Hệ cơ điện

m¹ch tõ ch­a b·o hoµ), mÊt xung vµo (uv=0) lµm cho hai Tranzitor Trk1vµ Trk2 ®ång thêi kho¸ l¹i, th«ng qua w1 gi¶m vÒ kh«ng. Do cã sù gi¶m dÇn cña dßng ®iÖn sÏ xuÊt hiÖn xung cã cùc tÝnh ng­îc l¹i (xung ©m) xung nµy c¶m øng sang w2 ®iÖn ¸p ®Æt cùc ng­îc lai(xung ©m nµy c¶m øng sang w2 ®iÖn ¸p ®Æt cùc ng­îc vµo Dk3 nªn kh«ng cã xung tíi c¸c cùc cña Tiristor tøc lµ U®kT= 0 ). t2 t t uv u®kT Txv t1 Khi ®ã xung nµy khÐp vßng qua Dk2 vµ Rk4, n¨ng l­îng cña nã sÏ tiªu t¸n trªn Rk4 vµ ®iÖn trë cña w2 lóc nµy nÕu nh­ kh«ng cã Dk1 vµ Dk4 th× dßng qua w1 gi¶m ®ét ngét g©y ®ét biÕn tõ th«ng BAX lµm cho biªn ®é xung ®iÖn ¸p trªn c¸c cuén d©y rÊt lín. * XÐt tr­¬ng hîp tbh > txv. Trong kho¶ng tõ 0 ¸ t1: ch­a cã xung ë ®Çu vµo (uv=0) nªn Trk1 vµ Trk2 khãa do ®ã kh«ng cã dßng ®iÖn qua w1 nªn phÝa thø cÊp w2 kh«ng cã xung c¶m øng sang, kÕt qu¶ lµ kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn Tiristor (U®kT=0). Khi t = t1 th× b¾t ®Çu cã xung ¸p vµo (uv>0) lµm cho Trk1vµ Trk2 më (hai Tranzitor më b·o hoµ), Trªn cuén s¬ cÊp BAX w1 ®ét ngét chia ®iÖn ¸p ucc vµ cã dßng t¨ng dÇn ®i qua. Víi c¸c cùc tÝnh cuén d©y nh­ h×nh III-8 th× phÝa thø cÊp BAX w2 cã xung ®Æt cùc thuËn nªn ®i èt Dk3 vµ truyÒn qua ®Õn cùc ®iÒu khiÓn (G) vµ Katèt (K) cña Tiristor. Khi t =t1+tbh th× m¹ch tõ BAX bÞ b·o hoµ, nªn tõ th«ng lâi thÐp kh«ng biÕn thiªn dÉn ®Õn xung c¶m ÷ng trªn c¸c cuén d©y mÊt, do ®ã mÊt xung ®Õn c¸c cùc Tiristor (U®kT=0). Khi t =t1+txv=t2 mÊt xung ¸p vµo (uv=0) dÉn ®Õn Trk1 vµ Trk2 còng kho¸ kea theo dßng qua w1 gi¶m dÇn vÒ kh«ng. Sî gi¶m dÇn cña dßng qua w1 lµm tõ th«ng trong lâi thÐp BAX biÕn thiªn theo h­íng ng­îc l¹i, do vËy xu¸t hiÖn xung ®iÖn ¸p ©m trªn cuén w1 c¸c xung ®iÖn ¸p ©m nµy còng bÞ khö dÇn nhê Dk1 vµ Dk2 nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn. KÕt luén: Thêi gian lµm viÖc cña m¹ch tõ m¸y BAX cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn ®é dµi cña xung ra ®iÒu khiÓn cña Tiristor. Trong tr­¬ng hîp tbh > txv th× ®é dµi cña xung ra ®óng b»ng ®é dµi cña xung vµo (txr= txv). Cßn trong tr­êng hîp tbh < txv th× ®é dµi cña xung ra ®óng b»ng thêi gian ®Ó cho m¹ch tõ cña m¸y BAX b·o hoµ (txr=tbh). VËy cÇn ph¶i cho BAX cã thêi gian b·o hoµ cña m¹ch tõ ®ñ lín. e) ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn: Qua c¸c ph©n tÝch víi nguyªn lý lµm viÖc cña tõng kh©u trong m¹ch ®iÒu khiÓn, tõ ®ã rót ra nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. TÝn hiÖu ®Çu vµ cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ c¸c ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ vµ c¸c nguån ®iÖn mét chiÒu cung cÊp. TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®ång bé lÊy ra ë thø cÊp cña m¸ch biÕn ¸p ®ång bé (BA§) cã tæ nèi d©y Y/ Y s¬ ®å nèi vµo nguån ®iÖn ¸p xoay chiÒu 380 v phÝa thø cÊp m¸y BA§ lµ 3 pha ®iÖn ¸p hoµn toµn trung pha víi c¸c pha ®iÖn ¸p nguån xoay chiÒu cung cÊp cho bé chØnh l­u. 3 pha ®iÖn ¸p ®éng bé ®­a ®Õn 3 kªnh ph¸t xung cña m¹ch ®iÒu khiÓn (mçi kªnh øng víi 1 pha). §iÖn ¸p ®ång bé pha a u®ba h×nh III -9 c¸c kªn cßn l¹i u®p, u®bc®­îc biÓu diÔn t­¬ng tù. diÖn ¸p u®ba ®­îc dÞch chËm pha ®i 1 gãc 300 ®iÖn ®­a ®Õn ®Çu vµo m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt gåm c¸c Tranzitor Tr1¸ Tr4. TÝn hiÖu ®iÖn t¹i c¸c ®iÓm A vµ B (lÊy trªn colect¬r cña Tr4 vµ Tr3) lµ c¸c tÝn hiÖu logic cã c¸c møc logic 0 vµ 1. Trong nöa chu kú d­¬ng cña u®ba th× ®iÓm nhËn møc logic 0 ë ®µu vµ cuèi nöa chu kú, cã møc logic 1 ë c¸c thêi ®iÓm cßn l¹i cßn ®iÓm B lu«n nhËn møc logic 0. T­¬ng tù trong nöa chu kú ©m th× ®iÓm A lu«n cã møc logic 0, cßn ®iÓm B cã møc logic 0 vµ 1 c¸c møc logic ë ®iÓm A vµ B lµ tÝn hiÖu vµo cña phÈn tö NOR (G1), nh­ vËy tÝn hiÖu ra cña G1 (®iÓm C) sÏ nhËn c¸c møc logic, møc logic 1 ë ®Çu vµ cuèi c¸c nöa chu kú ®iÖn ¸p ®ång bé vµ møc logic 0 ë c¸c thêi diÓm kh¸c nhau. Møc logic t¹i thêi ®iÓm C lµ tÝn hiÖu ®Çu vµo khèng chÕ cña m¹ch tÝch ph©n t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a gåm IC1 vµ IC2 vµ c¸c ®iÖn trë chøc n¨ng. Khi ®iÓm C cã møc logic 0 th× Tranzitor khèng chÕ (Tr5) kho¸, m¹ch tÝch ph©n lµm viÖc vµ tô C2 n¹p ®iÖn t¹o thµnh s­ên tr­íc t¨ng dÇn tuyÕn tÝnh cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a (t¹i ®iÓm D) kÕt hîp víi nguån hç trî (-ucd) vµ so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lÊy ë ®Çu ra m¹ch khuÕch ®¹i trung gian (uddk) lµm tÝn hiÖu ®Çu vµo cña m¹ch so s¸nh (dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC2). IC2 lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ nªn ®Çu ra ®iÓm E nhËn 2 møc b·o hoµ ©m vµ d­¬ng, tÝn hiÖu ®iÓm E lµ ®iÑn ¸p vµo cña m¹ch söa xung vµ t¸ch xung ®iÒu khiÓn. Khi u®k < çur+ucdçth× ®iÓm E cã møc b·o hoµ d­¬ng, Tr6 th«ng nhê cã ®Þnh thiªn R14, tô C3 ®­îc n¹p ®iÖn theo ®­êng E ® C3® R13® Tr6. Do Tr6 më b·o hoµ nªn ®iÓm F (lÊy trªn colector Tr6) cã møc logic kh«ng, do ®ã kh«ng cã xung ë ®Çu ra cña G2a vµ G3a (xp1 vµ xp2 cã møc logic 0). Khi tæng ®¹i sç ur+uc® gi¶m ®Õn çur+ucdç=u®k vµ sau ®ã çur+ucdç< u®k th× ®iÓm E cã møc b·o hoµ ©m, lóc ®ã tô C3 phong ®iÖn lµm cho ph¸t gèc Tr6 bÞ ph©n cùc ng­îc nªn Tr6 kho¸ vµ ®iÓm F cã møc logic 1. Theo c¸c phan tich ë phÇn tr­íc th× trong 1 chu kú cña u®ba, ®iÓm F cã 2 lÇn ®Æt møc logic 1 xuÊt hiÖn lÖch nhau gãc 1800 ®iÖn (øng víi hai nöa chu kú). vËy trong nöa chu kú d­¬ng, sau tri sè gãc më a th× xp1a cã møc logic 1 (nh©n ®­îc xung xp1ara) trong nöa chu kú ©m, sau gãc a th× nhËn ®­îc xung xp2a ra. Hai xung xpa vµ xp2a xuÊt hiÖn lÖch nhau gãc 1800 ®iÖn (cã ®é réng ®ñ ®Ó më Tirisror). Tõ nguyªn lý lµm viÖc cña mét kªnh ®iÒu khiÓn ta cã thÓ suy ra l¶ zf tÝn hiÖu ®Çu ra cña hai kªnh ®iÒu khiÓn øng víi ®iÖn ¸p u®p vµ u®bc lµ xp1b vµ xp2b vµ xp1c, xp2c tõng cÆp mét cïng xuÊt hiÖn lÖch nhau nh÷ng gãc 1800 ®iÖn vµ cã tÝnh chÊt gièng hÖt nhau. C¨n cø vµo tÝnh chÊt cña nguån ®iÖn xoay chiÒu 3 pha ®èi xøng, ta cã thÓ dÔ dµng kÕt luén r»ng: Víi 3 kªnh ph¸t xung gièng hÖt nhau, trÞ sè gãc a b»ng nhau th× c¸c xung ra theo thø tù xp1a, xp2c, xp1b, xp2a,xp1c, xp2b, xung ®øng sau xuÊt hiÖn lÖch sau xung ®øng tr­íc (®øng kÒ tr­íc) nh÷ng gãc ®é ®iÖn b»ng 2p/6=p/3. Nh­ vËy 6 xung nµy ®¶m b¶o tho¶ m·n ®Ó ®iÒu khiÓn 6 Tiris tor trong s¬ ®å chØng l­u cÇu 3 pha ®èi xøng, ho¹t ®éng theo ®óng quy luËt yªu cÇu. C¸c xung nµy ®­îc truyÒn ®Õn c¸c m¹ch khuÕch ®¹i xung vµ m¹ch ®Çu ra truyÒn xung ®Õn c¸c Tirisror. 