Đề tài Thiết kế hệ thống truyền động cho cân bằng định lượng

§å ¸n m«n häc tæng hîp hÖ ®iÖn c¬ Tªn ®Ò tµi : ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng cho c©n  b¨ng ®Þnh l­îng F PhÔu VËt liÖu C¬ cÊu c©n ®Þnh l­îng Puli chñ ®éng Hép sè §éng c¬ §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Sè liÖu : Lùc kÐo 600N Tèc ®é cùc ®¹i 1,5 m/s Tèc ®é cùc tiÓu 0,075 m/s §­êng kÝnh trôc 300 mm Hép sè i = 10 ; h = 80% Yªu cÇu : Nªu yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng TÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng X©y dùng s¬ ®å ®iÒu khiÓn Tæng hîp hÖ Ch­¬ng I M« t¶ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng 1 . M« t¶ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ cña c©n b¨ng ®Þnh  l­îng C©n b¨ng ®Þnh l­îng lµ c¬ cÊu t¸c ®éng liªn tôc thuéc nhãm m¸y n©ng vËn chuyÓn. Lµ thiÕt bÞ vËn t¶i liªn tôc dïng ®Ó chuyªn chë hµng d¹ng h¹t, côc ( c¸t, ®¸ d¨m, than, thãc g¹o ...) hoÆc c¸c vËt liÖu thÓ r¾n ( gç , hßm , thÐp thái ) theo ph­¬ng n»m ngang hoÆc theo mÆt ph¼ng nghiªng ( gãc nghiªng kh«ng lín h¬n 30o ). Nã ®ãng vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, lµ cÇu nèi gi÷a c¸c h¹ng môc, c«ng tr×nh s¶n xuÊt riªng biÖt gi÷a c¸c ph©n x­ëng trong mét nhµ m¸y, gi÷a c¸c m¸y s¶n xuÊt trong mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt. HÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng gåm cã: + §éng c¬ + Hép sè + Puli chñ ®éng + B¨ng t¶i + PhÔu + C¬ cÊu c©n ®Þnh l­îng §éng c¬ quay tang chñ ®éng th«ng qua hép sè vµ Puli chñ ®éng , nhê ma s¸t mµ b¨ng t¶i chuyÓn ®éng . Tang bÞ ®éng tù do quay do ma s¸t víi b¨ng . §Ó kh¾c phôc ®é vâng cña b¨ng ng­êi ta ®Æt c¸c con l¨n vµ chóng còng tù do quay do ma s¸t víi b¨ng . VËt liÖu tõ phÔu nhê b¨ng t¶i ®­îc chuyÓn ®Õn ®æ ë m¸ng phèi liÖu. Khèi l­îng cña vËt liÖu ®­îc c¬ cÊu c©n ®Þnh l­îng c©n chÝnh x¸c theo l­îng ®Æt ban ®Çu. N¨ng suÊt cña b¨ng t¶i ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: [ kg/s ] hay: [ tÊn/h ] trong ®ã: ¶ : khèi l­îng t¶i theo cjiÒu dµi [kg/m ] v : tèc ®é di chuyÓn cña b¨ng [m/s] Khèi l­îng cña b¨ng t¶i theo chiÒu dµi ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: trong ®ã: g : khèi l­îng riªng cña vËt liÖu [ tÊn/m3 ] S : tiÕt diÖn c¾t ngang cña vËt liÖu trªn b¨ng [ m2 ] 2 . C¸c th«ng sè kü thuËt, ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i phèi liÖu 2.1 . C¸c th«ng sè kü thuËt HÖ truyÒn ®éng sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Lùc kÐo 600 N Tèc ®é cùc ®¹i 1,5 m/s Tèc ®é cùc tiÓu 0,075 m/s §­êng kÝnh trôc 300 mm Hép sè i =10 ; h = 80% 2.2 . §Æc ®iÓm c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ  truyÒn ®éng a . Lo¹i phô t¶i §Æc tÝnh c¬ cña m¸y s¶n xuÊt th­êng cã d¹ng trong ®ã: Mco - M«men øng víi tèc ®é v = 0 M®m - M«men øng víi tèc ®é w®m Mc - M«men øng víi tèc ®é v Víi b¨ng t¶i a = 0. Do ®ã ta cã Mc = M®m = const . Ta thÊy r»ng t¶i cña hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i phèi liÖu hÇu nh­ Ýt thay ®æi trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. HÖ truyÒn ®éng nµy lµ hÖ lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n. Ta cã ®å thÞ c«ng suÊt vµ momen c¶n tÜnh cña truyÒn ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é víi Mc = const nh­ sau: w wmax Pc Mc wmin Pmax Mc ,Pc b . ChiÒu quay cña b¨ng B¨ng t¶i nhËn vËt liÖu tõ phÔu vµ vËn chuyÓn ®Õn n¬i phèi liÖu nªn chuyÓn ®éng cña nã lµ theo mét chiÒu b¾t buéc vµ kh«ng cã ®¶o chiÒu quay. NÕu ®¶o chiÒu quay cña b¨ng t¶i th× do qu¸n tÝnh nguyªn vËt liÖu sÏ r¬i v·i, kh«ng b¶o ®¶m ®­îc yªu cÇu phèi liÖu. Ngoµi ra khi ®¶o chiÒu th× cã mét sè phÇn cña vËt liÖu kh«ng chuyÓn qua ®­îc thiÕt bÞ c¶m biÕn ®Ó c©n chÝnh x¸c. c . Gi¶n ®å phô t¶i C¸c th«ng sè chÝnh cña hÖ truyÒn ®éng VËn tèc lín nhÊt, nhá nhÊt vmin = 0,075 ( m/s ) vmax = 1,5 ( m/s ) VËn tèc cña trôc quay VËn tèc cña trôc quay qui ®æi víi i = 10 Tõ ph­¬ng tr×nh ®éng häc cña truyÒn ®éng ®iÖn ta cã gi¶n ®å phô t¶i 0 1 2 3 MC t + §o¹n 01 lµ ®o¹n b¨ng t¶i ®­îc khëi ®éng. V× b¨ng t¶i lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n, sè lÇn ®ãng c¾t Ýt. C¸c yªu cÇu vÒ khëi ®éng ®éng c¬ lµ kh«ng nÆng nÒ. Ta cã thÓ cho b¨ng t¶i khëi ®éng ®Õn tèc ®é lµm viÖc vµ æn ®Þnh ë tèc ®é ®ã råi míi cho nguyªn vËt liÖu r¬i xuèng b¨ng tõ phÔu. + §o¹n 12 lµ ®o¹n b¨ng t¶i lµm viÖc víi t¶i Mc kh«ng ®æi. BiÕn thiªn dw/dt chØ cã trong giai ®o¹n tèc ®é biÕn thiªn tøc ®o¹n 01 vµ 23. + §o¹n 23 lµ ®o¹n gi¶m tèc vµ dõng b¨ng t¶i. Ta còng cã thÓ cho b¨ng t¶i dõng tù do, hoÆc dõng tù do cã dïng thªm phanh h·m. d . C¸c yªu cÇu vÒ khëi ®éng vµ h·m HÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i phèi liÖu khi khëi ®éng víi gia tèc lín sÏ lµm t¨ng lùc ®µn håi g©y biÕn d¹ng b¨ng vµ lµm ®øt b¨ng. §Ó h¹n chÕ ®iÒu nµy ta ph¶i sö dông kh©u gi¶m tèc khi khëi ®éng. §Ó ®éng c¬ cã thÓ khëi ®éng ®­îc sau khi mÊt ®iÖn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc th× chän ®éng c¬ cã m«men khëi ®éng ®ñ lín. Khi dõng th× kh«ng yªu cÇu dõng chÝnh x¸c, nh­ng còng tr¸nh cho hÖ dõng víi gia tèc lín g©y h­ háng, ®øt b¨ng. HÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i th­êng lµm viÖc liªn tôc Ýt khi ph¶i dõng nªn kh«ng c©n fthiÕt kÕ bé gi¶m tèc. Còng kh«ng cÇn thiÕt kÕ phanh h·m v× khi kÕt thóc c«ng viÖc ta sÏ ®Ó cho b¨ng dõng tù do. e . S¬ ®å ®éng häc S¬ ®å ®éng häc cña hÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng cã d¹ng ®¬n gi¶n nh­ sau : Trong ®ã: §éng c¬ ®iÖn Hép tèc ®é Trôc chÝnh ®Ó l¾p vµo m¸y quay b¨ng t¶i g . HÖ truyÒn ®éng nhiÒu ®éng c¬ Khi cã nhiÒu b¨ng t¶i lµm viÖc nèi tiÕp trong mét d©y truyÒn ®ßi hái ph¶i ®ång bé ho¸ tèc ®é cña c¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng vµ ®Æt c¸c kho¸ liªn ®éng cÇn thiÕt b¶o ®¶m thø tù t¸c ®éng. Khi ®ã tèc ®é ®éng c¬ ph¶i b»ng nhau trong mäi tr­êng hîp ®Ó tr¸nh c¸c lùc ®µn håi trªn b¨ng. h . §é chÝnh x¸c §é chÝnh x¸c vÒ tèc ®é lµ yªu cÇu quan träng , ®­îc ®¸nh gi¸ bëi sai lÖch tÜnh: i . D¶i ®iÒu chØnh Ch­¬ng II tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ 1 . X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cÇn thiÕt Tèc ®é lín nhÊt vµ nhá nhÊt M« men c¶n qui ®æi vÒ trôc ®éng c¬: 2 .TÝnh c«ng suÊt ®éng c¬ §Ó tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ trong tr­êng hîp truyÒn ®éng cã ®iÒu chØnh tèc ®é, ta cÇn x¸c ®Þnh c¸c yªu cÇu c¬ b¶n sau: §Æc tÝnh phô t¶i truyÒn ®éng Pc(w), Mc(w): Phô t¶i truyÒn ®éng yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é víi M = const. Khi ®ã, c«ng suÊt yªu cÇu cùc ®¹i Pmax = M®m.wmax §Æc tÝnh phô