                                         

    P6

    =

    		  

    S ptB2

    6

    		      

    .

    		  

    R

    6

    		    

    =

    		  

    617,22

    		    

    .

    		  

    0,0519

    		  

    = 20,42

    W

    		  
     

    U dm2

    		    

    2

    		    

    222

    		                

    2

    		        
                                                                           

    Pmax =396,5

    		      

    W = 0,396

    		      

    KW.

    		    

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    41

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Vậy

    A =  Pmax.τ max

    Với      τ max = 3979  Thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Được tính theo

     

    công thức gần đúng.

    		  

    A1 = 396,5 . 3979 = 1.575.684

    Wh.

    = 1.576

    KWh.

    Bảng chọn cáp cao áp của phương án 1.

     

    Lộ cáp

    Loại cáp

    Chiều  dài

    l

    Đơn giá(đ/m)

    Thành tiền
       

    (m)

    		    

    (đồng)
               

    PPTT – B1

    2XLPE(3×25)

    105

    		  

    75.000

    7,875.106

    PPTT – B2

    2XLPE(3×25)

    124

    		  

    75.000

    9,3.106

    PPTT – B3

    2XLPE(3×25)

    10

    		  

    75.000

    0,75.106

    PPTT – B4

    2XLPE(3×25)

    75

    		  

    75.000

    5,625.106

    PPTT – B5

    2XLPE(3×25)

    13

    		  

    75.000

    0,975.106

    PPTT – B6

    2XLPE(3×25)

    56

    		  

    75.000

    4,2.106

    Tổng =

    2XLPE(3×25)

    383

    		    

    28,725.106

    Tổng tiền vốn mua cáp phương án 1:

    		      

    28,725.106 x2 = 57,45.106.

    		  

    Đồng

    		  
    • Chi phí tính toán hành năm của phương án 1.

    Z1 = (atc + avh).K1 +   A1.C

     

    Với atc = 0.2 Hệ số thu hồi vốn đầu tư với nhà máy xi măng thiết kế có thời gian thu hồi vốn là 5 năm.

     

    avh = 0.1 Hệ số vận hành .

     

    K1 = 57,45.106.               Đồng Vốn đầu tư mua cáp cao áp.

     

    C = 1000 đ/KWh    Giá một KWh điện

     

    Z1 = (0,2 + 0,1). 57,45.106 + 1.576.1000 =18.831.000  đồng

     

    B). PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY CAO ÁP CỦA PHƯƠNG ÁN 2.

     

    Để đảm bảo mỹ quan và an toàn cho nhà máy ta quyêt định đi dây bằng cáp ngầm, lộ kép để dẫn điện từ trạm PPTT đến các trạm BAPX ta thực hiện phương án đi dây hình tia(hình vẽ sau).

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    42

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    1).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 3.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l3=10 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B3

    =

    SptB3

    =

    Spx1

    + Spx2

    + Spx6

    =

    692,8 +167,35 + 692,4

    = 24,95

    A

    3.Udm

    		  

    2. 3.Udm

    2  3.22
     

    2.

    		          

    IB3= 24,95

    		  

    A.

    		            

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

     

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B3

    		  

    24,95

    		  

    2

    FB3  =

    		  

    =

    		  

    = 9,24

    mm .

    J kt

    2.7

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R3

    X3

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    2XLPE

    2

    10

    0.927

    0.55

    0.173

    9,4554.10-3

    1,7646.10-3

    143
       

    (3×25)

    		                
                     

    Trong đó, x0, R3, X3 Được tính theo công thức sau : X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173 Ω/km R3=r0.l3=0,927.0,01 = 9,4554.10-3Ω

     

    X3=x0.l3=0,173.0,01 = 1,7646.10-3. Ω b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           43

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B3.

    Isc = 2.IB3 = 2.24,95 = 49,9  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    2).Tính tiết diện cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp 5.

     

    Đoạn cáp này có chiều dài l5=13 m (Được đo từ mặt bằng nhà máy theo tỉ lệ đã cho).

     

    a). Tính tiết diện cáp:

     

    Dòng điện làm việc lớn nhất qua cáp được tính.

     

    I B5

    =

    SptB5

    =

    Spx5

    + Spx6

    =

    750,83 + 617,2

    = 21,99

    A

    		  

    3.Udm

    2.

    3.Udm

    2  3.22
     

    2.

    		          

    IB5= 21,99

    		  

    A.

    		            

    Chọn cáp là cáp đồng , với Tmax=5500h, tra bảng [5.9-TL3] chọn được mật độ dòng kinh tế cho phép là Jkt=2.7A/mm2.

    Vậy tiết diện của dây dẫn được tính là:

     

    I B5

    		  

    21,99

    		  

    2

    FB5  =

    		  

    =

    		  

    = 8,14

    mm .

    J kt

    2.7

    Ta tra [PL4.26-TL1] chọn cáp đồng cách điện XLPE có đâi thép vỏ PLC do hãng ALCATEL (Pháp) chế tạo, Đây là loai cáp 3 lõi và tiết diện mỗi lõi là 25 mm2. Ta chọn 2 sợi 2XLPE (3×25).

     

    Thông số của cáp XLPE.

     

    Cáp

    Số

    Dài

    r0

    L0

    x0

    R5

    X5

    Icp
     

    cáp

    m

    Ω/km

    mH/km

    Ω/km

    Ω

    Ω

    A
                     

    2XLPE(3×25)

    2

    105

    0.927

    0.55

    0.173

    0,0121

    0,00249

    143
                     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           44

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		    

    Trong đó, x0, R5, X5 Được tính theo công thức sau :

    X0=ω.L0.10-3=2.π.50.0,55.10-3=0,173  Ω/km

    R5=r0.l5=0,927.0,013 = 0,0121.

    Ω

    X5=x0.l5=0,173.0,013 = 2,249.10-3.

    Ω

    b). Kiểm tra điều kiện phát nóng.

    		    

    Khi sự cố xảy ra đứt một lộ cáp thì lộ còn lại phải chịu quá tải, Dòng quá tải qua cáp chính là dòng quá tải 1,4Sdm của máy biến áp. Nhưng để đảm bảo an toàn và xét tới khả năng phát triển sau này của nhà máy, Ta kiểm tra cáp phải chịu toàn bộ phụ tải của trạm B5.

     

    Isc = 2.IB5 = 2.21,99 = 42,98  (A).

     

    So sánh Isc << Icp = 143 A. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    3). Tổn thất điện năng trên cáp cao áp phương án 2.

     

    A =    Pmax.τ max

     

    Pmax =   P1+    P2 +    P3 +    P4 +    P5 +     P6 .

     

    Chiều dài từ trạm B3 đén trạm B1 bằng 95 m chọn cáp tương tự.

     

    Ta có :  R1 = r0.l1 = 0,927.0,095 = 0,0881 Ω

     

    P1

    =

    		  

    S ptB21

    .

    R

    		    

    =

    		  

    860,2

    2

    .

    0,0881

    		  

    = 63,77

    W

    		  
               

    1

    		                                    
     

    U dm2

    		        

    2

    		        

    222

    		                

    2

    		      
                                                                                         

    P2

    =

    		  

    S ptB2

    2

    		        

    .

    		  

    R

    2

    		      

    =

    1460

    2

    		  

    .

    0,11495

    		  

    = 253,13

    W

    		  
     

    U dm2

    		          

    2

    		        

    222

    		                  

    2

    		            
                                                                                 

    P3

    		    

    S ptB2

    3

    		                

    R

    		                

    1552,62

    		        

    9,4554.10

    −3

    		  

    W

    =

    		          

    .

    		    

    3

    =

    		                        

    .

    		                        

    = 27,98
     

    U dm2

    		      

    2

    		      

    222

    		              

    2

    		        
                                                                     

    P4

    =

    		  

    S ptB2

    4

    		        

    .

    		  

    R

    4

    		      

    =

    		  

    7602

    		  

    .

    		  

    0,06953

    = 41,49

    W

    		  
     

    U dm2

    		        

    2

    		        

    222

    		                

    2

    		      
                                                                             

    P5

    =

    		  

    S ptB2

    5

    		    

    .

    		    

    R

    		      

    =

    		    

    1368,032

    		  

    .

    0,0121

    = 21,27

    W

    		  
                 

    5

    		                                                  
     

    U dm2

    		      

    2

    		        

    222

    		                

    2

    		              
                                                                             

    P6

    =

    		  

    S ptB2

    6

    		      

    .

    		  

    R

    6

    		    

    =

    		    

    617,22

    		  

    .

    		  

    0,0519

    		    

    = 20,42

    W

    		  
     

    U dm2

    		    

    2

    		      

    222

    		                

    2

    		            
                                                                                 

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           45

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Pmax =431,06

    W = 0,431   KW.

    Vậy

    A =  Pmax.τ max

    Với      τ max = 3979  Thời gian tổn thất công suất lớn nhất. Được tính theo

     

    công thức gần đúng.

    		        

    A2 = 431,06 . 3979 = 17.151.900

    Wh.

    		  

    = 1.715,19

    		  

    KWh.

    		  
     

    Bảng chọn cáp cao áp của phương án 2.

    		  
               

    Lộ cáp

    Loại cáp

    Chiều  dài

    l

    Đơn giá(đ/m)

    Thành tiền
       

    (m)

    		    

    (đồng)
               

    B3– B1

    2XLPE(3×25)

    95

    		  

    75.000

    7,125.106

    PPTT – B2

    2XLPE(3×25)

    124

    		  

    75.000

    9,3.106

    PPTT – B3

    2XLPE(3×25)

    10

    		  

    75.000

    0,75.106

    PPTT – B4

    2XLPE(3×25)

    75

    		  

    75.000

    5,625.106

    PPTT – B5

    2XLPE(3×25)

    13

    		  

    75.000

    0,975.106

    B5 – B6

    2XLPE(3×25)

    43

    		  

    75.000

    3,225.106

    Tổng =

    2XLPE(3×25)

    360

    		    

    27.106

    Tổng tiền vốn mua cáp phương án 1:

    		      

    27.106 x2 = 54.106.

    		    

    Đồng

    		  
    • Chi phí tính toán hành năm của phương án 2.

    Z2 = (atc + avh).K2 +   A2.C

     

    Với atc = 0.2 Hệ số thu hồi vốn đầu tư với nhà máy xi măng thiết kế có thời gian thu hồi vốn là 5 năm.

    avh = 0.1 Hệ số vận hành .

     

    K2  = 54.106.             Đồng Vốn đầu tư mua cáp cao áp.

     

    C = 1000 đ/KWh    Giá một KWh điện

     

    Z2 = (0,2 + 0,1). 54.106 + 1.715,19.1000 =17.915.000  đồng.

     

    5). So sánh chi phí tính toán hành năm của phương án 1 và phương án 2.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           46

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		              
                     
     

    Phương án

    Vốn  đầu

    tư  mua

    Tổn

    thất

    điện

    Chi  phí  tính

    		  
       

    cáp

    		  

    năng

    Akwh

    		  

    toán hàng năm

    		  
       

    đồng

    		            
                     
     

    Phương án 1

    57.450.000

    		  

    1576

    		    

    18.831.000

    		  
                     
     

    Phương án 2

    54.000.000

    		  

    1715

    		    

    17.915.000

    		  
                     

    So sánh 2 phương án ta thấy:

     

    Phương án 1 có vốn đầu tư cao, Nhưng tổn thất hàng năm nhỏ hơn phương án 2 .

     

    Chênh lệch về chi phí tính toán hành năm cảu 2 phương án là: 916.000 đ.

     

    Và tính theo phần trăm là :         4,8%

     

    Theo luận chứng về 2 phương án kinh tế lệch nhau < 5% thì về phương diện kinh tế của 2 phương án là như nhau.

     

    Do đó em quyết định chọn phương án 1 làm phương án tính toán vì ngoài chi phí tính toán hàng năm đã so sánh thì phương án 1 có sơ dồ đơn giản hơn và vận hành độc lập hơn.

     

     

     

     

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           47

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

     

     

     

    8DC11

    AC 70

     

     

     

    3GD1408-4B

     

    DT24/400

     

    3GD1408-4B

     

    DT24/400

     

    3GD1408-4B

     

    DT24/400

     

    3GD1408-4B

     

    DT24/400

     

     

     

     

    )5

    		  

    2x
     

    3( E
     

    PL
     

    X2

    )52

    x

    3(E

    P

    L

    X

    2

     

     

     

     

    3GD1408-4B

     

    0

    DT24/400

     

    3GD1408-4B

     

    0

    DT24/400

    220.4

    B6

    2×400 KVA

    3GD1408-4B

    		  
     

    0

    y

    3GD1408-4B

    )

    3

    DT24/400

    		        
     

    5

    		          
     

    2

    		          
       

    x

    		          
       

    L

    		          
         

    (

    		          
     

    DT24/400

    		  

    E

    		          

    m¸

    		  

    P

    3GD1408-4B

    		        
       

    2

    		        
       

    X

    		          
         

    DT24/400

    220.4

    		  

    0

    nhµ

    3GD1408-4B

    		    

    2x400KVA

    		    
             

    DT24/400

    		    

    B5

    		  

    0

    cho

    		      

    3GD1408-4B

    		        

    DT24/400

    		    

    DT24/400

    		        
                   
           

    3GD1408-4B

    		        

    cÊp®iÖn

    DT24/400

    		            

    0
           

    2x400KVA

    		  

    8DC11

    		  

    P

    DT24/400

    B4

    		  
             

    22

    0.4

    		  
         

    )

    		          
         

    5

    		          
         

    2

    		          
         

    x

    		          
         

    3

    		          
         

    (

    		          
         

    E

    		          

    ý

    		    

    L

    		          
       

    X

    		          
         

    2

    		          

    l

    DT24/400

    		    

    DT24/400

    		      

    0
               

    nguyªn

    		      

    3GD1408-4B

    		  

    220.4

    		  
       

    )

    B3

    2x400KVA

    		  

    0
         

    5

    		          
         

    2

    		          
         

    x

    		          
         

    3

    		          
         

    (

    		          
         

    E

    		          
         

    P

    		          
     

    DT24/400

    		  

    L

    DT24/400

    		        
       

    X

    		        
         

    2

    		          
           

    3GD1408-4B

    		        

    ®å

    DT24/400

    		              
         

    DT24/400

    		      

    0

    3GD1408-4B

    		  

    )

    3GD1408-4B

    		  

    220.4
         

    5

    		        

    48

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    		      
         

    2

    		          

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

     

     

    CHƯƠNG 3.

    THIẾT KẾ CHI TIẾT MẠNG CAO ÁP CHO NHÀ MÁY

     

    I). THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TỪ TRẠM BATG VỀ TRẠM PPTT CỦA NHÀ MÁY.

     

    Xí nghiệp có ý nghĩa quan trọng về kinh tế nên không thể để mất điện vì công suất nhà máy lớn nên không thể dùng máy phát dự phòng. Do đó ta cấp điện bằng 2 đường dây trung áp ( lộ kép), để truyền tải điện từ trạm biến áp trạm BATG về trạm PPTT của nhà máy.

     

    1). Tính tiết diện dây dẫn từ trạm BATG về trạm PPTT

     

    Chọn dây nhôm lõi thép AC, đi trên không lọ kép để dẫn điện từ trạm BATG đến trạm PPTT của nhà máy.

     

    Tra [bảng 5.9-TL3] đối với dây AC làm việc với Tmax > 5000h ta chọn được Jkt = 1.1 A/mm2

     

    Ittnm =

    SΣ

    =

    4368,35

    = 57,32

    A
     

    2.

    3.Udm

    		    

    2  3.22

    		    
     

    Ittnm

    		  

    57,32

    		    

    2

    		  

    Fkt  =

    		  

    =

    		    

    = 57,32

    mm .

    		  

    Jkt

    1

    		    

    Tra bảng [4.3-TL1] và [PL4.12-TL1] chọn dây AC – 70 do CADIVI chế tạo có các thông số cho như bảng sau:

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           49

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		                
     

    Tiết

    Đường

    kính

    Điện

    Điện

    Icp

    Lực

    Khối lượng

    		  
     

    diện

    mm2

    		  

    trở

    kháng

    A

    kéo đứt

    dây(kg/km)

    		  
           

    Ω/km

    Ω/km

    		  

    N

    		    
                       
     

    70

    Nhôm

    Thép

    0.46

    0.382

    275

    15000

    275

    		  
                       
       

    11.4

    3.8

    		            
                       

    2). Kiểm tra dây AC-70 đã chọn khi bị sự cố.

     

    a). Kiểm tra về điều kiện phát nóng.

     

    Khi có sự cố xảy ra, một đường dây bị đứt thì đường dây còn lại phải chịu toàn bộ phụ tải nhà máy và dòng điện trong dây lúc này sẽ tăng gấp đôi.

     

    I sc  =

    Sttnm

    =

    4368,5

    = 114,64

    A.
     

    3.Udm

    		  

    3.22

    		    

    So sánh Isc << Icp = 170. Như vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng cho phép.

     

    b). Kiểm tra về điều kiện tổ thất điện áp.

     

    U =

    P.R + Q.X

    =

    3359,97.2,3 + 2791,6.1,91

    = 296,82   KV

    2.Udm

    2.22

    		  
           

    Với :

     

    P = 3359,97 KW.

     

    Q = 2791,6 KVAr.

     

    R = 0,46.5 = 2,3 Ω.

     

    X = 0,382.5 = 1,91Ω

     

    So sánh U<< U cp = 5%Udm = 5%.22 = 1100 V vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép.

     

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           50

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

     

     

    CHƯƠNG 4

    TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP

     

    I). CHỌN MÁY CẮT ĐẦU VÀO VÀ MÁY CẮT LIÊN LẠC :

     

    *Nhiệm vụ của máy cắt điện :Dùng để đóng cắt mạch điện cao áp (trên 1000V) ngoài nhiệm vụ đóng cắt dòng điện phụ tải phục vụ cho công tác vân hành máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện .

     

    Theo phương pháp dập hồ quang có thể phân ra :

     

    Máy cắt nhiều dầu

     

    Máy cắt ít dầu

     

    Máy cắt không khí

     

    Máy cắt khí SF6

     

    1). Tính và chọn máy cắt.

     

    Dòng phụ tải lớn nhất qua máy cắt hợp bộ đầu vào và máy cắt liên lạc là dòng sự cố đứt một đường dây AC – 70 Dây càn lại phải chịu toàn bộ công suất của nhà máy .

    Icb  =

    Sttnm

    =

    4368,5

    = 114,64A
     

    3.U dm

    		  

    3.22

    		  

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           51

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    Tra (PLIII.2 – TL2) chọn máy cắt hợp bộ do Siemens chế tạo loại 8DC11 cách điện bằng SF6 có thông số như sau :

    Loại tủ

    Uđm KV

    Iđm A

    INmax KA

    IN3S KA

    8DC11

    24

    1250

    63

    25
             

    2). Chọn máy cắt hợp bộ đầu ra:

     

    • Nhiệm vụ của máy phụ tải : Vì bộ phận dập hồ quang của máy cắt phụ tải có cấu tạo đơn giản nên máy cắt phụ tải chỉ đóng cắt được dòng phụ tải càn việc cắt dòng ngắn mạch là do cầu trì đảm nhiệm dây chảy của cầu trì được chọn phù hợp với dòng phụ tải .

    a). Chọn máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B1.

     

    Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải chính là dòng quá tải 1,4.Sđm của máy biến áp, nhưng để an toàn và xét tới khả năng mở rộng thêm của nhà máy sau này ta kiểm tra máy cắt phụ tải phải chịu tàon bộ phụ tải của trạm B1.

    Icb  =

    S pt.B1

    =

    860,2

    = 22,57 A .

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Tra bảng [PL.5 – TL2] và [PLIII.12 – TL2] chọn cầu dao phụ tải (dao cắt phụ tải) của Siemens sản xuất dùng kết hợp với bộ cầu chì ống của Siemens để tạo thành bộ máy cắt phụ tải có các thông số kỹ thuật sau :

     

    Bảng thông số của dao cắt

     

    Loại tủ

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    IN3S KA

    IN1-3S KA

    3CJ1561

    24

    		  

    630

    		  

    20

    		  

    45

    		  

    20
                         
       

    Bảng thông số của cầu chì.

    		        
                     

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    INmin A

    3GD1

    		  

    24

    		    

    40

    		    

    31.5

    		  

    315
                             

    b). Chọn máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B2.

    Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải chính là dòng quá tải 1,4.Sđm của máy biến áp, nhưng để an toàn và xét tới khả năng mở rộng thêm của nhà máy sau này ta kiểm tra máy cắt phụ tải phải chịu tàon bộ phụ tải của trạm B2.

    Icb  =

    S pt.B2

    =

    1460

    = 38.3A .

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           52

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    Tra bảng [PL.5 – TL2] và [PLIII.12 – TL2] chọn cầu dao phụ tải (dao cắt phụ tải) của Siemens sản xuất dùng kết hợp với bộ cầu chì ống của Siemens để tạo thành bộ máy cắt phụ tải có các thông số kỹ thuật sau :

    Bảng thông số của dao cắt

     

    Loại tủ

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    IN3S KA

    IN1-3S KA

    3CJ1561

    24

    		  

    630

    		  

    20

    		  

    45

    		  

    20
                         
       

    Bảng thông số của cầu chì.

    		        
                     

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    INmin A

    3GD1

    		  

    24

    		    

    40

    		    

    31.5

    		  

    315
                             

    c). Chọn máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B3.

     

    Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải chính là dòng quá tải 1,4.Sđm của máy biến áp, nhưng để an toàn và xét tới khả năng mở rộng thêm của nhà máy sau này ta kiểm tra máy cắt phụ tải phải chịu tàon bộ phụ tải của trạm B3.

    Icb  =

    S pt.B3

    =

    692,4

    = 18,17 A .

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Tra bảng [PL.5 – TL2] và [PLIII.12 – TL2] chọn cầu dao phụ tải (dao cắt phụ tải) của Siemens sản xuất dùng kết hợp với bộ cầu chì ống của Siemens để tạo thành bộ máy cắt phụ tải có các thông số kỹ thuật sau :

     

    Bảng thông số của dao cắt

     

    Loại tủ

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    IN3S KA

    IN1-3S KA

    3CJ1561

    24

    		  

    630

    		  

    20

    		  

    45

    		  

    20
                         
       

    Bảng thông số của cầu chì.

    		        
                     

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    INmin A

    3GD1

    		  

    24

    		    

    40

    		    

    31.5

    		  

    315
                             

    d). Chọn máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B4.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           53

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải chính là dòng quá tải 1,4.Sđm của máy biến áp, nhưng để an toàn và xét tới khả năng mở rộng thêm của nhà máy sau này ta kiểm tra máy cắt phụ tải phải chịu tàon bộ phụ tải của trạm B4.

    Icb  =

    S pt.B 4

    =

    760

    = 19,95A .

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Tra bảng [PL.5 – TL2] và [PLIII.12 – TL2] chọn cầu dao phụ tải (dao cắt phụ tải) của Siemens sản xuất ding kết hợp với bộ cầu chì ống của Siemens để tạo thành bộ máy cắt phụ tải có các thông số kỹ thuật sau :

     

    Bảng thông số của dao cắt

     

    Loại tủ

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    IN3S KA

    		  

    IN1-3S KA

    3CJ1561

    24

    		  

    630

    		  

    20

    		  

    45

    		    

    20
                           
       

    Bảng thông số của cầu chì.

    		          
                     

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    INmin KA

    3GD1

    		  

    24

    		    

    40

    		    

    31.5

    		  

    315
                               

    e). Chọn máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B5.

     

    Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải chính là dòng quá tải 1,4.Sđm của máy biến áp, nhưng để an toàn và xét tới khả năng mở rộng thêm của nhà máy sau này ta kiểm tra máy cắt phụ tải phải chịu tàon bộ phụ tải của trạm B5.

    Icb  =

    S pt.B5

    =

    750,83

    = 19,7 A .

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Tra bảng [PL.5 – TL2] và [PLIII.12 – TL2] chọn cầu dao phụ tải (dao cắt phụ tải) của Siemens sản xuất dùng kết hợp với bộ cầu chì ống của Siemens để tạo thành bộ máy cắt phụ tải có các thông số kỹ thuật sau :

     

    Bảng thông số của dao cắt

     

    Loại tủ

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    INmax KA

    IN3S KA

    IN1-3S KA

    3CJ1561

    24

    		  

    630

    20

    45

    20
                 
       

    Bảng thông số của cầu chì.

    		    

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    54
     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		          
                   
     

    Loại

    		  

    Uđm KV

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    		  
     

    3GD1

    		  

    24

    40

    31.5

    315

    		  
                   

    f). Chọn máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B6.

     

    Dòng lớn nhất qua máy cắt phụ tải chính là dòng quá tải 1,4.Sđm máy biến áp, nhưng để an toàn và xét tới khả năng mở rộng thêm của nhà sau này ta kiểm tra máy cắt phụ tải phải chịu tàon bộ phụ tải của trạm B6.

     

    của máy

     

    Icb  =

    S pt.B6

    =

    860,2

    = 22,57 A .

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Tra bảng [PL.5 – TL2] và [PLIII.12 – TL2] chọn cầu dao phụ tải (dao cắt phụ tải) của Siemens sản xuất dùng kết hợp với bộ cầu chì ống của Siemens để tạo thành bộ máy cắt phụ tải có các thông số kỹ thuật sau :

     

    Bảng thông số của dao cắt

     

    Loại tủ

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    IN3S KA

    		  

    IN1-3S KA

    3CJ1561

    24

    		  

    630

    		  

    20

    		  

    45

    		    

    20
                           
       

    Bảng thông số của cầu chì.

    		          
                     

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    		  

    INmax KA

    		  

    INmin KA

    3GD1

    		  

    24

    		    

    40

    		    

    31.5

    		  

    315
                               

    III). CHỌN DAO CÁCH LY ĐẦU VÀO TRẠM BIẾN ÁP :

     

    Nhiệm vụ của dao cách ly : Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra một khoảng hở chách điện trông thấy giữa bộ phận đang mang điện và bộ phận được cắt điện nhằm mục đích đẩm bảo an toàn cho việc sửa chũa, kiểm tra, cung có thẻ cho dao cách ly đóng cắt dòng không tải của máy biến áp có công suất nhỏ .

     

    Đóng dao cách ly có thể bằng tay hoặc bằng truyền động .

     

    1).Chọn dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B1.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           55

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    Dựa vào số liệu đã tính toán cho các tuyến cáp PPTT – B1. Tra bảng [2.20 – TL6] chọn dao cách ly DT 24/400 Do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo .

    Icb  =

    S pt.B1

    =

    860,2

    = 22,57 A

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Bảng thông số của dao cách ly như sau :

     

    Loại

    Uđm KV

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    DT24/400

    24

    400

    27

    10
             

    2).Chọn dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B2.

     

    Dựa vào số liệu đã tính toán cho các tuyến cáp PPTT – B2. Tra bảng [2.20 – TL6] chọn dao cách ly DT 24/400 Do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo .

    Icb  =

    S pt.B 2

    =

    1460

    = 38,3A

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Bảng thông số của dao cách ly như sau :

     

    Loại

    Uđm KV

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    DT24/400

    24

    400

    27

    10
             

    3).Chọn dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B3.

     

    Dựa vào số liệu đã tính toán cho các tuyến cáp PPTT – B3. Tra bảng [2.20 – TL6] chọn dao cách ly DT 24/400 Do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo .

    Icb  =

    S pt.B3

    =

    692,4

    = 18,17 A

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Bảng thông số của dao cách ly như sau :

     

    Loại

    Uđm KV

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    DT24/400

    24

    400

    27

    10
             

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           56

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    4).Chọn dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B4.

     

    Dựa vào số liệu đã tính toán cho các tuyến cáp PPTT – B4. Tra bảng [2.20 – TL6] chọn dao cách ly DT 24/400 Do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo .

    Icb  =

    S pt.B 4

    =

    760

    = 19,95A

    		    

    3.U dm

    3.22

    		    
               
           

    Bảng thông số của dao cách ly như sau :

    		  
                 

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    DT24/400

    		  

    24

    		      

    400

    27

    10
                     

    5).Chọn dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B5.

     

    Dựa vào số liệu đã tính toán cho các tuyến cáp PPTT – B5. Tra bảng [2.20 – TL6] chọn dao cách ly DT 24/400 Do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo .

    Icb  =

    S pt.B5

    =

    750,83

    = 19,7 A

    		  

    3.U dm

    3.22
           

    Bảng thông số của dao cách ly như sau :

     

    Loại

    Uđm KV

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    DT24/400

    24

    400

    27

    10
             

    6).Chọn dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B6.

     

    Dựa vào số liệu đã tính toán cho các tuyến cáp PPTT – B6. Tra bảng [2.20 – TL6] chọn dao cách ly DT 24/400 Do công ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo .

    Icb  =

    S pt.B6

    =

    617,2

    = 16,2A

    		    

    3.U dm

    3.22

    		    
               
           

    Bảng thông số của dao cách ly như sau :

    		  
                 

    Loại

    		  

    Uđm KV

    		  

    Iđm A

    INmax KA

    INmin KA

    DT24/400

    		  

    24

    		      

    400

    27

    10
                     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           57

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    IV). LỰA CHỌN THANH CÁI CHO TRẠM PPTT :

     

    * Dòng điện làm việc lớn nhất mà thanh cái phải chịu khi bị sự cố:

    Icb  =

    Sttnm

    =

    4368,35

    = 114,64A .
     

    3.U dm

    		  

    3.0,38

    		  

    Tra bảng [7.2 – TL6] chọn thanh cái có các thông số sau:

     

             

    Kích thước

    Tiết diện mm2

    Chất liệu

    Khối

    Icp A

    mm

    		    

    lượngkg/m

    		  
             

    30×3

    90

    Đồng

    0.8

    405
             

    Chọn thanh cái dài 100cm, các thanh cái đặt cách nhau a = 24cm (Đây là khoảng cách cho phép giữa các pha với nhau, chọn theo tiêu chuẩn [7.2 – TL5]) Từ đây tính được khoảng cách trung bình hình học giữa các thanh như sau:

     

    Dtb = 1,26.a = 1,26.24 = 300mm.

     

    Cách bố trí thanh cái.

     

    A                         B                          C

     

     

    a = 24 mm

     

    Tra [PL4.11 – TL1] tìm đuợc điện trở và điện kháng của thanh cái như sau. r0 = 0,223 mΩ/m

     

    x0 = 0,235 mΩ/m

     

    Do thanh cái dài 1m nên ta có:

     

    Rtc = 0,223 Ω

     

    Xtc = 0,235 Ω

     

    V). CHỌN CHỐNG SÉT VAN.

     

    Nhiệm vụ của chống sét van : Nhiệm vụ của chống sét van là chống sét đánh từ ngoài đường dây trên không truyền vào trạm biến áp và trạm phân

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    58

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    phối , chống sét van được làm bằng điện trở phi tuyến, khi có điện áp sét điện trở chống sét van giảm tới 0 , chống sét van tháo nhanh dong xuống đất .

    Chống sét van được chọn theo điều kiện .

     

    UđmCSV≥ UđmLĐ

     

    Tra bảng [PL2.20 – TL1] CHọn loại chống sét van do hãng Cooper Mỹ chế tạo loại AZP519C24 có Uđm = 24 KV.

     

    VI).CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG (BU).

     

    Nhiệm vụ của biến dòng : Máy biến áp đo lương có nhiệm vụ biến đổi điện áp sơ cấp bất kỳ xuống điện áp 100V cung cáp nguồn áp cho các mạch đo lường tín hiệu điều khiển, bảo vệ role và tự động hoá. *BU được chọn theo điều kiện :

     

    Điện áp

     

    Sơ đồ đấu dây, kiểu máy .

     

    Cấp chính xác.

     

    Công suất định mức.

     

    Chọn dây dẫn BU với các dụng cụ đo lường.

     

    *Tra bảng [8.13 – TL6] BU có các thông số sau :

     

    Kiểu

    Hình trụ 4MS44
       

    Uđm   KV

    24

    U chịu đựng tần số công nghiệp KV

    55
       

    U chịu đựng xung  1,2/50μs KV

    125
       

    U1đm   KV

    22

    U2đm   KV

    100
       

    Tải định mức VA

    500
       

    Trọng lượng kg

    45
       

    V). TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.

     

    • Ngắn mạch là một hhiện tượng mạch điện bị chập ở một điểm nào đó làm cho tổng trở nhỏ đi và dòng điện trong mạch tăng lên đột ngột tăng dòng điện lớn quá sẽ dẫn đến hai hậu quả nghiêm trọng.
    • Làm suất hhiện lực điện động rất lớn có khả năng phá huỷ kết cấu của các thiết bị, tiếp tục gây va chạm cháy nổ.

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           59

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    • Làm tăng nhiệt độ lên cao phá huỷ các đặc tính cách điện từ đó cũng gây ra chạm chập phá huỷ thiết bị điện.
    • Như vậy việc tính ngắn mạch là để biết được dòng ngắn mạch từ đó chọn được các thiết bị điện bảo vệ, cáp, thanh cái…… được chính xác làm việc được an toàn khi xảy ra sự cố ngắn mạch.

    * Ngắn mạch trong lưới trung áp được coi là ngắn mạch xa nguồn, tại đó dòng ngắn mạch thành phần không chu kỳ. Dòng ngắn mạch chu kỳ cìn

    gọi là dòng ngắn mạch siêu quá độ hoặc dong ngắn mạch vô cùng Ick = I∞ = I’’ = IN .

     

    • Vì không biết kết cấu lưới điện quốc gia nên không thẻ tính được tổng trở của hệ thống điện. Để tính ngứn mạch trung áp coi ngồn công suất cấp cho mạch là công suất cắt định mức của máy cắt đầu vào đường dây đặt tại trạm biến áp trung gian khi đó điện kháng gần đúng của hệ thống được xác định theo công thức.

    X H

    =

    Utb2

    =

    232

    = 2.116  Ω.

    		  

    Scdm

    250
             

    Trong đó:

     

    Utb – Điện áp lưới trung bình của lưới điện KV.

     

    Utb – 1,05.22 = 23 KV.

     

    Scđm – Công suất cắt của máy cắt đầu vào nguồn MVA.

     

    Do không biết công suất cắt của máy cắt đầu vào nguồn nên ta lấy theo kinh nghiệm Scđm = (250 ÷ 300) MVA.

     

     

       

    3GD1408-4B

    		            
       

    DT24/400

    		            
       

    3GD1408-4B

    )5

    		          
       

    2x

    3(

    EP

    		    

    3GD1408-4B
             
     

    8DC11

    DT24/400

    		    

    L

    X2

    		  
               

    AC 70

    		            

    N6
                 

    DT24/400
       

    3GD1408-4B

    		            
       

    DT24/400

    )

    		          
                   
         

    5

    		          
         

    2

    		          
         

    x

    P

    		    

    3GD1408-4B
         

    3

    		  

    DT24/400
         

    (

    		      
           

    E

    L

    		      
                   
             

    X

    		      
       

    3GD1408-4B

    		    

    2

    		      

    Sinh viên : Ngô

    Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

     

    0                               0

    x400KVA 0.4 22

    B6

    		  
       

     

    N12

    N11

    60

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

     

     

     

     

     

     

     

    1). Tính ngắn mạch tại điểm N.

     

    Tính ngắn mạch tại điểm N để ta kiểm tra được máy cắt tổng và thanh cái ta có sơ đồ thay thế:

     

    mc

    mc

    N
     

    HT

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  
       

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    61

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

     

    Dòng ngắn mạch tại điểm N được tính như sau:

    I N

    = I ” = I∞ =

    U tb

    		  

    3.Z

    		  
       

    Với :

     

    Z=  RD2  + ( X D + X HT )2  =  2.,32 + (1,91 + 2,116)2  = 4.64Ω.

     

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

     

    Vậy:

     

    I N  = I ”= I∞ =

    Utb

    =

    23

    = 2,86KA
     

    3.Z

    		  

    3.4,64

    		  

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N.

     

    ixk = 1,8. 2.I N  = 1,8. 2.2,86 = 7,29KA

     

    2). Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1.

     

    Tính ngắn mạch tại điềm N1 ta có sơ đồ thay thế :

     

    mc

    		  

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  

    mc

    2XLPE (3×25), 105 m

    N1
         

    HT

    		      

    B1
             
                 

    Xh

    Rd

    Xd

    Rt c

    Xt c

    Rc 1

    Xc 1

    N1

    		  

    Dòng ngắn mạch tại điểm N1 được tính như sau:

    I N1

    = I ”= I∞ =

    Utb

    		  

    3.Z1

    		  
       

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           62

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    Vì điện trở điện kháng của thanh cái nhỏ nên để đơn giản ta bỏ qua điện trở và điện kháng của thanh cái.

     

    Với :

     

    Z1 =  (RD + Rc1 )2  + ( X D  + X HT  + X c1 )2  =

     

    • (2.,3 + 0,09734)2 + (1,91 + 2,116 + 0,0182)2  = 4,7Ω.

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z1 – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

     

    Vậy:

     

    I N1 = I ”= I∞ =

    Utb

    =

    23

    = 2,83KA
     

    3.Z1

    3.4,7

    		  

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1.

     

    ixk1 = 1,8. 2.I N1 = 1,8. 2.2,83 = 7,2KA

     

    3). Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2.

     

    Tính ngắn mạch tại điềm N2 ta có sơ đồ thay thế :

     

    mc

    		        

    mc

    		  

    N2
     

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  

    2XLPE (3×25)

    HT

    		      
               

    B2

    Xh

    Rd

    Xd

    Rt c

    Xt c

    Rc 2

    Xc 2

    N2

    Dòng ngắn mạch tại điểm N2 được tính như sau:

    I N 2

    = I ‘ ‘ = I∞ =

    U tb

    		  

    3.Z 2

    		  
       

    Vì điện trở điện kháng của thanh cái nhỏ nên để đơn giản ta bỏ qua điện trở và điện kháng của thanh cái.

     

    Với :

     

    Z 2  =  (RD + Rc2 )2  + ( X D + X HT  + X c2 )2  =

     

    =  (2.,3 + 0,11495)2  + (1,91 + 2,116 + 0,2145)2  = 4,88Ω.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           63

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z2 – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

     

    Vậy:

    I N 2  = I ‘ ‘ = I ∞ =

    U tb

    =

    23

    = 2,72KA

    		  

    3.Z 2

    3.4,88
           

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2.

     

    ixk2 = 1,8. 2.I N 2  =1,8. 2.2,72 = 7,2KA

     

    4). Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3.

     

    Tính ngắn mạch tại điềm N3 ta có sơ đồ thay thế :

     

    mc

    		        

    mc

    		  

    N3
     

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  

    2XLPE (3×25)

    HT

    		      
               

    B3

    Xh

    Rd

    Xd

    Rt c

    Xt c

    Rc 3

    Xc 3

    N3

    Dòng ngắn mạch tại điểm N3 được tính như sau:

    I N 3

    = I ‘ ‘ = I∞ =

    U tb

    		  

    3.Z3

    		  
       

    Vì điện trở điện kháng của thanh cái nhỏ nên để đơn giản ta bỏ qua điện trở và điện kháng của thanh cái.

