Thiết kế hệ thống truyền động chính của máy bào giường có các số liệu ban đầu như sau: - Tốc độ hành trình thuận (tốc độ cắt): vthuận= 35 m/phút

ét chu kú kh¸c.Bµn dao ®­îc di chuyÓn b¾t ®Çu tõ thêi ®iÓm bµn m¸y ®¶o chiÒu tõ hµnh tr×nh ng­îc sang hµnh tr×nh thuËn vµ kÕt thóc di chuyÓn tr­íc khi dao c¾t vµo chi tiÕt . Tèc ®é hµnh tr×nh thuËn Vth ®­îc x¸c ®Þnh t­¬ng øng bëi chÕ ®é c¾t ,th­êng V2=5¸(75¸120) m/ph,tèc ®é gia c«ng lín nhÊt cã thÓ ®¹t (75¸120)m/ph.§Ó t¨ng n¨ng suÊt cña m¸y tèc ®é hµnh tr×nh ng­îc th­êng ®­îc chän lín h¬n tèc ®é hµnh tr×nh thuËn Vng=k.Vth (th­êng k=2¸3). N¨ng suÊt cña m¸y phô thuéc vµo sè hµnh tr×nh kÐp trong mét ®¬n vÞ thêi gian (1-1) trong ®ã : Tck –thêi gian cña mét chu kú lµm viÖc cña bµn m¸y ,[s] tth – thêi gian bµn m¸y chuyÓn ®éng ë hµnh tr×nh thuËn [s] tng - thêi gian bµn m¸y chuyÓn ®éng ë hµnh tr×nh ng­îc [s] Gi¶ sö gia tèc cña bµn m¸y lóc t¨ng vµ gi¶m tèc ®é lµ kh«ng ®æi th× : (1-2) (1-3) trong ®ã : Lth,Lng –chiÒu dµi hµnh tr×nh cña bµn m¸y øng víi tèc ®é æn ®Þnh Vth ,Vng ë hµnh tr×nh thuËn vµ ng­îc. Lg.th ,Lt.th –chiÒu dµi hµnh tr×nh bµn trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc (gia tèc )vµ qu¸ tr×nh gi¶m tèc (h·m ) ë hµnh tr×nh thuËn Lg.ng ,Lt.ng –chiÒu dµi hµnh tr×nh bµn trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc (gia tèc )vµ qu¸ tr×nh gi¶m tèc (h·m ) ë hµnh tr×nh ng­îc Vth,Vng –tèc ®é hµnh tr×nh thuËn ,ng­îc cña bµn m¸y Thay c¸c tth (1-2) vµ tng(1-2) vµo (1-1) ta nhËn ®­îc : (1-4) trong ®ã : L=Lth+Lg.ht +Lh.th = Lng+Lg.ng +Lh.ng-chiÒu dµi hµnh tr×nh cña bµn m¸y -tØ sè gi÷a tèc ®é hµnh tr×nh thuËn vµ hµnh tr×nh ng­îc t®c –thêi gian ®¶o chiÒu cña m¸y Tõ (1-4) ta thÊy khi ®· chän tèc ®é c¾t Vth th× n¨ng suÊt cña m¸y phô thuéc vµo hÖ sè k vµ thêi gian ®¶o chiÒu t®c .Khi t¨ng K th× n¨ng suÊt cña m¸y t¨ng nh­ng khi k >3 th× n¨ng suÊt cña m¸y t¨ng kh«ng ®¸ng kÓ v× lóc ®ã thêi gian ®¶o chiÒu l¹i t¨ng .NÕu chiÒu dµi bµn L>3m th× t®c Ýt ¶nh h­ëng ®Õn n¨ng suÊt mµ chñ yÕu lµ k .Khi Lb bÐ nhÊt lµ khi tèc ®é thuËn lín Vth=(75¸120)m/ph th× t®c ¶nh huëng nhiÒu ®Õn n¨ng suÊt.V× vËy khi thiÕt kÕ m¸y bµo gi­êng ph¶i lµm gi¶m thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é . Mét trong nh÷ng biÖn ph¸p ®ã lµ x¸c ®Þnh tØ sè truyÒn tèi ­u cña c¬ cÊu truyÒn ®éng cña ®éng c¬ ®Õn trôc lµm viÖc,®¶m b¶o m¸y khëi ®éng víi gia tèc cao nhÊt. Ta cã tû sè truyÒn tèi ­u: it.­= Trong ®ã: M : Momen cña ®éng c¬ lóc khëi ®éng,Nm Mc :Momen c¶n trªn trôc lµm viÖc,Nm Jm , Jd :Momen qu¸n tÝnh cña m¸y vµ ®éng c¬,kgm NÕu coi Mc= 0 th×: itu= ViÖc lùa chän tû sè truyÒn tèi ­u ë m¸y bµo gi­êng lµ kh¸ quan träng .Thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é phô thuéc vµo m«men qu¸n tÝnh cña m¸y.M«men qu¸n tÝnh cña m¸y tû lÖ víi chiÒu dµi cña m¸y. Tuy nhiªn thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é kh«ng thÓ gi¶m nhá qu¸ ®­îc v× bÞ h¹n chÕ bëi: -Lùc ®éng ph¸t sinh trong hÖ thèng -Thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é ph¶i ®ñ lín ®Ó di chuyÓn ®Çu dao. II.C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng truyÒn ®éng m¸y bµo gi­êng 1.TruyÒn ®éng chÝnh. - Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é