Đồ án Thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động chính máy tiện

µm viÖc tõ th«ng ®éng c¬ gi÷ nguyªn. §Ó ®iÒu chØnh tèc ®é tiÕn hµnh thay ®æi kÝch thÝch m¸y ph¸t th«ng qua biÕn trë R sÏ lµm thay ®æi søc ®iÖ ®éng m¸y ph¸t ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ §, lµm cho ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ § thay ®æi dÉn tíi tèc ®é ®éng c¬ còng thay ®æi. §¶o chiÒu quay ®éng c¬ b»ng c¸ch ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ m¸y ph¸t K th«ng qua cÇu dao CD, ®iÖn ¸p ®éng c¬ ®¶o chiÒu, ®éng c¬ sÏ ®­îc d¶o chiÒu quay. 1.1 Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ cña ®éng c¬ § Víi U­ =EF – R­F .I ­ ; M = Kq§ . I­ Þ Þ Thay w = w0 - Dw. Trong ®ã : - U­ lµ ®iÖn ¸p phÇn øng ®Æt vµo ®éng c¬ §. (V) - R­F ; R­§ lµ ®iÖn trë phÇn øng m¸y ph¸t ®éng c¬ (W) - I­ lµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ m¸y ph¸t (A) - tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®éng c¬ § - ®é sôt tèc ®é cña ®éng c¬ øng víi gi¸ trÞ M 1.2 C¸c ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng F - §. §Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cña ®éng c¬ øng víi c¸c TH : §Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ë vïng d­íi ®­êng ®Æc tÝnh tù nhiªn ta gi÷ cho tõ th«ng ®éng c¬ lµ ®Þnh møc (q§=q®m = const) vµ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬ § vµ R­ = const ( gi¶ sö U­¯). Ta cã : - Tèc ®é kh«ng t¶i : w0 = - §é cøng ®Æc tÝnh c¬ : b = - Ta thu ®­îc c¸c ®­êng ®Æc tÝnh song song víi ®­êng ®Æc tÝnh tù nhiªn. - Khi gi¶m ®iÖn ¸p th× momen ng¾n m¹ch vµ dßng ng¾n m¹ch cña ®éng c¬ gi¶m øng víi mét phô t¶i nhÊt ®Þnh. Do ®ã ®©y còng lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn khi khëi ®éng Tõ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ F - § ta cã hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ lµ nh÷ng ®­êng th¼ng song song n»m ë c¶ bèn gãc phÇn t­ cña mÆt ph¼ng täa ®é víi ®Æc tÝnh cøng w0 w( rad/s) MC 0 TN Rf3 §Ó ®éng c¬ cã tèc ®é trªn vïng ®Æc tÝnh tù nhiªn ta gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p ®Æt vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬ § vµ ®iÒu chØnh t¨ng ®iÖn trë RK§ ë m¹ch kÝch tõ ®éng c¬ vµ gi÷ q = q®m. Ta cã: - Tèc ®é kh«ng t¶i: Rf1 - §é cøng ®Æc tÝnh c¬:Rf2 - Khi t¨ng ®iÑn trë khëi ®éng th× b cµng nhá, nghÜa lµ ®Æc tÝnh c¬ cµng dèc. XÐt ¶nh h­ëng cña tõ th«ng: gi¶ thiÕt : U­ = U®m = const. Rk§ = const. Muèn thay ®æi tõ th«ng ta thay ®æi kÝch th­íc kÝch tõ Ikt cña ®éng c¬: Tèc ®é kh«ng t¶i: §é c÷ng ®Æc tÝnh c¬: Trªn thùc tÕ th­êng ®iÒu chØnh gi¶m tõ th«ng, khi tõ th«ng gi¶m th× w0 ­ vµ b¯ . Ta cã hä ®Æc tÝnh c¬ t­¬ng øng khi gi¨m tõ th«ng. §Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬ 1c KT§L khi gi¶m tõ th«ng §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬1c KT§L khi gi¶m tõ th«ng - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch : - Momen ng¾n m¹ch : Mnm = kq§ . Inm = var ¯ Þ Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é theo h­íng t¨ng tèc. Cã thÓ ®iÒu chØnh momen, kh«ng thÓ ®iÒu chØnh ®­îc dßng ®iÖn.Trong thùc tÕ trong vïng phô t¶i: MC = 0 – 2 M®m . Khi gi¶m tõ th«ng th× w0 t¨ng nhiÒu h¬n so víi phÇn t¨ng cña Dw nªn tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn. ë vïng phô t¶i MC > 2 M®m th× Dw t¨ng nhiÒu h¬n so víi w0 t¨ng nªn tèc ®é l¹i gi¶m. Nh­ vËy ta cã: F Gi¶m q§ Gi¶m qF w (rad/s) w 0 - w 0 0 M C U ®m ,q ®m (1) (2) Vïng 1: D¹ng c¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ d­íi Vïng ®Æc tÝnh TN. Vïng 2: D¹ng c¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ trªn ®­êng ®Æc tÝnh TN. Hä c¸c ®­êng ®Æc tÝnh cña hÖ F - § Khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ tõ tèc ®é ®Þnh møc (w®m) xuèng thÊp nhê søc ®iÖn ®éng cña m¸y ph¸t F qua viÖc gi¶m kÝch tõ m¸y ph¸t tøc lµ t¨ng RkF. Trªn thùc tÕ HT (F - §). Kh«ng cho ®­îc nh÷ng tèc ®é qu¸ thÊp. Do vËy: Muèn cã tèc ®é nhá th× ®iÖn ¸p ®Æt vµo c¬ ph¶i nhá, tøc lµ ®iÖn ¸p MF hay lµ tõ th«ng kÝch tõ m¸y ph¸t qF ph¶i nhá. Nh­ng khi t¨ng ®iÖn trë RkF th× dßng ®iÖn kÝch tõ sÏ nhá theo biÓu thøc: Nh­ng tõ th«ng qF kh«ng thÓ nhá h¬n tõ tr­êng d­ cña m¸y ph¸t khi Ikt= 0 th× s®® do tõ d­ cña MF t¹o ra còng ®· ®¹t kho¶ng (3-6%) trÞ sè s®® ®Þnh møc. Do vËy giíi h¹n cña wmin cña tèc ®é hÖ F - § lµ h¹n chÕ. Ngoµi ra khi tõ th«ng qF gi¶m t¸c dông cña phÇn øng sÏ râ rÖt, ®iÖn ¸p gi÷a n¬i tiÕp xóc chuçi than vµ vµnh gãp t¨ng lªn, ®iÖn trë m¹ch lùc trë nªn cã ý nghÜa nªn còng kh«ng thÓ gi¶m qu¸ thÊp qF . V× thÕ ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ theo c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ kkh«ng qu¸: Khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ tõ ®Þnh møc (w®m) lªn cao h¬n nhê gi¶m tõ th«ng qF tõ q®m xuèng thÊp còng chØ giíi h¹n trong ph¹m vi: D¶i ®iÒu chØnh Dq bÞ h¹n chÕ lµ do ®iÒu kiÖn®¶o chiÒu quay ®éng c¬ vµ do ®iÒu kiÖn vÒ ®é bÒn c¬ häc cña kÕt cÊu stato. Þ KÕt qu¶ ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é chung cña hÖ F - § kh«ng qu¸: Khi ®éng c¬ ®¶o chiÒu quay c¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ n»m ë gãc phÇn t­ thø III. ViÖc ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ § cña hÖ F - § ®­îc thùc hiÖn nhê ®¶o cùc tÝnh ®iÑn ¸p m¸y ph¸t F ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ th«ng qua ®¶o chiÒu quay dßng kÝch tõ cña m¸y ph¸t K. §¶o chiÒu dßng kÝch tõ m¸y ph¸t K nhê ®¶o chiÒu cÇu dao chuyÓn m¹ch CD. §©y lµ hÖ F - § kh«ng ®¶o chiÒu quay th× kh«ng cÇn m¹ch ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ cña m¸y ph¸t. I­ EF w§ E§ M§ § w (rad/s) w 0 - w 0 0 M ( I ) ( II ) ( III ) ( IV ) ChÕ ®é ®éng c¬ quay ng­îc C¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ F - § khi ®¶o chiÒu F 1.3. C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña hÖ F - §. Trong m¹ch lùc F - § kh«ng cã phÇn tö nµo phi tuyÕn nªn hÖ cã ®Æc tÝnh ®éng rÊt tèt, rÊt linh ho¹t khi di chuyÓn tr¹ng th¸i lµm viÖc. §éng c¬ § cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é ®iÒu chØnh ®­îc ë c¶ 2 phÝa, kÝch thÝch m¸y ph¸t F vµ kÝch thÝch ®éng c¬ §. §¶o chiÒu quay b»ng c¸ch ®¶o chiÒu dßng kÝch thÝch tõ m¸y ph¸t h·m ®éng n¨ng khi dßng kÝch thÝch = 0 . H·m t¸i sinh khi gi¶m tèc ®é hoÆc khi ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ. H·m ng­îc ë cuèi giai ®o¹n h·m t¸i sinh khi ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ hoÆc khi lµm viÖc æn ®Þnh víi momen t¶i cã tÝnh chÊt thÕ n¨ng. HÖ F - § cã c¸c ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn ®Çy c¶ 4 gãc phÇn t­ cña mÆt ph¼ng to¹ ®é (w , M). 