2. khèi logic vµ c¸c m¹ch göi xung ra cña bé biÕn ®æi: HÖ m¹ch logic ®­a xung tõ khèi ph¸t xung tíi m¹ch göi xung: XuÊt ph¸t tõ nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®éng lùc sö dông hai bé biÕn ®æi cÇu ba pha m¾c song song ng­îc khèng chÕ theo nguyªn t¾c ®éc lËp. Do ®ã cÇn ph¶i cã tÝn hiÖu cÊm (t¹i mét thêi ®iÓm chØ cho phÐp 1 bé biÕn ®æi lµm viÖc, cßn bé kia kho¸ ) ®Ó ®¸p øng ®óng yªu cÇu cña quy luËt ®iÒu khiÓn th× tÝn cÊm ®­îc phèi hîp chÆt chÏ víi c¸c xung ph¸t ra tõ khèi ph¸t xung nhê m¹ch logic. Víi hÖ m¹ch logic nµy th× mét bé biÕn ®æi cã mét m¹ch logic riªng rÏ. Nh­ vËy cã hai m¹ch logic tæng hîp tÝn hiÖu nµy(mçi m¹ch logic tæng hîp phôc vô cho mét bé biÕn ®æi sö dông c¸c phÇn tö logic ''vµ'' (AND) víi bé biÕn ®æi thuËn (HI) gåm cã 6 phÇn tö AND tõ Gx1¸ Gx6 (gäi lµ m¹ch tæng hîp I). Víi bé biÕn ®æi ng­îc (HII) gåm 6 phaanf tö AND tõ Gx13¸ Gx18 (gäi lµ m¹ch tæng hîp II). Mét ch©n ®Çu vµo cña c¸c phÈn tö nµy (AND) trong bé (HI) nèi víi nguån tÝn hiÖu logic (cÊm) LI, moot ch©n vµo cña c¸c phÇn tö AND trong HII nèi víi nguån tÝn hiÖu cÊm LII, víi LI, LII lµ c¸c tÝn hiÖu ®Çu ra cña m¹ch kho¸ logic vµ t¹o trÔ tÝn hiÖu. Ch©n thø 2 cña tÊt c¶ c¸c phÈn tö AND trong hÖ thèng ®­îc nèi víi c¸c xung t­¬ng øng lÊy ra tõ m¹ch ph¸t xung. S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ m¹ch biÓu diÔn mh­ h×nh III-9. x1N x2N x3N x4N x5N x6N Gx20 Gx21 Gx22 Gx23 Gx24 Gx19 Gx13 Gx14 Gx15 Gx16 Gx17 Gx18 LII X!T X2T X3T X4T X5T X6T Gx12 Gx11 Gx10 Gx9 Gx8 Gx7 Gx1 Gx2 Gx3 Gx4 Gx5 Gx6 xp1a xp2c xp1b xp2a xp1c xp2b • • • • • • • • • • • • LI H×nh III-9 Khi cho bé HI lµm viÖc th× LI cã møc logic 1 cßn LII cã møc logic 0, khi phÇn tö AND ura= uv1.uv2, chØ cã m¹ch tæng hîp logic I cã c¸c xung møc logic 1 ë ®aauf ra göi tíi c¸c thiÕt bÞ ®Çu ra truyÒn xung ®Õn c¸c Tiristor trong bé biÕn ddopoir HI, cßn m¹ch tæng hîp logic II kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn ë ®Çu ra, víi uv1, uv2 lµ c¸c møc logic ®Çu vµo. T­¬ng tù nh­ trªn khi cho bé HII lµm viÖc th× LI cã møc logic 0 vµ LII cã møc logic 1, kÕt hîp víi c¸c xung ë m¹ch ph¸t th× chØ cã tÝn hiÖu xung ®iÒu khiÓn göi tíi c¸c cùc cña c¸c Tiristor trong bé HII cßn c¸c Tiristor trong bé HI kh«ng nhËn ®­îc xung ®iÒu khiÓn. b)M¹ch göi xung: Do tÝnh chÊt cña bé chØnh l­u cÇu th× t¹i mét thêi ®iÓm ph¶i cã hai Tiristor ®­îc më ®ång thêi trong ®ã mét van nhãm anèt chung vµ van kia ë nhãm katèt chung. V× 2 bé biÕn ®æi cÇu 3 pha m¾c song song ng­îc lµ gièng hÖt nhau nªn chØ cÇn xÐt ®¹i diÖn cho mét bé chØnh l­u, bé cßn l¹i sÏ ®­îc suy ra t­¬ng tù. Gi¶ sö xÐt víi bé biÕn ®æi HI gåm c¸c van T1T¸ T6T. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn lµ theo thø tù T1T, T2T, T3T, T4T, T5T, T6T van ®øng sau sÏ më sau van ®øng kÕ tr­íc gãc p/3. VËy khi ®éng 1 van nµo ®ã nhËn ®­îc xung ®iÒu khiÓn th× van ®øng liÒn tr­íc nã còng ph¶i nhËn ®­îc xung ®iÒu khiÓn. Tõ c¸c phÇn tÝch nh­ trªn, ®­a ra nguyªn lý göi xung. Khi T1 nhËn ®­îc xung th× göi tíi T6, xung T2 göi cho T1. C÷ nh­ vËy van ®øng sau nhËn ®­îc xung th× göi lªn cho van ®øng tr­íc nã më. M¹ch göi xung ®­îc sö dông c¸c phÇn tö logic ''hoÆc'' (or) lµm viÖc theo ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i: ura = uv1 + uv2 víi c¸c uv1 vµ uv2 lµ c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo cã c¸c møc logic 0 vµ logic 1 (uv1, uv2 lµ c¸c møc logic ®Çu vµo). M¹ch göi xung cña HI gåm c¸c phÈn tö OR: Gx7 ¸ Gx12, m¹ch göi xung cña bé HII gåm c¸c phÇn tö OR: Gx19 ¸ Gx24 ®Çu ra cña m¹ch göi xung ®­a tíi ®Çu vµo cña m¹ch khuÕch ®¹i xung. s¬ ®å nguyªn lý h×nh III-9. Víi viÖc thùc hiÖn m¹ch göi xung nh­ trªn sÏ ®¶m b¶o cã thÓ khëi ®éng ®­îc s¬ ®å chØnh l­u mét c¸ch ch¾c chanws mµ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i kÐo dµi xung ®iÒu khiÓn. B¶ng tr¹ng th¸i cña phÇn tö logic sö dông. x1 x1 x2 y=y1.y2 y=y1+y2 x2 PhÇn tö vµ (AND) PhÇn tö hoÆc (OR) x1 x2 y x1 x2 y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 3. khèi logic vµ t¹o thêi gian trÔ: Ta biÕt r»ng hÖ thèng cã 2 bé biÕn ®æi m¾c song song ng­îc, cung cÊp nguån mét chiÒu cho ®éng c¬ (§) theo hai chiÒu kh¸c nhau(quay thuËn vµ quay ng­îc). Nh­ng do khèng chÕ 2 bé biÕn ®æi theo nguyªn t¾c ®éc lËp nªn t¹i mét thêi ®iÓm chØ cho phÐp göi xung cho 1 bé biÕn ®æi lµm viÖc cßn bé kia ë chÕ ®é kho¸. §Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn nµy, m¹ch logic ®¶m b¶o chøc n¨ng khèng chÕ sù ph¸t xung ®iÒu khiÓn c¸c bé biÕn ®æi. Do hÖ thèng cã chÕ ®é ®¶o chiÒu liªn tôc khi lµm viÖc. Nªn khi ph¸t lÖnh ®¶o chiÒu quay th× ph¶i cã mét thêi gian trÔ(t) ®Ó c¸c van cña bé biÕn ®æi kh«i phôc ®Æc tÝnh kho¸ cña nã th× míi cho bé biÕn ®æi kia lµm viÖc. §Ó t¹o kho¶ng thêi gian trÔ nµy ta sÏ sö dông m¹ch t¹o thêi gian trÔ. S¬ ®å nguyªn lý khèi logic vµ m¹ch m¹ch t¹o thêi gian trÔ nh­ h×nh III-10. Giíi thiÖu s¬ ®å. C¸c Tranzitor quang PT1T, PT2T, PT3T, ®Ó kiÓm tra cña bé biÕn ®æi thuËn (HI). C¸c Tranzitor quang PT1N, PT2N, PT3N ®Ó kiÓm tra dßng cña bé ng­îc G1T, G2T vµ G!N, G2N lµ c¸c phÇn tö logic ''vµ'' (AND) chøc n¨ng ®Ó tæng hîp c¸c tÝn hiÖu logic ®­îc ph¶n ¸nh trªn c¸c Tranzitor quang cã c¸c møc logic 1 vµ møc logic 0. TÝn hiÖu ®Çu ra cña m¹ch G1T, G2T lµ i1 cßn tÝn hiÖu ®Çu ra cña m¹ch G1N, G2N lµ i2 c¸c tÝn hiÖu logic cña dßng ®iÖn (i1,i2) cïng víi tÝn hiÖu chñ ®¹o uc® lÊy tõ m¹ch khuÕch ®¹i trung gian ®­îc ®­a tíi ®Çu vµo cña m¹ch logic o o o o o gåm cã c¸c phÇn tö logic Tõ G1¸G9 lµ c¸c phÇn tö NOT, AAND, OR vµ NOR. m¹ch cã sö dông phÇn tö lËt tr¹ng th¸i lµ Flip - Flop (RS) nhËn tÝn hiÖu ®Çu vµo ë cæng R va s (lµ tÝn hiÖu ra cña G4, G5). S¬ ®å vµ b¶ng tr¹ng th¸i cña phÇn tö Flip - Flop (RS) nh­ sau Q o o Q R S S¬ ®å m¹ch S R Q Q S R Qn+1 Qn+1 0 0 Qn Qn 0 1 0 1 ký hiÖu 1 0 1 0 1 1 kd kd M¹ch t¹o th¬i gian trÔ gåm cã tô ®iÖn C1, C2, c¸c Tranzitor Tr1, Tr2, c¸c ®iÖn trë chøc n¨ng. Cã hai m¹ch t¹o thêi gian trÔ cã hai m¹ch t¹o thêi gian trÔ phôc vô cho viÖc ®¶o chiÒu nh­ h×nh III-10. * Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch t¹o thêi gian trÔ. HÖ thèng cã hai m¹ch t¹o thêi gian trÔ gièng hÖt nhau, nªn chØ cÇn ph©n tÝch cho mét m¹ch, cßn m¹ch kia ®­îc suy ra t­¬ng tù. Ph©n tÝch m¹ch mét: Khi tÝn hiÖu ra G6 lµ (b1*) cã møc logic mét th× tô C ®­îc n¹p ®iÖn theo: b*1® C1® R11® Tr1 lµm cho Tr1 më vµ ®iÖn thÕ trªn Coletor Tr1 (®iÓm T1) cã møc logic 0. Khi tô C1 n¹p ®Çy th× nã gi÷ nguyªn møc ®iÖn thÕ trªn c¸c b¶n cùc. Khi b1* cã møc logic 0 th× Tô C1 phãng theo ®­êng: +C1 ® R12 ® D1 ® -C1. Nh­ vËy vÉn ®Æt møc logic 1 ®Õn ®Çu vµo G8 (Gièng nh­ b1* =1). Thêi gian trÔ cña m¹ch chÝnh lµ thêi gian phãng cña tô t = C1 .R12 .ln2 . Muèn ®iÒu chØnh thêi gian trÔ t th× cã thÓ ®iÒu chØnh 1 trong 2 ®¹i l­îng C1 vµ R12. Víi m¹ch trÔ nµy ®¶m b¶o cho G8 ch­a thay ®æi ngay nøc logic ë ®Çu ra tr­íc kho¶ng thêi gian trÔ t (tøc lµ khi C1 ch­a phãng hÕt ®iÖn). * NGuyªn lý lµm viÖc cña khèi logic vµ t¹o trÔ tÝn hiÖu. HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn cña m¸y bµo gi­êng: Khi = b1=1 (®ång thêi b2= 0) th× cã xung ®iÒu khiÓn më bé biÕn ®æi HI, ng­îc lai khi b2 =1 (tøc lµ lóc ®ã b1=0) th× cã xung më bé biÕn ®æi HII. MÆt kh¸c c¨n cø vµo s¬ ®å m¾c c¸c Tr quang trong m¹ch ®éng