    Với :

     

    Z3 =  (RD + Rc3 )2  + ( X D + X HT  + X c3 )2  =

     

    • (2.,3 + 9,4554.10−3 )2 + (1,91 + 2,116 + 1,7646.10−3 )2  = 4,643Ω.

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z3 – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           64

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		      

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  

    măng

    		          

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

    		  

    Vậy:

    		          

    I N 3 = I ‘ ‘ = I ∞ =

    U tb

    =

    23

    = 2,835KA

    		  

    3.Z3

    3.4,643
           

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3.

     

    ixk3 = 1,8. 2.I N 3 =1,8. 2.2,835 = 7,285KA

     

    5). Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4.

     

    Tính ngắn mạch tại điềm N4 ta có sơ đồ thay thế :

     

    mc

    		        

    mc

    		  

    N4
     

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  

    2XLPE (3×25)

    HT

    		      
               

    B4

    Xh

    Rd

    Xd

    Rt c

    Xt c

    Rc 4

    Xc 4

    N4

    Dòng ngắn mạch tại điểm N4 được tính như sau:

    I N 4

    = I ‘ ‘ = I∞ =

    U tb

    		  

    3.Z 4

    		  
       

    Vì điện trở điện kháng của thanh cái nhỏ nên để đơn giản ta bỏ qua điện trở và điện kháng của thanh cái.

    Với :

     

    Z 4  =  (RD  + Rc4 )2  + ( X D  + X HT  + X c4 )2  =

     

    • (2.,3 + 0,06953)2 + (1,91 + 2,116 + 0,01298)2  = 4,683Ω.

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z4 – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

     

    Vậy:

    I N 4  = I ‘ ‘ = I ∞ =

    U tb

    =

    23

    = 2,84KA

    		  

    3.Z 41

    3.4,683
           

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4.

     

    ixk4 = 1,8. 2.I N 4 =1,8. 2.2,84 = 7,22KA

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           65

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    6). Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5.

     

    Tính ngắn mạch tại điềm N5 ta có sơ đồ thay thế :

     

    mc

    		        

    mc

    		  

    N5
     

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  

    2XLPE (3×25)

    HT

    		      
               

    B5

    Xh

    Rd

    Xd

    Rt c

    Xt c

    Rc 5

    Xc 5

    N5

    Dòng ngắn mạch tại điểm N5 được tính như sau:

    I N 5

    = I ‘ ‘ = I∞ =

    U tb

    		  

    3.Z5

    		  
       

    Vì điện trở điện kháng của thanh cái nhỏ nên để đơn giản ta bỏ qua điện trở và điện kháng của thanh cái.

    Với :

     

    Z51 =  (RD  + Rc5 )2  + ( X D + X HT  + X c5 )2  =

     

    • (2.,3 + 0,0121)2 + (1,91 + 2,116 + 2,249.10−3 )2  = 4,645Ω.

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z5 – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

     

    Vậy:

    I N 5  = I ‘ ‘ = I ∞ =

    U tb

    =

    23

    = 2,859KA

    		  

    3.Z5

    3.4,645
           

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5.

     

    ixk5 = 1,8. 2.I N 5 =1,8. 2.2,859 = 7,28KA

     

    7). Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6.

     

    Tính ngắn mạch tại điềm N6 ta có sơ đồ thay thế :

     

    mc

    		        

    mc

    		  

    N6
     

    § DK ,AC – 70, 5km

    		  

    2XLPE (3×25)

    HT

    		      
               

    B6

    Xh

    Rd

    Xd

    Rt c

    Xt c

    Rc 6

    Xc 6

    N6

     

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           66

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    Dòng ngắn mạch tại điểm N6 được tính như sau:

    I N 6

    = I ‘ ‘ = I∞ =

    U tb

    		  

    3.Z6

    		  
       

    Vì điện trở điện kháng của thanh cái nhỏ nên để đơn giản ta bỏ qua điện trở và điện kháng của thanh cái.

     

    Với :

     

    Z 61 =  (RD + Rc6 )2  + ( X D  + X HT  + X c6 )2  =

     

    • (2.,3 + 0,0519)2 + (1,91 + 2,116 + 9,688.10−3 )2  = 4,671Ω.

    Trong đó :

     

    RD = 2.3 Ω Điện trở đường dây AC – 70.

     

    XD = 1.91Ω Điện kháng đương dây AC – 70.

     

    Z6 – Tổng trở ngắn mạch.

     

    Utb – Điện áp trung bình của lưới điện.

     

    Vậy:

    I N 6  = I ‘ ‘ = I ∞ =

    U tb

    =

    23

    = 2,843KA

    		  

    3.Z6

    3.4,671
           

    *Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6.

     

    ixk6 = 1,8. 2.I N 6 =1,8. 2.2,843 = 7,24KA

     

    Bảng giá trị tính ngắn mạch.

     

    Tuyến dây

    Kí hiệu

    Giá trị dòng ngắn

    Giá   trị   dòng
       

    mạch(KA)

    xung kích (KA)
           

    BATG-PPTT

    N

    2.86

    7.29
           

    PPTT-B1

    N1

    2.83

    7.2

    PPTT-B2

    N2

    2.72

    6.93

    PPTT-B3

    N3

    2.8635

    7.285

    PPTT-B4

    N4

    2.84

    7.22

    PPTT-B5

    N5

    2.859

    7.28

    PPTT-B6

    N6

    2.843

    7.24

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           67

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  

    VI). KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP.

     

    1). Kiểm tra máy cắt đầu vào, máy cắt liên lạc đã chọn 8DC11.

     

    Máy cắt được chọn và kiểm tra theo các điều kiện sau.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
           

    Điện áp định mức KV

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    ≥ 22
         

    Dòng điện định mức A

    Iđmmc ≥ Icb

    1250 ≥ 114.64
           

    Dòng điện cắt định mức KA

    Icđm ≥ I’’No

    25

    ≥ 2.86

    Công  suất  cắt  định  mức

    Scđm ≥ S’’N

    1039 ≥ 113.93

    MVA

    		      
           

    Dòng điện ổn định động KA

    Iodd ≥ ixk

    63

    ≥ 7.29
           

    Với :

    		      

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

     

    Icb  = 114.64 A  Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

     

    ixk = 7.29   Dòng điện ngắn mạch xung kích.

     

    S’’N =  3.Utb .I N”  =  3.22.2,86 = 113,93 .MVA

     

    2). Kiểm tra máy cắt phụ tải.

     

    a). Kiểm tra máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B1.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả

    		  
             

    Điện áp định mức KV

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22

    		  
           

    Dòng điện định mức A

    Iđmmc ≥ Icb

    630 > 22.57

    		  
             

    Dòng điện ổn định động KA

    Iodd ≥ ixk

    45

    > 7.2

    		  
             

    Dòng điện ổn định nhiệt KA

    tqd

    20

    >1.46

    		  
           
     

    Iođn ≥ I∞  tnhdm

    		      

    Điện áp định mức cầu chì KV

    Udmcc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22

    		  
             

    Dòng điện định mức cầu chì

    Iđmcc ≥ Icb

    40

    > 22.57

    		  
           

    Dòng điện cắt định mức KA

    Icđm ≥ I’’No

    31.5 > 7.2

    		  

    Công  suất  cắt  định  mức

    Scđm ≥ S’’N

    1039 > 112.74

    		  

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    68
     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		      
     

    MVA

    		      
             

     

    Với :

     

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

     

    Icb  = 22.57 A

    Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

    ixk = 7.2  Dòng điện ngắn mạch xung kích.

    S’’N =

    3.Utb .I N”  =  3.22.2,83 = 112,74 . MVA

    Iođn ≥ I∞

    tqd

    = 2,83.  0,8 =1,46 KA.
     

    tnhdm

    3

    I∞ = IN’’

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    tnhđm = 3s Thời gian ổn định nhiệt.

     

    b). Kiểm tra máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B2.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
           

    Điện áp định mức KV

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
         

    Dòng điện định mức A

    Iđmmc ≥ Icb

    630 > 38.3
           

    Dòng điện ổn định động KA

    Iodd ≥ ixk

    45

    > 6.93
           

    Dòng điện ổn định nhiệt KA

    tqd

    20

    >1.405
         
     

    Iođn ≥ I∞  tnhdm

    		    

    Điện áp định mức cầu chì KV

    Udmcc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
           

    Dòng điện định mức cầu chì

    Iđmcc ≥ Icb

    40

    > 38.3
         

    Dòng điện cắt định mức KA

    Icđm ≥ I’’No

    31.5 > 6.93

    Công  suất  cắt  định  mức

    Scđm ≥ S’’N

    1039 > 108.36

    MVA

    		      
           

    Với :

    		      

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           69

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		    

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

    Icb  = 38.3 A

    Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

    ixk = 6.93 KA Dòng điện ngắn mạch xung kích.

    S’’N =

    3.Utb .I N”  =  3.22.2,72 = 108.36 . MVA

    Iođn ≥ I∞

    tqd

    = 2,72.  0,8 =1.405 KA.
     

    tnhdm

    3

    I∞ = IN’’

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    tnhđm = 3s Thời gian ổn định nhiệt.

     

    c). Kiểm tra máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B3.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
           

    Điện áp định mức KV

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
         

    Dòng điện định mức A

    Iđmmc ≥ Icb

    630 > 18.17
           

    Dòng điện ổn định động KA

    Iodd ≥ ixk

    45

    > 77.29
           

    Dòng điện ổn định nhiệt KA

    tqd

    20

    >1.48
             
         

    Iođn ≥ I∞  tnhdm

    		    

    Điện áp định mức cầu chì KV

    Udmcc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
           

    Dòng điện định mức cầu chì

    Iđmcc ≥ Icb

    40

    > 18.17
         

    Dòng điện cắt định mức KA

    Icđm ≥ I’’No

    31.5 > 2.86

    Công  suất  cắt  định  mức

    Scđm ≥ S’’N

    1039 > 113.93

    MVA

    		          
               

    Với :

    		          

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

    		  

    Icb  = 18.17 A

    Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

    ixk = 7.29 KA Dòng điện ngắn mạch xung kích.

    		  

    S’’N =

    3.Utb .I N”  =  3.22.2,86 = 113.93 . MVA

    		    

    Iođn ≥ I∞

    tqd

    = 2,86.  0,8

    =1,48 KA.

    		    
     

    tnhdm

    3

    		      

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           70

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    I∞ = IN’’

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    tnhđm = 3s Thời gian ổn định nhiệt.

     

    d). Kiểm tra máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B4.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    		  

    Điều kiện

    Kết quả
             

    Điện áp định mức KV

    		  

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
           

    Dòng điện định mức A

    		  

    Iđmmc ≥ Icb

    630 > 19.95
             

    Dòng điện ổn định động KA

    		  

    Iodd ≥ ixk

    45

    > 7.22
             

    Dòng điện ổn định nhiệt KA

    		  

    tqd

    20

    >1.47
               
           

    Iođn ≥ I∞  tnhdm

    		    

    Điện áp định mức cầu chì KV

    		  

    Udmcc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
             

    Dòng điện định mức cầu chì

    		  

    Iđmcc ≥ Icb

    40

    > 19.95
           

    Dòng điện cắt định mức KA

    		  

    Icđm ≥ I’’No

    31.5 > 2.84

    Công  suất  cắt  định  mức

    		  

    Scđm ≥ S’’N

    1039 > 113.14

    MVA

    		            
                 

    Với :

    		            

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

    		  

    Icb  = 19.95 A

    Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

    ixk = 7.22 KA Dòng điện ngắn mạch xung kích.

    		  

    S’’N =

    3.Utb .I N”

    =  3.22.2,84 = 113.14 . MVA

    		    

    Iođn ≥ I∞

    tqd   = 2,784  0,8

    =1.47 KA.

    		    
     

    tnhdm

    3

    		        

    I∞ = IN’’

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    tnhđm = 3s Thời gian ổn định nhiệt.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    71
     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		        
     

    e). Kiểm tra máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B5.

    		    
     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả

    		  
               
     

    Điện áp định mức KV

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22

    		  
             
     

    Dòng điện định mức A

    Iđmmc ≥ Icb

    630 > 19.7

    		  
               
     

    Dòng điện ổn định động KA

    Iodd ≥ ixk

    45

    > 7.28

    		  
               
     

    Dòng điện ổn định nhiệt KA

    tqd

    20

    >1.476

    		  
             
       

    Iođn ≥ I∞  tnhdm

    		      
     

    Điện áp định mức cầu chì KV

    Udmcc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22

    		  
               
     

    Dòng điện định mức cầu chì

    Iđmcc ≥ Icb

    40

    > 19.7

    		  
             
     

    Dòng điện cắt định mức KA

    Icđm ≥ I’’No

    31.5 > 2.859

    		  
     

    Công  suất  cắt  định  mức

    Scđm ≥ S’’N

    1039 > 113.89

    		  
     

    MVA

    		        
               

    Với :

     

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

     

    Icb  = 19.7 A

    Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

    ixk = 7.28 KA Dòng điện ngắn mạch xung kích.

    S’’N =

    3.Utb .I N”  =  3.22.2.859 = 113.89 . MVA

    Iođn ≥ I∞

    tqd

    = 2,859.  0,8 =1.476 KA.
     

    tnhdm

    3

    I∞ = IN’’

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    tnhđm = 3s Thời gian ổn định nhiệt.

     

    f). Kiểm tra máy cắt phụ tải cho tuyến cáp PPTT – B6.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
           

    Điện áp định mức KV

    Udmmc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22
         

    Dòng điện định mức A

    Iđmmc ≥ Icb

    630 > 16.2
           

    Dòng điện ổn định động KA

    Iodd ≥ ixk

    45

    > 7.24
           

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           72

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		        
     

    Dòng điện ổn định nhiệt KA

    tqd

    20

    >1.468

    		  
             
       

    Iođn ≥ I∞  tnhdm

    		      
     

    Điện áp định mức cầu chì KV

    Udmcc ≥ UdmLĐ

    24

    > 22

    		  
               
     

    Dòng điện định mức cầu chì

    Iđmcc ≥ Icb

    40

    > 16.2

    		  
             
     

    Dòng điện cắt định mức KA

    Icđm ≥ I’’No

    31.5 > 2.843

    		  
     

    Công  suất  cắt  định  mức

    Scđm ≥ S’’N

    1039 > 113.26

    		  
     

    MVA

    		        
               

    Với :

     

    UđmLĐ = 22 KV Điện áp địn mức của lưới điện.

     

    Icb  = 16.2 A

    Dòng điện phụ tải lớn nhất qua máy cắt.

    ixk = 7.24 KA Dòng điện ngắn mạch xung kích.

    S’’N =

    3.Utb .I N”  =  3.22.2,843 = 113.26 . MVA

    Iođn ≥ I∞

    tqd

    = 2,843.  0,8 =1.468 KA.
     

    tnhdm

    3

    I∞ = IN’’

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    tnhđm = 3s Thời gian ổn định nhiệt.

     

    Kết luận : Như vậy tất cả các máy cắt đã chọn phía cao áp của nhà máy đều thoả mãn điều kiện kiểm tra.

     

    3). Kiểm tra thanh cái đã chọn.

     

    Dòng xung kích khi ngắn mạch .

     

    ixk  = 1.8. 2.I N 0  = 1.8. 2.2.86 = 7.29                KA.

     

    Lực điện động do tác dụng của dòng ngắn mạch.

     

    F

    = 1.76.10

    −2

    l

    .i2

    = 1.76.10−2.

    l

    .7.292  = 3.9  KG.
     

    a

    24

    tt

    		    

    Ük

    		    

    Trong đó :

     

    l = 100 cm – chiều dài thanh cái.

     

    a = 24 cm – khoảng cách giữa các thanh.

     

    Mô men uốn tính toán.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           73

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		  

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  

    măng

    		            

    M =

    Ftt .l

    =

    3,9.100

    = 39

    KG/cm.

    		  

    10

    10
             

    Mô men chống uốn của thanh cái đặt đứng.

    • = b2 .h = 302.3 = 45mm2 = 0,45mm2

    66

     

    Ứng suất lực tính toán xuất hiện trong thanh cái do xuất hiện lực điện động dòng ngắn mạch.

     

    σ =

    		  

    M

    =

    39

    = 86,67KG / cm2

    		    

    W 0,45

    		      
     

    0,45

    		      

    Với α = 6 , tqd = tc = 0,8s ta có kết quả kiểm tra thanh cái như sau:
         

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
         

    Dòng phát nóng lâu dầi cho phép KA

    K1.K2.Icp ≥ Icb

    405 > 114.64

    Khả năng ổn định động KG/cm2

    σcp ≥ σtt

    1400 > 86.67

    Khả năng ổn định nhiệt mm2

    F ≥ α.I∞ . tqd

    90 > 15.35
                   

    4). Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của cáp từ PPTT về trạm BAPX.

     

    Điều kiện kiểm tra:

     

    • ≥ α.I∞ . tqd .

    Trong đó :

     

    • = 6 –hệ số với cáp đồng.

    I∞ = IN’’ KA – Dòng ngắn mạch vô công.

     

    tqd = 0,8s Thời gian quy đổi với lưới trung áp lấy bằng thời gian cắt ngắn mạch tqd =(0.5÷1). (trang 138-TL4).

     

    a). Kiểm tra cáp từ PPTT-B1.

     

    • = 25mm2 ≥ α.I∞ . tqd = 2,83. 0,8 = 15,19mm2

    Như vậy cáp đã chọn thảo mãn điều kiện ổn định nhiệt.

     

    b). Kiểm tra cáp từ PPTT-B2.

     

    • = 25mm2 ≥ α.I∞ . tqd = 2,72. 0,8 = 14,76mm2

    Như vậy cáp đã chọn thảo mãn điều kiện ổn định nhiệt.

     

    c). Kiểm tra cáp từ PPTT-B3.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    74
     

    6.2,843. 0,8 = 15,26mm2
     

    6.2,859. 0,8 = 15,34mm2

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

     

    • = 25mm2 ≥ α.I∞ . tqd = 2,86.

    Như vậy cáp đã chọn thảo mãn d). Kiểm tra cáp từ PPTT-B4.

     

    • = 25mm2 ≥ α.I∞ . tqd = 2,84.

    Như vậy cáp đã chọn thảo mãn

     

    e). Kiểm tra cáp từ PPTT-B5. F = 25mm2 ≥ α.I∞ . tqd =

    Như vậy cáp đã chọn thảo mãn

     

    f). Kiểm tra cáp từ PPTT-B6. F = 25mm2 ≥ α.I∞ . tqd =

     

    0,8 = 15,35mm2

     

    điều kiện ổn định nhiệt.

     

    0,8 = 15,24mm2

     

    điều kiện ổn định nhiệt.

     

    điều kiện ổn định nhiệt.

     

    Như vậy cáp đã chọn thảo mãn điều kiện ổn định nhiệt.

     

    5). Kiểm tra dao cách ly.

     

    a). Kiểm tra dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B1.

     

    Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểm tra điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

     

    Bảng 8.5 kiểm tra dao cách ly.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    		  

    Kết quả
           

    Điện áp định mức (KV)

    Uđm.DCL≥ Uđm.LĐ

    24

    ≥ 22
         

    Dòng điện định mức (A)

    Iđm.DCL ≥ Icb

    400 ≥ 22.57
           

    Dòng điện ổn định động (KA)

    Iôdd ≥ ixk

    27

    ≥ 7.2
           

    Dòng điện ổn định nhiệt (KA)

    tqd

    10

    ≥ 1.46
     

    Iôđnh ≥ I∞   tnh.dm

    		    

    b). Kiểm tra dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B2.

