Đề tài Thiết kế hệ thống truyền động Van - Động cơ một chiều không đảo chiều quay

KÕt luËn: S¬ ®å chØnh l−u tia 3 pha lμ mét s¬ ®å hoμn chØnh, chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra tèt h¬n s¬ ®å h×nh tia 2 pha, nh−ng sè van nhiÒu h¬n vμ m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p h¬n s¬ ®å h×nh tia 2 pha, do ®ã ta kh«ng sö dông s¬ ®å nμy cho ®Ò tμi. S¬ ®å chØnh l−u h×nh cÇu 3 pha lμ mét s¬ ®å chØnh l−u tèt. Cho phÐp sö dông ë hÖ thèng truyÒn ®éng c«ng suÊt lín, chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra tèt, ®iÖn ¸p ®Æt trªn van nhá h¬n mét nöa so víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn mçi van cña s¬ ®å chØnh l−u h×nh tia 2 pha vμ 3pha do ®ã dÔ chän van trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, nh−ng nh−îc ®iÓn cña nã lμ m¹ch ®éng lùc phøc t¹p, m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p, sè l−îng van nhiÒu, gi¸ thμnh cao, trong khi yªu cÇu cña phô t¶i mμ ®Ò t¶i cho kh«ng cÇn chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra qu¸ tèt. S¬ ®å chØnh l−u h×nh tia hai pha cã D0 lμ s¬ ®å ®¬n gi¶n h¬n so víi s¬ ®å chØnh l−u h×nh cÇu vμ h×nh tia 3 pha. §Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña phô t¶i mμ ®Ò tμi ®· cho vμ b¶o ®¶m ®−îc tÝnh kinh tÕ ta chän s¬ ®å chØnh l−u h×nh tia 2 pha cã D0 lμ m¹ch ®éng lùc cña hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn. B. Chän ph−¬ng ph¸p h∙m. §Ó h·m mét hÖ T§§ cã thÓ: - H·m theo ph−¬ng ph¸p c¬. - H·m theo ph−¬ng ph¸p ®iÖn . H·m theo ph−¬ng ph¸p c¬ lμ dïng phanh c¬ hoÆc phanh ®iÖn-c¬,phanh ®iÖn c¬ th−êng ®Æt ë cæ trôc ®éng c¬ vμ cã nhiÒu kiÓu,nhiÒu lo¹i nh−ng nguyªn t¾c ho¹t ®éng chung t−¬ng tù nhau.§ã lμ khi cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ch¹y th× cuén phanh còng ®−îc cÊp ®iÖn vμ cæ trôc ®éng c¬ ®−îc níi láng . Khi c¾t ®iÖn ®Ó ®éng c¬ dõng th× cuén phanh còng mÊt ®iÖn vμ cæ trôc ®éng c¬ bÞ Ðp l¹i. H·m mét hÖ T§§ nh»m mét trong c¸c môc ®Ých sau : ƒ Dõng hÖ T§§ ƒ Gi÷ hÖ thèng ®øng yªn khi hÖ thèng dang chÞu mét lùc cã h−íng g©y chuyÓn ®éng. ƒ Gi¶m tèc hÖ T§§ ƒ Gh×m cho hÖ T§§ lμm viÖc víi tèc ®é æn ®Þnh Hai môc ®Ých sau kh«ng dïng phanh ®iÖn-c¬ v× rÊt khã thùc hiÖn.Ph−¬ng ph¸p h·m b»ng ®iÖn tá ra cã hiÖu lùc trong tÊt c¶ c¸c tr−êng hîp. Tr¹ng th¸i h·m cña ®éng c¬ lμ tr¹ng th¸i ®éng c¬ sinh ra m«men ®iÖn tõ ng−îc víi chiÒu quay mμ r«to dang cã. Phanh h·m c¬ vμ ®iÖn-c¬ cã m¸ phanh tú Ðp vμo trôc ®éng c¬ khi phanh.Khi h·m ®iÖn, trôc ®éng c¬ kh«ng bÞ phÇn tö nμo tú vμo c¶ mμ chØ cã m«men ®iÖn tõ t¸c dông vμo r«to ®éng c¬ ®Ó c¶n l¹i chuyÓn ®éng quay ®ã cña ®éng c¬. Cã 3 tr¹ng th¸i h·m : ƒ H·m t¸i sinh (h·m tr¶ n¨ng l−îng vÒ l−íi) ƒ H·m ng−îc ƒ H·m ®éng n¨ng. §Æc ®iÓm chung cho c¶ 3 tr¹ng th¸i h·m ®iÖn lμ ®éng c¬ ®Òu lμm viÖc oÎ chÕ ®é m¸y ph¸t,biÕn c¬ n¨ng mμ hÖ T§§ ®ang cã qua ®éng c¬ thμnh ®iÖn n¨ng ®Ó hoμn tr¶ vÒ l−íi (h·m t¸i sinh) hoÆc tiªu thô ë d¹ng nhiÖt trªn ®iÖn trë (h·m ng−îc, h·m ®éng n¨ng). M«men ®Ó quay ®éng c¬ ë chÕ ®é m¸y ph¸t sÏ lμ m«men h·m ®èi víi hÖ T§§. §èi víi ®éng c¬ 1 chiÒu KT§L ta cã c¸c ph−¬ng ph¸p h·m lμ : ƒ H·m t¸i sinh . ƒ H·m ng−îc. ƒ H·m ®éng n¨ng : ¾ H·m ®éng n¨ng : kÝch tõ tù kÝch. ¾ H·m ®éng n¨ng : kÝch tõ ®éc lËp. Ta ®i xÐt tõng ph−¬ng ph¸p h·m a1. H·m t¸i sinh . H·m t¸i sinh x¶y ra khi tèc ®é quay cña ®éng c¬ lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i. Khi h·m t¸i sinh E−>U− ®éng c¬ lμm viÖc nh− mét m¸y ph¸t ®iÖn song song víi l−íi. So víi chÕ ®é ®éng c¬, dßng vμ momen h·m ®· ®æi chiÒu vμ ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: I h = U u - E u R = Kfw o - Kfw o < 0 R Mh=KfIn<0 TrÞ sè h·m lín dÇn lªn cho ®Õn khi c©n b»ng víi m«men phô t¶i cña c¬ cÊu th× hÖ thèng lμm viÖc æn ®Þnh víi wo®>wo. Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ë ®o¹n h·m t¸i sinh lμ U R w = u - u . M Kf (Kf) 2 §−êng ®Æc tÝnh c¬ ë tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh n»m trong gãc phÇn t− thø 2 vμ thø 4 cña mÆt ph¼ng to¹ ®é. Trong tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh, dßng ®iÖn h·m ®æi chiÒu vμ c«ng suÊt ®−îc ®−a tr¶ vÒ l−íi cã gi¸ trÞ P=(E-U)I. §©y lμ ph−¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nhÊt v× ®éng c¬ sinh ra ®iÖn n¨ng h÷u Ých. * H·m t¸i sinh x¶y ra trong c¸c tr−êng hîp sau ®©y : + §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn ¸p nguån. + Víi t¶i mang tÝnh chÊt thÕ n¨ng, ta tiÕn hμnh h¹ t¶i b»ng c¸ch ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p ph¶n øng.ë ®ay ta nghiªn cøu t¶i mang tÝnh chÊt ph¶n kh¸ng nªn ta kh«ng xÐt tr−êng hîp nμy . Khi h·m t¸i sinh kh«ng nªn ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch phÇn øng v× ®−a thªm ®iÖn trë phô vμo sÏ lμm cho hiÖu suÊt cña viÖc h·m t¸i sinh gi¶m ®i vμ tèc ®é lμm viÖc khi h·m lín g©y mÊt an toμn . * NhËn xÐt : H·m t¸i sinh lμ ph−¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nh−ng do ta chän lo¹i bé biÕn ®æi lμ cÇu mét pha tøc lμ bé biÕn ®æi ®¬n. Bé biÕn ®æi ®¬n kh«ngcho phÐp dÉn dßng ng−îc mμ chØ cho dÉn dßng theo mét chiÒu nªn hÖ truyÒn ®éng cña ta kh«ng thùc hiÖn ®−îc h·m t¸i sinh. a2. H·m ng−îc Hμm ng−îc lμ tr¹ng th¸i m¸y ph¸t cña ®éng c¬, mμ khi r«to cña ®éng c¬ quay ng−îc chiÒu so víi chiÒu quay do cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nguån g©y ra . Cã 2 lo¹i h·m ng−îc : + H·m ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch phÇn øng. + H·m ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng vμ ®−a thªm ®iÖn trë phô . Ta ®i xÐt c¸c lo¹i h·m ng−îc nªu trªn : * H·m ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch phÇn øng (sö dông víi t¶i mang tÝnh chÊt thÕ n¨ng) h Dßng ®iÖn h·m: I  = U u + E u  = Kfw o + Kfw o R u + R f R u + R f Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: w = U dm  Ru + R f 2 - .M Kf dm (Kfdm ) (Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ lμ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh biÕn trë) NhËn xÐt: Khi h·m ng−îc ta vÉn sö dông ®iÖn l−íi do ®ã sÏ kh«ng thùc hiÖn ®−îc khi sù cè mÊt ®iÖn. * H·m ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p vμ ®−a thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch ph¶n øng: Víi kiÓu h·m nμy cã nh−îc ®iÓm gièng nh− tr−êng hîp h·m trªn nã cßn cã thªm nh−îc ®iÓm n÷a lμ ph¶i thªm thiÕt bÞ c¾t ®iÖn vμo ®óng thêi ®iÓm tèc ®é ®éng c¬ b»ng kh«ng (w=0) nÕu kh«ng ®éng c¬ (M®c>Mc) sÏ quay ng−îc l¹i. V× th«ng th−êng ®éng c¬ lμm viÖc ë ®iÓm a trªn ®Æc tÝnh tù nhiªn víi t¶i Mc ta ®æi chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng vμ ®−a thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch, ®éng c¬ chuyÓn sang lμm viÖc ë ®iÓm b trªn ®Æc tÝnh biÕn trë. T¹i b m« men ®· ®æi chiÒu chèng l¹i chiÒu quay cña ®éng c¬ nªn tèc ®é gi¶m theo ®o¹n bc, t¹i c tèc ®é b»ng kh«ng nÕu ta c¾t phÇn øng ra khái ®iÖn ¸p nguån ®Æt vμo ®éng c¬ th× ®éng c¬ sÏ dõng l¹i, cßn nÕu ta kh«ng nÕu ta kh«ng c¾t phÇn øng ra khái ®iÖn ¸p nguån ®Æt vμo ®éng c¬ th× t¹i c (Mo>Mc) ®éng c¬ sÏ quay ng−îc l¹i vμ lμm viÖc æn ®Þnh t¹i d. Trong tr−êng hîp nμy dßng ®iÖn h·m rÊt lín v×: h I = - U u - E u  = - U u - E u R u + R f R S M h = K FIh V× vËy cÇn ®−a thªm ®iÖn trë Rf ®ñ lín vμo m¹ch phÇn øng ®Ó h¹n chÕ Ih. Tãm l¹i h·m ng−îc b»ng ph−¬ng ph¸p ®¶o cùc tÝnh ®Æt vμo phÇn øng ®éng c¬ nh¬ trªn dßng ®iÖn rÊt lín g©y tæn thÊt n¨ng l−îng lín. E− cïng chiÒu U ®éng c¬ lμm viÖc nh− mét m¸y ph¸t m¾c nèi tiÕp víi l−íi. Lóc ®ã nã võa nhËn n¨ng l−îng tõ l−íi ®iÖn ®ång thêi n¨ng l−îng ®iÖn do nã ph¸t ra ®Òu tiªu t¸n trªn m¹ch phÇn øng d−íi d¹ng nhiÖt lμm gi¶m tuæi thä ®éng c¬. MÆt kh¸c nÕu nh− tèc ®é ®éng c¬ ®· gi¶m thÊp nÕu ta kh«ng c¾t ®éng c¬ ra khái l−íi mét c¸ch chÝnh x¸c th× ®éng c¬ sÏ quay ng−îc l¹i do ®ã kh«ng phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ. Trong s¬ ®å bé chØnh l−u tia 2 pha cã D0 ta chän cho hÖ thèng truyÒn ®éng kh«ng lμm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l−u, kh«ng cã chuyÓn n¨ng l−îng vÒ nguån do ®ã kh«ng cã h·m t¸i sinh. MÆt kh¸c phô t¶i ®· cho kh«ng ®¶o chiÒu, suÊt ®iÖn ®éng E kh«ng ®æi chiÒu v× vËy tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®¶o chiÒu. Muèn h·m ng−îc ta ph¶i cã c¸c c«ng t¾c t¬ ®Ó thùc hiÖn ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p, nh− vËy sÏ rÊt phøc t¹p, gi¸ thμnh cao, kÝch th−íc l¹i lín. MÆt kh¸c vÒ mÆt n¨ng l−îng th× h·m ng−îc cã chØ tiªu n¨ng l−îng xÊu nhÊt, cho nªn ta kh«ng chän h·m ng−îc trong hÖ thèng truyÒn ®éng. V× vËy chØ cßn l¹i cã h·m ®éng n¨ng víi −u ®iÓm lμ ®¬n gi¶n vμ chØ tiªu n¨ng l−îng h¬n ë h·m ng−îc lμ hîp lý h¬n c¶ cho hÖ thèng truyÒn ®éng. * Chọn thiết bị bảo vệ sơ đồ mạch động lực: 1- AB: Aptomat dùng để bảo vệ và đóng cắt mạch điện. 2- MBA: Máy biến áp chỉnh lưu cung cấp điện áp phù hợp cho bộ chỉnh lưu, cách li về mặt điện giữa nguồn xoay chiều với mạch động lực bộ chỉnh lưu. 3- R,C: Các điện trở và điện dung dùng để bảo vệ quá gia tốc điện áp qua các van. 4- CK: Cuộn kháng san bằng được mắc nối tiếp với mạch động lực để san bằng dòng điện qua phụ tải. 5- RH: Điện trở dùng để hãm động năng, làm giảm thời gian hãm và dòng điện hãm cho động cơ. * S¬ ®å m¹ch ®éng lùc T1 * * * BA ATM C R Ul~ D0 T2 C R rh H ck ®c CKT rKT + UKT - Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch h∙m: Khi hÖ thèng lμm viÖc b×nh th−êng c¸c tiÕp ®iÓm K th−êng më ®ãng, c¸c tiÕp ®iÓm K th−êng ®ãng më nhê m¹ch ®iÒu khiÓn qua tr×nh khëi ®éng (ë ®©y kh«ng tr×nh bμy). Khi muèn h·m ®éng c¬ ta tiÕn hμnh Ên nót dõng ë m¹ch ®iÒu khiÓn. Lóc ®ã c¸c tiÕp ®iÓm K trë vÒ tr¹ng th¸i lμm viÖc b×nh th−êng ®éng c¬ ®−îc c¾t ra khái l−íi, ®iÖn trë h·m ®−îc ®−a vμo ho¹t ®éng, cuén d©y kÝch tõ vÉn ®−îc cÊp ®iÖn. Do qu¸n tÝnh c¬ roto ®éng c¬ vÉn quay vμ sinh ra mét søc ®iÖn ®éng E=K.Φ.ω. Søc ®iÖn ®éng nμy khÐp m¹ch qua Rh vμ tiªu t¸n n¨ng l−îng -> ®éng c¬ ®−îc h·m. Qu¸ tr×nh h·m tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dÇn. Khi nμo tèc ®é ®éng c¬ b»ng 0 th× qu¸ tr×nh h·m kÕt thóc. PhÇn 3 Chän vμ ph©n tÝch m¹ch ®iÒu khiÓn III.1. Giíi thiÖu chung: §Ó cã ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬ th× c¸c Tiristo cÇn cã c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn; dÉn ®Õn cÇn cã m¹ch ph¸t xung cÊp cho c¸c Tiristo.§Ó ®¹t ®−îc sù æn ®Þnh tèc ®é cμn cã ph¶n håi ©m vμ do vËy cÇn ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ hÖ sè khuÕch ®¹i nªn ta ph¶i cã bé khuÕch ®¹i. Ngoμi ra cÇn cã nguån nu«i c¸c kh©u ph¸t xung, khuÕch ®¹i. CÇn cã bé t¹o ra ®iÖn ¸p chñ ®¹o, lÊy tÝn hiÖu ph¶n håi. III.2. ThiÕt kÕ m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn s¬ ®å chØnh l−u III.2.1. Giíi thiÖu chung: Ta ®· biÕt ®Ó van cña bé chØnh l−u cã thÓ më t¹i c¸c thêi ®iÓm mong muèn th× ngoμi ®iÒu kiÖn trªn van ®ã ph¶i cã ®iÖn ¸p thuËn th× trªn ®iÖn cùc ®iÒu khiÓn vμ katot cña van ph¶i cã mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (mμ th−êng gäi lμ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn). §Ó cã hÖ thèng xuÊt hiÖn theo ®óng yªu cÇu më van ng−êi ta sö dông mét m¹ch ®iÖn t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®ã gäi lμ m¹ch ®iÒu khiÓn hay hÖ thèng ®iÒu khiÓn bé chØnh l−u . - C¸c xung ®iÒu khiÓn ®−îc tÝnh to¸n vÒ ®é dμi xung sao cho ®ñ thêi gian cÇn thiÕt (víi mét ®é dù tr÷ nhÊt ®Þnh) ®Ó më van víi mäi lo¹i phô t¶i cã thÓ cã khi s¬ ®å lμm viÖc. Th«ng th−êng ®é dμi xung n»m trong kho¶ng 200 ®Õn 600 m s . - C¸c hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn bé chØnh l−u hiÖn nay ®ang sö dông cã thÓ ph©n chia lμm hai nhãm: Nhãm hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé vμ nhãm hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh«ng ®ång bé. Nhãm thø nhÊt ®ang ®−îc sö dông phæ biÕn hiÖn nay vμ ta chØ nghiªn cøu nhãm nμy. C¸c hÖ thèng ®ång bé th−êng sö dông hiÖn nay bao gåm: + HÖ thèng ®iÒu khiÓn theo pha ngang: ph−¬ng ph¸p nμy cã −u ®iÓm lμ cã m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n nh−ng cã 1 sè nh−îc ®iÓm lμ ph¹m vi ®iÒu khiÓn gãc më a kh«ng réng. RÊt nh¹y víi sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p nguån vμ khã tæng hîp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Do nh÷ng nh−îc ®iÓm nμy mμ hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo ph−¬ng ph¸p pha ngang kh«ng phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ. + Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn dïng ®ièt hai cùc gèc (Tranzito mét tiÕp gi¸p): M¹ch ph¸t xung ph−¬ng ph¸p nμy ®¬n gi¶n nh−ng cã nh−îc ®iÓm lμ chØ phï hîp víi hÖ thèng c«ng suÊt nhá, ®¶o chiÒu khã kh¨n. Cho nªn trong thùc tÕ Ýt dïng. + Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng: ph−¬ng ph¸p nμy tuy cã m¹ch ph¸t xung phøc t¹p nh−ng ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu chØ tiªu chÊt l−îng. - §é réng xung ®¶m b¶o yªu cÇu lμm viÖc. - Tæng hîp tÝn hiÖu dÔ dμng. - Gãc më a cña tiristor cã thÓ thay ®æi ®−îc trong kho¶ng réng. - §é dèc s−ên tr−íc cña xung ®¶m b¶o cã hÖ sè khuyÕch ®¹i phï hîp,lμm viÑc tin cËy chÝnh x¸c víi ®é nh¹y cao. - Cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc hÖ cã c«ng suÊt lín. * Sau ®©y ta sÏ x©y dùng mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo pha ®øng. S¬ ®å khèi cña m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn: - Nguyªn t¾c thiÕt kÕ m¹ch t¹o xung trong c¸c bé chØnh l−u: VÒ nguyªn t¾c mçi Tiristor cã mét kªnh. Ta sö dông m¹ch ®éng lùc lμ chØnh l−u tia 2 pha cã D0 th× ph¶i cã hai kªnh t¹o xung, kªnh nä lÖch kªnh kia 1800 2. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn theo pha ®øng Khèi 1 Khèi 2 Khèi 3 u1 §BH & FSRC  urc  SS TX  X§K u®k Khèi 1: Khèi ®ång bé ho¸ vμ ph¸t sãng r¨ng c−a. Khèi nμy cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu ®ång bé ho¸ vμ ph¸t ra sãng ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c−a ®Ó ®−a vμo khèi so s¸nh. Khèi 2: Khèi so s¸nh, cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tùa h×nh r¨ng c−a víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®Ó ph¸t ra tÝn hiÖu xung ®iÖn ¸p ®−a tíi m¹ch t¹o xung. Khèi 3: Khèi t¹o xung, cã nhiÖm vô t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®−a tíi ch©n ®iÒu khiÓn cña Tiristo. III.2.2. Ph©n tÝch lùa chän kh©u ®ång bé ho¸ vµ t¹o sãng r¨ng c−a a. NhiÖm vô cña khèi: T¹o ra hÖ thèng c¸c xung ®iÖn ¸p cã d¹ng r¨ng c−a xuÊt hiÖn lÆp ®i lÆp l¹i víi chu kú b»ng chu kú cña ®iÖn ¸p ®ång bé (xoay chiÒu) cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l−u. §ång thêi ®iÒu khiÓn ®−îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña chóng trong mçi chu kú . b. S¬ ®å nguyªn lý: Cã nhiÒu c¸ch thiÕt kÕ khèi nμy . ë ®©y ta ph©n chia ra 3 c¸ch dùa trªn c¬ së linh kiÖn thiÕt kÕ . - § + C : §iot vμ tô. - Tr + C : Tranzitor vμ tô. - IC + C : IC vμ tô. Sau ®©y ta x©y dùng khèi ®ång bé ho¸ vμ t¹o sãng r¨ng c−a dïng IC + tô . S¬ ®å gåm BA§BH t¹o ra ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ . PhÇn t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a sö sông ®ièt, tranzitor, c¸c ®iÖn trë, tô ®iÖn vμ ë ®©y ®Ó t¹o ra dßng n¹p æn ®Þnh ta øng dông tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña c¸c bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n vi ®iÖn tö K§TT . +Ucc U1 -Ucc  BA§BH * * R1 D1 R2 R3 WR1  Tr1  C Ic1  Urc c. Nguyªn lý lµm viÖc : §iÖn ¸p xoay chiÒu qua BA§BH ta ®−îc ®iÖn ¸p ®ång bé ®Æt lªn Tr1 m¹ch lμm viÖc ë chÕ ®é ®îi nhËn ®iÖn ¸p vμo lμ U®b cho d·y xung ®iÖn ¸p r¨ng c−a , xung nμy cã s−ên tr−íc biÕn ®æi tuyÕn tÝnh vμ cã thÓ ®iÒu chØnh trÞ sè cña biªn ®é xung . T¹i ωt = 0 (U®b = 0) D1 më, Tr1 kho¸, ®iÖn ¸p tõ – Ucc qua wR1 ®Õn R3 ®−a ®Õn ®Çu vμo cña IC1 , ®Çu ra cña IC1 cã trÞ sè d−¬ng. Tô C n¹p ®iÖn víi chiÒu n¹p +Ucc ®Õn IC1 ®Õn C1 ®Õn R3 ®Õn w1 vÒ – Ucc. Dßng n¹p cã trÞ sè kh«ng ®æi : Ucc Ic1n¹p = R 3 +  wR 1 V× ®iÖn ¸p ®Çu vμo cña IC thuËt to¸n cã gi¸ trÞ rÊt nhá nªn : Urc = Uc1 = 1 0 , 01 ( T / 2 ) 0 C 1 ò ic 1 dt  + Uco T¹i ωt = π (U®b = 0) b¾t ®Çu lËt tr¹ng th¸i, dÞnh chuyÓn sang chu kú ©m nªn D1 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn D1 kho¸. D−íi t¸c dông cña nguån mét chiÒu +Ucc qua R1 sÏ lμm cho Tr1 më tô C ngõng n¹p vμ phãng ®iÖn qua Tr1 cho ®Õn khi ®iÖn ¸p trªn tô = 0 vμ ®−îc duy tr× cho ®Õn khi ωt = 2π. Sau ®ã U®b lËt tr¹ng th¸i chuyÓn sang chu kú d−¬ng tiÕp theo vμ l¹i ®−îc lÆp l¹i nh− cò. Do Urc lμ ®iÖn ¸p ra cña Ic1 cã ®iÖn trë trong rÊt nhá. V× vËy ®iÖn ¸p ra cã d¹ng kh«ng phô thuéc vμo t¶i. Víi s¬ ®å nμy dung l−îng tô C chØ cÇn rÊt nhá th−êng chän kho¶ng 200nF.V× vËy chän tô dÔ dμng. MÆt kh¸c tô phãng rÊt nhanh nªn an toμn cho Tr1 vμ ®iÖn ¸p rÊt gÇn víi d¹ng r¨ng c−a lý t−ëng. d. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p : u®b p 2p 3p O w t u rc 0 w t III.2.3. Lùa chän m¹ch so s¸nh : a. NhiÖm vô: So s¸nh ®iÖn ¸p r¨ng c−a Urc do m¹ch §BH-SRC göi tíi víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Giao ®iÓm cña hai ®iÖn ¸p nμy x¸c ®Þnh gãc ®iÒu khiÓn a . b. S¬ ®å nguyªn lý: Phæ biÕn hiÖn nay lμ c¸c s¬ ®å so s¸nh dïng Tranzitor vμ K§TT b»ng vi ®iÖn tö. ë ®©y ta sö dông khèi so s¸nh dïng IC. r4 +Urc r5 -U®k +ucc ic2 Uss -ucc c. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p : u u rc 0 u ss -u ®k w t 0 a w t Nh×n vμo gi¶n ®å ®iÖn ¸p ta thÊy: khi t¨ng U®k th× gãc ®iÒu khiÓn a sÏ t¨ng Lóc nμy ®iÖn ¸p ra cña bé chØnh l−u sÏ gi¶m (do Ud =Uo cos a ) . Do ®ã kh«ng ®óng víi quy luËt cña ®iÒu khiÓn. Do ®ã ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho khi t¨ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn th× ®iÖn ¸p ra cña bé chØnh l−u sÏ t¨ng. Lóc nμy Urc vμ U®k ph¶i cã d¹ng sau ( khi U®k t¨ng th× U’®k sÏ gi¶m): U Urc 0 U 0 a1 U  U'®k1 U'®k2 t t 0 t a2 Nh− vËy ®iÒu khiÓn lμ ®óng quy luËt : khi u®k t¨ng th× gãc a sÏ gi¶m . Lóc nμy s¬ ®å cña khèi so s¸nh sÏ lμ: +Ucc Urc U'®k IC Ur K -Ucc U®k Víi U’®k=K/U®k -Ucc R Tr U'®k WR U®k 2.3. Khèi t¹o xung vµ ph©n chia xung: - Xung ra cña kh©u so s¸nh th−êng ch−a ®ñ c¸c th«ng sè yªu cÇu cña cùc ®iÒu khiÓn. §Ó cã xung cã ®Çy ®ñ c¸c th«ng sè yªu cÇu ®ã ta ph¶i khuÕch ®¹i xung, thay ®æi ®é dμi xung, trong mét sè tr−êng hîp ph¶i ph©n chia l¹i xung vμ cuèi cïng lμ truyÒn xung tõ ®Çu ra cña m¹ch ph¸t xung tíi cùc ®iÒu khiÓn vμ cùc K cña Tiristor. * M¹ch söa xung: - Khi thay ®æi u®k th× gãc ®iÒu khiÓn sÏ thay ®æi nh− vËy sÏ xuÊt hiÖn mét sè tr−êng hîp ®é dμi xung qu¸ ng¾n hoÆc qu¸ dμi, ®Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng nμy ta dïng m¹ch söa xung cã t¸c dông thay ®æi ®é dμi xung cho phï hîp víi yªu cÇu chóng ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c: Khi cã c¸c xung vμo víi ®é dμi kh¸c nhau m¹ch vÉn cã xung ra víi ®é dμi gièng nhau theo yªu cÇu vμ gi÷ nguyªn thêi ®iÓm b¾t ®Çu xuÊt hiÖn xung. Trong ®a sè c¸c tr−êng hîp xung vμo th−êng cã ®é dμi lín h¬n xung ra ta th−êng sö dông m¹ch söa xung sau. S¬ ®å nguyªn lý +Ucc R8 R9 Uss C2 R7  tr3 D2  Usx Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch: Khi ®iÖn ¸p vμo (uv) ë møc b·o hoμ d−¬ng (tøc lμ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra cña kh©u so s¸nh cã møc b·o hoμ d−¬ng) cïng víi sù cã mÆt cña ®Þnh thiªn R8 lμm cho Tranzitor Tr3 më b·o hoμ vμ tô C2 n¹p ®iÖn theo ®−êng +uv ® C2® Tr3. Tr3 më b·o hoμ dÉn ®Õn ura= 0 . Khi ®iÖn ¸p ®Çu vμo ë møc b·o hoμ ©m (uv < 0) tøc lμ theo (+C2) ® nguån ucc ® D2® R7® (-C2). ChÝnh dßng phãng cña tô C2 sÏ ®Æt thÕ ©m lªn m¹ch ph¸t gèc cña Tranzitor Tr3 lμm cho Tr3 kho¸ dÉn ®Õn ë ®Çu ra nhËn ®−îc xung ra, nÕu nh− bá qua gi¸ trÞ cña R9 th× ®iÖn ¸p ra ura @ ucc. Khi tô C2 phãng hÕt ®iÖn tÝch nã sÏ ®−îc n¹p theo chiÒu ng−îc l¹i nhê cã R8 mμ Tr3 l¹i ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn lªn m¹ch ph¸t gèc ura= 0 . MÆc dï cã cßn xung ©m ë ®Çu vμo nh−ng tô C2 ®· phãng hÕt ®iÖn tÝch nªn nã kh«ng cßn t¸c dông ®Õn ®Çu vμo ®iÒu khiÓn (m¹ch ph¸t - gèc) cña Tr3 nªn Tr3 më b·o hoμ nhê ®Þnh thiªn R8. Nh− vËy thêi gian tån t¹i ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc. tx = R7.C2.ln2 §é dμi cña xung ra chØ phô thuéc vμo gi¸ trÞ cña R7 vμ C2 do ®ã c¸c xung ra lu«n cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi. u uss 0 +ucc 0 -ucc uc2 urc  U'd k wt w t 0 w t usx 0 U®kT a 0  wt w t Gi¶n ®å ®iÖn ¸p * M¹ch khuÕch ®¹i xung : nhiÒu khi ®é lín xung (biªn ®é xung) th−êng ch−a ®ñ lín ®Ó më Tiristor. Do ®ã ta dïng m¹ch khuÕch ®¹i xung. Phæ biÕn hiÖn nay lμ dïng Tranzitor vμ biÕn ¸p xung. Trong nhiÒu tr−êng hîp ®Ó ®¬n gi¶n cho kÕt cÊu m¹ch ta sö dông 2 Tr ghÐp l¹i theo kiÓu Darlington vμ m¾c theo mét tÇng khuÕch ®¹i. Ta sö dông m¹ch khuÕch ®¹i xung nh− sau : S¬ ®å nguyªn lý vμ gi¶n ®å ®iÖn ¸p ®−îc tr×nh bμy nh− sau : BAX +Ucc R D * * * D D D  G U®kT K G R Usx D D U®kT K Tr Tr Uv 0 t1 U®kT t'1 txv t2 t'2 t 0 t1 t'1 t2 t'2 t txr tbh §å thÞ ®iÖn ¸p khi tbh > txv Uv 0 U®kT t1 t'1 t2 txv t'2 t 0 t1 t'1 t2 t'2 t txr = tbh §å thÞ ®iÖn ¸p khi tbh < txv Víi txv : Thêi gian tån t¹i xung vμo . txr : Thêi gian tån t¹i xung ra . tbh : thêi gian tÝnh tõ khi ®ãng ®iÖn ¸p nguån mét chiÒu kh«ng ®æi = Ucc cho ®Õn khi tõ th«ng BAX ®¹t gi¸ trÞ b·o hoμ . Nguyªn lý ho¹t ®éng nh− sau: - Khi t > tbh. Tõ t = 0 -> t1 ch−a cã xung vμo -> u®kT = 0. Khi t = t1 cã xung vμo lμm Tr1 , Tr2 më hoμn toμn => W1 cã dßng c¶m øng sang W2 mét ®iÖn ¸p , më D3 vμ cã u®k. §Õn t = t’1 = t1 + txv th× mÊt xung, Tr kho¸, dßng qua cuén W1 gi¶m vÒ 0, do sù gi¶m nμy mμ tõ th«ng qua c¸c cuén biÕn ¸p xung sÏ biÕn thiªn theo h−íng ng−îc l¹i => kho¸ D3 vμ u®kT = 0. - Khi tbh < txv. Khi ch−a cã xung vμo th× u®kT = 0. Khi t = t1 lμm cho Tr1 , Tr2 më => cã u®kT. §Õn t = t1 + tbh th× m¹ch tõ cña biÕn ¸p xung bÞ b·o hoμ tõ th«ng kh«ng biÕn thiªn n÷a nªn xung c¶m øng trªn c¸c cuén d©y mÊt, xung ra còng mÊt =>u®kT=0 §Õn t = t1 + txv th× mÊt xung => l¹i gièng tr−êng hîp 1 III.3. ThiÕt kÕ m¹ch tæng hîp vµ khuÕch ®¹i trung gian: III.3.1. Giíi thiÖu chung: §Ó ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ cña hÖ thèng th× vai trß cña m¹ch tæng hîp vμ khuÕch ®¹i trung gian cã ý nghÜa rÊt quan träng trong viÖc tæng hîp tÝn hiÖu ®Æt vμ tÝn hiÖu ph¶n håi ®Ó t¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn nh»m gi÷ æn ®Þnh hÖ thèng. §Ó gi÷ cho tèc ®é cña hÖ ®−îc æn ®Þnh th× ta sö dông 2 ph¶n håi ®ã lμ ph¶n håi ©m tèc ®é vμ ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t. III.3.2. M¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é:  -Ucc uc® - gn  r16  r15 +ucc _ Ic3 +  r13 r14  -uc® wr13 wr3 wr23 ®c -ucc ft wr4 g n M¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é lμm t¨ng ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ dÉn ®Õn lμm t¨ng chÊt l−îng æn ®Þnh tèc ®é. §Ó t¹o ra tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é ta sö dông m¸y ph¸t tèc g¾n cøng víi trôc ®éng c¬, tÝn hiÖu ®iÖn ¸p mμ nã ph¸t ra tØ lÖ tuyÕn tÝnh víi tèc ®é ®éng c¬. III.3.3. M¹ch ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t: -Ucc r12 +ucc _  r10  ung Ic4 d +  r11 bi -ucc + - d3 d4 d1 d2 ATM Ul~ §Ó tr¸nh dßng ®iÖn trong ®éng c¬ t¨ng qu¸ møc cho phÐp khi khëi ®éng, h·m, hay gÆp qu¸ t¶i th× ta ®−a thªm m¹ch vßng ph¶n håi ©m dßng ®iÖn vμo lμm cho hÖ thèng lμm viÖc liªn tôc lμm t¨ng n¨ng suÊt. §Ó lÊy tÝn hiÖu ta dïng m¸y biÕn dßng m¾c vμo dßng thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p chinh l−u vμ th«ng qua bé chØnh l−u ta lÊy ®−îc tÝn hiÖu ph¶n håi ©m dong ®iÖn, mÆc dï tÝn hiÖu kh«ng trung thùc (tØ lÖ kh«ng tuyÕn tÝnh) nh−ng chÊp nhËn ®−îc do kho¶ng Ing ¸ Id kh«ng cÇn chÝnh x¸c l¾m. III.3.4. M¹ch t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o §iÖn ¸p chñ ®¹o cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc nhê sù thay ®æi ®iÖn trë cña biÕn trë WR2. +ucc wr2 wr1 UC§ wr3 III.3.5. M¹ch tæng hîp vµ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu: -ucc  r12 +ucc _  r10 -Ucc ung U®k  r19  r18  d r17  r16 Ic4 +  +ucc _  r11  bi r13 r14  -Ucc wr13 -uc® wr3 tr5 Ic3 + -ucc  wr23 g n ë ®©y ta sö dông 2 lo¹i m¹ch vßng ph¶n håi lμ m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é vμ m¹ch cßng ph¶n håi ©m dßng ®iÖn cã ng¾t. * Nguyªn lý ho¹t ®éng: * Nguyªn lý ho¹t ®éng: + §iÒu chØnh tèc ®é: Khi ®éng c¬ lμm viÖc ë mét tèc ®é nhÊt ®Þnh gi¶ sö ®ang ë ®Þnh møc lóc nμy ta cã gãc më α®m muèn t¨ng tèc ®é tøc lμ cÇn gi¶m gãc më α ta thùc hiÖn nh− sau: §iÒu chØnh biÕn trë WR3 ®i xuèng do ®ã gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vμo cùc E cña Tr5. Tæng hîp gi÷a ®iÖn ¸p chñ ®¹o vμ ®iÖn ¸p ph¶n håi tõ FT sÏ lμm Tr5 më Ýt h¬n -> DÉn ®Õn U§K gi¶m -> gãc më α cña bé biÕn ®æi gi¶m hay ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn ®æi t¨ng -> ®éng c¬ t¨ng tèc ®é. Lý luËn t−¬ng tù khi ®éng c¬ bÞ gi¶m tèc ®é + Tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é: Gi¶ sö hÖ thèng ®ang lμm viÖc b×nh th−êng. V× mét lý do nμo ®ã tèc ®é bÞ gi¶m lóc nμy ®iÖn ¸p ph¸t ra tõ FT gi¶m -> TR5 më Ýt h¬n. DÉn ®Õn U§K gi¶m -> gãc më α cña bé biÕn ®æi gi¶m hay ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn ®æi t¨ng -> ®éng c¬ t¨ng tèc ®é. Lý luËn t−¬ng tù khi ®éng c¬ bÞ t¨ng tèc ®é. III.4. M¹ch t¹o nguån nu«i: Ta sö dông m¹ch chØnh l−u cÇu 3 pha dïng §ièt, sau ®ã dïng tô läc vμ IC æn ¸p tao ra +UCC vμ -UCC ®Ó lμm nguån nu«i cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn vμ lÊy tÝn hiÖu ph¶n håi. S¬ ®å nh− sau: * BA A * C C  7815 C +Ucc C * C C O  C 7915 C -Ucc phÇn IV §Æt vÊn ®Ò tÝnh chän thiÕt bÞ ViÖc tÝnh chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i dùa trªn c¬ së yªu cÇu cña t¶i vμ ph−¬ng ph¸p truyÒn ®éng, dùa vμo yªu cÊu tróc cña s− ®å chØnh l−u. TÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn lμ vÊn ®Ò cÇn thiÕt vμ quan träng, quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc ®−a s¬ ®å thiÕt kÕ cã ý nghÜa trong thùc tÕ. HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn lμm viÖc cã ®¶o chiÒu liªn tôc dïng hai bé biÕn ®æi cÇu ba pha ®èi xøng m¾c song song ng−îc. §Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng, ph¶i chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc vμ m¹ch ®iÒu khiÓn, sao cho c¸c thiÕt bÞ lμm viÖc tin cÊy ch¾c ch¾n. ViÖc chän ®óng thiÕt bÞ ®iÖn th× hÖ thèng míi cã hiÖu suÊt lμm viÖc cao, an toμn, tin cËy vμ gi¶m ®−îc nhiÒu háng hãc. Ngoμi ra viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i quan t©m ®Õn chØ tiªu kinh tÕ. HÖ thèng ph¶i gän nhÑ, ®¬n gi¶n, dÔ söa ch÷a. IV.1. TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc: IV.1.1. §éng c¬ ®iÖn: Theo yªu cÇu ®Ò tμi: §éng c¬ truyÒn ®éng hÖ thèng ®−îc chän víi c¸c th«ng sè sau (Theo b¶ng tra do Bé m«n T§H cung cÊp) - C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬: P®m=1,5 (KW). - §iÖn ¸p ®Þmh møc m¹ch phÇn øng: U®m= 220 (V). - Dßng ®iÖn ®Þnh møc m¹ch phÇn øng: I®m=9 (A). - Tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬: n®m=3000 (v/p). - §iÖn trë cuén d©y phÇn øng: R− = 2,06 (Ù). - §iÖn c¶m cuén d©y phÇn øng : L− = 0,0464 (H). - GD2 =0,045 kg/m2. IV.1.2. M¸y biÕn ¸p ®éng lùc. M¸y biÕn ¸p ®éng lùc lμ thiÕt bÞ biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu tõ l−íi ®iÖn thμnh nguån ®iÖn xoay chiÒu phï hîp ®Ó cung cÊp cho c¸c bé biÕn ®æi. - C«ng suÊt MBA: V× lμ bé biÕn ®æi tia hai pha nªn: S =1,48.P®m=1,48.U®m.I®m=1,48.220.9.10-3= 2,93 (KVA) - Chän m¹ch tõ ba trô tiÕt diÖn mçi trô ®−îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau: Q = K. S C. f Trong ®ã k = 4 ¸ 5 nÕu lμ m¸y biÕn ¸p dÇu k = 5 ¸ 6 nÕu lμ MBA nhá S = C«ng suÊt biÓu diÔn cña MBA f = tÇn sè nguån xoay chiÒu ë ®©y ta thiÕt kÕ víi MBA nhá vμ chän K = 6 ta cã: Q = 6. 2,93.103 3.50  = 27 (cm2) 4 Ta cã sè vßng cuén s¬ cÊp MBA lμ: 4 n = U1 .10 / 3 = 380.10 / 3 = 333  (vßng) 4,44. f .Q.b m 4,44.50.27.1,1 - §iÖn ¸p d©y thø cÊp lμ: U 2®m³ U®m.k1.k2.k3.k4 Trong ®ã : k1 : HÖ sè s¬ ®å chØnh l−u :  k1 =  U 2 Udo  = p 2. 