t¶i Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é wmax vµ wmin D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é: D =wmax/wmin = 20 : 1 Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ bé biÕn ®æi trong hÖ thèng truyÒn ®éng Dù dÞnh dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng sö dông chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn (thyristor). Lo¹i ®éng c¬ truyÒn ®éng Yªu cÇu dïng ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. §Æc ®iÓm cña truyÒn ®éng b¨ng t¶i lµ gi÷ M = const trong ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é. Do ®ã, ta cã yªu cÇu c«ng suÊt cùc ®¹I: Ta chän lo¹i ®éng c¬ PH-68 cña Nga víi c¸c th«ng sè sau P®m = 1,45 (kW) U®m = 220 (V) I®m = 8,5 (A) n®m = 2100 (vßng/phót) R = R­ + Rcp =2,49(W) F®m = 4,8 (mWb) Ikt = 0,57 (A) J® = 0,125 (kg.m2) 2p = 4 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®éng c¬ §iÖn c¶m phÇn øng L­ = Trong ®ã kL lµ hÖ sè lÊy gi¸ trÞ 5,5 ¸ 5,7 ®èi víi m¸y kh«ng bï vµ kL= 1,4 ¸ 1,9 ®èi víi m¸y cã bï; p lµ sè ®«i cùc. kF®m = M«men qu¸n tÝnh phÇn øng : J = 0,125(kg.m2) H»ng sè thêi gian c¬ häc Tc = H»ng sè thêi gian m¹ch phÇn øng T­ = Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp: Ch­¬ng III Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng lµ dùa trªn c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ vµ kÕt qu¶ tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬, tõ ®ã t×m ra mét lo¹t c¸c hÖ truyÒn ®éng cã thÓ tho¶ m·n yªu cÇu ®Æt ra. B»ng viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ c¸c chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt c¸c hÖ truyÒn ®éng nµy, kÕt hîp tÝnh kh¶ thi cô thÓ mµ ta cã thÓ lùa chän ®­îc mét vµi ph­¬ng ¸n hoÆc mét ph­¬ng ¸n duy nhÊt ®Ó thiÕt kÕ. Lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng tøc lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc lo¹i ®éng c¬ truyÒn ®éng mét chiÒu hay xoay chiÒu, ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é phï hîp víi ®Æc tÝnh t¶i, s¬ ®å nèi bé biÕn ®æi ®¶m b¶o yªu cÇu truyÒn ®éng. Tõ nh÷ng ph©n tÝch vÒ ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ, yªu cÇu truyÒn ®éng cña b¨ng t¶I vµ nhiÖm vô thiÕt kÕ (dïng ®éng c¬ ®IÖn mét chiÒu), ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ quay puli chñ ®éng, ta ph¶i ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬, gi÷ tõ th«ng kh«ng ®æi. Víi ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng vµ gi÷ tõ th«ng ®éng c¬ kh«ng ®æi th× ta cã c¸c ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng sau: HÖ thèng truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬ mét chiÒu (HÖ F-§). HÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l­u ®iÒu khiÓn thyristor- ®éng c¬ mét chiÒu ( HÖ T-§). HÖ thèng ®iÒu chØnh xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu ( HÖ XA-§). 1 . HÖ thèng truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬ mét  chiÒu (F-§) a . CÊu tróc hÖ F-§ HÖ thèng m¸y ph¸t - ®éng c¬ (hÖ F-§ hay Ward-LÐonard) lµ hÖ truyÒn ®éng ®iÖn mµ bé biÕn ®æi ®iÖn lµ m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. M¸y ph¸t ®iÖn nµy th­êng do ®éng c¬ s¬ cÊp kh«ng ®ång bé ba pha §K quay vµ coi tèc ®é quay cña m¸y ph¸t lµ kh«ng ®æi. S¬ ®å nguyªn lý hÖ F-§ S¬ ®å nguyªn lý mét hÖ F-§ ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ. §éng c¬ § truyÒn ®éng quay chi tiÕt cña m¸y mµi M ®­îc cÊp ®iÖn tõ m¸y ph¸t F. §éng c¬ s¬ cÊp kÐo m¸y ph¸t F víi tèc ®é kh«ng ®æi lµ ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé §K. Khi ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ m¸y ph¸t iKF th× ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é kh«ng t¶i cña hÖ thèng cßn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ ®­îc gi÷ nguyªn. b . §Æc ®iÓm cña hÖ F-§ C¸c chØ tiªu chÊt l­îng cña hÖ truyÒn ®éng F-§ vÒ c¬ b¶n t­¬ng tù nh­ c¸c chØ tiªu hÖ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p dïng bé biÕn ®æi nãi chung. ¦u ®iÓm næi bËt nhÊt cña hÖ F-§ lµ sù chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i lµm viÖc rÊt linh ho¹t, kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín. Do vËy th­êng sö dông hÖ F-§ ë c¸c m¸y khai th¸c trong c«ng nghiÖp má. Nh­îc ®iÓm quan träng nhÊt cña hÖ F-§ lµ dïng nhiÒu m¸y ®iÖn quay, trong ®ã Ýt nhÊt lµ hai m¸y ®iÖn mét chiÒu, g©y ån lín, hiÖu suÊt thÊp (kh«ng qu¸ 75%), c«ng suÊt l¾p ®Æt m¸y Ýt nhÊt gÊp ba lÇn c«ng suÊt ®éng c¬ chÊp hµnh. Ngoµi ra, do c¸c m¸y ph¸t mét chiÒu cã tõ d­, ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã trÔ nªn khã ®iÒu chØnh s©u tèc ®é. Víi nh÷ng hÖ truyÒn ®éng ®iÖn ®ßi hái d¶i ®iÒu chØnh réng h¬n vµ cÇn ®iÒu chØnh s©u h¬n, æn ®Þnh tèc ®é tèt h¬n th× ph¶i thay m¸y ph¸t F b»ng c¸c nguån ¸p m¸y ®iÖn kh¸c nh­ c¸c m¸y ®iÖn khuÕch ®¹i (MK§) vµ cã c¸c ph¶n håi n©ng cao chÊt l­îng. C¸c ®Æc ®iÓm kh¸c Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é ®­îc n©ng lªn (cì 30:1). §iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¼ng trong ph¹m vi ®iÒu chØnh. ViÖc ®iÒu chØnh tiÕn hµnh trªn m¹ch kÝch tõ m¸y ph¸t nªn tæn hao nhá. HÖ ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n, cã thÓ thùc hiÖn h·m ®iÖn dÔ dµng. Vèn ®Çu t­ ban ®Çu vµ diÖn tÝch l¾p ®Æt lín. 2 . HÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l­u ®iÒu khiÓn -  ®éng c¬ mét chiÒu Tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã thÓ ®­îc ®iÒu chØnh trong ph¹m vi réng vµ b»ng ph¼ng nhê hÖ chØnh l­u - ®éng c¬ (hay hÖ truyÒn ®éng van mét chiÒu) trong ®ã c¸c bé chØnh l­u lµ ®iÒu khiÓn ®­îc. C¸c van ®iÒu khiÓn cã thÓ lµ ®Ìn thyraton, ®Ìn thuû ng©n, thyristor. HiÖn nay, do c«ng nghÖ chÕ t¹o b¸n dÉn c«ng suÊt ph¸t triÓn nªn c¸c thyristor ®­îc sö dông réng r·i ®Ó t¹o ra c¸c bé chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn bëi nh÷ng tÝnh chÊt ­u viÖt: gän nhÑ, tæn hao Ýt, qu¸n tÝnh nhá, t¸c ®éng nhanh, c«ng suÊt khèng chÕ nhá... Trong hÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l­u ®iÒu khiÓn - ®éng c¬ mét chiÒu (CL-§), bé biÕn ®æi cã søc ®iÖn ®éng E® phô thuéc gi¸ trÞ cña pha xung ®iÒu khiÓn (gãc ®iÒu khiÓn a). ChØnh l­u cã thÓ dïng lµm nguån ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng hoÆc dßng kÝch tõ ®éng c¬. Tïy theo yªu cÇu cô thÓ cña truyÒn ®éng mµ cã thÓ dïng c¸c s¬ ®å chØnh l­u thÝch hîp (chØnh l­u cÇu, chØnh l­u tia ...). C¸c bé chØnh l­u thyristor dïng trong truyÒn ®éng ®iÖn mét chiÒu t¹o thµnh hÖ thèng truyÒn ®éng Thyristor - §éng c¬ (hÖ T-§). a . HÖ truyÒn ®éng thyristor-®éng c¬ (T-§) HÖ truyÒn ®éng T-§ lµ hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng hoÆc thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn kÝch tõ cña ®éng c¬ th«ng qua c¸c bé biÕn ®æi chØnh l­u dïng thyristor. S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ truyÒn ®éng T-§ b . §Æc tÝnh c¬ cña hÖ T-§ Trong hÖ T-§, nguån cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ lµ bé chØnh l­u thyristor. Dßng ®iÖn chØnh l­u còng chÝnh lµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬. ChÕ ®é lµm viÖc cña chØnh l­u phô thuéc vµo ph­¬ng thøc ®iÒu khiÓn vµ c¸c tÝnh chÊt cña t¶i. Trong truyÒn ®éng ®iÖn, t¶i cña chØnh l­u th­êng lµ cuén kÝch tõ (L-R) hoÆc m¹ch phÇn øng ®éng c¬ (L-R-E). Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho hÖ T-§ ë chÕ ®é dßng ®iÖn chØnh l­u liªn tôc: §é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ lµ trong ®ã R lµ tæng trë toµn m¹ch phÇn øng ®éng c¬ (gåm ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ R­ vµ ®iÖn trë c¸c phÇn tö trong m¹ch nèi tiÕp víi phÇn øng ®éng c¬). §Æc tÝnh c¬ hÖ T-§. Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng phô thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn a: . Tuy nhiªn, tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng nµy chØ lµ giao ®iÓm cña trôc tung víi ®o¹n th¼ng cña ®Æc tÝnh c¬ kÐo dµi. Thùc tÕ, do cã vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n, tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®Æc tÝnh lµ lín h¬n. Hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng trong tr­êng hîp nµy nh­ trªn h×nh 4-3 khi ®iÒu chØnh ë vïng d­íi tèc ®é ®Þnh møc. C¸c ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ truyÒn ®éng T-§ mÒm h¬n hÖ F-§ v× cã sôt ¸p do hiÖn t­îng chuyÓn m¹ch gi÷a c¸c thyristor. Gãc ®iÒu khiÓn a cµng lín th× ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ cµng nhá. Khi ®ã, ®Æc tÝnh c¬ h¹ thÊp vµ øng víi mét m«men c¶n Mc, tèc ®é ®éng c¬ sÏ gi¶m. Lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm chøng tá: khi phô t¶i nhá th× c¸c ®Æc tÝnh c¬ cã ®é dèc lín (phÇn n»m trong vïng g¹ch chÐo). §ã lµ vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n. Gãc ®iÒu khiÓn cµng lín (khi ®iÒu chØnh s©u) th× vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n cµng réng vµ viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é gÆp nhiÒu khã kh¨n h¬n. Trong thùc tÕ tÝnh to¸n hÖ T-§, ta chØ cÇn x¸c ®Þnh biªn giíi vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n, lµ ®­êng ph©n c¸ch gi÷a hai vïng dßng ®iÖn liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n. Biªn giíi gi÷a vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n vµ liªn tôc cã d¹ng ®­êng ellipse víi c¸c trôc lµ c¸c trôc to¹ ®é cña ®Æc tÝnh c¬: DÔ dµng nhËn thÊy ®é réng cña vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n sÏ gi¶m nÕu ta t¨ng gi¸ trÞ ®iÖn c¶m L vµ t¨ng sè pha chØnh l­u p. Song khi t¨ng sè xung p th× m¹ch lùc chØnh l­u còng t¨ng ®é phøc t¹p vµ c¶ m¹ch ®iÒu khiÓn còng phøc t¹p h¬n. Cßn khi t¨ng trÞ sè L sÏ dÉn tíi lµm xÊu qu¸ tr×nh qóa ®é (t¨ng thêi gian qu¸ ®é) vµ lµm t¨ng träng l­îng, kÝch th­íc cña hÖ thèng. Biªn giíi nµy ®­îc m« t¶ bëi ®­êng cong nÐt ®øt trªn h×nh 4-3. c . §Æc ®iÓm hÖ truyÒn ®éng Thyristor - ®éng c¬ ¦u ®iÓm næi bËt nhÊt cña hÖ T-§ lµ ®é t¸c ®éng nhanh cao, kh«ng g©y ån vµ dÔ tù ®éng ho¸ do c¸c van b¸n dÉn cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt rÊt cao. §iÒu ®ã rÊt thuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh nhiÒu vßng ®Ó n©ng cao chÊt l­îng c¸c ®Æc tÝnh tÜnh vµ c¸c ®Æc tÝnh ®éng cña hÖ thèng. HÖ thèng T-§ cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tr¬n víi ph¹m vi ®iÒu chØnh réng. HÖ cã ®é tin cËy cao, qu¸n tÝnh nhá, hiÖu suÊt lín. Nh­îc ®iÓm chñ yÕu cña hÖ T-§ lµ do c¸c van b¸n dÉn cã tÝnh phi tuyÕn, d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u ra cã biªn ®é ®Ëp m¹ch cao, g©y tæn thÊt phô trong m¸y ®iÖn vµ ë c¸c truyÒn ®éng cã c«ng suÊt lín cßn lµm xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån vµ l­íi xoay chiÒu. HÖ sè c«ng suÊt cosj cña hÖ nãi chung lµ thÊp nhÊt lµ khi ®iÒu chØnh s©u. 3 . HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÒu chØnh xung ¸p -  ®éng c¬ mét chiÒu (XA-§) HÖ truyÒn ®éng ®iÒu chØnh xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu (XA-§) sö dông bé ®iÒu chØnh xung ¸p mét chiÒu, trong ®ã c¸c bé kho¸ ®iÖn tö ®ãng vai trß c¬ b¶n. Bé ®iÒu chØnh xung ®iÖn ¸p mét chiÒu ®­îc sö dông khi cã s½n nguån mét chiÒu cè ®Þnh mµ cÇn ph¶i ®iÒu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p ra t¶i. C¸c bé b¨m xung mét chiÒu ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c ®ãng ng¾t nguån víi t¶i mét c¸ch chu kú theo mét sè luËt kh¸c nhau. PhÇn tö thùc hiÖn nhiÖm vô ®ã lµ c¸c van b¸n dÉn. Song do chóng lµm viÖc trong m¹ch mét chiÒu nªn khi dïng lo¹i thyristor th«ng th­êng nã kh«ng ®­îc kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn ë giai ®o¹n ©m cña ®iÖn ¸p nguån nh­ khi lµm viÖc víi nguån xoay chiÒu. Do ®ã, buéc ph¶i cã mét m¹ch chuyªn dông ®Ó kho¸ thyristor gäi lµ "m¹ch kho¸ c­ìng bøc", g©y nhiÒu khã kh¨n trong thùc tÕ. V× vËy, hiÖn nay ta cè g¾ng sö dông c¸c lo¹i van ®iÒu khiÓn c¶ ®ãng vµ ng¾t nh­ transistor bipolar, MOSFET vµ IGBT ë nh÷ng d¶i c«ng suÊt mµ c¸c van nµy chÞu ®­îc. Riªng víi m¹ch c«ng suÊt lín vÉn ph¶i dïng thyristor. Trong hÖ truyÒn ®éng ®iÖn, c¸c bé ®iÒu chØnh xung ¸p mét chiÒu chñ yÕu ¸p dông cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã phô t¶i d¹ng kÐo (tµu ®iÖn, xe ®iÖn...). S¬ ®å nguyªn lý mét hÖ truyÒn ®éng XA-§ Nguyªn t¾c cña c¸c hÖ truyÒn ®éng XA-§ lµ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ qua ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ mét chiÒu. §iÖn ¸p nµy lµ mét ®iÖn ¸p ra cña bé XA tÝnh theo gi¸ trÞ trung b×nh : U­ = sUng, trong ®ã: U­ lµ ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬,Ung lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cÇn b¨m , s lµ hÖ sè lÊp ®Çy xung: víi tt, tk lµ thêi gian th«ng vµ kho¸ cña bé kho¸ ®iÖn tö. Do ®ã, khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ qua ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬, cÇn thay ®æi hÖ sè s cña bé XA. HÖ sè nµy cã thÓ thay ®æi b»ng 3 ph­¬ng ph¸p: thay ®æi tt, T hoÆc c¶ hai. So s¸nh 3 ph­¬ng ¸n ta quyÕt ®Þnh chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng chØnh l­u Thyristor - ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. 