     

    Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểm tra điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

     

    Bảng 8.6 kiểm tra dao cách ly.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
         

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           75

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		        
     

    Điện áp định mức (KV)

    Uđm.DCL≥ Uđm.LĐ

    24

    ≥ 22

    		  
             
     

    Dòng điện định mức (A)

    Iđm.DCL ≥ Icb

    400 ≥ 38.3

    		  
               
     

    Dòng điện ổn định động (KA)

    Iôdd ≥ ixk

    27

    ≥ 6.93

    		  
               
     

    Dòng điện ổn định nhiệt (KA)

    tqd

    10

    ≥ 1.405

    		  
       

    Iôđnh ≥ I∞   tnh.dm

    		      

    c). Kiểm tra dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B3.

     

    Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểm tra điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

     

     

     

    \Bảng 8.7 kiểm tra dao cách ly.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    		  

    Kết quả
           

    Điện áp định mức (KV)

    Uđm.DCL≥ Uđm.LĐ

    24

    ≥ 22
         

    Dòng điện định mức (A)

    Iđm.DCL ≥ Icb

    400 ≥ 18.17
           

    Dòng điện ổn định động (KA)

    Iôdd ≥ ixk

    27

    ≥ 7.29
           

    Dòng điện ổn định nhiệt (KA)

    tqd

    10

    ≥ 1.48
     

    Iôđnh ≥ I∞   tnh.dm

    		    

    d). Kiểm tra dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B4.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           76

     

    Đồ án tốt nghiệp

     

    măng

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểm tra điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

     

    Bảng 8.8 kiểm tra dao cách ly.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    		  

    Kết quả
           

    Điện áp định mức (KV)

    Uđm.DCL≥ Uđm.LĐ

    24

    ≥ 22
         

    Dòng điện định mức (A)

    Iđm.DCL ≥ Icb

    400 ≥ 19.95
           

    Dòng điện ổn định động (KA)

    Iôdd ≥ ixk

    27

    ≥ 7.22
           

    Dòng điện ổn định nhiệt (KA)

    tqd

    10

    ≥ 1.47
     

    Iôđnh ≥ I∞   tnh.dm

    		    

    e). Kiểm tra dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B5.

     

    Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểm tra điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

     

    Bảng 8.9 kiểm tra dao cách ly.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    		  

    Kết quả
           

    Điện áp định mức (KV)

    Uđm.DCL≥ Uđm.LĐ

    24

    ≥ 22
         

    Dòng điện định mức (A)

    Iđm.DCL ≥ Icb

    400 ≥ 19.7
           

    Dòng điện ổn định động (KA)

    Iôdd ≥ ixk

    27

    ≥ 7.28
           

    Dòng điện ổn định nhiệt (KA)

    tqd

    10

    ≥ 1.476
     

    Iôđnh ≥ I∞   tnh.dm

    		    

    f). Kiểm tra dao cách ly cho tuyến cáp PPTT – B6.

     

    Dao cách ly được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và kiểm tra điều kiện ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch.

     

    Bảng 8.10 kiểm tra dao cách ly.

     

    Đại lượng chọn và kiểm tra

    Điều kiện

    Kết quả
         

    Điện áp định mức (KV)

    Uđm.DCL≥ Uđm.LĐ

    24 ≥ 22
         

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    77
     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		        
     

    Dòng điện định mức (A)

    Iđm.DCL ≥ Icb

    400 ≥ 16.2

    		  
               
     

    Dòng điện ổn định động (KA)

    Iôdd ≥ ixk

    27

    ≥ 7.24

    		  
               
     

    Dòng điện ổn định nhiệt (KA)

    tqd

    10

    ≥ 1.468

    		  
       

    Iôđnh ≥ I∞   tnh.dm

    		      

     

     

     

     

     

    PHẦN III

     

    CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP TRẠM BIẾN ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ, TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG.

     

    CHƯƠNG 1

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           78

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  
     

    CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP

    I). SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ.

     

    Cáp tổng lấy điện từ hạ áp của trạm biến áp cung cấp cho thanh cái hạ áp dài 10m.

     

    Bảo vệ bằng Aptomat tổng.

     

    Các áptômat dùng bảo vệ phụ tải.

     

    1). Cáp tổng của trạm B1.

     

    Dòng điện làm việc lâu dài cho phép qua cáp:

    Ilv  = I dmB  =

    SdmB1

    =

    500

    = 721,69A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
           

    Dòng điện cưỡng bức cáp phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB1

    =

    1,4.SdmB1

    =

    1,4.500

    =1010A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện tương đối lớn nên ta đi cáp kiểu lộ kép để giảm bớt được tiết diện cáp phải chọn. Do đó dong điện cho phép mà cáp phải chịu là:

     

    Iitt  = I2cb  = 10102 = 505A

     

    * Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện .

     

    k1.k2.Icp ≥ Itt

     

    k1 = 1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

     

    K2 = 0,8 – Hệ số hiệu chỉnh về số cáp đặt trong một hầm (Trong hầm ta đặt 8 cáp khoảng cách giữa các cáp là200mm nên theo [PLVI.11] Chọn được K2 như trên).

    Do đó :

    I cp =

    Itt

    =

    		  

    505

    = 631,25A .

    		  

    k1

    .k2

    1.0,8
             

    Tra bảng [4.11 – Tl6] Chọn cáp đồng một lõi cách điện bằng PVC, do

     

    Lenx chế tạo, có các thông số sau:

     

    Bảng thông số của cáp hạ áp

     

    Tiết diện định

    Đuờng   kính

    Icp  A

    R0  Ω/km

    X0  Ω/km

    mức mm2

    dây dẫn mm

    		      

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    79
     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		          
     

    300

    23.2

    693

    0.0601

    0.07

    		  
                 
    • bảng trên x0 = 0.07 Ω/km Điện kháng của cáp được lấy gần đúng theo (Tr 110 – TL1).

    2). Cáp tổng của trạm B2.

     

    Dòng điện làm việc lâu dài cho phép qua cáp:

    Ilv  = I dmB 2

    =

    Sdm2

    =

    750

    =1082,53A.

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức cáp phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB 2

    =

    1,4.SdmB 2

    =

    1,4.750

    =1515,54A.

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện tương đối lớn nên ta đi cáp kiểu lộ kép để giảm bớt được tiết diện cáp phải chọn. Do đó dong điện cho phép mà cáp phải chịu là:

    Iitt  = Icb  = 1515,54 = 757,77A

    2             2

     

    * Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện .

     

    k1.k2.Icp ≥ Itt

     

    k1 = 1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

     

    K2 = 0,8 – Hệ số hiệu chỉnh về số cáp đặt trong một hầm (Trong hầm ta đặt 8 cáp khoảng cách giữa các cáp là200mm nên theo [PLVI.11] Chọn được K2 như trên).

    Do đó :

    I cp =

    Itt

    =

    757,77

    = 947,22A.

    		  

    k1

    .k2

    1.0,8
             

    Tra bảng [4.11 – Tl6] Chọn cáp đồng một lõi cách điện bằng PVC, do

     

    Lenx chế tạo, có các thông số sau:

     

    Bảng thông số của cáp hạ áp

     

    Tiết diện định

    Đuờng  kính

    Icp  A

    R0  Ω/km

    X0  Ω/km

    mức mm2

    dây dẫn mm

    		      

    630

    29,7

    1088

    0.0283

    0.07
             

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           80

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    • bảng trên x0 = 0.07 Ω/km Điện kháng của cáp được lấy gần đúng

    theo

     

    (Tr 110 – TL1).

     

    3). Cáp tổng của trạm B3.

     

    Dòng điện làm việc lâu dài cho phép qua cáp:

    Ilv  = I dmB3

    =

    Sdm3

    =

    400

    = 577,35A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức cáp phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB3

    =

    1,4.SdmB3

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện tương đối lớn nên ta đi cáp kiểu lộ kép để giảm bớt được tiết diện cáp phải chọn. Do đó dong điện cho phép mà cáp phải chịu là:

    Iitt  = Icb  = 808,29 = 404,15A

    2            2

     

    * Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện .

     

    k1.k2.Icp ≥ Itt

     

    k1 = 1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

     

    K2 = 0,8 – Hệ số hiệu chỉnh về số cáp đặt trong một hầm (Trong hầm ta đặt 8 cáp khoảng cách giữa các cáp là200mm nên theo [PLVI.11] Chọn được K2 như trên).

    Do đó :

    I cp =

    Itt

    =

    404,15

    = 505,19A .

    		  

    k1

    .k2

    1.0,8
             

    Tra bảng [4.11 – Tl6] Chọn cáp đồng một lõi cách điện bằng PVC, do

     

    Lenx chế tạo, có các thông số sau:

     

    Bảng thông số của cáp hạ áp

     

    Tiết diện định

    Đuờng   kính

    Icp  A

    R0  Ω/km

    X0  Ω/km

    mức mm2

    dây dẫn mm

    		      

    240

    17,9

    599

    0.0754

    0.07
             

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           81

     

    Đồ án tốt nghiệp

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    măng

    		  
    • bảng trên x0 = 0.07 Ω/km Điện kháng của cáp được lấy gần đúng theo (Tr 110 – TL1).

    4). Cáp tổng của trạm B4.

     

    Dòng điện làm việc lâu dài cho phép qua cáp:

    Ilv  = I dmB 4

    =

    Sdm4

    =

    400

    = 577,35A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức cáp phải chịu khi bị sự cố.

     

    Icb = I qtB 4

    =

    1,4.SdmB 4

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện tương đối lớn nên ta đi cáp kiểu lộ kép để giảm bớt được tiết diện cáp phải chọn. Do đó dong điện cho phép mà cáp phải chịu là:

    Iitt  = Icb  = 808,29 = 404,15A

    2            2

     

    * Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện .

     

    k1.k2.Icp ≥ Itt

     

    k1 = 1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

     

    K2 = 0,8 – Hệ số hiệu chỉnh về số cáp đặt trong một hầm (Trong hầm ta đặt 8 cáp khoảng cách giữa các cáp là200mm nên theo [PLVI.11] Chọn được K2 như trên).

    Do đó :

    I cp =

    Itt

    =

    404,15

    = 505,19A .

    		    

    k1 .k2

    1.0,8

    		      
                 

    Tra bảng [4.11 – Tl6] Chọn cáp đồng một lõi cách điện bằng PVC, do

    Lenx chế tạo,

    có các thông số sau:

    		    
         

    Bảng thông số của cáp hạ áp

    		  
               

    Tiết diện định

    Đuờng

    kính

    Icp  A

    R0  Ω/km

    X0  Ω/km

    mức mm2

    dây dẫn mm

    		        

    240

    17,9

    		    

    599

    0.0754

    0.07
    • bảng trên x0 = 0.07 Ω/km Điện kháng của cáp được lấy gần đúng theo (Tr 110 – TL1).

    5). Cáp tổng của trạm B5.

     

    Dòng điện làm việc lâu dài cho phép qua cáp:

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)

    82

    Đồ án tốt nghiệp

    		      

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  

    măng

    		            

    Ilv  = I dmB5

    =

    Sdm5

    =

    400

    = 577,35A.

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức cáp phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB5

    =

    1,4.SdmB5

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện tương đối lớn nên ta đi cáp kiểu lộ kép để giảm bớt được tiết diện cáp phải chọn. Do đó dong điện cho phép mà cáp phải chịu là:

    Iitt  = Icb  = 808,29 = 404,15A

    2            2

     

    * Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện .

     

    k1.k2.Icp ≥ Itt

     

    k1 = 1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

     

    K2 = 0,8 – Hệ số hiệu chỉnh về số cáp đặt trong một hầm (Trong hầm ta đặt 8 cáp khoảng cách giữa các cáp là200mm nên theo [PLVI.11] Chọn được K2 như trên).

    Do đó :

    I cp =

    Itt

    =

    404,15

    = 505,19A .

    		    

    k1 .k2

    1.0,8

    		      
                   

    Tra bảng [4.11 – Tl6] Chọn cáp đồng một lõi cách điện bằng PVC, do

    Lenx chế tạo,

    có các thông số sau:

    		    
           

    Bảng thông số của cáp hạ áp

    		  
                   

    Tiết diện định

    		  

    Đuờng

    kính

    		  

    Icp  A

    R0  Ω/km

    X0  Ω/km

    mức mm2

    		  

    dây dẫn mm

    		          

    240

    		  

    17,9

    		      

    599

    0.0754

    0.07
                         
    • bảng trên x0 = 0.07 Ω/km Điện kháng của cáp được lấy gần đúng theo (Tr 110 – TL1).

    6). Cáp tổng của trạm B6.

     

    Dòng điện làm việc lâu dài cho phép qua cáp:

    Ilv  = I dmB6

    =

    Sdm6

    =

    400

    = 577,35A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức cáp phải chịu khi bị sự cố.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           83

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		      

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  

    măng

    		            

    I cb = I qtB6

    =

    1,4.SdmB6

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện tương đối lớn nên ta đi cáp kiểu lộ kép để giảm bớt được tiết diện cáp phải chọn. Do đó dong điện cho phép mà cáp phải chịu là:

    Iitt  = Icb  = 808,29 = 404,15A

    2             2

     

    * Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện .

     

    k1.k2.Icp ≥ Itt

     

    k1 = 1 – Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

     

    K2 = 0,8 – Hệ số hiệu chỉnh về số cáp đặt trong một hầm (Trong hầm ta đặt 8 cáp khoảng cách giữa các cáp là200mm nên theo [PLVI.11] Chọn được K2 như trên).

    Do đó :

    I cp =

    Itt

    =

    404,15

    = 505,19A .

    		    

    k1 .k2

    1.0,8

    		      
                 

    Tra bảng [4.11 – Tl6] Chọn cáp đồng một lõi cách điện bằng PVC, do

    Lenx chế tạo,

    có các thông số sau:

    		    
         

    Bảng thông số của cáp hạ áp

    		  
               

    Tiết diện định

    Đuờng

    kính

    Icp  A

    R0  Ω/km

    X0  Ω/km

    mức mm2

    dây dẫn mm

    		        

    240

    17,9

    		    

    599

    0.0754

    0.07
    • bảng trên x0 = 0.07 Ω/km Điện kháng của cáp được lấy gần đúng theo (Tr 110 – TL1).

    II). CHỌN ÁPTOMAT TỔNG CHO TỦ HẠ ÁP TRẠM BIẾN ÁP

     

    1). Chọn các áptomat tổng sau các máy biến áp B1.

     

    *Dòng điện làm việc lâu dài qua áptomát.

    Ilv  = I dmB1

    =

    SdmB1

    =

    500

    = 721,69A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức áptômát phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB1

    =

    1,4.SdmB1

    =

    1,4.500

    =1010A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Tra bảng [3.6 – Tl6] chọn áptômát do hãng MerGerlin chế tạo có các thông số sau.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           84

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		      

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		                              
     

    áptômát

    		  

    Loại

    Số

    Uđm

    Iđm

    INmaxkA

    Kích thước mm

    		    
           

    cực

    V

    A

    		                  
                                     
     

    AT1

    		  

    C801N

    4

    690

    800

    		  

    25

    Rộng

    Cao

    		  

    Sâu

    		    
                       

    210

    		  

    374

    		  

    172

    		    
                                 
         

    Bảng điện trở, điện trở tiếp xúc và điện kháng áptômát.

    		  
                             
       

    Rcd  mΩ

    		      

    XAT

    mΩ

    		    

    RtxAT

    mΩ

    		  
       

    0.09

    		      

    0.08

    		    

    0.1

    		    
                                     

    Khi có sự cố một máy biến áp máy biến áp còn lại chịu quá tải 1.4Sđm. Lúc đấy áptômát phải chịu được dòng lớn hơn 1010 A, Do vậy ta phải hiệu chỉnh bộ phận cắt có hệ số khởi động là:

    kkdnh =

    Icb

    =

    1010

    =1,263 .

    		  

    I dm. AT

    		  

    800
           

    2). Chọn các áptomat tổng sau các máy biến áp B2.

     

    *Dòng điện làm việc lâu dài qua áptomát.

    Ilv  = I dmB 2

    =

    SdmB 2

    =

    750

    = 1082,53A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức áptômát phải chịu khi bị sự cố.

     

       

    Icb = IqtB1 =1,4.SdmB1 = 1,4.50 =1010A.

    		        
             

    3.Udm

    3.0,4

    		            

    Tra bảng [3.6 – Tl6] chọn áptômát do hãng MerGerlin  chế tạo có các

    thông số sau.

    		                        
                               

    áptômát

    		  

    Loại

    Số

    		  

    Uđm

    Iđm

    		  

    INmaxkA

    		  

    Kích thước mm
         

    cực

    		  

    V

    A

    		                
                                 

    AT2

    		  

    C1251H

    4

    690

    1250

    		  

    40

    Rộng

    Cao

    		  

    Sâu

    		  
                     

    210

    374

    		  

    172

    		  
                               
       

    Bảng đi

    ện trở

    , điện trở tiếp xúc và điện kháng áptômát.

    		    
                       
     

    Rcd  mΩ

    		      

    XAT   mΩ

    		    

    RtxAT

    mΩ
     

    0.06

    		        

    0.08

    		    

    0.1

    		  
                                 

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           85

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    Khi có sự cố một máy biến áp máy biến áp còn lại chịu quá tải 1.4Sđm. Lúc đấy áptômát phải chịu được dòng lớn hơn 1082,53 A, Do vậy ta phải hiệu chỉnh bộ phận cắt có hệ số khởi động là:

    kkdnh =

    I cb

    =

    1515,54

    =1,21

    		  

    I dm. AT

    		  

    1250
           

    3). Chọn các áptomat tổng sau các máy biến áp B3.

     

    *Dòng điện làm việc lâu dài qua áptomát.

    Ilv  = I dmB3

    =

    SdmB3

    =

    400

    = 577,35A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức áptômát phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB3

    =

    1,4.SdmB3

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Tra bảng [3.6 – Tl6] chọn áptômát do hãng MerGerlin chế tạo có các thông số sau.

     

    áptômát

    		  

    Loại

    Số

    Uđm

    Iđm

    INmaxkA

    Kích thước mm

    		  
         

    cực

    V

    A

    		                
                                 

    AT3

    		  

    C801N

    4

    690

    800

    		  

    25

    Rộng

    Cao

    		  

    Sâu

    		  
                     

    210

    		  

    374

    		  

    172

    		  
                             
       

    Bảng điện trở, điện trở tiếp xúc và điện kháng áptômát.

    		  
                           
     

    Rcd  mΩ

    		      

    XAT

    mΩ

    		    

    RtxAT

    mΩ

    		  
     

    0.09

    		      

    0.08

    		    

    0.1

    		  
                                 

    Khi có sự cố một máy biến áp máy biến áp còn lại chịu quá tải 1.4Sđm. Lúc đấy áptômát phải chịu được dòng lớn hơn 808,29 A, Do vậy ta phải hiệu chỉnh bộ phận cắt có hệ số khởi động là:

    kkdnh =

    I cb

    =

    808,29

    = 1,01

    		  

    I dm. AT

    800
           

    4). Chọn các áptomat tổng sau các máy biến áp B4.

     

    *Dòng điện làm việc lâu dài qua áptomát.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           86

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		        

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  

    măng

    		                

    Ilv  = I dmB 4

    =

    SdmB 4

    		  

    =

    400

    = 577,35A .

    		  

    3.U dm

    		  

    3.0,4
                 

    Dòng điện cưỡng bức áptômát phải chịu khi bị sự cố.