2  = 1,11 k2 : HÖ sè tÝnh ®Õn sù dao ®éng trong ph¹m vi cho phÐp cña ®iÖn ¸p l−íi. k2 = 1,05 ¸ 1,1 . Chän k2 = 1,05 k3 : HÖ sè tÝnh ®Õn gãc ®iÒu khiÓn amin ¹ 0 . k3 = 1¸ 1,15 Chän k3 = 1,15 k4 : HÖ sè tÝnh ®Õn sôt ¸p trªn ®iÖn trë thuÇn cña nguån cung cÊp vμ sôt ¸p trªn ®iÖn c¶m nguån do chuyÓn m¹ch . k4 = 1,15¸ 1,25 . chän k4 = 1,2 VËy U 2®m = 220.1,11.1,05.1,15.1,2 = 354 (v) Chän U 2®m = 360 (v). - TrÞ hiÖu dông dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p . I2®m = kI.I®m = 1,15.9 = 10,35 (A) Víi kI = 1,1 ¸ 1,2 Chän kI = 1,15 U ba - TØ sè MBA lμ : K = U1 2 = 380 = 1,05 . 360 - Dßng s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p . I1dm  I = 2 dm kba  = 10,35 = 9,86( A) 1,05 - TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p. + §iÖn trë d©y quÊn Tong ®ã  rBa  = K r . U d .4 I d . f .b m C. f .b m U d .I d  = 2,5. 220 .4 9.50.1,1 3.50.1,1 = 0,6(Ù) 220.9 Kr : HÖ sè phô thuéc vμo s¬ ®å chØnh l−u vμ ®Æc ®iÓm cña t¶i, Tra b¶ng II-2 §TTCSL ta cã Kr =2,5 víi m¸y biÕn ¸p ®Êu Y/Y t¶i c¶m kh¸ng, s¬ ®å chØnh l−u cÇu 3 pha. C : Sè trô cña m¸y biÕn ¸p: C = 3 trô. f = 50 Hz : TÇn sè nguån cung cÊp . B: §é tù c¶m. Chän B = 1,1(T). + §iÖn kh¸ng cña cuén d©y m¸y biÕn ¸p. LBA  = K i .C.  U d . I d . f .b m 4  1 C. f .b m U d .I d  = 0,1.10-3.3.  220 . 9.50.1,1 4  1 3.50.1,1 220.9  = 28,4.10-5 (H ) -3 Trong ®ã Kn = 0,1.10 lμ hÖ sè phô thuéc vμo s¬ ®å chØnh l−u vμ ®Æc tÝnh phô thuéc t¶i tra b¶ng 22 §iÖn Tö C«ng SuÊt Lín. + §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p. ÄUR = Id.rBA = 9.0,6 = 5,4(v). + §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn kh¸ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p. -5 ÄUL = 2p.f.LBA.Id = 2.3,14.50.28,4.10  .9 = 0,8(v). + §iÖn ¸p r¬i trªn c¸c van (chän sôt ¸p trªn c¸c van) ÄUV = 2 (V) + §iÖn ¸p r¬i trªn cuén kh¸ng bé läc = 2 % ®iÖn kh¸ng t¶i : ÄUCK = 220.0,02 = 4,44 (V). + §iÖn ¸p chØnh l−u kh«ng t¶i lμ : Ud0 = Ud + SÄUd = 220 + 5,4 + 0,8 +2 + 4,44 = 232,64 (V). IV.1.3. TÝnh chän Tiristor m¹ch ®éng lùc. Tiristor lμ thiÕt bÞ b¸n dÉn ®Ó biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu thμnh nguån ®iÖn 1 chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬ 1 chiÒu kÝch tõ ®éng lËp. ViÖc chän c¸c Tiristor ph¶i dùa vμo vμo s¬ ®å chØnh l−u. Muèn cã c¸c van chØnh l−u lμm viÖc tin cËy vμ an toμn l©u dμi, th× cÇn ph¶i chän c¸c van chÞu ®−îc trong ®iÒu kiÖn lμm viÖc nÆng nÒ nhÊt, c¶ khi phô t¶i thay ®æi vÉn ®¶m b¶o ®é tin cËy, chÝnh x¸c, cô thÓ lμ khi ®iÖn ¸p chØnh l−u lín nhÊt øng víi gãc ®iÒu khiÓn a = amin . §iÒu kiÖn chän c¸c Tiristor nh− sau: [Ung] ³ Kung . Ungmax [Itb] ³ K®t .It Trong ®ã K®t: HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn qua van, th−êng K®t =1,8¸2 chän K®t = 1,9. Kung: HÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p th−êng Kung =1,2 ¸1,5. Chän Kung = 1,4. Ungmax: gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng−ùc lín nhÊt ®Æt vμo m¹ch c¸c cùc K-A cña van IT: Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn trung b×nh qua van ®èi víi s¬ ®å chØnh l−u tia hai pha. Ungmax = 2. 2 .U2 ITtbmax = I/m Trong ®ã m: sè pha nguån (m=2) U2: TrÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®éng lùc. Id: Dßng ®iÖn ch¹y qua ®éng c¬ do bé chØnh l−u cung cÊp (lμ gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn t¶i). Ta cã gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh l−u, ®èi víi s¬ ®å chØnh l−u tia 2 pha ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc. U ng max = 2. 2.U 2 = 2. 2.360 = 1018,2(V ) I d ITtb max = 2 I = dm 2 = 9 = 4,5( A) 2 [Ung] ³ Kung . Ungmax = 1,4.1018,2 = 1425,48(V) [Itb] ³ K®t .It = 1,9.4,5= 8,55(A) Nh− vËy c¨n cø vμo c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc vμ ®iÒu kiÖn ®Ó chän Tiristor tra s¸ch ®iÖn tö c«ng suÊt lín. Tiristor do h·ng International Rectifier chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè sau. M· hiÖu I (A) Ungmax (KV) ÄU (V) tkh (m ) I®k (mA) U®k (V) di/dt (V/m s) ST110S16P0 175 1,6 0,75 200 150 3 500 IV.1.4. TÝnh chän cuén kh¸ng san b»ng: Cuén kh¸ng san b»ng lμ cuén ®−îc nèi gi÷a nguån chØnh l−u vμ ®éng c¬. Chøc n¨ng ®Ó san b»ng c¸c xung ¸p chØnh l−u ®Õn møc ®é nμo ®ã do phô t¶i yªu cÇu. Ngoμi ra lμm suy gi¶m m¹ch dßng ®iÖn cã tÇn sè cao. ChØ tiªu cña bé läc san b»ng (Ksb). V× sãng hoμi bËc cao th× biªn ®é nhá (bËc cμng cao th× biªn ®é cμng nhá), nªn ®èi víi chØnh l−u ng−êi ta chØ xÐt ®Õn läc sãng c¬ b¶n. §iÖn kh¸ng øng víi sãng hμi bËc 1 lμ: X1= wL1 Bá qua ®iÖn trë cuén kh¸ng: 2.U12 LS =  m.w.I o = L¦W + LCK + LBA U12 lμ biªn ®é sãng hμi c¬ b¶n cña ®iÖn ¸p chØnh l−u nã ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: U = 1 . 12 p p +a 2 ò (U 2 .cos wt + cos swt)dwt LÊy a = p - p +a 2 nªn U12=230(V) víi U2=220(V) Dßng kh«ng t¶I Io=5%.I®m=0,05.9 = 0,45(A) LS = 2.230 3.314.0,45  = 0,767(H ) §iÖn c¶m MBA: L U %.U = KP 1dm BA K BA .w.I  1dm UKP% = 0,1 lμ sôt ¸p trªn ®Çu d©y quÊn MBA L = 0,1.380 BA 1,05.314.9,86  = 0,0117(H ) Víi s¬ ®å h×nh tia hai pha cã: LS = L¦S - LuS - LBA = 0,767 - 0,0464 - 0,0117 = 0,7089(H ) IV.1.5. TÝnh chän R-C b¶o vÖ tiristor trong m¹ch ®éng lùc. M¹ch R-C m¾c song song v¬i Tiristor cã t¸c dông ®Ó b¶o vÖ qu¸ gia tèc du/dt cho c¸c tiristor khi x¶y ra qu¸ ®é trong m¹ch. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y nªn. NÕu ®iÖn ¸p thuËn ®Æt vμo c¸c cùc A-K cña tiristor t¨ng ®ét ngét víi tèc ®é lín h¬n møc ®iÖn ¸p cho phÐp du/dt, lμm cho Tiristor tù ®éng më mμ kh«ng cÇn ®iÒu khiÓn (ig = 0), ®©y lμ sù cè kh«ng mong muèn, cã 2 lo¹i nguyªn nh©n g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p: - Nguyªn nh©n néi t¹i (xÈy ra trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi cña c¸c van). §©y lμ sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong c¸c líp b¸n dÉn. - Nguyªn nh©n bªn ngoμi h−êng xÈy ra rÊt nhiÒu nh− khi ®ãng c¾t kh«ng t¶i 1 m¸y biÐn ¸p trªn ®−êng d©y, khi cã xÐt ®¸nh.. . M¹ch R-C m¾c song song víi c¸c tiristor cã thÓ tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng mμ kh«ng mong muèn nãi trªn vμ b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do nhiÒu nguyªn nh©n gay ra . Theo luËt ®ãng më th× ®iÖn ¸p ®ét biÕn t¨ng sÏ biÕn thiªn liªn tôc t¹i thêi ®iÓm x©y ra qu¸ ®é qua tô C, v× thÕ mμ khi cã tèc ®é t¨ng tr−ëng ®iÖn ¸p lèn vÉn d÷ ®−îc ®iÖn ¸p trªn An«t cña tiritor (so víi katot)kh«ng bÞ t¨ng ®ét ngét. Theo tμi liÖu kü thuËt biÕn ®æi ( ®¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp ) ta cã : 2 ⎛ I ⎞ + C = L⎜ ⎟ ⎜ Up.F ⎟ ⎝ ⎠ Trong ®ã : L = LBA = 0,0117(H) I = ITtbmax = 4,5(A) Up = 220(V) Ta cã : U a U p  = 1018,2 = 4,63 220 Tra ®−êng cong h×nh 1-74 trang 94 ( Kü thuËt biÕn ®æi ) => F = 2,5 . ⎜ VËy C = L⎛ I  2 .