lùc ta thÊy r»ng: Khi HI, HII cïng kho¸ th× I1=I2= 0 Khi HI lµm viÖc, HII kho¸: i1 = 1, i2=0 Khi H2 lµm viÖc HI kho¸ i1 = 0, i2 =1. Ph©n tÝch m¹ch theo qu¸ tr×nh lµm viÖc cña hÖ thång gi¶ sö ban ®Çu hÖ thèng ch­a lµm viÖc i1= i2 = 0. + Khëi ®éng cho ®éng c¬ quay thuËn (HI) Nh­ vËy LI = b1 =1 (LII = b2=0) suy ra cã xung ®iÒu khiÓn më bé biÕn ®æi HI cßn HII kho¸ v× kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn. Lóc nµy v× b1 =1 nªn tô C2 ®­îc n¹p ®iÖn tÝch. §Õn khi C2 n¹p ®Çy th× nã gi÷ nguyªn møc ®iÖn trë trªn c¸c b¶n cîc cña nã. + Khi bé HI ®ang lµm viÖc. Nh­ vËytho¶ m·n ®Ó bé HI më cßn HII kho¸. + Khi ph¸t lÖnh ®¶o chiÒu quay thuËn sang ng­îc. Lóc nµy c¶ hai bé biÕn ®æi HI vµ HII ®Òu kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn bé HII vÉn kho¸ cßn bé HI ch­a kho¸ v× vÉn cßn dßng ®iÖn, ë c¸c kho tõ vµ c¸c søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ ch¹y qua c¸c van cña bé HI dßng i1 nµy gi¶m dÇn vÒ b»ng kh«ng ®Õn khi i2 = 0 suy ra i1= 0 ta cã Lóc nµy b11 =1® b1 = 0 ® bé HI kho¸ v× kh«ng cã xung ®iÒu khiÓn cßn b22= 0 nh­ do cã sù phãng ®iÖn cña C2 nªn tÝn hiÖu vµo G9 cã møc logic 1, vµ ®Çu ra cña b2 cã møc logic kh«ng, sau kho¶ng thêi gian trÔ t ®ñ ®Ó c¸c van HI phôc håi ®Æc tÝnh kho¸ th× nhËn tÝn hiÖu b2 =1® bé HII cã xung më, ®éng c¬ quay theo chiÒu ng­îc chó ý khi b22= 1 th× tô C1 n¹p ®iªn, gièng nh­ ®èi víi tô C2. Khi bé HII ®ang lµm viÖc Nh­ vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cho bé HII lµm viÖc cßn bé biÕn ®æi HI kho¸. + Khi ph¸t lÖnh ®¶o chiÒu tõ chiÒu ng­îc sang chiÒu thuËn Lóc nµy c¶ HI vµ HII ®Òu mÊt xung ®iÒu khiÓn. Bé HI vÉn ®ang kho¸, cßn bé HII ch­a kho¸ v× vÉn cßn dßng ®iÖn sinh ra bëi søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ vµ c¸c kho tõ ch¶y qua. Dßng i2 nµy gi¶m dÇn vÒ 0 khi I2 ³ 0® i2= 0 ta cã. Lóc nµy b22=1® b2=0 ® bé HII mÊ xung ®iÒu khiÓn nªn kho¸ b11 = 0 nh­ lóc nµy tô C1 phãng ®iÖn do ®ã sau kho¶ng thêi gian trÔ t th× b1 míi ®Æt møc logic 1 vµ bé biÕn ®æi HI cã xung ®iÒu khiÓn më c¸c Tiristor nªn HI lamf viÖc 3. M¹ch khuÕch ®¹i trung gian. M¹ch khuÕch ®¹i trung gian lµ m¹ch ®iÖn ®Ó t¹o ra tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) gëi tíi m¹ch ®iÒu khiÓn. §iÖn ¸p u®k lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cã thÓ thay ®æi ®­îc biªn ®éi ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬. Ngoµi ra m¹ch khuÕch ®¹i trung gian cßn cã nhiÖm vô tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é cña ®éng c¬, tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ vµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬. ViÖc ®¶o chiÒu quay cña ®éng c¬ (®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬) ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ®¶o chiÒu tÝn hiÖu ®Çu vµo (uc®) cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian. §èi víi hÖ thèng ta ®ang thiÕt cã yªu cÇu ®iÒu khiÓn theo c«ng nghÖ cña phô t¶i mµ ®éng c¬ truyÒn ®éng th× ®iÖn ¸p chñ ®¹o uc® ph¶i ®­îc sö lý qua m¹ch ®Çu vµo ®Ó t¹o tÝn hiÖu phï hîp c«ng nghÖ. a) m¹ch vßng tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é. M¹ch vßng tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é cã chøc n¨ng gi÷ æn ®Þnh tèc ®é cña ®éng c¬ trong 1 vïng giíi h¹n gi¸ trÞ ®· ®Æt. S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch nh­ h×nh vÏ III-10. Trong ®ã (-gn) lµ tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc tèc ®é ®­îc lÊy qua m¹ch phÇn øng cña m¸y ph¸t tèc (FT) 1 chiÒu. M¹ch sö dông c¸c vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC1, IC2, IC3, kÕt hîp c¸c ®i èt, ®iÖn trë chøc n¨ng t¹o thµnh c¸c kh©u khuÕch ®¹i. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch vßng tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é: CI1 CI2 CI3 - - - + + R2 R1 Uc® gn D1 D2 D3 +ucc -ucc -ucc -ucc +ucc +ucc D4 R4 R8 D5 D6 R7 R6 R5 R3 H×nh III-10 TÝn hiÖu ®Æt (uc®) kÕt hîp víi tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é (-gn) ®­a tíi ®Êu vµo ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC1. ë chÕ ®é x¸c lËp th× uc® vµ gn lu«n ng­îc cùc tÝnh. Khi lµm viÖc víi chiÒu quay thuËn th× IC1 kÕt hîp víi IC2 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i cßn ë chiÒu quay ng­îc th× IC1 kÕt hîp víi IC3 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i. §èi víi chiÒu quay thu©n cña ®éng c¬ (uc® >0) , th× tÝn hiÖu ®Çu ra IC1 lµ urIC1 = - k1(uc® - gn) vµ víi chiÒu quay ng­îc (uc® < 0 ), tÝn hiÖu ®Çu ra cña IC1 lµ urIC1 = - k1(-uc® - gn). TÝn hiÖu ra cña IC1 lµ tÝn hiÖu vµo cña IC2 hoÆc IC3. Ngoµi ra tÝn hiÖu ë ®©y (u'c® = un) ®­îc ®­a tíi m¹ch khèng chÕ logic vµ t¹o trÔ tÝn hiÖu. C¸c ®i èt D3 vµ D4 cã t¸c dông ®Ó khèng chÕ sù lµm viÖc kh«ng ®ång thêi cña IC2 vµ IC3. ë chiÒu quay thuËn uc® > 0, khèng chÕ sao cho uc®- gn >0 dÉn ®Õn un1 0) nªn th«ng m¹ch qua D4 tíi ®Çu vµo IC3.C¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC2 vµ IC3 cïng cã thÓ cã hÖ sè khuÕch ®¹i b»ng k2 nªn ta cã ®iÖn ¸p ra cña m¹ch tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é cã gi¸ sè phô thuéc vµo c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i: k1, k2. urn = -k1.(-k2).(uc® - gn) ®èi víi chiÒu quay thuËn. urn =-k1 .k2.(-uc® - gn) ®èi víi chiÒu quay ng­îc. Nh­ vËy ®èi víi m¹ch thiÕt kÕ nh­ trªn ta cã urn >0 trong c¶ 2 chiÒu quay thuËn vµ ng­îc, nã sÏ ®­îc tæng hîp víi tÝn hiÖu ph¶n hßi ©m dßng cã ng¾t ®Ó lÊy ra tÝn hiªu ®iÒu khiÓn. b) M¹ch vßng tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã ng¾t: Sö dông m¹ch vßng nµy cã t¸c dông ®Ó h¹n chÕ sù gia t¨ng lín qu¸ møc cho phÐp cña dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng ®éng c¬. NÕu nh­ kh«ng cã m¹ch vßng ph¶n håi dßng ®iÖn nµy th× dÔ dÉn ®Õn háng hãc ®éng c¬ vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn khi s¶y ra c¸c sù cè nh­ ng¾n m¹ch, qua dßng t¨ng do ®éng c¬ bÞ qu¸ t¶i khi lµm viÖc .. . Víi m¹ch vßng ph¶n håi nµy th× nÕu dßng ®iÖn t¨ng lín h¬n møc ®Æt nµo ®ã th× nã sÏ t¸c ®éng lµm gi¶m nhanh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) ®Ó t¸c ®éng ®Õn c¸c bé chØnh l­u ®Ó lµm gi¶m nhanh dßng chØnh lu­. S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch vßng tù ®«ng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã ng¾t nh­ h×nh III-11 R12 R13 R11 R9 R10 • IC4 • • • • -ucc D7 +ucc -um bI H×nh III-11 Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch vßng tù ®«ng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã ng¾t: TÝn hiÖu ph¶n hßi ©m dßng ®iÖn(bI) ®­îc lÊy ra th«ng qua m¸y biÕn dßng (TI) råi chuyÓn ra d¹ng t­¬ng ®­¬ng lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu th«ng qua mach chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn cÇu 3 pha. LÊy ra trÞ sè bI > 0 ®em so s¸nh víi mét l­îng ®Æt (-um). HiÖu sè ®iÖn ¸p Du= bI-um lµ tÝn hiÖu ®Çu vµo ®¶o cña khuÕch ®ai thuËt to¸n IC4. