Thiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều

MỤC LỤC Lời nói đầu 4 Chương I: 5 TổNG QUAN động cơ điện một chiều Và CáC PHƯƠNG PHáP ĐIềU CHỉNH 5 I. Khái niệm chung về động cơ một chiều 5 1. Cấu tạo của máy điện - động cơ điện một chiều. 5 1.1. Phần tĩnh (hãy Stato). 5 1.2. Phần quay (hay Rôto). 6 2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều. 6 3. Phân loại động cơ điện một chiều. 7 II. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều. 7 1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song song: 7 2. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. 10 III. Khái niệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện. 12 IV. Phương án điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều: 13 1. Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi từ thông. 15 2. Điều chỉnh bằng thay đổi điện áp phần ứng động cơ. 17 3. Hệ thống chỉnh lưu tiristor - động cơ (T - Đ). 18 4. Ổn định tốc độ động cơ. 19 Chương II các bộ chỉnh lưu có điều khiển 21 I. Bộ biến đổi 21 II. Giới thiệu chung về phần tử bán dẫn Tiristo 22 1. Cấu tạo – khái niệm 22 2. Đặc tính von – ampe 22 3. Các thông số cơ bản của Tiristo 23 III. Hệ thống chỉnh lưu 24 1. Khái niệm chỉnh lưu: 24 2. Cấu trúc chung của một sơ đồ chỉnh lưu. 25 3. Bộ lọc một chiều. 25 4. Các đặc tín của sơ đồ chỉnh lưu. 26 4.1. Nhóm thông số đánh giá chất lượng của điện áp chỉnh lưu. 26 4.2. Các thông số về van. 27 4.3. Nhóm thông số về MBA. 27 4.4. Các thông số ảnh hưởng của sơ đồ chỉnh lưu với lưới điện. 27 Chương III: 28 Phương pháp Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển 28 I. phương pháp tính chọn van 28 II. phuơng pháp Thiết kế mạch chỉnh lưu 28 A Chỉnh lưu cầu một pha 29 2. Sơ đồ cầu ba pha 32 3. Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha. 34 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nền kinh tế nước ta đang từng bước phát triển, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao. Cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về tự động hoá trong các ngành kinh tế cũng tăng trưởng không ngừng. Điều khiển tự động hoá còn là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống xã hội. Bất cứ làm việc gì chúng ta đều tiếp cận với điều khiển vì nó là khâu quan trọng trong hoạt động sản xuất của chúng ta. Hiện nay dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động cơ điện một chiều vẫn tồn tại. Trong động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi công nghiệp thì yêu cầu mở máy lớn hoặc điều chỉnh tốc độ ở phạm vi rộng. Vì động cơ điện một chiều có đạc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ, nhưng độ tin cậy khi sử dụng động cơ điện một chiều lại thấp hơn so với động cơ không đồng bộ. Nhóm chúng em gồm4 người được giao làm đồ án thiết kế hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều. Đồ án gồm 3 chương: Chương I: Tổng quan về động cơ điện một chiều và phương pháp điều chỉnh tốc độ. Chương II: Các bộ chỉnh lưu có điều khiển. Chương III: Phương pháp thiết kế mạch lực và mạch điều khiển Chương IV: Thiết kế và chế tạo mạch

doc40 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 12/06/2013 | Lượt xem: 1553 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ----------o0o--------- CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------***--------- ĐỀ TÀI MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện : 1. Phạm Hữu Bắc 2. Tân Văn Hình 3. Lê Hồng Phong Lớp : ĐK5.2 Khoá học : 2007 - 2011 Ngành đào tạo : Điện tử công nghiệp Tên đề tài: “Thiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều” Số liệu cho trước: - Động cơ một chiều kích từ độc lập Uđm1= 220 VDC, Uđm2 = 12 VDC, Pđm= 40 W. Nội dung cần hoàn thành: Phân tích, lựa chọn phương án Lý thuyết và các vấn đề liên quan. Phân tích, lựa chọn thiết bị. Sản phẩm của đề tài: Quyển thuyết minh, mạch thiết kế trên giấy A3. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Phạm Xuân Hiển Ngày giao đề: : Ngày hoàn thành : NhËn xÐt cña gi¸o viªn h­íng dÉn ………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………. Môc lôc Lêi nãi ®Çu Ngµy nay nÒn kinh tÕ n­íc ta ®ang tõng b­íc ph¸t triÓn, ®êi sèng nh©n d©n ngµy cµng ®­îc n©ng cao. Cïng víi sù ph¸t triÓn ®ã th× nhu cÇu vÒ tù ®éng ho¸ trong c¸c ngµnh kinh tÕ còng t¨ng tr­ëng kh«ng ngõng. §iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ cßn lµ mét lÜnh vùc quan träng trong ®êi sèng x· héi. BÊt cø lµm viÖc g× chóng ta ®Òu tiÕp cËn víi ®iÒu khiÓn v× nã lµ kh©u quan träng trong ho¹t ®éng s¶n xuÊt cña chóng ta. HiÖn nay dßng ®iÖn xoay chiÒu ®­îc sö dông réng r·i nh­ng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vÉn tån t¹i. Trong ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®­îc sö dông ë nh÷ng n¬i c«ng nghiÖp th× yªu cÇu më m¸y lín hoÆc ®iÒu chØnh tèc ®é ë ph¹m vi réng. V× ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã ®¹c tÝnh lµm viÖc rÊt tèt trªn c¸c mÆt ®iÒu chØnh tèc ®é, nh­ng ®é tin cËy khi sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu l¹i thÊp h¬n so víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Nhãm chóng em gåm4 ng­êi ®­îc giao lµm ®å ¸n thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. §å ¸n gåm 3 ch­¬ng: Ch­¬ng I: Tæng quan vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é. Ch­¬ng II: C¸c bé chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn. Ch­¬ng III: Ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ m¹ch lùc và m¹ch ®iÒu khiÓn Ch­¬ng IV: ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o m¹ch Ch­¬ng I: TæNG QUAN ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Vµ C¸C PH¦¥NG PH¸P §IÒU CHØNH I. Kh¸i niÖm chung vÒ ®éng c¬ mét chiÒu M¸y ®iÖn mét chiÒu lµ mét thiÕt bÞ quan träng trong nÒn s¶n xuÊt nã cã thÓ dïng lµm ®éng c¬ ®iÖn, m¸y ph¸t ®iÖn hay dïng trong nh÷ng ®iÒu kiÖn lµm viÖc kh¸c . M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu dïng lµm nguån ®iÖn cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, lµm nguån ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ trong m¸y ®iÖn ®ång bé. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ mét thiÕt bÞ quay, biÕn ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng. Nguyªn lý lµm viÖc dùa trªn c¬ së ®Þnh luËt vÒ c¶m øng ®iÖn tõ . §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèc ®é rÊt tèt. V× vËy, nã ®­îc dïng nhiÒu trong nh÷ng ngµnh c«ng nghiÖp cÇn ®iÒu chØnh tèc ®é quay liªn tôc trong mét ph¹m vi réng (nh­ m¸y c¸n thÐp, m¸y b¬m qu¹t giã, m¸y c¾t, m¸y mµi…) 1. CÊu t¹o cña m¸y ®iÖn - ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Gåm 2 thµnh phÇn chÝnh: 1.1. PhÇn tÜnh (h·y Stato). a. Cùc tõ chÝnh: lµ bé phËn sinh ra tõ tr­êng gåm cã lâi s¾t cùc tõ vµ d©y cuèn kÝch tõ lång ngoµi. Lâi s¾t cùc tõ lµm b»ng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn hay thÐp c¸c bon. D©y cuèn kÝch tõ ®­îc cuèn b»ng d©y ®ång bäc c¸ch ®iÖn vµ mçi cuén d©y ®Òu ®­îc bäc c¸ch ®iÖn kü thµnh mét khèi vµ ®­îc s¬n c¸ch ®iÖn tr­íc khi ®Æt trªn c¸c cùc tõ. C¸c cuén d©y ®­îc ®Æt nèi tiÕp nhau. Cùc tõ ®­îc g¾n chÆt vµo vá m¸y nhê c¸c bul«ng. H×nh.1-1: CÊu t¹o ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. 1. M¹ch tõ ; 2. Cuén d©y kÝch tõ. b. Cùc tõ phô:®­îc ®Æt gi÷a c¸c cùc tõ chÝnh vµ dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu. c. G«ng tõ: dïng ®Î hµn m¹ch tõ nèi liÖn c¸c cùc tõ, ®ång thêi lµm vá m¸y. d. C¸c bé phËn kh¸c: - N¾p m¸y: ®Ó b¶o vÖ khái bÞ nh÷ng vËt bªn ngoµi r¬i vµo lµm háng d©y cuèn hay gi÷ an toµn cho ng­êi khái ch¹m ph¶i ®iÖn. - C¬ cÊu chæi than: §Ó ®­a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra ngoµi. C¬ cÊu gåm cã chæi than ®Æt trong hép chæi than vµ nhê mét lß xo tú ®Æt lªn cæ gãp. Hép ®­îc cè ®Þnh vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸ chæi than, gi¸ nµy cã thÓ quay ®­îc ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç. 1.2. PhÇn quay (hay R«to). a. Lâi s¾t phÇn øng: dïng ®Ó dÉn tõ, th­êng dïng nh÷ng l¸ thÐp kü thuËtu ®iÖn (thÐp hîp kim Silic) dµy 0,5mm phñ c¸ch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp chÆt l¹i ®Ó gi¶m hao tæn do dßng xo¸y g©y nª. Trªn cac l¸ thÐp cã nh÷ng r·nh ®Ó cuénd©y. b. D©y cuèn phÇn øng lµ phÇn sinh ra suÊt ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua, th­êng lµm b»ng d©y ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn. c. Cæ gãp (cßn gäi lµ vµnh gãp hay vµnh ®æi chiÒu) dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. H×nh 1-2: Cæ gãp 2. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. §éng c¬ ®iÖn cã hai nguån n¨ng l­îng: - Nguån kÝch tõ cÊp vµo cuén kÝch tõ ®Ó sinh ra tõ, th«ng (qua) kÝch tõ. - Nguån phÇn øng ®­îc ®­a vµo chæi than ®Ó ®­a ra cæ gãp ®Ó ®­a vµo phÇn øng. Khi cho ®iÖn ¸p mét chiÒu vµo 2 chæi ®iÖn A, B trong d©y quÊn phÇn øng cã dßng ®iÖn. C¸c thanh dÉn a, b vµ c,d cã dßng ®iÖn n»m trong tõ tr­êng sÏ chÞu lùc t¸c dông lµm cho R«to quay: H×nh(1-3). S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng. ChiÒu cña lùc ®­îc x¸c ®Þnh theo qui t¾c bµn tay tr¸i. Khi phÇn øng quay ®­îc nöa vßng, vÞ trÝ c¸c thanh dÉn a,b vµ c,d ®æi chç cho nhau (H1-3b) do cã phiÕn gãp ®æi chiÒu dßng ®iÖn gi÷ cho chiÒu lùc t¸c dông kh«ng ®æi. Khi ®éng c¬ quay, c¸c thanh dÉn c¾t tõ tr­êng sÏ c¶m øng søc ®iÖn ®éng E­, chiÒu cña søc ®iÖn ®éng ®­îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. ë ®éng c¬ chiÒu søc ®iÖn ®éng E­ ngù¬c chiÒu víi dßng ®iÖn I­ nªn I­ ®­îc gäi lµ søc ph¶n ®iÖn ®éng. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p. U = E­ + R­ . I­ (1-1) 3. Ph©n lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. - §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. - §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. - §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song. - §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ hçn hîp. II. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. 1. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ song song: - Khi nguån ®iÖn mét chiÒu cã c«ng suÊt kh«ng ®ñ lín th× m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ m¹ch kÝch tõ m¾c vµo 2 nguån mét chiÒu ®éc lËp víi nhau, lóc nµy ®éng c¬ ®­îc gäi lµ ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp. - Khi nguån ®iÖn mét chiÒu cã c«ng suÊt v« cïng lín vµ ®iÖn ¸p kh«ng ®æi th× m¹ch kÝch tõ th­êng m¾c song song víi m¹ch phÇn øng. Lóc nµy ®éng c¬ ®­îc gäi lµ kÝch tõ song song. H×nh(2-1). S¬ ®å nèi d©ycña ®éng c¬ H×nh. (2-2) S¬ ®å nèi d©y cña kÝch tõ song song ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp Theo s¬ ®å H(2-1) vµ H(2-2) ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¹ch phÇn øng nh­ sau: U= E­ +(R­ + Rf) .I­ (2-1) Trong ®ã: U­ - ®iÖn ¸p phÇn øng (V) Rf - ®iÖn trë phô cña m¹ch phÇn øng (W) R­ - ®iÖn trë cña m¹ch phÇn øng (W) I­ – dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng E­ – søc ®iÖn ®éng phÇn øng (V) Víi R­ = r­ + rcf + ri + rct. r­ - ®iÖn trë cuén d©y phÇn øng. rcf - ®iÖn trë cùc tõ phô. ri - ®iÖn trë cuén bï. rkt - ®iÖn trë tiÕp xóc víi chæi ®iÖn. Søc ®iÖn ®éng E­ cña phÇn øng ®éng c¬ ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: fw = kfw (2-2) Trong ®ã: p – sè ®«i cùc tõ chÝnh. N – sè thanh dÉn t¸c dông cña cuén d©y phÇn øng. f - Tõ th«ng kÝch tõ d­íi mét cùc tõ, wb. w - Tèc ®é gãc (Rad/s). - HÖ sè cÊu t¹o cña ®éng c¬. NÕu biÓu diÔn søc ®iÖn ®éng theo tèc ®é quay n (v/p’) th× E­ = kefn (2-3) Vµ v× vËy fn : HÖ sè ®iÖn ®éng cña ®éng c¬). Tõ (2-1) (2-2) ta cã: .I­ (2-4) BiÓu thøc (2-4) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬. MÆt kh¸c, m«men ®iÖn tõ M§T cña ®éng c¬ ®­îc x¸c ®Þnh bëi. M®t = kfI­ (2-5) Thay gi¸ trÞ I­ vµo (2-4) ta ®­îc : M®t (2-6) NÕu bá qua c¸c tæn thÊt c¬ vµ tæn thÊt kÐp th× m«men c¬ trªn trôc ®éng c¬ b»ng m«men ®iÖn tõ, ta ký hiÖu lµ M. nghÜa lµ M®t = Mc¬ = M M (2-7) §©y lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Gi¶ thiÕt phÇn øng ®­îc bï ®ñ, tõ th«ng f = const th× ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn (2-4) vµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ (2-7) lµ tuyÕn tÝnh. §å thÞ cña chóng ®­îc biÓu diÔn trªn H2-3 vµ H2-4 lµ nh÷ng ®­êng th¼ng. H×nh (2-3), H×nh (2-4) lµ ®Æc tÝnhc¬ ®iÖn cña®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Theo c¸c ®å tÞ trªn, khi I­ = 0 hoÆc M =0 ta cã: (2-8) wo ®­îc gäi lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®éng c¬. khi w0 = 0 ta cã: (2-9) vµ M = kfInm = Mnm (2-9) Inm, Mnm ®­îc gäi lµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch vµ m«men ng¾n m¹ch mÆt kh¸c ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh (2-4),(2-7) còng cã thÓ viÕt d­íi d¹ng: (2-11) (2-12) Trong ®ã: R = R­ + Rf ; sw: ®­îc gäi lµ sôt tèc ®ä øng víi gi¸ trÞ cña M. ta cã thÓ biÓu diÔn ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ trong hÖ ®¬n vÞ t­¬ng ®èi, víi ®iÒukhiÓn tõ th«ng lµ ®Þnh møc (f = f®m) Trong ®ã: ; ; ; ( ®­îc gäi lµ ®iÖn trë c¬ b¶n). Tõ h×nh (2-4) vµ (2-7) ta viÕt ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ ë ®¬n vÞ t­¬ng ®èi: w* = 1 – R*I* (2-13) w* = 1 – R*M* (2-14) 2. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. - §Æc ®iÓm: Cuén kÝch tõ m¾c nèi tiÕp víi cuén d©y phÇn øng nªn cuén (tiÕt diÖn) kÝch tõ cã tiÕt diÖn lín, ®iÖn trë nhá, sè vßng Ýt, chÕ t¹o dÔ dµng. S¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp ®­îc vÏ trªn H2-1 v× dßng kÝch tõ còng lµ dßng phÇn øng nªn tõ th«ng cña ®éng c¬ biÕn ®æi theo dßng ®iÖn phÇn øng. H×nh.(2-5) s¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: tõ s¬ ®å nguyªn lý H2-1 ta cã: U­ = E­ + I­R­ = kfw + I­ + R­. Víi R­ = r­ + rctf + rct + rkt. Sau khi biÕn ®æi ta nhËn ®­îc: (2-1b) (2-2b) H×nh. (2-6) ®Æc tÝnh tõ ho¸ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. Trong c¸c ph­¬ng tr×nh trªn tõ th«ng f biÕn ®æi phô thuéc dßng ®iÖn trong m¹ch kÝch tõ theo ®Æc tÝnh tõ ho¸ (1) (H2-2) ®Ó ®¬n gi¶n khi thµnh lËp ph­¬ng tr×nh c¸c ®Æc tÝnh ta gi¶ thiÕt tõ th«ng phô thuéc tuyÕn tÝnh víi dßng ®iÖn kÝch tõ nh­ ®­êng (2) f = C.Ikt (2-3b) Víi C lµ hÖ sè tû lÖ. NÕu ph¶n øng phÇn øng ®­îc bï ®ñ: f = C.I­ (2-4b) thÕ vµo ph­¬ng tr×nh (2-1b) ta ®­îc: (2-5b) Trong ®ã ®Æt ; Ta còng cã: (2-6b) Thay (2-6b) vµo (2-5b) ta ®­îc: (2-7b) Trong ®ã: A1 = A2 BiÓu thøc (2-5b) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn ®éng c¬ vµ (2-7b) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬. D¹ng cña ®Æc tÝnh nµy ®­îc biÓu diÔn trªn H2-3 a,b. Ta th¸y c¸c ®Æc tÝnh nµy cã d¹ng hyperbol vµ mÒm ë ph¹m vi dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ nhá h¬n ®Þnh møc. ë vïng dßng ®iÖn lín, do m¹ch tõ b·o hoµ nªn tõ th«ng hÇu nh­ kh«ng ®æi vµ ®Æc tÝnh cã d¹ng gÇn tuyÕn tÝnh. H×nh. (2-7) §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. Gi¶ thiÕt ®éng c¬ kh«ng t¶o (I=0 hoÆc M = 0) th× tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng sÏ lµ v« cïng lín. Nh­ng thùc tÕ do cã ma s¸t vµ c¸c tæn thÊt phô vµ ®éng c¬ cã tõ d­: fd­ = (2 ¸ 10) f’®m nªn khi kh«ng t¶i th× tèc ®é kh«ng t¶i cña ®éng c¬ vÉn cã gi¸ trÞ lµ : Tèc ®é wkt nµy th­êng rÊt lín so víi tèc ®é ®Þnh møc nªn thùc tÕ kh«ng cho phÐp ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng t¶i. Ngoµi ra nh×n vµo ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng ®iÒu khiÓn kÝch tõ nèi tiÕp vµ cÊu t¹o cña nã ta cã nhËn xÐt sau: - §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp nhau vµ ®é cøng theo phô t¶i. Do ®ã, th«ng qua tèc ®é cña ®éng c¬ ta cã thÓ biÕt ®­îc sù thay ®æi cña phô t¶i. Tuy nhiªn kh«ng nªn sö dông ®éng c¬ nµy cho nh÷ng truyÒn ®éng cã yªu cÇu æn ®Þnh mµ nªn sö dông nã cho nh÷ngtruyÒn ®éng cã yªu cÇu tèc ®é theo t¶i. - §éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín vÒ m«men. Nhê cuén kÝch tõ nèi tiÕp nªn ë vïng dßng ®inÖ phÇn øng lín h¬n ®Þnh møc, do cã m«men cñ©nã t¨ng nhanh h¬n so víi t¨ng cña dßng ®iÖn. Nh­ vËy, víi møc ®é qu¸ dßng ®iÖn nh­ nhau th× ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ m«men vµ kh¶ n¨ng khëi ®äng tèt h¬n ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Nhê ­u ®iÓm ®ã mµ ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp rÊt thÝch hîp cho nh÷ng truyÒn ®éng lµm viÖc th­êng cã qu¸ t¶i lín vµ cã yªu cÇu m«men khëi ®éng lín nh­ m¸y n©ng vËn chuyÓn, m¸y c¸n thÐp… v× tõ th«ng cña ®éng c¬ chØ phô thuéc vµo dßng ®iÖn phÇn øng nªn kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña ®éng c¬ kh«ng bÞ ¶nh h­ëng bëi sù sôt ¸p cña l­íi ®iÖn. Lo¹i ®éng c¬ nµy thÝch hîp cho nh÷ng truyÒn ®éng dïng trong ngµnh giao th«ng cã ®­êng d©y cung cÊp ®iÖn dµi. III. Kh¸i niÖm chung vÒ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn. ë ®éng c¬ ®iÖn, c¸i quan t©m ®Çu tiªn lµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬. - §Æc tÝnh c¬ c¶u ®éng c¬ lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay vµ m«men cña ®éng c¬: w = f (M) hoÆc (¹) n = f (M). Trong ®ã: w = tèc ®é gãc (rad/s). n = Tèc ®é quay (v/phót) M = m«men (Nm). Cã hai lo¹i ®ÆctÝnh c¬: §Æc tÝnh tù nhiªn vµ ®Æc tÝnh nh©n t¹o. + §Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cña ®éng c¬: NÕu nh­ ®éng c¬ vËn hµnh ë chÕ ®é ®Þnh møc (tøc lµ ®iÖn ¸p, tõ th«ng ®Þnh møc mµy kh«ng