Đồ án Thiết kế bộ khởi động động cơ không đồng bộ ba pha

Lời nói đầu Một trong những mục tiêu quan trọng hàng đầu mà Đảng và Nhà nước đã đặt là tiến trình công nghệ hoá , hiện đại hoá đất nước. Để tiến hành công nghệ hoá , hiện đại hoá các doanh nghiệp cần phải tiến hành xây dựng lại các nhà máy , cơ sở sản xuất, trang thiết bị máy móc đưa công nghệ hiện đại hoá vào sản xuất . Hơn thế nữa , để vận hành tốt các nhà máy cần phải có một đội ngũ công nhân kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao. Là một sinh viên sắp tốt nghiệp Khoa Điện ngành Tự động hoá trường đại Học Bách Khao Hà Nội , em hiểu rằng tự động hoá nghiệp công nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam. Trong đợt thực tập tốt nghiệp này em được thầy giáo TS. Võ Minh Chính hướng dẫn em thiết kế đồ án tốt nghiệp với đề tài là : " Thiết kế bộ khởi động động cơ không đồng bộ ba pha ". Đề bài bao gồm 3 chương : Chương I: Giới thiệu về động cơ không đồng bộ Chương II: Giới thiệu và tính toán bộ biến đổi. Chương III: Xây dựng và thiết kế mạch điều khiển. Để hoàn thành tốt được đồ án, em đã được sự giúp đỡ rất nhiều của khoa Điện trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Võ Minh Chính. Sau mười tuần làm đồ án em đã hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ. Và qua đó em đã biết cách tính toán và thiêt kế bộ khởi động động cơ không đồng bộ .Đó là những kinh nghiệm quý báu giúp em vững tin hơn trong công việc sau này . Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng đề tài của em vẫn còn nhiều thiếu sót , em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy . Em xin chân thành cảm ơn!

doc68 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2409 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế bộ khởi động động cơ không đồng bộ ba pha, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi nãi ®Çu Mét trong nh÷ng môc tiªu quan träng hµng ®Çu mµ §¶ng vµ Nhµ n­íc ®· ®Æt lµ tiÕn tr×nh c«ng nghÖ ho¸ , hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc. §Ó tiÕn hµnh c«ng nghÖ ho¸ , hiÖn ®¹i ho¸ c¸c doanh nghiÖp cÇn ph¶i tiÕn hµnh x©y dùng l¹i c¸c nhµ m¸y , c¬ së s¶n xuÊt, trang thiÕt bÞ m¸y mãc ®­a c«ng nghÖ hiÖn ®¹i ho¸ vµo s¶n xuÊt . H¬n thÕ n÷a , ®Ó vËn hµnh tèt c¸c nhµ m¸y cÇn ph¶i cã mét ®éi ngò c«ng nh©n kü thuËt cã tr×nh ®é chuyªn m«n cao. Lµ mét sinh viªn s¾p tèt nghiÖp Khoa §iÖn ngµnh Tù ®éng ho¸ tr­êng ®¹i Häc B¸ch Khao Hµ Néi , em hiÓu r»ng tù ®éng ho¸ nghiÖp c«ng nghiÖp ®ãng vai trß hÕt søc quan träng trong sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp ViÖt Nam. Trong ®ît thùc tËp tèt nghiÖp nµy em ®­îc thÇy gi¸o TS. Vâ Minh ChÝnh h­íng dÉn em thiÕt kÕ ®å ¸n tèt nghiÖp víi ®Ò tµi lµ : " ThiÕt kÕ bé khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha ". §Ò bµi bao gåm 3 ch­¬ng : Ch­¬ng I: Giíi thiÖu vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé Ch­¬ng II: Giíi thiÖu vµ tÝnh to¸n bé biÕn ®æi. Ch­¬ng III: X©y dùng vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. §Ó hoµn thµnh tèt ®­îc ®å ¸n, em ®· ®­îc sù gióp ®ì rÊt nhiÒu cña khoa §iÖn tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi vµ ®Æc biÖt lµ sù gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy gi¸o TS. Vâ Minh ChÝnh. Sau m­êi tuÇn lµm ®å ¸n em ®· hiÓu ®­îc cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Vµ qua ®ã em ®· biÕt c¸ch tÝnh to¸n vµ thiªt kÕ bé khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé .§ã lµ nh÷ng kinh nghiÖm quý b¸u gióp em v÷ng tin h¬n trong c«ng viÖc sau nµy . MÆc dï ®· hÕt søc cè g¾ng nh­ng ®Ò tµi cña em vÉn cßn nhiÒu thiÕu sãt , em rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy . Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Sinh viªn TrÇn ThÞ Ph­¬ng HiÒn Ch­¬ng I: Giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé I- Giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé . 1. Giíi thiÖu chung : §éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ m¸y ®iÖn xoay chiÒu, cã tèc ®é r«to kh¸c tèc ®é stato . Tõ tr­êng quay cã thÓ lµ 1 pha , 2 pha hoÆc 3 pha, tuú thuéc vµo cÊu t¹o d©y quÊn ë stato lµ 1 pha, 2 pha hoÆc 3 pha. Theo cÊu t¹o d©y quÊn r«to , ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®­îc chia lµm 2 lo¹i: R«to lång sãc vµ r«to d©y quÊn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lång sãc cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, vËn hµnh vµ b¶o qu¶n dÔ dµng , ®é tin cËy cao , gi¸ thµnh rÎ , nªn ®­îc øng dông réng r·i trong thùc tÕ. §éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn cã cÊu t¹o phøc t¹p vËn hµnh vµ b¶o qu¶n khã h¬n, ®é tin c©y kÐm h¬n, gi¸ thµnh cao h¬n nh­ng nã cã ­u ®iÓm lµ cã thÓ ®­a ®iÖn trë phô ë ngoµi vµo ®Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y vµ ®iÒu chØnh . Tèc ®é do ®ã nã kh«ng ®­îc sö dông cho nh÷ng n¬i nµo cã cÇu dao vÒ më m¸y vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é mµ ®éng c¬ lång sãc kh«ng ®¸p øng ®­îc. Tuy nhiªn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã nh­îc ®iÓm lµ ®iÒu chØnh tèc ®é vµ khèng chÕ c¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®é khã kh¨n riªng víi ®éng c¬ r«to lång sãc , c¸c chØ tiªu kh«ng ®ång bé. 2. CÊu t¹o 2.1. PhÇn tÜnh ( Stato) Trªn stato cã vá, lâi s¾t vµ d©y quÊn. a/ Vá m¸y: Vá cã t¸c dông cè ®Þnh lâi s¾t vµ d©y quÊn, kh«ng dïng ®Ó lµm m¹ch dÉn tõ. Th©n vá m¸y lµm b»ng gang . §èi víi m¸y cã P t­¬ng ®èi lín ( 1000kw) th­êng dïng tÊm kim lo¹i lµm thµnh vá. b/ Lâi s¾t. Lâi s¾t lµ phÇn dÉn tõ, v× tõ th«ng ®i qua lâi s¾t lµ tõ th«ng quay nªn ®Ó gi¶m tæn hao, lâi s¾t ®­îc lµm b»ng lâi thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,5 mm ghÐp l¹i. Khi ®­êng kinh ngoµi lâi s¾t nhá h¬n 0,9mm . Th× dïng c¶ tÊm trªn ghÐp l¹i. Khi ®­êng kÝnh ngoµi lín h¬n 0,9mm th× ph¶i dïng c¸c tÊm h×nh rÎ qu¹t ghÐp l¹i : (h×nh I.1). Mçi l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ®Òu cã phñ s¬n c¸ch ®iÖn trªn bÒ mÆt ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn m¸y g©y nªn. NÕu lâi s¾t ng¾n th× cã thÓ ghÐp thµnh khèi , nÕu lâi s¾t dµi th× ghÐp thµnh tõng thÕp ng¾n , mçi thÕp tõ 6 - 8 cm ®Æt c¸ch nhau 1 cm ®Ó th«ng giã cho tèt , mÆt trong cña l¸ thÐp cã sÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. c/ D©y quÊn D©y quÊn stato ®­îc ®Æt vµo c¸c r·nh cña lâi s¾t vµ ®­îc c¸ch ®iÖn tèt víi lâi s¾t. 2.2. PhÇn quay R«to. Cã 2 bé ph©n chÝnh: Lâi s¾t vµ d©y quÊn. a/ Lâi s¾t. Lâi s¾t dïng lµ c¸c l¸ thÐp kü thuËt nh­ stato , lâi s¾t ®­îc Ðp trùc tiÕp trªn trôc ®éng c¬ hoÆc lªn mét gi¸ roto cña ®éng c¬ phÝa ngoµi cña l¸ thÐp cã sÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. b/ D©y quÊn to Ph©n lµm 2 lo¹i chÝnh: Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn vµ lo¹i roto kiÓu lång sãc. - Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn: Roto cã d©y quÊn gièng d©y quÊn stato. Trong ®éng c¬ cì trung b×nh trë lªn th­êng dïng d©y quÊn kiÓu sãng 2 líp v× bít ®­îc nh÷ng d©y ®Çu nèi kÕt cÊu cña d©y quÊn trªn r«to chÆt chÏ. Trong m¸y ®iÖn cì nhá th­êng ®ång t©m mét líp. D©y quÊn 3 pha cña roto th­êng ®Êu h×nh sao cßn ba ®Çu kia ®­îc nèi vµo ba r·nh tr­ît th­êng lµm b»ng ®ång ®Æt cè ®Þnh ë mét ®Çu trôc vµ th«ng qua chæi than cã thÓ ®Êu víi m¹ch dùa? Bªn ngoµi . §Æc biÖt cña roto kiÓu d©y quÊn lµ cã thÓ th«ng qua chæi than ®­a ®iÖn trë phô vµo m¹ch ®iÖn roto ®Ó c¶i thiÖn hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y khi m¸y lµm viÖc b×nh th­êng. D©y quÊn roto ®­îc nèi ng¾n m¹ch. - Lo¹i roto kiÓu lång sãc , kÕt cÊu cña lo¹i d©y quÊn nµy rÊt kh¸c, víi d©y quÊn stato trong mçi r·nh cña lâi s¾t roto ®Æt vµo thanh dÉn b»ng ®ång hay nh«m dµi ra khái lâi s¾t vµ ®­îc nèi t¾t l¹i ë hai ®Çu b»ng 2 vµnh ng¾n m¹ch b»ng ®ång hay nh«m lµm thµnh mét c¸i lång gäi lµ lång sãc. D©y quÊn r«to lång sãc kh«ng c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t . §Ó c¶i thiÖn tÝnh n¨ng më m¸y trong m¸y c«ng suÊt lín. R·nh roto cã thÓ lµm thµnh d¹ng r·nh s©u hoÆc lµm thµnh hai r·nh lång sãc kÝn trong m¸y cã c«ng suÊt nhá , r·nh r«to th­êng ®­îc lµm chÐo ®i mét gãc so víi t©m trôc. 2.3. Khe hë. V× r«to lµ mét khèi trßn nªn khe hë ®Çu . Khe hë trong ®éng c¬ kh«ng ®ångbé rÊt nhá ( tõ 0,2 ¸ 1 mm ) . ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn tõ ho¸ lÊy tõ l­íi lªn vµ nh­ vËy míi cã thÓ lµmcho hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y cao h¬n. II- Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ K§B 3 pha. Sau khi nèi th«ng cuén d©y stato víi nguån ®iÖn 3 pha , th× sÏ s¶n sinh ra tõ tr­êng quay. NÕu tõ tr­êng quay theo chiÒu kim ®ång hå th× theo quya t¾c bµn tay ph¶i d©y dÉn cña roto ë phÝa cùc N c¾t tõ tr­êng , dßng ®iÖn c¶m øng ®i theo chiÒu xuyªn tõ mÆt giÊy ra. D©y dÉn nµy chÞu t¸c dông cña lùc ®ã sÏ lµm cho roto quay theo chiÒu kim ®ång hå . T­¬ng tù nh­ vËy ë phÝa cùc S , roto chÞu t¸c dông cña lùc còng quay theo chiÒu kim ®ång hå . C¸c lùc ®iÖn tõ ®ã t¹o thµnh mét m«men ®iÖn tõ ®èi víi trôc quay, do ®ã lµm cho r«t quay theo chiÒu quay c¶u tõ tr­êng quay. N S n1 F n Tèc ®é quay cña N2 cña roto lu«n lu«n nhá h¬n tèc ®é quay cña n1 cña tõ tr­êng quay ( tèc ®é quay ®ång bé ). NÕu tèc ®é quay cña roto ®¹t ®Õn tèc ®é quay ®ång bé th× kh«ng cßn cã sù chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a nã vµ tõ tr­êng n÷a. D©y ®iÖn cña r«to sÏ kh«ng c¾t ®­êng søc do ®ã søc ®iÖn ®éng c¶m øng , dßng ®iÖn vµ momen ®iÖn tõ cña nã ®Òu b»ng 0 . Do ®ã ta thÊy roto lu«n quay theo tõ tr­êng quay víi tèc ®é n2 < n1 . Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Ta gäi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé v× tèc ®é quay n2 cña roto kh«ng b»ng tèc ®é quay ®ång bé cña tr­êng quay cña roto . Trong ®ã: n1 - n2 : Lµ hiÖu sè tèc ®é quay cña ®éng c¬ K§B. Tû sè gi÷a hiÖu sè tèc ®é quay víi tèc ®é quay ®ång bé gäi lµ ®é tr­ît . Ký hiÖu lµ S : Khi ®éng c¬ K§B 3 pha ë tr¹ng th¸i phô t¶i ®Þnh møc th× ®é tr­ît cña nã rÊt bÐ ( 0,02 ¸ 0,06). Sau khi nèi th«ng cuén d©y stato cña ®éng c¬ K§B víi nguån ®iÖn xoay chiÒu 3 pha , qua t¸c dông cña tõ tr­êng quay sÏ truyÒn ®iÖn n¨ng cho r«to . HiÖn t­îng nµy gièng nh­ tõ tr­êng biÕn ®æi xoay chiÒu ë trong lâi s¾t cña MBA truyÒn ®iÖn n¨ng tõ cuén s¬ cÊp cho s¬ cÊp cho cuén thø cÊp. Do ®ã khi dßng ®iÖn trong roto t¨ng lªn th× dßng ®iÖn trong stato còng t¨ng lªn. Momen ®iÖn tõ (M) cña ®éng c¬ K§B tû lÖ thuËn víi tÝch cña tõ th«ng quay (f) vµ thµnh phÇn t¸c dông cña dßng ®iÖn roto (I2 cosj2 ) M = CM . I2 cosj2 CM: Lµ h»ng sè momen cña ®éng c¬ K§B §èi víi mét ®éng c¬ ®· chÕ t¹o hoµn chØnh th× nã lµ mét trÞ sè x¸c ®Þnh kh«ng ®æi, th× trÞ sè f ë c«ng thøc trªn vÒ c¬ b¶n kh«ng thay ®æi nªn momen ®iÖn tö cña ®éng c¬ K§B tuú thuéc vµo dßng ®iÖn I2 cña roto vµ hÖ sè c«ng suÊt cosj2 cña m¹ch ®iÖn roto. - Khi n1 - n2 gi¶m th× I2 gi¶m. Khi b¾t ®Çu khëi ®éng ®éng c¬ , roto ch­a quay , do ®ã hiÖu sè tèc ®é quay n1 - n2 = n1 , lóc nµy d©y dÉn cña roto c¾t tõ tr­êng quay víi tèc ®é lín nhÊt . Khi roto b¾t ®Çu quay th× tèc ®é t­¬ng ®èi cña d©y dÉn roto c¾t tõ tr­êng quay gi¶m xuèng, n1 - n2 gi¶m xuèng do ®ã I2 gi¶m . - Khi n1 - n2 gi¶m th× cosj2 t¨ng lªn . M¹ch ®iÖn r«to t­¬ng ®­¬ng víi mét cuén d©y quÊn trªn lâi s¾t nã còng cã c¶m kh¸ng, ®é lín cña c¶m kh¸ng tû lÖ thuËn víi tÇn sè cña dßng ®iÖn trong roto . C¶m kh¸ng cµng nhá th× cosj cµng lín . TÇn sè cña dßng ®iÖn trong roto gi¶m khi n1 - n2 gi¶m -> cosj t¨ng. Ta thÊy quan hÖ gi÷a momen ®iÖn tõ vµ ®é tr­ît kh¸ phøc t¹p , ®ã lµ mét ®­êng cong quan träng biÓu thÞ ®Æc tÝnh vËn hµnh cña ®éng c¬ K§B cho ta thÊy ®é tr­ît khi momen ®iÖn tõ thay ®æi. - Mmax : Momen cùc ®¹i - Mx® : Momen khëi ®éng - M®m : Momen ®Þnh møc - Sth : §é tr­ît tíi h¹n. M Sth S = 1 M®m Mmax Mkdd S §­êng cong momen cña ®éng c¬ K§B Sau khi ®Êu ®éng c¬ víi nguån ®iÖn ë thêi ®iÓm b¾t ®Çu khëi ®éng S = 1 , lóc nµy I2 lín nhÊt, cosj nhá nhÊt gäi lµ momen khëi ®éng. NÕu Mk® lín h¬n momen c¶n ë trªn trôc cña ®éng c¬ th× roto sÏ quay vµ t¨ng dÇn tèc ®é , momen ®iÖn tõ cña ®éng c¬ còng t¨ng dÇn theo ®o¹n ®­êng cong BA lªn tíi ®iÓm A, sau khi ®¹t ®Õn momen cùc ®¹i Mmaxl¹i gi¶m dÇn theo ®o¹n ®­êng cong AO . Khi M = Mc¶n th× ®éng c¬ sÏ quay theo mét tèc ®é kh«ng ®æi vµ vËn hµnh æn ®Þnh theo ®o¹n ®­êng cong OA. Khi ®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh ë OA , nÕu t¨ng momen c¶n ( t¨ng phô t¶i) th× tèc ®é quay cña ®éng c¬ gi¶m xuèng ( S t¨ng lªn ) lµm cho momen ®iÖn tõ t¨ng lªn . Do ®ã t¹o nªn sù c©n b»ng míi víi momen c¶n, nÕu phô t¶i t¨ng lªn ®Õn møc lµm cho momen c¶n v­ît qu¸ momen cùc ®¹i. NÕu phô t¶i t¨ng lªn ®Õn møc lµm cho momen c¶n v­ît qua momen cùc ®¹i , th× tèc ®é quay cña ®éng c¬ sÏ gi¶m xuèng nhanh chãng cho ®Õn khi dõng l¹i. Do ®ã ph¹m vi lµm viÖc æn ®Þnh cña ®éng c¬ chØ h¹n chÕ ë trong ®o¹n ®­êng cong OA. Khi ®éng c¬ lµm viÖc liªn tôc vµ l©u dµi, trªn trôc ®éng c¬ truyÒn ra mét momen ®Þnh møc. Momen ®Þnh møc cña ®éng c¬ ph¶i nhá h¬n momen cùc ®¹i. NÕu khi thiÕt kÕ cho momen ®Þnh møc gÇn b»ng momen cùc ®¹i , th× khi h¬i qu¸ t¶i mét Ýt ®éng c¬ sÏ dõng l¹i ngay. Do ®ã ®éng c¬ ph¶i cã mét kh¶ n¨ng qu¸ t¶i nhÊt ®Þnh , kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lµ tû sè gi÷a momen cùc ®¹i vµ momen ®Þnh møc kÝ hiÖu Trªn ®©y ta xÐt khi ®iÖn ¸p cña nguån ®iÖn kh«ng thay®æi, nÕu ®iÖn ¸p thay ®æi th× tõ c«ng thøc : M= CM . f.I2.cosj2 Ta thÊy: V× f vµ I2 ®Òu thay ®æi theo ®iÖn ¸p U nªn M biÕn ®æi theo U2 . Nh­ vËy ®iÖn ¸p cã ¶nh h­ëng kh¸ lín ®èi víi momen ®iÖn tõ cña ®éng c¬ K§B. §iÖn ¸p thÊp th× dßng ®iÖn trong stato t¨ng lªn cã thÓ lµm ch¸y ®éng c¬ , do ®ã c¸c ®éng c¬ cì lín ®Òu cã thiÕt bÞ b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp ( hoÆc kÐm ®iÖn ¸p ). III- ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. * Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ . §Ó thµnh lËp ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ta dùa vµo ®å thay thÕ víi c¸c gi¶ thiÕt sau: - 3 pha cña ®éng c¬ lµ ®èi xøng. - C¸c th«ng sè cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kh«ng ®æi. - Tæng dÉn m¹ch tõ ho¸ kh«ng thay ®æi, dßng ®iÖn tõ ho¸ kh«ng phô thuéc t¶i mµ chØ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato ®éng c¬. - Bá qua c¸c tæn thÊt ma s¸t, tæn thÊt trong lâi thÐp. - §iÖn ¸p l­íi hoµn toµn sin ®èi søng ba pha Ta cã s¬ ®å thay thÕ. Trong ®ã : U1f : §iÖn ¸p pha ®Æt vµo stato Im , I1,I'2 : C¸c dßng ®iÖn tõ ho¸, stato vµ dßng ®iÖn roto ®· qui ®æi vÒ stato Xm,X1,X2: §iÖn kh¸ng m¹ch tõ ho¸ , ®iÖn kh¸ng t¶n stato vµ ®iÖn kh¸ng t¶n roto ®· qui ®æi vÒ stato. Rm,R1,R2: C¸c ®iÖn trë t¸c dông cña m¹ch tõ ho¸ cña cuén d©y stato vµ roto ®· qui ®æi vÒ stato. S: §é tr­ît cña ®éng c¬, ®Æc tr­ng cho tèc ®é quay ®éng c¬ K§B víi tõ tr­êng quay. W0: Tèc ®é tõ tr­êng quay. : Tèc ®é gãc cña ®éngc¬ f: TÇn sè ®iÖn ¸p nguån ®Æt vµo stato p: Sè ®«i cùc tõ ®éng c¬. Dùa vµo s¬ ®å thay thÕ ta tÝnh ®­îc dßng ®iÖn stato (1-11) ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh dßng ®iÖn stato - Khi =0 -> S = 0 Dßng kh«ng t¶i I1 = - Khi = 0 -> S = 1 -> I1 = Gäi lµ I1 ng¾n m¹ch. -> I'2 = (H×nh 1.5) C«ng suÊt ®iÖn tõ chuyÓn tõ stato sang roto P12 = M®t. 0 M®t: Momen ®iÖn tõ cña ®éng c¬ NÕu bá qua c¸c tæn thÊt phô th× M®t = M = M C«ng suÊt ®­îc chia thµnh 2 phÇn Pc¬: C«ng suÊt ®­a ra trªn trôc ®éng c¬ ÑP2: C«ng suÊt tæn hao ®éng trong roto P12 = Pc¬ +ÑP2 -> M0 = M+ÑP2 -> ÑP2 = M.( 0 - ) = M0.S MÆt kh¸c : ÑP2 = Nªn: M = Thay I'2 ®· tÝnh ®­îc ë trªn vµo ta ®­îc: BiÓu thøc trªn lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ K§B Kh¶o s¸t : b»ng c¸ch gi¶i ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c ®iÓm cùc trÞ. TrÞ sè cña M vµ S t¹i ®iÓm cùc trÞ ký hiÖu lµ Mth vµ Sth Thay vµo ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh ta ®­îc. DÊu (+) øng víi chÕ ®é ®éng c¬ DÊu (-) øng víi chÕ ®é m¸y ph¸t H×nh 1.6: §å thÞ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ K§B Khi nghiªn cøu hÖ truyÒn ®éng víi ®éng c¬ K§B. Ng­êi ta quan t©m ®Õn tr¹ng th¸i lµm viÖc cña ®éng c¬ nªn ®­êng ®Æc tÝnh c¬ th­êng biÓu diÔn kho¶ng tèc ®é 0 £ S £ Sth H×nh 1.7 §Æc tÝnh c¬ b¶n cña ®éng c¬ K§B = f (M) trong chÕ ®é ®éng c¬ §¬n gi¶n ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: Trong ®ã : §èi víi c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt lín th­êng R1 rÊt nhá so víi Xnm lóc nµy cã thÓ bá qua R1, coi R1 = 0 ; a.Sth = 0 ta cã. Trong ®ã: IV - C¸c ph­¬ng ph¸p më m¸y cña ®éng c¬ K§B §iÒu kiÖn më m¸y lµ: Mm>Mco ( momen c¸n ban ®Çu trªn trôc m¸y) Khi më m¸y th­êng Im ( 5 - 7 ) I®m . V× vËy nÕu cïng mét lóc cã nhiÒu ®éng c¬ më m¸y th× dßng ®iÖn tæng tõ l­íi ®iÖn quèc gia vµo xÝ nghiÖp sÏ lín -> M®mc gi¶m. Thêi gian më m¸y tm lín -> aptomat tæng bÞ t¸c ®éng -> mÊt ®iÖn toµn xÝ nghiÖp -> ta ph¶i t×m c¸ch gi¶m dßng më m¸y. Tuú theo tÝnh chÊt cña t¶i vµ t×nh h×nh cña l­íi ®iÖn yªu cÇu vÒ më m¸y ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn còng kh¸c nhau. Nãi chung khi më m¸y ®éng c¬ cÇn xÐt ®Õn yªu cÇu c¬ b¶n sau: - Ph¶i cã momen më m¸y ®ñ lín ®Ó thÝch øng víi ®Æc tÝnh c¬ cña t¶i - Dßng ®iÖn më m¸y cµng nhá cµng tèt. - Ph­¬ng ph¸p më m¸y vµ thiÕt bÞ cÇn dïng ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn, ch¾c ch¾n. - Tæn hao c«ng suÊt qu¸ tr×nh më m¸y cµng thÊp cµng tèt. 1. Më m¸y ®éng c¬ K§B roto lång sãc. 1.1. Më m¸y trùc tiÕp. §ãng trùc tiÕp ®éng c¬ vµo l­íi ®iÖn nhê cÇu dao. §©y lµ ph­¬ng ph¸p më m¸y ®¬n gi¶n nhÊt nh­ng lóc më m¸y trùc tiÕp, dßng ®iÖn më m¸y lín, thêi gian më m¸y qu¸ t¶i th× cã thÓ lµm cho m¸y nãng vµ ¶nh h­ëng ®Õn ®iÖn ¸p l­íi. NÕu nguån ®iÖn t­¬ng ®èi lín th× nªn dïng ph­¬ng ph¸p më m¸y nµy v× më m¸y nhanh, ®¬n gi¶n. Ph­¬ng ph¸p nµy chØ dïng trong nh÷ng ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá hoÆc c«ng suÊt ®éng c¬ v« cïng nhá so víi c«ng suÊt l­íi ®iÖn. H×nh 1.8 1.2. Më m¸y b»ng ph­¬ng ph¸p h¹ ®iÖn ¸p. a/ Nèi ®iÖn kh¸ng nèi tiÕp vµo m¹ch ®iÖn stato. H×nh 1.9: H¹ ¸p më m¸y b»ng ®iÖn kh¸ng. Khi më m¸y trong m¹ch ®iÖn stato ®Æt nèi tiÕp mét ®iÖn kh¸ng ta hoµn tÊt viÖc më m¸y b»ng c¸ch ®ãng cÇu dao D2 th× ®iÖn kh¸ng trªn sÏ bÞ ng¾n m¹ch. Cã thÓ ®iÒu chØnh trÞ sè mµ ®iÖn kh¸ng ®Ó cã ®­îc dßng ®iÖn më m¸y cÇn thiÕt. Do cã sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng nªn ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ Ut sÏ gi¶m ®i vµ nhá h¬n ®iÖn ¸p l­íi UL. Gi¶ sö : ( kck >1) Gäi dßng ®iÖn më m¸y vµ m«men më m¸y trùc tiÕp lµ Im vµ Mm sau khi thªm ®iÖn kh¸ng vµo , dßng ®iÖn më m¸y cßn l¹i Im® Im® = V× m«men më m¸y tû lÖ víi b×nh ph­¬ng cña ®iÖn ¸p nªn : b/Dïng ®iÖn ¸p tù ngÉu h¹ ®iÖn ¸p më m¸y. H×nh 1.10: H¹ ¸p më m¸y b»ng biÕn ¸p tù ngÉu Trong s¬ ®å: T lµ biÕn ¸p tù ngÉu,bªn cao ¸p nèi víi l­íi ®iÖn , bªn h¹ ¸p nèi víi ®éng c¬. Sau khi më m¸y xong th× ta c¾t T ra b»ng c¸ch ®ãng cÇu dao D2 vµ më D3 . M¸y biÕn ¸p tù ngÉu nèi Y - Y cã ®iÓm trung b×nh tÝnh nèi ®Êt. Trong m¸y biÕn ¸p th× MÆt kh¸c dùa vµo s¬ ®å ta thÊy: U1 = Ue ; U2 = U®c ; Iml = I1 ; Im®c = I2 . -> U®c = ( Gièng ë ph­¬ng ph¸p cuén kh¸ng ) Im®c = Iml = -> Mmba = Ph­¬ng ph¸p nµy thÊy dßng ®iÖn më m¸y lÊy tõ l­íi vµo nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi ph­¬ng ph¸p më m¸y trªn. MÆt kh¸c khi lÊy tõ l­íi vµo 1 dßng ®iÖn më m¸y b»ng dßng ®iÖn më m¸y cña ph­¬ng ph¸p trªn th× ph­¬ng ph¸p nµy cã m«men më m¸y lín h¬n . §©y chÝnh lµ ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p dïng biÕn ¸p tù ngÉu h¹ biÕn ¸p më m¸y. c/ Më m¸y b»ng ph­¬ng ph¸p Y - D Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch øng víi nh÷ng m¸y khi lµm viÖc b×nh th­êng ®Êu tam gi¸c. Lóc më m¸y chuyÓn sang ®Êu Y. Nh­ vËy ®iÖn ¸p ®i vµo 2 ®Çu mçi pha chØ cßn . Khi më m¸y ®ãng cÇu dao D1 cßn cÇu dao D2 th× ®ãng xuèng d­íi ®iÓm më m¸y dÊu Y khi m¸y ®· ch¹y råi th× ®ãng cÇu dao D2 vÒ phÝa trªn m¸y ®Çu tam gi¸c Theo ph­¬ng ph¸p nµy ta cã : Khi ®Êu D ImD = Im® = Khi ®Êu Y : ( V× ®iÖn ¸p ®Æt lªn d©y quÊn gi¶m lÇn ). 3. Më m¸y ®éng c¬ kh«ng ®ång bé roto d©y quÊn. Më m¸y b»ng c¸ch ®­a ®iÖn trë phô vµo roto H×nh 1.11 Ph­¬ng ph¸p nµy chØ dïng víi nh÷ng ®éng c¬ roto d©y quÊn v× ®Æc ®iÓm cña lo¹i ®éng c¬ nµy lµ cã thÓ thªm ®iÖn trë vµo cuén d©y roto . Khi ®iÖn trë roto thay ®æi th× M = f(S) còng thay ®æi. Ta ®iÒu chØnh ®iÖn trë m¹ch ®iÖn roto thÝch hîp th× sÏ ®­îc tr¹ng th¸i më m¸y lý t­ëng. Khi cã ®iÖn trë phô Rf th× ta cã: Nh­ vËy khi cã ®iÖn trë phô th× ImRf gi¶m vµ MmRf lín . Sau khi m¸y ®· quay ®Ó gi÷ mét m«men ®iÖn tõ nhÊt ®Þnh trong qu¸ tr×nh më m¸y ta c¨t dÇn ®iÖn trë phô. Khi ta c¾t dÇn c¸c ®iÖn trë phô th× sÏ lµm thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ tõ ®­êng M = f(S) nµy sang M = f(S) kh¸c . Sau khi c¾t hÕt ®iÖn trë phô th× tèc ®é ®¹t ®Õn ®iÓm lµm viÖc sau 3 cÊp ®iÖn trë khëi ®éng Nh­ vËy dïng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé roto d©y quÊn cã thÓ ®¹t ®­îc momen më m¸y lín, dßng ®iÖn më m¸y nhá nªn ta th­êng dïng ë nh÷ng n¬i nµo më m¸y khã kh¨n , yªu cÇu më m¸y cao. CÊu t¹o phøc t¹p , b¶o qu¶n khã kh¨n, gi¸ thµnh cao... lµ nh­îc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé roto d©y quÊn . V. X©y dùng m¹ch lùc * S¬ ®å m¹ch lùc * Nguyªn lý ho¹t ®éng Khi ®ãng Aptomat vµo, nguån ®iÖn qua bé biÕn ®æi ®­a ®Õn ®Ó khëi ®éng ®éng c¬. Bé khëi ®éng bao gåm 6 Thyristor m¾c song song ng­îc cã m¹ch RC ®Ó b¶o vÖ hiÖn t­îng qu¸ ®iÖn ¸p trªn Thyristor. Nhê bé biÕn ®æi nµy ta h¹ thÊp ®­îc ®iÖn ¸p tr­íc khi ®­a ®Õn khëi ®éng ®éng c¬. Khi ®éng c¬ ®· ch¹y, muèn c¾t bé biÕn ®æi ra khái hÖ thèng khëi ®éng ta Ên vµo nót M. Khi ®ã K cã ®iÖn vµ kÐo c¸c tiÕp ®iÓm K ®ãng l¹i ® c¾t bé biÕn ®æi ra khái ®éng c¬. 