1.4 C¸c tr¹ng th¸i h·m trong hÖ F - §. - ë chÕ ®é ®éng c¬ quay thuËn vµ ng­îc c¸c ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ F - § n»m ë gãc phÇn t­ thø II vµ IV. Lóc ®ã c¬ n¨ng cña hÖ ®ang cã tr­íc khi h·m sÏ chuyÓn thµnh ®iÖn n¨ng ®Ó tr¶ vÒ nguån (h·m t¸i sinh) hoÆc tiªu thô trªn toµn ®iÖn trë h·m d­íi d¹ng nhiÖt (h·m ng­îc hoÆc h·m ®éng n¨ng). w (rad/s) w 0 - w 0 0 ( I ) ( II ) ( III ) ( IV ) C¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ F - § khi ®¶o chiÒu I­ EF w§ E§ M§ § F ChÕ ®é quay thuËn I­ EF w§ E§ M§ § F ChÕ ®é quay ng­îc M (Nm) ë chÕ ®é h·m t¸i sinh. Khi hÖ F - § h·m t¸i sinh, vuµng h·m t¸i sinh n»m ë gãc phÇn t­ thø II vµ IV. Lóc nµy do |w|>|w0| nªn |E§|>|EF| ph¸t tr¶ n¨ng l­îng ®iÑn vÒ nguån. Lóc nµy m¸y ph¸t F vµ ®éng c¬ § ®æi chøc n¨ng cho nhau. H·m t¸i sinh trong hÖ F - § ®­îc khai th¸c triÖt ®Ó khi gi¶m tèc ®é, khi h·m ®Ó ®¶m b¶o chiÒu quay vµ khi lµm viÖc æn ®Þnh víi t¶I cã tÝnh thÕ n¨ng. - Søc ®iÖn ®éng EF vµ E§ khi h·m t¸i sinh lµ ng­îc chiÒu nhau: Ta cã : ; Þ U = Kfw0 Mµ Þ E = Kfw Þ Do w > w0 Þ I­ < 0 dßng phÇn øng ®¶o chiÒu. w (rad/s) w 0 - w 0 0 ( I ) ( III ) ( IV ) C¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ F - § h·m t¸i sinh I­ EF w§ E§ M§ § F ChÕ ®é quay ng­îc M (Nm) I­ EF w§ E§ M§ § F H·m t¸I sinh I­ EF w§ E§ M§ § F I­ EF w§ E§ M§ § F ChÕ ®é quay thuËn - Momen ®¶o chiÒu lµ : M = k .f. I­ < 0 . Dung l­îng ®iÖn ®­îc tr¶ vÒ l­íi ®iÖn biÕn ®æi tõ c¬ n¨ng cña hÖ, c¬ n¨ng nµy kÐo ®éng n¨ng c¬ quay nhanh h¬n tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng. b) H·m ®éng n¨ng: - H·m ®éng n¨ng (H§N) x¶y ra khi c¾t kÝch tõ m¸y ph¸t nh­ng vÉn gi÷ kÝch tõ ®éng c¬. Lóc nµy: EF » 0 nªn Do ®Æc tÝnh c¬ khi H§N lµ: - Dßng ®iÖn h·m ng­îc tõ biÓu thøc: §éng n¨ng dù tr÷ trong hÖ biÕn ®æi thµnh ®iÖn n¨ng vµ tiªu thô d­íi d¹ng nhiÖt trong cuén d©y cña ®éng c¬ vµ m¸y ph¸t. w (rad/s) C¸c ®­êng ®Æc tÝnh h·m ®éng n¨ng cña hÖ F - § I­ EF w§ E§ M§ § F M (Nm) Ih EF w§ E§ M§ § F H·m ®éng n¨ng Ih EF w§ E§ M§ § F I­ EF w§ E§ M§ § F H·m ®éng n¨ng c) H·m ng­îc: Khi h·m ng­îc suÊt ®iÖn ®éng m¸y ph¸t ®¶o chiÒu vµ trë nªn cïng chiÒu víi suÊt ®iÖn ®éng cña ®éng c¬. Còng cã thÓ gi÷ nguyªn chiÒu suÊt ®iÖn ®éng m¸y ph¸t (hay cùc tÝnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo r«to ®éng c¬) n¨ng l­îng ®éng c¬ bÞ kÐo quay ng­îc do t¶i thÕ n¨ng nªn su©t ®iÖn ®éng ®éng c¬ bÞ ®¶o chiÒu vµ trë nªn cïng chiÒu víi suÊt ®iÖn ®éng m¸y ph¸t. C¸c ®­êng ®Æc tÝnh h·m ng­îc n»m gi÷a ®Æc tÝnh h·m ®éng n¨ng víi trôc hoµnh OM. w (rad/s) C¸c ®­êng ®Æc tÝnh h·m ng­îc cña hÖ F - § I­ EF w§ E§ M§ § F M (Nm) Ih EF w§ E§ M§ § F Ih EF w§ E§ M§ § F I­ EF w§ E§ M§ § F 1.5 §Æc ®iÓm cña hÖ F - §. * §¸nh gi¸ chÊt l­îng cña hÖ thèng : - ¦u ®iÓm : + Ph¹m vi ®iÒu chØnh dÓ dµng vµ lín. + Cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh rÊt b»ng ph¼ng, trong ph¹m vi ®iÒu chØnh. + Tæn hao khi më m¸y, ®¶o chiÒu quay vµ khi ®iÒu chØnh tèc ®é bÐ, v× qu¸ tr×nh nµu ®­îc thùc hiÖn trªn mÆt kÝch tõ. + Cã thÓ ®¶o chiÒu ®éng c¬ mét c¸ch dÓ dµng. + Cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cao. + §Æc tÝnh qu¸ ®é tèt, thêi gian qu¸ ®é ng¾n + §iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t b»ng ph¼ng cã lîi cho ®éng c¬ + Cã kh¶ n¨ng giö cho ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ cao vµ kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. - Nh­îc ®iÓm : + HÖ thèng sö dông nhiÒu m¸y ®iÖn quay cho nªn g©y ån, kÕt cÊu c¬ khÝ cång kÒnh chiÕm nhiÒu diÖn tÝch + Tæng c«ng suÊt ®Æt lín. + Vèn ®Çu t­ ban ®Çu lín. + M¸y ®iÖn mét chiÒu th­êng cã tõ d­ lín, ®Æc tÝnh tõ hãa cã trÓ nªn khã ®iÒu chØnh s©u tèc ®é. 1.6 HÖ F - § víi c¸c kh©u ph¶n håi. Víi nh÷ng hÖ T§§ ®ßi hái d¶I ®iÒu chØnh réng cÇn ®iÒu chØnh s©u vµ æn ®Þnh tèc ®é lín h¬n, còng nh­ cÇn t¨ng ®é nh¹y cña hÖ thèng nh»m gi¶m thêi gian qu¸ ®é. Víi hÖ F - § b×nh th­êng kh«ng ®¸p øng ®­îc nhu cÇu ®ßi hái cña hÖ thèng hiÖn ®¹i ho¸. Chóng ta ph¶i thiÕt kÕ sö dông mäi kh¶ n¨ng tèi ­u nhÊt ®Ó sö dông vµ cã tÝnh chÊt kinh tÕ nhÊt. Muèn vËy ta ph¶i thay thÕ m¸y ph¸t F th«ng th­êng b»ng c¸c nguån ¸p m¸y ®iÖn kh¸c nhau vµ ®­a vµo ph¶n håi nh­ : Kh©u ph¶n håi d­¬ng dßng ®iÖn phÇn øng. Kh©u ph¶n håi ©m ¸p – d­¬ng dßng kÕt hîp. Kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é. Kh©u ph¶n håi cã ng¾t. 2. Ph­¬ng ¸n 2 :HÖ truyÒn ®éng Tiristor - §éng c¬ . HÖ truyÒn ®éng T - § lµ hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ 1C- KT§L ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng hoÆc thay ®æi ®iªn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ th«ng qua c¸c bé BB§ chØnh l­u dïng. HÖ thèng cã thÓ thay ®æi tèc ®é tõ ®¶o chiÒu quay ®éng c¬. ViÖc ®o¶ chiÒu quay ®éng c¬ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ qua 2 bé chØnh l­u 3 pha cã ®iÒu khiÓn CL1 vµ CL2 ®­îc nèi theo s¬ ®å h×nh tia hoÆc h×nh cÇu ®­îc nèi nh­ h×nh vÏ: A B C ia Ib ic T1 T2 T3 S¬ ®å nèi d©y h×nh tia S¬ ®å nèi d©y h×nh cÇu Ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ cã 1 sè h¹n chÕ do cã cuén c¶m cã hÖ sè tõ c¶m lín lµm t¨ng thêi gian ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng cã s¬ ®å ®iÒu khiÓn nh­ h×nh vÏ d­íi: §éng c¬ § ®­îc ®iÒu chØnh qua 2 vïng: T1: Vïng d­íi tèc ®é c¬ b¶n: Nhê thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ qua bé chØnh l­u 3 pha cã ®k: CL1 khi qua thuËn vµ CL2 khi quay ng­îc. §iÖn ¸p thay ®æi lu«n nhá h¬n gi¸ trÞ ®Þnh møc. T2: Vïng trªn tèc ®é c¬ b¶n: Nhê thay ®æi dßng kÝch tõ ( thay ®æi tõ th«ng d­íi gi¸ trÞ ®Þnh møc) qua bé chØnh l­u CL3 cã ®iÒu khiÓn. HÖ th«ng F - § cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tr¬n (j » 1) víi ph¹m vi ®iÒu chØnh lín D = 102 – 103. HÖ T - § cã ®é tin cËy cao, qu¸n tÝnh nhá, hiÖu suÊt lín, kh«ng g©y ån. 3 fa CL2 K2 K1 CL1 E I­ Ikt KT§ CL3 3 fa 2.1 S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ thèng. Giíi thiÖu qua vÒ s¬ ®å: §éng c¬ 1chiÒu kÐo m¸y s¶n xuÊt § quay. FT: m¸y ph¸t tèc dïng ®Ó ph¶n håi ©m tèc ®é phÇn øng ®éng c¬. BB§: Bé biÕn ®æi dïng Tiristo biÕn ®æi ®iÑn ¸p XC ® 1C cÊp cho ®éng c¬. TH – K§: kh©u tæng hîp vµ khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu. Ucd : TÝn hiÖu ®Æt vµo. Yn: TÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é. Ph¸t xung Tæng hîp vµ K§ U®k BB§ A B C Ud § FT S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ T - § 2.2. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng T - §. - Gi¶ sö ban ®Çu ®iÖn ¸p ®­îc nèi vµo l­íi ®iÖn ¸p thÝch hîp ®Ó ®éng c¬ quay. §­a vµo hÖ thèng 1 ®iÖn ¸p ®Æt víi tèc ®é nµo ®ã cña ®éng c¬ kh©u qua kh©u tæng hîp vµ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu vµ m¹ch ph¸t xung ®Ó lµm xuÊt hiÖn c¸c xung ®­a tíi c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristo – BB§. NÕu lóc nµy c¸c van ®ã ®ang ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn th× van sÏ më. §Çu ra cña BB§ sÏ cã ®iÖn ¸p Uc® ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ Þ lµm cho ®éng c¬ quay víi ®iÑn ¸p chñ ®¹o. - Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc nÕu v× mét lý do nµo ®ã lµm cho tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi, gi¶ sö theo h­íng gi¶m th× ta cã: U®k = Uc® - g. n Nªn khi n gi¶m ® U®k ­® a ¯ ® U®k ­ ®n t¨ng ®Õn ®iÓm lµm viÖc yªu cÇu. Khi n t¨ng qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp th× x¶y ra qu¸ tr×nh ng­îc l¹i chÝnh lµ qu¸ tr×nh æn ®Þnh tèc ®é. 2.3. §Æc tÝnh c¬ cña hÖ T - §. Trong hÖ T - § nguån cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ lµ bé chØnh l­u Tiristo. Dßng ®iÖn chØnh l­u còng