4 . TÝnh chän bé biÕn ®æi chØnh l­u TIRISTOR Yªu cÇu ®èi víi bé chØnh l­u Nguån ®iÖn xoay chiÒu: 3x380V, 50Hz Bé chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn §iÖn ¸p chØnh l­u: Ud = 220 V Dßng chØnh l­u: Id = 8,5 A §é nhÊp nh« thÊp a . X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p kh«ng t¶i chØnh l­u vµ ®iÖn ¸p ra cña m¸y biÕn ¸p Bé biÕn ®æi chØnh l­u cÇn cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p kh«ng t¶i ®¶m b¶o cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã c¸c tham sè : søc ®iÖn ®éng ®Þnh møc ®éng c¬ E­®m , sôt ¸p tæng ë m¹ch khi dßng ph¶n øng cùc ®¹i I­ max . g1Udocosamin = g2E­®m + SDUV + I­ maxR­S + DUgmax Trong ®ã : Udo - ®iÖn ¸p kh«ng t¶i cña chØnh l­u g1 - hÖ sè tÝnh ®Õn sù suy gi¶m cña ®iÖn ¸p l­íi g1 = 0,95 g2 - hÖ sè dù tr÷ m¸y biÕn ¸p g2 = 1,04 ¸ 1,06 amin - gãc ®iÒu khiÓn cùc tiÓu . §èi víi s¬ ®å kh«ng ®¶o chiÒu amin = 0 SDUV - tæng sôt ¸p trªn van , bao gåm sôt ¸p trªn ®iÖn trë t­¬ng ®èi lín ( kho¶ng 4% ) cßn sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng Ýt h¬n ( kho¶ng 1,5% )vµ ®iÖn ¸p sôt trªn hai thyristor nèi tiÕp kho¶ng 2V. R­S - ®iÖn trë ®¼ng trÞ tæng quy ®æi vÒ m¹ch mét chiÒu gåm ®iÖn trë toµn phÇn m¹ch phÇn øng , ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p vµ ®iÖn trë cuén läc mét chiÒu I­ max - dßng phÇn øng cùc ®¹i n»m trong kho¶ng 2 ¸ 2,5 I­ ®m DUgmax - sôt ¸p cùc ®¹i do trïng dÉn DUgmax = DUg®m Iddm : dßng ®Þnh møc cña bé biÕn ®æi DUg®m : sôt ¸p trïng dÉn ®Þnh møc , ®­îc x¸c ®Þnh : DUg®m = Udo.UK. Yg UK : ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch Yg : ®èi víi s¬ ®å s¸u xung vµ m­êi hai xung Yg = 0,5 NÕu Iudm = Iddm ta cã Udo = l = : béi sè dßng ®iÖn Tõ ®ã ta cã : Udo= = b . TÝnh chän biÕn ¸p nguån BAN BAN ®Êu theo kiÓu D/Y. §iÖn ¸p l­íi UL = 380V. Gi¸ trÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p (nèi D/Y) = 128 (V) Tû sè m¸y biÕn ¸p: k = = 3 Dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån: I2 = = 6,94(A) Dßng hiÖu dông s¬ cÊp BAN: I1 = I2 = 21,23 » 6,94(A) C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: S = 3.U2.I2 = 3.128.6,94 = 2665 (VA) 2,665 (kVA). Tra sæ tay, ta chän m¸y biÕn ¸p tiªu chuÈn cã S®m = 3(kVA). c . Chän van cho bé biÕn ®æi Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ch¶y qua mçi van: Gi¸ trÞ dßng cùc ®¹i qua mçi van: Ivmax = Id = 8,5 (A) Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn mçi van: Tõ nh÷ng tÝnh to¸n trªn, víi chÕ ®é lµm m¸t b»ng qu¹t giã th× c¸c th«ng sè cÇn cña mçi van trong m¹ch chØnh l­u cÇu ba pha lµ: Ungt ³ 1,6. Ungmax = 1,6 . 314 = 502 (V) It ³ 1,5. Imax = 1,5.8,5 = 12,75 (A) VËy ta chän ®­îc lo¹i Thyristor dïng cho bé chØnh l­u cÊp nguån cho ®éng c¬: Lo¹i I0 (A) VRRM = VDRM (V) ITSM (A) IDM (mA) VGT Max (V) IGT Max (A) VTM max (V) ITM Max (A) Du/dt (V/ms) di/dt (A/ms) TYN 690 16 600 220 3 1,5 25 1,4 50 50 100 d . TÝnh chän cuén kh¸ng m¹ch läc mét chiÒu §iÖn c¶m phÇn øng L­ = Trong ®ã kL lµ hÖ sè lÊy gi¸ trÞ 5,5 ¸ 5,7 ®èi víi m¸y kh«ng bï vµ kL= 1,4 ¸ 1,9 ®èi víi m¸y cã bï; p lµ sè ®«i cùc. Cuén kh¸ng läc m¹ch mét chiÒu ®­îc nèi vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ®Ó lµm gi¶m vïng ®iÖn gi¸n ®o¹n ( lµm gi¶m xung dßng mét chiÒu ) ®ång thêi c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña ®éng c¬ ®iÖn §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé biÕn ®æi m xung chøa sãng ®iÒu hßa c¬ b¶n vµ sãng ®iÒu hoµ bËc cao víi tÇn sè gãc wK = K.m. w1 víi w1 - tÇn sè gãc l­íi ®iÖn , w1 = 314 ( 1 / s ) K - sè nguyªn bËc cña c¸c thµnh phÇn ®iÒu hoµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu nµy g©y ra trong m¹ch phÇn øng dßng ®iÖn xoay chiÒu ®iÒu hoµ víi gi¸ trÞ hiÖu dông LS - ®iÖn c¶m tæng cña m¹ch mét chiÒu ( bá qua gi¸ trÞ ®iÖn trë ) Gäi gs lµ hÖ sè ®Ëp m¹ch ®iÖn ¸p ®Çu ra bé biÕn ®æi gs = vµ si - hÖ sè ®Ëp m¹ch dßng ®iÖn si = HÖ sè ®Ëp m¹ch ®iÖn ¸p gs phô thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn a , gs = f( ) Do thµnh phÇn dßng xoay chiÒu nªn gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ gi¶m I'dm = Idm . Tû sè ®Æc tr­ng cho sù ¶nh h­ëng cña dßng ®iÖn ®iÒu hoµ bËc cao lµm t¨ng ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng , gi¸ trÞ nµy = 2 ¸ 3 Dßng ®iÖn xoay chiÒu nµy cßn g©y ¶nh h­ëng xÊu tíi qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch ë vµnh gãp m¸y ®iÖn . Cô thÓ do ¶nh h­ëng dßng xoay chiÒu ®iÒu hoµ bËc m , tõ tr­êng cña c¸c cÆp cùc chuyÓn m¹ch bÞ chËm l¹i 90o so víi dßng ®iÖn ®iÒu hoµ bËc m . §iÖn ¸p chuyÓn m¹ch chËm trÔ sÏ kh«ng bï ®­îc ®iÖn ¸p ph¶n øng phÇn øng v× sôt ¸p xoay chiÒu DU2 kh«ng thÓ t¨ng nhÈy cÊp . Tõ c¸c lý luËn trªn , ta rót ra gi¸ trÞ ®iÖn c¶m cÇn thiÕt nèi vµo m¹ch mét chiÒu Ld = Tra ®­êng cong quan hÖ gc = gs . ta ®­îc = 1,1 Udo = 299V Iddm = 8,5A n0 = 2322 (1/s) n = 2100 (1/s) Ta cã Ld = = 5,46.10-3 (H) = 5,46 mH 5 . B¶o vÖ sù cè trªn hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn M¹ch b¶o vÖ ®­îc thiÕt lËp ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ tr¸nh g©y tæn thÊt cho ng­êi vËn hµnh vµ thiÕt bÞ. Do vËy, quan ®iÓm khi x©y dùng m¹ch b¶o vÖ lµ ph¶i cã biÖn ph¸p phßng chèng c¸c sù cè vµ c¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc bÊt th­êng x¶y ra nh»m h¹n chÕ tæn thÊt ë møc ®é thÊp nhÊt. MÆt kh¸c, c¸c phÇn tö b¸n dÉn c«ng suÊt trong bé biÕn ®æi còng ph¶i ®­îc b¶o vÖ chèng nh÷ng sù cè bÊt ngê, nh÷ng nhiÔu lo¹n nguy hiÓm nh­ ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, qu¸ ®iÖn ¸p hoÆc qu¸ dßng ®iÖn qua van, qu¸ nhiÖt trong thiÕt bÞ biÕn ®æi. Tuú theo c¸c lo¹i sù cè vµ møc ®é ta cã thÓ ph©n ra c¸c nhãm lo¹i b¶o vÖ a . B¶o vÖ trªn m¹ch ®éng lùc B¶o vÖ c¾t khÈn cÊp trªn m¹ch ®éng lùc: Nh­ ng¾n m¹ch ë bé biÕn ®æi hÖ thèng truyÒn ®éng, mÊt kÝch tõ ®éng c¬, qu¸ tèc ®é, qu¸ dßng, qu¸ ®iÖn ¸p phÇn øng, ®¸nh löa g©y ng¾n m¹ch ë vµnh gãp, ng¾n m¹ch mét sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p nguån... M¹ch b¶o vÖ thùc hÖn c¾t khÈn cÊp b»ng c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t truyÒn thèng nh­ cÇu ch×, ¸pt«m¸t, r¬le.. kÕt hîp víi b¶o vÖ ë m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ kho¸ thyristor, c¾t nguån nu«i, kho¸ c¸c bé ®iÒu chØnh... B¶o vÖ c¾t cã thêi gian: Qu¸ t¶i , c¸ch ®iÖn gi¶m , qu¸ nhiÖt v.v . M¹ch b¶o vÖ ph¸t hiÖn vµ ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o trong lóc ®ã m¹ch ®iÒu chØnh sÏ tù ®éng thay ®æi tham sè ®iÒu khiÓn ®Ó tho¸t khái sù cè hoÆc ng­êi vËn hµnh trùc tiÕp ®iÒu chØnh . NÕu sau mét thêi gian quy ®Þnh m¹ch b¶o vÖ sÏ t¸c ®éng c¾t hÖ thèng , ngõng lµm viÖc ®Ó gi¶i quyÕt sù cè . Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng hiÖn ®¹i ®iÒu khiÓn sè dïng vi xö lý hay vi tÝnh cã trang bÞ ch­¬ng tr×nh kiÓm tra tr¹ng th¸i cña hÖ ®Ó ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o hoÆc dù b¸o sù cè x¶y ra c¾t kÞp thêi ®Ó tr¸nh g©y h­ háng . ThiÕt bÞ b¶o vÖ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch bªn s¬ cÊp biÕn ¸p cña bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn phÝa thø cÊp cña biÕn ¸p nguån nh­ng n»m ngoµi bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn trong hÖ truyÒn ®iÖn (bé biÕn ®æi vµ ®éng c¬) sö dông cÇu ch×. §Ó b¶o vÖ mÊt tõ th«ng, sö dông r¬le b¶o vÖ mÊt tõ th«ng. Sö dông r¬le b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®éng c¬, m¸y biÕn ¸p... b . B¶o vÖ trong bé biÕn ®æi B¶o vÖ qu¸ nhiÖt : Khi thyristor ®­îc ®iÒu khiÓn më cho dßng ch¶y qua van, c«ng suÊt tæn thÊt bªn trong sÏ ®èt nãng chóng, trong ®ã mÆt ghÐp lµ n¬i bÞ ®èt nãng lín nhÊt. Ngoµi ra, qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van còng g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng. Do c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn nãi chung rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é, mäi sù qu¸ nhiÖt ®é trªn van dï chØ diÔn ra trong thêi gian ng¾n còng cã thÓ ph¸ háng van, nªn ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van, ta sö dông c¸c biÖn ph¸p lµm m¸t c­ìng bøc. BiÖn ph¸p lµm m¸t th«ng dông nhÊt lµ qu¹t kh«ng khÝ xung quanh c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng giã). §èi víi thiÕt bÞ b¸n dÉn c«ng suÊt lín h¬n, ta cã thÓ cho n­íc trùc tiÕp ch¶y qua c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng n­íc) hoÆc ng©m c¶ thiÕt bÞ b¸n dÉn vµo dÇu biÕn thÕ. Trong ®å ¸n nµy, viÖc thiÕt kÕ b¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho thyristor thùc hiÖn b»ng ph­¬ng ph¸p lµm m¸t c­ìng bøc b»ng giã víi hÖ sè b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van lµ ki=1,5 vµ ku=1,6. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p trªn van: §Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p trªn van, ta sö dông m¹ch RC, b¶o vÖ tõng thyristor: M¹ch ®Êu song song víi van dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¸c nguyªn nh©n néi t¹i g©y ra – sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong líp b¸n dÉn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña van sÏ t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc khi kho¸ van trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n, do ®ã lµm xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trªn c¸c ®iÖn c¶m ®­êng d©y nèi. M¹ch LRC ®Êu gi÷a c¸c nguån pha dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p do c¸c nguyªn nh©n bªn ngoµi mang tÝnh ngÉu nhiªn – hiÖn t­îng sÊm sÐt, mét cÇu ch× b¶o vÖ bÞ nh¶y, c¾t kh«ng t¶i m¸y biÕn ¸p... C¸c trÞ sè linh kiÖn b¶o vÖ ®­îc chän dùa vµo c¸c trÞ sè kinh nghiÖm: Ta cã s¬ ®å m¹ch b¶o vÖ hoµn chØnh nh­ sau S¬ ®å m¹ch b¶o vÖ hoµn chØnh M¹ch R1C1 b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch: (§iÖn tö c«ng suÊt - NguyÔn BÝnh - trang 261) Gäi b lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p cña Thyristor Þ b = 1¸ 2. Chän b = 1,6. Gi¶ sö BAN cã Lc = 0,2(mH). - HÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p : k = = » 1,23. - C¸c th«ng sè trung gian, sö dông c¸c ®­êng cong (H×nh X.9 trang 262 -§TCS): - C*min(k) = 5,5; R*max(k) = 1,2; R*min(k) = 0,55. - TÝnh khi chuyÓn m¹ch. Ta cã ph­¬ng tr×nh lóc b¾t ®Çu trïng dÉn: 2Lc = ud©y = Uv0sin(wt+j) = = » 783055,3(A/s) Û = 0,785(A/ms) Ta thÊy víi Thyristor ®· chän cã = 100(A/ms) >> 0,76(A/ms), nªn trong m¹ch kh«ng cÇn cã c¸c cuén kh¸ng b¶o vÖ Lk (b¶o vÖ ). Tøc lµ cã thÓ coi Lk = 0. -X¸c ®Þnh ®iÖn l­îng tÝch tô Q = f(), sö dông c¸c ®­êng cong (H×nh X.10b): Víi Id = 8,5(A), = 0,785(A/ms) tra ®­êng cong Þ Q » 15(Ams). -X¸c ®Þnh R1,C1: C1 = .C*min(k) = 5,5 » 0,54(mF). R*min(k) £ R1 £ R*max(k) Û 0,55 £ R1 £ 1,2 Þ 35,04 £ R1 £ 76,44 (W). VËy ta cã thÓ chän c¸c gi¸ trÞ chuÈn: R1 = 47(W) vµ C1 = 0,6(mF) M¹ch R2C2 b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¾t BAN kh«ng t¶i g©y ra: -Ta cã hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p: k = 1,23. -C¸c th«ng sè trung gian, sö dông c¸c ®­êng cong (H×nh X.11-§TCS): C*min(k) = 0,45; R*max(k) = 2,1; R*min(k) = 1. -Gi¸ trÞ lín nhÊt cña n¨ng l­îng tõ trong BAN (3pha) khi c¾t: WT3 = Trong ®ã: Is.o.m : lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña dßng tõ ho¸ quy sang thø cÊp. Is : gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®Þnh møc thø cÊp. Is =Id =.8,5 » 6,94(A) S : C«ng suÊt biÓu kiÕn BAN. w = 2pf = 314(rad/s). Ta cã Is.o.m = Is.o = .0,03Is Þ WT3 = = 0,03 » 0,127(W.s) -X¸c ®Þnh R2 vµ C2: C2 = C*min(k) Trong ®ã Usm lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i ®iÖn ¸p d©y thø cÊp BAN: Usm = Us = .Uv0 = .221,3 » 312,9(V) Þ C2 = 0,45 » 1,17.10-6(F) Û C2 = 1,17(mF). R*min(k) £ R2 £ R*max(k) Û 1. £ R2 £ 2,1. Þ 1062,69 £ R2 £ 2231,66 (W). VËy ta chän c¸c gi¸ trÞ chuÈn: R2 = 1500(W) vµ C2 = 2(mF). Ch­¬ng IV Tæng hîp hÖ truyÒn ®éng 1 . M« h×nh hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn  ®éng ®iÖn Môc tiªu c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn lµ ph¶i ®¶m b¶o gi¸ trÞ yªu cÇu cña c¸c ®¹i l­îng ®iÒu chØnh mµ kh«ng phô thuéc vµo t¸c ®éng cña c¸c ®¹i l­îng nhiÔu lªn hÖ ®iÒu chØnh. HÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng cã cÊu tróc ®­îc tr×nh bµy ë d­íi, gåm : ®éng c¬ truyÒn ®éng M quay chi tiÕt m¸y mµi trßn Mx vµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng l­îng - chØnh l­u cÇu ba pha B§ (®­îc gäi lµ phÇn lùc), c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng §L vµ c¸c bé ®iÒu chØnh R (®­îc gäi lµ phÇn ®iÒu khiÓn). TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®­îc gäi lµ tÝn hiÖu ®Æt TH§ vµ ngoµi ra cßn cã c¸c tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n NL t¸c ®éng lªn hÖ thèng. CÊu tróc cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng . §éng c¬ truyÒn ®éng ®­îc sö dông lµ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ ®­îc cÊp n¨ng l­îng tõ bé biÕn ®æi chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn. Bé biÕn ®æi cã chøc n¨ng biÕn ®æi n¨ng l­îng ®iÖn thÝch øng víi ®éng c¬ truyÒn ®éng vµ mang th«ng tin ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c tham sè ®Çu ra cña bé biÕn ®æi (nh­ c«ng suÊt, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tÇn sè...). TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy ra tõ bé ®iÒu chØnh R. C¸c bé ®iÒu chØnh R (regulator) nhËn tÝn hiÖu th«ng b¸o sai lÖch vÒ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña truyÒn ®éng th«ng qua so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®Æt TH§ vµ tÝn hiÖu ®o l­êng c¸c ®¹i l­îng truyÒn ®éng. Sù biÕn thiªn cña c¸c tÝn hiÖu ®Æt g©y ra c¸c sai lÖch kh«ng tr¸nh ®­îc trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ còng cã thÓ g©y sai lÖch trong chÕ ®é x¸c lËp. Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sai lÖch ®iÒu chØnh, ta cã thÓ chän ®­îc c¸c bé ®iÒu chØnh, c¸c m¹ch bï thÝch hîp ®Ó n©ng cao chÝnh x¸c cña hÖ thèng. 2 . Tæng hîp c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh Khi tæng hîp hÖ truyÒn ®éng nhiÒu th«ng sè th­êng ph©n hÖ thµnh cÊu tróc nhiÒu vßng cã c¸c bé ®iÒu chØnh kiÓu nèi cÊp. Cho ®Õn nay, ph­¬ng ph¸p chung tæng hîp c¸c bé ®iÒu chØnh trong cÊu tróc nèi cÊp ch­a thËt hoµn thiÖn, chñ yÕu do viÖc chän th«ng sè tèi ­u cña c¸c bé ®iÒu chØnh vµ tÝnh chÊt phøc t¹p cña hÖ thèng thùc. V× thÕ, viÖc tÝnh to¸n tæng hîp gÇn ®óng cã gi¸ trÞ to lín trong thiÕt kÕ ®Þnh h­íng còng nh­ trong chØnh ®Þnh vµ vËn hµnh hÖ thèng. Nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn, ®Ó phï hîp víi yªu cÇu cña hÖ truyÒn ®éng, ta chän hÖ ®iÒu chØnh ®éng c¬ mét chiÒu ®iÒu chØnh theo nguyªn t¾c T - §. Qua ph©n tÝch c¬ cÊu c©n b¨ng, ta thÊy r»ng hÖ truyÒn ®éng nµy bao gåm ba m¹ch vßng ®iÒu chØnh, ®ã lµ m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é vµ m¹ch vßng ®iÒu chØnh n¨ng suÊt. S¬ ®å nèi cÊp cña hÖ ®iÒu chØnh ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh vÏ. Q® + + + i w Q Rq(p) Rw(p) Ri(p) Si(p) Sw(p) Sq(p) N¨ng suÊt cña hÖ thèng c©n b¨ng quyÕt ®Þnh tèc ®é ®Æt ®éng c¬ truyÒn ®éng ®Ó ®¹t ®­îc kÕt qu¶ theo yªu cÇu. Qua hÖ ®iÒu chØnh tèc ®é ta sÏ t¹o ra tèc ®é ®iÒu khiÓn ®éng c¬- ®iÒu khiÓn th«ng qua m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. Do c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ mµ hÖ thèng cÇn ®¹t v« sai cÊp 1 hoÆc v« sai cÊp hai. NhiÔu chÝnh cña hÖ thèng lµ m«men c¶n Mc. Tuú theo yªu cÇu c«ng nghÖ mµ bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw cã thÓ ®­îc tæng hîp theo hai tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hoÆc theo nhiÔu t¶i Mc. Trong tr­êng hîp chung, hÖ thèng ph¶i cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèt c¶ tõ phÝa tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lÉn phÝa tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n. 2.1 . Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng tù ®éng còng nh­ c¸c hÖ chÊp hµnh th× m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn lµ m¹ch vßng c¬ b¶n. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña m¹ch vßng dßng ®iÖn lµ trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp x¸c ®Þnh m« men kÐo cña ®éng c¬, ngoµi ra nã cßn cã chøc n¨ng b¶o vÖ, ®iÒu chØnh gia tèc... S¬ ®å khèi cña m¹ch vßng dßng ®iÖn cã d¹ng nh­ h×nh vÏ: Trªn s¬ ®å ta thÊy cã hai ®¹i l­îng ®Çu vµo lµ tÝn hiÖu ®Æt Ud vµ tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n Mc. Khi cã sù biÕn ®æi cña dßng ®iÖn, sÏ cã hai sù t¸c ®éng vµo hÖ thèng: Mét tÝn hiÖu qua m¹ch vßng ®iÖn tö ®Ó ®iÒu chØnh dßng vµ mét tÝn hiÖu qua m¹ch vßng c¬ ®i vµo ®iÒu khiÓn m« men. Tuy nhiªn, m¹ch vßng c¬ cã hÖ sè qu¸n tÝnh lín h¬n rÊt nhiÒu so víi m¹ch vßng ®iÖn tö nªn ta cã thÓ c¾t bá, hay nãi c¸ch kh¸c, khi tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn ta cã thÓ bá qua ¶nh h­ëng cña suÊt ®iÖn ®éng ®éng c¬. Nh­ vËy ta cã s¬ ®å khèi tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn lóc nµy cã d¹ng nh­ sau: U I® U I R I U ®k 1+T ­ p K i 1+ t fI p K CL 1+ t CL p U d I ­ 1/R ­ Trong ®ã: KCL: HÖ sè khuyÕch ®¹i kh©u chØnh l­u dßng ®iÖn. KCL= tCL : H»ng sè thêi gian cña kh©u chØnh l­u. tCL= 3.33 ms Ki : HÖ sè khuyÕch ®¹i cña sensor dßng. Ki= tfi : H»ng sè thêi gian cña sensor dßng. tfi = 0.51 ms R­ ,L­ : §iÖn trë vµ ®iÖn c¶m m¹ch phÇn øng. T­ : H»ng sè thêi gian m¹ch phÇn øng, cã gi¸ trÞ cì hµng chôc  ms. T­ = TV0 = 1,67 ( ms ) Tæng hîp m¹ch ta cã cÊu tróc thu gän: U I U I® F R I (1+ t CL )(1+T ­ p)(1+ t fI p) K CL .1/R ­ .K I U I Suy ra hµm truyÒn m¹ch: FS = Do c¸c gi¸ trÞ tCL vµ tfI lµ t­¬ng ®èi nhá nªn ta cã thÓ tæng hîp nh­ sau: FS » Víi KS = = 11,056 Ts = tfI + tCL + TV0 = 6.10-3 s FS » = Tæng hîp m¹ch vßng theo tiªu chuÈn modul tèi ­u ta thu ®­îc cÊu tróc cña bé ®iÒu chØnh m¹ch vßng dßng ®iÖn cã d¹ng PI: RI(p) = = S¬ ®å bé PI - + Ui® Ui R1 R2 R3 C CK U§k Lùa chän c¸c th«ng sè R1C = = 0,1326 R3C = T­ = 0,014 Chän C = 100 mF Ta tÝnh ®­îc R1 = = 1326 W Chän R1 = 1,5 kW R3 = = 140 W Chän R3 = 150 W Cã thÓ chän R2 = R1 = 1,5 kW §Ó t¹o läc , th­êng nèi thªm tô Ck song song víi ®iÖn trë R3 sao cho R3Ck = Tf vµ R3( C + Ck ) = T­ Tõ ®ã ta tÝnh Ck = = 42,8 .10-6 F = 42,8 mF Chän Ck = 50 mF Víi c¸c gi¸ trÞ ®· cho ta x©y dùng ®­îc ®Æc tÝnh qu¸ ®é cña cÊu tróc m¹ch nh­ sau: §Æc tÝnh qu¸ ®é cña m¹ch vßng dßng ®iÖn Qu¸ tr×nh qu¸ ®é sÏ kÕt thóc sau thêi gian Tq® = 0,0363(s) vµ ®é qu¸ ®iÒu chØnh lµ 4,23% . Víi ®éng c¬ trong hÖ truyÒn ®éng T - §, do kh«ng cÇn ph¶i ®¶o chiÒu ®éng c¬ nªn nãi chung ta sÏ ph¸t xung cho hÖ trong chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc, ®¬n gi¶n vµ tiÖn lîi. 2.2 . Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh TèC §é HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é lµ hÖ thèng mµ ®¹i l­îng ®­îc ®iÒu chØnh lµ tèc ®é gãc cña ®éng c¬. HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®­îc h×nh thµnh tõ hÖ thèng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. Tõ c«ng nghÖ ban ®Çu, ta chän hÖ ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng cã ®¶o chiÒu víi møc v« sai cÊp 2. KÕt cÊu c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ cã d¹ng nh­ trªn. TÝn hiÖu tõ bé ph¸t xung sÏ ®­îc ®­a vµo bé biÕn ®æi ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬. Bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn RI vµ sensor dßng SI t¹o thµnh m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. PhÇn tö phi tuyÕn HCD lµ phÇn tö h¹n chÕ dßng ®iÖn trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Sensor tèc ®é Sw ®ãng vai trß kh©u ph¶n håi tèc ®é. Ta thÊy r»ng cã hai tÝn hiÖu t¸c ®éng vµo hÖ truyÒn ®éng tèc ®é, ®ã lµ tÝn hiÖu ®Æt Uw® vµ tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n MC , hai tÝn hiÖu nµy sÏ quyÕt ®Þnh bé biÕn ®æi Rw cña hÖ. S¬ ®å khèi chøc n¨ng cña hÖ truyÒn ®éng tèc ®é ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh vÏ: Uw® KF®m - Uw M -Mc w Sw Rw F1 Ta chän m¸y ph¸t tèc 1 chiÒu víi ®iÖn trë ®ñ lín ,gÇn ®óng ta cã Uw=Kww VËy ta cã sensor tèc ®é : =0,03183 §Çu ra cña m¸y ph¸t tèc cã thªm m¹ch läc RC ®Ó läc c¸c sãng ®iÒu hoµ cã tÇn sè cao .Ta cã thÓ chän c¸c th«ng sè R vµ C thÝch hîp ®Ó cã h»ng sè thêi gian läc Tw = 0,001 (s). Hµm truyÒn cña ®èi t­îng ( khi ch­a kÓ bé ®iÒu chØnh tèc ®é ) V× ts lµ nhá nªn ta coi r»ng : = Trong ®ã: T's=0,5Tw +Ts=0,0005+0,006=0,0065(s) Khi ®ã ta cã : H»ng sè thêi gian c¬ häc : Tc = §Æt KT = Rót gän l¹i ta cã Trong ®ã : §Õn ®©y ta thÊy cã hai c¸ch tæng hîp m¹ch dïng hµm chuÈn, ®ã lµ tæng hîp m¹ch theo modul tèi ­u vµ tæng hîp m¹ch theo modul ®èi xøng. Do sù giíi h¹n cña yªu cÇu, nªn ë ®©y ta kh«ng tr×nh bµy c¶ hai ph­¬ng ph¸p ®Ó chän ph­¬ng ¸n tèi ­u. Ta thÊy r»ng, khi tæng hîp theo ph­¬ng ¸n modul tèi ­u, kÕt qu¶ sÏ cho ta bé ®iÒu chØnh m¹ch vßng tèc ®é cã d¹ng bé ®iÒu chØnh P Theo chuÈn Module tèi ­u, hµm truyÒn chuÈn cã d¹ng; = 211,7 CÊu tróc cña hÖ thèng cã d¹ng FRw(p) DUd=0 -DMc (-) S¬ ®å thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh P cã d¹ng nh­ sau: R2 R1 Víi c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n vÒ hÖ sè khuyÕch ®¹i còng nh­ h»ng sè thêi gian cña c¸c kh©u ta cã thÓ x©y dùng ®­îc c¸c ®Æc tÝnh qu¸ ®é vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña hÖ truyÒn ®éng tèc ®é nh­ sau: §Æc tÝnh qu¸ ®é cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é 3. C¸c m¹ch ®o l­êng vµ c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn phô trî trong c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn Trong c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn cÇn ph¶i ®o l­êng c¸c tham sè cña ®¹i l­îng ®iÒu chØnh nh­ ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tèc ®é... §é chÝnh x¸c cña c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng ®iÒu chØnh, bëi v× nhiÖm vô cña nã lµ ph¶i ph¶n ¸nh chÝnh x¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ ®Ó tõ ®ã ®i ®iÒu khiÓn hÖ. Do vËy yªu cÇu ®èi víi c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng lµ ph¶i ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cao trong chÕ ®é ®éng vµ chÕ ®é tÜnh, ngoµi ra ph¶i ®¶m b¶o kh«ng bÞ nhiÔu lo¹n bªn ngoµi t¸c ®éng. Tuy nhiªn, trªn thùc tÕ bao giê còng tån t¹i sai sè trong thiÕt bÞ ®o, cho nªn qu¸ tr×nh x©y dùng mét m¹ch ®o cÇn ph¶i ®¶m b¶o tèi ­u, tøc lµ h¹n chÕ ®­îc tèi ®a c¸c sai lÖch gÆp ph¶i. 3.1. M¹ch ®o dßng ®iÖn mét chiÒu cã c¸ch ly Yªu cÇu ®Æt ra cho m¹ch ®o dßng ¸p mét chiÒu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i lµ ph¶i ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c, còng nh­ ®¶m b¶o sù c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn. Do vËy ta sÏ dïng bé ®o cã c¸ch ly b»ng phÇn tö quang. Nã gåm m¹ch dao ®éng xung tam gi¸c ®èi xøng (kh©u biÕn ®iÖu), m¹ch so s¸nh, m¹ch truyÒn xung vµ m¹ch tÝch ph©n. Hµm truyÒn cña m¹ch ®o nh­ sau: FI = t - h»ng sè thêi gian cña kh©u tÝch ph©n t =RC vµ cã gi¸ trÞ cì 1ms 3.2 . M¸y ph¸t tèc mét chiÒu Tèc ®é truyÒn ®éng lµ ®¹i l­îng ®iÒu khiÓn chÝnh, v× vËy thiÕt bÞ ®o tèc ®é cã vai trß quan träng quyÕt ®Þnh tíi chÊt l­îng ®éng vµ tÜnh cña truyÒn ®éng. HiÖn nay ®o tèc ®é trong hÖ truyÒn ®éng mét chiÒu, ng­êi ta th­êng dïng ph¸t tèc mét chiÒu. Yªu cÇu ®èi víi m¸y ph¸t tèc mét chiÒu lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã chøa Ýt thµnh phÇn xoay chiÒu tÇn sè cao vµ tû lÖ víi tèc ®é ®éng c¬, kh«ng bÞ trÔ nhiÒu vÒ gi¸ trÞ vµ dÊu so víi biÕn ®æi ®¹i l­îng ®o. Ngoµi ra cßn cã yªu cÇu lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ph¸t ra kh«ng phô thuéc vµo t¶i, vµo nhiÖt ®é. S¬ ®å m¸y ph¸t tèc mét chiÒu: §iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t tèc: Uw= kww- R­pI-DUct Uw kww Khi cã bé läc ®Çu ra th× hµm truyÒn cña m¸y ph¸t tèc lµ: Ff(p)= = tfw - h»ng sè thêi gian cña bé läc tfw =RC 3.3. M¹ch h¹n chÕ m« men HCm M¹ch h¹n chÕ ®èi víi truyÒn ®éng b¨ng t¶i ®­îc bè trÝ ®Ó h¹n chÕ l­îng ®Æt hoÆc m« men vµ h¹n chÕ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. M¹ch h¹n chÕ ®¬n gi¶n cã cÊu tróc nh­ sau: Khi U1> 0, nÕu U1> U th× D më, U2 » U Khi U1½U½ th× D më, U2 » U Ta cã ®Æc tÝnh cña m¹ch h¹n chÕ: Gi¸ trÞ h¹n chÕ ®­îc chØnh ®Þnh bëi chiÕt ¸p P1 vµ P2 3.4 . Kh©u gia tèc vµ gi¶m tèc Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng sö dông bé biÕn ®æi ®iÖn tö c«ng suÊt, do t¸c ®éng nhanh cña bé biÕn ®æi nªn cÇn ph¶i h¹n chÕ tèc ®é l­îng ®Æt. CÊu tróc cña mét kh©u gia tèc vµ gi¶m tèc gåm mét kh©u so s¸nh, mét kh©u h¹n chÕ vµ kh©u tÝch ph©n. 3.5 . Kh©u bï nhiÔu lo¹n Trong tæng hîp m¹ch vßng n¨ng suÊt, cã sù t¸c ®éng cña c¸c nhiÔu lo¹n kh¸c nhau lªn hÖ thèng nh­ nhiÔu lo¹n chu kú cña phÇn nèi b¨ng khi ®i qua sensor ®o ¸p lùc, nhiÔu lo¹n do sù tr­ît cña b¨ng trªn c¸c con l¨n... Víi c¸c nhiÔu lo¹n chu kú, cÇn x¸c ®Þnh ®iÓm chu kú cña nã vµ biªn ®é tÝn hiÖu g©y sai lÖch th× ta cã thÓ bï hoµn toµn ®­îc. Trong hÖ truyÒn ®éng T- § ta sö dông mét sensor ®Ó nhËn biÕt nhiÔu lo¹n nµy, khi cã nhiÔu lo¹n nã sÏ tù ®éng bï mét l­îng b»ng l­îng nhiÔu lo¹n. S¬ ®å m¹ch nguyªn lý cña kh©u bï: Khi cã tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n U0 = 0, T1 ®ãng, l­îng bï ®Æt vµo hÖ thèng. khi kh«ng cã tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n U0 ¹ 0 dÉn ®Õn T1 th«ng vµ kh«ng cã tÝn hiÖu bï. Víi tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n do sù tr­ît b¨ng t¶i trªn c¸c con l¨n, ta thÊy khi khèi vËt liÖu trªn b¨ng t¶i kh«ng ®æi th× sai lÖch n¨ng suÊt do sù tr­ît chØ phô thuéc vµo hÖ sè tr­ît. §o hÖ sè tr­ît ta cã thÓ bï ®­îc sai lÖch nµy. §Ó ®o hÖ sè tr­ît, ta ®o tèc ®é cña b¨ng t¶i vµ tèc ®é cña Culy, sai lÖch cña hai tèc ®é nµy sÏ chØ ra thêi ®iÓm sai lÖch vµ cã t¸c ®éng bï phï hîp. S¬ ®å bï cã d¹ng nh­ h×nh vÏ 3.6. Sensor ®o ¸p lùc Trong hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i, ®Ó cã thÓ ®Þnh l­îng ®­îc vËt liÖu, ta sö dông hÖ thèng sensor ®o ¸p lùc l¾p trªn b¨ng. CÊu tróc cña m¹ch sensor cã d¹ng nh­ sau: Do cÊu t¹o cña cÇu ®iÖn trë nªn ¸p lùc vËt liÖu khi ®i qua sensor sÏ tû lÖ víi ®é chªnh cña ®iÖn trë . DP » DR suy ra UR = = NÕu U0 = Uw = K1.v (®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc) th× UR = K1.v.DP = Q :n¨ng suÊt cña b¨ng t¶i Nh­ vËy ta cã thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®Ó thay ®æi n¨ng suÊt b¨ng t¶i, tøc lµ cã thÓ c©n ®Þnh l­îng tù ®éng th«ng qua qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬. C¬ cÊu ®o cña sensor nh­ sau: Hµm truyÒn cã d¹ng: Ch­¬ng V thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn 1 . §iÒu khiÓn TIRISTO Tiristo chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua khi cã ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt trªn anèt vµ cã xung ¸p d­¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi Tiristo ®· më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× n÷a, dßng ®iÖn ch¹y qua Tiristo do th«ng sè cña m¹ch quyÕt ®Þnh. M¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c chøc n¨ng sau: §iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn an«t- cat«t Tiristo. T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®­îc Tiristo, (xung ®iÒu khiÓn th­êng cã biªn ®é tõ 2 ®Õn 10 v«n, ®é réng xung tx=20¸100 ®èi víi thiÕt bÞ chØnh l­u, tx £10 ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi tÇn sè cao ). §é réng xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc Trong ®ã :Idt-dßng duy tr× cña Tiristo. di/dt-tèc ®é t¨ng tr­ëng cña cña dßng t¶i. CÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn mét Tiristo ®­îc tr×nh bµy trªn s¬ ®å . Ucm: Lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, ®iÖn ¸p mét chiÒu . Ur: Lµ ®iÖn ¸p ®ång bé, ®iÖn ¸p xoay chiÒu hoÆc biÕn thÓ cña nã, ®ång bé víi ®iÖn ¸p cña an«t-catèt cña Tiristo. HiÖu ®iÖn ¸p Ucm - Ur ®­îc ®­a vµo kh©u so s¸nh 1, lµm viÖc nh­ mét trig¬ lËt tr¹ng th¸i, ë ®Çu ra cña nã ta nhËn ®­îc mét chuçi xung d¹ng sin ch÷ nhËt . Kh©u 2 lµ ®iÖn ¸p hµi mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh . Kh©u 3 lµ kh©u khuÕch ®¹i xung. Kh©u 4 lµ biÕn ¸p xung . B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo Ucm , cã thÓ diÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn, còng tøc lµ ®iÒu chØnh gãc µ. CÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn mét thyristor 2. HÖ thèng ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ chØnh l­u 2.1 . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn Trong viÖc ®iÒu khiÓn chØnh l­u th× viÖc t¹o thêi ®iÓm ®Ó ph¸t xung më Tiristor lµ mét kh©u rÊt quan träng. ViÖc ®iÒu khiÓn chØnh l­u th­êng sö dông hai nguyªn t¾c ®ã lµ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh vµ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt lªn Tiristor. a . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos §iÖn ¸p ®ång bé US v­ît tr­íc ®iÖn ¸p UAK=Umsinwt cña Tiristor mét gãc b»ng p/2 vËy Us =Usm cos wt §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo hai chiÒu (d­¬ng vµ ©m ). NÕu ®Æt US vµo cæng ®¶o vµ Ucm vµo cæng kh«ng ®¶o cña mét kh©u so s¸nh th× ta sÏ nhËn ®­îc mét xung rÊt m¶nh ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh khi kh©u nµy lËt tr¹ng th¸i : Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos Usm cosa= Ucm . VËy khi Ucm= Usm th× a=0 Ucm =0 th× a =p/2 Ucm = -Usm th× a=p Nh­ vËy khi ®iÒu chØnh Ucm tõ gi¸ trÞ +Usm ®Õn -Usm th× ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc gãc a tõ 0¸p. b . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh §èi víi nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh th× t¹i thêi ®iÓm xuÊt hiÖn sù c©n b»ng gi÷a ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ucm vµ ®iÖn ¸p tùa (còng chÝnh lµ ®iÖn ¸p ®ång bé trïng pha víi ®iÖn ¸p ®Æt lªn A-K cña Tiristor vµ th­êng ®Æt vµo ®Çu ®¶o bé so s¸nh. Th«ng th­êng ®iÖn ¸p tùa th­êng cã d¹ng r¨ng c­a. Nh­ vËy b»ng c¸ch biÕn ®æi Ucm ng­êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra theo ®å thÞ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Ta x¸c ®Þnh gãc ®iÒu khiÓn a theo ph­¬ng tr×nh : Víi a :gãc më cña Tiristor U®k :®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Usm :®iÖn ¸p ®ång bé cùc ®¹i Th«ng th­êng ng­êi ta th­êng lÊy Ucm max =Usm NhËn thÊy r»ng gãc a lµ mét hµm tuyÕn tÝnh cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ucm.VËy ta cã thÓ ®iÒu khiÓn gãc a th«ng qua ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p mét chiÒu 2.2 . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn mét hÖ thèng chØnh l­u ®iÒu khiÓn ba pha ®èi xøng Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chØnh l­u cÇu 3 pha ®èi xøng gåm 6 kªnh. Mét m¸y biÕn ¸p ®ång bé 6 pha vµ mét nguån ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ucm chung cho c¶ 6 kªnh. CÊu tróc cña mçi kªnh gÇn gièng nh­ cÊu tróc ®iÒu khiÓn mét Tiristor .Yªu cÇu ®èi víi s¬ ®å lµ ph¶i ®¶m b¶o lu«n lu«n cã thÓ më hai thyristor, mét ë nhãm catot chung vµ mét ë nhãm Anot chung. Cã nh­ thÕ míi khëi ®éng ®­îc thiÕt bÞ chØnh l­u vµ ®¶m b¶o ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ khi lµm viÖc ë chÕ ®é dßng t¶i gi¸n ®o¹n. ChÝnh v× vËy mµ s¬ ®å cã sö dông 6 cæng “OR” vµ sù tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu logic . Vi m¹ch TCA780 Vi m¹ch TCA780 lµ mét vi m¹ch phøc hîp thùc hiÖn ®­îc 4 chøc n¨ng cña mét m¹ch ®iÒu khiÓn : “tÒ ®Çu” ®iÖn ¸p ®ång bé, t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®ång bé, so s¸nh vµ t¹o xung ra. TCA 780 do h·ng Siemens chÕ t¹o cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc gãc a tõ ¸ 1800 . Vi m¹ch TCA 780 Th«ng sè chñ yÕu cña TCA780 lµ : §iÖn ¸p nguån nu«i : US = 18 v. Dßng ®iÖn tiªu thô : IS = 10mA. Dßng ®iÖn ra : I = 50mA. §iÖn ¸p r¨ng c­a : Ur.max = ( US – 2 ) v. §iÖn trë trong m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a : R9 = ( 20 ¸ 500 ) kW §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn : U11 = - 0,5 ¸ ( US – 2 ) v. Dßng ®iÖn ®ång bé : IS = 200mA. Tô ®iÖn : C10 = 0,5mF. TÇn sè xung ra : f = ( 10 ¸ 500 ) Hz. Theo h×nh vÏ th× ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p t¹i ch©n 11 sÏ thay ®æi ®­îc thêi ®iÓm ph¸t xung ra t¹i ch©n 14 vµ ch©n 15 . MÆt kh¸c chØ cÇn mét d¹ng sãng h×nh sin ®Æt vµo ch©n 5 th× ta cã thÓ ph¸t ra xung t¹i hai thêi ®iÓm a vµ p + a Do ®ã khi chØ cÇn mét vi m¹ch th× ta cã thÓ më ®­îc hai van. H¬n thÕ n÷a, biÕn ¸p ®Çu vµo sÏ kh«ng cÇn tíi 6 pha mµ biÕn ¸p ®ång bé chØ cÇn 3 pha ®ång bé víi 3 pha cña ®iÖn ¸p nguån . Bé ph¸t xung chïm §Ó t¹o ®iÒu kiÖn më ch¾c ch¾n cho c¸c Tiristo ng­êi ta sö dông bé ph¸t xung chïm. Bé ph¸t xung chïm ®­îc ®­a vµo kÕt hîp ph¸t xung phèi hîp víi xung ®iÒu khiÓn më Tiristo. Khi ®ã xung ®­a vµo cùc ®iÒu khiÓn Tiristo lµ xung chïm. Bé ph¸t xung chïm ®­îc thùc hiÖn th«ng qua 2 cæng “NOT” vµ bé dao ®éng RC ®­îc ®Êu nh­ trªn h×nh vÏ 5.12. TÇn sè bé ph¸t xung chïm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : f= Khi thay ®æi gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R th× ta cã thÓ thay ®æi tÇn sè f cña xung ®Çu ra. §Ó l¾p r¸p ta dïng hai cæng “NOT” cña vi m¹ch Cmos 4069, nguån cÊp 3¸15 (v) M¹ch ph¸t xung chïm S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u q q q §å thÞ ®iÖn ¸p ®ång bé vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c van ch­¬ng 6 m« pháng hÖ trong Simulink S¬ ®å hÖ thèng trong Simulink 2 . ®å thÞ tèc ®é 3 . ®å thÞ dßng ®iÖn