Thiết kế hệ truyền động đảo chiều động cơ một chiều kích từ độc lập

Phần I : Thiết kế mạch động lực Tổng quan về hệ truyền động đảo chiều động cơ một chiều kích từ độc lập. Vai trò, vị trí của đảo chiều trong hệ truyền động Trong truyền động có truyền động đảo chiều và truyền động không đảo chiều . Khác với truyền động một chiều , từ mạch động lực đến mạch điều khiển chỉ thực hiện chế độ khởi động – chế độ này tương đối đơn giản , không phải qua bất kỳ trạng thái hãm nào cho đến khi dừng máy . Còn truyền động đảo chiều là dạng truyền động phức tạp và chiếm tỷ lệ lớn hiện nay trong các máy công nghiệp . Khi đảo chiều dòng điện có gia tốc lớn vì vậy phải sử dụng các phương pháp hãm *. Các phương pháp đảo chiều động cơ một chiều: - Đảo chiều dòng kích từ : Dùng cho Đc công suất lớn ít đảo chiều , thời gian đảo chiều lâu , thời gian quá độ lớn . Khi đảo chiều dòng điện phần ứng sinh ra tia lửa điện trên các chổi than và vành ghóp làm giảm tuổi thọ máy điện. - Đảo chiều dung công tắc tơ chuyển mạch phần ứng : Dùng cho ĐC công suất nhỏ , quá trình đảo chiều nhanh , với tần số thấp , do sử dụng các công tắc tơ nên khi đảo chiều sẽ sinh ra hồ quang điện. - Đảo chiều dùng hai BBĐ mắc song song ngược : Dùng cho ĐC công suất nhỏ và có tần số đảo chiều lớn , thực hiệndc êm hơn so với các phương pháp đảo chiều trên , thời gian quá độ đảo chiều nhỏ . Như vậy : Đối với động cơ điện một chiều ta thấy rằng phương pháp đảo chiều bằng cách dùng hai BBĐ mắc song song ngược là ưu điểm. *. Khả năng ứng dụng: Ngày nay cùng với sự tiến bộ của KHKT , các máy công nghiệp ngày càng đa dạng và có nhiều chức năng dòng điệnẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp , đòi hỏi độ chính xác , độ tin cậy cao. Đặc biệt trong chế độ đảo chiều ĐC . Tuỳ thuộc loại công việc cụ thể mà đòi hỏi thời gian đảo chiều nhanh hay chậm , liên tục hay gián đoạn , độ chính xác cao hay thấp . - Trong xây dựng : máy nâng hạ, cầu trục, máy súc . - Trong công nghiệp rôbốt - Trong công nghiệp nói chung : + Thiết bị gia nhiệt + Thang máy . Như vậy việc nghiên cứu và chọn phương án trong đảo chiều rất quan trọng , trong công nghiệp nó quyết định sự làm việc an toàn cho người và thiết bị , giá thành và chất lượng cho sản phẩm . Bởi vậy trong đồ án này em quyết định dùng hệ truyền động đảo chiều bằng hai BBĐ mắc song song ngược.

doc62 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 14/06/2013 | Lượt xem: 1489 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế hệ truyền động đảo chiều động cơ một chiều kích từ độc lập, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
nhËn xÐt cña gi¸o viªn h­íng dÉn lêi nãi ®Çu Trong ®iÒu kiÖn c«ng cuéc kiÕn thiÕt n­íc nhµ ®ang b­íc vµo thêi kú c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc víi nh÷ng c¬ héi thuËt lîi & nh÷ng khã kh¨n th¸ch thøc lín. §iÒu nµy ®Æt ra cho thÕ hÖ trÎ, nh÷ng ng­êi chñ t­¬ng lai cña ®Êt n­íc nh÷ng nhiÖm vô nÆng nÒ, ®Êt n­íc ®ang cÇn søc lùc & trÝ tuÖ còng nh­ lßng nhiÖt huyÕt cña nh­ngc tri thøc trÎ. Sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña cuéc c¸ch m¹ng khoa häc kü thuËt nãi chung & lÜnh vùc §iÖn - §iÖn tö - Tin häc nãi riªng lµm cho bé mÆt cña x· héi thay ®æi tõng ngµy. Trong hoµn c¶nh ®ã, ®Ó ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu thùc tiÔn cña s¶n xuÊt ®ßi hái nh÷ng ng­êi c¸n bé kü thuËt trong t­¬ng lai ph¶i ®­îc trang bÞ nh÷ng kiÕn thøc chuyªn ngµnh mét c¸ch s©u réng. §Êt n­íc ta trong thêi kú hiÖn nay nÒn c«ng nghiÖp cã hoµn c¶nh lµ cã c¶i t¹o, n©ng cÊp l¹i nh÷ng thiÕt bÞ vµ d©y truyÒn s¶n xuÊt cò theo quan ®iÓm lµ gi÷ l¹i nh÷ng phÇn thiÕt bÞ ®· hoµn thiÖn sÏ cßn phï hîp vµ thay thÕ nh÷ng phÇn ®· l¹c hËu hoÆc cã nhiÒu nh­îc ®iÓm ®Ó cho ra thÞ tr­êng nh÷ng thiÕt bÞ cã ®é hoµn thiÖn cao, khi ®­a vµo s¶n xuÊt cho n¨ng suÊt & chÊt l­îng s¶n phÈm cao Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, víi sù chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy gi¸o h­íng dÉn PGS.TS Vâ Quang L¹p vµ c¸c thÇy gi¸o trong tr­êng, sù gãp ý x©y dùng cña c¸c b¹n häc cïng víi sù lç lùc cña b¶n th©n ®Õn nay néi dung b¶n ®å ¸n ®· ®­îc hoµn thµnh. B¶n ®å ¸n ®­îc tr×nh bµy mét c¸ch ng¾n gän, dÔ hiÓu, c¸c sè liÖu ®­îc tra cøu tõ nh÷ng tµi liÖu cã uy tÝn. Tuy nhiªn do thêi gian lµm ®å ¸n vµ kh¶ n¨ng vÒ l­îng kiÕn thøc cã h¹n, cïng víi sù h¹n chÕ vÒ s¸ch tra cøu nªn b¶n ®å ¸n nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng khiÕm khuyÕt, em rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy gi¸o còng nh­ b¹n bÌ ®ång nghiÖp ®Ó b¶n ®å ¸n còng nh­ sù hiÓu biÕt cña em ngµy cµng ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Ngµy 27 th¸ng 05 n¨m 2005 Sinh viªn thiÕt kÕ: NguyÔn V¨n M¹nh PhÇn I : ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc Tæng quan vÒ hÖ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Vai trß, vÞ trÝ cña ®¶o chiÒu trong hÖ truyÒn ®éng Trong truyÒn ®éng cã truyÒn ®éng ®¶o chiÒu vµ truyÒn ®éng kh«ng ®¶o chiÒu . Kh¸c víi truyÒn ®éng mét chiÒu , tõ m¹ch ®éng lùc ®Õn m¹ch ®iÒu khiÓn chØ thùc hiÖn chÕ ®é khëi ®éng – chÕ ®é nµy t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n , kh«ng ph¶i qua bÊt kú tr¹ng th¸i h·m nµo cho ®Õn khi dõng m¸y . Cßn truyÒn ®éng ®¶o chiÒu lµ d¹ng truyÒn ®éng phøc t¹p vµ chiÕm tû lÖ lín hiÖn nay trong c¸c m¸y c«ng nghiÖp . Khi ®¶o chiÒu dßng ®iÖn cã gia tèc lín v× vËy ph¶i sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p h·m *. C¸c ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu ®éng c¬ mét chiÒu: - §¶o chiÒu dßng kÝch tõ : Dïng cho §c c«ng suÊt lín Ýt ®¶o chiÒu , thêi gian ®¶o chiÒu l©u , thêi gian qu¸ ®é lín . Khi ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng sinh ra tia löa ®iÖn trªn c¸c chæi than vµ vµnh ghãp lµm gi¶m tuæi thä m¸y ®iÖn. - §¶o chiÒu dung c«ng t¾c t¬ chuyÓn m¹ch phÇn øng : Dïng cho §C c«ng suÊt nhá , qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu nhanh , víi tÇn sè thÊp , do sö dông c¸c c«ng t¾c t¬ nªn khi ®¶o chiÒu sÏ sinh ra hå quang ®iÖn. - §¶o chiÒu dïng hai BB§ m¾c song song ng­îc : Dïng cho §C c«ng suÊt nhá vµ cã tÇn sè ®¶o chiÒu lín , thùc hiÖndc ªm h¬n so víi c¸c ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu trªn , thêi gian qu¸ ®é ®¶o chiÒu nhá . Nh­ vËy : §èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ta thÊy r»ng ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu b»ng c¸ch dïng hai BB§ m¾c song song ng­îc lµ ­u ®iÓm. *. Kh¶ n¨ng øng dông: Ngµy nay cïng víi sù tiÕn bé cña KHKT , c¸c m¸y c«ng nghiÖp ngµy cµng ®a d¹ng vµ cã nhiÒu chøc n¨ng dßng ®iÖnÉn ®Õn hÖ thèng trang bÞ ®iÖn ngµy cµng phøc t¹p , ®ßi hái ®é chÝnh x¸c , ®é tin cËy cao. §Æc biÖt trong chÕ ®é ®¶o chiÒu §C . Tuú thuéc lo¹i c«ng viÖc cô thÓ mµ ®ßi hái thêi gian ®¶o chiÒu nhanh hay chËm , liªn tôc hay gi¸n ®o¹n , ®é chÝnh x¸c cao hay thÊp . Trong x©y dùng : m¸y n©ng h¹, cÇu trôc, m¸y sóc …. Trong c«ng nghiÖp r«bèt Trong c«ng nghiÖp nãi chung : + ThiÕt bÞ gia nhiÖt + Thang m¸y ……. Nh­ vËy viÖc nghiªn cøu vµ chän ph­¬ng ¸n trong ®¶o chiÒu rÊt quan