4 - ®¸nh gi¸ nhËn xÐt vµ lùa chän . Tr­íc khi khëi ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha nÕu ng¾t m¹ch ®iÖn 1 pha cña stato th× ®éng c¬ còng kh«ng khëi ®éng ®­îc . Nh­ng trong qu¸ tr×nh vËn hµnh , nÕu d©y ch¶y cña mét pha nµo ®ã bÞ ®øt th× ®éng c¬ vÉn tiÕp tôc quay th× m«men c¶n trªn trôc ®éng c¬ ch­a thay ®æi , nh­ vËy dßng ®iÖn ë trong m¹ch ®iÖn cña hai pha cßn l¹i sÏ t¨ng lªn ®ét ngét dÉn ®Õn hËu qu¶ lµ ®éng c¬ bÞ nãng lªn qu¸ møc vµ bÞ háng, do ®ã cÇn ph¶i ®Æc biÖt . Chó ý khi vËn hµnh ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha cã hiÖn t­îng bÞ ®øt cÇu ch× cña mét pha nµo ®ã kh«ng . Sau khi khëi ®éng nÕu c¾t m¹ch ®iÖn cuén d©y khëi ®éng th× ®éng c¬ vÉn cã thÓ tiÕp tôc quay , ®iÒu ®ã chóng tá r»ng cuén d©y khëi ®éng kh«ng cã t¸c dông n÷a . Do ®ã trong ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 1 pha ng­êi ta th­êng l¾p 1 c«ng t¾c ly t©m , ®Ó sau khi quay nã sÏ tù ®éng c¾t m¹ch ®iÖn cña cuén d©y khëi ®éng . NhËn xÐt: Ng­êi ta sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé trong truyÒn ®éng vµ còng cã thÓ ®iÒu khiÓn nã ®Ó cã ®­îc mäi yªu cÇu mong muèn nh­ tèc ®é kh«ng ®æi, momen kh«ng ®æi hay h·m ®éng c¬. Sù lµm m¸t ®éng c¬ th­êng tuú thuéc vµo dßng xo¸y kh«ng khÝ trong khe, do qu¹t l¾p trªn trôc ®éng c¬ t¹o nªn . Khi ®éng c¬ quay víi tèc ®é nhá h¬n ®Þnh møc th× hiÖu qu¶ lµm m¸t lín h¬n -> ph¶i gi¶m momen hay dïng th«ng giã c­ìng bøc nhê thiÕt bÞ bªn ngoµi t¹o nªn. ViÖc gi¶m c¸c tæn hao cña truyÒn ®éng lµm t¨ng hiÖu xuÊt chung vµ tiÕt kiÖm n¨ng l­îng. * Lùa chän ph­¬ng ph¸p khëi ®éng Tõ c¸c ph­¬ng ph¸p khëi ®éng trªn ta thÊy ph­¬ng ¸n 4 lµ ph­¬ng ¸n thÝch hîp nhÊt . Tr­íc hÕt ta ®i ph©n tÝch tõng ph­¬ng ¸n ®Ó thÊy ®­îc ­u nh­îc ®iÓm còng nh­ ph¹m vi øng dông cña nã. * C«ng dông cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé . Do kÕt cÊu ®¬n gi¶n , lµm viÖc ch¾c ch¾n , hiÖu xuÊt cao , gi¸ thµnh h¹ nªn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ mét trong nh÷ng lo¹i ®éng c¬ ®iÖn ®­îc dïng réng r·i nhÊt trong c¸c ngµnh kinh tÕ quèc d©n víi c«ng suÊt vµi chôc ®Õn vµi ngh×n kw . Trong ngµnh c«ng nghiÖp th­êng dïng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµm nguån lùc cho m¸y cßn thÐp lo¹i võa vµ nhá , ®éng lùc cho c¸c m¸y c«ng cô ë c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp nhÑ... trong hÇm má dïng lµm m¸y têi hay ®Þnh giã. Trong n«ng nghiÖp dïng ®Ó lµm m¸y b¬m hay m¸y chÕ biÕn n«ng s¶n phÈm. Trong ®êi sèng hµng ngµy, m¸y ®iÖn kh«ng dång bé còng dÇn chiÕm mét vÞ trÝ quan träng: Qu¹t giã , m¸y quay ®Üa ... Tãm l¹i theo sù ph¸t triÓn cña nÒn s¶n xuÊt ®iÖn khÝ ho¸ võa , tù ®éng ho¸ vµ sinh ho¹t hµng ngµy ... Ph¹m vÞ øng dông cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ngµy cµng réng r·i. Tuy nhiªn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé còng cã nh÷ng nh­îc ®iÓm nh­ : C«ng suÊt cña ®éng c¬ kh«ng cao l¾m vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng tèt nªn viÖc sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã phÇn bÞ h¹n chÕ . - Ph­¬ng ph¸p khëi ®éng trùc tiÕp. ­u ®iÓm: Ph­¬g ph¸p nµy ®¬n gi¶n chi viÖc ®ãng trùc tiÕp ®éng c¬ vµo l­íi ®iÖn . Song nã chØ phï hîp víi nh÷ng ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá h¬n 50kw . Cßn víi yªu cÇu , ®éng c¬ m¸y b¬m cã P = 250 kw , ta kh«ng sö dông ®­îc ph­¬ng ph¸p nµy . - Ph­¬ng ph¸p dïng cuén kh¸ng m¾c nèi tiÕp vµo. Ph­¬ng ph¸p nµy còng dÔ thùc hiÖn , chØ viÖc ®èng AP1 vµ sau thêi gian khëi ®éng AP2 tù ®ãng l¹i . Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy th­êng xuÊt hiÖn tia löa ®iÖn g©y nguy hiÓm cho ng­êi vËn hµnh . Thªm vµo ®ã ph­¬ng ph¸p nµy khëi ®éng theo cÊp ®iÖn ¸p -> rÊt tèn , thiÕt bÞ cång kÒnh , gi¸ thµnh cao => kh«ng sö dông - Ph­¬ng ph¸p Y - D §èi víi ph­¬ng ph¸p nµy chØ thÝch hîp víi lo¹i ®éng c¬ ®ång bé lµ lo¹i ®éng c¬ cã cÊp ®æi nèi Y - D lµ 380/600 => ®éng c¬ b¬m lµ 380/220 -> kh«ng thÝch hîp. - Ph­¬ng ph¸p dïng Thyristor. Tõ viÖc ph©n tÝch trªn ta thÊy ph­¬ng ph¸p nµy lµ tèi ­u nhÊt, dïng ph­¬ng ph¸p nµy võa h¹ ®­îc ®iÖn ¸p ( dïng ®iÒu ¸p xoay chiÒu song song ng­îc ) thªm vµo ®ã khëi ®éng ªm , kh«ng ph¸t sinh tia löa ®iÖn , cã thÓ huy ®éng c«ng suÊt nhá , ®iÒu khiÓn ®­îc c«ng suÊt lín, vËn hµnh ®¬n gi¶n, an toµn vµ ®é tin cËy cao. Ch­¬ng II C¸c bé biÕn ®æi xung ¸p C¸c bé biÕn ®æi xung ¸p cã chøc n¨ng biÕn ®æi møc ®iÖn ¸p . Nguyªn lý biÕn ®æi xung ¸p lµ dïng mét phÇn tö kho¸ nèi t¶i vµo nguån trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh tx trong kho¶ng tõ 0 - T ta thay ®æi ®­îc gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p gia t¶i trong chu kú T . Nguyªn lý biÕn ®æi ®iÖn ¸p nµy cã ­u ®iÓm c¬ b¶n lµ: Cã thÓ thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trong mét ph¹m vi réng mµ hiÖu suÊt cña bé biÕn ®æi rÊt cao vµ tæn thÊt trong bé biÕn ®æi chñ yÕu lµ trªn pÇn tö ®ãng c¾t rÊt nhá. C¸c bé biÕn ®æi xung ¸p xoay chiÒu. C¸c bé biÕn ®æi xung ¸p xoay chiÒu , dïng ®Ó ®iÒu chØnh gi¸ trÞ ®iÖn ¸p xoay chiÒu víi hiÖu suÊt cao. Xung ¸p xoay chiÒu chñ yÕu sö dông c¸c Thyristor m¾c song song ng­îc hoÆc Triac ®Ó thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trong nöa chu kú cña ®iÖn ¸p l­íi theo gãc më a -> Tõ ®ã thay ®æi ®­îc gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p ra t¶i . * C¸c s¬ ®å van . Xung ¸p xoay chiÒu sö dông c¸c s¬ ®å van c¬ b¶n nh­ sau. C¸c s¬ ®å nµy lµ t­¬ng ®­¬ng nhau trong chøc n¨ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu a/ Thyristor ®Êu song song ng­îc b/ CÇu Diot c/Triac Ta nhËn thÊy trong 3 s¬ ®å trªn th× s¬ ®å a ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt v× : Nh­ ta ®· biÕt van b¸n dÉn phï hîp nhÊt cho biÕn ®æi xung ¸p xoay chiÒu lµ Triac v× ®©y lµ lo¹i duy nhÊt cho dßng xoay chiÒu ®i qua nã . Tuy nhiªn ng­êi ta th­êng dïng Thyristor ®Êu song song ng­îc thay cho Triac, lóc nµy mçi Thyristor theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh nªn tæng l¹i dßng qua côm Thyristor lµ xoay chiÒu . Thªm vµo ®ã viÖc më a cho kho¸ Thyristor dÔ h¬n Triac. Cßn ®èi víi s¬ ®å b, nÕu thay Thyrystor b»ng mät trazitor th× cã thÓ thùc hiÖn ®­îc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®é réng xung ë m«Üo nöa chu kú ®iÖn ¸p l­íi. Tuy nhiªn tæn hao c«ng suÊt trong s¬ ®å nµy cao h¬n c¸c s¬ ®å a, c. I. Xung ¸p xoay chiÒu 1 pha 1. Tr­êng hîp t¶i thuÇn trë a. S¬ ®å nguyªn lý b. D¹ng ®iÖn ¸p c. C«ng thøc tÝnh to¸n * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p trªn t¶i = * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng t¶i * C«ng suÊt t¸c dông cung cÊp cho m¹ch t¶i. P = Uc.Ic = * Gi¸ trÞ trung b×nh dßng qua Thyristor - Dßng ®iÖn