⎜ ⎟ ⎞ = 0,0117 ⎛  4,5  2 ⎟ ⎞ = 78,3.10-6 (F ) ⎝ Up.F ⎠ Tra ra G = 0,18 ⎝ 220.2,5 ⎠ + R = 2G L = 2.0,18 C 0,767 78,3.10-6  = 36(Ù) IV.1.6. TÝnh chän m¸y ph¸t tèc : M¸y ph¸t tèc lμ mét thiÕt bÞ nèi ®ång trôc víi ®éng c¬. Dïng ®Ó lÊy ph¶n håi ©m tèc ®é ®©y c¶ quan hÖ sè g. Chän m¸y ph¸t tèc cã sè liÖu sau: M· hiÖu U®m (V) I®m (A) n(v/p) R−S(Ù) T-100 100 0,08 1000 200 §iÖn trë m¹ch ngoμi cña MFT: U R ³ dm I dm = 100 0,08  = 1250 (Ù) n FT HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc k = U FT FT = 100 =0,1 (vg/p) 1000 TØ sè truyÒn cña bé truyÒn i= nFT nDC = 1000 =0,333 3000 HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc víi trôc ®éng c¬ g1= k FT i = 0,1 1 =0,1 §iÖn ¸p ra cña MFT ®−îc ®−a vμo bé khuÕch ®¹i trung gian nªn chØ lÊy mét phÇn qua triÕt ¸p UH £ 12 (V) 12 mμ : UH=g.n§C vËy: g= 3000 =0,004 IV.1.7.TÝnh chän ¸pt«m¸t. ¸pt«m¸t (AB) ®−îc sö dông ®Ó b¶o vÖ sù cè ng¾n m¹ch hoÆc qu¸ t¶i cã thÓ sÈy ra trªn c¸c ®−êng d©y cung cÊp ®iÖn chän c¸c bé biÕn ®æi vμ c¸c ®Çu vμo cña m¸y biÕn ¸p. Ngoμi ra ¸pt«m¸t cßn ®−îc sö dông nh− mét thiÕt bÞ ®ãng c¾t nguån hco hÖ thèng: §iÒu kiÖn chän U®mA ³ U®m m¹ng . I®mA ³ Ilvmax. Imax ³ Ixk . Tõ kÕt qu¶ tÝnh ë trªn ta chän ®−îc ¸pt«m¸t cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: KiÓu Dßng ®Þnh møc I®m(A) §iÖn ¸p U®m(V) Dßng ®iÖn t¸c ®éng tøc thêi (A) Dßng ®Þnh møc cña mãc b¶o vÖ Sù cè A3114/1 60 500 250 25 3 IV.1.8.TÝnh chän m¸y biÕn dßng M·: BG8 Isc : 300(A) Itc : 5(A) Dung l−îng: 10(VA) CÊp chÝnh x¸c: 0,5 Träng l−îng: 1,48(kg) IV.2. TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®iÒu khiÓn: IV.2.1.TÝnh chän biÕn ¸p xung (BAX). Yªu cÇu ®èi víi BAX lμ ph¶i t¹o ®−îc xung theo yªu cÇu, c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn vμ m¹ch ®éng lùc, dÔ dμng ph©n bè xung tíi c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor. - Chän tû sè biÕn ¸p cña BAX: Th«ng th−êng BAX ®−îc thiÕt kÕ cã tû sè biÕn ¸p lμ n =2¸ 3 vËy chän n=2. - TÝnh to¸n víi BAX cã n=2. C¸c xung cÇn t¹o ra cã c¸c th«ng sè Ig=0,42 (A), Ug =10 (V), ®é réng xung ®iÒu khiÓn: Tx = 600 (ms) =6.10- 4(s). M¹ch tõ cña BAX chän vËt liÖu lμ '330, lo¹i ch÷ E, cã 3 trô lμm viÖc trªn 1 phÇn cña ®Æc tÝnh tõ hãa ÄB=0,7(T). IV.2.2.TÝnh chän Tranzitor tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng. TÇng khuÕch ®¹i xung sö dông c¸c Tranzitor ng−îc m¾c theo cÇu Dalingtor chän dùa theo th«ng sè cña c¸c biÕn ¸p xung: u1=20 (v), I1=I2=0,21 (A). Tranzitor Tr1 viÖc ë chÕ ®é xung, chän lo¹i p605 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau. CE Cmax m max V = 40 (v), I = 1,5(A), b =20¸ 40, P = 3(w), t = 850c Ta chon b =20 Þ IB1=IC/b =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA). Nªn cho dßng IB cμng nhá th× xung cμng Ýt mÊt ®èi xøng chän thªm tÇng khuÕch ®¹i trung gian Tr2 lμm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i, lo¹i Mp25 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau. VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), b =13¸ 25, chän Tr2 cã hÖ sè b =15. IV.2.3. TÝnh chän m¸y biÕn ¸p ®ång pha. M¸y biÕn ¸p ®ång pha (BA§) ®−îc sö dông lμ m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, s¬ ®åi nèi Ä/Y0 ®Æt vμo ®iÖn ¸p l−íi xoay chiÒu 380 (v) phÝa s¬ cÊp, phÝa thø cÊp nèi Y0 cã ®iÖn ¸p hiÖu dông u2=20 (v). IV.2.4. Chän c¸c Tranzitor ë m¹ch ®iÒu khiÓn. ë m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt ®ång pha khãa khèng chÕ m¹ch tÝch ph©n vμ Tranzitor m¹ch söa xung chän lo¹i KT201A cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), b = 20 ¸ 60, c«ng suÊt tiªu t¸n p = 0,15 (w). IV.2.5. C¸c vi mach khuÕch ®¹i thuËt to¸n trong m¹ch tÝch ph©n. T¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a vμ trong m¹ch so s¸nh sö dông lo¹i mA741 cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh− sau . Tô t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a trong m¹ch tÝch ph©n C =4,7 mF (v). C¸c th«ng sè kü thuËt cña vi m¹ch mA741 A0 100 HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p hë m¹ch Zmin 1MÙ Trë nh¸y vμo Z0 150 Ù Trë nh¸y ra Ib 200 mA Dßng ®iÖn phÇn cùc vμo Vminv ± 13 v §iÖn ¸p vμo cùc ®¹i Vminr ± 14 v §iÖn ¸p ra cùc ®¹i Vc0 2 mvi §iÖn ¸p lÖch ®Çu vμo Ung ± 0,4 mv Ng−ìng ®iÖn ¸p b·o hßa USmax ± 18 v §iÖn ¸p nguån cùc ®ai f0 1MHZ tÇn sè c¾t IV.3. TÝnh chän bé khuÕch ®¹i trung gian . IV.3.1. TÝnh chän hÖ sè khuÕch ®¹i yªu cÇu . S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng nh− sau : K KBBD K§ (-) R S KI b I¦ (-) I ng g Trong ®ã: Uc®: TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é K w : HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian KBBD: HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi KD: HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬ KI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn g: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é I−.RS: NhiÔu lo¹n cña phô t¶i Ing: TÝn hiÖu dßng ®iÖn ng¾t Khi ch−a cã m¹ch vßng dßng ®iÖn tham gia : Tõ s¬ ®å cÊu tróc ta cã : Ud = (Ucd - gn).Kw.K BBD - Iu.RS Þ n = Ucd.K Kd w 1  .K BBD  - gn.Kw. - Iu.RS Þ n.( Kd + gn.Kw.K BBD ) = Ucd.Kw.K BBD - Iu.RS Þ n = Ucd.Kw.K BBD .K D 1 + g .Kw.K - Iu.RS .K D .K = Ucd.K - Iu.RS .K D 1 + g .K  = nyc  - Än BBD D Trong ®ã : §Æt K = K w .K BBD .K D lμ hÖ sè yªu cÇu cña hÖ thèng MÆt kh¸c ta l¹i cã : St = n0 min - nmin = n0 max - ndm  = 1 - ndm Þ n0 max n0 min = ndm 1 - St n0 max n0 max Än = St.n  0 min n = St. 0 max D = St.ndm D.(1 - St )  (*) Tõ (*) vμ (**) ta cã:  Än = n0  - n = Iu.RS .K D 1 + gn  (**) St.ndm = D.(1 - St ) Þ 1 + g .K = Iu.RS .K D 1 + g .K Iu.RS .K D .D.(1 - St ) ndm .St 1 ⎡ Iu.R .K  .D.(1 - St ) ⎤ Þ K = .⎢ S D - 1⎥ g ⎣ * TÝnh hÖ sè khuÕch ®¹i BBD ndm .St ⎦ §Ó x¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi ( KBB§) ta ®i x¸c ®Þnh quan hÖ Ud = f(U®k). Sau ®ã tuyÕn tÝnh ho¸ ®Æc tÝnh nμy ra ®Æc tÝnh hÖ sè gãc. HÖ sè gãc ÄU chÝnh lμ KBB§: K BBD = d ÄU dk Quan hÖ Ud = f(U®k) ®−îc x¸c ®Þnh tõ hai quan hÖ: Ud = f(a) vμ a = f(U®k) - X¸c ®Þnh quan hÖ Ud = f( a ): XÐt hÖ thèng lμm viÖc ë chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc ta cã: Ud = Udo cos a Víi Udo » 0,9. U2 = 0,9.360 = 324 (v) VËy Ud = 324. cos a §Ó x¸c ®Þnh quan hÖ Ud = f( a ) ta cho a biÕn thiªn 0 ¸ cña Ud. KÕt qu¶ lËp thμnh b¶ng nh− sau: Tõ sè liÖu ë b¶ng ta vÏ ®−îc quan hÖ Ud = f( a ) nh− sau:  P vμ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ 2 P P a 0 12 6 P P P 4 3 2 Ud 324 313 280,6 229 162 0 Ud(v) 324 313 280,6 229 162 0 p p 12 6  p p 4 3  p a 2 - X¸c ®Þnh quan hÖ U®k = f( a ) C¨n cø vμo ®å thÞ ®iÖn ¸p r¨ng c−a vμ U®k ta cã quy luËt sau: a = P ( 1- 2  U dk ) U rc max Trong ®ã Urcmax : Lμ biªn ®é ®iÖn ¸p r¨ng c−a. Th«ng th−êng th× Urcmax = 9 ¸ 13 (V) . Ta chän Urcmax = 12 (V) Suy ra : U®k = ( 1- U®k = ( 1- 2.a P 2.a P  ). U ). 12  rcmax §Ó x¸c ®Þnh quan hÖ U®k = f( a ) ta cho a biÕn thiªn 0 ¸ trÞ cña U®k . KÕt qu¶ lËp thμnh b¶ng nh− sau:  P vμ x¸c ®Þnh gi¸ 2 Tõ sè liÖu ë b¶ng ta vÏ ®−îc quan hÖ U®k = f( a ) nh− sau : - X¸c ®Þnh quan hÖ Ud= f(U®k) KÕt hîp 2 b¶ng trªn ta cã quan hÖ gi÷a U®k vμ Ud vμ a nh− sau : P P a 0 12 6 P P P 4 3 2 U®k 12 10 8 6 4 0 U®k 12 8 10 U®k = ( 1 - 2a )Urcmax P 6 4 a 0 P P P P P 12 6 4 3 2 Tõ b¶ng ta vÏ ®−îc gi¶n ®å sau: P P a 0 12 6 P P P 4 3 2 U®k (V) 12 10 8 6 4 0 Ud (V) 324 313 280,6 229 162 0 Ud(v) 324 313 A 280,6 229 B 162 0 4 6 8 10 12  Udk(v) TuyÕn tÝnh ho¸ c¸c ®o¹n ®¨c tÝnh AB ta cã: kBB§ = ÄU d = ÄU dk U dA U dkA - U dB - U dkB  = 313 - 229 10 - 6  = 21 · TÝnh KD: K D =  U dm  ndm - RS  I dm Trong ®ã : RS = Ru + RBA + RT + RCK Víi R 2.