träng , trong c«ng nghiÖp nã quyÕt ®Þnh sù lµm viÖc an toµn cho ng­êi vµ thiÕt bÞ , gi¸ thµnh vµ chÊt l­îng cho s¶n phÈm . Bëi vËy trong ®å ¸n nµy em quyÕt ®Þnh dïng hÖ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu b»ng hai BB§ m¾c song song ng­îc. I. S¬ ®å chØnh l­u h×nh tia 3 pha m¾c song song ng­îc: - T1, T2, T3 lµ c¸c Tiristo nèi Kat«t chung, T4, T5, T6 lµ c¸c Tiristo nèi An«t chung. Khi lµm viÖc th× mét bé ë chÕ ®é chØnh l­u , mét bé ë chÕ ®é chê chØnh l­u Nguyªn lý lµm viÖc : Hai BB§ cã nguyªn lý lµm viÖc nh­ nhau nªn chØ xÐt nguyªn lý lµm viÖc cña mét bé Gi¶ thiÕt Ld=¥. T¹i wt=0 th× Ua=0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang d­¬ng. T¹i wt=300 lµ thêi ®iÓm më tù nhiªn cña T1. T¹i wt= 1 (1 chËm sau thêi gian më tù nhiªn 1 gãc a ) T1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn , T1 më. T1 më ta cã Ud = Ua; IT1 = id = Id; UT1 =0 UT2 = Ub – Ua = Uba UT3 = Uc – Ua = Uca IT2 = IT3 =0 T¹i thêi ®iÓm nµy Uba < 0 vµ Uca < 0 do ®ã T2 vµ T3 bÞ kho¸. T¹i wt = 2 th× T2 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn khi ®ã T2 më cßn T1 vµ T3 ®ãng v× bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc. T2 më ta cã IT2 = Id =id ; Ud = Ub ; UT2 = 0 iT1 = iT3 = 0 UT1 = Ua – Ub = Uab < 0 UT3 = Uc – Ub = Ucb < 0 T¹i wt = 3 th× T3 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn nªn T3 më , cßn T1 vµ T2 ®ãng v× bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc . iT3 = Id = id ; Ud = Uc ; UT3 = 0 iT1 = iT2 = 0 UT1 = Ua – Uc = Uca < 0 UT2 = Ub – Uc = Ubc < 0 T¹i wt = 4 th× cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn vµo T1 nªn T1 më vµ lµm viÖc t­¬ng tù wt = 1. Mét sè biÓu thøc: Ud0 =3/2pU2 = 1,17U2 Ud = Ud0. cosa ITtb =1/3 Id IT = Id/ Gi¶n ®å ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ h×nh vÏ : II . S¬ ®å chØnh l­u h×nh cÇu 3 pha - BA : BiÕn ¸p cung cÊp cho s¬ ®å - T1…T6 t¹o thµnh bé chØnh l­u cÇu 3 pha cho dßng qua t¶I theo chiÒu thuËn T1, T3 , T5 lµ c¸c Tiristo thuéc nhãm Kan«t chung . T2, T4 , T6 lµ c¸c Tiristo thuéc nhãm An«t chung. - T7…T12 t¹o thµnh bé chØnh l­u cÇu 3 pha cho dßng qua t¶I theo chiÒu ng­îc Víi s¬ ®å nµy sù chuyÓn ®æi dßng ®iÖn tõ van nµy sang van kh¸c chØ phô thuéc vµo c¸c van trong cïng mét nhãm kh«ng phô thuéc vµo c¸c van nhãm kh¸c - Ed, Ld, Rd lµ c¸c phô t¶i mét chiÒu. Nguyªn lý lµm viÖc: Nguyªn lý lµm viÖc cña bé thuËn vµ bé ng­îc lµ nh­ nhau, nªn ta chØ xÐt nguyªn lý lµm viÖc cho mét bé . Gi¶ thiÕt s¬ ®å lµm viÖc víi Ld=¥. Tõ wt = 0 ÷ wt = 0 vµ tõ wt = 5 ÷ wt = 6 hai van T4 , T5 cïng dÉn dßng: U® = Uc - Ua = Uca iT1 = 0 ; iT2 = 0 ; iT3 = 0 ; iT4 = i® = I® ; iT5 = i® = I® ; iT6 = 0 UT1 = Uac ; UT2 = Uac ; UT3 = Ubc ; UT4 = 0 ; UT5 = 0 ; UT6 = Uab Tõ wt = 0 ÷ wt = 1 vµ tõ wt = 6 ÷ wt = 7 hai van T5, T6 cïng dÉn dßng : U® = Uc – Ub = Ucb iT1 = 0 ; iT2 = 0 ; iT3 = 0 ; iT6 = i® = I® ; iT5 = i® = I® ; iT4 = 0 UT1 = Uac ; UT2 = Ubc ; UT3 = Ubc ; UT6 = 0 ; UT5 = 0 ; UT4 = Uba Tõ wt = 1 ÷ wt = 2 vµ sau wt = 7 hai van T1, T6 cïng dÉn dßng : U® = Ua – Ub = Uab iT4 = 0 ; iT2 = 0 ; iT3 = 0 ; iT6 = i® = I® ; iT1 = i® = I® ; iT5 = 0 UT3 = Uac ; UT2 = Ubc ; UT5 = Uba ; UT6 = 0 ; UT1 = 0 ; UT4 = Uba Tõ wt = 2 ÷ wt = 3 hai van T1, T2 cïng dÉn dßng : U® = Ua – Uc = Uac iT3 = 0 ; iT4 = 0 ; iT5 = 0 ; iT1 = i® = I® ; iT2 = i® = I® ; iT6 = 0 UT5 = Uca ; UT6 = Ucb ; UT3 = Uba ; UT1 = 0 ; UT2 = 0 ; UT4 = Uca Tõ wt = 3 ÷ wt = 4 hai van T2, T3 cïng dÉn dßng : U® = Ub – Uc = Ubc iT1 = 0 ; iT4 = 0 ; iT5 = 0 ; iT2 = i® = I® ; iT3 = i® = I® ; iT6 = 0 UT1 = Uab ; UT5 = Ucb ; UT6 = Ucb ; UT2 = 0 ; UT3 = 0 ; UT4 = Uca Tõ wt = 4 ÷ wt = 5 hai van T4, T4 cïng dÉn dßng : U® = Ub – Ua = Uba iT1 = 0 ; iT2 = 0 ; iT5 = 0 ; iT3 = i® = I® ; iT4 = i® = I® ; iT6 = 0 UT1 = Uab ; UT2 = Uac ; UT5 = Ucb ; UT3 = 0 ; UT4 = 0 ; UT6 = Uab Vµ tõ wt = 7 th× s¬ ®å lÆp l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu gièng nh­ wt = 1 Mét sè biÓu thøc: Ud0 =(3/).U2 = 2,34.U2 Ud = Ud0. cosa ITtb =1/3 Id IT = Id/ UTthmax = UTngmax = .U2 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ h×nh vÏ : III. S¬ ®å cÇu 1 pha Trong s¬ ®å nµy T1 ÷ T4 t¹o thµnh mét s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha cho dßng quaq t¶i theo chiÒu thuËn , ta cßn gäi lµ bé chØnh l­u thuËn . C¸c van cßn l¹i t¹o thµnh mét s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha cho dßng qua t¶i theo chiÒu ng­îc l¹i ,vµ gäi lµ bé chØnh l­u ngù¬c. Khi lµm viÖc, nguyªn lý cña hai bé t­¬ng tù nhau,v× vËy ta chØ xÐt nguyªn lý lµm viÖc cña bé thuËn. Trong s¬ ®å nµy: - BA : BiÕn ¸p cung cÊp - T1 ÷ T4 : lµ c¸c van dïng ®Ó biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh mét chiÒu, bèn van nµy chia thµnh hai nhãm : nhãm Katèt chung( T1 ÷ T3), nhãm Anèt chung (T2 ÷ T4) - E®, R®, L® : lµ c¸c phÇn tö phô t¶i - U1 , U2 : ®iÖn ¸p trªn cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp. Nguyªn lý lµm viÖc : Ta sÐt nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å trong tr­êng hîp gi¶ thiÕt phô t¶i cã L® = vµ xem r»ng s¬ ®å ®· lµm viÖc tr­íc thêi ®iÓm ta b¾t ®Çu xÐt. Gi¶ thiªt trong kho¶ng l©n cËn phÝa tr­íc thêi ®iÓm t = = th× trong s¬ ®å T3, T4 ®ang dÉn dßng. T¹i t1 th× T1, T2 ®ang cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lóc ®ã ®iÖn ¸p trªn hai van nµy ®Òu thuËn do ®ã c¶ hai van ®Òu më , sôt ¸p trªn chóng gi¶m vÒ b»ng 0 vµ ta cã : Ud = U2 , UT3 = UT4 = - U2 Vµ t¹i t = = th× U2 > 0 tøc lµ T3 , T4 ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ kho¸ l¹i. Tõ thêi ®iÓm nµy (t =) chØ cã T1 , T2 dÉn dßng . Khi T1 , T2 lµm viÖc th× : U® = U2 , UT1 = UT2 = 0 , UT3 = UT4 = - U2 iT1= iT2 = i® = I® , iT3 = iT4 = 0 §Õn t = th× U2 = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú ©m nªn nã t¸c ®éng ng­îc víi chiÒu dong ®iÖn qua T1 ,T2, ®ång thêi trªn T3, T4 lóc nµy cã ®iÖn ¸p thuËn nh­ng T3, T4 ch­a më v× ch­a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ,v× vËy mµ T1 ,T2 tiÕp tôc dÉn dßng bëi søc ®iÖn ®éng tù c¶m sinh ra trong L® do dßng t¶i cã xu h­íng gi¶m . Do T1 ,T2 vÉn më nªn c¸c biÓu thøc ¸p vµ dßng trªn c¸c phÇn tö cña s¬ ®å vÉn gi÷ nguyªn . T¹i t =2 = + th× T3, T4 ®ång thêi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®ang cã ®iÖn ¸p thuËn nªn T3, T4 cïng më . Sôt ¸p trªn chóng gi¶m vÒ kh«ng vµ ta cã : Ud =- U2 , UT1 = UT2 = - U2 vµ t¹i t = + Th× U2 < 0 tøc lµ T1 ,T2 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ kho¸ l¹i. Tiristorõ thêi ®iÓm nµy(t =2 ) trong s¬ ®å chØ cã T3, T4 dÉn dßng .Khi T3, T4 cïng lµm viÖc th× : U® = -U2 , UT1 = UT2 = U2 , UT3 = UT4 = 0 iT3= iT4 = i® = I® , iT1 = iT2 = 0 §Õn t = 2 th× U2 = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú d­¬ng vµ nã t¸c ®éng ng­îc víi chiÒu dong qua T3, T4 ®ång thêi trªn T1 ,T2 lóc nµy cã ®iÖn ¸p thuËn nh­ng ch­a më v× ch­a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn , nªn søc ®iÖn ®éng tù c¶m sinh ra trong L® vÉn lµm cho T3, T4 tiÕp tôc dÉn dßng. §Õn t = 2+ th× T1 ,T2 ®ång thêi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ T1 ,T2 cïng më , T3, T4 