nèi thªm ®iÖn trë vµo ®éng c¬) trªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn ta cã ®iÓm lµm viÖc ®Þnh møc cã gi¸ trÞ M®m. + §Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬: lµ ®Æc tÝnh khi ta thay ®æi c¸c tham sè nguån hoÆc nèi thªm c¸c ®iÖn trë vµo ®éng c¬. (1-2) (1-3) (1-4) (1-5) H×nh (1-3) a. §Æc tÝnh c¬ ®iÖn ®éng c¬. §Ó ®¸nh gi¸ tÝnh c¬, ng­êi ta ®­a ra c¸c kh¸i niÖn vÒ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ b. (1-6) Trong ®ã:b lín: ®Æc tÝnh c¬ cøng. b nhá: ®Æc tÝnh c¬ mÒm. b ® ¥: ®Æc tÝnh c¬ tuyÖt ®èi. (1) ®­êng ®Æc tÝnh c¬ mÒm. (2) ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cøng. (3) ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cøng tuyÖt ®èi. H×nh (1-5) §é cøng ®Æc tÝnh c¬. - TruyÒn ®éng cã ®Æc tÝnh c¬ cøng khi tèc ®é thay ®æi rÊt Ýt khi m«men thay ®æi lín. - TruyÒn ®éng cã ®Æc tÝnh c¬ mÒn lµ tèc ®é gi¶m nhiÒu khi m«men t¨ng. IV. Ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu: §iÒu chØnh tèc ®é lµ mét trong nh÷ng néi dung chÝnh cña truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng nh»m ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ cña c¸c m¸y s¶n xuÊt. §iÒu chØnh tèc ®é truyÒn ®éng ®iÖn lµ dïng c¸cpp thuÇn tuý ®iÖn, t¸c ®éng lªn b¶n th©n hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn (nguån vµ ®éng c¬ ®iÖn) ®Ó thay ®æi tèc ®é quay cña trôc ®éng c¬ ®iÖn. VÒ ph­¬ng diÖn ®iÒu chØnh tèc ®é, ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã nhiÒu ­u viÖt so víi c¸c lo¹i ®éng c¬ kh¸c. Kh«ng nh÷ng cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng mµ cÊu tróc d¹ng m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n, ®ång thêi l¹i ®¹t ®iÒu chØnh tèc ®é cao trong d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é réng. §Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng cña mét hÖ thãng T§§ th­êng c¨n cø chØ tiªu sau: a. Sai sè tèc ®é: Sai sè tÜnh tèc ®é lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho ®é chÝnh x¸c duy (nho) tr× tèc ®é ®Æt vµ th­êng ®­îc tÝnh theo %. 100% (2-1) Trong ®ã: w®: Tèc ®é c¾t. w: Tèc ®é lµm viÖc thùc. b. §é tr¬n cña ®iÒu chØnh tèc ®é: g (2-2) Trong ®ã: wi: gi¸ trÞ tèc ®é æn ®Þnh ®¹t ®­îc ë cÊp i. wi+1: gi¸ trÞ tèc ®é ®¹t ®­îc ë cÊp kÕ tiÕp (i++1). HÖ ®iÒu chØnh v« cÊp nÕu g ® 1 tøc lµ hÖ truyÒn ®éng. Cã thÓ lµm viÖc æn ®Þnh ë mäi gi¸ trÞ trong suèt d¶i ®iÒu chØnh. HÖ ®iÒu chØnh cã cÊp khi nã chØ cã thÓ lµm viÖc æn ®Þnh ë mét sè gi¸ trÞ tèc ®é trong (h×nh) d¶i ®iÒu chØnh. c. §é réng ®iÒu chØnh (d¶i ®iÒu chØnh). D¶i ®iÒu chØnh hay ph¹m vi ®iÒu chØnh lµ tû sè gi÷a gi¸ trÞ lín nhÊt cña tèc ®é lµm viÖc øng víi m«men t¶i ®· cho. (2-3) Gi¸ trÞ tèc ®é cùc ®¹i wmax bÞh¹n chÕ bëi ®é bÒn c¬ häc cña ®éng c¬ vµ víi ®éng c¬ mét chiÒu nã cßn bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña cæ gãp. Tèc ®é nhá nhÊt wmin bÞ chÆn d­íi bëi yªu c¶u vÒ m«men khëi ®éng vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vµ vÒ sai sè tèc ®é lµm viÖc cho phÐp. Nh×n vµo ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu: Cã thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng nh÷ng ph­¬ng ph¸p sau: + §iÒu chØnh tõ th«ng kÝch tõ cña ®éng c¬. + §iÒu chØnh ®iÖn trë trªn m¹ch phÇn øng. + §iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch phÇn øng cña ®éng c¬. 1. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph­¬ng ph¸p thay ®æi tõ th«ng. §iÒu chØnh tõ th«ng kÝch thÝch cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ ®iÒu chØnh m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ M = kfI­ vµ søc ®iÖn ®éng quay cña ®éng c¬. E­ = kfw. H×nh (1-5) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi thay ®æi tõ th«ng. M¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬ lµ m¹ch phi tuyÕn, v× vËy hÖ ®iÒu chØnh tõ th«ng còng lµ hÖ phi tuyÕn. (2-4) Trong ®ã: rk - ®iÖn trë d©y quÊn kÝch tõ. rb- ®iÖn trë cña nguån ®iÑn ¸p kÝch tõ. wk – sè vßng d©y cña d©y quÊn kÝch tõ. Trong chÕ ®é x¸c lËpta cã quan hÖ: f = f [ikt] + XÐt tr­êng hîp fx < f®m khi f gi¶m dÉn ®Õn wo t¨ng vµ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ gi¶m dÇn. ViÖc t¨ng tèc ®é khi f gi¶m chØ dung ftrong mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh, khi phô t¶i lín h¬n giíi h¹n phô t¶i nµo ®ã th× viÖc gi¶m dÉn ®Õn viÖc gi¶m tèc ®é. Th­êng khi ®iÒu chØnh tõ th«ng th× ®iÖn ¸p phÇn øng ®­îc gi÷ nguyªn b»ng gi¸ trÞ ®Þnh møc, do ®ã ®Æc tÝnh c¬ thÊp. Trong vïng ®iÒu chØnh tõ thong chÝnh lµ ®Æc tÝnh c¬ cã ®iÖn ¸p phÇn øng ®Þnh møc, tõ th«ng ®Þnh møc vµ ®­îc gäi lµ ®Æc tÝnh c¬ b¶n (®«i khi chÝnh lµ ®Æc tÝnh tù nhiªn). Tèc ®é lín nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh tõ th«ng bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña cæ gãp ®iÖn. Khi gi¶m tõ th«ng ®Ó t¨ng tèc ®é quay cña ®éng c¬ th× ®ång thêi ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña cæ gãp còng bÞ xÊu ®i. + ¦u – nh­îc ®iÓm: - §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng ph­¬ng ph¸p nµy ta thu ®­îc tèc ®é lín h¬n tèc ®é ®Þnh møc vµ chØ ®iÒu chØnh ®­îc vÒ phÝa gi¶m tõ th«ng. - Khi gi¶m tõ th«ng,ta thu ®­îc hä ®Æc tÝnh c¬ dèc h¬n ®Æc tÝnh c¬ ®Þnh møc. Do ®ã, ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ gi¶m khi gi¶m tõ th«ng. - ChØ lµm viÖc trong ph¹m vi t¶i nhá chø kh«ng dïng cho t¶i lín v× M = kfI­ gi¶m tõ th«ng th× m«men gi¶m rÊt nhiÒu. - Khi ®iÒu chØnh b»ng gi¶m tõ th«ng rÊt dÔ dÉn ®Õn mÊt tõ th«ng lµm cho dßng ®iÖn t¨ng lªn rÊt nhanh lµm háng ®éng c¬. 