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n IC4 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i. TÝn hiÖu ®Çu ra cña IC4 ®­îc tæng hîp víi tÝn hiÖu ra cña m¹ch vßng tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é qua ®i èt D7 m¾c nh­ h×nh vÏ cã t¸c dông ng¨n kh«ng cho kh©u ng¾t dßng tham gia vµo m¹ch khi dßng ®iÖn gi¶m nhá (Du 0 ). Nh­ vËy m¹ch vßng nµy chØ cã t¸c dông ®Ó h¹n chÕ sî t¨ng qu¸ møc cña dßng ®iÖn chìng kh«ng cã t¸c dông vµo m¹ch khi hÖ thèng lµm æn ®Þnh. c) Nguyªn lý tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn. - S¬ ®å nguyªn lý m¹ch khuÕch ®¹i trung gian H×nh III-13 XÐt cho mét chiÒu quay cña ®éng c¬ (gi¶ sö chiÒu quay thuËn) cßn tr­êng hîp øng víi chiÌu quay ng­îc cña ®éng c¬ ®­îc suy ra t­¬ng tù. * Kh¶o s¸t ë chÕ ®é x¸c lËp. Gi¶ së ®éng c¬ ®ang lµm viÖc æn ®Þnh ë 1 tèc ®é nµo ®ã t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p chñ ®¹o: uc® = u® nµo ®ã. + NÕu v× lý do nµo ®ã tèc ®é cña ®éng c¬ t¨ng (n­) lµm cho l­îng ph¶n håi gn t¨ng, dÉn ®Õn l­îng (u® - gn) gi¶m lµm cho urn gi¶m, cã nghÜa lµ lµm cho ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) gi¶m t¸c ®éng t¸c ®éng vµo kh©u so s¸nh kÐo theo gãc ®iÒu khiÓn a t¨ng. KÕt qu¶ lµ ud = ud0.cosa gi¶m do ®ã tèc ®é cña ®éng c¬ ®­îc gi¶m xuèng ®Õn gi¸ trÞ æn ®Þnh ban ®Çu. + NÕu v× lý do nµo ®ã tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m xuèng (n¯), lµm cho l­îng ph¶n håi gn t¨ng, dÉn ®Õn l­îng (u®- gn) t¨ng, nªn urn t¨ng, kÐo theo ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) t¸c ®éng vµo kh©u so s¸nh t¨ng nªn a gi¶m. KÕt qu¶ lµ ud = ud0.cosa t¨ng do ®ã tèc ®é cña ®éng t¨ng lªn ®Õn tèc ®é æn ®Þnh ®· ®Æt. VËy ë chÕ ®é x¸c lËp cña hÖ thèng cña hÖ thèng th× m¹ch vßng tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é cña hÖ thèng cã t¸c dông gi÷ æn ®Þnh tèc ®é cho ®éng c¬ ë mét gi¸ trÞ ®Æt nµo ®ã. Cßn ®èi víi m¹ch vßng tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã t¸c ®éng cßn phô thuéc vµo trÞ sè dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬. * Kh¶o s¸t ë chÕ ®é thay ®æi tèc ®é. Gi¶ sö xÐt qu¸ tr×nh khëi ®éng ®éng c¬. do cã sù thay ®æi nhanh cña ®iÖn ¸p chñ ®¹o (uc®) mµ gn th× ch­a kÞp thay ®æi theo do qu¸n tÝnh c¬ lín, nªn sai lÖch ®Çu vµo cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é (u®-gn) lín, ®iÓm lµm viÖc cña kh©u tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®ä ë s©u trong vïng b·o hoµ nªn trÞ sè urn lín nhÊt. Còng ®ång thêi lóc nµy dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ rÊt lín, nã t¸c ®éng vµo m¹ch vßng h¹n chÕ dßng. u®k= urnmax-b (I­-Ing) ChÝnh v× nhê cã m¹ch vßng h¹n chÕ dßng nµy mµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ ®­îc gh×m ë mét gi¸ trÞ giíi h¹n. V× khi dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ cµng t¨ng m¹nh th× theo biÓu thøc trªn udk cµng gi¶m lµm cho gãc ®iÒu khiÓn a cµng t¨ng do ®ã ®iÖn ¸p chØnh l­u gi¶m, dßng ®iÖn phÇn øng gi¶m. d) M¹ch lÊy c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi vµ tÝn hiÖu chñ ®¹o • • TI • IC bI • • • • D1¸D6 • • IA IB ia ic ib H×nh III-12 * TÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®iÖn (bI) ®­îc lÊy th«ng qua m¸y biÕn dßng (TI) hîp víi bé biÕn ®æi cÇu 3 pha dïng ®i èt. h×nh III-12 Khi 1 trong bé biÕn ®æi lµm viÖc th× tÝn hiÖu dßng IA, IB, IC sÏ c¶m øng sang cuén d©y cña m¸y biÕn dßng (TI) mét søc ®iÑn ®éng vµ sinh ra c¸c dßng iA, iB, iC. TÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn cuén d©y cña m¸y biÕn dßng ®­îc chØnh l­u ra d¹ng 1 chiÒu qua s¬ ®å cÇu chØnh l­u 3 pha dïng ®i èt (D1¸ D6=). Dßng ®iÖn mét chiÒu chØnh l­u khÐp m¹ch qua RI g©y ra sôt ¸p trªn RI. Nh­ vËy tÝn hiÖu ®iÖn bI lµ d¹ng ®iÖn ¸p cã trÞ sè tû lÖ víi tÝn hiÖu dßng ®iÖn cña l­íi ®iÖn cung cÊp cho bé chØnh l­u, còng t­¬ng øng tû lÖ víi dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬. * TÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é (gn) ®­îc lÊy th«ng qua m¸y ph¸t tèc (FT) nèi cøng trôc víi ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu cÇn æn ®Þnh tèc ®é. M¸y ph¸t tèc ®­îc sö dông lµ m¸y phat tèc 1 chiÒu, cã tèc ®é quay ®Þnh møc b»ng tèc ®é ®Þnh møc ®éng c¬ (n®m= 795 (v/p)) FT gn w M¸y ph¸t tèc (FT) ®­îc g¾n cøng trôc víi trôc ®éng c¬, nªn tû sè truyÒn i=1 vµ chiÒu quay cña ®éng c¬ còng lµ chiÒu quay ph¸t tèc, khi ®¶o chiÒu quay th× m¸y ph¸t tèc còng ®¶o chiÒu quay. Khi ®éng c¬ § quay th× roto cña m¸y ph¸t tèc quay theo, phÝa stato cña nã sÏ c¶m øng 1 søc ®iÖn ®«ng vµ sinh ra dßng ®iÖn khÐp m¹ch qua cùc gãp, chæi than vµ ®iÖn trë Rn g©y sôt ¸p trªn Rn. Nh­ vËy tÝn hiÖu gn lµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tû lÖ víi tèc ®é quay cña m¸y ph¸t tèc, còng lµ tû lÖ víi tèc ®é quay cña ®éng c¬ §. * TÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o ®­îc lÊy tõ bé chØnh l­u biÕn ®æi ®iÖn xoay chiÒu thµnh nguån 1 chiÒu. Bé biÕn ®æi ®­îc sö dung lµ s¬ ®å chØnh l­u cÇu 1 pha dïng ®i èt nh­ h×nh III-13 PhÇn tö £ lµ vi m¹ch æn ¸p cã t¸c dông ®Ó t¹o ra nguån 1 chiÒu cã trÞ sè kh«ng ®æi, æn ®Þnh ë mét møc ®iÖn ¸p nµo ®ã. §¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o b»ng c¸ch ®­a qua cæng IC, IC1 ®Î phôc vô cho qóa tr×nh ®éng c¬ quay thuËn. TÝn hiÖu ®Çu ra IC1 lµ u® >0. IC2 ®Ó phôc vô cho qu¸ tr×nh ®éng c¬ quay chiÒu ng­îc. TÝn hiÖu ®Çu ra IC2 lµ u® < 0. Nh­ vËy sö dông 2 phÇn tö khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ IC2 ®Ó ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o cung cÊp m¹ch khuÕch ®¹i trung gian, phôc vô cho viÖc ®¶o chiÒu quay cho ®éng c¬. Ngoµi ra c¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n nµy ®­îc sö dông mét m¹ch ®Êu vµo, gióp cho hÖ thèng linh ho¹t h¬n. • • • • • • • • • ~ BA1 220 v H×nh III-13 D1 D3 D2 D4 R1 C1 C2 Rc R2 R3 R4 T - N - + + IC1 IC2 -Vcc -Vcc +Vcc phÇn III tÝnh chän thiÕt bÞ §Æt vÊn ®Ò: ViÖc tÝnh chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i dùa trªn c¬ së yªu cÇu cña t¶i vµ ph­¬ng ph¸p truyÒn ®éng, dùa vµo yªu cÊu tróc cña s­ ®å chØnh l­u. TÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn lµ vÊn ®Ò cÇn thiÕt vµ quan träng, quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc ®­a s¬ ®å thiÕt kÕ cã ý nghÜa trong thùc tÕ. HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn m¸y bµo gi­êng lµm viÖc cã ®¶o chiÒu liªn tôc dïng hai bé biÕn ®æi cÇu ba pha ®èi xøng m¾c song song ng­îc. §Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng, ph¶i chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn, sao cho c¸c thiÕt bÞ lµm viÖc tin cÊy ch¾c ch¾n. ViÖc chän ®óng thiÕt bÞ ®iÖn th× hÖ thèng míi cã hiÖu suÊt lµm viÖc cao, an toµn, tin cËy vµ gi¶m ®­îc nhiÒu háng hãc. Ngoµi ra viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i