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ kho¸ l¹i . Tõ thêi ®iÓm nµy s¬ ®å lËp l¹i tr¹ng th¸i lµm viÖc nh­ tõ t = = C¸c biÓu thøc c¬ b¶n: Ud0 =(2/).U2 = 0,9.U2 Ud = Ud0. cosa ITtb =1/2 Id IT = Id/ UTthmax = UTngmax = .U2 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ h×nh vÏ : KÕt luËn : *. S¬ ®å h×nh tia ®¬n gi¶n, sè van Ýt h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å h×nh cÇu 3 pha. S¬ ®å h×nh tia 3 pha cã sôt ¸p vµ tæn thÊt c«ng suÊt chØ trªn mét van nªn Ýt h¬n s¬ ®å h×nh cÇu. Tæn thÊt do trïng dÉn ( chuyÓn m¹ch gi÷a c¸c van ) còng Ýt h¬n s¬ ®å h×nh cÇu. Nh­ng ë s¬ ®å h×nh tia 3 pha ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn van lín h¬n 2 lÇn so víi h×nh cÇu 3 pha, ®iÖn ¸p nguån còng lín h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å cÇu 3 pha *. S¬ ®å h×nh cÇu 3 pha cã ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn van nhá h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å h×nh tia 3 pha , do ®ã cÊp ®iÖn ¸p yªu cÇu ®èi víi van nhá h¬n. S¬ ®å h×nh cÇu 3 pha chØ cÇn ®iÖn ¸p nguån nhá h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å h×nh tia, c¸c nguån lÊy ë ®Çu ra cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p do ®ã cuén d©y thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã sè vßng d©y Ýt h¬n 2 lÇn vµo tõng bé van mét c¸ch riªng rÏ. *. S¬ ®å cÇu mét pha tuy rÎ song chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra kÐm ,nhÊt lµ khi gãc lín Tõ nh÷ng kÕt luËn trªn em chän s¬ ®å h×nh tia 3 pha PhÇn II- ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I. Giíi thiÖu chung Nh­ ta ®· biÕt, ®Ó cho c¸c van cña hai bé chØnh l­u më t¹i nh÷ng thêi ®iÓm mong muèn ta cÇn ph¶i cã c¸c m¹ch ®iÖn ph¸t ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®­a ®Õn më c¸c tiristo t¹i c¸c thêi ®iÓm yªu cÇu. Xung ®iÒu khiÓn ph¶i ®¸p øng ®ñ c¸c yªu cÇu nh­: biªn ®é , c«ng suÊt vµ thêi gian tån t¹i ®Ó më ch¾c ch¾n c¸c van víi mäi lo¹i t¶i mµ s¬ ®å gÆp ph¶i khi lµm viÖc. th«ng th­êng ®èi víi c¸c bé chØnh l­u th× ®é réng xung n»m trong kho¶ng tõ (200 - 600 ) ms lµ ®¶m b¶o më ch¾c c¾n c¸c tiristo. m¹ch ®iÖn ph¸t ra c¸c xung nh­ vËy gäi lµ m¹ch ®iÒu khiÓn. HiÖn nay c¸c hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®­îc chia lµm hai nhãm: + Nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé: lµ nhãm mµ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®­a ra c¸c xung suÊt hiÖn trªn cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c Tiristo ®óng thêi ®iÓm cÇn më vµ lÆp ®i lÆp l¹i víi chu k× th­êng b»ng chu k× nguån xoay chiÒu cÊp cho bé chØnh l­u ( ngoµi ra trong mét sè tr­êng hîp chu k× xung cã thÓ b»ng 1/2 chu k× nguån). Nhãm hÖ thèng nµy ®­îc sö dông rÊt phæ biÕn. + Nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh«ng ®ång bé: nhãm nµy t¹o ra c¸c chuçi xung ddieef khiÓn víi tÇn sè th­êng cao h¬n nhiÒu tÇn sè nuån cung cÊp vµ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc tÇn sè xung ®­îc tù ®éng thay ®æi ®Ó ®¶m b¶o mét l­îng ra nµo ®ã (Ud , Id ... ) kh«ng thay ®æi. §Ó ®¹t ®­îc ®iÒu nµy th× tÇn sè xung ph¶i ®­îc khèng chÕ theo sai lÖch gi÷ tÝn hiÖu ®Æt vµ tÝn hiÖu ra cña ®¹i l­îng cÇn æn ®Þnh. C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c nµy kh¸ phøc t¹p nªn Ýt ®­îc dïng, ë ®©y ta chØ nghiªn cøu hÖ thèng thø nhÊt. II. ThiÕt kÕ m¹ch ph¸t xung 1. Lùa chän ph­¬ng ph¸p ph¸t xung C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé hiÖn nay th­êng sö dông ba ph­¬ng ph¸p ph¸t xung chÝnh lµ: + Ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo pha ®øng. + Ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo pha ngang. + Ph¸t xung ®iÒu khiÓn sö dông ®ièt hai cùc gèc. a. Ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng HÖ thèng nµy t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn nhê viÖc so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tùa h×nh r¨ng c­a thay ®æi theo chu k× ®iÖn ¸p l­íi vµ cã thêi ®iÓm suÊt hiÖn phï hîp gãc pha cña l­íi víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu thay ®æi ®­îc . HÖ thèng nµy cã nh­îc ®iÓm lµ kh¸ phøc t¹p, song nã cã nh÷ng ­u ®iÓm næi bËt nh­: kho¶ng ®iÒu chØnh gãc më a réng , Ýt phô thuéc vµo sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p nguån, dÔ tù ®éng ho¸, mçi chu k× cña ®iÖn ¸p anèt cña tiristo chØ cã mét xung ®­îc ®­a ®Õn më nªn gi¶m tæn thÊt trong m¹ch ®iÒu khiÓn... Do ®ã hÖ thèng nµy ®­îc sö dung réng r·i. b. Ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn sö dông ®ièt hai cùc gèc ( UJT ) Ph­¬ng ph¸p nµy còng t¹o ra c¸c xung nhê viÖc so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p r¨ng c­a xuÊt hiÖn theo chu k× nguån xoay chiÒu víi ®iÖn ¸p më cña UJT. Ph­¬ng ph¸p nµy mÆc dï ®¬n gi¶n nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ gãc më a cã ph¹m vi ®iÒu chØnh hÑp v× ng­ìng më cña UJT phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån nu«i . MÆt kh¸c, trong mét chu k× ®iÖn ¸p l­íi m¹ch th­êng ®­a ra nhiÒu xung ®iÒu khiÓn nªn g©y tæn thÊt phô trong m¹ch ®iÒu khiÓn. c. Ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo pha ngang ë ph­¬ng ph¸p nµy ng­êi ta t¹o ra ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn h×nh sin cã tÇn sè b»ng tÇn sè nguån vµ gãc pha ®iÒu khiÓn ®­îc ( dïng c¸c cÇu R- C hoÆc cÇu R - L ) . Thêi ®iÓm suÊt hiÖn xung trïng víi gãc pha ®Çu cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ: kho¶ng ®iÒu chØnh gãc më a hÑp, rÊt nh¹y víi sù thay ®æi cña dang ®iÖn ¸p nguån, khã tæng hîp nhiÒu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ... do vËy th­êng Ýt ®­îc sö dông. d. Chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn Qua nh÷ng ph©n tÝch ë trªn ta thÊy r»ng víi yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng ¨n dao cña m¸y doa lµ kho¶ng ®iÒu chØnh rÊt réng, ®é sôt tèc ®é nhá nªn ph¶i sö dông c¸c ph¶n håi - tøc lµ cÇn ph¶i tæng hîp nhiÒu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Do vËy, ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng lµ phï hîp h¬n c¶, ta chän ph­¬ng ph¸p nµy. III. Lùa chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn Cã 2 ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn : + §iÒu khiÓn ®éc lËp + §iÒu khiÓn phèi hîp 1. §iÒu khiÓn ®éc lËp ë ph­¬ng ph¸p nµy 2 BB§ lµm viÖc ®éc lËp víi nhau. Khi ph¸t xung cho BB§ thuËn lµm viÖc thi BB§ ng­îc kh«ng ®­îc ph¸t xung sÏ kho¸ vµ ng­îc l¹i. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ kh«ng ph¸t sinh dßng c©n b¨ng song nã cã thêi gian ®¶o chiÒu lín. V× ®Ó ®¶m b¶o cho s¬ ®å lµm viÖc an toµn th× ph¶i yªu cÇu cã thêi gian ngõng dßng lín ®Ó cho c¸c van cña BB§ lµm viÖc giai ®o¹n tr­íc phôc håi l¹i tÝnh chÊt ®iÒu khiÓn ,nh­ vËy lµm gi¶m ®é t¸c ®éng cña hÖ thèng 2. §iÒu khiÓn chung ë ph­¬ng ph¸p nµy ta ®ång thêi ph¸t xung ®Õn më c¶ 2 BB§ , víi gãc më cã quan hÖ + = 1800 . Khi lµm viÖc th× 1 BB§ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u (900). Thùc tÕ th× khi bé chØnh l­u thuËn ®ang lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u th× bé chØnh l­u ng­îc kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u v× lóc nay kh«ng cã thµnh phÇn dßng ®iÖn tõ t¶i qua bé chØnh l­u ng­îc , lóc nay chØ cã dßng c©n b»ng xoay chiÒu mÆc dï gãc ®iÒu khiÓn cña nã n»m trong vïng nghÞch l­u , ta nãi r»ng bé chØnh l­u ng­îc lµm viÖc ë chÕ ®é chê nghÞch l­u . §Ó h¹n chÕ dßng c©n b»ng kh«ng qu¸ lín so víi dßng t¶i ®Þnh møc ta phai m¾c thªm cuén kh¸ng c©n b»ng. Trong tr­êng hîp nµy ®iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh cña c¸c s¬ ®å chØnh l­u vµ trªn phô t¶i víi gi¶ thiÕt chÕ ®é dßng liªn tôc vµ bá qua tæn thÊt lµ : U®1 = U®0.Cos1 U®2 = U®0.Cos2 = U®0.Cos(1800 - 1) = - U®0.Cos1 U® = U®1 = - U®2 = U®0.Cos1 Nh­ vËy thÊy r»ng thµnh phÇn mét chiÒu cña ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra cña hai s¬ ®å chØnh l­u lµ c©n b»ng nhau nªn chóng kh«ng g©y thµnh phÇn dßng ®iÖn khÐp vßng qua c¸c van cña hai s¬ ®å chØnh l­u . Tuy vËy khi c¶ hai s¬ ®å chØnh l­u cïng lµm viÖc (tuy gãc ®iÒu khiÓn kh¸c nhau) th× gi¸ trÞ tøc thêi cña ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra hai s¬ ®å chØnh l­u th­êng kh«ng b»ng nhau , ®iÒu nµy t¹o ra mét sù chªnh lÖch ®iÖn thÕ vµ khi chóng t¸c ®éng thuËn chiÒu dÉn dßng cña c¸c van trong hai s¬ ®å chØnh l­u sÏ g©y nªn dßng ®iÖn khÐp vßng qua c¸c van nµy vµ c¸c pha nguån cung cÊp xoay chiÒu mµ kh«ng ®i qua t¶i cña BB§, nã ®­îc gäi lµ dßng c©n b»ng . Do tæng trë nguån rÊt nhá nªn gi¸ trÞ dßng ®iÖn nµy cã thÓ rÊt lín lµm háng c¸c van vµ ph¸ huû chÕ ®é lµm viÖc cña BB§ , v× vËy ta cÇn ph¶i cã c¸c biÖn ph¸p h¹n chÕ dßng ®iÖn c©n b»ng . Thµnh phÇn mét chiÒu cña dßng c©n b»ng kh«ng cã, vËy dßng c©n b»ng chØ cã thµnh phÇn xoay chiÒu nªn ta cã thÓ sö dông ®iÖn c¶m ®Ó h¹n chÕ . Gi¶ thiÕt dßng qua c¸c s¬ ®å chØnh l­u ë chÕ ®é liªn tôc . Ta cã ®å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn c©n b»ng khi goc ®iÒu khiÓn lµ 900 vµ 600 nh­ sau : Ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p c©n b»ng phô thuéc vµo gi¸ tri gãc ®iÒu khiÓn cña s¬ ®å chØnh l­u . Khi gãc ®iÒu khiÓn cña mét s¬ ®å thay ®æi trong kho¶ng tõ 00 ®Õn 600 th× ®iÖn ¸p c©n b»ng ®Ëp m¹ch 3 lÇn trong mét chu kú nguån , cßn khi gãc ®iÒu khiÓn cña mét s¬ ®å n»m trong vïng tõ >600 ®Õn 900 th× ®iÖn ¸p c©n b»ng ®Ëp m¹ch 6 lÇn trong mét chu kú nguån xoay chiÒu . * Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm : §¶o chiÒu nhanh ,quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ra trung b×nh vµ U®k lµ ®¬n trÞ. Song nã lµm ph¸t sinh dßng c©n b»ng g©y tæn thÊt trong BB§ dÉn ®Õn ph¶i t¨ng c«ng suÊt tÝnh to¸n . Cã thÓ kh¾c phôc nh­îc ®iÓm nµy b»ng c¸ch m¾c thªm cuén kh¸ng c©n b»ng. KÕt luËn: Qua nh÷ng ph©n tÝch trªn ta chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn phèi hîp tuyÕn tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn 2 BB§ m¾c song song ng­îc. 3. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn theo pha ®øng urc u1 §BH & FSRC SS TX u®k X§K Khèi 1 Khèi 2 Khèi 3 Khèi 1: khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c­a. Khèi nµy cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu ®ång bé ho¸ vµ ph¸t ra sãng ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c­a ®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 c­a 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. a. M¹ch ®ång bé ho¸ §Ó thùc hiÖn chøc n¨ng ®ång bé ho¸, ta cã thÓ sö dông m¹ch ph©n ¸p b»ng ®iÖn trë hay kÕt hîp gi÷a ®iÖn trë vµ ®iÖn dung, ®iÖn c¶m.Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ kh«ng c¸ch ly ®­îc ®iÖn ¸p cao gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc, do vËy ph­¬ng ph¸p nµy Ýt ®­îc dïng. Ph­¬ng ph¸p phæ biÕn hiÖn nay lµ sö dông m¸y biÕn ¸p ®ång bé trong ®ã cuén s¬ cÊp nèi vµo l­íi cßn cuén thø cÊp lµ ®iÖn ¸p ®ång bé. Gãc lÖch pha gi÷a cuén s¬ vµ cuén thø ®­îc tÝnh to¸n sao cho gãc pha cña U®b phï hîp víi thêi ®iÓm më tù nhiªn cña c¸c Tiristo. Víi s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia ba pha ta cã thÓ dïng mét m¸y biÕn ¸p ®Êu Y - YO ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng nµy. S¬ ®å ®Êu d©y nh­ h×nh vÏ: §iÖn ¸p ®ång bé ®­îc dÞch chËm ®i mét gãc 300 ®iÖn bëi m¹ch tô ®iÖn vµ ®iÖn trë R - C gäi lµ m¹ch dÞch pha Môc ®Ých cña viÖc dÞch pha tÝn hiÖu ®ång bé chËm ®i mét gãc 300 lµ nh»m thèng nhÊt trÞ sè gãc ®iÒu khiÓn cña Tiristor øng víi ®iÖn ¸p nguån trªn m¹ch ®éng lùc vµ gãc ®iÒu khiÓn ë m¹ch ph¸t xung vµ nh­ vËy cã thÓ ®iÒu khiÓn c¸c Tiristor víi gãc ®iÒu khiÓn nhá .Ta biÕt r»ng gãc më tù nhiªn cña Tiristor ®­îc tÝnh t¹i vÞ trÝ giao nhau cña hai ®iÖn ¸p pha kÒ nhau vµ gãc ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh tõ thêi ®iÓm ®ã trë ®i . MÆt kh¸c gãc ®iÒu khiÓn ë m¹ch ph¸t xung ®­îc tÝnh tõ ®iÓm b¾t ®Çu cña ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a ( còng lµ ®iÓm b¾t ®Çu cña c¸c nöa chu kú ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ ) ®Õn vÞ trÝ mµ Urc + U®k = 0 .Do ®ã viÖc dÞch pha ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ U®b chËm ®i gãc 300 sÏ lµm tho¶ m·n khi gãc ®iÒu khiÓn = 0 còng øng víi gãc më tù nhiªn cña c¸c Tiristor b. M¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a §Ó t¹o ra ®iÖn ¸p r¨ng c­a cã nhiÒu s¬ ®å, ë ®©y em dïng m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a dïng IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n. *Nguyªn lý ho¹t ®éng: - ë nöa chu kú d­¬ng Tr1 kho¸ , ®iÖn ¸p ©m qua R3,R4 dÉn tíi ®Çu vµo ®¶o cña IC khiÕn ®iÖn ¸p ra cña IC cã gi¸ trÞ d­¬ng vµ tô C ®­îc n¹p bëi ®iÖn ¸p ®Çu ra nµy. Dßng n¹p cho tô ®­îc x¸c ®Þnh lµ: ic = iv - i1 nÕu IC lµ lý t­ëng th× iv = 0 nªn ic= -i1 mµ Nªn Ic= const vµ ®iÖn ¸p trªn tô tuyÕn tÝnh - ë nöa chu kú ©m, D kho¸. Tr1 më nhê cÆp ®iÖn trë ®Þnh thiªn R3 ,R4; tô C phãng ®iÖn qua Tr1. §iÖn ¸p trªn tô gi¶m vÒ 0. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ h×nh vÏ: NhËn xÐt: S¬ ®å nµy cã ­u ®iÓm lµ d¹ng ®iÖn ¸p tùa rÊt chÝnh x¸c , dung l­îng cña tô C cÇn rÊt nhá nªn kh«ng cÇn ®iÖn trë b¶o vÖ Tr1. MÆt kh¸c, do ®iÖn trë ®Çu ra cña IC nhá nªn d¹ng ®iÖn ¸p ra hÇu nh­ kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn trë t¶i m¾c ë ®Çu ra cña IC . §iÖn ¸p ra cã d¹ng gÇn lý t­ëng. c. M¹ch so s¸nh ViÖc so s¸nh víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã thùc hiÖn b»ng Tranrito hay vi m¹ch ®iÖn tö. ViÖc ghÐp nèi c¸c tÝn hiÖu cã thÓ lµ nèi tiÕp hay song song miÔn lµ ®¶m b¶o tÝn hiÖu r¨ng c­a vµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cã t¸c dông ng­îc chiÒu nhau. Ph­¬ng ph¸p so s¸nh nèi tiÕp cã ­u ®iÓm lµ chÝnh x¸c nh­ng khi tÝn hiÖu r¨ng c­a cã d¹ng xoay chiÒu th× viÖc so s¸nh gÆp nhiÒu khã kh¨n . Do ®ã ta chØ nghiªn cøu ph­¬ng ph¸p so s¸nh song song . +Uc® U®k Urc TÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o lµ nguån mét chiÒu cã trÞ sè kh«ng ®æi vµ lµ nguån ®iÖn ¸p d­¬ng. Môc ®Ých cña viÖc ®­a +Uc® vµo m¹ch song song víi U®k vµ Urc nh­ sau : BB§ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u khi c¸c Tiristor më víi gãc ®iÒu khiÓn th× BB§ lµm viÖc nghÞch l­u. Cßn khi = 0 (vÞ trÝ giao nhau gi÷a c¸c ®iÖn ¸p pha cña nguån xoay chiÒu cung cÊp cho bé chØnh l­u) th× c¸c van më tù nhiªnvµ ®iÖn ¸p chØnh l­u cã gi¸ trÞ lín nhÊt . Nh­ ®· ph©n tÝch ë khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c­a lµ ®iÖn ¸p r¨ng c­a (Urc) cã gi¸ tri dßng ®iÖn­¬ng vµ s­ên tr­íc t¨ng dÇn theo quy luËt tuyÕn tÝnh , cßn s­ên sau gi¶m rÊt nhanh vÒ – Ucc . Mµ m¹ch ®iÒu khiÓn sö dông s­ên tr­íc cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a nãi trªn . Nh­ vËy ®­a nguån (+Ucc) vµo sÏ lµm cho ®iÖn ¸p r¨ng c­a chuyÓn dÞch tÞnh tiÕn song song víi trôc ®iÖn xuèng theo chiÒu ©m , sao cho tæng ®¹i sè tæng ®¹i sè U®k + Urc = 0 t¹i vÞ trÝ øng víi thêi ®iÓm ®iÖn ¸p pha cña nguån xoay chiÒu cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l­u ®¹t trÞ sè ®iÒu khiÓn = . VËy tæng ®¹i sè ®iÖn ¸p (U®k + Urc) ®­a vµo so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã trÞ sè d­ong (U®k >0) sÏ tho¶ m·n quy luËt ®iÒu khiÓn : U®k = 0 à = à U® = 0 U®k t¨ng à gi¶m à U® t¨ng U®k gi¶m à t¨ng à U® gi¶m Khi U®k à BB§ lµm viÖc nghÞch l­u. * Nguyªn lý lµm viÖc : Kh©u so s¸nh gåm 3 tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®­a vµo ®Çu vµo. §iÖn ¸p U®k lµ tÝn hiÖu ra cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian ,®­îc sö dông ®iÖn ¸p r¨ng c­a lµm ®iÖn ¸p tùa. §iÖn ¸p -Uc® lµ ®iÖn ¸p lÊy ra trªn ®iÖn trë mÉu cña nguån chØnh l­u bªn ngoµi cung cÊp . TrÞ sè -Uc® tho¶ m·n U®k + Urc = 0 t¹i thêi ®iÓm = (t¹i U®k = 0) . IC lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ ,nghÜa lµ nã cã thÓ biÕn ®æi tøc th× ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra cña nã tõ b·o hoµ ©m sang d­¬ng hay ng­îc l¹i khi tÝn hiÖu vµo nã ®æi dÊu .VËy (U®k + Urc) so s¸nh víi U®k sÏ cã tr­êng hîp sau khi : U®k + Urc + Uc® 0 U®k + Urc + Uc® = 0 à b¾t ®Çu lËt tr¹ng th¸i U®k + Urc + Uc® > 0 à Ura < 0 Nh­ vËy ®iÖn ¸p ra cña m¹ch so s¸nh lµ d¹ng xung cã hai møc b·o hoµ d­¬ng vµ ©m .C¸c xung ®iÖn ¸p nµy ®­îc ®­a tíi ®Çu vµo cña kh©u t¹o xung. d. Kh©u t¹o xung §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cña thêi ®iÓm suÊt hiÖn xung vµ tÝnh ®èi xøng cña c¸c xung ë c¸c kªnh kh¸c nhau... nªn kh©u so s¸nh th­êng cho c«ng suÊt xung ra nhá nã ch­a ®¶m b¶o c¸c th«ng sè yªu cÇu v× vËy cÇn cã m¹ch t¹o xung. M¹ch t¹o xung gåm nhiÒu kh©u nh­: truyÒn xung, khuyÕch ®¹i xung , söa xung. + M¹ch truyÒn xung §Ó truyÒn xung ®iÒu khiÓn ®Õn c¸c ch©n ®iÒu khiÓn cña c¸c tiristo tèt nhÊt lµ dung biÕn ¸p xung, võa cã thÓ c¸ch ly gi÷a m¹ch ®éng lùc víi m¹ch ®iÒu khiÓn ,võa cã thÓ ®ång thêi ®­a nhiÒu xung ®Õn më c¸c Tiristor nèi tiÕp hay song song. + M¹ch khuyÕch ®¹i xung §Ó khuyÕch ®¹i ta cã thÓ dïng Tranrito hay Tiristor . C¸c m¹ch dïng Tiristor th­êng ®­îc dïng trong nh÷ng tr­êng hîp cã ®ßi hái c«ng suÊt xung ®iÒu khiÓn lín vµ thêi gian tån t¹i xung dµi, tr­êng hîp nµy th­êng Ýt gÆp. Trong thùc tÕ ng­êi ta th­êng dïng Tranrito , ®Ó gi¶m sù phøc t¹p cña tÇng khuÕch ®¹i trong nhiÒu tr­êng hîp ng­êi ta th­êng dïng hai Tranrito m¾c theo kiÓu Dalinton. Hai Tranrito m¾c nèi tiÕp t­¬ng ®­¬ng víi mét Tranrito cã hÖ sè khuyÕch ®¹i dßng lµ b = b1.b2 Trong ®ã : b1,b2 lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña Tr1, Tr2. + Khèi söa xung Do tÝnh chÊt cña kh©u so s¸nh mµ ®é dµi xung th­êng thay ®æi theo gãc më a. Do ®ã ta ph¶i cã m¹ch söa xung ®Ó ®¶m b¶o ®é réng xung ra ®ñ møc cÇn thiÕt . Ta biÕt r»ng víi hai BB§ ®ång thêi cïng lµm viÖc ( a1 + a2 = 1800 ) th× gãc më a lu«n nhá h¬n 1800 mét gãc d nµo ®ã , ®Ó ®¶m b¶o cho bé biÕn ®æi kh«ng bÞ lËt nhµo nghich l­u th× gãc d th­êng ph¶i nhá h¬n 300 ®iÖn , tøc lµ lín h¬n 600 ms. Thêi gian nµy thõa ®Ó më c¸c tiristo cho nªn ta chØ cÇn söa xung theo h­íng thu ng¾n l¹i. S¬ ®å m¹ch söa xung nh­ h×nh vÏ ( gåm: C, R, D) . §Ó thuËn tiÖn cho viÖc kh¶o s¸t s¬ ®å , ë ®©y cã ghÐp thªm phÇn m¹ch so s¸nh vµ m¹ch khuyÕch ®¹i xung. Nguyªn lý ho¹t ®éng: + Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra kh©u so s¸nh cã gi¸ trÞ d­¬ng, tô C3 sÏ ®­îc n¹p qua ®iÖn trë R9 vµ dièt D5 , D8 . Lóc nµy Tr4, Tr5 kho¸ nhê ®iÖn ¸p trªn tô C vµ ®iÖn ¸p nguån +15V. + Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra IC cã gi¸ trÞ ©m ,tô C sÏ phãng qua Tr4, Tr5 , R9. Lóc nµy Tr4, Tr5 më vµ cã xung ra. Ph­¬ng tr×nh n¹p cho tô lµ: 2Ri + ò i dt = Urbh ViÕt d­íi d¹ng kh¸c ta cã: ChuyÓn sang to¸n tö Laplax ta cã: Þ uc(t) = Ubh (1 - 2e-t /2RC) (1) MÆt kh¸c ®iÖn ¸p cña ®iÓm F ®­îc tÝnh: Khi uF = 0 th× Tr4, Tr5 kho¸ l¹i vµ kÕt thóc xung ra. Lóc ®ã ta cã (1') Tõ (1) vµ (1') ta rót ra thêi gian tån t¹i xung lµ: B»ng c¸ch chän gi¸ trÞ cña R9, R14, C mét c¸ch thÝch hîp ta sÏ cã ®­îc ®é réng xung ra tõ ( 200 - 600 ) ms. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ h×nh vÏ ( gi¶ thiÕt tx < tbh cña BAX ) + M¹ch ph©n chia xung Trong mét sè hÖ thèng ®iÒu khiÓn bé chØnh l­u ®Ó ®¶m b¶o tÝnh ®èi xøng cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn trªn c¸c van cña s¬ ®å chØnh l­u ,ng­êi ta th­êng sö dông mét m¹ch ®ång bé ho¸ - ph¸t sãng r¨ng c­a chung vµ kh©u so s¸nh chung. Xung ra kh©u so s¸nh cã tÇn sè gÊp n lÇn tÇn sè nguån ( n lµ sè van chØnh l­u cÇn ®­îc cÊp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ hÖ thèng ph¸p xung nµy ). Trong s¬ ®å h×nh tia ba pha ta sö dông 6 hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn riªng biÖt nªn kh«ng cÇn cã m¹ch chia xung. e. Mét sè m¹ch kh¸c + M¹ch t¹o nguån nu«i Do trong m¹ch cã sö dông c¸c vi m¹ch khuyÕch ®¹i thuËt to¸n, ta cÇn ph¶i sö dông hai nguån nu«i ng­îc dÊu nèi tiÕp nhau vµ cã ®iÓm chung lµ ®iÓm nèi m¸t. Ta thiÕt kÕ m¹ch nµy nh­ sau: §iÖn ¸p xoay chiÒu ®­îc chØnh l­u nhê hai s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia, ®iÖn ¸p ra ®­îc æn ®Þnh nhê c¸c vi m¹ch æn ¸p vµ ®­îc läc bëi c¸c tô ®­a ra hai nguån +15V vµ -15V cã ®iÓm chung lµ ®iÓm o cña biÕn ¸p. Hai nguån nµy sÏ nu«i cho c¸c vi m¹ch vµ lµm nguån ®iÖn ¸p ng­ìng. Së dÜ ph¶i cã nguån -24V lµ do c«ng suÊt cña c¸c vi m¹ch h¹n chÕ, nÕu sö dông cho m¹ch khuyÕch ®¹i xung ®ßi hái c«ng suÊt lín th× c¸c vi m¹ch æn ¸p sÏ bÞ qu¸ nhiÖt . Do ®ã nguån nu«i cho m¹ch khuyÕch ®¹i xung ®­îc lÊy ë tr­íc c¸c vi m¹ch æn ¸p. Nguån nµy cÇn cã ®iÖn ¸p lín ®Ó khi ®iÖn ¸p l­íi dao ®éng vÉn ®¶m b¶o ®iÖn ¸p ra cña BAX ®ñ më ch¾c ch¾n c¸c tiristo . MÆt kh¸c, ®iÖn ¸p l­íi lín khiÕn cho ta chØ cÇn chän c¸c Tranrito khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cã dßng nhá. + Khèi t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o +15V - 15V T N R1 R2 Uc® Khèi t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o chØ yªu cÇu c«ng suÊt nhá nªn ta lÊy trùc tiÕp tõ nguån +15V vµ -15V . "§¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o nhê cÆp tiÕp ®iÓm T - N . PhÇn III : ThiÕt kÕ hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é * Giíi thiÖu chung §èi víi hÖ th«ng ®¶o chiÒu th× viÖc rót ng»n thêi gian qu¸ tr×nh khëi ®éng lµ nh©n tè quan träng n©ng cao n¨ng suÊt . V× vËy ë ®iÒu kiÖn dßng ®iÖn cña ®éng c¬ bÞ h¹n chÕ , muèn lîi dông tèi ®a n¨ng lùc qu¸ t¶I cho phÐp cña ®éng c¬ , tèt nhÊt lµ gi÷ ®­îc dßng ®iÖn ë gi¸ trÞ tèi ®a cho phÐp ë chÕ ®é qu¸ t¶I,lµm hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn tËn dông tèi ®a gia tèc ®Ó khëi ®éng .Sau khi vËn tèc ®¹t tíi tr¹ng th¸I æn ®Þnh , l¹i cho dßng ®iÖn lËp tøc gi¶m xuèng lµm cho m«men c©n b»ng ngay víi phô t¶i. §Ó khëi ®éng nhanh nhÊt trong ®iÒu kiÖn cho ph¸p th× cÇn ph¶i nhËn ®­îc dßng ®iÖn kh«ng ®æi cùc ®¹i trong suèt qu¸ tr×nh khëi ®éng .Theo quy luËt ph¶n håi , dïng ph¶n håi ©m mét ®¹i l­îng vËt lý nµo ®ã lµ cã thÓ gi÷ cho ®¹i l­îng Êy c¬ b¶n lµ bÊt biÕn . Ta cã thÓ dïng ph¶n håi ©m dßng ®iÖn lµ cã thÓ nhËn ®­îc dßng ®iÖn gËn nh­ kh«ng ®æi . VÊn ®Ò lµ trong qu¸ tr×nh khëi ®éng chØ cã ph¶n håi ©m dong ®iÖn mµ kh«ng thÓ cã thªm ph¶n håi ©m tèc ®é quay ,®­a tÝn hiÖu cïng tíi mét ®Çu vµo cña bé ®iÒu chØnh , sau khi ®¹t tíi tèc ®é quay ®Þnh møc ,lóc nay chØ yªu cÇu cã ph¶n håi ©m tèc ®é quay mµ kh«ng cÇn ph¶n håi ©m dßng ®iÖn . Lµm ssao mµ thùc hiÖn t¸c dông cña c¶ hai ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ©m dßng ®iÖn, l¹i cã thÓ lµm cho chóng chi g©y t¸c dông riªng biÖt trong nh÷ng giai ®o¹n kh¸c nhau ? Tèc ®é cña ®éng c¬ ®­îc ®iÒu khiÓn bëi hai m¹ch vßng nµy Ph¶n håi ©m tèc ®é S¬ ®å khèi nh­ h×nh vÏ : Ta cã : Ura®k = KK§.( Uc® - n). Trong ®ã : KK§ : HÖ sè khuÕch ®¹i = . HÖ sè ph©n ¸p = = TÝn hiÖu ®ång bé ®­îc lÊy tõ m¸y ph¸t tèc, ®iÖn ¸p chñ d¹o lµ Uc® vµ ®­îc so s¸nh víi t×n hiÖu tèc ®é n ë ®Çu vµo IC Tèc ®é ®éng c¬ ®­îc truyÒn ®Õn m¸y ph¸t tèc. M¸y ph¸t tèc lµ mét m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn ¸p ra tØ lÖ víi tèc ®é ®éng c¬ . TÝn hiÖu ph¶n håi ®­îc lÊy trªn WR4 ®­a vµo kh©u tæng hîp tÝn hiÖu . * Nguyªn lý lµm viÖc : Gi¶ sö tèc ®é §C ®ang gi¶m àn gi¶m, vËy UvIC = (Uc® - n) t¨ng à dÇu ra IC t¨ng ©m th«ng qua mét lÇn ®¶o tÝn hiÖu n÷a th× U®k1 sÏ t¨ng d­¬ng lµm cho gãc ®iÒu khiÓn gi¶m à U®1 t¨ng à §C sÏ t¨ng tèc ®é lªn tèc ®é ®Þnh møc. Khi §C t¨ng tèc th× n t¨ng, vËy UvIC = (Uc® - n) gi¶m à ®Çu ra IC gi¶m ©m th«ng qua mét lÇn ®¶o tÝn hiÖu n÷a th× U®k1 sÏ gi¶m d­¬ng lµm cho gãc ®iÒu khiÓn t¨ng à U®1 gi¶m à §CsÏ gi¶m tèc ®é. Ph¶n håi ©m dßng ®iÖn §Ó tr¸nh dßng ®iÖn trong ®éng c¬ t¨ng qóa møc cho phÐp khi khëi ®éng , h·m, ®¶o chiÒu hay gÆp qu¸ t¶i; ta ph¶i sö dông m¹ch ®iÖn ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn phÇn øng . ë ®©y ta sö dông m¹ch ph¶n håi ©m dßng ®iÖn .S¬ ®å m¹ch nh­ h×nh vÏ M¸y biÕn dång TI nh»m c¸ch ly gi÷a m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn . §iÖn ¸p ra cña TI ®­îc chØnh l­u nhê bé chØnh l­u ( ®Ó ®¶m b¶o cho dßng ®iÖn trong cuén thø cÊp cña TI lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu ) . TÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®iÖn ®­îc lÊy mét phÇn trªn biÕn trë WR5 råi ®­îc ®­a vµo läc vµ khuyÕch ®¹i bëi IC5 . §iÖn ¸p ©m tªn ®iÖn trë R22 cã t¸c dông nh­ mét ng­ìng §iÖn ¸p vµo cña IC5 lµ - Uss + I vËy ®iÖn ¸p ra cña IC5 lµ - Uss -I . Khi §C ®ang lµm viÖc qu¸ t¶i hoÆc khi khëi ®éng th× I­ sÏ t¨ng qu¸ møc ng­ìng nªn ®iÖn ¸p ®Çu ra cña IC5 sÏ cã gi¸ trÞ ©m , qua mét lÇn khuÕch ®¹i ®¶o tÝn hiÖu lµm cho U®k cña bé thuËn sÏ bít ©m h¬n dÉn tíi gãc më 1 t¨ng nªn U®1 gi¶m lµm cho §C gi¶m tèc, ®ã chÝnh lµ nguyªn lý gi¶m dßng phÇn øng còng lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é. Khi thùc hiÖn lÊy ph¶n håi hai ®¹i l­îng dßng ®iÖn vµ tèc ®é quay ta cã hai c¸ch ghÐp nèi chóng , ®ã lµ ghÐp song song vµ ghÐp nèi tiÕp : C¸ch ghÐp song song C¸ch ghÐp nµy cã nghÜa lÇ hai m¹ch vßng lÊy tÝn hiÖu riªng biÖt lµ tèc ®é quay vµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ , sau ®ã qua hai m¹ch khuÕch ®¹i , ®Çu ra cña hai m¹ch ®ã ®­îc göi tíi thiÕt bÞ ph¸t xungcña bé chØnh l­u Tiristor mét c¸ch riªng biÖt. S¬ ®å khèi nh­ sau : b. C¸ch ghÐp nèi tiÕp §Ó thùc hiÖn ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ©m dßng ®iÖn riªng rÏ , trong hÖ thèng ®· bè trÝ hai bé ®iÒu chØnh ,mét dïng cho tèc ®é quay, mét dïng cho dßng ®iÖn, mµ gi÷a chóng dïng c¸ch ghÐp nèi tiÕp . §iÒu ®ã cã nghÜa lµ lÊy ®Çu ra cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é ®Ó lµm ®Çu vµo cña bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn , sau ®ã dïng ®Çu ra cña bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn ®i khèng chÕ thiÕt bÞ ph¸t xung cña bé chØnh l­u Tiristor Tõ quan ®iÓm cÊu tróc vßng kÝn ta thÊy , kh©u ®iÒu chØnh dßng ®iÖn n»m ë trong gäi lµ m¹ch vßng trong, kh©u ®iÒu chØnh tèc ®é n»m ë ngoµi gäi lµ m¹ch vßng ngoµi . Nh­ vËy ®· h×mh thµnh hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é hai m¹ch vßng kÝn S¬ ®å khèi nh­ sau : PhÇnIV . ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý S¬ ®å m¹ch ®éng lùc S¬ ®å Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®éng lùc Khi ®éng c¬ lµm viÖc thuËn: §ãng cÇu dao CD cung cÊp diÖn ¸p ba pha cho m¸y biÕn ¸p ®éng lùc BA. Khi ®ã hai bé biÕn ®æi h×nh tia ba pha m¾c song song ng­îc sÏ ®­îc cung cÊp ®iÖn ¸p. C¸c van tõ T1 …T6 lÇn l­ît ®­îc dÆt c¸c ®iÖn ¸p thuËn theo chiÒu biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p ba pha. C¸c van T1, T2, T3 ®­îc ®iÒu khiÓn víi gãc më 1 900 sao cho: 1 + 2 = 1800 . Lóc nµy ®iÖn ¸p chØnh l­u hai nhãm van lµ : U®1 = U®0.cos1 > 0 U®2 = U®0.cos2 < 0 §éng c¬ sÏ quay theo chiÒu thuËn phï hîp víi chiÒu cña U®1. Cßn BB§ hai lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn S¬ ®å M¹ch t¹o xung cã 6 kªnh riªng biÖt. MBA ®ång bé m¾c theo kiÓu Y/Y0 . §iÖn ¸p trªn pha a ®Ó ®iÒu khiÓn T1 vµ T6, ®iÖn ¸p trªn pha b ®iÒu khiÓn T2 vµ T5 ,®iÖn ¸p trªn pha c ®iÒu khiÓn T3 vµ T4 . ®iÖn ¸p r¨ng c­a d­îc lÊy trªn ®Çu ra c¸c IC1,®iÖn ¸p chuyÓn dÞch l¸y trªn ®iÖn trë WR2, kh©u so s¸nh trong m¹ch gåm c¸c IC2, kh©u söa xung gåm c¸c phÇn tö C3 vµ R9 ,kh©u khuÕch ®¹i xung ,truyÒn xung ®Õn c¸c Tiristor T1 – T6 . C¸c tÝn hiÖu ph¶n håi ®­îc tæng hîp vµ ®­a ®Õn c¸c ®Çu vµo c¸c IC cña kh©u so s¸nh. * Nguyªn lý t¹o xung ®iÒu khiÓn nh­ s¬ ®å sau: Nguyªn lý lµm viÖc: M¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng ®­îc thiÕt kÕ theo c¸c yªu cÇu kü thuËt sau: + æn ®Þnh vµ ®iÒu chØnh tèc ®é + Tù ®éng h¹n chÕ phô t¶i + §¶o chiÒu + H·m dõng chÝnh x¸c Nguyªn lý lµm viÖc cña toµn s¬ ®å: Nguyªn lý æn ®Þnh vµ ®iÒu chØnh tèc ®é: Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc nÕu cã sù thay ®æi cña t¶i, gi¶ sö t¶i t¨ng khiÕn tèc ®é ®éng c¬ gi¶m ==> (Uc® - n) sÏ t¨ng ==> ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn t¨ng ==> gãc më 1 gi¶m ==> U®1 t¨ng , kÐo tèc ®é ®éng c¬ trë l¹i ®iÓm lµm viÖc yªu cÇu. NÕu t¶i gi¶m thi qu¸ tr×nh diÔn ra ng­îc l¹i. §ã chÝnh lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é. ChÊt l­îng cña qu¸ tr×nh æn ®Þnh tèc ®é ®­îc ®¸nh gi¸ qua chØ tiªu: St ≤ 5% Khi muèn thay ®æi tèc ®é ta ®iÒu chØnh biÕn trë ,khi ®ã ®iÖn ¸p chñ ®¹o sÏ thay ®æi, dÉn tíi (Uc® - n) sÏ thay ®æi ==> ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn thay ®æi ==> gãc më 1 thay ®æi ==> U®1 thay ®æi ==> tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi theo. §iÖn ¸p chñ ®¹o ®­îc ®iÒu chØnh nhê biÕn trë lµ v« cÊp do ®ã tèc ®é ®éng c¬ còng ®­îc ®iÒu chØnh v« cÊp. Kh¶ n¨ng h¹n chÕ phô t¶i Gi¶ sö trong qu¸ tr×nh lµm viÖc t¶i cña hÖ thèng t¨ng qu¸ møc cho phÐp khi ®ã dßng phÇn øng ®éng c¬ sÏ t¨ng qu¸ møc cho phÐp, ®iÒu nµy cã nghÜa lµ kh«ng cho phÐp . Trong hÖ thèng cã tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng nµy . Khi dßng phÇn øng t¨ng qu¸ gi¸ trÞ ng­ìng th× kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn sÏ t¸c ®éng lµm gi¶m ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ==> gãc më cã xu h­íng tiÕn tíi 900 lµm cho ®iÖn ¸p chØnh l­u gi¶m vµ dßng phÇn øng sÏ kh«ng t¨ng qu¸ lín . MÆt kh¸c , khi ®iÖn ¸p chØnh l­u gi¶m ==> tèc ®é ®éng c¬ gi¶m (®ñ nhá) lóc nµy khèi c¶i thiÖn chÊt l­îng ®éng sÏ t¸c ®éng tiÕp tôc h¹n chÕ gãc më vµ dßng ®iÖn phÇn øng sÏ ®­îc h¹n chÕ nhá h¬n møc cho phÐp . Qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu ®éng c¬ §Ó ®¶o chiÒu quay ta ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang quay thuËn , muèn ®¶o chiÒu ta ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o , t¹i thêi ®iÓm Uc® chuyÓn sang ©m , do qu¸n tÝnh c¬ mµ tèc ®é ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu thuËn => .n vÉn d­¬ng vµ ®iÖn ¸p Uc® - .n = - Uc® - .n cã gi¸ trÞ tuyÖt ®èi lín dÉn ®Õn c¸c IC lµm viÖc b·o hoµ , cho nªn 1 cña bé chØnh l­u thuËn b»ng max , U® rÊt ©m , mÊt dßng qua bé 1 v× c¶ S§§ ®éng c¬ vµ ®iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh bé 1 ®Òu t¸c ®éng dÉn ®Õn dßng ng­îc chiÒu c¸c van . do ®iÖn ¸p ®Çu ra IC ng­îc dÊu nªn 2 = min ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u 2 ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt vµ d­¬ng , ®ång thêi S§§ ®éng c¬ ®ang t¸c ®éng cïng chiÒu dÉn ®Õn dßng ®iÖn qua bé ng­îc ®éng c¬ , dÉn ®Õn dßng phÇn øng ®éng c¬ ®æi chiÒu vµ t¨ng rÊt nhanh. §iÖn ¸p ®Çu ra cña kh©u ph¶n håi rÊt ©m nªn U®k rÊt ©m , 2 > 900 bé chØnh l­u 2 lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h·m t¸i sinh dÉn ®Õn tèc ®é ®éng c¬ gi¶m , gi¸ trÞ dßng ®iÖn phÇn øng gi¶m dÇn => U®k t¨ng , 2 gi¶m dÇn khi tèc ®é ®éng c¬ gi¶m xuèng mét gi¸ trÞ nµo ®ã U®k = 0 ; 2 = 900 sau ®ã tèc ®é tiÕp tôc gi¶m th× 2 < 900 bé chØnh l­u 2 chuyÓn sang h·m ng­îc. Khi tèc ®é b»ng 0 th× ®éng c¬ sÏ khëi ®éng theo chiÒu ng­îc l¹itiÕn tíi lµm viÖc æn ®Þnh ë tèc ®é ®Æt. d. H·m dõng Muèn h·m dßng ®iÖnõng ta chØ viÖc ng¾t Uc® b»ng c¸ch më c¸c tiÕp ®iÓm Tiristo hoÆc N ®ang ë tr¹ng th¸i ®ãng . Lóc nµy qu¸ tr×nh h·m diÔn ra t­¬ng tù qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu PhÇn III. TÝnh chän thiÕt bÞ I. ý nghÜa cña viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ViÖc tÝnh chän thiÕt bÞ cã mét ý nghÜa rÊt quan träng c¶ vÒ mÆt kü thuËt vµ kinh tÕ .ViÖc tÝnh chän cµng chÝnh x¸c, tØ mØ bao nhiªu th× hÖ thèng lµm viÖc cµng an toµn bÊy nhiªu . H¬n n÷a, viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ chÝnh x¸c cßn n©ng cao ®­îc hiÖu suÊt cña hÖ thèng. NÕu tÝnh chän thiÕu chÝnh x¸c th× hÖ thèng cã thÓ lµm viÖc kÐm chÊt l­îng hoÆc kh«ng lµm viÖc ®­îc. V× vËy viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ph¶i ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu sau: + VÒ mÆt kü thuËt ph¶i ®¶m b¶o yªu c©u c«ng nghÖ vµ c¸c th«ng sè phï hîp víi thiÕt bÞ . + VÒ mÆt kinh tÕ, c¸c thiÕt bÞ ®­îc chän trong khi tho¶ m·n c¸c yªu cÇu k7x thuËt ph¶i ®¶m b¶o cã chi phÝ mua s¾m hîp lý. II .TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc 1.TÝnh chän ®éng c¬: Ta chän: P§ = 1KW. Ta chän ®éng c¬ cã sè liÖu sau: U (V) I (A) P (KW) n (v/ph) h (%) R­ (W) GD2 (Kg) 220 6 1 1500 75 2,1 0,15 HÖ sè khuyÕch ®¹i cña ®éng c¬ ®­îc tÝnh: Þ 2. TÝnh chän c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p ®éng lùc Nh­ ë phÇn thiÕt kÕ ta ®· chän m¸y biÕn ¸p ®éng lùc cã tæ ®Êu d©y Y/Y0, ë phÇn nµy ta tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cho nã. M¸y biÕn ¸p ®­îc chä theo ®iÒu kiÖn: + S®mBA ³ Stt + I1f®m ³ I1®m + I2f®m ³ I2®m + U2f®m ³ Ku.KR.K.Ka.U®m a. §iÖn ¸p thø cÊp ®­îc chän theo biÓu thøc: U2f®m ³ Ku.KR.K.Ka.U®m Trong ®ã : + U®m lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc ®éng c¬ + Ku lµ hÖ sè xÐt tíi ¶nh h­ëng dao ®éng trong pham vi cho phÐp cña ®iÖn ¸p l­íi, th­êng lÊy Ku = 1,05…1,1. Ta chän Ku = 1,1 + K lµ hÖ sè kÓ tíi gãc ®iÒu khiÓn nhá nhÊt (min) nh»m ®¶m b¶o ch¾c ch¾n hÖ thèng kh«ng r¬i vµo tr¹ng th¸i lËt nhµo nghÞch l­u, ta chän : min = 300 => max = 1500 K = = + KR lµ hÖ sè kÓ tíi sôt ¸p trªn ®iÖn trë thuÇn cña MBA, trªn ®iÖn c¶m cuén day thø cÊp MBA, do chuyÓn m¹ch, sôt ¸p trªn d©y nèi vµ cuén kh¸ng, trªn c¸c van. KR th­êng ®­îc chän : KR = 1,15…1,25 Ta chän : KR = 1,15 + Ka lµ hÖ sè phô thuéc s¬ ®å chØnh l­u Ka = = = = 0,85 Cuèi cïng thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta ®­îc : U2f®m ≥ 0,85.1,1.(2/).1,15.220 = 273(V) b. Chän gi¸ trÞ cña dßng pha thø cÊp : §Ó ®¬n gi¶n ta bá qua gi¸ trÞ cña dßng c©n b»ng , khi ®ã ta cã : I2®m = = = 3,46(A) Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng pha s¬ cÊp: I1®m = Víi m= = = 1,24 lµ hÖ sè MBA => I1®m = = 3,5(A) *. C«ng suÊt MBA: S = = 2,6 (KW) Dùa vµo c¸c sè liÖu ®· tÝnh ®­îc ë trªn ta chän m¸y biÕn ¸p cã c¸c sè liÖu sau: U1f®m (V) U2f®m (V) S®m (KVA) I1®m (A) I2®m (A) 220 273 2,6 3,5 3,46 3. TÝnh chän Tiristo Tristo ®­îc chän theo hai ®iÒu kiÖn chñ yÕu sau: + §iÒu kiÖn vÒ dßng ®iÖn: ITtb ³ Ki .ITtbmax + §iÒu kiÖn vÒ ®iÖn ¸p : Ungmax ³ Ku ..U2 a. Chän theo ®iÒu kiÖn dßng ®iÖn : ITtb ³ Ki .ITtbmax Trong ®ã: Ki : lµ hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn, ta lÊy Ki = 3 ITtbmax = I®m / 3 Nh­ vËy ta cã: ITtb ³ 6 b. Chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p S¬ ®å m¹ch chØnh l­u cña ta lµ h×nh tia do ®ã ®iÖn ¸p mµ c¸c van ph¶i chÞu lµ ®iÖn ¸p d©y cã gi¸ trÞ b»ng U2f Ungmax ³ Ku ..U2f Trong ®ã : Ku lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p , ta chän Ku = 1,5 Þ Ungmax ³ 1,5. . 273 = 1000 (V) Dùa trªn c¬ së tÝnh to¸n vÒ ®iÒu khiÖn dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ta chän tiristo cã c¸c th«ng sè sau: M· hiÖu IaT (A) Uim (V) Ig (A) Ug (V) du/dt (V/ms) di/dt (A/ms) T - 10 10 1000 1,2 2,5 100 100 4. TÝnh chän cuén kh¸ng c©n b»ng Khi hÖ thèng lµm viÖc sÏ cã nh÷ng thêi ®iÓm hai van cña hai bé biÕn ®æi ë hai pha cïng më. Lóc ®ã dßng c©n b»ng sÏ ch¹y tõ pha cã ®iÖn ¸p tøc thêi lín h¬n sang pha kia; dßng c©n b»ng nµy khiÕn cho bé biÕn ®æi ph¶i lµm viÖc nÆng nÒ h¬n vµ nã cã kh¶ n¨ng ph¸ háng c¸c tiristo nÕu ta kh«ng t×m c¸ch h¹n chÕ . V× vËy nhÊt thiÕt ph¶i ®Æt thªm cuén kh¸ng c©n b»ng. §Ó minh ho¹ ta xÐt a1 = 300 ; a2 = 1500 Qua h×nh vÏ ta thÊy r»ng: trong kho¶ng thêi gian tõ 0 ¸ q1 dßng c©n b»ng ch¶y tõ T5 vµo T2 . Tõ q2 ¸ q3 dßng c©n b»ng ch¹y tõ T1 vµo T4 . Chªnh lÖch ®iÖn ¸p gi÷a hai bé biÕn ®æi lµ: u12 = uT5 - uT2 = uT1- uT4 = ua - ub = u2sin(wt + p/6) Gäi X1 = X2 = X lµ ®iÖn kh¸ng cña hai cuén kh¸ng c©n b»ng. DÞch gèc to¹ ®é theo chiÒu wt mét gãc 1500 ®iÖn th×: u12 = -u2 sinq , víi q = wt u12 = 2X(di/ dwt) Û u2sinq = 2X (di/dwt) Þi = (u2coswt)/ 2X + C Khi wt = q2 th× icb = 0 Û i = u2 (coswt - cosq2) / 2X Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn c©n b»ng: L­u ý r»ng víi gèc míi 0' th× q2 = - q3 Qua gi¶n ®å ®iÖn ¸p ta dÔ thÊy víi a = 600 th× thêi gian tån t¹i dßng c©n b»ng lµ lín nhÊt. Ta cÇn tÝnh to¸n gi¸ trÞ X sao cho Icb £ 10 % I®m. Víi a = 600 th× : Icb = 0,3424 u2 / 2pX Þ L CK1 ³ 0,3424 u2 / (2pw. 0,1.0,9 ) Þ LCK1 ³ 0,123 (H) Ta chän cuén kh¸ng c©n b»ng cã c¸c th«ng sè: LCK = 123 (mH) RCK = 0,48 (W) 5. TÝnh chän cuén kh¸ng san b»ng Cuén kh¸ng san b»ng cã t¸c dông läc thµnh phÇn xoay chiÒu cña dßng ®iÖn . Ta biÕt r»ng khi gãc më a = p/2 th× ®iÖn ¸p ra cã phÇn nöa ©m b»ng nöa d­¬ng. Tøc lµ lóc nµy thµnh phÇn xoay chiÒu lµ d÷ déi nhÊt, ta sÏ tÝnh cuén kh¸ng theo gãc a nµy. §Ó ®¬n gi¶n ta bá qua ¶nh h­ëng cña cuén c©n b»ng. NÕu lÊy gèc to¹ ®é lµ 01 th× ta cã thÓ viÕt: Ud = u2sinwt Khai triÓn Furie cña ®iÖn ¸p ud ta cã: Ud = b1 sin3wt + b2sin6wt + ... + bnsin3nwt n = 1, 2, 3, ... T­¬ng tù ta cã: TrÞ hiÖu dông cña c¸c thµnh phÇn xoay chiÒu: Ud1 = ÷ (b1/ )÷ = 161,26 (V) Ud2 = ÷ (b2/ )÷ = 73,72 (V) Gi¸ trÞ hiÖu dông cña c¸c thµnh phÇn dßng xoay chiÒu ( khi bá qua ®iÖn c¶m cña ®éng c¬ vµ ®iÖn trë thuÇn ) lµ: CK, CK1lµ cuén kh¸ng c©n b»ng vµ san b»ng. * Tæng gi¸ trÞ hiÖu dông cña c¸c thµnh phÇn dßng xoay chiÒu: Þ Ixc ph¶i tho¶ m·n nhá h¬n 10 % I®m Þ LCK ³ 0,193 (H) Tõ ®©y ta chän cuén kh¸ng c©n b»ng cã c¸c th«ng sè sau: LCK = 200 (mH) RCK = 0,48 (W) Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: I1 = 0,877 (A) ; I2 = 0,2 (A) + C«ng suÊt t¸c dông cña cuén kh¸ng san b»ng: P = (I2®m + I12 + I22)RCK = 39 (W) + C«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña cuén kh¸ng: Q = X1I12 + X2I22 = 56 ( VAR) + C«ng suÊt biÓu kiÕn cña cuén kh¸ng: = 68 (VA) 5 . TÝnh chän thiÕt bÞ b¶o vÖ Tiristor : Ta biÕt r»ng c¸c Tiristo lµ phÇn tö rÊt nh¹y víi sù biÕn thiªn ®ét ngét cña ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn , ®Æc tr­ng cho nh÷ng hiÖn t­îng nµy lµ gia tèc dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p vµ . C¸c nguyªn nh©n g©y ra nh÷ng hiÖn t­îng nµy bao gåm: + Qu¸ gia tèc dßng, ¸p do qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch + Qu¸ gia tèc dßng, ¸p do céng h­ëng + Qu¸ gia tèc dßng, ¸p do c¾t MBA ë chÕ ®é kh«ng t¶i hay t¶i nhá §Ó b¶o vÖ an toµn cho c¸c van tr­íc nh÷ng t¸c nh©n trªn ta dïng c¸c phÇn tö R – C m¾c song song víi c¸c Tiristo nh­ h×nh vÏ : TrÞ sè cña R , C cã thÓ tra theo ®­êng cong ®­îc x©y dùng b»ng m¸y tÝnh . C¸c quan hÖ : G = ; H = .Uk Phô thuéc vµo F = víi b = L : Lµ ®iÖn c¶m quy ®æi cña toµn bé m¹ch , Tra ®­êng cong ta ®­îc : C = 0,346F vµ R = 3,9K 6. TÝnh chän kh©u ph¶n håi tèc ®é C¨n cø vµo tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ vµ sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng ta chän m¸y ph¸t tèc cã c¸c th«ng sè sau: KiÓu U®m (V) I®m ( A) n®m (v/ph) R­( W) m (kg) GT - 100 100 0,08 800 200 4,8 C¨n cø vµo tèc ®é ®Þnh møc cña m¸y ph¸t tèc vµ cña ®éng c¬ ta chän bé truyÒn b¸nh r¨ng cã tØ sè truyÒn i = 2 ®Ó truyÒn tèc ®é tõ ®éng c¬ ®Õn MFT §iÖn trë m¹ch ngoµi cña MFT §iÖn ¸p ph¶n håi lÊy ra lµ 12V tõ ®ã ta chän R = 47 KW HÖ sè ph¶n håi tèc ®é : Khi tèc ®éng c¬ lµ ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p ra lµ 12V do ®ã hÖ sè ph¶n håi tèc ®é ¡ ®­îc tÝnh: 4. X¸c ®Þnh hÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi Do m¹ch phÇn øng ®éng c¬ cã ®iÖn c¶m lín nªn ta coi dßng phÇn øng lµ dßng liªn tôc Mµ U®k = Urcmax(1+) Chän biªn ®é cùc ®¹i cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a lµ: Urcmax = 15(V) Cho biÕn thiªn (0 ÷ ) ta ®­îc c¸c gi¸ trÞ cña U®k vµ U® : 00 300 450 600 900 1200 1350 1800 U®k(V) 15 12,5 11,25 10 7,5 5 3,75 0 U® 319,4 308,52 295,08 276,6 225,85 159,7 122,23 0 Tõ ®©y ta x©y dùng ®­îc quan hÖ Ud = ¦(u®k) . Thùc tÕ quan hÖ nµy lµ phi tuyÕn,®Ó ®¬n gi¶n ta tuyÕn tÝnh ho¸ ®o¹n ®Æc tÝnh lµm viÖc. §Æc tÝnh cã d¹ng nh­ h×nh vÏ: * HÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi: KB§ = = = 53,2 5. TÝnh chän kh©u khuyÕch ®¹i trung gian Ta cã s¬ ®å hÖ thèng nh­ sau: Hµm truyÒn cña hÖ thèng : n = [(Uc® - .n).Kn - .I).KI.KB§.K§ Gäi K lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña hÖ thèng : K = KB§K nKIK§ n = (1) Chän IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ : A709 Nªn chän Kn = 32500 KI = 0,013 K = 53,2. 32500. 0,013.7,693 = 172917,735 PhÇn IV : X©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh X©y dùnh ®Æc tÝnh tÜnh cña hÖ thèng lµ x©y dùng ®Æc tÝnh n = f(I) hoÆc n = f(M) qua ®ã kiÓm tra ®­îc ®é sôt tèc ®é , tøc lµ ®¸nh gi¸ ®­îc sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng xem cã ®¶m b¶o yªu cÇu ®Æt ra cña ®Ò bµi hay kh«ng, ®ång thêi còng kiÓm tra c¸c gi¸ trÞ dßng ®iÖn ng¾t , dßng ®iÖn dõng , h·m xem cã ®¶m b¶o an toµn cho hÖ thèng hay kh«ng . Tõ ®ã ®¸nh gi¸ ®­îc n¨ng lùc qu¸ t¶i cña hÖ thèng , kh¶ n¨ng t¸c ®éng nhanh cña hÖ thèng còng nh­ ®é an toµn cña hÖ thèng trong qua tr×nh lµm viÖc. Do ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã ®Æc tÝnh n = f(I) hoÆc n = f(M) ®ång d¹ng nhau tøc lµ cã thÓ suy ra ®Æc tÝnh n = f(M) tõ ®Æc tÝnh n = f(I) do ®ã ta chØ x©y dùng quan hÖ n = f(I) vµ gäi lµ ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng. Khi x©y dùng ®Æc tÝnh ta ®­a ra c¸c gi¶ thiÕt sau : + §éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n + HÖ sè khuÕch ®¹i cña BB§ lµ h»ng sè +Tiristo lµ phÇn tö b¸n dÉn t¸c déng nhanh kh«ng cã qu¸n tÝnh + §iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ kh«ng thay®æi trong suèt qu¸ tr×nh lµm viÖc 1. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ cao nhÊt Khi ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é ®¹t tíi gi¸ trÞ b·o hoµ th× m¹ch vßng ngoµi cña tèc ®é quay trë thµnh m¹ch hë ,sù thay ®æi cña tèc ®é quay ®èi víi hÖ thèng kh«ng cßn ph¸t sinh ¶nh h­ëng . HÖ thèng hai m¹ch vßng kÝn trë thµnh m¹ch vßng kÝn ®¬n kh«ng cã sai sè tÜnh dßng ®iÖn . Lóc æn ®Þnh : Ing = Víi IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ : A709 ®¹t gi¸ trÞ b·o hoµ khi ®Çu vµo lµ 0,4mV vµ ®Çu ra lµ 13V. Nh­ vËy ta cã : Ing = 2,3.I®m = 2,3.6 = 13,8 A 13,8 = => = = 0,942 Tõ (1) ta cã: Uc®max = Uc®max = = 12.00885V *.§iÓm kh«ng t¶i lý t­ëng : (I = 0) n0®m = = = 1500,022 v/ph *.§iÓm tèc ®é ng¾t : I = Ing = 13,8 A n0ng = = = 1499,7 v/ph VËy ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cao nhÊt ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: A ( 0 ; 1500,022) C ( 13,8 ; 1499,7) 2. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt Theo ®Çu bµi d¶i ®iÒu chØnh lµ : D = 200 Ta cã: nmin = Uc®min = Uc®min = = 0,06V VËy : n0min = = = 7,5217 V/ph nngmin= = = 7,202 V/ph VËy ®­êng ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: §o¹n thø nhÊt lµ : A1C1 víi A1 (0 ; 7,5217) ®iÓm kh«ng t¶i lý t­ëng C1 (13,8 ; 7,202) ®iÓm ng¾t §o¹n thø hai lµ : C1D víi D (13,8 ; 0) 3. KiÓm tra sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng St% = KÕt luËn: VËy hÖ trªn tho¶ m·n yªu cÇu. Qua ®ã ta cã ®Æc tÝnh c¬ nh­ sau:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docPhÇn I.doc
  • dwgTong hop dien co Manh.dwg
Luận văn liên quan