ÄU = T = 2.0,75 = 0,17(Ù) T I 9 dm RS = Ru + RBA + RT + RCK = 2,06 + 0,6 + 0,17 + 0,5 = 3,33(Ù) VËy  K D = ndm U dm - RS I dm = 3000 = 15,8 220 - 3,33.9 · HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc. Chän ®iÖn ¸p ph¶n håi khi tèc ®é ®Þnh møc lμ 12(v) VËy gndm  = 12 Þ g  = 12 3000  = 0,004 VËy hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i yªu cÇu lμ : ⎡ Iu R K D K - St ⎤ Þ = 1 .⎢ . S . D . .(1 ) - 1⎥ = 1 ⎡ 9.3,33.15,8.400.(1 - 0,05) - ⎢ ⎤ 1⎥ = 299650 g ⎣ ndm .St ⎦ 0,004 ⎣ 3000.0,05 ⎦ · HÖ sè bé khuÕch ®¹i trung gian lμ: K = Kw  .K BBD .K D  Þ Kw  = K K BBD .K D  = 299650 = 903 21.15,8 §Ó thùc hiÖn m¹ch khuyÕch ®¹i nμy ta sö dông K§TT mA709 víi c¸c th«ng sè kü thuËt nh− sau: Ucc= ± 15V ; UV=Ubh=0,4(mV); Urabh=13(V);Ko= 299650. V× kh©u ph¶n håi ©m dßng vμ ph¶n håi ©m tèc ®é dïng 2 IC gièng nhau. VËy ta cã hÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng vμ ph¶n håi ©m tèc ®é nh− sau: Kw = K I = 90 . PhÇn V x©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh vμ kiÓm tra chÊt l−îng tÜnh TruyÒn ®éng ®iÖn còng nh− bÊt kú hÖ thèng nμo kh¸c cã thÓ æn ®Þnh hoÆc kh«ng æn ®Þnh. Mét hÖ thèng æn ®Þnh nÕu khi tr¹ng th¸i c©n b»ng cña nã bÞ ph¸ vì, hÖ thèng sÏ tr¶i qua mét qu¸ tr×nh qu¸ ®é nhÊt ®Þnh råi ®¹t tíi trÞ sè nhÊt ®Þnh míi(xac lËp). Ng−îc l¹i, khi hÖ thèng kh«ng æn ®Þnh th× sau khi tr¹ng th¸i c©n b»ng cña nã bÞ ph¸ vì th× c¸c ®¹i l−îng cña nã sÏ t¨ng v« h¹n hoÆc gi¶m vÒ kh«ng mμ kh«ng thÓ lÆp l¹i ®−îc tr¹ng th¸i c©n b»ng míi. §èi víi hÖ thèng T§§ ng−êi ta chia lμm hai kh¸i niÖm lμ æn ®Þnh tÜnh vμ æn ®Þnh ®éng. V.1. kh¶o s¸t chÕ ®é tÜnh cña hÖ thèng: V.1.1. kh¸i niÖm chung: X©y dùng ®Æc tÜnh cña hÖ thèng lμ x©y dùng mçi quan hÖ gi÷a tèc ®é víi m«men (n=f(M)) hoÆc quan hÖ tèc ®é víi dßng ®iÖn (n =f (I)). Th«ng th−êng th× x©y dùng ®Æc tÜnh c¬ ®iÖn (n = f(I)), v× dßng ®iÖn qua ®éng c¬ sÏ ph¶n ¸nh trùc tiÕp chÕ ®é t¶i. Khi x©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh, ®èi víi hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn cã c¸c phÇn tö lμm viÖc ë vïng phi tuyÕn vμ vïng tuyÕn tÝnh nªn ta cÇn cã c¸c gi¶ thiÕt. - §éng c¬ lμm viÖc dμi h¹n víi m¹ch tõ ch−a b·o hoμ. - HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi = const. - Tiristor lμ phÇn tö lμm viÖc kh«ng cã qu¸n tÝnh. - §iÖn trë m¹ch phÇn øng kh«ng thay ®æi trong suÊt qu¸ tr×nh lμm viÖc. V.1.2. X©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh: S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng nh− sau: K KBBD K§ (-) R S KI b I¦ (-) I ng g Trong ®ã: Uc®: TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é K w : HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é KBBD : HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi KD : HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬ KI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn g : HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é I−.RS : NhiÔu lo¹n cña phô t¶i Ing: TÝn hiÖu dßng ®iÖn ng¾t V.1.2.1. X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh cao nhÊt: Ta biÕt r»ng tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ th−êng ®−îc giíi h¹n bëi ®é bÒn c¬ häc cña phÇn quay cña ®éng c¬. ë tèc ®é cao th× bé phËn nμy chÞu t¸c ®éng cña lùc ®iÖn kh¸ lín nªn cã thÓ bÞ háng. H¬n n÷a lóc nμy tia löa ®iÖn gi÷a chæi than vμ vμnh gãp sÏ cã thÓ lμm háng vμnh gãp. §Ó ®¶m b¶o an toμn cho hÖ thèng khi lμm viÖc l©u dμi th× ®−êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ph¶i lμ ®−êng øng víi tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ n®m =3000 (v/p). C¨n cø vμo nguyªn lý cña hÖ thèng th× mçi ®−êng ®Æc tÝnh sÏ cã 3 ®o¹n øng víi 3 tr¹ng th¸i lμm viÖc cña hÖ thèng. §o¹n 1: §o¹n lμm viÖc æn ®Þnh, chØ cã kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng. §o¹n 2: Cã ®ång thêi c¶ hai m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é vμ ©m dßng ®iÖn t¸c ®éng. §o¹n 3: Lóc nμy tèc ®é gi¶m ®ñ nhá lμm cho m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é bÞ b·o hoμ nªn chØ cßn kh©u ng¾t dßng t¸c ®éng. C¸c ®o¹n ®Æc tÝnh ®Òu tuyÕn tÝnh (®o¹n th¼ng) nªn ta chØ cÇn t×m ë mçi ®o¹n 2 ®iÓm lμ cã thÓ x©y dùng ®−îc ®o¹n ®Æc tÝnh c¬. a. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt: §©y lμ ®o¹n lμm viÖc æn ®Þnh cña hÖ thèng.Trong ®o¹n nμy chØ cã m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh: u .K - I .R .k n = cd u S D 1 + g .K  (I) Þ ucd n(1 + g .K ) + I .R .K = u S D K §−êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ®i qua ®iÓm ®Þnh møc (I®m, n®m) nªn ta tÝnh ®−îc. ucd max =  3000(1 + 0,004.299650) + 9.3,33.15,8 299650  = 12,03(v) + Tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng (®iÓn øng víi gi¸ trÞ I− = 0) n01  = ucd .K 1 + g .K  = 12,13.299650 1 + 0,004.299650  = 3005(v / p) +Tèc ®é øng víi ®iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh (n1) ta biÕt r»ng ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× khi I− t¨ng (I− ³ Idm.1,2) th× ph¶i tiÕn hμnh h¹n chÕ sù t¨n cña dßng ®iÖn. VËy ®Æt Ing=1,2I®m = 1,2.9 = 10,8 (A). Thay I− =Ing vμo biÓu thøc (I)ta x¸c ®Þnh tèc ®é nng. u cd n =  .K - I ng  .RS  .k D ng 1 + g .K Þ nng = 12,03.299650 - 10,8.3,33.15,8 = 2999,5(v / p) 1 + 0,004.299650 VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt ®i qua c¸c ®iÓm A (0 ; 3005) B (9 ; 3000) C (10,8 ; 2999,5) b. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai: Trong ®o¹n nμy I− > Ing nªn cã hai vßng ph¶n håi cïng t¸c ®éng. Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh. Tõ s¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng ta cã. Ud = {(ucd 1  - g .n).Kw  - K I [b .(I ng  - I u )]}.K n BBD = K D  + I u  .RS Þ n( K D + g .Kw .K BBD ) = U cd Kw .K BBD - K I .K BBD .[b (I ng - I u )]- I u RS Þ n = U cd .K - [K I .K BBD .b .I ng + I u (RS - K I .K BBD .b )]K D 1 + g .K §o¹n ®Æc tÝnh thø hai nμy ®i qua 2 ®iÓm ®Çu ®iÓm C. Ta cÇn x¸c ®Þnh thªm mét ®iÓm n÷a. Ta cã : Ing = (1,2 ¸ 1,5)I®m . Chän Ing = 1,2I®m = 1,2.9 = 10,8 (A) Id = (2,2 ¸ 2,5)I®m . Chän Id = 2,5.I®m= 2,5.9 = 22,5 (A) Ubh = 13(V) ucd  u - bh k  12,03 - 13 (uc®-gnbh). Kw = ubh Þ nbh = w = 903 = 2989,7(v / p) g 0,004 §Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn t¹i vÞ trÝ b·o hoμ (Ibh) ta x¸c ®Þnh hÖ sè ph¶n håi dßng ®iÖn nh− sau: U®kbh = Uc®max - g . nbh = 12,03 - 0,004.2989,7 = 0,0712 (V) n = [ubh - kI b(I− -Ing )]. KBBD .kD - I− .RS . kD T¹i ®iÓm dõng: n = 0, I− = Id ta ®−îc: 0 = n = [ubh - kI .b(I− -Ing )]. KBBD .kD - I− .RS . kD b = -  I d . RS K BBD  - U bh  9.3,33 - 13 = - 21 = 0,0011 K I (I d - I ng ) 903.