    		  

    I cb = I qtB4

    =

    1,4.SdmB

    4

    =

    1,4.400

    = 808,29A.

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Tra bảng [3.6 – Tl6] chọn áptômát do hãng MerGerlin chế tạo có các thông số sau.

     

    áptômát

    		  

    Loại

    Số

    Uđm

    Iđm

    INmaxkA

    Kích thước mm

    		  
         

    cực

    V

    A

    		                
                                 

    AT4

    		  

    C801N

    4

    690

    800

    		  

    25

    Rộng

    Cao

    		  

    Sâu

    		  
                     

    210

    		  

    374

    		  

    172

    		  
                             
       

    Bảng điện trở, điện trở tiếp xúc và điện kháng áptômát.

    		  
                           
     

    Rcd  mΩ

    		      

    XAT

    mΩ

    		    

    RtxAT

    mΩ

    		  
     

    0.09

    		      

    0.08

    		    

    0.1

    		  
                                 

    Khi có sự cố một máy biến áp máy biến áp còn lại chịu quá tải 1.4Sđm. Lúc đấy áptômát phải chịu được dòng lớn hơn 808,29 A, Do vậy ta phải hiệu chỉnh bộ phận cắt có hệ số khởi động là:

    kkdnh =

    I cb

    =

    808,29

    = 1,01

    		  

    I dm. AT

    800
           

    5). Chọn các áptomat tổng sau các máy biến áp B5.

     

    *Dòng điện làm việc lâu dài qua áptomát.

    Ilv  = I dmB5

    =

    SdmB5

    =

    400

    = 577,35A.

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Dòng điện cưỡng bức áptômát phải chịu khi bị sự cố.

     

    I cb = I qtB5

    =

    1,4.SdmB5

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		  

    3.U dm

    3.0,4
             

    Tra bảng [3.6 – Tl6] chọn áptômát do hãng MerGerlin chế tạo có các thông số sau.

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           87

     

     

    Đồ án tốt nghiệp

    		      

    Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

    		  
     

    măng

    		                              
     

    áptômát

    		  

    Loại

    Số

    Uđm

    Iđm

    INmaxkA

    Kích thước mm

    		    
           

    cực

    V

    A

    		                  
                                     
     

    AT5

    		  

    C801N

    4

    690

    800

    		  

    25

    Rộng

    Cao

    		  

    Sâu

    		    
                       

    210

    		  

    374

    		  

    172

    		    
                                 
         

    Bảng điện trở, điện trở tiếp xúc và điện kháng áptômát.

    		  
                             
       

    Rcd  mΩ

    		      

    XAT

    mΩ

    		    

    RtxAT

    mΩ

    		  
       

    0.09

    		      

    0.08

    		    

    0.1

    		    
                                     

    Khi có sự cố một máy biến áp máy biến áp còn lại chịu quá tải 1.4Sđm. Lúc đấy áptômát phải chịu được dòng lớn hơn 808,29 A, Do vậy ta phải hiệu chỉnh bộ phận cắt có hệ số khởi động là:

    kkdnh =

    I cb

    =

    808,29

    = 1,01

    		  

    I dm. AT

    800
           

    6). Chọn các áptomat tổng sau các máy biến áp B6.

     

    *Dòng điện làm việc lâu dài qua áptomát.

       

    Ilv

    = I dmB6  =

    SdmB6

    		  

    =

    		  

    400

    = 577,35A .

    		        
       

    3.U dm

    		                
                   

    3.0,4

    		              

    Dòng điện cưỡng bức áptômát phải chịu khi bị sự cố.

    		      
       

    I cb

    = I qtB6  =

    1,4.SdmB

    6

    =

    1,4.400

    = 808,29A .

    		        
         

    3.U dm

    		  

    3.0,4

    		        
                                 

    Tra bảng [3.6 – Tl6] chọn áptômát do hãng MerGerlin

    chế tạo có các

    thông số sau.

    		                                    
                                   

    áptômát

    		  

    Loại

    		  

    Số

    Uđm

    		  

    Iđm

    		  

    INmaxkA

    Kích thước mm
           

    cực

    V

    		    

    A

    		                      
                                     

    AT6

    		  

    C801N

    4

    690

    		  

    800

    		    

    25

    Rộng

    Cao

    		  

    Sâu

    		  
                                 

    210

    		  

    374

    		  

    172

    		  
                             
       

    Bảng điện trở, điện trở tiếp xúc và điện kháng áptômát.
                           
     

    Rcd  mΩ

    		            

    XAT   mΩ

    		    

    RtxAT  mΩ
     

    0.09

    		                

    0.08

    		      

    0.1

    		  
                                             

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           88

     

    Đồ án tốt nghiệp                                      Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

     

    măng

    Khi có sự cố một máy biến áp máy biến áp còn lại chịu quá tải 1.4Sđm. Lúc đấy áptômát phải chịu được dòng lớn hơn 808,29 A, Do vậy ta phải hiệu chỉnh bộ phận cắt có hệ số khởi động là:

    kkdnh =

    I cb

    =

    808,29

    = 1,01.

    		  

    I dm. AT

    800
           

     

     

     

     

     

     

     

    Sinh viên : Ngô Trung Kiên – (K11 Thiết bị điện điện tử)                                           89

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Đồ án điện tử công suất Thiết kế mạch băm xung điều khiển trong tốc độ động cơ

    Đồ án điện tử công suất Thiết kế mạch băm xung điều khiển trong tốc độ động cơ

    Đồ án điện tử công suất Thiết kế mạch băm xung điều khiển trong tốc độ động cơ

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan: Đồ án điện tử công suất Thiết kế bộ nạp ăc quy tự động

    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/%C4%90%E1%BB%93-%C3%A1n-%C4%91i%E1%BB%87n-t%E1%BB%AD-c%C3%B4ng-su%E1%BA%A5t-Thi%E1%BA%BFt-k%E1%BA%BF-m%E1%BA%A1ch-b%C4%83m-xung-%C4%91i%E1%BB%81u-khi%E1%BB%83n-trong-t%E1%BB%91c-%C4%91%E1%BB%99-%C4%91%E1%BB%99ng-c%C6%A1.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Đồ án điện tử công suất Thiết kế mạch băm xung điều khiển trong tốc độ động cơ

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Đề bài

     

    Thiết kế mạch b ăm xung dùng trong điêù chỉnh tốc độ động cơ đ iện không đồng b ộ 3 pha loại rôto dây quấn theo phương pháp thay đổi điện trở rôto . Điện áp nguồn 3*380(V) , tần số 50 (Hz).

     

    Các số liệu cho trước:

    Pđc=15(KW)

    nđm=715(vg/ph)

     

    cosϕ =0.67

     

    Iđm=30.8(A)

     

    Eđm(rôto)=155(V)

    Iđm(Rôto)=46.7(A)

    Rrôto=0.0835( Ω )

    Xrôto=0.171( Ω )

    ke=2.33

     

     

    Lời nói đầu:

     

    Ngày nay , trên t ất cả các nước trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng ở đó các thiết bị bán d ẫn đã và đ ang thâm nhập vào các ngành công nghiệp , nông nghiệp và cả trong lĩnh vực sinh hoạt . Các nhà máy , xí nghiệp đã ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu của công nghiệp điện tử công suất .

     

    Ứng dụng Điện t ử công su ất trong truyền động điện – đi ều khiển tốc độ động cơ điện là lĩnh v ực quan trọng và ngày càng phát triển. Các nhà s ản xuất không ngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới v ề các phần tử bán d ẫn công suất và các thiết bị điều khiển đi kèm . Là những sinh viên Tự Động Hoá được thầy giáo giao cho đồ án với đề tài “Thiết kế mạch băm xung dùng trong điều chỉnh tộc độ động cơ không đồng bộ 3 pha loại rôto dây quấn theo phương pháp thay đổi điện trở mạch rôto” , chúng em đã cố

     

    ======================================================

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    gắng tìm hiểu kĩ về các phương án công nghệ sao cho bản thiết k ế v ừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật , vừa đả m bảo yêu cầu kinh tế . Với hy vọng đồ án điện tử công suất này là một bản thiết kế kĩ thuật có thể áp dụng được trong thực tế nên chúng em đã cố gắng mô tả cụ thể , tỉ mỉ và tính toán cụ thể các thông số em nhiều hơn của các sơ đồ mạch.

     

    Mặc dù chúng em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi và quyết tâm cao nhất tuy nhiên đây là lần đầu tiên chúng em làm đồ án, và đặc biệt do nhận thức về thực tế của chúng em còn nhiều hạn ch ế nên chúng em không thể tránh khỏi nh ững sai sót, chúng em mong nhận được sự phê bình góp ý của các thầy để giúp chúng em hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án cũ ng như những ứng dụng thực tế của nó để bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn .

     

    Trong quá trình làm đồ án chúng em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ môn và đặ c biệt là sự chỉ bảo tận tình của thầy Dương Văn Nghi đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này . Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy và hi vọng thầy sẽ giúp đỡ chúng nữa trong việc học tập của chúng em sau này.

     

    sinh viên thực hiện: Trịnh Lâm Tùng

     

    Phần I :Tìm Hiểu Về Công Nghệ Và Yêu Cầu Kỹ Thuật Của Các Thiết Bị Được Giao Thiết Kế.

     

    1.Sơ lược về máy điện quay

     

    2.Máy điện không đồng bộ ba pha.

    3.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha

    4.Các phương pháp thay đổi điện trở mạch rôto động cơ KĐB 3 pha rôto dây quấn.

    1. Ứng dụng của động cơ điện KĐB 3 pha rôto dây quấn.

    ====================================================== 2

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    1. Sơ lược về máy điện quay :

     

    Trong thực tế sản xuất, các loại máy đ iện xoay chiều , đặc biệt là các máy điện xoay chiều 3 pha được sử dụng rộ ng rãi .Các máy điên xoay chiều 3 pha đèu làm việc dựa trên nguyên lý của từ trường quay và chúng được chia làm 3 loại chính: Máy đi ện đồng bộ, Máy điện không đồng bộ và Máy điện xoay chiều có vành góp.

     

    Hi ện nay, các hệ th ống truyền động, bộ phận dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (hay cơ năng thành diện năng khi hãm) là động cơ điện. Các động cơ điện thường dùng là:

    Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ.

    Động cơ đ iện một chi ều kích từ độc lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.

    Động cơ điện xoay chiều ba pha có cổ góp.

    Động cơ không đồng bộ.

     

    Trong đó, các khâu yêu cầu có đ iều chỉ nh tốc độ thì chủ yếu sử dụng động cơ mộ t chiều và động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng b ộ (điều chỉnh tốc độ b ằng phươ ng pháp điện). Động cơ điện xoay chiều KĐ B thường được sử d ụng nhiều do ưu điể m kế t cấu đơn giản, dễ chế tạo, công suất lớn tuỳ ý, hiệu xu ất cao.Song việc đ iều chỉ nh tốc độ động cơ còn gặp nhiều khó khăn, nên khi cần điều chỉnh tố c độ của động cơ trong một hệ thống truyền động vẫn chủ yếu sử dụng động cơ điện mộ t chiều, mặc dù còn rất nhiều hạn chế như có vành trượt (bộ góp đ iện) dễ gây ra phóng tia lửa điện, cháy, nổ; làm nhiễu sóng mạnh. Hiệu suất chưa cao, h ầu hết lưới đ iện cung cấp là điện xoay chiều ba pha; Hệ điều chỉnh tốc độ phải chống nhiễu t ốc, chất lượ ng hệ chưa cao nếu chi phí cho điều chỉnh tốc độ không lớn…Ngày nay,nh ờ sự phát triển của khoa học công nghệ , d ặc biệt là trong lĩnh vực điện tử bán dẫn công suất lớn ,việc điều chỉnh tố c độ động cơ điện xoay chiều ba pha đã tr ở nên dễ dàng hơn, kể cả với những động cơ công suất lớn cỡ hàng trăm, hàng nghìn Kw. Chất lương của hệ thống dần đượ c cải thiện với chi phí thấp hơn.Chính vì thế động cơ xoay chiều KĐB đang dần thay thế động cơ một chiều trong điều chỉnh tốc độ.

     

    Các phương pháp điều chỉnh tố c độ truy ền thống nh ư sử dụng hộp số, dây đai, cơ cấu thay đổi tố c độ khác… được kết hợ p với các phương pháp điện hiện đại, điều chỉnh tốc độ sâu hơn, ổn định hơn và hiệu suất cao hơn.

     

    2.                 Máy điện không đồng bộ ba pha:

     

    2.1 Khái niệm chung:

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,có tố c độ quay của rô to n (tốc độ của máy ) khác với tốc độ quay của từ trường n1

     

    Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn :dây quấn stato( dây quấn sơ cấp) nối với l ưới điện có tần số f , dây quấn rôto (thứ cấp) nố i tắt lại hoặc khép kín trên điện trở. Dòng điện trên dây quấn rôto được sinh ra nhờ sđđ cảm ứng

     

    có tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ rôto nghĩa là phụ thuộc vào tải trên trục của máy.

     

    Cũng nh ư các máy điện quay khác ,MĐKĐB có tính thuận nghịch ,nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ và chế độ máy phát điện.

    Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt lắm so với máy phát điện đồng bộ nên ít được dùng .

    ĐCĐK ĐB so với các loại ĐC khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp,giá thành rẻ ,làm việc tin cậ y nên được sử d ụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt . ĐCKĐB có các loại :ĐC ba pha ,hai pha,một pha.

    ĐCĐKĐB có công suất lớn trên 600W thường là loại ba pha có ba dây quấn làm việc,trục các dây quấn lệch nhau trong không gian một góc 120o điện.

     

    Các động cơ có công suất nhỏ hơn 600W thườ ng là loại hai pha hoặc một pha. ĐC hai pha có hai dây quấn làm việc ,trục của hai dây quấn đặt lệch nhau trong không gian một góc 90ođiện . ĐC một pha chỉ có một dây quấn làm việc.

     

    Các số liệu định mức của ĐCKĐB :

    Công suất cơ có ích trên trục 😛đm

    Điện áp dây stato

    :U1đm

    Dòng điện dây stato

    :I1đm

    Tần số dòng điện stato

    :f

    Tốc độ quay rôto

    :nđm

    Hệ số công suất

    :cosfđm

    Hiệu suất

    hđm

    2.2 Phân loại:

     

    Tuỳ theo cách phân loại mà ta có các loại động cơ sau:

    Theo kết cấu của vỏ máy có thể chia ra :kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ…

    Theo kết cấu của rôto : Loại rôto kiểu dây quấn, loại rooto kiểu lồng sóc.

    Theo số pha trên dây quấn Stato: một pha, hai pha, ba pha…

     

    2.3 Cấu tạo:

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Cũng giống như các máy điện khác máy điện không đồng bộ ba pha gồm có

     

    • phần:phần tĩnh (stato) , phần quay (rôto) và khe hở
    1. Phần tĩnh (hay stato):

    Trên Stato có vỏ, lõi sắt và dây quấn. a. Vỏ máy:

    Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn,không dùng để làm mạch dẫn từ.Th ường vỏ máy làm bằng gang . Đối v ới máy có công suất tươ ng đối lớn (1000kw)thường dùng thép tấm hàn lạ i thành vỏ.Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau.

     

    1. Lõi sắt:

    Lõi sắt là phần dẫn t ừ.Do từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao ,lõi sắt được làm bằng nh ững lá thép kỹ thuật điện dày từ 0.5mm ép lại.Khi đường kính trị số trên thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt ,gép lại thành khối tròn.Mỗ i lá thép kỹ thuật điện dều có chỉ phủ sơn cách đi ện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn có thể ghép thành một khố i. Nếu lõi sắt quá dài thì thường ghép thành từng thếp ngắn,mỗi thếp dài 6 đến 8cm chác nhau 1 cm để thông gió cho tốt . Mặt trong của lá thép có sẻ rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt.

    1. 2. Phần quay (hay Rôto):

    Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn.

    a.Lõi sắt:

    Lõi sắt rôto được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện. Phía ngoài của lá thép được xẻ rãnh để đặt dây quấn. Lõi sắt được éưp trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy . b.dây quấn:

     

    Rôto có hai loại chính :Rôto kiểu dây quấn và Rôto kiểu lồng sóc.

    -Loại Roto kiểu dây quấn.Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato.Trong

     

    máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những dây dầy nối,kết cấu dây quấn trên Rôto chặt chẽ .Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp.Dây quấn ba pha của rôto thường đấu hình sao , có ba đầu kia đượ c nối vào ba rãnh trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài.

    Nhận xét: Đặc điểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa đ iện trở phụ hay s.đ.đ phụ vào mạch đ iện rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy.

     

    ====================================================== 5

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Nhược đ iểm: Động cơ điện rôto dây quấn chế t ạo phức tạ p hơn rôto lồng sóc nên giá thành d ắt hơn mà bảo quản cũng khó khăn hơn(dễ bị chập pha, mát và dò điện t ừ các dây ra v ỏ máy rất nguy hiểm);hiệu suất của máy cũng thấp hơn so với rôto lông sóc; khi sử d ụng vành tr ượt dễ phát sinh tia lửa điện gây cháy nổ, làm nhiễu quá trình điều khiển.

     

    -Loại Rôto kiểu lồng sóc : Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stato. Trong mỗ i rãnh của lõi sắt Rôto đặt vào một thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và dượ c nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta gọi là lồng sóc.

     

    Nhận xét: Rôto lồng sóc chế tạo đơn giản với số lượng lớn trong dây truyền công nghi ệp, giá thành rẻ hơn, b ền hơn dễ b ảo quản so với rôto dây quấn, nhưng l ại khó mở máy hơn rô to dây qu ấn d ặc biệt những động cơ công suất lớn . Trong những hệ thống có yêu cầu không cao về điều chỉ nh tốc độ (có thể điều chỉnh theo cấp), điều kiện mở máy không quá khó khăn ta nên sử dụng động cơ rôto lông sóc.

    1. Khe hở:

    Vì rôto là một khối tròn nên khe hở rất đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nh ỏ để hạn chế dòng đi ện từ hoá lấy từ lưới vào như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao lên.

     

    2.4 Nguyên lý làm việc:

     

    Máy đ iện KĐB là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm điện từ . Khi cho dòng đ iện 3 pha đi vào dây quấn 3 pha đạt trong lõi sắt stato của máy thì trong máy sinh ra một t ừ trường quay vói tốc độ đồng bộ n1=60.f1/p. Trong đó f1 là tần số dòng điện đưa vào , p là số đôi cực của máy

     

    .Từ trường này quét qua dây quấn nhiêu pha tự ngắn mạch dặt trên lõi sắt rôto và cảm ứng trong dây quấn đó suất điện động và dòng điện . Từ thông do dòng điện naỳ sinh ra hợp với từ thông của stato tạo thành từ thông khe hở . Dòng điện trong dây quấn rôto tác dụng v ới t ừ thông khe hở này sinh ra momen . Tác dụng đó có quan hệ mât thiết với tốc độ quay n của rôto . Với những phạm

     

    • tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau . Để chỉ phạm
    • tốc độ của máy , người ta dùng hệ số trượt s .

    s%=(n1-n)/n1.100

     

    Có 3 phạm vi tốc độ của máy điện KĐB:

    • Trường hợp rôto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ (n>n1 hay s<0). Dùng một động cơ sơ cấp nào đó quay rôto của máy vượt quá tốc độ đồng bộ . Lúc đó chiều của từ trường quay quét qua dây dãn sẽ ngược lại , suất điện

    ====================================================== 6

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    động và dòng đ iện trong dây d ẫn rôto cũng đổi chiều nên chiều của momen cũ ng ngược với chiều quay của n1 ngh ĩa là ngược chiều quay của rôto nên đó là momen hãm lúc này máy làm việc ở chế độ máy phát điện .