quan t©m ®Õn chØ tiªu kinh tÕ. HÖ thèng ph¶i gän nhÑ, ®¬n gi¶n, dÔ söa ch÷a. I, tÝnh chän m¹ch ®éng lùc. Chọn động cơ một chiều kích từ độc lập với các thông số sau: Bảng 4.1 Thông số động cơ điện một chiều kích từ độc lập Mã hiệu Pđm Uđm Iđm nđm RưΣ Lư GD2 η [kW] [V] [A] [v/ph] [Ω] [H] [kgm2] [%] π -41 3.2 220 18,4 1500 1,04 0,0454 0.15 75 chän m¸y biÕn ¸p cho m¹nh ®éng lùc. Máy biến áp để tạo ra điện áp phù hợp cho bộ biến đổi. Do mạch động lực sử dụng sơ đồ cầu 3 pha nên ta dùng máy biến áp 3 pha với điện áp định mức phía sơ cấp là U1 = 380 ( V ) là điện áp dây của lưới điện. - x¸c ®Þnh phÝa thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®éng lùc. Theo c«ng thøc thøc thùc nghiÖm ta cã: U2đm ³ KuKaKRKaUđm ( V ) Trong ®ã: + Uđm lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña ®éng c¬. + Ku là hệ số xét tới ảnh hưởng khả năng ảnh hưởng dao động trong phạm vi cho phép của điện áp lưới. thường lấy Ku = 1,05 ¸ 1,1 , ta chọn Ku = 1,1. + Ka là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (amin) nhằm đảm bảo chắc chắn hệ thống không dơi vào trạng thái lật nhào nghịch lưu, ta chọn: amin = 300 Þ amax = 1500 Þ Ka = 1/cosamin = 2/ + KR là hệ số xét đến sụt áp trên điện trở thuần của máy biến áp,trên điện cảm cuộn dây thứ cấp máy biến áp, do chuyển mạch, sụt áp trên dây nối và cuộn kháng, trên các van. KR thường được chọn : KR = 1,15 ¸ 1,25, ta chọn: KR = 1,15. Ka là hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu Cuối cùng thay các giá trị hệ số vào ta được: U2đm ³ 1,1.(2/).1,15.0,43.220=138(v) Vậy điện áp phía thứ cấp của máy biến áp được chọn là U2BA = 138( V ) - Dòng điện thứ cấp của máy biến áp. I2BA = Ka.Iđm = 0,43.18,4=7,9(A) Iđm = 18,4 (A): Là dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®­îc chän. - Dòng điện sơ cấp của máy biến áp: Trong đó: Thay số ta được: Thay số ta được: - Công suất của máy biến áp . S1 = U1BA.I1BA =380.2,87 = 1090,6 (VA) S2 = U2BA.I2BA =138.7,9 = 1090,2 (VA) Vậy ta chọn được máy biến áp động lực với các thông số sau: Bảng 4.2 Thông số máy biến áp động lực S(KVA) U1đm (V) U2đm (V) I1đm (A) I2đm (A) 1,0904 380 138 2,87 7,9 2. Chọn van chỉnh lưu Thyristor Tristor được chọn theo hai điều kiện chủ yếu sau: + Điều kiện về dòng điện: ITtb ³ Ki ITtbmax + Điều kiện về điện áp: Ungmax ³ Ku UTngmax = Ku.U2BA - Chọn theo điều kiện dòng điện Giá trị dòng trung bình phải ứng với dòng tải của động cơ điện chấp hành của hệ thống. ITtb ³ Ki ITtbmax Trong đó: Iđm = 18,4A: là dòng định mức của động cơ điện. m = 6: là số đỉnh nhọn điện áp trong một chu kỳ điện áp lưới cho bởi sơ đồ cầu 3 pha Ki là hệ số dự trữ dòng điện: Ki = 1,5 ¸ 4, ta lấy Ki = 3 Như vậy ta có: ITtb ³ 9,2A - Chọn theo điều kiện điện áp Điện áp ngược đặt lên Thyristor là : Ungmax ≥Ku. Trong đó: U2BA = 138V: là điện áp định mức thứ cấp của biến áp. Ku là hệ số dự trữ điện áp: Ku = 1,5 ¸ 2,5, ta lấy Ku = 2,5 Kết hợp kết quả tính toán Ia và Ungmax với điều kiện chọn Thyristor là : [ IT ] ³ ITtb ; [IT]: là dòng cho phép qua Thyristor [UngT] ³ UTngmax ; [UngT]: là điện áp ngược cho phép đạt lên Thyristor Ta chọn Thyristor với các thông số sau đây Bảng 4.3 Thông số Thyristor (Data code 33-18-16801 - type BStD 1680 N – case T0220AB No 354) Loại [ITB] (A) [UngT] (V) DU (V) toff (ms) Ig (A) Ug (V) di/đt A/ms du/dt V/ms BStD 1680 N 12 1200 0,9 7,5 0,02 2 130 100 3. Chọn điện trở hãm Điện trở hãm được xác định theo công thức: → Trong đó: Dòng điện hãm khi thực hiện hãm động cơ là: IH = ( 2 ¸ 2,5 ).Iđm (A) = 2,5.18,4 = 46 (A) - Hệ số Thay số ta có : 4. Tính chọn thiết bị quá điện áp cho Thyristor Giá trị R và C của mạch bảo vệ được bảo vệ được xác định theo các công thức kinh ngiệm sau đây : - Điện dung: Trong đó : ITtb = 12 (A) là dòng qua Thyristor trước thời điểm chuyển đổi (chính là dòng điện trung bình qua Thyristor) UngT là dòng ngược cho phép qua Thyristor UngT = 1200 (V) Thay số : Điện trở : Trong đó : UngT = 1200 (V) IđmT = 12 (A). là dòng định mức qua Tiristor. Thay số ta có: 5. Chọn các phần tử của cuộn kháng lọc Ta thấy rằng, cuộn kháng lọc nối nối tiếp với tải nên khi dòng tải biến thiên bởi các sóng hài, trong cuộn kháng lọc sẽ sinh ra suất điện động chống lại sự biến thiên đó làm giảm đáng kể các thành phần cuả sóng hài (nhất là các thành phần sóng hài bậc cao) Mặt khác trên quan điểm điện kháng, ứng với các sóng hài bậc càng cao thì điện kháng của cuộn kháng lọc chặn càng nhiều. Nó đảm bảo cho bộ biến đổi luôn làm việc ở chế độ dòng liên tục trong phạm vi tải biến đổi. Cần phải hạn chế đến mức thấp nhất sự ảnh hưởng của dòng xoay chiều đến động cơ. I (~) < Iđm . 5% - Điện cảm cuộn kháng: LCK Ta có : LCK = LS - Lư Trong đó : LS là điện cảm của mạch phần ứng Nên LCK = LS - Lư = 0,1126 – 0.0454= 0,0672 (H) - Điện trở cuộn kháng: (W) Trong đó: Uđm và Iđm là điện áp và dòng điện định mức của động cơ điện. Vậy: 6. Chọn Aptomát Chọn Aptomát đóng cắt mạch động lực cần thoả mãn các thông số sau đây: UđmAB ³ Uđmmạng; IđmAB ³ Ka.Kqt.Kd.I1BA Trong đó: UđmAB : Là điện áp định mức Aptomát được chọn. Uđmmang : Là điện áp định mức lưới điện. IđmAB : là dòng điện định mức Aptomát được chọn. I1BA : Là dòng điện sơ cấp máy biến áp. Ka = 0,43: Là sơ đồ phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu. Kqt= 1,2 : Là hệ số qúa tải cho phép. Kd = 1,05 : Là hệ số dự trữ có tính đến khả năng sai khác giữa Ia và Id. Ta có: Uđmmang = 380V IđmAB ³ Ka.Kqt.Kd.I1BA = 0,43.1,2.1,05.2.87 = 1,56 (A) Căn cứ vào các thông số này ta chọn được Aptomát có các thông số sau đây: Thông số Aptomat Loại Số cực Iđm(A) Uđm(V) IN(KA) A3162 2 60 380 7. TÝnh ®iÖn trë b·o hµo. Khi muèn dõng hÖ thèng, ta c¾t ®éng c¬ ra khái nguån ®iÖn, lóc nµy cã thÓ h·m ®éng c¬ b»ng ph­¬ng ph¸p h·m ®éng n¨ng dùa vµo m¹ch ®iÖn trë RH (gäi lµ ®iÖn trë h·m) toµn bé n¨ng l­îng m¹ch phÇn øng sÏ ®­îc khÐp m¹ch qua RH vµ tiªu t¸n trªn RH. Tuú theo gi¸ trÞ cña RH mµ thêi gian h·m nhanh hay chËm, khi ®ã quËn kÝch tõ vÉn ®­îc cÊp ®iÖn. T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu h·m th× tèc ®é cña ®éng c¬ vÉn ®ang ë tèc ®é w vµ ta cã Ehd = K.f.whd = Ed = - U®m. Dßng ®iÖn h·m ban ®Çu lµ: Ihd = NÕu RH cµng nhá th× ®Æc tÝnh cµng cøng m« men h·m cµng lín nÕu thêi gian h·m cµng nhah, tuy nhiªn qua nghiªn cøu thùc tÕ th× cÇn ph¶i h¹n chÕ sao cho dßng h·m ban ®Çu n»m trong giíi h¹n hco phÐp: Ih® £ (2 ¸ 2,5)I®m chän Ih® = 2,3I®m. vËy 2,3.18,4 = Vµ chän RH = 5 II, TÍNH TOÁN MẠCH ĐIÒU KHIỂN Vµ KH¢U KHUÕCH §¹I TRUNG GIAN. 1.Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo Chọn biến trở: WR3 = 4,7 KW công suất tiêu tán trên biến trở là Chọn WR3 = 4,7 KW , 1w 2. Chọn máy phát tốc (Tính chọn khâu phản hồi âm tốc độ ) Máy phát tốc được dùng trong hệ thống để làm khâu phản hồi âm tốc độ. Nó được nối cứng với trục động cơ chấp hành của hệ thống nếu cùng tốc độ quay với động cơ hoặc qua 1 tỷ số truyền nếu có tốc độ quay khác tốc độ động cơ. Thường máy phát tốc được dùng lựa chọn theo kinh ngiệm sau đó khảo sát, kiểm tra lại trên đường đặc tính cơ. Căn cứ vào những đặc điểm trên đây ta chọn được máy phát tốc có thông số sau đây: Bảng 4.5 Thông số máy phát tốc Mã hiệu Pđm Uđm Iđm nđm Rư kW V A v/ph Ω πT32/1Y4 115 230 0.5 1000 7.34 - Hệ số truyền đạt của máy phát tốc là : - Tỷ số truyền giữa động cơ chấp hành và máy phát tốc là: - Hệ số truyền của máy phát tốc quy đổi về trục động cơ là: Ta lấy một phần điện áp ra của máy phát tốc đưa tới bộ khuếch đại trung gian làm tín hiệu phản hồi âm tốc độ . Ta chọn Ucđ = 8 (V). Ubh =0,4(V) 3. Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian a. Tính hệ số khuếch đại động cơ Hệ số khuếch đại động cơ được tính theo công thức: b. Tính hệ số khuếch đại bộ biến đổi. - Xác định đường Uđk = f(a) Ta có: (V) Lập bảng biến thiên: a 0 p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p Uđk 0 2 4 6 8 10 12 a U§K p 5p/6 2p/3 p/2 p/3 p/6 2 4 6 8 10 12 0 Hình 4.1. Quan hệ giữa Uđk va α: Uđk = f(a) - Xác định đường Ud = f(a): (V) Trong đó : Bảng 4.7 Bảng biến thiên Ud = f(a) α 0 p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p Ud 325.30 303.53 244.05 162.78 81.47 21.90 0 Hình 4.2. Mối quan hệ giữa Ud và α: Ud = f(α) - Xây dựng quan hệ giữa điện áp chỉnh lưu và điện áp điều khiển. Quan hệ Ud = f(Uđk) là đặc tính vào ra của bộ biến đổi. Bảng biến thiên Ud = f(a) a 0 p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p Uđk 0 2 4 6 8 10 12 Ud 325.30 303.53 244.05 162.78 81.47 21.90 0 Ta có được quan hệ Ud = f(Uđk) là quan hệ phi tuyến. Để xác định được hệ số khuếch đại của bộ biến đổi ta phải tuyến tính hoá quan hệ Ud = f(Uđk). Từ đồ thị ta tuyến tính hoá đoạn AB. Ta có hệ số khuếch đại bộ biến đổi là : B A Ud U§K 12 10 8 6 4 2 0 325,3 21,9 81,47 162,78 244,05 303,03 Hình 4.3. Quan hệ giữa Uđk và Ud: Uđk = f(Ud) c. Tính hệ số khuếch đại hệ thống (K) và hệ số khuếch đại trung gian (KTG) s¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng: Để tính được hệ số khuếch đại hệ thống ta đi từ sơ đồ cấu trúc hệ thống (hình 4.4) Từ sơ đồ cấu trúc ta có phương trình, khi ph¶n håi dßng ®iÖn ch­a tham gia, ta cã: (4.5) Trong đó: K = Ky.Kp.Kd là hệ số khuếch đại của hệ thống RưΣ = 1,04 Ta có: Trong đó : nomin, n0max là tốc độ không tải lý tưởng ứng với đặc tính cơ thấp nhất và cao nhất của hệ thống. Tõ (*) vµ (**) ta cã: Trong đó: D = 100/1; Kd = 7,47; Rư = 1,04 (W) [St] = 0,05; ndm = 1500 (v/f); g = 0,0076 (v.phút/vòng) Iư = 18,4 (A) ; Thay số vào ta có: Mặt khác : K = Ky.Kp.Kd Vậy: 4 TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®iÒu khiÓn a.tÝnh chän biÕn ¸p xung (bax). Yªu cÇu ®èi víi BAX lµ ph¶i t¹o ®­îc xung theo yªu cÇu, c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch ®éng lùc, dÔ dµng ph©n bè xung tíi c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor. - Chän tû sè biÕn ¸p cña BAX: Th«ng th­êng BAX ®­îc thiÕt kÕ cã tû sè biÕn ¸p lµ n =2¸ 3 vËy chän n=2. - TÝnh to¸n víi BAX cã n=2. C¸c xung cÇn ttaoj ra cã c¸c th«ng sè Ig=0,42 (A), Ug =10 (V), ®é réng xung ®iÒu khiÓn: Tx = 600 (ms) =6.10- 4(s). M¹ch tõ cña BAX chän vËt liÖu lµ '330, lo¹i ch÷ E, cã 3 trô lµm viÖc trªn 1 phÇn cña ®Æc tÝnh tõ hãa DB=0,7(T). b) TÝnh chän tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng. TÇng khuÕch ®¹i xung sö dôn c¸c Tranzitor ng­îc m¾c theo cÇu Dalingtor chän dùa theo th«ng sè cña c¸c biÕn ¸p xung: u1=20 (v), I1=I2=0,21 (A). Tranzitor Tr1 lµm viÖc ¬ chÕ ®é xung p605 cã c¸c th«ng sè nh­ sau: VCE= 40 (v), ICmax = 1,5(A), b =20¸ 40, Pm= 3(w), tmax = 850c Ta chon b =20 Þ IB1=IC/b =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA). Nªn cho dßng IB cµng nhá th× xung cµng Ýt mÊt ®èi xøng chän thªm tÇng khuÕch ®¹i trung gian Tr2 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i, lo¹i Mp25 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau. VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), b =13¸ 25, chän Tr2 cã hÖ sè b =15. c) TÝnh chän m¸y biÕn ¸p ®ång pha. M¸y biÕn ¸p ®ång pha (BA§) ®­îc sö dông lµ m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, s¬ ®åi nèi Y/Y0 ®Æt vµo ®iÖn ¸p l­íi xoay chiÒu 380 (v) phÝ s¬ cÊp, phÝa thø cÊp nèi Y0 cã ®iÖn ¸p hiÖu dông u2=20 (v). d) Chän c¸c Tranzitor ë m¹ch ®iÒu khiÓn. ë m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt ®ång pha khãa khèng chÕ m¹ch tÝch ph©n vµ Tranzitor m¹ch söa xung chän lo¹i KT201A cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), b = 20 ¸ 60, c«ng suÊt tiªu t¸n p = 0,15 (w). e) C¸c vi mach khuÕch ®¹i thuËt to¸n trong m¹ch tÝch ph©n. T¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a vµ trong m¹ch so s¸nh sö dông lo¹i mA741 cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ ë phÇn tr­íc ®· tr×nh bÇy. Tô t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a trong m¹ch tÝch ph©n C =4,7 mF (v). A0 100 HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p hë m¹ch Zmin 1MW Trë nh¸y vµo Z0 150 W Trë nh¸y ra Ib 200 mA Dßng ®iÖn phÇn cùc vµo Vminv ± 13 v §iÖn ¸p vµo cùc ®¹i Vminr ± 14 v §iÖn ¸p ra cùc ®¹i Vc0 2 mvi §iÖn ¸p lÖch ®Çu vµo Ung ± 0,4 mv Ng­ìng ®iÖn ¸p b·o hßa USmax ± 18 v §iÖn ¸p nguån cùc ®ai f0 1MHZ tÇn sè c¾t f) C¸c phÇn tö logic trong c¸c m¹ch. M¹ch logic göi xung vµ m¹ch ph¸t xung sö dông phÇn tö sau. AND: Dïng lo¹i 4081 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) NOR: Dïng lo¹i 4001 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) NOT: Dïng lo¹i 4019 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) OR: Dïng lo¹i 4071 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) g) C¸c Tranzitor quang (photo quang ). C¸c Tranzitor quang ®­îc sö dông ®Ó laays tÝn hiÖu kiÓm tra c¸c dßng ®iÖn trong s¬ ®å chØnh l­u. Chän lo¹iN35 theo kinh nghiÖp sö dông th× dßng ®i qua ®i èt quang cã c¸c c­êng ®é ID=70 ¸ 100 (mA). Th× Tranzitor quang mí b·o hßa (Tranzitor quang lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hßa lµ tèt nhÊt). PH¢N iv X¢Y DùNG §ÆC TÝNH TÜNH Vµ KIÓM TRA CHÊT l­îng tÜnh I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong qúa trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn hoặc do nhiều nguyên nhân khác mà hệ thống có thể bị mất ổn định. Tính ổn định của hệ thống là tính hệ thống có thể trở lại trạng thái ban đầu khi nhiễu loạn mất đi sau một khoảng thời gian nào đó hoặc khả năng xác lập trạng thái ổn định mới khi sai lệch đầu vào thay đổi. Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống là xây dựng đặc tính n = ¦(I) hoặc n = ¦(M) qua đó kiểm tra được độ sụt tốc độ, tức là đánh giá được sai lệch tĩnh của hệ thống xem có đảm bảo yêu cầu đặt ra của công nghệ truyền động hay không; đồng thời cũng kiểm tra các giá trị dòng điện ngắt, dòng điện dừng, hãm xem có đảm bảo an toàn cho hệ thống hay không. Từ đó ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống để hệ thống làm việc an toàn, tin cậy đặt được các yêu cầu mong muốn. Đồng thời đánh giá được năng lực quá tải của hệ thống; khả năng tác động nhanh của hệ thống cũng như độ an toàn của hệ thống trong quá trình làm việc. Do động cơ một chiều kích từ độc lập có đặc tính n = ¦(I) và n = ¦(M) đồng dạng nhau tức là có thể suy ra đặc tính n= ¦(M) từ đặc tính n= ¦(I) do đó ta chỉ xây dựng quan hệ n = ¦(I) và gọi là đặc tính cơ của hệ thống . Khi xây dựng đặc tính ta đưa ra các giả thiết sau: + Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn. + Hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi là hằng số. + Thyristor là phần tử bán dẫn tác động nhanh không có quán tính. + Điện trở phần ứng động cơ không thay đổi trong suốt qúa trình làm việc. + Điện cảm phần ứng của động cơ và các cuộn kháng đủ lớn để duy chì dòng điện tải là liên tục. II. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH Dựa vào đặc tính tĩnh của hệ thống ta thấy rằng các phản hồi âm dòng và âm tốc độ luôn có xu hướng làm ổn ddịnh hệ thống . Chỉ có phần đặc tính làm việc có đặc tính cơ cứng nhất là dễ mất ổn định hơn cả. Do đó ta chỉ xét ổn định ở vùng này, trong vùng này chỉ có phản hồi âm tốc độ tác dụng . Sơ đồ khối của hệ thống lúc này được biểu diễn trên hình 5.1 Trong đó: Uc®: TÝn hiÑu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é Ky: HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian Kp : HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi Kd : HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬ KI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn g : HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é I­.RS : NhiÔu lo¹n cña phô t¶i Ing: TÝn hiÖu dßng ®iÖn ng¾t 1. X©y dựng đặc tÝnh cơ cao nhất: Ta biÕt r»ng tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ th­êng ®­îc giíi h¹n bëi ®é bÒn c¬ häc cña phÇn quay cña ®éng c¬. ë tèc ®é cao th× bé phËn nµy chÞu t¸c ®éng cña lùc ®iÖn kh¸ lín nªn cã thÓ bÞ háng. H¬n n÷a lóc nµy tia löa ®iÖn gi÷a chæi than vµ vµnh gãp sÏ cã thÓ lµm háng vµnh gãp. §Ó ®¶m b¶o an toµn cho hÖ thèng khi lµm viÖc l©u dµi th× ®­êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ph¶i lµ ®­êng øng víi tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ n®m =1500 (v/p). C¨n cø vµo nguyªn lý cña hÖ thèng th× mçi ®­êng ®Æc tÝnh sÏ cã 3 ®o¹n øng víi 3 tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ thèng. §o¹n 1: §o¹n lµm viÖc æn ®Þnh, chØ cã kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng. §o¹n 2: Cã ®ång thêi c¶ hai m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ©m dßng ®iÖn t¸c ®éng. §o¹n 3: Lóc nµy tèc ®é gi¶m ®ñ nhá lµm cho m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é bÞ b·o hoµ nªn chØ cßn kh©u ng¾t dßng t¸c ®éng. C¸c ®o¹n ®Æc tÝnh ®Òu tuyÕn tÝnh (®o¹n th¼ng) nªn ta chØ cÇn t×m ë mçi ®o¹n 2 ®iÓm lµ cã thÓ x©y dùng ®­îc ®o¹n ®Æc tÝnh c¬. a. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt: §©y lµ ®o¹n lµm viÖc æn ®Þnh cña hÖ thèng.Trong ®o¹n nµy chØ cã m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh: Þ §­êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ®i qua ®iÓm ®Þnh møc (I®m, n®m) nªn ta tÝnh ®­îc. (V) + Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng (®iÓm øng víi gi¸ trÞ I­ = 0) +Tèc ®é øng víi ®iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh (n1) ta biÕt r»ng ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× khi I­ t¨ng (I­ ³ Idm.1,2) th× ph¶i tiÕn hµnh h¹n chÕ sù t¨ng cña dßng ®iÖn. VËy ®Æt Ing=1,2I®m = 1,2.18,04=27,6 (A). Thay I­ =Ing vµo biÓu thøc (I)ta x¸c ®Þnh tèc ®é nng. VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt ®i qua c¸c ®iÓm A = (Iư = 0, n = nođm) = (0; 1500,79) B = (Iư = Ing, n = nng) = (27,6; 1490,62) b. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai: Trong ®o¹n nµy I­ > Ing nªn cã hai vßng ph¶n håi cïng t¸c ®éng. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh . Tõ s¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng ta cã . §o¹n ®Æc tÝnh thø hai nµy ®i qua 2 ®iÓm ®Çu ®iÓm B . Ta cÇn x¸c ®Þnh thªm mét ®iÓm n÷a . Ta cã : Ing = (1,2 ¸ 1,5)I®m . Chän Ing = 1,2I®m = 1,2.18,4=27,6(A) Id = (2,2 ¸ 2,5)I®m . Chän Id = 2,5.I®m= 2,5.18,4 =46 (A) Ubh = Ucc-(1 ¸ 1,5) = 15 – 1 =14(V) (uc®-gnbh). ky = ubh Þ nbh = §Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn t¹i vÞ trÝ b·o hoµ (Ibh) ta x¸c ®Þnh hÖ sè ph¶n håi dßng ®iÖn nh­ sau: U®kbh = Uc®max - g . nbh = 11,47 - 0.0067.1487,7 = 1,5 (V) n = [ubh - kI b(I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd T¹i ®iÓm dõng: n = 0, I­ = Id ta ®­îc 0 = n = [ubh - kI b(I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd T¹i ®iÓm D: I­ = Ibh ta ®­îc nbh = [Ubh - kI b(Ibh -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai ®i qua 2 ®iÓm: C(27,85 ; 1489,16) c.X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø ba: Ibh ≤ I ≤ Id : Lóc nµy tèc ®é cña ®éng c¬ ®· ®¹t ®Õn møc ®ñ nhá, lµm cho m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é b·o hoµ. VËy chØ cßn m¹ch vßng h¹n chÕ dßng ®iÖn t¸c ®éng §o¹n ®Æc tÝnh nµy ®i qua ®iÓm : Khi ®ã I= Id =46 vµ n=0 v× vËy ®­êng ®Æc tÝnh ®I qua ®iÓm: D=(46;0) 2. Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất Đường đặc tính thấp nhất là đường giới hạn trong pham vi điều chỉnh: D = 100/1 Điểm ứng với trị số dòng định mức nhỏ nhấ (ứng với Ing = 27,6) (V) Tốc độ không tải ứng với đường đặc tính thấp nhất (vòng/phút) Như vậy đặc tính thấp nhất đi qua hai điểm là: A’ = (nomin, Iư = 0) = (15,79; 0) B’ = (nomin, Iư = Ing) = (15; 27,6) Vậy ta có đặc tính như hình 5.2 Kết luận: Ta có được các toạ độ để xác định đặc tính tĩnh hệ thống như sau: A = (Iư = 0, n = nođm) = (0; 1500,79) B = (Iư = Ing, n = nng) = (27,6; 1490,62) C = (Iư = Ibh, n = nbh) = (27,85;1489,16) D = (Iư = Id, n = 0) = (46; 0) A’ = (nomin, Iư = 0) = (15,79; 0) B’ = (ndmin, Iư = Ing) = (15; 27,6) n(vg/ph) nomax A nđm Nng C B nbh nomin B’ A’ nbhmin nngmin D Ibh Ing Iđm Id I [A] 0 Hình 5.2. Đặc tính tĩnh hệ thống III.KIÓM TRA CHÊT L¦îng tÜnh. 1. Kiểm tra độ sụt tốc độ tương đối (Sai lệch tĩnh St%) Sai lệch tốc độ tương đối lớn nhất lại xảy ra đối với đường đặc tính thấp nhất. Vậy ta kiểm tra chất lượng tĩnh ứng với đường đặc tính thấp nhất. a- Sai lệch tĩnh: Ta thấy St = 0,05 thoả mãn điều kiện St ≤ [S]. Vậy hệ đảm bảo chất lượng tĩnh. b- Dải điều chỉnh: c- Độ trơn điều chỉnh: Vì ta sử dụng sơ đồ bộ biến đổi Thyristor nên có thể điều chỉnh điện áp cung cấp cho phần ứng động cơ một cách vô cấp. Do vậy: IV. Kết luận Qua việc xây dựng và kiểm tra các thông số St, D, ξ ở chế độ tĩnh ta thấy rằng hệ thống ta vừa thiết kế đã đảm bảo yêu cầu đề ra. PHÇN v THUYÕT MINH S¥ §å NGUY£N Lý I. GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG Sơ đồ tổng hợp hệ thống được mô tả trên hình 3.22 và ở phụ lục Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động điện van-động cơ một chiều gồm các phần sau: 1. Máy biến áp động lực (BAĐL) Làm nhiệm vụ cung cấp điện áp phù hợp cho bộ chỉnh lưu cầu một pha. Tạo ra số pha phù hợp cho bộ biến đổi. Đồng thời máy biến áp động lực còn tham gia làm giảm tốc độ dòng qua van. Trên sơ đồ ta kí hiệu là BAĐL, mắc theo sơ đồ hình Δ-Y-1. 