qua Thyristor chØ tån t¹i trong mét nöa chu kú -> nªn trÞ sè hiÖu dông dßng qua Thyristor lµ : IT = - TrÞ sè trung b×nh dßng qua Thyristor * Dßng qua Thyristor trong mét chu kú cã d¹ng : Víi 0 < cã iT = Víi : -> iT = 0 -> Itb = * §iÖn ¸p tèi ®a ®Æt trªn van : UTmax = Umax = d/ Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch xung ¸p xoay chiÒu mét pha víi t¶i thuÇn trë. - Khi T1 më th× mét phÇn cña nöa chu kú d­¬ng , ®iÖn ¸p nguån ®Æt lªn m¹ch t¶i , khi T2 më th× mét phÇn cña nöa chu kú ©m ®iÖn ¸p nguån ®Æt lªn m¹ch t¶i. Gãc më a ®ù¬c tÝnh tõ thêi ®iÓm ®i qua gi¸ trÞ 0 cña ®iÖn ¸p nguån ( V) Khi ®ã dßng ®iÖn t¶i : it = víi a < < Dßng ®iÖn t¶i kh«ng cã dßng cña mét h×nh sin . Theo khai triÓn Fourier nã gåm thµnh phÇn c¬ b¶n vµ c¸c sãng hµi bËc cao Thµnh phÇn sãng c¬ b¶n cña dßng ®iÖn t¶i i lÖch chËm sau ®iÖn ¸p nguån (V) mét gãc j . => Ngay c¶ trong tr­êng hîp t¶i thuÇn trë l­íi ®iÖn xoay chiÒu vÉn ph¶i cung cÊp mét l­îng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng. Tõ c«ng thøc tÝnh P ta thÊy : B»ng c¸ch lµm biÕn ®æi gãc a tõ 0 ¸ p ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc c«ng suÊt t¸c dông cung cÊp cho m¹ch t¶i tõ gi¸ trÞ cùc ®¹i: Pmax = 2.Tr­êng hîp t¶i thuÇn c¶m a/ S¬ ®å nguyªn lý : b/ D¹ng ®iÖn ¸p c/ C«ng thøc tÝnh to¸n * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn t¶i. -> * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p trªn t¶i -> * C«ng suÊt m¹ch t¶i tiªu thô ( c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ) P = Uc . Ic = d/ Nguyªn lý lµm viÖc cña XAAC 1 pha víi t¶i thuÇn c¶m. Khi q = a cho xung më T1 , dßng ®iÖn t¶i t¨ng dÉn lªn vµ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i sau ®ã gi¶m xuèng vµ ®¹t gi¸ trÞ 0 khi q = b. Khi Thyristor T1 më , ta cã ph­¬ng tr×nh. H»ng sè tÝch ph©n I0 ®­îc x¸c ®Þnh theo sù kiÖn : Khi q = a th× i = 0 . Cuèi cïng ta nhËn ®­îc biÓu thøc cña dßng ®iÖn t¶i. Gãc b ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch thay q = b khi i = 0 -> b = Khi q = p + a cho xung më T2 §Ó s¬ ®å lµm viÖc nghiªm chØnh khi t¶i thuÇn c¶m ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : b £ p + a -> Do ®ã gãc a ph¶i n»m trong giíi h¹n : Dßng ®iÖn t¶i lµ dßng gi¸n ®o¹n do dßng i1 , i2 t¹o nªn . Khai triÓn Fourier cña nã bao gåm thµnh phÇn sãng c¬ b¶n ( i) vµ c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc cao Thµnh phÇn sãng c¬ b¶n lÖch chËm sau ®iÖn ¸p nguån (V) mét gãc lµ ®éc lËp víi gãc më 3. Tr­êng hîp t¶i (R+L) a. S¬ ®å nguyªn lý b. D¹ng ®iÖn ¸p : c. C«ng thøc tÝnh to¸n : * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p nhËn ®­îc trªn t¶i : Uc = U . * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn t¶i : * C«ng suÊt t¸c dông cung cÊp cho m¹ch Ph¹m vi ®iÒu chØnh gãc ®iÒu khiÓn a Víi t¶i trë kh¸ng , ®Ó ®iÖn ¸p ra t¶i thay ®æi tõ 0 ®Õn b»ng ®iÖn ¸p nguån th× ph¹m vi ®iÒu chØnh gãc ®iÒu khiÓn : j < a < 1800 Trong ®ã : d/ Nguyªn lý lµm viÖc cña §AXC mét pha víi t¶i trë c¶m. Khi Thyristor T1 më ra ta cã ph­¬ng tr×nh. H»ng sè tÝch ph©n A ®­îc x¸c ®Þnh theo sù kiÖn: Khi q = a th× i = 0 -> BiÓu thøc cña dßng i cã d¹ng BiÓu thøc trªn ®óng trong kho¶ng tõ (q - a) ¸q = b Gãc b ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch thay q =b vµ ®¹t i=o Sin ( b -j ) - sin (a -b) = 0 Víi II- Xung ¸p xoay chiÒu 3 pha Qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña XAAC 3 pha phøc t¹p h¬n nhiÒu so víi 1 pha v× c¸c pha ¶nh h­ëng m¹nh sang nhau vµ cßn tuú thuéc vµo nhiÒu yÕu tè : s¬ ®å ®Êu van, gãc ®iÒu kiÖn cô thÓ , tÝnh chÊt t¶i . Th«ng th­êng ,khi ph©n tÝch sù ho¹t ®éng cña s¬ ®å ta ph¶i x¸c ®Þnh lóc nµo c¶ 3 pha cïng dÉn , lóc nµo chØ cã 2 pha dÉn còng nh­ kho¶ng dÉn cña c¸c van . NÕu mçi pha chØ cã mét van dÉn th× toµn bé ®iÖn ¸p 3 pha nguån ®Òu nèi t¶i NÕu chØ 2 pha cã van dÉn th× mét pha nguån bÞ c¾t khái t¶i -> do ®ã ®iÖn ¸p ®­a ra t¶i lµ ®iÖn ¸p d©y nµo ®ang cã van dÉn Kh«ng cã tr­êng hîp chØ cã mét pha dÉn dßng Ta l­u ý r»ng trong hÖ thèng ®iÖn ¸p 3 pha, dßng cã thÓ ch¶y qua c¶ 3 pha hoÆc chØ qua 2 pha Khi dßng ch¶y qua c¶ 3 pha th× ®iÖn ¸p trªn mçi pha ®óng b»ng ®iÖn ¸p pha Khi dßng ch¶y qua c¶ 2 pha th× ®iÖn ¸p trªn pha t­¬ng øng b»ng ®iÖn ¸p d©y Sau ®©y ta ph©n tÝch sù ho¹t ®éng cña s¬ ®å qua c¸c tr­êng hîp sau : Víi 0 : ChØ cã c¸c giai ®o¹n 3 van vµ 2 van cïng dÉn Víi 600 : ChØ cã c¸c giai ®o¹n 2 van cïng dÉn Víi 900: ChØ cã c¸c giai ®o¹n 2 van dÉn hoÆc kh«ng cã van nµo dÉn c¶ 1. S¬ ®å ®Êu Y cã trung tÝnh ~ ~ ~ 2. S¬ ®å t¶i ®Êu Y kh«ng trung tÝnh ~ ~ ~ 3. S¬ ®å t¶i ®Êu D ~ ~ ~ Quy luËt chung: ë mçi thêi ®iÓm trong mét pha chØ cã thÕ cã mét van dÉn -> trong m¹ch sè l­îng van ®ång thêi dÉn lín nhÊt lµ 3 van . Trªn h×nh vÏ chØ tr×nh bµy d¹ng ®iÖn ¸p t¶i ®Êu sao cã trung tÝnh , t¶i ®Êu kh«ng cã trung tÝnh vµ t¶i ®Êu sao. iii. D¹ng ®iÖn ¸p 1. a = 0 - 600 . Trong ph¹m vi gãc a nµy sÏ cã c¸c giai ®o¹n 3 van vµ 2 van dÉn xen kÏ nhau * C«ng thøc tÝnh to¸n * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha t¶i. Uan = * C«ng suÊt P: = -> P = Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å XAXC 3 pha Dïng 6 Thyristor ®©u song song ng­îc ®Êu víi t¶i thuÇn trë, t¶i ®Êu theo h×nh sao vµ c¸ch ly víi nguån a = 30 +Trong kho¶ng : q = q1 ¸q2 Van mét ®Énßng ë pha A ; Van6 dÉn ë pha B ; van 5 dÉn ë pha C -> dßng cã thÓ ch¶y qua 3 pha -> Cã UZA = UA + Trong kho¶ng : q = q2 - q3 Van mét dÉn ë pha A ; van 6 dÉn ë pha B -> dßng cã thÓ ch¶y qua 2 pha -> cã UZA = 1/2. UAB + Trong kho¶ng : q = q3 - q4 Van 1 dÉn ë pha A ; Van 2 dÉn ë pha C ; Van 6 dÉn ë pha B -> UZA = 1/2. UAB + Trong kho¶ng : q = q4 - q5 Van 1 dÉn ë pha A ; Van 2 dÉn ë pha C -> UZA = 1/2. UAB + Trong kho¶ng : q = q5 - q6 Van 1 dÉn ë pha A ; Van 2 dÉn ë pha C ; Van 3 dÉn ë pha B -> UZA = UA 2. Tr­êng hîp : q = 600 - 900 Trong ph¹m vi nµy lu«n chØ cã c¸c giai ®o¹n 2 van dÉn : §å thÞ ®iÖn ¸p pha A , a = 750, gãc dÉn cña Thyristor kh«ng ®æi * C«ng thøc tÝnh to¸n * Gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p qu¸ t¶i. Uan = * C«ng suÊt: P = 3. Tr­êng hîp : 900 <a < 1200 * D¹ng ®iÖn ¸p * C«ng thøc tÝnh to¸n Trong tr­êng hîp nµy chØ cã c¸c giai ®o¹n 2 van dÉn hoÆc kh«ng van nµo dÉn c¶ P = -> P = 4 - §¸nh gi¸ vµ nhËn xÐt Qua c¸c ph­¬ng ph¸p trªn ta thÊy: a. S¬ ®å t¶i ®Êu Y cã trung tÝnh : ¦u ®iÓm: - S¬ ®å gièng hÖt 3 m¹ch ®iÒu ¸p 1 pha ®iÒu khiÓn dÞch pha theo ®iÖn ¸p l­íi do ®ã ®iÖn ¸p trªn c¸c van b¸n dÉn nhá h¬n v× ®iÖn ¸p ®Æt vµo van b¸n dÉn lµ ®iÖn ¸p 3 pha. C¸c van ®Êu ë ®iÖn trung tÝnh nªn sè van gi¶m ®i mét nöa. Nh­îc ®iÓm: Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy ®ßi hái ta ph¶i ra ®óng 6 ®Çu d©y mµ bé khëi ®éng cña ta kh«ng phï hîp. ChÝnh v× vËy ta kh«ng sö dông s¬ ®å nµy. b. S¬ ®å t¶i ®Êu D : HiÖn nay s¬ ®å t¶i ®Êu D lµ s¬ ®å th«ng dông nh­ng v× s¬ ®å kh«ng cã ®iÓm trung tÝnh nªn ta kh«ng sö dông s¬ ®ß nµy. c. S¬ ®å t¶i ®Êu Y kh«ng cã ®iÓm trung tÝnh: Qua c¸c s¬ ®å trªn ta nhËn thÊy s¬ ®å nµy lµ s¬ ®å ®¸p øng ®­îc ®Çy ®ñ nh÷ng yªu cÇu mµ ®Ò tµi ®Æt ra. ChÝnh v× vËy ta lùa chän s¬ ®å nµy. S¬ ®å nµy cã nhiÒu ®iÓm kh¸c