2. §iÒu chØnh b»ng thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬. H×nh (1-6) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi thay ®æi ®iÖn ¸p. Khi ®iÒu chØnh tèc ®é theo ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ th× ®iÖn ¸p kÝch tõ lµ kh«ng ®æi. §Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, cÇn cã thiÕt bÞ nguån nh­ m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, c¸c bé phËn chØnh l­u ®iÒu khiÓn… C¸c thiÕt bÞ nguån nµy cã chøc n¨ng biÕn n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã søc ®iÖn ®éng Eb ®iÒu chØnh ®­îc nhê tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p ë chÕ ®é x¸c lËp. Eb – E­ = I­ (Rb = R­d) (2-5) Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: (2-6) w = w0 (U®k) (2-70 V× tõ th«ng cña ®éng c¬ ®iÖn ®­îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ còng kh«ng ®æi. Cßn tèc ®é t¶i lý t­ëng tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k. §Ó x¸c ®Þnh d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é ta thÊy ®­îc tèc ®é lín nhÊt cña hÑ thèng bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ b¶n ®­îc gi÷ ë gi¸ trÞ ®Þnh møc. Tèc ®é nhá nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu vÒ sai sè tèc ®é vµ vÒ m«men khëi ®«ng. khi m« men t¶i lµ ®Þnh møc th× c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña tèc ®é lµ: (2-8) (2-9) §Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«men ng¾n m¹ch lµ: Mnmmin = Mcmax = kM.M®m. Trong ®ã: kM - hÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men. V× hä ®Æc tÝnh c¬ lµ ®­êng th¼ng song song nªn theo ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ ta cã: wmin = (Mnmmin – M®m) (kM-1) (2-10) Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo gi¸ trÞ ®é cøng b. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn cøng ®éng c¬ b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng 2 lÇn ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬. cã thÓ tÝnh s¬ bé. VËy víi t¶i cã tÝnh m« men kh«ng ®æi th× ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng v­ît qu¸ 10. Do ®ã, muèn n©ng cao d¶i ®iÒu chØnh cÇn ph¶i cÊu tróc theo hÖ kÝn. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× ®é cøng c¸c ®Æc tÝnh c¬ trong toµn d¶i ®iÒu chØnh lµ nh­ nhau. Do ®ã, ®é sôt tèc t­¬ng ®èi sÏ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh. (2-11) Trong suèt qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× tõ th«ng kÝch tõ ®­îc gi÷ nguyªn, do ®ã m«men cho phÐp cña hÖ sÏ lµ kh«ng ®æi. Mcp = kf®m . I®m = M®m. ¦u ®iÓm: §ä ®iÒu chØnh tr¬n, d¶i ®iÒu chØnh réng. Cã thÎ gi¶m tèc ®é xuèng thÊp mµ ®Æc tÝnh c¬ vÉn cøng dÉn ®Õn ®é æn ®Þnh tèc ®é cao. M« men më m¸y gi¶m kh«ng nhiÒu. Khi gi¶m tèc®é sÏ x¶y ra hiÖn t­îng h·m t¸i sinh (tr¶ NL ®éng c¬ vÒ nguån). Kh«ng cã tæn thÊt trong m¹ch phÇn øng. Ph­¬ng ph¸p nµy cã thÓ ¸p dông cho non t¶i, ®Çy t¶i. Nh­îc ®iÓm: ChØ ®iÒu chØnh tèc ®é nhá h¬n tèc ®é c¬ b¶n. Muèn thay ®æi ph¶i cã nguån ®iÖn ¸p phÇn øng. NhËn xÐt: Qua ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh trªn ta thÊy ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh phÇn øng ®äng c¬ lµ phï hîp v× thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬, ta ®­îc mét hä ®Æc tÝnh c¬ song song víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn. Khi thay ®æi ®iÖn ¸p th× Mnm, Inm cña ®éng c¬ gi¶m vµ tèc ®é cña ®éng c¬ còng gi¶m øng víi mét phô t¶i nhÊt ®Þnh. 3. HÖ thèng chØnh l­u tiristor - ®éng c¬ (T - §). Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬. - Trong hÖ chØnh l­u ®éng c¬, BB§ lµm nhiÖm vô biÕn ®æi nguån xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cung cÊp cho ®iÖn ¸p ®éng c¬ truyÒn ®éng. BB§ trùc tiÕp biÕn tõ xoay chiÒu thµnh mét chiÒu qua mét kh©u trung gian c¬ häc nµo ®ã. - Bªn c¹nh chøc n¨ng biÕn ®æi n¨ng l­îng ®ã, nã cßn chøc n¨ng ®iÒu chØnh søc ®iÖn ®éng ra vµo bé biÕn ®æi. + ¦u ®iÓm: - Th­êng sö dông c¸c linh kiÖn b¸n dÉn nªn hÖ thèng t¸c ®éng nhanh nh¹y víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. - Tæn thÊt n¨ng l­îng trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn nhá. - HÖ sè khuyÕch ®¹i cã kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ ë tr×nh ®é ca¬, gän, nhÑ, kh«ng g©y tiÕng ån. - Gi¸ thµnh ®é tin cËy cao, kh«ng g©y tiÕng ån. + Nh­îc ®iÓm: - Do sö dông c¸c linh kiÖn b¸n dÉn nªn hÖ sè qu¸ t¶i kÐm, m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p. - HÖ thèng ®¶o chiÒu phøc t¹p. - §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u cã d¹ng dËp m¹nh d©y lµ nguyªn nh©n g©y ra tæn hao phô trong ®éng c¬. - HÖ sè cosj thÊp. * NhËn xÐt: Qua ph©n tÝch ë trªn ta thÊy, ta chän hÖ thèng chØnh l­u Tiristo ®éng c¬ (T- §) cho ®å ¸n nµy. ¦u ®iÓm cña hÖ lµ ®é t¸c®éng nhanh cao, kh«ng g©y ån vµ dÔ tù ®éng ho¸ do van b¸n dÉn cã hÖ sè khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cao, thuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh. HÖ thèng gän nhÑ, ch¾c ch¾n ph¹m vi ®iÒu chØnh réng, ®é tin cËy cao. Do vËy ta chän hÖ thèng Tiristo - ®éng c¬ (T-§) lµm bé biÕn ®æi cho hÖ thèng truyÒn ®éng. 4. æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬. æn ®Þnh tèc ®é trong truyÒn ®éng cã ý nghÜa rÊt lín trong viÖc c¶i thiÖn c¸c chØ tiªu chÊt l­îng cña truyÒn ®éng ®iÖn. Ng­êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng. Do ®ã, ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é ®éng c¬. Ph­¬ng ph¸p kÝch tõ tèt nhÊt lµ cung cÊp cho phÇn c¶m mét ®iÖn ¸p ®Þnh møc qua bé chØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn, sÏ ®­îc tr×nh bµy ë ch­¬ng sau . §iÖn ¸p trung b×nh cña phÇn øng quyÕt ®Þnh (®éng) tèc ®é quay cña ®éng c¬. Qu¸n tÝnh cña ®éng c¬ lµ t¾t tÊt c¶ c¸c m«men dao ®éng do c¸c ®iÒu hoµ cña ®iÖn ¸p. Tèc ®é quay cña ®éng c¬ do ®ã chØ phô thuéc vµo gãc më cña bé chØnh l­u, gãc më th­êng ®­îc ®iÒu chØnh nhê ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Tèc ®é lµm viÖc cña truyÒn ®éng ®iÖn do c«ng nghÖ yªu cÇu vµ ®­îc gäi lµ tèc ®é ®Æt hay tèc ®é mong muèn. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, tèc ®é cña ®éng c¬ th­êng bÞ thay ®æi do sù biÕn thªin cña t¶i, cña nguån. Do ®ã g©y ra sai lÖch tèc ®é thùc so víi tèc ®é ®Æt. BiÖn ph¸p chñ yÕu ®Ó æn ®Þnh lµm viÖc lµ t¨ng ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ b»ng ®iÒu khiÓn theo m¹ch kÝn. LuËt ®iÒu chØnh ®­îc thùc hiÖn b»ng m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é. Trong ®ã tÝnh hiÖu tèc ®é ®­îc lÊy trªn m¸y ph¸t tèc FT lµ m¸y ph¸t cã ®iÖn ra tû lÖ víi tèc ®é quay. Uw = Kt. w Khi tèc ®é thay ®æi sÏ cã ph¶n hßi vÒ so s¸nh ®Ó so s¸nh víi tèc ®é ®Æt. Sau ®ã, m¸y ®iÒu khiÓn sÏ tù ®éng thay ®æi ®Ó tèc ®é thùc gÇn (hoÆc b»ng) tèc ®é ®Æt. Ch­¬ng II c¸c bé chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn I. Bé biÕn ®æi Muèn thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ b»ng ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng, ta cÇn ph¶i cã nguån ®iÖn phÇn øng. Nguån ®iÖn ¸p phÇn øng chÝn lµ bé biÕn ®æi ®Ó biÕn dæi ®iÖn ¸p xoay chiÒu sang ®iÖn ¸p mét chiÒu cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Bé biÕn ®æi lµ bé phÇn rÊt quan träng cña hÖ thèng truyÒn ®éng, nã quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng vµ chÊt l­îng ®iÒu chØnh cho c¸c chÕ ®é lµm viÖc. C¸c phÇn tö b¸n dÉn c«ng suÊt ®­îc sö dông trong c¸c bé biÕn ®æi cã nh÷ng ®Æc tÝnh chung lµ: + ChØ lµm viÖc trong chÕ ®é kho¸, khi më cho dßng ®iÖn ch¹y qua th× cã ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng nhá, khi kho¸ th× ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng lín. Nhê ®ã tæng hao c«ng suÊt trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ®­îc tÝnh b»ng tÝch cña ®iÖn ¸p. N¬i trªn c¸c phÇn tö cña dßng ®iÖn ch¹y qua sÏ cã gi¸ trÞ rÊt nhá. + C¸c phÇn tõ b¸n dÉn chØ dÉn dßng theo mét chiÒu khi phÇn tõ ®­îc ®Æt d­íi ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn. Khi ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn tö lµ ph©n cùc ng­îc, dßng qua phÇn tö chØ cã gi¸ trÞ rÊt nhá, cì MA gäi lµ dßng rß. C¸c phÇn tö b¸n dÉn c«ng suÊt ®­îc ph©n lo¹i lµ: + Kh«ng ®iÒu khiÓn nh­ ®ièt. + Cã ®iÒu khiÓn ph©n ra lµm 2 lo¹i: * §iÒu khiÓn kh«ng hoµn toµn nh­ Trisito , Triac. * §iÒu khiÓn hoµn toµn nh­ Transirto, GTO, IGBT, MOSFET. ë ®Ò tµi nµy, em xin tr×nh bµy tËp trung vÒ phÇn tö b¸n dÉn Tiristo. II. Giíi thiÖu chung vÒ phÇn tö b¸n dÉn Tiristo 1. CÊu t¹o – kh¸i niÖm Tiristo lµ phÇn tö p –n, J1, J2, J3. Tiristo cã 3 cùc A. anot; K. catot vµ G. cùc ®iÒu khiÓn. 2. §Æc tÝnh von – ampe §Æc tÝnh v«n – ampe cña Tiristo gåm 2 phÇn: - PhÇn thø nhÊt n»m trong gãc phÇn tö thø nhÊt lµ ®Æc tÝnh thuËn t­¬ng øng víi tr­êng hîp UAK > 0. - PhÇn thø hai n»m trong gãc phÇn tö thø t­ lµ ®Æc tÝnh ng­îc t­¬ng øng víi UAK < 0. * Tr­êng hîp dßng ®iÖn vµo cùc ®iÒu khiÓn IG = 0, Tiristo sÏ c¶n trë dßng ®iÖn phÇn øng víi c¶ 2 tr­êng hîp ph©n cùc ®iÖn ¸p gi÷a anot vµ catot. Khi UAK < 0 theo cÊu t¹o cña Tiristo 2 líp tiÕp gi¸p J1,J3 ®Òu ph©n cùc ng­îc, líp J2 ph©n cùc thuËn vµ Tiristo chØ cã mét dßng ®iÖn rÊt nhá ch¹y qua ®ã lµ dßng rß. Khi UAK t¨ng ®Õn ®iÖn ¸p lín nhÊt Ungmax x¶y ra hiÖn t­îng Tiristo bÞ ®¸nh thñng, dßng ®iÑn cã thÓ t¨ng r¸t lín. NÕu UAK gi¶m d­íi møc Ungmax th× dßng ®iÖn còng kh«ng gi¶m qu¸ møc dßng rß, lóc ®ã Tiristo bÞ háng. Khi t¨ng ®iÖn ¸p theo chiÒu thuËn UAK > 0, lóc ®µu còng chØ cã 1 dßng ®iÖn rÊt nhá ch¹y qua gäi lµ dßng rß. §iÖn trë t­¬ng øng m¹ch A – K vÉn cã gi¸ trÞ rÊt lín. Khi ®ã tiÕp gi¸p J1, J3 ph©n cùc thuËn, J2 ph©n cùc ng­îc. Cho ®Õn khi UA t¨ng ®Õn Uthmax sÏ x¶y ra ®iÖn trë, t­¬ng ®­¬ng m¹ch A-K gi¶m ®ét ngét. Dßng ®iÖn cã thÓ qua Tiristo vµ gi¸ trÞ bÞ giíi h¹n bëi ®iÖn trë m¹ch ngoµi. NÕu khi ®è dßng ®iÖn qua Tiristo cã gi¸ trÞ lín h¬n dßng tèi thiÓu gäi lµ dßng ch¶y duy tr× Idt, khi ®ã Tiristo sÏ dÉn dßng trªn ®­êng ®Æc tÝnh thuËn. * Tr­êng hîp I > 0. NÕu cã dßng ®iÖn vµo gi÷a cùc ®iÒu khiÎn vµ catot th× qu¸ tr×nh chuyÓn ®iÓm lµm viÖc trªn ®­êng ®Æc tÝnh thuËn sÏ x¶y ra sím h¬n tr­íc. Khi UAK ®¹t ®Õn Uthmax ta nãi IG lín h¬n th× ®Æc tÝnh lµm viÖc x¶y ra víi UAK nhá h¬n. * Më kho¸ T. + Më kho¸ nÕn UAK 0. + Tiristo chuyÓn tr¹ng th¸i tõ kho¸ sang dÉn nÕu ®ång thêi ®¶m b¶o hai ®iÒu kiÖn: - UAK > 0 - IG ®ñ m¹nh. Khi Tiristo dÉn nÕu ng¾t IG th× nã vÉn ho¹t ®éng chõng nµo dßng ®iÖn ®i qua van cßn lín h¬n 1 gi¸ trÞ lµ Idt. 3. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña Tiristo a. Ivtb (gi¸ trÞ dßng trung b×nh cho phÐp ch¹y qua Idt) Ivtb phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm m¸t vµ nhiÖt ®é m«i tr­êng. Ngoµi ra Tiristo cã thÓ ph¶i ®­îc lµm m¸t c­ìng bøc nhê qu¹t giã hoÆc dïng n­íc ®Ó t¶i nhiÖt l­îng ra nhanh h¬n. - Lµm m¸t tù nhiªn: - Lµm m¸t c­ìng bøc b»ng qu¹t giã : - Lµm m¸t c­ìng bøc b»ng n­íc : Isd = Tvtb. b. §iÖn ¸p ng­îc cho phÐp lín nhÊt Ungmax. Trong øng dông ®¶m b¶o ë bÊt kú thêi ®iÓm nµo UAK £ Ungmax ngoµi ra, ph¶i ®¶m b¶o mét ®é dù tr÷ nhÊt ®Þnh vÒ ®iÖn ¸p. Ungmax = 1,2 ¸ 1,5 lÇn gi¸ trÞ biªn ®é lín nhÊt cña ®iÖn ¸p trªn s¬ ®å. c. Thêi gian phôc håi tÝnh chÊt kho¸ cña T (Tr). §©y lµ thêi gian tèi thiÓu ph¶i ®Æt ®iÖn ¸p ©m lªn gi÷a A – K cña T (Tiristo) sau khi dßng ®inÖ cña A – K = 0, tr­íc khi trë l¹i cã thÓ cã UAK > 0 mµ T vÉn kho¸ ph¶i lu«n b»ng thêi gian dµnh cho qu¸ tr×nh kho¸ 1,5 ¸ 2 Tr. d. Tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p cho phÐp §é t¨ng ®iÖn ¸p lµ mét th«ng sè ph©n biÖt Tiristo tÇn sè thÊp vµ Tiristo tÇn sè cao. - ë Tiristo cã tÇn sè thÊp : = 50 ¸ 200 v/ms. - ë Tiristo cã tÇn sè cao : = 500 ¸ 2000 v/ms. Khi ®iÖn ¸p t¨ng qu¸ møc ®é cho phÐp, lín tiÕp gi¸p J2 bÞ ph©n cùc ng­îc nªn ®é dµy cña nã në ra t¹o ra vïng KG nghÌo diÖn tÝch c¶n trë dßng ®iÖn ch¹y qua. Vïng KG