     

    • Trường hợp rôto quay ngược chiều quay của từ trường quay (n<0 hay s>1). Do một nguyên nhân nào đó rôto quay ngược chiều với từ trương quay thì lúc đó chiều quay của suất điện động , dòng điện và momen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ điện. Vì momen sinh ra ngược với chiều quay của rôto nên có tác dụng hãm rôto đứng lại . Máy điện làm việc ở chế độ hãm.
    • Trường hợp rôto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (0<n<n1 hay 1>s>0) . Giả sử chiều quay n1 của từ trường tổng và của rôto n .Do n<n1 , nên từ trường đó vẫn quét qua thanh Dẫn theo chiều quay của từ trường và chiều suất điện động sinh ra có thể xác định theo quy tắc bàn tay phảI . Dòng điện sinh ra trong dâyquấn rôto cùng chiều với suất điện động và tác dụng với từ trường tổng trong khe hở sinh ra lực F và momen M mà chiều được xác định theo quy tắc bàn tay trái . Momen đó kéo rôto quay theo chiều từ trường quay . Điện năng đưa tới rôto đã biến thanh cơ năng trên trục nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ động cơ.

    2.5 Mạch điện thay thế của động cơ KĐB

     

    Phương trình thay thế ĐCĐKĐB :

     

    u1=i1(R1+jX1) +io(Rth+jXth)

    0 =io(Rth+jXth)-i2,(R2,+jX2,)

     

    i1 =io+i2,

     

    x1                 r1                                 x2’                 r2’

     

    &

    		  

    xm

    − I&′2

    		          

    I1

    		      

    1 − s

    &

    &

    		          

    ′

    		  

    U1

    		    

    I 0

    		          

    r

    2.

    		  

    s
                   
                           
       

    rm

    		                  
                             
                             

    Hình 1: Sơ đồ mạch điện thay thế của động cơ KĐB

     

    ======================================================

     

    7

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Trong đó ta có:

     

    • r1 : điện trở của dây quấn stato
    • x1 : điện kháng tản của dây quấn stato
    • r2‘ : điện trở của dây quấn roto
    • x2‘ : điện kháng tản trên dây quấn rot
    • rm: điện trở từ hoá biểu thị sự tổn hao sắt từ
      • xm: điện kháng từ hoá biểu thị sự hỗ cảm giữa stato và roto

    .

    • I1 : dòng điện trong dây quấn stato

    .

    • I2‘ : dòng điện qui đổi từ rôto sang stato

    .

    • I0 :dòng điện từ hoá sinh ra sức từ động F0
    • s: hệ số trượt của động cơ điện

    Ta có r2’.(1-s)/s là một điện trở giả tưởng đặc trưng cho sự thể hiện công suất cơ trên trục máy.

     

    2.6 Đặc tính cơ ĐCĐKĐB

     

    công suất trượt của động cơ:

     

    s= ω1 − ω

    • 1

    dòng điện stato :

     

    I1=Uf1[

    1

    +

    		  

    1

    		  

    ]

    		    
         

    R

    		        

    R 2

    + X 2

    (R +

    ,

    )2 + X 2

    		      

    0

    		    

    0

    2

    		      
               
           

    1

    s

    		  

    nm

    		      
                       

    Trong đó :Xnm=X1+X2

    , :đi ện kháng ngắn mạch stato

    		  

    Từ trên ta thấy :

    		                    

    khi ω =0

     s=1 :I1=I1nm

    1

    		  
         

    ω=ω1

     s=0 :I1=U1f[

    ] =Io
         

    + X 02
                   

    Ro2

    		  

    I1nm:dòng ngắn mạch stato

    Io :dòng từ hoá có tác dụng tạo ra từ trường quay khi động cơ quay với tốc độ đồng bộ

     

    -dòng điện rôto quy đổi về stato:

     

    ====================================================== 8

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

    I 2,  =

    U1 f

    		    

    (R + R,

    / s)2

    + X

    		  
     

    nm
     

    12

    		    

    khi ω1=ω ,s=0I2,

    =0

    U1 f

    		    

    khi ω =0 ,s=1

    I 2,  = I 2nm  =

    		    

    (R + R,

    )2

    + X 2

    		  
       
       

    12

    		  

    nm

    		  

    Phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB:

    • chế độ động cơ , mô men điện từ đóng vai trò mô men quay , được tính theo :

    M=M = Pdt

    đt                                                                                                        ω1

    Pđt:công suất điện từ được tính theo:

    Pđt=3 I 2,2 . R2,

    s

     

      M=

    3I2,2 .R2,

    		  

    ω1.s

    		  
     

    Thay các giá trị I’2 tính ở trên vào ta có :

     

    M=

    		  

    3U12f R2,

    		    
       

    R,

    		    
             

    ω

    [(R +

    2

    ) + X 2

    ].s
     

    1

    1

    s

    NM

    		  
             
                 

    Biểu thức trên là ph ương trình đặc tính cơ của ĐCĐKĐB . Để tính giá trị tới hạn của M và s ta giải phương trình dM/dt=0

     

     

    Sth=

    R2,

    		      

    R 2

    + X 2

    		      
             
       

    1

    nm

    		      
     

    Mth= 2ω

    3U12f

    		      
     

    (R +  R2

    + X 2

    )
       

    1

    1

    1

    nm

    		  

    Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộcó thể được biểu diễn :

    M=

    		  

    2.M th (1 + a.sth )
     

    s

    +

    s

    th

    + 2.a.sth
       

    sth

    s
           

    Trong đó : a= R1

    R2,

     

    • vùng có độ trượt nhỏ (s<<sth)tỷ sốs/sthnhỏ coi gần đúng s/sth=0 thì đặc tính cơ ở dạng đơn giản hơn
    • các động cơ công suất vừa và lớn :có thể bỏ qua R1. Khi đó :

    ====================================================== 9

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

    M= 2.M th  s

    sth

    (Nó chính là đường tiếp tuyến với đường đặc tính cơ tại điểm đồng bộ ω

     

    1)

     

    Đối với đặc tính s>sth; khi s>>sthcó thể bỏ qua sth/s thì phương trình đặc tính cơ :

    M=

    2.M th sth

    và b=

    2.M th sth

    		  

    s

    ω`1s 2

    		  
       

    (Động c ơ không làm việc ở đoạn đặc tính này vì độ cứng đặc tính cơ là dương và có độ lớn thay đổi).

     

    3.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB ba pha:

     

    Cho đến nay , người ta đã nghiên cứu nhiều về vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB , nhìn chung mỗi phương pháp đều có ưu khuyết điểm của nó và chưa giải quyết được toàn bộ vấn đề như phạm vi điều chỉnh , năng lượng tiêu thụ , độ bằng phẳng khi điều chỉnh , thiết bị sử dụng …Tuy có những khó khăn nhát định trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB nhưng trong những trường hợp nào đó thì phương pháp điều chỉnh tốc độ thích hợp cũng có thể thoả mãn được yêu cầu .

     

    Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu được thực hiện :

     

    • trên stato : thay đổi điện áp đua vào dây quấn stato , thay đổi số đôi cực của dây quấn stato , hay thay đổi tần số nguồn điện .
    • trên rôto :thay đổi điện trở rôto hoặc nối tiếp trên mạch rôto một hay nhiều máy điện phụ gọi là nối cấp .

    Các phương pháp chủ yếu để điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB là:

     

    1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực
    1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rôto
    1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số
    1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cấp

    ====================================================== 10

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    3.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực:

     

    ĐCĐKĐB trong điều kiện làm việc bình thường có hệ số trượt nhỏ , do

     

    đó tốc độ ĐC gần b ằng tốc độ đồng bộ n1=60f/p . Khi tần số không đổ i thì tốc độ của ĐC tỷ lệ nghịch với số đôi cực . Do đó khi thay đổi số đôi cực

     

    của stato có thể thay đổi được tốc độ.

     

    τ                τ                     τ                  τ                                                  τ                                       τ

     

     

    A                                                         X

     

    A             X

     

    Hình 2:Sơ đồ điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

     

    Cùng hai cuộn dây , tuỳ theo cách đấu mà được bước cực khác nhau nghĩa là số cực khác nhau (theo tỷ lệ 2:1 ) .

     

    Dây quấn stato có thể nối thành bao nhiêu s ố đôi cực khác nhau thì có bấy nhiêu cấp . Vì vậy thay đổi tố c độ chỉ có thể thay đổ i từng cấp một , không b ằng phẳng .Thường có hai cấp tốc độ gọi là động cơ điện hai tốc độ , cũng có loại ba, bốn tốc độ.

     

    Phương pháp này không dùng cho loại động cơ rôto dây quấn vì dây quấn rôto trong loại động cơ này có số đôI cực bằng số đôi cực của dây quấn stato , do đó khi đấu lại dây quấn stato để có số đôi cực khác nhau thì dây quấn rôto cũng phải đấu lại nên không tiện l ợi . Nhưng rôto lồ ng sóc có thể thích ứng với bất cứ số đ ôi cực nào của dây quấn stato , do đó thích hợp cho động cơ điện thay đổi số đôi cực để điều chỉnh tốc độ .

     

    ====================================================== 11

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rôto:

     

    Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ của động cơ KĐB khi thay đổi điện trở phụ mạch rôto.

     

    o

    U1~

    		                
     

    oo

    		            

    I1↓

    		          

    n

    		        
               

    a

    		      
       

    •

    		    

    n1

    		      

    •

    		    

    •

    b

    		      
           

    ncb

    		        
                 

    c

    		      
     

    ÑKB•

    		  

    n1.1

    		        

    •

    		    

    d

    		      
     

    •

    •

    		  

    n1.2

    		  

    rf = 0
           

    I2↓

    		      

    n1.3

    		    
                   
                     

    rf1
             

    rf

    		      

    rf2
                   
                     

    rf3
                         

    M
               

    Mc

    Mt

    		    
     

    a)

    		        

    b)

    		      

    Hình a: Sơ đồ nguyên lý

     

    Hình b: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ mạch rôto.

     

     

    ====================================================== 12

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

     

     

    Hình 3: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung điện trở

     

    Mạch trên tương ứng với mạch sau:

     

     

    ====================================================== 13

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

     

    Hình 4: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung điện trở

     

    Hoạt động của khoá bán dẫn tương tự trong mạch điều khiển xung áp một chiều :

     

    -Khi K đóng :Rd bị ngắt ra khỏi mạch

     

    -Khi K mở     : Rd đựơc đưa vào mạch

     

    Từ đó ta có giá trị Retương đơng trong mạch:

     

    Re=Rdtd/(td+tn)=Rd.td/T =Rdρ

     

    Trong đó td :thời gian đóng

     

    tn :thời gian ngắt

     

    Điện trở Re trong mạch một chiều được quy đổi về mạch xoay chiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suât tổn hao.Ta có :

     

    ====================================================== 14

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Rf=1/2Re=ρ.Rd/2.

     

    Như vậy nhờ điều chỉnh chu kỳ đóng cắt của khoá K mà ta có thể điều khiển trơn được điện trở rôto và tốc độ tương ứng .

     

    Theo (1);(2);(3) ở phần 3.1 nhận thấy khi giữ nguyên tần số, điện áp; tăng điện trở mạch rô to Mth=cons; ω0 = const; Sth tăng -> đặc tính cơ tương ứng (hình vẽ)

     

    Xét bản chất vật lý của quá trình:

     

    Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ tự nhiên với Rp=0; R2=R2 rô to + Rp = R2 rôto

    Khi điện trở ở mạch rooto lên một cấp Rp ≠ 0 thì R2  tăng lên

     

    R2=R2roto+Rp

     

    Như vậy động cơ sẽ chuyển sang làm việc tại điểm B có đặc tính nhân tạo 2

     

    Dòng điện rôto I2

    giảm (do R2 tăng ) nên moomen của động cơ Mđ=

    3I 22 R2

    sẽ

    		  

    ω1 s
           

    giảm MB < MA=Mc.

     

    Động cơ bắt đầu giảm tốc độ theo đường dặc tính cơ (2).Cung với quá trình giảm tốc độ, độ trượt s tăng, dẫn đến dòng điện roto I2 và moomen động cơ Mđ tăng theo vì

    M D  ≈ I 2

    ≈

    		      

    E2

    R

    		    

    2
       

    2

    		  
           

    + (2πf1l2 )2
     

    S
           

    Tới thời điểm D thì moomen động cơ trở lại bằng momen cản Mc (Mđ=Mc=Md). Động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểm D với tốc độ nhỏ hơn (ωb<ωA)

     

    ====================================================== 15

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Quá trình tăng tốc diễn ra ngược lại khi cắt điện trở phụ Rp, động cơ chuyển điểm làm việc từ D trên đường đặc tính cơ nhân tạo (2) sang E trên đặc tính cơ di chuyển tự nhiên (1). Vì R2 giảm nên dòng điện I2 moomen MD tăng (MD > MC) động cơ bắt đầu quá trình tăng tốc. Động cơ tăng tốc làm độ trượt S giảm, dẫn đến dòng điện I2 rồi moomen động cơ MD giảm. Tới điểm A thì moomen động cơ MD giảm trở lại bằng moomen cản MC . Động cơ làm việc tại điểm A với tốc độ lớn hơn ωA>ωB .

     

    Trường hợp tăng R2 diễn ra đủ chậm thì động cơ sẽ chuyển đổi điểm làm việc

     

    từ điểm A trên đặc tính cơ tự nhiên (1) tới D trên đặc tính nhân tạo 2 qua rất

     

    nhiều đặc tính nhân tạo trung gian . Đường chuyển đổi giảm tốc từ ωA xuống

     

    ωD  gần như thẳng đứng. Đường chuyển đổi này sẽ coi là đoạn thẳng nếu điện

     

    trở R2 giảm đều, rất chậm.

     

    Nhận xét :

     

    -Do tính đơn giản của phương pháp nên nó được sử dụng rất nhiều và rộng rãi (Nhưng chỉ có thể áp dụng được cho động cơ dây rotoro dây quấn) -Phương pháp này chỉ cho điều chỉnh tốc độ về phía giảm

     

    -Tốc độ càng giảm đặc tính cơ càng mềm, tốc độ động cơ cang kém ổn định trước sự lên xuống của moomen tải.

    -Dải điều chinhrphuj thuộc trị số moomen tải. Moomen tải càng nhỏ, dải điều chỉnh càng hẹp.

    -Khi điều chỉnh sâu (tốc độ nhỏ) thì độ trượt của động cơ tăng và tổn hao năng lượng khi điều chỉnh càng lớn.

    -phương pháp này chỉ có thể điều chỉnh trơn nhờ biến trở nhưng do dòng phần ứng lớn nên thường điều chỉnh theo cấp. Hiện nay nhờ sự phát triển của công nghệ điện tử, bán dẫn công suất lớn việc thay đổi trơn giá trị điện trở (phương

     

    ====================================================== 16

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    pháp xung điện trở) đã có thể tiến hành dễ dàng hơn và có khả năng điều chỉnh tự động với hệ thống.

     

    Phương pháp trên chỉ được sử dụng trong điều khiển tốc độ động cơ KĐB rôto dây quấn.

     

    3.3 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần số nguồn cung cấp:

    BBT(Bộ biến tần) : là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác.Với các BBT dùng trong điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ngoài việc thay đổi tần số, chúng còn có thể thay đổi cả điện áp lưới cấp.

    Tần số nguồn điện cung cấp cho động cơ KĐB quyết định giá trị tốc đọ từ

     

    trường quay cũng la tốc dộ không tải lý tưởng   no=

    60 f1

    (vòng/phút)

    		  

    p
         

    Do vậy bằng cách thay đổi tần số nguồn cung cấp cho phần cảm ta có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ.

     

    Khi thay đổi tần số f1 thì tốc độ đồng bộ ωo sẽ thay đổi đồng thời điện kháng X1,X2 cũng thay đổi (vì X= 2πfl) kéo theo sự thay đổi cả độ trượt tới hạn (Sth=

     

    R2‘

    ) và moomen tới hạn Mth (theo (1)-3.1) Hình dưới đây biểu thị các
     

    R12 + X nm2

     

    đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi tần số.

     

     

    ====================================================== 17

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

     

     

    Hình 5: Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ KĐB

     

    Do điện trở dây quấn nhỏ nên

     

    Sth=

    		  

    R2‘

    ~ 1/f1

    		        

    R2

    + X

    		        
     

    2

    		            
     

    1

    		    

    nm

    		            

    M =

    		    

    3U 2

    		      

    3U 2

    p

    		  
       

    1 ph

    		    

    (≈

    1 ph

    		  

    ) ≈ 1/ f 2
     

    (R

    +  R2

    + X

    		  

    4πf1 X nm

    th

    2ω

    o

    2

    )

    1
       

    1

    1

    		  

    nm

    		        

    Khi tần số nguồn f1 giảm, độ trượt sth và Mth đều tăng, nhưng Mth tăng nhanh hơn. Do vậy độ cứng của dặc tính cơ tăng lên

     

    ====================================================== 18

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Cần chú ý rằng, khi thay đổi tần số cụ thể là khi giảm tần số nguồn, cảm kháng giảm (XL= 2πfL ) và dòng điện sẽ tăng lên. Muốn động cơ không bị quá dòng cần giảm điện áp theo sự giảm tần số.

     

    Người ta chứng minh được răng khi thay đổi tần số nếu đồng thời điều

    chỉnh điện áp cấp cho phần cảm sao cho hệ số quá tải λ = M th   giữ không đổi

    M C

     

    thì động cơ làm việc ở chế độ tối ưu như làm việc với các thông số định mức.

     

    Lại có :

     

         

    Mth= 2ω

    		    

    3U12ph

    		    
         

    o

    (R +  R2

    + X 2

    )
                     

    1

    1

    nm

    		  

    đo R1 ≈ 0 ;ωo  =

    2πf1

    ,xnm tỉ lệ với tần số f1

    		  

    p

    		  
                         
     

    3U12ph .p

    		      

    U12ph

    		          

    Mth =

    		  

    = A

    		                
       

    f12

    		          

    4πf1 ( X1 + X 2‘ )

    		          

    A là hằng số phụ thuộc vào p,L1,L2

    		    

    λM  = const ⇒ λM

    = A

    		  

    U12ph

    		            
     

    f12 M C

    		          
                       

    3.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cấp:

     

     

    ====================================================== 19

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

     

    Hình 6: Sơ đồ nguyên lý

     

    Bộ BĐXC có thể là:

     

    • Một máy biến áp ( 3 pha) nhiều đàu ra, chuyển mạch đơn giản nhờ các tiếp điểm cơ khí.
    • Một máy biến áp tự ngẫu( khi công suất không lớn)
    • Bộ biến đổi ACC( Alternative Current Controller) sử dụng các van bán dẫn công suất cho phép điều chỉnh

    điện áp.

     

    Ta nhận thấy khi giữ nguyên điện trở ( R1 ), điện kháng (X1) cuộn stato thay đổi điện áp U1ph điện áp dặt vào stato, thì khi U1ph giảm thì mômen tới hạn sẽ giảm rất nham theo bình phương U1ph

     

    Mth=

    		  

    3.U12ph

    		  

    (1)

    		  

    (R

    +  R2

    + X 2

    2ω

    )

    		  

    0

    1

    1

    nm

    		    

    ====================================================== 20

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Còn tốc độ đồng bộ

    ωo =

    2πf 1

    (2)

    		  

    p

    		  
             

    Và tốc độ trượt giới hạn Sth=

    		  

    R2‘

    		  

    R2

    (3) thì không đổi.