2. Aptômát AB Dùng để đóng, cắt nguồn, bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực. 3. Máy phát tốc (FT) Đo lường và biến đổi tốc độ trên trục động cơ thành điện áp để duy trì và ổn định tốc độ đặt của động cơ. Ta sử dụng máy phát tốc để tạo mạch vòng phản hồi âm tốc độ. Nâng cao độ cứng đặc tính cơ. 4. Bộ khuếch đại trung gian Tổng hợp tín hiệu đặt và tín hiệu phản hồi lượng dư được khuếch đại để điều khiển nhằm thay đổi giá trị điện áp ra của bộ biến đổi. Từ đó đưa ra được tín hiệu điều khiển hợp lý, làm tăng độ nhạy, độ ổn định, mở rộng phạm vi điều khiển của hệ thống, giảm sai lệch tĩnh tín hiệu ra là Uđk được đưa đến khâu so sánh để so sánh với điện áp răng cưa. Ta sử dụng các IC thuật toán làm việc ở chiế độ khuếch đại gồm 3 IC: IC3, IC4 và IC5. IC3 để lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ, IC5 để lấy tín hiệu âm dòng có ngắt, IC4 để tổng hợp hai phản hồi âm tốc độ va âm dòng điện để đưa ra Uđk phát đến khối so sánh. 5. Bộ biến đổi cầu cầu ba pha có điều khiển dùng Thyristor (T1 ÷ T6) Dùng để biến điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều cung cấp cho động cơ. Bộ này gồm 6 Thyristor: T1 ÷ T6. Trong quá trình chuyển đổi giữa các van có thể gây ra sự biến đổi đột nhột về điện áp du/dt. Để đảm bảo cho van không bị đánh thủng ta dùng mạch R-C mắc song song với các van. Thông qua mạch R-C lượng biến thiên điện áp sẽ nhỏ đi. Mặt khác mạch R-C còn có tác dụng phân nhánh dòng điện ngược (dòng điện ngược một phần sẽ phóng qua tụ và tiêu tán trên điện trở). Trên sơ đồ bộ biến đổi ta còn sử dụng các tiếp điểm K để khởi động, dừng máy. 6. Cuộn kháng lọc (CKD) Dùng để lọc sóng hài bậc cao sau chỉnh lưu, tạo ra dòng bằng phẳng cấp cho động cơ . 7. Động cơ chấp hành (Đ) Trong hệ thống truyền động điện, động cơ có tác dụng biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho máy sản xuất và là đối tượng điều chỉnh đáp ứng yêu cầu công nghệ. 8. Các bộ nguồn một chiều Tạo ra nguồn một chiều ổn định tạo điện áp chủ đạo và nguồn nuôi cho toàn hệ thống điều khiển. Ta sử dụng các sơ đồ chỉnh lưu điôt, được lọc bằng tụ và các vi mạch 7815 và 7915. Ở đầu ra ta thu được điện áp ± 15V cấp cho các Tranzitor, IC, mạch khuếch đại trung gian, mạch chủ đạo. 9. Khối tạo điện áp răng cưa Khối này tạo điện áp hình rang cưa để so sánh với điện áp điều khiển ở khâu so sánh nhằm tạo ra thời điểm phát xung. 10. Mạch so sánh Có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp điều khiển và điện áp hình răng cưa để tạo ra xung quyết định góc điều khiển α. 11. Khối tạo xung Khối này gồm các mạch sửa xung, khuếch đại xung và truyền xung. Tạo ra các xung điều khiển Thyristor đúng qui luật điều khiển và đúng yêu cầu về tín hiệu điều khiển về độ lớn cũng như về công suất, tạo độ lệch pha cần thiết đưa tới điều khiển các Thyristor mạch động lực. II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 1. Khởi động - Ấn nút M cấp điện cho công tắc tơ K. Khi cuộn dây K có điện tác động làm đóng kín các tiếp điểm thường hở và hở mạch các tiếp điểm thường kín. Điện trở hãn Rh được cắt ra khỏi mạch phần ứng động cơ. Cấp điện áp một chiều cho cuộn kích từ, đặt biến trở WR3 ở vị trí so cho Ucđ = const. Đóng áptômát cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu và mạch phát xung điều khiển cho bộ chỉnh lưu và mạch phát xung điều khiển. Vì vậy bộ chỉnh lưu được cấp nguồn và mạch điều khiển làm việc phát các tín hiệu điều khiển cho các Thyristor của bộ chỉnh lưu theo qui luật đã đặt trước. Bộ biến đổi làm việc cấp điện áp một chiều cho mạch phần ứng động cơ. Do ban đầu tốc độ n = 0, Iư = 0 nên Uđk có giá trị nhỏ nhất làm cho KBĐ có giá trị lớn nhất xu thế làm cho Iư lớn nhất. Ta được Iư = Id, mà Id > Ic nên dn/dt > 0 → Động cơ bắt đầu tăng tốc. Khi n tăng thì Iư giảm. Quá trình cứ tiếp diễn như thế đến khi n = nbh thì bộ khuếch đại đặt Ud và điện áp phản hồi âm tốc độ tham gia giúp cho động cơ làm việc ổn định với: Iư = Ic. 2. Quá trình điều chỉnh tốc độ - Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta tiến hành điều chỉnh điện áp đặt lên phần ứng động cơ nhờ điều chỉnh góc mở của các Thyristor. Như vậy, quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ thực chất là quá trình điều chỉnh góc mở α của các Thyristor. Muốn thay đổi góc mở α ta thay đổi điện áp đầu vào của bộ khuếch đại trung gian (bằng cách thay đổi điện áp chủ đạo nhờ biến trở con trượt). - Ở chế độ tĩnh ta đặt điện áp chủ đạo bằng một giá trị nào đó tới đầu vào của bộ khuếch đại trung gian. Qua bộ khuếch đại trung gian tín hiệu sẽ đưa ra với độ khuếch đại lớn (điện áp điều khiển) và được so sánh với điện áp răng cưa ở khâu so sánh. Tại thời điểm mà |UĐK |³ |Urc| xung ra của khâu so sánh được đưa tới mạch sửa xung, mạch khuếch đại xung và đưa tới điều khiển các Thyristor. Ta thấy rằng, góc mở các Thyristor lớn hay nhỏ hoàn toàn phụ thuộc vào UĐK mà không phụ thuộc vào Urc. - Như vậy, khi điện áp Ucđ tăng lên sẽ làm UĐK giảm xuống (do khi Ucđ tăng làm đầu ra của IC3 giảm dẫn điến dầu ra của IC4 cũng giảm theo) tạo thời gian xuất hiện xung sớm hơn (góc mở Thyristor giảm xuống), điện áp đặt vào phần ứng động cơ tăng (do Ud=[Ud0(1+cosa)/2] (V) ) và ngược lại. - Giả sử động cơ đang làm việc với tốc độ ổn định , vì một lý do nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm xuống (hoặc tăng lên) khi đó Uph= gn giảm xuống (hoặc tăng lên) dẫn đến Uv =Ucđ- Uph tăng lên (hoặc giảm xuống) kéo theo UĐK giảm xuống (hoặc tăng lên). Lúc này, thời điểm xuất hiện góc mở của Thyristor sớm (hay muộn) nên điện áp đầu ra của bộ biến đổi tăng (hay giảm) dẫn đến tốc độ động cơ tăng lên (hay giảm xuống) bù lại sự mất ổn định trên. 3. Quá trình hãm dừng động cơ Khi hãm ta ấn nút Đ, cuộn công tắc tơ K bị mất điện làm hở các tiếp điểm thường hở cắt điện toàn bộ hệ thống ra khỏi lưới điện, tiếp điểm thường kín K đóng lại đưa mạch hãm vào làm việc hãm dừng máy. Ta thấy rằng khi cắt hệ thống ra khỏi lưới điện thì Uưd = 0 nhưng do quán tính cơ nên n ¹ 0 dẫn đến EĐ ¹0. Chính vì vậy điện trở hãm Rh được đưa vào phần ứng động cơ cho phép dòng chạy qua và tiêu tán năng lượng tích luỹ của động cơ trước đó trên Rh, quá trình hãm xảy ra nhanh hơn.