nµy cã thÓ coi nh­ tô dung C khi cã tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p lín dßng qua tô cã gi¸ trÞ ®¸ng kÓ, ®ãng vai trß nh­ dßng ®iÒu khiÓn. KÕt qu¶ : Tiristo më ra khi ch­a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµo cùc G. e. Tèc ®é t¨ng dßng cho phÐp  (A/Ms) Khi T b¾t ®Çu më kh«ng ph¶i mäi ®iÓm trªn tiÕt diÖn tÝnh thÓ b¸n dÉn cña nã ®Òu d·n dßng ®Òu. Dßng ®iÖn sÏ ch¹y qua b¾t ®Çu ë mét sè ®iÓm gÇn víi cùc ®iÒu khiÓn nhÊt. Sau ®ã sÏ lan to¶ dÇn sang c¸c ®iÓm kh¸c. NÕu tèc ®é t¨ng dßng qu¸ lín g©y ph¸t nhiÖt côc bé qu¸ m·nh liÖt dÉn ®Õn háng côc bé, tõ ®è dÉn ®Ðn háng toµn té tinh thÓ b¸n dÉn. Tèc ®é t¨ng dßng cho phÐp còng ph©n biÖt ë Tiristo cã tÇn sè thÊp vµ Tiristo cã tÇn sè cao : - ë tÇn sè thÊp : = 50 ¸ 100 A/Mms. - ë Tiristo cã tÇn sè cao : = 500 ¸ 2000 A/Mms. III. HÖ thèng chØnh l­u 1. Kh¸i niÖm chØnh l­u: ChØnh l­u lµ thiÕt bÞ dïng ®Ó biÕn ®æi nguån xoay chiÒu thµnh nguån mét chiÒu, cung cÊp c¬ ®iÖn mét chiÒu, m¹ch kÝch tõ cña m¸y ®iÖn, 1 cuén d cho phô t¶i mét chiÒu. Phô t¶i mét chiÒu cã thÓ lµ ®éng ©y cña nam ch©m ®iÖn. 2. CÊu tróc chung cña mét s¬ ®å chØnh l­u. a. MBA: M¸y biÕn ¸p dïng ®Ó phèi hîp gi÷a l­íi ®iÖn vµ ®Çu vµo cña chØnh l­u. MBA lµ bé ph©n b¾t buéc víi s¬ ®å h×nh tia vµ kh«ng b¾t buéc víi s¬ ®å h×nh cÇu. b. ChØnh l­u: Lµ bé biÕn ®æi gåm c¸c van b¸n dÉn ®­îc nèi theo s¬ ®å cÇu hoÆc theo s¬ ®å h×nh tia, ®­îc thùc hiÖn chøc n¨ng biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu. c. Kh©u bäc: Gåm c¸c phÇn tö ph¶n kh¸ng nh­ tô ®iÖn vµ cuén c¶m, lµm chøc n¨ng san b»ng ®iÖn ¸p chØnh l­u, gi¶m thµnh phÇn ®Ëp m¹ch trªn ®iÖn ¸p ra cña s¬ ®å chØnh l­u ®Õn møc cho phÐp. d. M¹ch ph¶n håi: Gåm c¸c kh©u ®o l­êng tÝn hiÖu nh­ dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p phcô vô cho c¸c chøc n¨ng ®iÒu chØnh, c¸c m¹ch b¶o vÖ cña c¶ hÖ thèng. e. M¹ch ®iÒu khiÓn: §©y lµ kh©u quan träng cña s¬ ®å chØnh l­u. M¹chd ®iÒu khiÓn thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®ång pha víi ®iÖn ¸p l­íi ®iÖn xoay chiÒu, ®­a ®Õn cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristo t¹i ®óng thêi ®iÓm mµ ®iÖn ¸p anot – catot ®ang (t). M¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i cã chøc n¨ng thay ®æi gãc a ®iÒu khiÓn a trong toµn bé d¶i ®iÒu chØnh. §¶m bo¶ ®­îc chøc n¨ng vÒ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p chØnh l­u theo yªu cÇu, bªn c¹nh ®ã còng thùc hiÑn c¸c chøc n¨g vÒ tÝn hiÖu ho¸, ®¶m b¶o vµ b¶o vÖ cho toµn hÖ thèng. 3. Bé läc mét chiÒu. HÖ sè ®Ëp m¹ch cña chØnh l­u phô thuéc vµo sè ®Ëp m¹ch m®m vµ gãc ®iÒu khiÓn a víi mét m¹ch chØnh l­u, hÖ sè K®m tèt nhÊt khi a = 0, trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh a hÖ sè nµy lu«n kÐm h¬n. Tr­êng hîp K®m (a) kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu cña t¶i, cÇn ®­a thªm m¹ch läc 1 chiÒu nh»m c¶i thiÖn hÖ sè ®Ëp mach. HiÖu qu¶ cña kh©u läc ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng hÖ sè san b»ng: Ksb > 1 th× tèt, cµng lín bao nhiªu lùc hiÖu qu¶ läc tèt bÊy nhiªu. Ta cã bé läc mét chiÒu sau: a. Läc ®iÖn c¶m. §iÖn ¸p chØnh l­u cã thÓ gåm 2 lo¹i: - Nguån mét chiÒu U0 = Ud. Cosa - Nguån xoay chiÒu U~ Nguån Uo kh«ng bÞ ®iÖn c¶m c¶n trë nªn Uct = Uo Nguån xoay chiÒu sÏ bÞ sôt ¸p tr­íc khi ®Õn t¶i theo quan hÖ chia ®iÖn ¸p: XL cµng lín h¬n RT th× thµnh phÇn xoay chiÒu trªn RT cµng nhá. §iÒu nµy tèt bëi thµnh phÇn g©y nªn ®é ®Ëp m¹nh lµ thµnh phÇn xoay chiÒu. Läc b»ng ®iÖn c¶m rÊt phï hîp víi t¶i c«ng suÊt lín v× c«ng suÊt cµng lín th× RT cµng nhá vµ dÔ thùc hiÖn. ®iÒu kiÖn läc tèt lµ XL >>RT. b. Läc ®iÖn dung C. §iÖn dung C ®­îc ®Êu song song víi t¶i. ë ®©y t¸c ®éng läc kh¸c víi läc c¶m. Víi nguån mét chiÒu tô ®iÖn kh«ng ¶nh h­ëng, cßn víi nguån xoay chiÒu tô C ph¶n øng theo tæng trë XC = Do tô C ®Êu song song víi t¶i nªn sù ph©n chia dßng xoay chiÒu cµng bÞ hót vµo ®­êng ®i qua tô ®iÖn, cµng Ýt dßng xoay chiÒu qua t¶i tøc hiÖu qu¶ läc tèt. Läc ®iÖn dung rÊt khã thùc hiÖn víi t¶i c«ng suÊt lín v× khi RT cµng nhá cµng khã thùc hÖin ®iÒu kiÖn läc tèt . XC << RT do ®ã gi¸ trÞ C ph¶i rÊt lín. Do ®ã mµ tô chØ dïng cho t¶i c«ng suÊt nhá. c. Läc LC, Läc CLC. §©y thùc chÊt lµ kÕt hîp cña 2 lo¹i läc trªn, do vËy ®Ó läc hiÖu qu¶ vÉn ph¶i tu©n thñ c¸c nguyªn t¾c: XL >> RT XC << RT 4. C¸c ®Æc tÝn cña s¬ ®å chØnh l­u. 4.1. Nhãm th«ng sè ®¸nh gi¸ chÊt l­îng cña ®iÖn ¸p chØnh l­u. ®iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng cã d¹ng b»ng ph¼ng hoµn toµn mµ nã cã d¹ng ®Ëp m¹ch v× ®­îc t¹o thµnh tõ c¸c ®o¹n ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin. Sè lÇn ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p xoay chª×u nµy trong mét chu kú lµ sè lÇn ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh l­u. th«ng sè nµy x¸c ®Þnh ®é b»ng cña ®iÖn ¸p chØnh l­u. Ssè lÇn ®Ëp m¹ch cµng lín cµng tèt v× dÔ lµm b»ng ph¼ng ®iÖn ¸p chØnh l­u h¬n. 4.2. C¸c th«ng sè vÒ van. Th«ng sè nµy cÇn thiÕt ®Ó chän ®­îc van cho mét s¬ ®å chØnh l­u. hai th«ng sè c¬ b¶n ®Ó chän van lµ: Ivtb, Ungmax. 4.3. Nhãm th«ng sè vÒ MBA. Th«ng sè nµy cÇn thiÕt cho thiÕt kÕ MBA. §Ó thiÕt kÕ 1 MBA ta cÇn biÕt c«ng suÊt tÝnh to¸n MBA, Sab ®Ó x¸c®Þnh kÝch th­íc m¹ch tõ MBA. §Ó x¸c ®Þnh tiÕt diÖn d©y quÊn cÇn thiÕt gi¸ trÞ hiÖu dông cña cuèn d©y s¬ cÊp I1 vµ thø cÊp I2. sè vßng d©y cña mçi cuén d©y x¸c ®Þnh b»ng ®iÖn ¸p trªn tõng cuén d©y vµ tû sã biÕn ¸p Kba. 4.4. C¸c th«ng sè ¶nh h­ëng cña s¬ ®å chØnh l­u víi l­íi ®iÖn. §­îc ®¸nh gi¸ qua hÖ sè c«ng suÊt cosj mét th«ng sè kh¸ quan träng ®ã lµ hÖ phi tuyÕn cña dßng ®Çu vµo chØnh l­u. §èi víi nguån cã c«ng suÊt giíi h¹n hoÆc c«ng suÊt chØnh l­u rÊt lín th× ®ä mÐo phi tuyÕt nµy sÏ ¶nh h­ëng rÊt m¹nh ®Õn c¸c thiÕt bÞ kh¸c trªn l­íi ®iÖn. Ch­¬ng III: Ph­¬ng ph¸p ThiÕt kÕ m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ph­¬ng ph¸p tÝnh chän van ViÖc chän van b¸n dÉn m¹ch lùc ®­îc chän theo th«ng sè c¬ b¶n cña van. Gi¸ trÞ trung b×nh lín nhÊt cña van ( Itbmax) ®©y lµ trÞ dßng lín nhÊt mµ van cã thÓ chÞu ®­îc .