chÝnh lµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ - Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho hÖ T - § ë chÕ ®é dßng liªn tôc . Ed = E0. cosa ® §Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng: Trong ®ã : S R­ tæng trë toµn m¹ch phÇn øng ®éng c¬. Khi t¨ng gãc ®iÒu khiÓn a tõ (0¸P) th× suÊt ®iÖn ®éng biÕn thiªn tõ ( E0¸-E0) vµ ta nhËn ®­îc 1 hä ®­êng ®Æc tÝnh song song n»m ë nöa bªn ph¶i (gãc phÇn t­ thø I vµ IV) cña mÆt ph¼ng t¹o ®é (w,t) do c¸c van kh«ng cã cho dßng ®iÖn phÇn øng ®æi chiÒu. C¸c ®Æc tÝnh cña hÖ F - § v× cã sôt ¸p do hiÖn t­îng chuyÓn m¹ch gi÷a c¸c van cña BB§, Gãc më a cµng lín ® ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ cµng nhá. Khi ®ã ®Æc tÝnh c¬ h¹ thÊp vµ øng víi 1 momen c¶n MC nµo ®ã ® tèc ®é ®éng c¬ gi¶m (wA > wB >wC ). Khi phô t¶i nhá th× c¸c ®Æc tÝnh c¬ cã ®é dèc lín h¬n ( phÇn n»m trong vïng g¹ch chÐo) ®ã lµ vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n. Gãc më a cµng lín (khi ®iÒu chØnh s©u) th× vïng dßng ®iÖn cã d¹ng elÝp. Tèc ®é kh«ng t¶I lý t­ëng: WA WB WC 0 A B C a = D a1 a2 a3 a4 Giíi h¹n WMax Tuy nhiªn tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng w0 chØ dao ®iÓm cña trôc tung víi ®o¹n th¼ng cña ®Æc tÝnh c¬ kÐo dµi. Thùc tÕ do cã vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n nªn tèc ®é kh«ng t¶i t­ëng lµ lín nhÊt. 2.4. C¸c s¬ ®å nèi d©y cña bé b¸n dÉn. Tïy thuéc vµo c«ng suÊt vµ chÕ ®é lµm viÖc cña truyÒn ®éng ®Ó lùu chän s¬ ®å chØnh l­u t­¬ng øng. S¬ ®å nèi d©y cña BB§ bao gåm: Nèi h×nh tia. Nèi h×nh cÇu. Nèi ®èi xøng vµ kh«ng ®èi xøng. Ta xÐt 2 tr­êng hîp : chØnh l­u h×nh tia vµ chØnh l­u h×nh cÇu. S¬ ®å nèi d©y h×nh tia N pha. §Æc ®iÓm s¬ ®å: T1, T2, T0, lµ c¸c van chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn. Sè van chØnh l­u b»ng sè ®iÖp ¸p xoay chiÒu. A B C C B A T1 T1 T2 T2 T0 T0 0 0 § § S¬ ®å chØnh l­u h×nh tia N pha Nèi Katèt chung S¬ ®å chØnh l­u h×nh tia N pha Nèi Anèt chung S¬ ®å chØnh l­u h×nh tia N pha S¬ ®å thay thÕ C¸c cùc cïng tªn cña c¸c van ®­îc nèi l¹i víi nhau t¹o thµnh 1 cùc cña ®iÖn ¸p chØnh l­u. Cùc cßn l¹i lµ trung tÝnh cña nguån. Sè ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh l­u b»ng sè pha cña ®iÖn ¸p xung. NÕu c¸c van nèi Katèt chung th× ta cã s¬ ®å nèi Katèt chung ( t­¬ng tù víi Anèt ). Ho¹t ®éng cña s¬ ®å : §Ó c¸c van chØnh l­u më ph¶i tho¶ m·n 2 ®iÒu kiÖn sau: §iÖn ¸p gi÷a Katèt vµ Anèt ph¶i d­¬ng. Cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Do ®Æc ®iÓm trªn mµ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc thêi ®iÓm më cöa c¸c van b¸n dÉn trong kho¶ng nöa chu kú ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt lªn van. Víi chØnh l­u pha ë 1 thêi ®iÓm bÊt kú lu«n cã mét van dÉn ®éng ®ã lµ van nèi víi pha nµo ®ã cã thÓ d­¬ng nhÊt vµ cã dßng ®iÒu khiÓn. Trong thêi gian 1 chu kú 1 pha sÏ lÇn l­ît ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i d­¬ng c¸ch nhau 1 kho¶ng thêi gian lµ 1/N chu kú, thêi gian më tèi ®a 1 van lµ 1/ N chu kú ®iÖn ¸p. Thêi ®iÓm më tù nhiªn cña c¸c van trong s¬ ®å chØnh l­u N pha ®­îc tÝnh tõ thêi ®iÓm ®iÖp ¸p trªn c¸c van ®ang më thÊp h¬n ®iÖn ¸p ®Æt lªn van kÕ tiÕp. NÕu tÝnh tõ thêi ®iÓm ®iÖn ¸p cña 1 pha b¾t ®Çu d­¬ng th× thêi ®iÓm më tù nhiªn cña van ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: NÕu ta ®­a xung ®iÒu khiÓn tíi van chËm h¬n so víi thêi ®iÓm më tù nhiªn cña van 1 gãc a th× tÊt c¶ c¸c van cßn l¹i sÏ më chËm h¬n so víi thêi ®iÓm më tù nhiªn 1 gãc a. §­êng cong cña ®iÖn ¸p chØnh l­u vµ trÞ sè trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh l­u sÏ thay ®æi vµ phô thuéc vµo thêi gian më cña c¸c van. Gãc a lµ gãc më vµ a = 0 – 1800. Khi a = 0 th× hÖ chØnh l­u ®iÒu khiÓn lµm viÖc nh­ s¬ ®å kh«ng. b) S¬ ®å chØnh l­u h×nh cÇu N pha S¬ ®å chØnh l­u h×nh cÇu N pha S¬ ®å thay thÕ §Æc ®iÓm s¬ ®å : Sè van chØnh l­u b»ng 2 lÇn sè pha nguån xoay chiÒu. Mçi pha ®­îc nèi víi 2 van : mét van thuéc nhãm Anèt chung, 1 van thuépc nhãm Kat«t chung. §iÓm K nèi chung cña c¸c van t¹o thµnh cùc d­¬ng cña ®iÖn ¸p chØnh l­u. §iÓm A nèi chung cña van t¹o thµnh cùc ©m cña ®iÖn ¸p chØnh l­u. §iÖn ¸p chØnh l­u cã 2 cùu tÝnh (+) vµ (-) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å : C¸c van K nèi chung më trong nöa chu kú d­¬ng. C¸c van A nèi chung më trong nöa chu kú ©m. §Ó t¹o ra dßng ®iÖn ch¹y qua phô t¶i t¹i 1 thêi ®iÓm ph¶i cã 2 van cïng më (nh­ng kh«ng cïng pha) Thêi ®iÓm më tù nhiªn cña c¸c pha thuéc nhãm K nèi chung còng ®­îc tÝnh tõ thêi ®iÓm ®iÖn ¸p trªn van më thÊp h¬n ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸c van kÕ tiÕp. Trong 1 chu kú cña ®iÖn ¸p ®Æt vµo mçi van dÉn dßng trong kho¶n 1/N chu kú. Sù chuyÓn m¹ch dßng tõ van nµy sang van kh¸c chØ diÔn ra víi c¸c van trong cïng 1 nhãm vµ ®éc lËp víi nh¸nh kh¸c. Nh­ vËy ë nhãm K nèi chung van nµo cã thÓ d­¬ng nhÊt th× van ®ã sÏ më. Cßn nhãm A nãi chung van nµo ©m nhÊt sÏ më. Quy luËt më van: C¸c van cïng nhãm më lÖch nhau 1/3 chu kú. C¸c van cïng pha më lÖch nhau ½ chu kú. C¸c van kÕ tiÕp më lÖch nhau 1/8 chu kú. NÕu thay ®æi ®iÖn ¸p chØnh l­u th× cã thÓ tha ®æi gãc më a tÝnh tõ thêi ®iÓm më tù nhiªn. Thêi gian gian më tèi ®a cña 1 van lµ ½ chu kú vµ tèi thiÓu lµ 2p/3 chu kú. NÕu më p/2 chu kú ta co ®iÒu khiÓn 1800. NÕu më 2p/3 chu kú ta co ®iÒu khiÓn 1200. 2.5. ¦u – nh­îc ®iÓm cña hÖ T - §. ¦u ®iÓm : §é t¸c ®éng nhanh cao. Kh«ng g©y ån. DÔ dµng tù ®éng ho¸ do c¸c van b¸n dÉn cã hÖ sè khuyÕch ®¹i cong rÊt lín. C«ng suÊt tiªu hao nhá, kÝch th­íc träng l­îng nhá, gi¸ thµnh h¹ dÔ b¶o hµnh söu ch÷a. Cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tr¬n víi ph¹m vi ®iÒu chØnh réng. Cã ®é æn ®Þnh cao, qu¸n tÝnh nhá. Nh­îc ®iªm: Do c¸c van b¸n dÉn cã tÝnh phi tuyÕn d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u vµ 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 lµm xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån vµ l­íi xoay chiÒu. HÖ sè c«ng suÊt cosj thÊp. ChuyÓn ®æi tr¹ng th¸i lµm viÖc khã kh¨n do van chØ dÉn dßng theo 1 chiÒu nªn sÏ ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu cña hÖ thèng. Do c¸c vïng lµm viÖc gi¸n ®o¹n cña ®Æc tÝnh nªn kh«ng phï hîp víi truyÒn ®éng cã t¶i nhá. 3. Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng. Theo sù ph©n tÝch c¶ 2 hÖ thèng T - § vµ F - § . Mçi hÖ thèng ®Òu mang nh÷ng ­u nh­îc ®iÓm nhÊt ®Þnh vµ ®Òu ®¸p øng ®­îc yªu cÇu c«ng nghÖ ®Æt ra. Nh­ng xÐt vÒ chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt, mçi hÖ thèng ®¹t ®­îc nh÷ng møc ®é kh¸c nhau: + §èi víi hÖ T - §: DÔ ®iÒu chØnh tèc ®é. ChuyÓn ®æi tr¹ng th¸i linh ho¹t v× ®Æc tÝnh cña hÖ thèng cøng tr¶i ®Òu c¶ 4 gãc phÇn t­. Tuy nhiªn hÖ F - § khi l¾p ®Æt l¹i tèn diÖn tÝch, hiÖu suÊt kh«ng cao l¾m, khi lµm viÖc l¹i g©y ån, rung ®éng m¹nh….dÉn ®Õn chi phÝ l¾p ®Æt ph¶i cao. Trong giai ®o¹n c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ víi sù ph¸t triÓn v­ît bËc cña khoa häc kü thuËt, víi xu thÕ chung h­íng tíi môc tiªu yªu cÇu tèi ­u , ®¶m b¶o tÝnh khoa häc : gän nhÑ, kh«ng g©y ån….Do ®ã hÖ thèng F - § Ýt ®­îc chän vµ ng­êi ta ®ang dÇn dÇn thay thÕ hÖ thèng kh¸c. + §èi víi hª T - § : Tuy m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p, chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i lµm viÖc khã kh¨n, nh­ng hÖ sè T-§ l¹i cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lín, ®Æc biÖt h¬n lµ hÖ tù ®éng ho¸ cao, t¸c ®éng nhanh, chÝnh x¸c gän nhÑ, Ýt tæn hao… HiÖn nay th× xu thÕ tèi ­u ho¸ c¸c hÖ thèng tù ®éng, gai c«ng chÝnh x¸c nªn ®iÒu chØnh hÖ thèng b»ng c¸ch l¾p ghÐp hÖ thèng víi c¸c bé ®iÒu khiÓn kh¸c nh­ PLC…Nh×n chung hÖ truyÒn ®éng T - § ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®Æt ra . VËy ta chän ph­¬ng ¸n hÖ truyÒn ®«ng T - §. phÇn IIi x©y dùng s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn m¹ch ®éng lùc. M¹ch ®iÖn nguyªn lý cña hÖ thèng truyÒn ®éng chÝnh m¸y tiÖn bao gåm 2 phÇn : - S¬ ®å m¹ch ®éng lùc. - S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn. Trong ®ã m¹ch ®éng lùc lµ nh÷ng phÇn tö trùc tiÕp thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh n¨ng l­¬ng theo yªu cÇu c«ng nghÖ ®Æt ra. Cßn m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn cã chøc n¨ng ®iÒu khiÓn m¹ch ®éng lùc, thùc hiÖn qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. Nh­ vËy thiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý ph¶i ®i tõ m¹ch ®éng lùc, sau ®ã dùa vµo yªu cÇu cña m¹ch ®éng lùc x©y dùng s¬ ®å cña m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn. I. X©y dùng s¬ ®å m¹ch ®éng lùc. M¹ch ®éng lùc bao gåm c¸c phÇn tö nh­ : s¬ ®å chØnh l­u , m¸y biªn ¸p, c¸c phÇn tö b¶o vÖ …. Theo ph­¬ng ¸n lùa chän th× ta chän ®éng c¬ 1C – KT§L. Nh­ vËy viÖc thiÕt lËp m¹ch ®éng lùc chØ cßn lµ lùu chän c¸c phÇn tö trong m¹ch sao cho phï hîp. Chän s¬ ®å chØnh l­u: Nh­ ta ®· xet ë ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng th× ta cã 2 ph­¬ng ¸n chän lùu BB§ lµ s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia vµ h×nh cÇu. Tõ nh÷ng nhËn xÐt ®¸nh gi¸ so s¸nh gi÷a 2 s¬ ®å vµ kÕt hîp c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ nªn ta chän s¬ ®å chØnh l­u h×nh cÇu 3 pha lµm bé biÕn ®æi cho m¹ch lùc cña truyÒn ®éng chÝnh cho m¸y tiÖn. Chon ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu quay. Do Thyristor dÉn dßng theo 1 chiÒu vµ chØ ®iÒu khiÓn ®­îc khi më, cßn kho¸ theo ®iÖn ¸p l­íi. Cho nªn cã 2 nguyªn t¾c c¬ b¶n ®Ó x©y dùng hÖ truyÒn ®éng T - § ®o¶ chiÒu: Gi÷ nguyªn dßng ®iÖn phÇn øng vµ ®¶o chiÒu dßng kÝch tõ ®éng c¬. Ph­¬ng ph¸p nµy thêi gian ®¶o chiÒu lín kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu cña truyÒn ®éng. Khi ®¶o chiÒu th× dßng ®iÑn phÇn øng lín sinh ra tia löu ®iÖn ë chæi than, cæ gãp lµm gi¶m tuæi thä m¸y. Gi÷ nguyªn dßng ®iÖn kÝch tõ vµ ®¶o chiÒu dßng phÇn øng ®éng c¬. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ®Æc ®iÓm nh­ sau: + §¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng b»ng c¸ch sö dông c¸c tiÕp ®iÓm b»ng c¬. Sö dông cho truyÒn ®éng c«ng suÊt nhá, tÇn sè ®¶o chiÒu thÊp. Ph¸t sinh hå quang khi c«ng t¾c t¬ ®ãng c¾t. Vèn ®Çu t­ nhá dÔ ®iÒu chØnh. + §¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng b»ng c¸ch sö dông 2 BB§ song song ng­îc Muèn x©y dùng s¬ ®å m¹ch ®éng lùc ph¶i chän ®­îc s¬ ®å chØnh l­u ®Ó lµm bé biÕn ®æi cho m¹ch, nh­ ®· biÕt ë phÇn II, hÖ T-§ cã t¸c ®éng nhanh, cao, kh«ng g©y ån µo vµ dÔ tù ®éng ho¸ do c¸c van b¸n dÉn cã hÖ sè c«ng suÊt cao, ®iÒu ®ã thuËn tiÖn cho c¸c hÖ thiÕt kÕ c¸c hÖ tù ®éng ®iÒu khiÓn ®Ó n©ng cao chÊt l­îng c¸c ®Æc tÝnh tÜnh vµ ®éng cña hÖ. MÆt kh¸c c¸c m¹ch chØnh l­u ®iÒu khiÓn cã søc ®iÖn ®éng Ed phô thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn nªn cã thÓ dïng lµm nguån ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p phÇn øng hoÆc dßng kÝch thÝch ®éng c¬. Tèc ®é truyÒn ®éng ®iÖn trong hÖ thèng nµy ®­îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch biÕn ®æi gãc th«ng chËm cña van, tøc lµ ®iÒu chØnh s,®,®,E® cña bé biÕn ®æi. Khi biÕn ®æi tõ 0 ®Õn , trÞ sè E® biÕn thiªn tõ E®m ®Õn 0. Râ rµng lµ c¸c ®Æc tÝnh c¬ vµ ®Æc tÝnh tèc ®é cña truyÒn ®éng ®iÖn lµ mét hä c¸c ®­êng th¼ng song song víi nhau. C¸c ®­êng th¼ng ®ã c¾t trôc tung t¹i nh÷ng ®iÓm t­¬ng øng víi c¸c tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng : 0 = §Æc tÝnh c¬ vµ ®Æc tÝnh tèc ®é cña truyÒn ®éng ®iÖn khi bé biÕn ®æi lµ viÖc ë tr¹ng th¸i ®éng ®iÖn gi¸n ®o¹n kh«ng thÓ biÓu diÔn b»ng gi¶i tÝch ®­îc. Tr­êng hîp bé biÕn ®æi lµ viÖc ë tr¹ng th¸i dßng ®iÖn liªn tôc, nÕu biÕn ®æi gãc th«ng van th× tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng gi¶ ®Þnh biÕn ®æi trong mét ph¹m vi réng. NÕu th× =0 vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i h·m ®éng n¨ng. Khi , , hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn sÏ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh n¨ng l­îng do m¸y ®iÖn mét chiÒu sinh ra sÏ ®­îc bé biÕn ®æi van biÕn thµnh n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu ®Ó truyÒn vµo l­íi cung cÊp. Khi nµy, bé biÕn ®æi van lµm viÖc ë tr¹ng th¸i nghÞch l­u víi ®Æc ®iÓm sau: dßng ®iÖn trong m¹ch cña nguån xoay chiÒu ch¶y d­íi t¸c dông cña s.®.®. E cña ®éng c¬. trong phÇn lín kho¶ng dÉn cña van, dßng ®iÖn nµy ch¶y ng­îc chiÒu s®® cña c¸c cuén d©y m¸y biÕn ¸p. §Ó kh«ng x¶y ra hiÖn t­îng ‘‘®ét biÕn nghÞch l­u’’ víi dßng ®iÖn trong m¹ch lín gÊp nhiÒu lÇn so víi lóc lµm viÖc b×nh th­êng, dÔ g©y háng trong bé biÕn ®æi, mµ tr­íc hÕt lµ g©y nguy hiÓm cho c¸c van, ta ph¶i h¹n chÕ gãc th«ng van: Trong ®ã: lµ kho¶ng thêi gian ®Ó phôc håi tÝnh chÊt ng¾t cña van. Khi tÇn sè l­íi lµ 50Hz, gãc phôc håi tÝnh chÊt ng¾t cña van ion b»ng kho¶ng 120. §èi víi Tiaristo, thêi gian phôc håi tÝnh chÊt ng¾t kh«ng qu¸ 150, t­¬ng øng víi . Th«ng th­êng, khi ph©n tÝch ho¹t ®éng cña bé biÕn ®æi ë tr¹ng th¸i nghÞch l­u, ng­êi ta sö dông kh¸i niÖm ‘‘ gãc th«ng tr­íc’’ cña van . T­¬ng øng ®Ó lo¹i trõ hiÖn t­îng’’®ét biÕn nghÞch l­u’’ ta cã ®iÒu kiÖn h¹n chÕ sau: . Trong thùc tÕ ë c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng, van, ng­êi ta ¸p dông ba ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi chiÒu m«men ®éng c¬ sau: BiÕn ®æi chiÒu tõ th«ng ®éng c¬ khi chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng kh«ng ®æi (h×nh a). (a) (b) (c) BiÕn ®æi cùc tÝnh ®iÖn ¸p phÇn øng nhê c¸c c«ng t¾c chuyÓn ®æi (bé ®¶o chiÒu) (h×nh b). BiÕn ®æi cùc tÝnh ®iÖn ¸p phÇn øng nhê bé biÕn ®æi van hai nhãm (h×nh c). Khi ¸p dông hai ph­¬ng ph¸p ®Çu, ®éng c¬ ®­îc xung cÊp tõ bé ®iÒu khiÓn ®¬n (bé biÕn ®æi mét nhãm). Tuy nhiªn, khi ®ã rÊt khã thùc hiÖn chuyÓn ®æi tõ tr¹ng th¸i ®éng c¬ sang tr¹ng th¸i h·m víi chiÒu quay kh«ng ®æi. S¬ ®å ®Çu lµ rÎ nhÊt vµ ®¬n gi¶n nhÊt, song cã nh­îc ®iÓm lµ thêi h¹n ®¶o chiÒu lín, b»ng kho¶ng (0,5 - 2,5)s ,( do h»ng sè thêi gian cña cuén d©y kÝch tõ ®éng c¬ kh«ng lín). S¬ ®å thø hai tuy cã thêi h¹n ®¶o chiÒu nhá h¬n nh­ng van kh«ng thÓ d­íi 0,1s v× trong qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu, ph¶i ®¶m b¶o thø tù t¸c ®éng nhÊt ®Þnh trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn truyÒn ®éng ®iÖn. §èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng yªu cÇu ®¶o chiÒu nhanh vµ cÇn cã tr¹ng th¸i ®éng c¬ hay tr¹ng th¸i h·m trong cïng mét chiÒu quay cña ®éng c¬, ng­êi ta sö dông c¸c s¬ ®å cã hai nhãm van (bé biÕn ®æi kÐp). Mçi nhãm dÉn dßng ®iÖn theo mét chiÒu nªn bé biÕn ®æi cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn theo c¶ hai chiÒu. Bé biÕn ®æi nh­ vËy cã thÓ ®­îc nèi theo nhiÒu s¬ ®å kh¸c nhau. Cã 2 bé chØnh l­u ®iÒu khiÓn lµ s¬ ®å ®Êu chÐo vµ s¬ ®å song song ng­îc. VÒ mÆt nguyªn lý th× s¬ ®å ®Êu chÐo hoÆc s¬ ®å song song ng­îc ho¹t ®éng t­¬ng tù nh­ nhau. Khi BB§ nµy lµm viÖc th× BB§ kia nghØ, khi ®æi chÕ ®é cña BB§ th× dßng ®iÖn qua t¶i ®­îc ®æi chiÒu. Thùc tÕ ng­êi ta hay sö dông s¬ ®å ®Êu song song ng­îc víi c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn kh¸c nhau. Trong s¬ ®å song song ng­îc, c¶ hai nhãm van ®Òu ®ù¬c cung cÊp tõ mét nhãm d©y cuèn thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p. Khi hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn lµm viÖc ë tr¹ng th¸i ®éng c¬, mét nhãm van, vÝ dô 1V, lµm viÖc ë tr¹ng th¸i chØnh l­u cßn nhãm kia 2V bÞ kho¸ hoÆc chuÈn bÞ lµm viÖc ë tr¹ng th¸i nghÞch l­u. Trong tr­êng hîp thø hai, ®Ó lo¹i trõ hiÖn t­îng truyÒn n¨ng l­îng do 1V biÕn ®æi vµo l­íi qua 2V ta ph¶i b¶o ®¶m E®2> E®1. NÕu 2V lµm viÖc ë tr¹ng th¸i chØnh l­u, th× 1V ph¶i ®­îc kho¸ hoÆc chuÈn bÞ lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u. Khi ®ã, t­¬ng øng víi tr­êng hîp trªn, ta cã Ed1 Ed2: Nh­ vËy nãi chung Edn1 Edc2 , trong ®ã Edn1 , Edc2 – s.®.® cña c¸c nhãm van bé biÕn ®æi lµm viÖc ë tr¹ng th¸i nghÞch l­u vµ chØnh l­u. Khi hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn lµm viÖc ë tr¹ng th¸i h¶m t¸i sinh, mét nhãm van lµm viÖc ë tr¹ng th¸i nghÞc l­u, cßn nhãm van kia bÞ kho¸ hoÆc chuÈn bÞ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u. Tr­êng hîp nµy còng ph¶i ®¶m b¶o quan hÖ Edn1 Edc2 Tr¹ng th¸i lµm viÖc cña bé biÕn ®æi van ®¶o chiÒu phô thuéc rÊt nhiÒu vµo ph­¬ng thøc ®iÒu khiÓn c¶ hai nhãm van . Khi ®iÒu khiÓn chung, tÝn hiÖu ®iÒn khiÓn ®­îc ®­a vµo c¶ hai nhãm van sao cho ®¶m b¶o ®­îc Edn1 Edc2 . Tr­êng hîp nµy cÇn h¹n chÕ dßng ®iÖn c©n b»ng ch¹y gi÷a hai nhãm van d­íi t¸c dông cña c¸c trÞ sè tøc thêi cña s.®.® c¸c nhãm van. Do ®ã trong m¹ch cña bé biÕn ®æi ng­êi ta nèi c¸c cuén kh¸ng c©n b»ng CB1 – CB4, nh­ h×nh vÎ. H×nh 2- 10: S¬ ®å nèi song song ng­îc cña hÖ thèng CL - § cã ®¶o chiÒu quay. §Ó lo¹i trõ dßng ®iÖn c©n b»ng ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn riªng c¸c nhãm van cña bé biÕn ®æi . Khi ®ã c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn (xung) chØ ®­îc ®­a vµo nhãm van ®ang lµm viÖc, cßn ë nhãm van kia (nhãm kh«ng lµm viÖc t¹i thêi ®iÓm dang xÐt ) kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn nªn nã bÞ ng¾t. ®Ó thay ®æi tr¹ng th¸i lµm viÖc cña bé biÕn ®æi ng­êi ta dïng mét thiÕt bÞ biÕn ®æi ®Æc biÖt ®Ó ban ®Çu lµm mÊt xung ®iÒu khiÓn trªn nhãm van ®ang lµm viÖc, råi sau ®ã mét kho¶ng thêi gian ng¾n (5 - 10s) ®­a xung ®iÒu khiÓn lªn nhãm van thø hai. Víi thø tù nh­ vËy th× tr¹ng t¸i dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n cña bé biÕn ®æi sÏ t­¬ng øng víi qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn tõ tr¹ng t¸i déng c¬ sang tr¹ng t¸i h¶m vµ ng­îc l¹i C¸c ®Æc tÝnh tèc ®é vµ ®Æc tÝnh c¬ cña truyÒn ®éng van ®¶o chiÒu cã ®iÒu khiÓn riªng c¸c nhãm van phô thuéc vµo c¸ch phèi hîp c¸c gãc ®iÒu khiÓn ­u ®iÓm cña ph­¬ng thøc ®iÒu khiÓn riªng so víi ®iÒu khiÓn chung lµ: Kh«ng cÇn nèi cuén kh¸ng c©n b»ng TËn dông ®­îc kh¶ n¨ng m¸y biÕn ¸p (Ed.d.cmax = E®m ) gi¶m bít ®­îc x¸c suÊt ®ét biÕn nghÞch l­u v× thêi gian biÕn ®æi lµm viÖc ë tr¹ng th¸i nghÞch l­u Ýt h¬n. Gi¶m ®­îc tæn thÊt n¨ng l­îng vµ n©ng cao hiÖu suÊt truyÒn ®éng ®iÖn do kh«ng cã dßng ®iÖn c©n b»ng. tuy nhiªn, khi ®iÒu chØnh riªng, yªu cÇu vÒ ®é tin cËy cña thiÕt bÞ chuyÓn ®æi (®Ó chuyÓn xung ®iÒu khiÓn tõ nhãm van nµy sang nhãm van kia) cao h¬n; cã mét kho¶ng hë khi chuyÓn ®æi bé biÕn ®æi tõ tr¹ng th¸i chØnh l­u sang tr¹ng th¸i nghÞch l­u, nªn thêi h¹n cña qu¸ tr×nh qu¸ ®é t¨ng lªn. Còng cÇn chó ý r»ng, ph­¬ng tøc ®iÒu khiÓn riªng kh«ng thÓ sö dông cho c¸c hÖ truyÒn ®éng cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ë tr¹ng t¸i kh«ng t¶i lý t­ëng hoÆc trong vïng gÇn ®ã (nh­ thang m¸y ch¼ng h¹n ) v× tr¹ng th¸i dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n cña bé biÕn ®æi t­¬ng øng víi c¸c phô t¶i nhá cña ®éng c¬. §Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch, th­êng ng­êi ta chon m¸y biÕn ¸p cã ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch lín Unm = 8 – 10%, do ®ã xBA còng cã trÞ sè lín. kÕt qu¶ lµ thµnh phÇn ®iÖn trë cña bé biÕn ®æi do hiÖn t­îng gi¶m ¸p trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch c¸c van kh¸ lín. §ã lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm mÒm ®Æc tÝnh c¬ cña truyÒn ®éng ®iÖn. NÕu bé biÕn ®æi ®­îc nèi vµo l­íi xoay chiÒu kh«ng qua m¸y biÐn ¸p th× ng­êi ta ph¶i nèi cuén kh¸ng h¹n chÕ dßng ®iÖn vµo m¹ch xoay chiÒu nèi tiÕp víi bé biÕn ®æi. C¶m kh¸ng xBA vµ RBA cña m¸y biÕn ¸p nªn hiÖn t­îng trªn vÈn tån t¹i. §Ó më réng ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é cña hÖ truyÒn ®éng nµy, cã thÓ sö dông c¸c håi tiÕp gièng nh­ trong hÖ thèng F - §, nh­ håi tiÕp d­¬ng theo dßng ®iÖn phÇn øng, håi tiÕp ©m theo tèc ®é vµ theo ®iÖn ¸p. §Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn trongbé biÕn ®æi vµ trong phÇn øng ®éng c¬, sö dông håi tiÕp ©m dßng ®iÖn cã ng¾t ; khi ®ã truyÒn ®éng ®iÖn cã ®Æc tÝnh m¸y xóc. V× bé biÕn ®æi van cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lín, nªn trong nhiÒu tr­êng hîp cã thÓ thùc hiÖn c¸c håi tiÕp kÓ trªn kh«ng qua khuyÕch ®¹i trung gian Ta cã s¬ ®å m¹ch lùc nh­ sau : Trong s¬ ®å gåm cã: M¸y biÕn ¸p BA :Lµm nhiÖm vô cung cÊp nguån cho m¹ch CK lµ cuén kh¸ng dïng ®Ó läc nguån 1 chiÒu gäi lµ cuén kh¸ng san b»ng. BD lµ c¸c m¸y biÕn dßng ®­îc s÷ dông ®Ó lÊy tÝn hiÖu ©m dßng ®iÖn, ®­a trë l¹i khèng chÕ ®Çu vµo m¹ch ®iÒu khiÓn. C¸c bé R-C ®­îc m¾c song song víi c¸c Tiristor trong c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch vµ biÕn thiªn du/dt ; di/dt § lµ ®éng c¬ ®Þªn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, dïng ®Ó truyÒn ®éng cho hÖ thèng. 3. Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å m¹ch ®éng lùc II.thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. Nh­ ta ®· biÕt, ®Ó c¸c van cña bé chØnh l­u cã thÓ më t¹i thêi ®iÓm mong muèn th× ngoµi ®iÒu kiÖn t¹i thêi ®iÓm ®ã trªn van cã ®iÖn ¸p thuËn th× trªn cùc ®iÒu khiÓn G vµ K cña van ph¶i cã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (th­êng gäi lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn). §Ó cã hÖ thèng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn xuÊt hiÖn ®óng theo yªu cÇu më van ng­êi ta sö dông m¹ch ®iÖn t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®ã gäi lµ m¹ch ®iÒu khiÓn. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn c¸c Tiristor ph¶i ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu cÇn thiÕt vÒ c«ng suÊt, biªn ®é còng nh­ thêi gian tån t¹i. Do ®Æc ®iÓm cña Tiristor lµ khi van ®· më th× viÖc tån t¹i tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn n÷a hay kh«ng còng kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn dßng qua van. V× thÕ h¹n chÕ c«ng suÊt cña m¹ch ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ gi¶m tæn thÊt trªn vïng cùc ®iÒu khiÓn t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Tiristor cã d¹ng xung. Trong hÖ thèng truyÒn ®éng ta dïng c¸c hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®ång bé, khèng chÕ theo nguyªn t¾c pha ®øng víi s¬ ®å khèi nh­ sau : Trong ®ã: Khèi 1 : Khèi ®ång bé hãa vµ ph¸t xung r¨ng ca khèi nµy cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu ®ång bé hãa vµ ph¸t ra ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c­a ®­a ®Õn khèi so s¸nh. Khèi 2 : Khèi so s¸nh cã nhiÖm vô so s¸nh hai tÝn hiÖu ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c­a URC vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®Ó ph¸t ra xung ®iÖn ¸p ®­a tíi m¹nh t¹o xung. Khèi 3: Khèi t¹o xung cã nhiÖm vô t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®a tíi U1: §iÖn ¸p l­íi xoay chiÒu cung cÊp cho bé chØnh l­u. urc: ®iÖn ¸p tùa h×nh r¨ng ca lÊy tõ ®Çu ra cña khèi §BH - FXRC u®k: ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu dïng ®Ó ®iÒu khiÓn gi¸ trÞ gãc më cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor. Kh©u ®ång bé hãa vµ ph¸t xung r¨ng c­a : Cã rÊt nhiÒu lo¹i m¹ch ®iÖn ®Ó t¹o ra xung r¨ng c­a nh­ng trong tr­êng hîp nµy chän kh©u ®ång bé ho¸ sau : ThiÕt bÞ cña m¹ch gåm : - BA§ lµ m¸y biÕn ¸p ®ång bé xoay chiÒu mét pha gåm mét cuén d©y pha s¬ cÊp vµ hai cuén d©y pha thø cÊp cã cùc tÝnh ng­îc nhau. §Ó lÊy tÝn hiÖu ®ång bé vµ hai cuén d©y pha thø cÊp cßn l¹i ®éc lËp víi hai cuén d©y trªn dïng ®Ó cung cÊp ®iÖn ¸p nguån nu«i cho m¹ch ®iÒu khiÓn. - Trªn m¹ch ra cña cuén d©y thø cÊp lÊy tÝn hiÖu ®ång bé cã c¸c phÇn tö lµ m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a, trong ®ã : + M¹ch gåm Tr2, §Z, R4, WR lµ m¹ch æn ®Þnh dßng ®Ó n¹p tô. + URC lµ ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®Çu ra cña s¬ ®å. + U0 lµ ®iÖn ¸p æn ®Þnh trªn ®ièt æn ¸p DZ; ic1, ic2 lµ dßng ®iÖn cùc gãp Tr1 vµ Tr2 Nguyªn lý lµm viÖc cña kh©u ®ång bé hãa vµ ph¸t xung r¨ng c­a : §iÖn ¸p Ucb2 gi÷a cùc ph¸t ra vµ cùc Tr2 lµ Ucb2 = U0 – ic2.RWR, víi RWR lµ trÞ sè ®iÖn trë cña biÕn trë WR. Do sôt ¸p gi÷a cùc ph¸t va cùc gèc cña mét Tranzitor hÇu nh­ kh«ng ®æi nªn ta xem Ucb2 = A = const, vËy ta cã : ic2 = (U0- Ucb2)/RWR = 1 const mÆt kh¸c ta l¹i cã dßng ®iÖn qua cùc gãp Tr2 lµ kh«ng ®æi. Ta gi¶ thiÕt r»ng : t¹i t = 0 th× U®b = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang chu kú d­¬ng, t¹i t = 0 th× ®iÖn ¸p trªn tô C = 0. VËy sau thêi ®iÓm t = 0 th× U®b > 0 nªn ®ièt D ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn, D sÏ më dÈn ®Õn cã dßng ®iÖn tö cuén thø cÊp BA§ ®i qua R2 vµ D, nÕu bá qua sôt ¸p rÊt nhá trªn cuén d©y m¸y biÕn ¸p ®ång bé hãa vµ trªn ®ièt D th× trªn R2 ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p b»ng toµn bé søc ®iÖn ®éng thø cÊp BA§ tøc lµ U®b. §iÖn ¸p sôt trªn R2 lóc nµy cã thÓ d­¬ng ®Æt vµo cùc ph¸t Tr2 cßn thÕ ©m dÆt vµo cùc gèc Tr1, do vËy m¹ch gèc ph¸t Tranzitor bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ Tr1 khãa vµ tô ®­îc n¹p ®iÖn bëi dßng cùc gãp Tr2 cã gi¸ trÞ æn ®Þnh. §iÖn ¸p trªn tô t¨ng dÇn theo quy luËt UC = I.t/c ®©y lµ quy luËt tuyÕn tÝnh. §Õn thêi ®iÓm t = th× U®b = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú ©m. Van D bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ khãa l¹i do vËy ®iÖn ¸p ®ång bé kh«ng t¸c ®éng ®Õn m¹ch gèc ph¸t cña Tr1 n÷a lóc nµy d­íi t¸c ®éng cña nguån cung cÊp mét chiÒu qua ®iÖn trë ®Þnh thiªn R1 trong m¹ch ®Þnh thiªn trong kiÓu ph©n ¸p gåm R1 vµ R2 mµ Tr1 më. Khi Tr1 më th× tô ngõng n¹p vµ b¾t ®Çu phãng ®iÖn qua m¹ch gãp ph¸t cña Tr1 vµ ®iÖn trë b¶o vÖ Tranzitor R3. Ng­êi ta tÝnh chän c¸c ®iÖn trë R1, R2 vµ Tr2 sao cho Tr1 më b¶o hßa víi dßng cùc gãp lµ 1. VËy tô C sÎ ngõng phãng ®iÖn khi ®iÖn ¸p trªn tô gi¶m xuèng b»ng sôt ¸p b¶o hßa cña Tr1 céng víi sôt ¸p trªn R3 g©y nªn bëi dßng më b¶o hoµ cña Tr1; UR3 = iR3, sôt ¸p b¶o hßa trªn mét Tranzitor rÊt nhá nªn ta cã thÓ bá qua, mÆt kh¸c R3 vµ I còng cã gi¸ trÞ rÊt nhá (1 – 5 mA) nªn ta cã thÓ bá qua sôt ¸p trªn R3. nh vËy th× tô C phãng ®Õn ®iÖn ¸p b»ng kh«ng t¹i t = vt vµ do Tr1 vÈn më nªn tô vÈn giö nguyªn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p b»ng kh«ng cho ®Õn thêi ®iÓm t =2. T¹i thêi ®iÓm nµy th× U®b = 0 vµ l¹i b¾t ®Çu chuyÓn sang d­¬ng, ®ièt D l¹i ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn vµ l¹i më vµ Tr1 l¹i bÞ khãa, do vËy tô C l¹i ®­îc n¹p t­¬ng tù nh­ khi t = 0 vµ sù lµm viÖc cña s¬ ®å lÆp l¹i nh­ chu kú võa xÐt. §iÖn ¸p r¨ng c­a trªn ®Çu ra còng chÝnh lµ ®iÖn ¸p trªn tô C vµ d¹ng ®iÖn ¸p ra URC ®­îc cho trªn ®å thÞ ®iÖn ¸p. Víi s¬ ®å nµy th× biªn ®é ®iÖn ¸p r¨ng c­a kh«ng phô thuéc vµo biÖn ®é ®iÖn ¸p ®ång bé, d¹ng ®iÖn ¸p ra ®· gÇn gièng h×nh r¨ng c­a vµ ®é dµi s­ên tr­íc(giai ®o¹n n¹p tô) còng ®¹t ®Õn 1800 ta sÎ sö dông s­ên nµy cña URC. Trong s¬ ®å th× R3 lµ ®iÖn trë h¹n chÕ dßng phãng cña tô C qua Tr1 më ®Ó b¶o vÖ Tr1, cßn WR ®Ó ®iÒu chØnh tiÕn ®é ®iÖn ¸p r¨ng c­a cho phï hîp víi yªu cÇu. Kh©u so s¸nh : §Ó t¹o ra mét hÖ thèng xung xuÊt hiÖn mét c¸ch chu kú víi chu kú b»ng chu kú ®iÖn ¸p r¨ng c­a (còng lµ chu kú nguån cung cÊp cho bé chØnh l­u) vµ ®iÒu khiÓn ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn c¸c xung ta sö dông m¹ch so s¸nh. Cã thÓ thùc hiÖn kh©u so s¸nh theo nhiÒu m¹ng kh¸c nhau, ë ®©y ta dïng IC khuyÕch ®¹i thuËt to¸n vµ c¸ch nèi hai tÝn hiÖu URC vµ U®k theo c¸ch tæng hîp song song s¬ ®å nh­ sau. a.ThiÕt bÞ cña m¹ch gåm : - IC1 lµ IC khuyÕch ®¹i thuËt to¸n cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i vµ so s¸nh tÝn hiÖu URC vµ U®k. URC lµ ®iÖn ¸p r¨ng ca cã chu kú theo ®iÖn ¸p thuËn ®Æt lªn c¸c van ë m¹ch ®éng lùc, cßn U®k lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. - §ièt D2 b¶o vÖ ®Çu ra cña m¹ch so s¸nh. b. Nguyªn lý lµm viÖc : C¸c ®iÖn ¸p r¨ng c­a URC vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn R®k ®­îc ®­a vµo m¹ch so s¸nh víi cùc tÝnh kh¸c nhau. Cô thÓ trªn s¬ ®å ta cã URC > 0 cßn U®k < 0 , IC thuËt to¸n lµm nhiÖm vô so s¸nh vµ t¹i thêi ®iÓm th× ®Çu ra khèi so s¸nh Ura sÎ thay ®æi tr¹ng th¸i cô thÓ : Khi : Ura < 0 < 900 : Ura > 0 > 900 : Ura ®æi chiÒu. Qu¸ tr×nh nµy ®­îc m« t¶ trªn gi¶n ®å ®iÖn ¸p cña m¹ch ®iÒu khiÓn. Kh©u t¹o xung : §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung, sù ®èi xøng cña xung ë c¸c kªnh kh¸c nhau... mµ ng­êi ta thiÕt kÕ cho kh©u so s¸nh lµm viÖc víi c«ng suÊt xung ra nhá, do ®ã xung ra cña kh©u so s¸nh ch­a ®¸p øng ®ñ c¸c th«ng sè yªu cÇu cña cùc ®iÒu khiÓn Tiristor.