víi s¬ ®å cã d©y trung tÝnh . ë ®©y dßng ®iÖn ch¹y gi÷a c¸c pha víi nhau nªn ®ång thêi ph¶i cÊp xung ®iÒu khiÓn cho 2 Thyristor cña 2 pha mét lóc . Tuy nhiªn ë s¬ ®å nµy còng cã h¹n chÕ lµ viÖc cÊp xung ®iÒu khiÓn nh­ thÕ ®«i khi gÆp khã kh¨n trong m¹ch ®iÒu khiÓn, ngay c¶ khi viÖc ®æi thø tù pha nguån l­íi còng cã thÓ lµm cho s¬ ®å kh«ng ho¹t ®éng IV- TÝnh chän vµ b¶o vÖ van: 1. C¸c ®iÒu kiÖn ®Ó tÝnh chän vµ b¶o vÖ van . * C¸c ®iÒu kiÖn ®Ó b¶o vÖ van: - Khi chän van ta ph¶i chó ý tíi c¸c th«ng sè ®Ò bµi ®· cho , ë ®©y ta cã : P = 250 (kw) , cosj = 0,85 , U = 380/220 , kÌm theo c¸c yªu cÇu sau ®©y ®èi víi van lµ : - §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt Ungmax - Gi¸ trÞ trung b×nh cho phÐp ®èi víi dßng ®iÖn Itb - §iÒu kiÖn lµm m¸t cho van - HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn , ®iÖn ¸p. * §iÒu kiÖn lµm m¸t cho van: - V× van b¸n dÉn rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é , nªn khi lµm viÖc nÕu nhiÖt ®é mÆt ghÐp v­ít qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp th× dï trong thêi gian rÊt ng¾n còng cã thÓ ph¸ háng thiÕt bÞ b¸n dÉn . ChÝnh v× vËy mµ ta ph¶i cã nh÷ng biÖn ph¸p lµm m¸t ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho c¸c van b¸n dÉn . Th«ng th­êng ta cã 3 ph­¬ng ph¸p lµm m¸t sau. - Lµm m¸t tù nhiªn : dïng c¸nh t¶n nhiÖt vµ th«ng giã tù nhiªn , ph­¬ng ph¸p nµy ®¹t hiÖu suÊt 25%-30%. - Lµm m¸t b»ng th«ng giã c­ìng bøc : b»ng c¸ch l¾p qu¹t giã vµo c¸nh t¶n nhiÖt víi tèc ®é 15 m/s , hiÖu suÊt sö dông 30% - 40%. - Lµm m¸t b»ng n­íc : Cho n­íc ch¶y tuÇn hoµn qua van, hiÖu suÊt cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ 90%. - C¨n cø d÷ kiÖn ®Ò bµi ta chän ph­¬ng ph¸p lµm m¸t b»ng th«ng giã c­ìng bøc víi tèc ®é qu¹t lµ 12 m/s. * §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van lµ : Ungmax = U2 =.220 = 538,9 (V) *§iÖn ¸p van cÇn cã lµ : Uv = ku.Ungmax = 1,6.38,9 = 862,2 (V) Ku - lµ hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p * Dßng ®iÖn t¶i lµ : It = Thay sè vµo ta ®ù¬c : It = = 447 (A) Dßng ®iÖn trung b×nh qua van lµ : Itbv = (A) Thay sè vµo ta ®­îc : Ibv = 896 (A) Ki =1,4 lµ hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn Víi c¸c sè liÖu trªn ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta chän van TB- 320 víi c¸c th«ng sè cña van nh­ sau : Gi¸ trÞ dßng t¶i trung b×nh cho phÐp ®èi víi dßng ®iÖn :I = 630(A) §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt : Ungmax = 1000 (V) §iÖn ¸p r¬i trªn van : = 1 (V) Thêi gian kho¸ : toff = 100 (s) Dßng ®iÒu khiÓn : I®k = 300A §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn : U®k = 7 (V) = 50 (A) = 100 (V/s) 2. B¶o vÖ van khi vËn hµnh : - Thyristor rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é , qu¸ ®iÖn ¸p ®Þnh møc cã thÓ lµm háng van . V× vËy ta ph¶i cã nh÷ng biÖn ph¸p b¶o vÖ cho van - Th«ng th­êng cã hai nguyªn nh©n : -Nguyªn nh©n néi t¹i : Do sù tÝch tô trong c¸c van b¸n dÉn , khi kho¸ Thyristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m.Gi÷a c¸c An«t vµ Kat«t cña Tiristor xuÊt hiÖn qu¸ ¸p. -Nguyªn nh©n bªn ngoµi: nh÷ng nguyªn nh©n nµy th­êng x¶y ra ngÉu nhiªn nh­ khi ®ãng c¾t kh«ng t¶i m¸y biªn ¸p , khi cÇu ch× b¶o vÖ nh¶y , khi cã sÊm sÐt... §Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ng­êi ta th­êng dïng m¹ch R- C ®Êu song song víi Thyristor ®Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y nªn. ch­¬ng iii : thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I- S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn Ur Uc S 1 T 1 2 3 4 Trong ®ã : Ucm : §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn(®iÖn ¸p 1 chiÒu) Ur : §iÖn ¸p ®ång b, hoÆc ®iÖn ¸p xoay chiÒu HiÖu ®iÖn ¸p Ucm – Ur ®­îc ®­a vµo kh©u so s¸nh lµm viÖc nh­ mét Trig¬ . Khi Ucm – Ur = 0 th× Trig¬ lËt tr¹ng th¸i, ë ®Çu ra cña nã nhËn ®­îc mét chuçi xung h×nh ch÷ nhËt. Kh©u 2 lµ mét ®a hµi mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh Kh©u 3 lµ kh©u khuÕch ®¹i xung. Kh©u 4 lµ kh©u biÕn ¸p xung. B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo Ucm ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ cña xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc më a. II- C¸c nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. Cã hai nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn c¬ b¶n sau ®©y: 1- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Trong nguyªn t¾c nµy ng­êi ta dïng hai ®iÖn ¸p ®ã lµ: Dßng ¸p ®ång bé Ur cã d¹ng r¨ng c­a , ®ång bé víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt- catèt cña Thyristor. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Uc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é. Tæng ®¹i sè cña Ur+ Uc ®­îc ®­a tíi ®Çu vµo cña nét kh©u so s¸nh. Nh­ vËy b»ng c¸ch lµm biÕn ®æi Uc ng­êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc gãc më a Khi Uc = 0 ta cã a = 0 Khi Uc 0 Khi ®ã Uc vµ a cã quan hÖ : a = Ng­êi ta lÊy Ucmax = Urmax . VËy a = (Ur+Uc) Uc Uc p 2p Uc wt a Ur 2- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng ARCCOS. Theo nguyªn t¾c nµy ng­êi ta còng dïng hai ®iÖn ¸p: §iÖn ¸p ®ång bé Ur v­ît tr­íc ®iÖn ¸p anèt- catèt cña Thyristor mét gãc b»ng p/2. ( Víi UAK= Asin(wt) th× Ur= B cos(wt) ) §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Uc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo hai h­íng : d­¬ng vµ ©m. ( h×nh vÏ) a U U Ur 0 wt Uc Ur Tæng ®¹i sè (Ur+Uc) ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh Khi Ur+Uc= 0 th× ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh Uc+ Bcosa = 0 Khi ®ã a= arccos(a/b) . Ng­êi ta lÊy b= Ucmax. Khi Uc= 0 th× a = p/2. Khi Uc= Ucmax th× a = p Khi Uc= -Ucmax th× a = 0 Nh­ vËy : Khi cho Uc biÕn thiªn tõ (-Ucmax) ®Õn (+Ucmax) th× a biÕn thiªn tõ 0 ®Õn p. III - Chøc n¨ng vµ nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn M¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c chøc n¨ng sau : - §iÓu khiÓn ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn anèt, ca tèt, Thyristor. - T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®­îc Thyristor ( xung ®iÒu khiÓn th­êng cã biªn ®é tõ 2 ®Õn 10V, ®é réng xung tx = 20 ®Õn 100 ms ®èi víi thiÕt bÞ chØnh l­u, tx £ 10 ms ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi tÇn sè cao) §é réng xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc : tx = Trong ®ã: Idt - dßng duy tr× cña Thyristor di - tèc ®é t¨ng tr­ëng cña dßng t¶i dt - thêi gian x¶y ra sù t¨ng tr­ëng cña dßng t¶i HÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi dïng ®Ó h×nh thµnh vµ t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn cã d¹ng xung vµ so s¸nh ®é réng xung nhÊt ®Þnh, ph©n bè chóng theo c¸c pha vµ thay ®æi thêi ®iÓm ®­a xung kÝch th«ng vµo c¸c van cña bé biÕn ®æi. C¸c yªu cÇu c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸cbé biÕn ®æi phô thuéc vµo d¹ng phÇn tö, c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña chóng vµ ®Æc tÝnh cña t¶i. V× vËy c¸c yªu cÇu chÝnh cÇn cã cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ: §¶m b¶o ph¸t xung víi ®ñ c¸c yªu cÇu ®Ó më van: - §ñ biªn ®é Uc. - §ñ ®é réng xung(tc). - S­ên xung ph¶i ng¾n(ts= 0,5¸1ms) U 1s tc - §¶m b¶o tÝnh ®èi xøng ®èi víi c¸c kªnh ®iÒu khiÓn. C¸c xung ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o ®èi xøng theo pha. NÕu kh«ng ®¶m b¶o ®èi xøng c¸c xung ®iÒu khiÓn th× c¸c Thyristor cña bé biÕn ®æi nhiÒu pha sÏ g©y ra sù kh«ng c©n b»ng vÒ gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ch¶y qua c¸c Thyristor ®ã. Víi s¬ ®å ®iÒu khiÓn c¸c Thyristor trong s¬ ®å chØnh l­u nhiÒu pha th× ®é lÖch pha cho phÐp cña c¸c xung ®iÒu khiÓn ë c¸c kªnh kh¸c nhau ph¶i ë trong ph¹m vi tõ 10¸30 øng víi cïng mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn.(h×nh vÏ) 10¸30 600 1200 1800 00 V1 V2 V3 2400 3000 V5 V4 V6 3600 - §¶m b¶o c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc. BiÕn ¸p xung th­êng ®­îc sö dông nh­ mét kh©u truyÒn xung cuèi cïng ë tÇng khuÕch ®¹i so s¸nh t¹i xung. §iÖn ¸p chÞu ®ùng gi÷a s¬ cÊp vµ thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p ph¶i ®¹t ®­îc tõ 1500V ®Õn 2000V khi s¬ ®å lµm viÖc víi ®iÖn ¸p l­íi ®iÖn 1240 VAC. - §¶m b¶o ®óng quy luËt thay ®æi vÒ pha cña xung ®iÒu khiÓn . §©y lµ yªu cÇu ®Ó ®¶m b¶o ph¹m vi ®iÒu chØnh cña gãc ®iÒu khiÓn a. VÝ dô: §èi víi chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn hoÆc c¸c s¬ ®å biÕn ®æi xung ¸p xoay chiÒu , th«ng th­êng ®èi víi chØnh l­u ®iÒu khiÓn th× gãc ®iÒu khiÓn a ph¶i thay ®æi ®­îc trong ph¹m vi 100¸1700. - Cã thÓ h¹n chÕ ®­îc ph¹m vi ®iÒu chØnh cña gãc a kh«ng phô thuéc vµo sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p l­íi. - Kh«ng g©y nhiÔu ®èi víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®iÖn tö kh¸c ë xung quanh. - Cã kh¶ n¨ng b¶o vÖ qu¸ ¸p , qu¸ dßng, mÊt pha… vµ b¸o hiÖu khi cã sù cè. IV. X©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn 1. Kh©u ®ång pha §©y lµ kh©u t¹o ®iÖn ¸p d¹ng xung vu«ng cã pha ®ång pha víi ®iÖn ¸p nguån , ®Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu nµy ta sö dông IC khuyÕch ®¹i thuËt to¸n trong x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn. - §iÖn ¸p nguån nu«i: V= 518 -HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a cæng ®¶o vµ kh«ng ®¶o U®=25(V) -NhiÖt ®é vËn hµnh: T=-250 850C a. S¬ ®å cÊu tróc ch©n +V 3 7 6 2 4 - V H×nh 3.1 Nh×n vµo ®Æc tÝnh khuyÕch ®¹i ta thÊy Ur , Uv2 rÊt nhá -> ®èi víi c¸c K§P chØ cÇn mét biÕn thiªn rÊt nhá cña Uv còng g©y ra Ubh ®Çu ra do ®ã ta ®Êu bé khuyÕch ®¹i thuËt to¸n kh«ng cã nèi tiÕp nh­ h×nh d­íi ®©y th× nã lµ mét kh©u so s¸nh cã ®Æc tÝnh truyÒn ®¹t thø 2 Ur = Nh­ vËy qua ph©n tÝch ta thÊy khi ®­a ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång ba pha víi Uv lín h¬n UVk® vµ so s¸nh víi U® th× ta ®­îc xung ®ång bé * S¬ ®å nèi chi tiÕt kh©u ®ång pha. OA1 D1 R1 D2 R2 VR1 U~ +E -E 6 7 4 3 2 - O O E b. Nguyªn lý ho¹t ®éng : TÝn hiÖu xoay chiÒu h¹ ¸p qua D1,D2 ®­îc läc thµnh 1 chiÒu lÊy nöa d­¬ng tÝn hiÖu nµy ®­îc ®em so s¸nh víi tÝn hiÖu ®Æt trªn VR3 so s¸nh (cïng dÊu) khi Uv>U® xung ra mang phÇn ©m ®Çu ra cña kh©u ®«ng pha ta ®­îc xung cã hai nöa ©m d­¬ng ®ång pha víi ®iÖn ¸p nguån xoay chiÒu c. C«ng thøc tÝnh to¸n kh©u ®ång pha Uthø cÊp ba = U2=12v ®­a vµo D1,D2 Us¬ cÊp ba =U1=220v U®=I Chän R0=1kW Id = Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn ®iot D1 ,D2 : Ung=v Chän D1,D2 lo¹i IN 4007 cã Ung=50 v §iÖn trë R2 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n 0A1 th­êng chän R1sao cho dßng ®iÖn ®i vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n Iv < 1mA Do ®ã R1 §iÖn ¸p U2= Chän nhá b»ng 50 ®Ó d¶i ®iÒu chØnh lín, ta cã : U0= v Chän ®iÖn trë R2,VR3 theo ph©n ¸p sau: U0= -> R2 + VR3=10VR3 -> R2= 9VR3 -> R2 =9(kW ) Chän VR3=1kW 2. Kh©u t¹o r¨ng c­a. a. S¬ ®å nguyªn lý : b. D¹ng ®iÖn ¸p U4 q q U3 C1 R4 D3 OA2 R5 R6 D4 c. Nguyªn lý ho¹t ®éng Bãng T1 dïng ®Ó lµm nguån dßng n¹p cho tô C, nhê c¸ch m¾c theo s¬ ®å baz¬ chung nªn dßng IC rÊt æn ®Þnh. Khi T2 bÞ kho¸ tô C sÏ ®­îc n¹p ®iÖn bëi dßng IC = const vµ tuyÕn tÝnh. Khi ®­a xung vµo më T2, T2 më vµ tô C sÏ phãng ®iÖn qua T2 d. C«ng thøc tÝnh to¸n * TÝnh dßng ®iÖn n¹p cña tô C1 : Chän OA2 lµ lo¹i mA741, tô C1 cã U = 35 V , C = 0,47 mF Chän UC1max = UC2max = 10 V ë ®©y ta chän chu k× phãng n¹p cho tô lµ 10 ms Thêi gian n¹p tn = 0,56 ms Thêi gian phãng tp = 9,44 ms Dßng ®iÖn n¹p lµ: In = = iC Gi¸ trÞ ®iÖn tÝch trªn tô lµ : CC(t) = - = U - tp Khi t = tp th× Ut = 0 Þ U = tp ,(víi E = 12 V ) Thay sè : 12 = Þ R4 = 10 ( kW ) Chän ®ièt D3, D4 lo¹i 1N 4009 Chän R6 = 10 kW 3. Kh©u so s¸nh. M¹ch so s¸nh thùc hiÖn hai tÝn hiÖu lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc ®Æt vµo cöa (+) cña OA3 vµ ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®Æt vµo cöa (-) cña OA3. ë ®©y ta chän OA3 lo¹i m P741 a. S¬ ®å nguyªn lý. E +E OA3 R7 D5 U§k -E b. D¹ng ®iÖn ¸p. q U5 U4 q U®k c. Nguyªn lý ho¹t ®éng : TÝn hiÖu r¨ng c­a ®­îc ®­a vµo cöa (+) cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®­îc ®em so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn trªn VR2 so s¸nh ng­îc, khi nµo tÝn hiÖu r¨ng c­a nhá h¬n tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn th× suy ra khuÕch ®¹i thuËt to¸n mang phÇn d­¬ng, khi tÝn hiÖu RC lín h¬n tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn th× xung ra mang phÇn ©m -> ®Çu ra cña kh©u so s¸nh ®­îc 1 xung cã c¶ phÇn ©m phÇn d­¬ng qua ®iot D5 läc bít phÇn (-) ®i vµ xung ra chØ cßn nöa (+) ®em xung nµy trén víi xung chïm ë kh©u t¹o xung chïm vµ ®­a ra cöa BE cña T1,T2 kh©u khuÕch ®¹i d. TÝnh to¸n th«ng sè kh©u so s¸nh. U0= U®k- Ur U®k= E - UR8 Theo ph©n ¸p t¹i ®iÓm A ta cã : U®k= -> U®k theo l1 vÏ chän = v U®k= 6,7 v chän E = -15 (v) -> Gi¸ trÞ E = 15 v v -> R8=12,4 VR2 Chän VR2=10k th× R8=12,4k Chän R7= R8 + Rc Rc=14 (kW) R8=4,5 kW R7=7,5kW 4. Kh©u t¹o xung chïm. a. S¬ ®å nguyªn lý b. D¹ng ®iÖn ¸p Uchïmt C2 R13 R11 R10 R12 OA4 D9 Uc Ur + - T1 T2 c. Nguyªn lý ho¹t ®éng : Khi ®­a nguån nu«i +E,-E vµo ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n 0A4 cã ®iÖn ¸p. Gi¶ sö Ua(+) qua R tô C ®ù¬c n¹p ®iÖn 0A4. So s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p ®­îc ®Æt lÊy qua ph©n ¸p qua R11,R12 ®Æt vµo khuÕch ®¹i Uc lín dÇn b»ng ®iÖn ¸p ®Çu ra so s¸nh tr¸i dÊu Uc víi U®Æt. Uc >U®Æt ®¶o dÊu lªn xuèng liªn tiÕp v× Uc lóc n¹p lóc phãng trong kh©u "t¹o xung chïm". ë m¹ch ®iÒu khiÓn ®Çu ra m¾c thªm 1 Tranzitor thuËn ®Ó lo¹i nöa (+) cña xung ®i lÊy nöa (-). Khi ®ã nguån E phãng ®iÖn qua EC ®em trén víi xung ra cña kh©u so s¸nh. d. TÝnh to¸n th«ng sè vµ chän m¹ch dao ®éng t¹o xe dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Ur=E Chän R12=R11 = 10 kW ->T1=T2 -> T = 2.R10C2ln(1+2) -> T= 2,2.R10.C2 T=2,2.R10.C2 -> Chän tô C2= 0,1mF LÊy f=10kHz -> T = (s) = 100.10-6 (s) = 100 (ms) R10= kW Chän T2 lo¹i Tranzitor thuËn A564, R13 = 10 kW - U=50 (v) - I = 100 mA - b = 10 U®k > URC th× ®Çu ra cña OA3 lµ ®iÖn ¸p d­¬ng ( + ) U®k < URC th× ®Çu ra cña OA3 lµ ®iÖn ¸p ©m ( - ) 5. TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung 5.1- TÝnh BAX Theo phÇn tÝnh chän van ta ®· chän Thyristor cã: Ug = 7 V Ig = 300 mA * Ta chän s¬ bé: - VËt liÖu lµm lâi s¾t lµ thÐp Perit HM lâi cã d¹ng h×nh trô cã DH = 50 A/m vµ DB = 0,7 T, cã khe hë kh«ng khÝ. - Tû sè m¸y biÕn ¸p xung chän m = 1,5 - §iÖn ¸p thø cÊp : U2 = Ug = 7 V - §iÖn ¸p s¬ cÊp : U1 = m ´ U2 = 1,5 ´ 7 = 10,5 V - Dßng ®iÖn thø cÊp: I2 = Ig = 600 mA - Dßng ®iÖn s¬ cÊp: I1 = = = 400 mA - §é réng xung : tx = 600ms = 6´10-4 s - Møc sôt biªn ®é xung : S = 0,15 Chän ®é tõ thÈm kh«ng khÝ m0 = 10-6 H/m - §é tõ thÈm trung b×nh m tb cña lâi thÐp: m tb = m tb = = 1,4 ´ 104 H/m ThÓ tÝch lâi thÐp : V = V = = 12 cm3 Chän Q = 2,25 (cm2) a = 1,5(cm) , b = 1,5 (cm) h = 3 (cm) Ký hiÖu lâi thÐp III 12´10 - Chän hÖ sè lÊp ®Çy K = 0,76 - Sè vßng d©y cuén s¬ cÊpBAX: W1 = = = 870 vßng - Sè vßng d©y cuén thø cÊp BAX: W2 = = = 580 vßng Chän J1 = J2 = 2 A/mm2 - TiÕt diÖn d©y s¬ cÊp: S1 = = = 0,2 mm - §­êng kÝnh d©y s¬ cÊp: d1 = = = 0,6 mm - TiÕt diÖn d©y thø cÊp: S2 = = = 0,3 mm §­êng kÝnh d©y thø cÊp: d2 = = = 0,6 mm Thùc tÕ ta th­êng dïng BAX b»ng vËt liÖu ferit cã kÝch th­íc vá ngoµi vµ g«ng h×nh trô lµ 30 x 25 (mm2) . 5.2- TÝnh chän kh©u khuÕch ®¹i xung a. S¬ ®å nguyªn lý + E2 R14 D8 D9 D6 D11 D10 R10 T1 T1 T2 R11 b. Nguyªn lý ho¹t ®éng Kh©u khuÕch ®¹i xung lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu xung U7 ë ®iÓm 7 thµnh tÝn hiÖu còng cã biªn ®é , ®é réng vµ c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó kÝck më tranzito T1. c. C«ng thøc tÝnh to¸n Chän c¸c ®ièt D6 , D7 , D8 lo¹i 2608 cã c¸c th«ng sè sau: U = 220 V I = 5 A Chän bãng tranzito c«ng suÊt T2 lo¹i HI 1061 cã c¸c th«ng sè sau: UEC = 35 V IEC = 5 A b = 100 Ta cã : IEC T2 = I1BAX = 0,4 A TÝnh ®­îc dßng IBT2 : IBT2 = = = 40mA ( ë ®©y ta chän b = 10 ) Þ IECT1 = IBT2 = 40 mA * TÝnh dßng IBT1 : ( Víi bT1 = 10 ) IBT1 == = 4 mA ë ®©y ta chän tranzito T1 lo¹i C828 cã c¸c th«ng sè sau: UEC = 250 V IEC = 350 mA ; b = 100 * TÝnh ®iÖn trë R11 Th«ng th­êng sôt ¸p trªn tranzito lµ kho¶ng 0,6 V VËy : R11 = = = 1,5 W Chän c¸c ®iÖn trë R10 =R14 = 10 kW Bé ph¸t xung cho kªnh ®iÒu khiÓn Thyristor T2 còng cã th«ng sè t­¬ng tù. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn D¹ng ®iÖn ¸p Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn Khi cÊp nguån xoay chiÒu vµo phÝa s¬ cÊp cña biÕn ¸p ®ång pha dÉn ®Õn ®iÖn ¸p bªn phÝa thø cÊp sÏ ®­îc chØnh l­u qua diot D1, D2 ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p ®ång pha ®­a vµo cöa ©m cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA1 vµ ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p U0 ®Æt vµo cöa d­¬ng OA1. Khi ®ã ®iÖn ¸p t¹i c¸c ®iÓm 1 vµ 2 ta ®­îc d¹ng ®iÖn ¸p t¹i c¸c ®iÓm ®­îc tr×nh bµy trªn b¶n vÏ lµ U1, U2. §iÖn ¸p ®ång pha ®­îc ®­a vµo kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a (dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA2) ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p RC cã xung ®iÖn ¸p ®ång bé víi ®iÖn ¸p nguån. D¹ng ®iÖn ¸p ra cña kh©u t¹o ®iÖn ¸p RC lµ U3 . - Sau ®ã ®iÖn ¸p RC ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn nhë khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA3, ®iÖn ¸p RC ®­a vµo cöa d­¬ng cña OA3 cßn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc ®­a vµo cöa ©m cña OA3 víi nhiÖm vô lµ t¹o ra xung ®iÒu khiÓn. NÕu Udk > URC . ë ®Çu ra cña OA3 ta nhËn ®­îc xung ©m NÕu U®k < URC ë ®Çu ra cña OA3 ta nhËn ®­îc xung d­¬ng Vµ ®iÖn ¸p ®o ®­îc ë ®Çu ra cña OA3 chÝnh lµ U4. Kh©u ph¸t xung chïm sö dông khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA4, nhê sù phãng n¹p cña tô C lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn ta nhËn ®­îc xung chïm cã tÇn sè f = 10 KHz. Khi ®ã ta ®­îc ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm 5 lµ U5. Xung ®iÒu khiÓn ( U4 ) vµ xung chïm (U5) cïng ®­îc ®­a vµo phÇn tö AND, sau ®ã ®­îc ®­a tíi kh©u khuÕch ®¹i xung qua ®iÖn trë h¹n chÕ R15 . Lóc nµy xung ®iÒu khiÓn lµ nh÷ng xung d­¬ng (U6) ®­îc ®­a ®Õn s¬ cÊp biÕn ¸p xung sÏ ®­îc c¶m øng sang phÝa thø cÊp biÕn ¸p xung cã cùc tÝm t­¬ng øng më c¸c ®i ®èt D8, D10 vµ ®­a dßng ®iÒu khiÓn vµo gi÷a cùc ®iÒu khiÓn catèt cña (T .) KÕt luËn Qua 10 tuÇn thùc hiÖn ®Ò tµi: ThiÕt kÕ bé khëi ®éng ®Ó khëi ®éng cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha, em thÊy ®Ò tµi nµy thËt bæ Ých cho nh÷ng sinh viªn s¾p ra tr­êng nh­ chóng em, v× thùc tÕ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé lµ nh©n tè rÊt quan träng trong c«ng nghiÖp, nghiªn cøu vÒ ®Æc ®iÓm cña nã, vÒ nh÷ng ph­¬ng ph¸p khëi ®éng, ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, tÝnh to¸n nh÷ng phÇn tö trong bé khëi ®éng ®Ó thiÕt kÕ m¹ch khëi ®éng ®éng c¬. §iÒu ®ã sÏ gióp Ých nhiÒu cho c«ng viÖc sau nµy. TËp ®ß ¸n nµy mÆc dï cßn nhiÒu h¹n chÕ, nh­ng trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi ®· gióp em tù ®¸nh gi¸ vµ hiÓu kü h¬n vÒ c¸c kiÕn thøc chuyªn m«n, ®ã còng lµ kÕt qu¶ cña nhiÒu n¨m häc tËp cïng víi sù d¹y dç rÊt tËn t×nh cña c¸c thÇy c« trong khoa, trong bé m«n T§HXNCN. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n tíi c¸c thÇy c« vµ ®Æc biÖt lµ thÇy gi¸o TS. Vâ Minh ChÝnh ®· chØ b¶o rÊt tËn t×nh ®Ó em hoµn thµnh quyÓn ®å ¸n nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Hµ Néi, ngµy 21 th¸ng 1 n¨m 2005 Sinh viªn thùc hiÖn TrÇn ThÞ Ph­¬ng HiÒn Tµi liÖu tham kh¶o 1. TruyÒn ®éng ®iÖn Bïi Quèc Kh¸nh – NguyÔn V¨n LiÔn – NguyÔn ThÞ HiÒn 2. §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn BÝnh 3. M¸y ®iÖn Vò Gia Hanh – TrÇn Kh¸nh Hµ - Phan Tö Thô – NguyÔn V¨n S¸u 4. §iÖn tö c«ng suÊt Vâ Minh ChÝnh – Ph¹m Quèc H¶i – TrÇn Träng Minh Môc lôc Lêi nãi ®Çu Ch­¬ng I: Giíi thiÖu chung vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé I- Giíi thiÖu chung. 2 II- Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ K§B. 5 III- §Æc tÝnh c¬ b¶n cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. 9 IV - C¸c ph­¬ng ph¸p më m¸y cña ®éng c¬ K§B 13 V. X©y dùng m¹ch lùc 19 Ch­¬ng II: Giíi thiÖu vÒ tÝnh to¸n bé biÕn ®æi I. Xung ¸p xoay chiÒu 1 pha 24 II- Xung ¸p xoay chiÒu 3 pha 31 III. D¹ng ®iÖn ¸p - nguyªn lý lµm viÖc 34 IV- TÝnh chän vµ b¶o vÖ van: 39 ch­¬ng iii : thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I- S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn 42 II- C¸c nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. 43 III - Chøc n¨ng vµ nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn 46 IV. X©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn 49 1. Kh©u ®ång pha 49 2. Kh©u t¹o r¨ng c­a. 52 3. Kh©u so s¸nh. 53 4. Kh©u t¹o xung chïm. 55 5. TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung 57 S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn 61 D¹ng ®iÖn ¸p 62 KÕt luËn 65 Tµi liÖu tham kh¶o 66 * S¬ ®å m¹ch lùc: ~ ~ ~ §K

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docthiet ke bo khoi dong dong co dong bo 3 pha.DOC
  • docthiet ke bo khoi dong dong co ko dong bo 3 pha.DOC
Luận văn liên quan