    		  
           

    + X 2

    		  
           

    1

    nm

    		  

     

     

     

    Hình 7: Các đường đặc tính cơ

     

    Nhận xét:

     

    Trên thực tế hầu hết các động cơ KĐB có độ trượt tới hạn (ứng với đặc tính cơ tự nhiên nhỏ nên khi dùng để điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vì dải điều chỉnh rất hẹp. Ngoài ra khi giảm điện áp,mômen còn bị giảm rất nhanh theo bình phương điện áp.

    thật vậy, theo công thức (1)

    M th 1

    =

    (U 11

    ) 2

    		  

    U

    1

    2
               

    1

    		  
     

    2

    		  

    2

    		  
           

    M th 2

    		  

    )

    M th  = M thdm

    		      
     

    (U 1

    		  

    U1dm

    ====================================================== 21

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Vì lý do trên, phương pháp này ít được sử dụng cho động cơ KĐB rô to lồng xóc mà thường được dùng kết hợp với điều chỉnh điện trở mạch roto đối với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh.

     

    Hơn nữa, khi thay đổi điện áp chỉ thực hiện được về phía giảm dưới giá trị định mức nên kéo theo momen tới hạn giảm nhanh theo bình phương điện áp và khi điện áp đặt vào động cơ giảm, moomen tới hạn giảm khi tốc độ không tải lý tưởng (tốc độ đồng bộ ω o ) giữ nguyên nên khi giảm tốc độ thì độ cứng đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi.

     

    4.Các phương pháp thay đổi điện trở mạch rôto động cơ KĐB 3 pha rôto dây quấn.

     

    1. Có tiếp điểm:

    Phương pháp phân đoạn đóng cắt bằng phương pháp tiếp điểm cơ( công

     

    suất nhỏ và vừa) của công tắc cơ.

     

    1. Không tiếp điểm:

    Phương pháp xung điện trở

     

    Nguyên tắc làm việc của phương pháp được biểu thị ở hình.Một khoá K mắc song song với một điện trở Ro.

     

    K

     

    a                                                                             b

     

    Ro

     

    Hình 8:Sơ đồ đơn giản của phương pháp không tiếp điểm

     

    Khi khoá K mở, điện trở trong mạch là Rab=Ro

     

    ====================================================== 22

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Khi khoá K đóng, điện trở trong mạch là Rab =0s

     

    Nếu thời gian mở đóng của K là tt và tk thì giá trị điện trở Rab của mạch theo thời gian sẽ như sau:

     

    Rab  =

    tt

    Ro =

    tt

    Ro = δRo

    với δ =

    tt

    		  

    tt + tk

    T

    T

    		  
           

    Khi mạch thay đổi δ từ 0->1 thì điện trở mạch rôto để điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ .Dòng 3 pha phần ứng (Rôto) được chỉnh lưu qua cầu 3 pha rồi nối qua cuộn kháng L với Ro sẽ được điều khiển thông qua khoá nhằm thay đổi trơn hệ số δ , từ đó sẽ thay đổi được giá trị điện trở phụ mạch rôto một cách liên tục từ 0 đến Ro và thay đổi được tốc độ động cơ.

     

    Khi δ =1 thì K thông liên tục tt=T và Rp=0 động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên.

     

    Khi δ =o k khoá liên tục tt=0 và Rp=Ro, động cơ làm việc trên đặc tính cơ nhân tạo thấp nhất.

     

    Độ dốc của đặc tính thấp nhất do trị số Ro quyết định

     

    Cũng có thể điều chỉnh điện trở mạch rôto động cơ KĐB nhờ các thyristor mắc song song ngược hoặc nhờ các triac mắc như hình sau:

     

     

    ====================================================== 23

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    A                      B                    C

     

     

    Hình 9: Sơ đồ điều chỉnh điện trở mạch rôto nhờ các triac

     

    1. c) so sánh ưu nhựơc điểm và không tiếp điểm:

    Tiếp điểm đóng cắt mạch trong các thiết bị điều khiển thương kém bền do va đập cơ, do phóng điện hồ quang làm chảy, rỗ bề mặt vầ tần số đóng cắt nhhỏ do quán tính cơ. Ngoài ra độ tin cậy của thiết bị điều khiển có tiếp điểm kém hơn và độ tin cậy của thiết bị điều khiển có tiếp điểm kém hơn vì có thể đóng căt không dứt khoát (khi bị hở, bị dính.)

     

    Thiết bị không có tiếp điểm

     

    -Không có tiếp điểm cơ khí nên bền hơn

     

    -Thông số đầu ra (U,I,t…) không phụ thuộc vào tác động cơ học -Tuổi thọ lớn

     

    -Tác động nhanh , tần số thao tác lớn

     

    -Dễ dàng tự động hóa điều khiển.

     

    Bên cạnh đó thiết bị không có tiếp điểm còn tồn tại những nhược điểm như:

     

    -Nhạy cảm với nhiễu điện hơn so với loại có tiếp điểm.

     

    ====================================================== 24

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    -Chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

     

    -Số phần tử cấu thành thiết bị thường nhiều hơn nên phức tạp hơn.

     

    Ta có thể khắc phục được nhờ có hệt thống phản hồi(tốc độ, dòng điện, điện áp) trong điều chỉnh tốc độ, các hệ thống bảo vệ, làm mát cho van lực…

     

    Do đó ta lựa chọn phương pháp điều chỉnh điện trở Rôto không tiếp điểm.

     

    Trong đó có phương án sử dụng các thyristor mắc song song ngược hoác dùng các triac dể điều chỉnh Rrôto song ta nhận thấy phương án này so với phương án sử dụng một khoá K (là thyristor hay transistor) thì số lượng van cực điều khiển lớn hơn rất nhiều. Do đó việc tính toán và thiết kế mạch điều khiển sẽ phức tạp hơn, số lượng thiết bị cũng tăng theo cùng chi phí. Hiệu suất lại không cao hơn đáng kể.

     

    Kết luận: Dựa vào các phân tích trên ta lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha loại rôto dây quấn bằng phương pháp thay đổi điện trở roto , sử dụng phương pháp xung điện trở.

     

    5. Ứng dụng của động cơ điện KĐB 3 pha rôto dây quấn.

     

    Vậy phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi điện trở rôto được dùng chủ yếu trong các lĩnh vực công nghiêp .

    Với loại động cơ có công suất nhỏ Pđm=15kw , nđm=715(vòng/phút) cho ở đầu bài thì nó được dùng chủ yếu trong các ngành công nghiệp nhẹ để điều chỉnh tốc độ của các loại động cơ như: máy phay, máy bào, máy tiện…

     

     

    ====================================================== 25

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Phần2 : Thiết Kế Mạch Lực

     

    1.Sơ đồ khối:

     

    Phát tốc

    Động cơ
     

    KĐB

    Bảo vệ

     

    chống

    quá

     

    dòng

     

    Chỉnh Lưu

     

    Mạch điều

     

    khiển

     

     

    Cách ly quang

     

    (trong IGBT)

     

    Biến đổi điện

     

    áp một chiều

     

    (xung điện trở)

     

    Hình 10: Sơ đồ khối

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Từ sơ đồ khối trên ta thấy mạch lực gồm có 2 khâu: chỉnh lưu và biến đổi điện áp một chiều (xung điện trở). Với khâu chỉnh lưu là mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển. Với khâu biến đổi điện áp xung một chiều ta có thể dùng van là Tiristo hoặc IGBT .Do Tiristo là van điều khiển không hoàn toàn nên khả năng điều khiôầnhnf toàn không thực hiện được hơn thế nữa sơ đồ lại phức tạp nên ta chọn van điều khiển là IGBT bởi vì nó là van điều khiển hoàn toàn . Từ đó ta có sơ đồ mạch lực như sau:

     

     

     

     

     

     

    ====================================================== 27

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Mạch trên tương ứng với mạch sau:

     

     

     

     

    Hình 11,12: Sơ đồ mạch lực

     

    2. Giải thích sự hoạt động của từng khâu:

     

    1. chỉnh lưu:

    Nh ư ta đã biết v ới mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển thì điện áp được tạo ra t ương đối bằng ph ẳng có ch ất lượng t ốt nhất trong các so với các mạch chỉ nh lưu khác và điện áp nay sẽ là nguồn một chiều cấp cho bộ biến đổi điện áp một chiều (băm xung một chiều).

     

    1. bộ biến đổi điện áp một chiều:

    Từ sơ đồ trên ta thấy van ở đây là van điều khiển hoàn toàn IGBT van

    này được điều khiển bởi một tín hiệu điện áp điều khiển được đưa từ mạch

    điều khiển vào , qua trình mở và khoá IGBT xảy ra tức thời. Khi điện áp

    điều khiển tăng từ 0 đến UG thì IGBT mở còn khi điện áp điều khiển giảm từ

    UG xuống –UG  thì IGBT khoá lại ( hai quá trình này được bắt nguồn từ mạch

     

    điều khiển ta sẽ xét kỹ ở phần thiết kế mạch điều khiển).

     

    Mạch chuy ển mạch của khoá bán dẫn như trên ta có thể thay thế bằng một khoá K như hình vẽ trên mà:

    -Khi K đóng :Rd bị ngắt ra khỏi mạch

     

    -Khi K mở     : Rd đựoc đưa vào mạch

     

    ====================================================== 28

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Từ đó ta có giá trị Retương đương trong mạch:

     

    Re=Rdtd/(td+tn)=Rd.td/T =Rdρ

     

    Trong đó td :thời gian đóng

     

    tn :thời gian ngắt

     

    Điện trở Re trong mạch một chiều được quy đổi về mạch xoaychiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suất tổn hao.Ta có :

     

    Rf=1/2Re=ρ.Rd/2.

     

    Như vậy nhờ điều chỉnh chu kỳ đóng cắt của khoá K mà ta có thể điều khiển trơn được điện trở rôto và tốc độ tương ứng .

     

    3. Tính toán chi tiết các phần tử mạch lực

     

    3.1 Lựa chọn van cho mạch chỉnh lưu

     

    Dựa hai chỉ tiêu chính là:

     

    a)Chỉ tiêu về dòng điện

     

    Itbv=(0.2-:-0.3)Iv

     

    Iv:dòng điện trung bình của van được chọn Itbv:dòng trung bình qua van

     

    Có Itbv= 3Id

     

    I 2  =  23 Id

     

    ⇒ Itbv  = I 26

     

    I2=Iđm(rôto) =46.7(A)

     

    • Itbv = 76 = 19.06( A)

    Ta có công thức: Itbv = (0.2-:- 0.3)Iv

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

    => Iv =

    Itb

    =

    19.06

    = (64− : −95) A

    0.2− : −0.3

    0.2− : −0,3

    Tuỳ theo môi trường làm việc tốt hay sấu ma ta chọn nếu tốt chọn 64A còn nếu xấu ta chọn 95A.

    Và ta chọn chế độ làm mát van theo kiểu đối lưa tự nhiên.

     

    b)Kiểm tra chỉ tiêu điện áp.

     

    Uv> Ungmax Kuv

     

    Ku hệ số dự trữ điện áp của điôt trong chỉnh lưu không điều khiển Ta chọn Kuv ≤  3 =1.73

    Khi chọn hệ số cho Điốt thi thường chọn tương đối bé vậy ta chọn Ku = 1.3

     

    Ungmax=2.45 U2

     

    U2=Eđm (rôto)=155(V)

     

    => Ungmax=2.45*155=379.75 (V)

     

    Uv>1.3*379.75= 494 (V)

     

    Từ đó ta chọn điốt trong điều kiện làm việc tốt có dòng cực đại qua van là 64A và điện áp đặt lên van là lớn hơn 494V. Ta chọn van SW08PCN055 : Itb max=55(A)

     

    Ungmax=800(V)

     

    3.2. Tính toán cuộn lọc:

     

    Do dòng điện sau chỉnh lưu cầu ba pha kế chỉ cần bộ lọc điện cảm (một cuộn cảm

     

    khá bằng phẳng nên bộ lọc ta thiết mắc nối tiếp vào mạch)

     

    L =       Rd          k 2  −1

    mdm ω1     sb

     

    Rd Tải có điện trở tương đương

    Rd  =

    U d

    =

    2.34 *U 2 * 0.816

    		  

    Id

    I2

    		  
         

    ====================================================== 30

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    U2=Eđm(rôto)=155 (V)

     

    I2 =Iđm(rôto)=46.7 (A)

     

    Rd  =

    		  

    2.34 *155 * 0.816

    = 6.34(Ω)

    		      
             
     

    46.7

    		                

    Mạch chỉnh lưu cầu ba pha có kdm=0,057

    Để có kdmr=0.006

    		  

    ksb=

    0.057

    = 9.5

    		  
     

    0.006

    		  

    L =

    		  

    Rd

    ksb2

    −1 =

    		  

    6.34

    		  

    9.52

    −1 = 0.032(H )
     

    mdm .ω1

    		      

    6.2.π.50

    		    

    3.3 chọn van khoá trong bộ biến đổi xung áp 1 chiều:

     

    Công suất động cơ nhỏ 15kw ta có thể chọn khoá IGBT để băm xung (có cổng cách ly)

    Coi sụt áp trên các van không đáng kể

     

    Ud= 2,34U2=2,34*155=362.7 (V)

     

    I2=

    2

    Id

    = 0.816Id  ⇒ Id

    =

    I2

    =

    46.7

    = 57.23( A)

    		  

    3

    0.816

    0.816
                 

    Vậy ta chọn loại IGBT: IG4PC40S

     

    Imax=60A

     

    Umax= 600V

     

    Chọn chế độ làm mát van theo kiểu đối lưu tự nhiên.

     

    ====================================================== 31

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Phần3 :Thiết kế mạch điều khiển.

     

    1. Giới thiệu chung:

     

    IGBT là ph ần t ử kết hợp có khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor trường.

    Tiristo chỉ mở cho dòng đ iện chạy qua khi có điện áp dương đặt lên anôt và xung dương đặt vào cực điều khiển . Sau khi tiriso mở thì xung điều khiển không còn tác dụng ,dòng điện chạy qua T do thông số của mạch động lực quyết định .

     

    Mạch điều khiển có chức năng sau :

     

    • Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên anôt -catôt của T.
    • Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở được các T ( xung điều khiển thường có biên độ từ 2÷10 V , độ rộng lx=20÷200μs , tx≤10μs đối với thiết bị biến đổi tần số cao ) .

    1.1 Yêu cầu chung của mạch điều khiển:

     

    Các yêu cầu chung với mạch điều khiển là:

    • Yêu cầu về độ rộng xung điều khiển đó là phải thay đổi được độ rộng xung điều khiển .
    • Yêu cầu về độ lớn xung điều khiển.
    • Yêu cầu về độ dốc sườn trước của xung (càng cao thì việc mở càng tốt

    thông thường didtdk  ≥ 0,1A / μS

     

    • Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và với góc điều khiển α cần thiết.
    • Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều khiển γ min đến γ max tương ứng với phạm vi thay đổi điện áp ra tải của mạch lực.
    • Cho phép động cơ làm việc với các chế độ đã tính toán như chế độ khởi động, hãm tái sinh, đảo chiều quay…

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    • Có độ đối xứng điều khiển tốt, tức là góc điều khiển với mọi van không vượt quá 10 đến 30 điện.
    • Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt: không được gây ra các nhiễu vô tuyến.
    • Độ tác động của mạch điều khiển nhanh.
    • Thực hiện các yêu cầu bảo vệ các van nếu cần như ngắt các xung điều khiển khi có sự cố, thông báo các hiện tượng không bình thường của lưới và bản thân mạch mạch điều khiển .
    • Có độ tin cậy cao

    1.2 Nguyên lý chung của mạch điều khiển :

     

    Nguyên tắc chung của mạch điều khiển là so sánh một điện áp một

     

    chiều UĐK thay đổi được với một điện áp tam giác có tần số cao số cao. Điểm cân bằng giữa Utg và Uđk sẽ là điểm phát xung điều khiển để mở các van bán dẫn.

     

    Bằng cách thay đổi UĐK ta sẽ thay đổi đượ c độ rộng xung điều khiển trong khi vẫn giữ tần số điều khiển không đổi.

     

    UĐK

     

     

    Hình 13: Mạch so sánh điện áp tạo xung chữ nhật

     

     

    ====================================================== 33

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

    1.3 Sơ đồ khối mạch điều khiển :

     

     

     

    Hình 14: Sơ đồ khối mạch điều khiển

     

    2.                 Cấu trúc và hoạt động của các khâu trong mạch điều khiển :

     

     

     

    2.1. Nguồn nuôi cấp cho mạch điều khiển:

     

     

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

     

     

     

    Hình 15: Mạch chỉnh lưu cấp nguồn cho động cơ

     

    I ) Tính toán các tham số cho mạch nguồn nuôi .

     

    Ta cần tạo ra nguồn điện áp ± 12 (V) để cấp cho các cách ly quang, nuôi IC , các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ cũng như các bộ lấy phân áp.

     

    Và ta cần điện áp    ± 15 (V) để cấp cho các cách ly quang, các nguồn

     

    điện áp đóng mở IGBT …..

     

    ====================================================== 35

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu 3 pha dùng điôt.

     

    Chọn kiểu máy biến áp 3 pha ,3 trụ ,trên mỗi trụ có 3 cuộn dây : một cuộn sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp .

     

    a.) Cuộn thứ cấp thứ nhất

     

    Ta cần tạo ra nguồn điện áp ± 12 (V) để cấp cho các cách ly quang, nuôi IC , các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ cũng như các bộ lấy phân áp.

     

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7812 và

     

    7912.Điện áp đầu ra của các IC này chọn 12V. Điện áp đầu vào chọn 20V.

     

    Điện áp thứ cấp của các cuộn a1,b1,c1 là :

     

    U21= 202 = 14,18(V )

     

    Chọn U21=14(V)

     

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7812 và

     

    7912.Các thông số chung của vi mạch này:

     

    Điện áp đầu vào : UV = 7÷35 (V).

     

    Điện áp đầu ra : Ura= 12(V) với IC 7812. Ura= -12(V)  với IC 7912

     

    Dòng điện đầu ra :Ira = 0÷1 (A).

     

    Tụ điện C1, C3 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao.

     

    Chọn C1= C2 =C3 =C4 = 470 (μF) ; U= 35 V

     

    b.) Cuộn thứ cấp thứ nhất

     

    Ta cần tạo ra nguồn điện áp ± 15 (V) để cấp cho các cách ly quang, các nguồn điện áp đóng mở IGBT…

     

    ====================================================== 36

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7815 và

     

    7915.Điện áp đầu ra của các IC này chọn 15V. Điện áp đầu vào chọn 20V.

     

    Điện áp thứ cấp của các cuộn a1,b1,c1 là :

     

    U21= 202 = 14,18(V )

     

    Chọn U21=14(V)

     

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7815 và

     

    7915.Các thông số chung của vi mạch này:

     

    Điện áp đầu vào : UV = 7÷35 (V).

     

    Điện áp đầu ra : Ura= 15(V) với IC 7815. Ura= -15(V)  với IC 7915

     

    Dòng điện đầu ra :Ira = 0÷1 (A).

     

    Tụ điện C5, C7 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao.