(22,5 - 10,8) T¹i ®iÓm D: I− = Ibh ta ®−îc: nbh = [Ubh - kI b(Ibh -Ing )]. KBBD - I− .RS . KD Û I bh = [=U bh + K I b .I ng ].K BBD .K D - nbh (RS + K I .K BBD .b ).K D [13 + 903.0,0011.10,8]21.15,8 - 2989,7 = (3,33 + 903.21.0,0011).15,8  = 12,8( A) VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai ®i qua 2 ®iÓm: C (10,8 ; 2999,5) D(12,8; 2989,7) c. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø ba: Lóc nμy tèc ®é cña ®éng c¬ ®· ®¹t ®Õn møc ®ñ nhá, lμm cho m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é b·o hoμ. VËy chØ cßn m¹ch vßng h¹n chÕ dßng ®iÖn t¸c ®éng §o¹n ®Æc tÝnh nμy ®i qua hai ®iÓm : §iÓm thø nhÊt lμ ®iÓm cuèi cña ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai . D(12,8; 2989,7) §iÓm thø hai øng víi ®iÓm lμm cho hÖ thèng dõng lμm viÖc . E(22,5 ; 0) V.1.2.2. X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt: §−êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt lμ ®−êng giíi h¹n d−íi trong ph¹m vi ®iÒu chØnh D = 400. a. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt: TrÞ sè ®iÖn ¸p chñ ®¹o nhá nhÊt: U cd min  n (1 + g .K ) + I .R .K = dm min dm S d K ndm min  n = dm max D  = 3000 = 7,5(v / ph) 400 U cd min =  7,5(1 + 0,004.2996505) + 9.3,33.15,8 299650  = 0,032(V ) Tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng: n0 min  U .K = cd min 1 + g .K  = 0,032.299650 1 + 0,004.299650  = 7,89(v / p) §iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh nμy C ' (IC', nC'). Ta cã trÞ sè dßng ®iÖn C ng ng¾t (Ing) lμ kh«ng ®æi víi mäi ®−êng ®Æc tÝnh vËy I '=I =10,8(A) U cd n '  å min .K - I ng .R  .K D  = 0,032.2996505 - 10,8.3,33.15,8  7,48(v / p) C = 1 + g .K = 1 + 0,004.299650 §o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt nμy ®i qua c¸c ®iÓm A'(0 ; 7,89) B’(9 ; 7,5) C'(10,8 ;7,48) b. X©y xùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai: Theo c¸c phÇn tö ë trªn phÇn tr−íc ta cã. + Tèc ®é b·o hoμ. ucd u - bh 0,032 - 13 nbh = + Dßng ®iÖn. kw = 903 g 0,004  = 4,4(v / p) Û I bh = [=U bh + K I b .I ng ].K BBD .K D - nbh (RS + K I .K BBD .b ).K D [13 + 903.0,0011.10,8].21.15,8 - 4,4 = (3,33 + 903.21.0,0011).15,8  = 20,59( A) §o¹n ®Æc tÝnh thø hai cña ®−êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt nμy ®i qua hai ®iÓm ®Çu vμ cuèi. C'(10,8 ;7,48) D'(20,59; 4,4) c. §o¹n ®Æc tÝnh thø ba. §o¹n ®Æc tÝnh thø 3 ®i qua hai ®iÓm lμ ®iÓm D'(20,59; 4,4) vμ ®iÓm dõng E’ º E (22,5 ; 0) §Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng nh− sau: n n0max a b c n n®m max d n ng max bh max n0min n®m min a' b' c' d' nng min nbh min 0 KiÓm tra chÊt l−îng tÜnh:  e e' I®m Ing Ibh Ibh' Id  I(A) n - n t S = 0 min min dm n0 min  = 7,89 - 7,5 = 0,0494 < [S ] = 0,05 7,89 t VËy hÖ thèng thiÕt kÕ ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu chÊt l−îng tÜnh. PhÇn VI ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý Vi.1- Nguyªn lý khëi ®éng. §ãng ¸p t« m¸t cung cÊp ®iÖn cho hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn (m¹ch kÝch tõ, m¸y biÕn ¸p ®éng lùc, nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn. Khi ®ã m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn. §Ó ®iÒu khiÓn c¸c xung nμy,chóng ®−îc ®−a tíi m¹ch ph¸t xung ®Ó ®iÒu khiÓn më c¸c thyristor th«ng qua m¸y biÕn ¸p xung. §Ó t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn, ta ph¶i t¹o ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k nhê m¹ch khuÕch ®¹i trung gian vμ tÝn hiÖu nμy ®−îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p r¨ng c−a. Do m¹ch khuÕch ®¹i trung gian t¹o ra tÝn hiÖu U®k nªn nã ®iÒu khiÓn ®−îc gãc më a cña bé chØnh l−u . Khi khëi ®éng dßng khëi ®éng rÊt lín nªn m¹ch vßng dßng ®iÖn tham gia vμo ®Ó tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn ®ång thêi m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é bÞ b·o hoμ do UVIC3 = -Uc® + gn rÊt ©m (do n nhá) , ®éng c¬ ®−îc khëi ®éngtrªn ®o¹n ®Æc tÝnh thø 3 , tèc ®é t¨ng dÇn ®Õn ®iÓm D th× m¹ch vßng tèc ®é tham gia vμo ®Ó t¨ng ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ , ®éng c¬ ®−îc khëi ®éng trªn ®o¹n ®Æc tÝnh DC , ®Õn ®iÓm C ( øng víi Ing) m¹ch vßng dßng ®iÖn kh«ng tham gia n÷a (D kho¸ do I− gi¶m nhá h¬n Ing) vμ chØ cßn m¹ch vßng tèc ®é, ®éng c¬ ®−îc khëi ®éng trªn ®o¹n ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vμ tiÕn tíi lμm viÖc x¸c lËp t¹i ®iÓm øng víi t¶i ®Þnh møc. V.2. Nguyªn lý ®iÒu chØnh tèc ®é . Víi gi¶ thiÕt ®éng c¬ ®ang lμm viÖc ë vïng kh©u ng¾t kh«ng t¸c ®éng, lóc nμy ta thay ®æi ®iÖn ¸p trªn biÕn trë WR lμm cho Uc® thay ®æi lμm cho gãc a thay ®æi dÉn ®Õn tèc ®é thay ®æi. UVIC3 = -Uc® + gn Khi thay ®æi Uc® sÏ thay ®æi ®−îc gãc më a => Ud thay ®æi vμ tèc ®é còng thay ®æi theo . VÝ dô muèn t¨ng tèc ®é ta t¨ng Uc® : UVIC3 sÏ ©m nhiÒu lªn => URIC3 sÏ d−¬ng nhiÒu lªn => URIC5 sÏ ©m nhiÒu lªn , Tr më nhiÒu dÉn ®Õn U®k gi¶m nhá tøc lμ gãc a gi¶m nhá => Ud t¨ng lªn vμ tèc ®é t¨ng theo. Qu¸ trinh gi¶m tèc còng x¶y ra t−¬ng tù khi ta gi¶m Uc® sÏ lμm cho gãc a t¨ng lªn vμ tèc ®é gi¶m xuèng. VI.3- Nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é. Gi¶ sö ë chiÒu quay ®éng c¬ ®ang lμm viÖc ë mét tèc ®é quay nhÊt ®Þnh, øng víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é nμo ®ã. NÕu v× mét lý do nμo ®ã tèc ®é ®éng c¬ t¨ng nghÜa lμ gn t¨ng lμm cho U®k t¨ng do ®ã lμm cho gãc më a t¨ng vμ ®iÖn ¸p ®Æt vμo phÇn øng ®éng c¬ gi¶m ®Ó ®éng c¬ trë vÒ gi¸ trÞ ban ®Çu. NÕu v× mét lý do nμo ®ã lμm cho tèc ®é ®éng c¬ gi¶m th× t−¬ng tù nh− trªn gn sÏ gi¶m lμm cho ®iÖn ¸p U®k gi¶m t¹o ra gãc a gi¶m, ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ t¨ng lμm cho tèc ®é ®éng c¬ trë vÒ gi¸ trÞ ban ®Çu. VÝ Dô : khi tèc ®é ®éng c¬ t¨ng , th× gn t¨ng lªn => UVIC3 = -Uc® + gn sÏ bít ©m ®i , URIC3 bít d−¬ng ,U®k t¨ng lªn , gãc a t¨ng lªn dÉn ®Õn Ud gi¶m nhá vμ tèc ®é ®éng c¬ còng gi¶m theo cho phï hîp l−îng ®Æt ban ®Çu . VI.4- Nguyªn lý æn ®Þnh qu¸ t¶i . - Khi I− < Ing th× tÝn hiÖu ph¶i håi ©m dßng ch−a t¸c dông v× ®iÖn ¸p ®Çu vμo IC4 ©m nªn tÝn hiÖu ra IC4 d−¬ng nªn dßng qua D bÞ chÆn nªn D kho¸ khi ®ã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn chØ phô thuéc vμo tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é gn . - Khi I− > Ing do I− t¨ng dÇn ®Õn ®Çu vμo IC4 d−¬ng nªn tÝn hiÖu ra IC4 ©m v× vËy D më vμ kh©u h¹n chÕ dßng ®iÖn tham gian vμo vμ khi nμy ta cã: URIC5 = K2.[(Uc® - gn).K1 - b .( I− – Ing)] Tr më Ýt ®i . –U®k t¨ng lªn => gãc α t¨ng , Ud gi¶m xuèng lμm gi¶m ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ . nÕu dßng ®iÖn phÇn øng t¨ng qu¸ lín sÏ dÉn ®Õn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ rÊt dèc vμ hÖ thèng dõng lμm viÖc VI.5 : Nguyªn lý h∙m dõng hÖ thèng. Khi muèn dõng hÖ thèng ta Ên nót dõng, c¾t toμn bé hÖ thèng ra khái nguån cung cÊp ®ång thêi ®−a ®iÖn trë h·m vμo ®éng c¬ thùc hiÖn h·m ®éng n¨ng , toμn bé n¨ng l−îng ®−îc tÝch luü trªn ®éng c¬ sÏ gi¶i phãng qua Rh, tèc ®é gi¶m dÇn, khi tèc ®é gÇn gi¶m vÒ 0 ta c¾t Rh ra ®Ó ®éng c¬ h·m tù do.