§Ó cã xung cã ®ñ c¸c th«ng sè yªu cÇucÇn thiÕt ta ph¶i thùc hiÖn khuÕch ®Ëi xung, thay ®æi l¹i ®é dµi xung, trong mét sè tr­êng hîp cÇn ph¶i ph©n chia c¸c xung, vµ cuèi cïng lµ truyÒn xung ra cña m¹ch ph¸t xung ®Õn cùc ®iÒu khiÓn vµ kat«t cña Thyristor. V× vËy mµ ta ph¶i sö dông mét sè m¹ch®iÖn ®Î thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc ®· nªu,c¸c m¹ch nµy th­êng bao gåm:m¹ch khuyÕch ®¹i xung, s÷a xung, m¹ch ph©n chia xung, m¹ch chuyÓn xung ®Õn Thyristor (th­êng ®­îc gäi lµ thiÕt bÞ ®Çu ra), toµn bé c¸c m¹ch nµy ®­îc ghÐp chung vµo mét kh©u gäi lµ kh©u t¹o xung. tuú tõng tr­êng hîp cô thÓ mµ cã thÓ cã ®Çy ®ñ c¸c phÇn m¹ch riªng ®Ó thùc hiÖn ®Çy ®ñ c¸c nhiÖm vô ®· nªu, cã tr­êng hîp chØ cã mét hoÆc mét sè m¹ch nhÊt ®Þnh nµo ®ã ThiÕt bÞ cña m¹ch bao gåm : - R7, C1, D2, Tr2, Tr4 cã nhiÖm vô söa xung. - Tr3, Tr4, D3, D4, BAX cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i vµ truyÒn xung cung cÊp cho cùc G cña Tiristor. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch t¹o xung : - Xung truyÒn ®Õn cùc ®iÒu khiÓn Tiristor dïng m¸y biÕn ¸p xung BAX. M¸y biÕn ¸p xung ghÐp gi÷a ®Çu ra cña tÇng khuyÕch ®¹i c«ng suÊt xung víi cùc ®iÒu khiÓn G vµ K cña Tiristor. - KhuyÕch ®¹i xung : dïng tÇng khuyÕch ®¹i §alinht¬n m¹ch khuyÕch ®¹i cã hÖ sè khuyÕch ®¹i lµ : trong ®ã lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña Tr3 ,Tr4) Söa xung : Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra cña kh©u so s¸nh cã gi¸ trÞ d­¬ng, tô C1 sÏ n¹p (D2 kho¸ Tr3, Tr4 më bëi xung d­¬ng theo ®­êng + USS R7 - C1 Tr3 Tr4 - USS nªn UC1 : UCC(+) ®iÖn ¸p ®Çu ra cña kh©u so s¸nh cã gi¸ trÞ ©m, ®i èt D2 ph©n cùc thuËn, Tr3 vµ Tr4 khãa, tô C1 phãng ®iÖn ( + C1 ) R7 USS D2 (-C1) tô C1 phãng nhanh vÒ 0 vµ n¹p l¹i víi ®iÖn ¸p cã cùc tÝnh ngù¬c l¹i víi h»ng sè thêi gian = R7.C1. Do ®ã Tr3 vµ Tr4 kh«ng khãa l¹i ngay mµ dÇn khãa l¹i tïy thuéc , qu¸ tr×nh ®ã gäi lµ qu¸ tr×nh söa xung. XuÊt ph¸t tõ nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u so s¸nh ta thÊy: Khi thÊy ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®Ó thay ®æi gãc ®iÒu khiÓn a th× ®é dµi cña c¸c xung ra cña kh©u so s¸nh thay ®æi. M¹ch söa xung: Nh­ vËy sÏ xuÊt hiÖn t×nh tr¹ng mét sè tr­êng hîp ®é dµi xung qu¸ ng¾n kh«ng ®ñ ®Ó më c¸c Tiristor hoÆc ®é dµi xung qu¸ lín, g©y tæn thÊt lín trong m¹ch ph¸t xung. M¹ch söa xung nh»m kh¾c phôc c¸c vÊn ®Ò nªu trªn. M¹ch lµm viÖc theo nguyªn t¾c khi cã xung vµo víi ®é dµi kh¸c nhau nh­ng m¹ch vÉn cho xung ra cã ®é dµi b»ng nhau theo yªu cÇu vµ gi÷ nguyªn thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña mçi xung. S¬ ®å nguyªn lý cña mét m¹ch söa xung nh­ h×nh vÏ. Trong s¬ ®å: Uv lµ ®iÖn ¸p vµo cña m¹ch, ®ã chÝnh lµ ®iÖn ¸p ra cña kh©u so s¸nh (®iÓm E) cã møc b·o hoµ d­¬ng vµ ©m. C¸c phÇn tö R11 vµ C2 sÏ quyÕt ®Þnh ®é dµi cña xung ra. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch söa xung nh­ sau: Khi ®iÖn ¸p vµo Uv ë møc b·o hoµ d­¬ng cïng víi ®iÖn trë ®Þnh thiªn R12, Tr6 më b·o hoµ, tô C2 ®­îc n¹p víi cùc tÝnh nh­ phÝa trªn (qua C2 –R11-Tr6). Tr6 më b·o hoµ lµm ®iÓm F cã møc l«gÝc “0”. Møc l«gÝc nµy tån t¹i trong suèt qu¸ tr×nh Uv b·o hoµ d­¬ng. Khi ®iÖn ¸p Uv ë møc b·o hoµ ©m, tô C2 phãng ®iÖn (qua D1...)®Æt thÕ ©m lªn m¹ch ph¸t – gèc cña Tr6 lµm Tr6 kho¸ dÉn ®Õn ®iÓm F cã møc l«gÝc “1”, nghÜa lµ ®Çu ra nhËn ®­îc xung ra. Do ®iÖn trë ng­îc cña Tr6 rÊt lín nªn Ura » Ucc. Khi C2 phãng hÕt ®iÖn tÝch, nã sÏ ®­îc n¹p theo chiÒu ng­îc l¹i. Nhê cã R12 mµ thÕ (+) l¹i ®Æt lªn m¹ch ph¸t – gèccña Tr6 lµm ®Çu ra l¹i cã møc l«gÝc “0”. MÆc dï cßn xung ©m ë ®Çu vµo nh­ng nhê cã R12mµ Tr6 më b·o hoµ. Thêi gian tån t¹i xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: tx = R11.C1.ln2 (2-15) §é dµi cña xung chØ phô thuéc vµo gÝa trÞ cña R11 vµ C2 do ®ã c¸c xung ra lu«n cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi. ThiÕt bÞ ®Çu ra (M¹ch truyÒn xung): Th«ng th­êng cã 2 c¸ch truyÒn xung tõ ®Çu ra hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¹ch G - K cña Tiristor lµ truyÒn xung trùc tiÕp vµ truyÒn xung qua m¸y biÕn ¸p xung. TruyÒn xung qua BAX cã ­u ®iÓm lµ: §¶m b¶o sù c¸ch ly tèt vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn bé chØnh l­u. DÔ dµng thùc hiÖn viÖc truyÒn ®ång thêi c¸c xung ®Õn c¸c Tiristor m¾c nèi tiÕp nhau hoÆc song song b»ng c¸ch dïng BAX nhiÒu cuén thø cÊp. DÔ dµng phèi hîp gi÷a ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cho tÇng khuyÕch ®¹i c«ng suÊt xung vµ biªn ®é xung cÇn thiÕt trªn cùc ®iÒu khiÓn cña Ti nhê viÖc chän tû sè BAX hîp lý. BAX vÒ c¬ b¶n kÕt cÊu gièng nh­ biÕn ¸p b×nh th­êng c«ng suÊt nhá. Ho¹t ®éng cña BAX t­¬ng tù biÕn ¸p thêng víi dßng ®iÖn kh«ng sin hoÆc cã thÓ x¸c ®Þnh nh lµ phi tuyÕn vµ sÏ b»ng kh«ng khi m¹ch tõ b·o hoµ. BAX coa m¹ch tõ rÊt chãng b·o hoµ, nã chØ ho¹t ®éng trong thêi gian ng¾n. M¹ch khuyÕch ®¹i xung: §Ó khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cña xung ®iÒu khiÓn, hiÖn nay phæ biÕn nhÊt lµ c¸c s¬ ®å khuyÕch ®¹i b»ng Ti vµ Tr. H×nh bªn lµ s¬ ®å m¹ch khuyÕch xung dïng Transistor kh¸ phæ biÕn hiÖn nay. TÝn hiÖu ®Çu vµo Uv cña m¹ch khuyÕch ®¹i xung sö dông 2 Tr ghÐp nèi tiÕp (cßn gäi lµ ghÐp kiÓu Darlinht¬n). Tr7 vµ Tr8 m¾c nèi tiÕp t­¬ng ®­¬ng mét Transisto cã hÖ sè khuyÕch ®¹i dßng ®iÖn: b = b1 . b2 Chøc n¨ng cña c¸c phÇn tö trong s¬ ®å: D2 lµ ®i«t cã t¸c dông gi¶m dßng ®iÖn qua cuén d©y s¬ cÊp cña BAX khi c¸c Tran kho¸,®ång thêi h¹n chÕ qu¸ ®iÖn ¸p trªn Tr. D3 ®Ó b¶o vÖ cuén d©y thø cÊp cña BAX nh ®èi víi D2 cña m¹ch s¬ cÊp.D4 ®Ó ng¨n xung ©m cã thÓ tíi cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor nh­ c¸c Transistor kh¸c. C¸c ®iÖn trë ®Ó h¹n chÕ xung ¸p ®Çu vµo vµ dßng ®iÖn cùc gãp cña Transistor. Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å: TÝn hiÖu vµo cña m¹ch lµ lµ tÝn hiÖu ra cña m¹ch göi xung lµ tÝn hiÖu l«gÝc. Gäi txv lµ thêi gian tån t¹i cña mét xung ®iÖn ¸p vµo tbh lµ thêi gian tÝnh tõ lóc cã dßng ®iÖn mét chiÒu qua cuén d©y s¬ cÊp cña BAX (khi Tr7 vµ Tr8 më b·o hoµ) ®Õn lóc lâi thÐp b·o hoµ tõ. txr lµ thêi gian tån t¹i cña xung ra. a) khi tbh > txv b) khi tbh < txv XÐt tr­êng hîp tbh > txv: - Trong kho¶ng thêi gian t = 0 – t1, ch­a cã xung vµo, kh«ng cã dßng qua BAX nªn thø cÊp cña m¸y kh«ng cã tÝn hiÖu. - Khi t = t1 , xuÊt hiÖn xung vµo, Tr7,Tr8 më b·o hoµ nªn cuén W1 cã dßng ®iÖn ch¹y qua, lµm c¶m øng sang phÝa thø cÊp xung ®iÖn ¸p, t¹o dßng ®iÖn qua D4 ®Õn m¹ch G-K cña Ti. - Khi t = t2 ( lóc nµy m¹ch tõ ch­a b·o hoµ) mÊt xung vµo. Tr7, Tr8 ®ãng dßng ®iÖn s¬ cÊp gi¶m vÒ kh«ng qua D2. Bªn thø cÊp cã s.®.