     

    Chọn C5= C6 =C7 =C8 = 470 (μF)

     

    2.2. Khâu tạo dao động:

     

    Để tạo dao động người ta có thể dùng nhiều cách khác nhau. Có thể dùng BJT hay KĐTT dể tạo dao động .Tuy nhiên ngày nay người ta thường sử dụng KĐTT để tạo dao dộng vì mức độ đơn giản cũng như chất lượng và giá thành khá thích hợp . Sơ đồ dưới ta sử dụng IC555 để tạo ra xung chữ nhật :

     

    Sơ đồ nguyên lý :

     

     

    ====================================================== 37

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

    Hình 16: Mạch tạo xung chữ nhật dùng IC 555

     

    Chu kỳ xung ra tại chân 3: T=0,693.C1(R1+R2)

     

    Tính chu kỳ phóng nạp :

     

    Tần số xung : f=

    1

    =

    		  

    1

    		      

    T

    0,693C (R + R

    )

    		  
       
         

    1

    1

    2

    		    

    Tần số của xung điều khiển trong sơ đồ này không ảnh hưởng đến sự đóng mở IGBT (Trong giới hạn cho phép của IGBT ). Nếu ta chọn tần số cao thì dễ dàng cho việc lọc, nhưng mạch điều khiển có tần số cao thì giá thành đắt và khó chế tạo (nhiễu cao). Vậy ta chọn tần số trung bình trong khoảng 200 – 500 Hz

     

    Trong sơ đồ này ta chọn tần số xung là 400 Hz Và chọn tụ điện C1 =0,1μF

    • điện trở R1=R2=18kΩ

    2.3. Bộ đảo dấu :

     

    Vì ở đây ta sẽ dùng 1 bộ đảo dấu dùng IC thuật toán.

     

     

    ====================================================== 38

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

    Hình 17: Bộ đảo dấu dùng IC thuận toán

     

    Đây thực chất là 1 bộ đảo với điện áp đầu vào đảo chính là đầu ra của bộ so sánh . Hai điện trở R3 chọn bằng R4

     

    Ta có Uss2=- RR43 .Uss1=- Uss1

     

    Như vậy Uss2 chính là tín hiệu đảo của Uss1

     

    2.4. Khâu tạo xung răng cưa :

     

     

    Hình18:Sơ đồ tạo xung răng cưa

     

    Có nhiều phương pháp tạo xung răng cưa như: Dùng Điôt kết hợp với

     

    nhiều cuộn dây biến áp lệch pha nhau; dùng Điôt và tụ điện; Dùng Tranzitor

     

    và tụ điện; dùng khuếch đại thuật toán và tụ điện. Tuy nhiên chỉ có hai

     

    phương pháp sau cùng là được dùng. Tuy thế, nhược điểm chung của các sơ

     

    đồ tạo điện áp răng cưa dùng Tranzitor là sự phụ thuộc khá rõ thời điểm mở

     

    ====================================================== 39

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    và khoá của các Tran vào điện áp vào cực Bazơ, do vậy điện áp răng cưa

     

    cũng ít nhiều bị ảnh hưởng. Mặt khác độ tuyến tính của răng cưa cũng không thật cao. Hiện nay mạch tạo răng cưa sử dụng OA ngày càng được ứng dụng rộng rãi do khắc phục được các nhược điểm trên, hơn nữa giá thành của OA đã khá rẻ chứ không như trước nữa.

    Hình trên là một sơ đồ tạo răng cưa có dạng đi xuống dùng một OA.

     

    Nguyên lý hoạt động:

     

    • nửa chu kì khi điện áp đầu ra của xung vuông là âm, điốt D3 dẫn. Sử

    dụng đặc điểm của OA là điện áp vào cửa đảo và không đảo bằng nhau ta có điện thế của đầu vào đảo bằng 0V do điểm (+) nối với 0V. Lúc đó sơ đồ mạch cho ta thấy:

     

    • Điện áp trên tụ C bằng điện áp ở đầu ra của OA2: uc=ub
    • Điện áp trên điện trở R5 bằng điện áp điện áp ở đầu ra của OA1(bỏ qua sụt áp trên điôt Đ1); ur2=u

    Thông thường mạch thiết kế với điều kiện R5<< R6, dẫn đến ir6 <ir5 , nên để đơn giản khi phân tích, có thể bỏ qua dòng ir3 trong giai đoạn này. Như vậy dòng qua tụ điện iC bằng dòng ir2 vì dòng vào cửa (-) của OA vô cùng lớn. Kết hợp những điều trên ta có:

     

    1

    1

    		  

    1  U a

    		  

    Ubh

    		  

    ub  = uc  =

    		  

    ∫ic dt =

    		  

    ∫iR5 dt =

    		  

    ∫

    		  

    dt =

    		  

    t.

    C

    C

    C

    R

    C.R
           

    5

    		  

    5

    		  

    Như vậy điện áp trên tụ C còng như đầu ra tăng trưởng tuyến tính. Khi điện áp này đạt trị số ngưỡng của điôt ổn áp Đ2 thì điện áp tăng tới trị số +Ubh

     

    • nửa chu kỳ sau điện áp Ua>0 (OA1 bao hoà dương : Ua=+Ubh), điốt Đ1 khoá nên dòng điện qua R5 bằng 0. Lúc này dòng qua tụ C bằng dòng

    ====================================================== 40

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    đi qua điện trở R6 , dòng điện này ngược chiều với dòng đi qua tụ V ở nửa chu kỳ trước có nghĩa là tụ C phóng điện:

    1

    		  

    1   E

    		  

    E

    		    

    ub  = uc  = U oa −

    		  

    ∫iR6 dt =U oa −

    		  

    ∫

    		  

    dt =U oa −

    		    

    t

    C

    C

    R

    C.R

    6
       

    3

    		      

    Do đó điện áp trên tụ C,cũng như điện áp ra, giảm xuống tuyến tính.Khi điện áp giảm đến không rồi âm xuống thì điốt Đ2 dẫn theo chiều thuận như các đi ốt thông thường, giữ cho điện áp ở giá trị xấp xỉ 0V.

     

    Từ đây mạch trở lại trạng thái đầu và điện áp nhận được trong một chu kỳ lưới điện áp xoay chiều có dạng răng cưa đi xuống.

     

    2.5.Khâu so sánh (tạo xung điều khiển):

     

    Để xác định thời điểm mở van IGBT ta sẽ so sánh 2 tín hiệu là Utựa và Uđk.Ta sẽ dùng khuếch đại thuật toán để thực hiện nhiệm vụ này bởi vì những lý do sau:

     

    +Tổng trở vào của OA rất lớn nên không gây ảnh hưởng tới các điện áp đưa vào so sánh ,nó có thể tách biệt hoàn toàn chúng để không tác động sang nhau.

     

    +Tầng vào của OA thường là khuếch đại vi sai, mặt khác số tầng nhiều nên hệ số khuếch đại khá lớn. Vì thế độ chính xác so sánh cao, độ trễ không quá vài μs.

     

    +Khâu so sánh dùng OA cũng có 2 kiểu đấu các điện áp là so sánh 2 cửa

     

    và so sánh 1 cửa.

     

    a)so sánh 1 cửa

     

    ====================================================== 41

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

    Hình 19a: So sánh 1 cửa

     

    Hai điện áp Utựa và Uđk được đưa tới cùng 1 cực của OA thông qua 2 điện trở đầu vào R1,R2.

    Cửa còn lại, để tăng độ chính xác so sánh thì đấu qua điện trở R3=R1//R2 xuống đất.

     

    Điểm lật trạng thái là Un=Up=0

     

     

    Utua

    + Udk

    		    

    ⇒ Udk=-

    R2

    		  

    ⇔

    		  

    R1

    		    

    R2

    		  

    =0

    .Utựa
     

    1

    		  

    +

    1

    		    

    R1
                 
         

    R1

    R2

    		          
                               

    Biểu thức này cho thấy điện áp ra đảo ngược trạng thái thì 2 điện áp so sánh cần phải trái dấu nhau.

     

    b)So sánh 2 cửa:

     

    Uđk và Utựa tới 2 cực khác nhau của OA.

     

    Điện áp ra tuân theo quy luật : Ura=Ko.(U+-U–)

     

    Với Ko là hệ số khuếch đại của OA

     

     

    ====================================================== 42

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

    Hình 19b: So sánh 2 cửa

     

    Điểm lật trạng thái ứng với Utựa=Uđk.

     

    +Khi Utựa >Uđk thì U= Utựa- Uđk > 0 ⇒ Uso sánh =+Ura max.

     

    +Khi Utựa < Uđk thì U<0 ⇒ Uso sánh =-Ura max.

     

    Như vậy các điện áp đưa vào so sánh phải cùng dấu thì mới có hiện tượng thay đổi trạng thái đầu ra.Và độ chênh lệch tối đa giữa 2 cửa trạng thái khi làm việc không được vượt quá giới hạn cho phép của loại OA đã chọn.

     

    Kết luận: Ta sẽ sử dụng sơ đồ so sánh 2 cửa.

     

    2.6. Khâu tạo điện áp đóng mở van:

     

    Vì IGBT là phần tử điều khiển bằng điện áp, giống như MOSFET nên yêu cầu điện áp có mặt liên tục trên cực điều khiển để xác định chế độ khoá, mở.

     

     

    ====================================================== 43

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

     

     

    Hình 20: Sơ đồ đóng mở mạch điều khiển cho IGBT

     

    Tín hiệu mở có biên độ UGE , tín hiệu khoá có biên độ – UGE cung cấp cho mạch G-E thông qua điện trở RG ,RP .mạch G-E được bảo vệ bằng Điot ổn áp ở mức khoảng [-18 V , +18 V] .

     

    Do có tụ kí sinh giữa G và E nên kĩ thuật điều khiển MOSFET có thể được áp dụng, tuy nhiên điện áp khoá phải lớn hơn. Điện áp đóng mở ± UGE phụ thuộc vao IGBT đã chọn.

     

    Điện trở RG ảnh hưởng đến tổn hao công suất điều khiển .Điện trở RG nhỏ, giảm thời gian xác lập tín hiệu điều khiển ,giảm ảnh hưởng của

    dU CE  , giảm tổn thất năng lượng trong quá trình điều khiển nhưng lại làm

    dt

     

    mạch điều khiển nhạy cảm hơn với điện cảm ký sinh trong mạch điều khiển .

     

    CS , RS là mạch trợ giúp để giảm thời gian đóng mở IGBT .

     

    CS có trị số 0.1 μF

     

    RS =10 ± 33 Ω

     

    RP =2,2 KΩ

     

    RG = 3,3 ± 27Ω

     

    ====================================================== 44

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    ZD1 , ZD2 có điện áp ổn áp khoảng 18V.

     

    3.Tính toán chi tiết mạch điều khiển :

     

    Trong toàn bộ sơ đồ mạch ta sử dụng toàn bộ 3 khuếch đại thuật toán .

     

    • đây ta sử dụng 1 IC loại TL 084 do hãng TexasInstruments chế tạo, mỗi IC này có 4 khuếch đại thuật toán.

    Thông số của TL084 :

     

    +Điện áp nguồn nuôi

    		    

    : Vcc = ± 15 (V) chọn Vcc = ± 12 (V)

    +Hiệu điện thế giữa hai đầu vào

    : ± 30 (V)

    		  

    +Nhiệt độ làm việc

    		    

    : T = -25÷ 850 C

    +Công suất tiêu thụ

    		    

    : P = 680 (mW) = 0,68 (W)

    +Tổng trở đầu vào

    		    

    : Rin= 106 ( MΩ)

    +Dòng điện đầu ra

    		    

    : Ira = 30 ( pA).

    +Tốc độ biến thiên điện áp cho phép

    : du/dt = 13 (V/μs)

    14

    13

    12

    11

    10

    9

    8
     

    –

    		      

    –

    		  
     

    +

    		      

    +

    		  
     

    +

    		      

    +

    		  
     

    –

    		      

    –

    		  

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Ucc

     

    H×nh 1.39 .S¬ ®å c h©n IC TL084

     

    Dòng điện vào được hạn chế để Ilv  < 1 (m A).

     

    ====================================================== 45

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    3.1. Nguồn nuôi cấp cho mạch điều khiển.

     

    a)Cuộn thứ cấp thứ nhất:

     

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7812 và

     

    7912.Điện áp đầu ra của các IC này chọn 12V. Điện áp đầu vào chọn 20V.

     

    Điện áp thứ cấp của các cuộn a1,b1,c1 là :

     

    U21= 2Ud.34 = 220.34 =8.547

     

    Chọn U21=9(V)

     

    Các thông số chung của vi mạch này:

     

    Điện áp đầu vào : UV = 7÷35 (V).

     

    Điện áp đầu ra : Ura= 12(V) với IC 7812. Ura= -12(V)  với IC 7912

     

    Dòng điện đầu ra :Ira = 0÷1 (A).

     

    Tụ điện C1, C3 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao.

     

    Chọn C1= C2 =C3 =C4 = 470 (μF) ;

     

    b)Cuộn thứ cấp thứ hai:

     

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7815 và

     

    7915.Điện áp đầu ra của các IC này chọn 15V. Điện áp đầu vào chọn 20V.

     

    Điện áp thứ cấp của các cuộn a1,b1,c1 là :

     

    U21= 2Ud.34 = 220.34 =8.547

     

    Chọn U21=9(V)

     

    Các thông số chung của vi mạch này:

     

    Điện áp đầu vào : UV = 7÷35 (V).

     

    Điện áp đầu ra : Ura= 15(V) với IC 7815. Ura= -15(V)  với IC 7915

     

    Dòng điện đầu ra :Ira = 0÷1 (A).

     

    ======================================================

     

    46

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    Tụ điện C5, C7 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao.

     

    Chọn C5= C6 =C7 =C8 = 470 (μF)

     

    Tính biến áp nguồn :

    Ua-1=8.547V

    Ia-1=1000mA

     

    Ua-2=8.547V

    Ia-2=1000mA

    Tính công suất :

    P2-1=3.U2-1.I2-1=3*8.547*1=25.641W

    P2-2=3.U2-2.I2-2=3*8.547*1=25.641W

    Tổng công suất 😛∑=P2-1+P2-2=51.282W

    ⇒Chọ n máy BA có P=60w Trên thực tế đối với loại MBA có công suất nhỏ ta có tiết diện lõi sắt :

    S=1,2  SΣ  = 1,2  60 =9.295cm2

    Chọn lá thép E30 với kích thước 30×30 . Với loại biến áp này ta có công

     

    thức

    Wo=

    K

    		    

    S

    		  
         
     

    -Wo:Số vòng /1V

    		  
     

    -K : hệ số kinh ngiệm (42÷60)

    		  
     

    (ở đây ta chọn K =50).Thay số vào ta có :

    		  

    W0=

    50

    =5.38vòng/1v

    		  

    9.295
             

    -Số vòng cuộn dây sơ cấp :

    W1 = WoU1=5.38*220=1183.6vòng

    W2-1= Wo.U2-1=5.38*8.54=45.9452 vòng

    W2-2= W0.U2-2= 5.38*8.54=45.9452 vòng

     

    Chọn W1=1200 vòng

    Chọn W21=46 vòng

    Chọn W22=46 vòng

     

    -Tính tiết diên dây dẫn:

     

    Chọ n MBA có hiệu suất n=0.85%. (Để đơn giản ta xem như điện trở của dây dẫn rất nhỏ)

     

    Tỉ số MBA : k= ¦¦WW12 = II12 = 120046 = 0.0383

     

    ====================================================== 47

     

     

    = 0.4

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    • I1=I2*0.0383=1*0.0383=0.0383 (A)

    Tiết diện dây sơ cấp:

    s1=

    I1

    =

    0.0383

    = 0.01532

    ( J1=2.5 A

    mm2

    )
       
       

    J1

    2.5

    		        

    Đường kính dây sơ cấp: d1=

    4s

    =  4 * 0.01532

    = 0.14

    (mm2)

    		    
       

    3.14

    		  

    3.14

    		        
                         

    Tương tự ta tinh được tiết diện dây và đường kính dây thứ cấp :

     

    s2= IJ21 = 21.5

     

     

    4s

    		  

    4 * 0.4

    2

    d2=

    3.14

    =

    3.14

    = 0.714  (mm )

    3.2. Khâu tạo dao động :

     

    Tính toán chi tiết các phần tử khâu dao động xung vuông:

     

    Chu kỳ xung ra tại chân 3: T= 0,693.C1(R1+R2)

     

    Chọn tần số xung là 400Hz

    Chọn tụ điện C1 =0.1μF

     

    • điện trở R1=R2=18kΩ

    3.3. Khâu đảo dấu :

     

    Đây thực chất là một bộ cộng đảo với R3 =R4 Khi đó Uss1= -Uss2

     

    Chọn R4 =R3 =10 k Ω

     

    3.4. Khâu tạo điện áp răng cưa:

     

    Tụ điện C chọn 0.1μF. Điốt ổn áp Đ2 chọn theo biên độ điện áp răng cưa:

     

    chọn Uoa=12V.

     

    Điện trở R6 tính từ điều kiện sau thời gian Tph điện áp trên tụ giảm từ giá trị Uoa xuống đến 0

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    uc (Tph ) = U oa −

    E.Tph

    = 0

    Rút ra:

    R6

    =

    		  

    E.Tph

    =

    15.0,669.10

    −3

    =8.3.10

    3

    (Ω)
               

    12.0,1.10−6

    		  

    C.R .2

    U

    oa

    .C

    		    
                       
     

    6

    		                            

    Vậy ta được giá trị điện trở R6 là 10K

     

    Do có hạn chế chặt chẽ về thời gian nạp tụ nên ta tính R2 từ biểu thức nạp cho tụ điện( chứ không bỏ qua như khi phân tích định tính):

    uc (t) = (

    Ubh −U D1

    −

    E

    )

    t
       

    C
     

    R5

    R6

    Trong thời gian tn điện áp trên tụ phải vượt giá trị điện áp ổn áp, suy ra:

     

    (

    Ubh −U D1

    −

    E

    )

    tn

    ≥ U oa
         
     

    R5

    R6   C

    		  

    Từ đây ta rút ra R5:

     

    R5 ≤

    		  

    Ubh − 0,7

    		  

    =

    		  

    7,5 − 0,7

    		  

    = 2092.3(Ω)
     

    C.Uoa

    +

    E

    		    

    0,1.10−6.5

    +

    15

    		  
       

    tn

    R6

    		              
             

    0,2

    20.103

    		    

    Chọn R5 = 2K

     

    3.5. Khâu tạo điện áp so sánh

     

    Chọn điện trở hạn chế dòng vào trước hai cửa của KĐTT là R3=R4> UvIv

     

    .Chọn để hạn chế Iv < 1mA

     

    • R8 > 1012−3 =12k . Chọn R8=20 (k Ω )

    điện áp điều khiển ta chọn là 12v lấy từ nguồn tạo ra ở trên. Vậy biến trở R 7 phải thoả mãn:

     

    R 7 > 105−3 =5k => Chọn R 7 =5(k Ω )

     

    3.6. Khâu tạo điện áp đóng mở IGBT

     

    Ta sử dụng Tranzito C828 có β =30

     

    Đồ án điện tử công suất

     

    ======================================================

     

    • đây ta mong muốn Tranzito làm việc như một khóa điện tử ,đóng mở theo

    chu kỳ của xung.

     

    – Để Tranzito làm việc ở chế độ mở thông bão hòa cần IB >IC/ β

     

    Khi Tranzito mở thông bão hòa IC =

    15 − (−15)

    =

    30
           
     

    R10 + R11

    R10 + R11
         
               

    Chọn R10=R11 =50 Ω

     

    • IC =30/100 =0,3(A) => IB > 3000,3 =1(mA)

    Vậy R9 =RB<

    Uv

    =

    12V

    = 12k Ω
         
     

    1mA
     

    I B

    		  
               

    Chọn R9 =10 k Ω

     

     

     

     

     

    ====================================================== 50

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]