øng víi chÕ ®é lµm m¸t tèt nhÊt cho van, nh­ng trong thùc tÕ kh«ng ®¹t ®­îc ®iÒu kiÖn lµm m¸t lý t­ëng cho van nªn viÖc sö dông kh«ng ®­îc qu¸ t¶i trÞ nµy ë ®©y víi s¬ ®å cÇu 3 pha Ip®m = Gi¸ trÞ biªn ®é ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt cho phÐp ®Æt lªn van Ungmax. NÕu v­ît qu¸ gi¸ trÞ nµy van sÏ bÞ chäc thñng Ungmax £ 2,45 U2 = 2,45 .101 = 247V §Ó chän ®­îc Tiristor thÝch hîp theo kinh nghiÖm thùc tÕ ta chän hÖ sè an toµn - vÒ ¸p lµ : k u = 1,6 - VÒ dßng lµ : Ki =1,8 ¸ 2,2 - VËy ta chän van chÞu ®­îc ®iÖn ¸p ng­îc Uv > Ungmax . KU = 247 .1,6 = 395V Chän Tiristor chÞu ®­îc dßng lµ: Iv> IT .k = phu¬ng ph¸p ThiÕt kÕ m¹ch chØnh l­u M¹ch chØnh l­u dïng van ®ièt tuy ®¬n gi¶n nh­ng chi cÊp ra t¶i 1 ®iÖn ¸p x¸c ®Þnh Ud = kd .U2 chØ phô thuéc vµo s¬ ®å m¹ch van vµ ®iÖn ¸p nguån U2 kh«ng cho phÐp thay ®æi hoÆc gi÷ æn ®Þnh theo yªu cÇu c«ng nghÖ cña t¶i. §iÒu nµy do ®ièt b¨ng tiristo ta sÏ ®iÒu khiÓn ®­îc ®iÓm dÉn cña van theo ý muèn. V× ®Ó më ®­îc tiristo cÇn cã ®ång thêi 2 ®iÒu kiÖn + UAK > 0 + IG ®ñ m¹nh §iÒu kiÖn thø 2 ®ièt kh«ng cã. Nh­ vËy sö dông ®k T2 ta khèng chÕ ®­îc ®iÓm më tiristo theo ý muèn. §Ó thÓ hiÖn trong m¹ch ®iÒu nµy, ng­êi ta sö dông kh¸i niÖm gãc ®iÒu khiÓn ( gäi lµ gãc më) ®­îc kÝ hiÖu b»ng gãc a. Sau ®©y em xin ®­a ra 3 ph­¬ng ¸n løc ®ª lùa chän ph­¬ng ¸n tèi ­u phï hîp víi ®Ò tµi ®­îc giao. + S¬ ®å cÇu 1 pha cã ®iÒu khiÓn + S¬ ®å cÇu 3 pha cã ®iÒu khiÓn + S¬ ®å 3 pha h×nh tia cã ®iÒu khiÓn 1. ChØnh l­u cÇu mét pha a. xÐt tr­êng hîp Zt = R ( t¶i trë thuÇn) khi q = a cho xung ®iÒu khتn më T1,T4 lóc nµy Ud = U2 hai tiristo T1,tT4 sÏ tù nhiªn kho¸ nÕu U2 = 0 khi q = a + p cho xung ®iÒu khiÓn më T3,T2,th× Ud2 = U2 dßng t¶i id lµ dßng gi¸n ®o¹n . Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i, dßng t¶i, dßng tiristo nh­ sau: Id = It = b. Víi t¶i trë c¶m L = ¥ Víi gi¶ thiÕt c¶m t¶i v« cïng lín, dßng t¶i sÏ ®­îc coi lµ ph¼ng hßan toµn id = Id. tiristo T1,T4 b¾t ®©u dÉn tõ thêi ®iÓm a tõ p ® p+a, T2, T3 ch­a nhËn ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nªn ch­a dÉn. Trong kho¶ng nµy dßng vÉn ch¹y theo chiÒu cò víi gi¸ trÞ = Id v× vËy T1,T4 vÉn tiÕp tôc ph¶i dÉn dßng, do T1,T4 dªn nªn ®iÖn ¸p trªn t¶i tiÕp tôc lÆp l¹i d¹ng ®iÖn ¸p cu¶ u2 do dÉn ®Õn xuÊt hiÖn phÇn ®iÖn ¸p ªm trªn ®iÖn ¸p chØnh l­u. Ud = Ph­¬ng tr×nh m¹ch t¶i: Ud = R.Id TrÞ hiÖu dông dßng thø cÊp MBA I2 = Víi t¶i R +L + E v× cã ®iÖn c¶m L trong m¹ch t¶i nªn thùc tÕ id lµ dßng liªn tôc id = Id Khi T1 ´ T4 më lµm cho dßng ch¶y qua ta cã ph­¬ng tr×nh. Ud = Rid +E ; Id = 2. S¬ ®å cÇu ba pha a. Víi t¶i thuÇn trë S¬ ®å ho¹t ®éng nh­ sau M¹ch van gå 2 nhãm, c¸c tiristo T1, T3, T5 ®Êu kiÓu catèt chung. V× thÕ T1, T6 dÉn trong kho¶ng _ 2¸ 3 t1 , T4 dÉn ® Uac 3¸ 4 T2 , T3 dÉn ® Ubc 4¸ 5 T3 , T4 dÉn ® Uba 5¸ 6 T4 , T5 dÉn ® Uca ë ®©y vÉn ph¶i ®¶m b¶o gãc ®iÒu khiÓn c¸c van ph¶i nh­ nhau a1 = a2 ……. = a6 = a1 theo ®å thÞ ta thÊy gãc giíi h¹n gi÷a dßng liªn tôc vµ dßng gi¸n ®o¹n = 600. VËy + NÕu a £ 600 ta sÏ cã quy luËt dÔ nhí lµ: + NÕu a £ 600 th× dßng ®iÖn sÏ gi¸n ®o¹n . §iÖn ¸p chØnh l­u nhËn ®­îc lµ 3. S¬ ®å chØnh l­u tia ba pha. S¬ ®å cã ®iÒu khiÓn S¬ ®å m¹ch lùc víi t¶i trë thuÇn b. Víi t¶i cã Ld. Víi s¬ ®å cÇu ba pha ta cã c«ng thøc sau: Uda = 2,34 . U2 . Cosa Ungmax = 2,45. U2 Uda = Udo . Cosa = 2,34 . U2. cosa Gãc a tÝnh tõ c¸c ®iÓm chuyÓn m¹ch tù nhiªn, ®ã lµ c¸c ®iÓm m¹ch ®iÖn ¸p nguån c¾t nhau q1, q2, q3, q4… T¹i ®ã, trong kho¶ng q1 ¸ q2 d­¬ng nhÊt. NÕu Tiristo T1 nhËn ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn t¹i thêi ®iÓm q1 + a, V1 sÏ më th«ng, nèi t¶i víi ®iÖn ¸p pha a ® Ud = Ua. T¹i thêi ®iÓm q2 + a. V2 nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, V2 më th«ng nèit¶i víi ®iÖn ¸p pha b, Ud = Uo. Khi V2 më sÏ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc lªn V1 ®Ó kho¸ V1 l¹i (Uab < 0) t­¬ng tù nh­ víi q3 + a. V3 sÏ më, V2 kho¸ l¹i. Víi t¶i thuÇn trë d¹ng dßng ®iÖn lÆp l¹i gièng d¹ng ®iÖn ¸p. Do ®ã víi gãc a£ 300 dßng trªn t¶i cã d¹ng liªn tôc. a > 300 dßng t¶i sÏ b»ng 0 t¹i q = 1800 Tiristo sÏ bÞ kho¸ tù nhiªn ë q ³ 1800 vµ s¬ ®å lµm viÖc ë chÕ ®é gi¸n ®o¹n. Víi a > 300 ta cã : víi a£ 300 ta cã: Udo = 1,17 . U2 T­¬ng tù nh­ tr­êng hîp t¶i trë c¶m. CH¦¥NG IV: THIÕT KÕ Vµ CHÕ T¹O M¹CH I. TÝNH CHäN M¹CH §IÒU KHIÓN 1. Nguån 12V HÌnh 4.1: Mạch nguồn 12V -Điện áp lưới 220 VAC qua 1 biến áp để lấy ra điện áp 12 VAC.Điện áp này được đưa qua 1 cầu diode để chỉnh lưu lấy ra điện áp 1 chiều.điện áp 1 chiều sau đó sẽ được đưa qua IC 7812 để ổn định điện áp 12 VDC . 2.kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn 3. Bộ phát xung ĐK . Nguyên lý hoạt động: + Điện áp 12V qua 1 cầu phân áp gồm 2 biến trở R4 và R6 sẽ đưa ra 1 điện áp.Điện áp ra này sẽ được đưa vào chân 11(control voltage) của NE 556,đồng thời điện áp này được đưa vào chân 2 (đầu vào không đảo )của LM311 để so sánh vời điện áp ở chân đảo.diện áp ra của LM311 sẽ được đưa vào chân 10 (RESET) của NE556 +điện áp ra ở chân 9 của NE556 sẽ quyết định độ dẫn mạnh hay yếu của IRF và sẽ quyết định đến tốc độ quay của động cơ. +khi muốn đỏa chiều của động cơ t chỉ cần gạt công tắc khi ấy sẽ có điện áp 12V cấp cho rơ le làm cho cuộn hút của rơ le hút.lúc này 2 chuyển mạch trong rơ le sẽ nhảy xang chân thường mở làm đảo chiều dòng điện cấp cho động cơ sẽ khiến động cơ đảo chiều. Sơ đồ nguyên lý Sơ đò boarđ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều.doc
Luận văn liên quan