® c¶m øng (ng­îc chiÒu víi ban ®Çu do tù c¶m) nh­ng nhê D4 mµ xung ©m kh«ng truyÒn tíi Ti. Xung dßng ©m khÐp m¹ch qua R17 vµ D3 tiªu t¸n trªn ®iÖn trë. Nhê cã D2 vµ D3 mµ kh«ng xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p tù c¶m rÊt lín trªn d©y quÊn s¬ thø cña BAX. Khi tbh < txv: - Khi t < t1 ch­a cã xung ®Çu vµo, Tr7,8 kho¸, kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn - Khi t = t1: XuÊt hiÖn xung vµo lµm Tr7,8 më b·o hoµ lµm xuÊt hiÖn xung ®iÒu khiÓn. - Khi t = t1 + tbh m¹ch tõ BAX bÞ b·o hoµ, tõ th«ng lâi thÐp b»ng const nªn mÊt xung c¶m øng trªn W2. - Khi t = t2 dßng ®iÖn s¬ cÊp vÒ kh«ng lµm xuÊt hiÖn xung ©m trªn d©y quÊn thø cÊp nh­ng kh«ng ®­a ®Õn m¹ch G-K nh­ ®· nãi trªn. Nh­ vËy thêi gian lµm viÖc cña m¹ch tõ BAX cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn ®é dµi cña xung ®iÒu khiÓn. Khi tbh > txv th× ®é dµi xung ®iÒu khiÓn b»ng ®é dµi xung vµo. Cßn trong tr­êng hîp ng­îc l¹i, ®é dµi xung ®iÒu khiÓn chÝnh b»ng thêi gian b·o hoµ m¹ch tõ cña BAX. Do ®ã cÇn cho BAX cã thêi gian b·o hoµ tõ ®ñ lín. ThiÕt kÕ m¹ch tæng hîp vµ khuyÕch ®¹i c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, m¹ch t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o : Nh»m gióp hÖ thèng truyÒn ®éng lµm viÖc víi tèc ®é æn ®Þnh vµ ®ång thêi cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é ®éng c¬ ta ph¶i thiÕt kÕ m¹ch khuyÕch ®¹i trung gian (K§TG) ®­îc biÓu diÓn nh­ sau : 1. ThiÕt bÞ cña kh©u khuyÕt ®¹i trung gian bao gåm : + IC2, Tr5 lµ khuyÕt ®¹i thuËt to¸n vµTransito cã nhiÖm vô tæng hîp, khuyÕt ®¹i tÝn hiÖu ®Æt vµ tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é + BiÕn trë WR1 vµ WR3 ®Ó h¹n chÕ ph¹m vi ®iÒu chØnh. + WR2 lµ biÕn trë ®iÒu chØnh Ucd + R11 lµ ®iÖn trë ph¶n håi cña IC2 2. Nguyªn lý lµm viÖc cña kh©u khuyÕch ®¹i trung gian nh­ sau : Gi¶ sö khi khëi ®éng c¬ tèc ®é b»ng n = 0 Uv= Ucd(+) qua IC cã Ura(-) = Uramax(-) Transito Tr5 më b·o hoµ Udk0 ®©y lµ qu¸ tr×nh c­ìng bøc khëi ®éng. Tèc ®é ®éng c¬ t¨ng dÇn lªn Uv, gi¶m dÇn ®Õn Tr5 më kÐm ®i Udk t¨ng dÇn theo chiÒu ©m (Udk01). §éng c¬ chuyÓn sang qu¸ tr×nh lµm viÖc x¸c lËp æn ®Þnh tèc ®é. Gi¶ sö t¶i t¨ng lªn (do ngo¹i lÖ) tèc ®é gi¶m kÐo theo tèc ®é m¸y ph¸t còng gi¶m Uv t¨ng Udk thay ®æi gãc më thay ®æi Uu thay ®æi kÕt qu¶ tèc ®é ®éng c¬ ®­îc gi÷ æn ®Þnh. Muèn t¨ng, gi¶m tèc ®é ta t¨ng hoÆc gi¶m Ucd b»ng c¸ch ®iÒu chØnh WR2 ThiÕt kÕ kh©u ph¶n håi. §èi víi hÖ truyÒn ®éng ngoµi yªu cÇu vÒ ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é th× æn ®Þnh tèc ®é khi lµm viÖc còng rÊt quan träng. Trong hÖ truyÒn ®éng nµy ta thiÕt kÕ m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é ®Ó n¨ng cao ®é ®Æc tÝnh c¬. Tèc ®é ®éng c¬ ®­îc truyÒn ®Õn m¸y ph¸t gèc. M¸y ph¸t gèc lµ mét m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn ¸p ra tØ lÖ víi tèc ®é ®éng c¬. TÝn hiÖu ph¶n håi lÊy trªn WR4 vµ ®­a vµo kh©u tæng hîp tÝn hiÖu (K§TG) xö lý. ThiÕt kÕ m¹ch nguån nu«i mét chiÒu: Nguån cung cÊp cho toµn m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy trªn 2 cuén thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®ång bé xoay chiÒu mét pha vµ ®­îc chØnh l­u qua CL1 vµ CL2. Trong ®ã: + §ièt cÇu CL1 vµ tô C3, C5, IC 7915 dung ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p vµ cung cÊp nguån nu«i cho c¸c kªnh ®iÒu khiÓn. + §ièt cÇu CL2 vµ tô C4, C6, IC 7915 dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p vµ cung cÊp nguån nu«i cho c¸c kªnh ®iÒu khiÓn. ThiÕt kÕ s¬ ®å khèng chÕ khëi ®éng vµ dõng hÖ thèng: §Ó khëi ®éng vµ dõng hÖ thèng ta dïng s¬ ®å bªn víi c«ng t¾c t¬ K ®Ó cung cÊp nguån vµ cÊt ®iÖn ®éng c¬ §. C«ng t¾c t¬ H dïng ®Ó h·m ®éng n¨ng cho §. VËy ta cã tæng hîp c¸c m¹ch ®· ph©n tÝch ë trªn lµ : phÇn Iv ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý PHÇN IV : ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý I. Giíi thiÖu s¬ ®å: HÖ thèng trang bÞ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ truyÒn ®éng chÝnh m¸y tiÖn ®· tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: - Khëi ®éng ®éng c¬ theo c¶ 2 chiÒu thuËn vµ ng­îc. - Dõng ®éng c¬ . - tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é vµ tù ®éng h¹n chÕ dßng. - Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é tèt 1. M¹ch ®éng lùc. §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp M¸y biÕn ¸p cÊp nguån cho béc hØnh l­u Actomat ®Ó c¾t ®iÖn ¸p ra khái l­íi M¹ch chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn cung cÊp nguån mét chiÒu cho ®éng c¬ gåm 2 bé ®iÒu khiÓn biÕn ®æi m¾c song song nhau. Cuén c¶m b»ng c¬ c©n b»ng dßng cho kh©u ph¶n håi cã ng¾t. C¸c m¹ch RC ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p cho thyristor. 2. M¹ch ®iÒu khiÓn Hai bé ph¸t xung ®iÒu khiÓn cho thyristor, mét bé ph¸t xung thuÇn vµ mét bé ph¸t xung ng­îc. C¸c bé nµy ®Òu s­ r dông c¸c thyristor, biÕn ¸p xung, khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó b¶o vÖ vµ b¸o tÝn hiÖu xung. M¸y biÕn ¸p ®ång bé ®Ó t¹o ra tÝn hiÖu ®ång bécho c¸c kªnh p¸ht xung. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc tæng hîp tõ ®iÖn ¸p chñ ®¹o , tÝn hiÖu ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t qua kh©u khuÕch ®¹i thuËt to¸n. II. Nguyªn lý ho¹t ®«ng: §ãng Apt«m¸t cung cÊp nguån ®iÖncho hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn m¹ch kÝch tõ m¸y biÕn ¸p. M¸y biÕn ¸p ®ång lùc nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn. Khi c¸c chi tiÕt ®­îc g¸ l¾p an toµn m¸y th× ta ph¸t ®iÒu khiÓn më c¸c van T1 ¸ T6 víi gãc më a1< 90 vµ a2< 90.sao cho a1+a2= 1800. Khi khèi t¹o xung t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn , c¸c xung ®iÒu khiÓn lion sau ®ã xung ®­îc ®­a tíi m¹ch gi÷ xung ®Ó ®iÒu khiÓn më Thyristor th«ng, qua MBX ®Ó t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn xuÊt hiÖn ®óng c¸c thêi ®iÓm yªu cÇu ta phÈitä ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nhê m¹ch khuyÕch ®¹i trung gian vµ tÝn hiÖu nµy ®­îc so s¸nh víi tÝn hiÖu r¨ng c­a. NÕu thay ®æi ®é lín U®k th× sÏ thay ®æi ®­îc thêi gian ®iÒu khiÓn xung, nghÜa lµ thay ®æi ®­îc gãc më a1+a2 cña BCL. §Ó ®iÒu khiÓn ®­îc tèc ®é ®éng c¬ cho phï hîp víi chu tr×nh c¾t gät ta dïng CTHT ®Ó cÊp tÝn hiÖu. Khi muèn bµn m¸y ®Ó vµo dao an toµn th× gãc më a cña bé biÕn ®æi sÏ lín U®ksÏ nhá. Vµ ng­îc l¹i. Khi K2 ®ãng ®iÖn ®éng c¬ t¨ng tèc ®é tíi vËn tèc tíi h¹n Vth . Khi K1 ®ãng ®éng c¬ cã tèc ®é V0 ®Ó vµo dao. K3 ®ãng ®éng c¬ gi¶m tèc ®é xuèng V0 ®Ó ra dao an toµn vµ chuÈn bÞ ®¶o chiÒu quay. K4 ®ãng ®éng c¬ ch¹y víi chiÒu quay ng­îc vµ tèc ®é t¨ng ®Õn Vng . Khi K5 ®ãng ®éng c¬ gi¶m tèc ®é vµ d¶o chiÒu chuÈn bÞ hµnh tr×nh míi. 1. Nguyªn lý ®iÒu chØnh tèc ®é: Gi¶ sö ®éng c¬ lµm viÖc ë kh©u ng¾t dßng kh«ng t¸c ®éng, nÕu ta thay ®æi ®iÑn ¸p trªn biÕn trë ®µu vµo cña OA3 lµm cho ®iÖn ¸p OA4 thay ®æi dÉn ®Õn U®k = Uc® - thay ®æi .Khi U®k ng­îc th× U®k thay ®æi dÉn ®Õn U® thay ®æi cã nghÜa lµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ thay ®æi. 2. Nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é. Së dÜ tèc ®é ®éng c¬ ®­îc thay ®æi æn ®Þnh ë 1 tèc ®é ®Æt ra nµo ®ã lµ v× tÝn hiÖu ®Çu vµo OA3 ®­îc lÊy b»ng hiÖu cña U®k. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang lµm viÖc ë 1 chÕ ®é ®Æt nµo®ã víi Uc® nhÊt ®Þnh. NÕu vµ 1 lý do nµo ®ã mµ tèc ®é ®éng c¬ gi¶m xuèng dÉn ®Õn U®k t¨ng. gãc më a g¶im dÇn xuèng 1 gi¸ trÞ nµo ®ã. Nh­ vËy c¸c Thyristos. Më sím h¬n dÉn ®Õn U® t¨ng lµmcho ®éng c¬ t¨ng tèc ®é, do ®ã U®k gi¶m nªn gãc më a t¨ng lµmcho Thyristos më muén h¬n do ®ã Ud =Ud0 . cosa gi¶m nªn tèc ®é ®éng c¬ æn ®Þnh. VËy trong c¶ 2 TH t¶i t¨ng hay gi¶m th× nhê kh©u ph¶n håi am tèc ®é nªn ®éng c¬ vÉn gi÷ ®­îc tèc ®é æn ®Þnh. 3. Nguyªn lý æn ®Þnh phô t¶i. Nguyªn lý nµy