truyÒn ®éng chÝnh lµ tØ sè gi÷a tèc ®é lín nhÊt vµ thÊp nhÊt cña bµn m¸y. D = Trong ®ã : Vngmax –tèc ®é lín nhÊt cña bµn m¸y trong hµnh tr×nh ng­îc Vthmin - tèc ®é nhá nhÊt cña bµn m¸y trong hµnh tr×nh thuËn Chän Vthmin =5m/ph Ta cã: D = - §é tr¬n ®iÒu chØnh tèc ®é : lµ tØ sè gi÷a hai gi¸ trÞ kÒ nhau cña tèc ®é trong ®ã lµ tèc ®é cÊp thø i vµ i+1 ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc : trong ®ã z lµ sè cÊp tèc ®é cña m¸y ®èi víi yªu cÇu cña ®Ò th× ta cã -HÖ thèng truyÒn ®éng lµ hÖ truyÒn ®éng cã ®¶o chiÒu quay vµ lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i . -Do m¸y bµo gi­êng chØ cã nhiÖm vô gia c«ng th« bÒ mÆt chi tiÕt ,kh«ng cÇn ®é bãng ,nh½n nªn ®é chÝnh x¸c yªu cÇu kh«ng cao % < 5% Th­êng chän %=2%. -§é æn ®Þnh tèc ®é: Tèc ®é cÇn ®­îc æn ®Þnh trong tr­êng hîp gia c«ng chi tiÕt ,tøc lµ khi dao c¾t c¾t vµo chi tiÕt ®Ó tr¸nh lµm søt mÎ chi tiÕt hoÆc dao c¾t. -Qu¸ tr×nh qu¸ ®é khëi ®éng , h·m yªu cÇu x¶y ra ªm,tr¸nh va ch¹m trong bé truyÒn víi t¸c ®éng cùc ®¹i. 2.TruyÒn ®éng ¨n dao. TruyÒn ®éng ¨n dao lµm vÖc cã tÝnh chÊt chu k×,trong mçi hµnh tr×nh kÐp lµm viÖc mét lÇn Ph¹m vi ®iÒu chØnh l­îng ¨n dao D = ( 100 ¸ 200)/1.L­îng ¨n dao cùc ®¹i cã thÓ ®¹t tíi (80 ¸ 100) mm/hµnh tr×nh kÐp. C¬ cÊu ¨n dao yªu cÇu lµm viÖc víi tÇn sè lín, cã thÓ ®¹t tíi 1000 lÇn/giê HÖ thèng di chuyÓn ®Çu dao cÇn ph¶i ®¶m b¶o theo hai chiÒu c¶ ë chÕ ®é di chuyÓn lµm viÖc vµ di chuyÓn nhanh. TruyÒn ®éng ¨n dao cã thÓ thùc hiÖn b»ng nhiÒu hÖ thèng c¬ khÝ, ®iÖn khÝ, thuû lùc, khÝ nÐn...Th«ng th­êng sö dông réng r·i hÖ thèng ®iÖn c¬ : ®éng c¬ ®iÖn vµ hÖ thèng truyÒn ®éng trôc vÝt - ecu hoÆc b¸nh r¨ng - thanh r¨ng. 3.dÆc tÝnh c¬ : w M,P Ch­¬ng II Ph©n tÝch lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng. Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng lµ dùa trªn c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ vµ kÕt qu¶ tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬, tõ ®ã t×m ra mét ph­¬ng ¸n kh¶ thi ®¸p øng ®­îc c¶ yªu cÇu vÒ ®Æc tÝnh kü thuËt vµ kinh tÕ víi c«ng nghÖ ®Æt ra. Lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng tøc lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc lo¹i ®éng c¬ truyÒn ®éng lµ mét chiÒu hay xoay chiÒu, ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é phï hîp víi ®Æc tÝnh t¶i, s¬ ®å nèi bé biÕn ®æi ®¶m b¶o yªu cÇu truyÒn ®éng. Do ®Ò bµi yªu cÇu sö dông ®éng c¬ K§B nªn em chØ ph©n tÝch c¸c ®Æc tÝnh kinh tÕ kü thuËt cña c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®éng c¬ xoay chiÒu kh«ng ®ång bé ba pha. I. Kh¶o s¸t c¸c ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng 1. HÖ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®éng c¬ a. Nguyªn lý: Theo lý thuyÕt m¸y ®iÖn, ta cã quan hÖ gi÷a m«-men vµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo Stato ®éng c¬ nh­ sau: (2-4) Nh­ vËy, ë mét tÇn sè nhÊt ®Þnh, m«-men cña ®éng c¬ K§B tû lÖ víi b×nh ph­¬ng ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato. Do ®ã, ta cã thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é ®/c K§B b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato trong khi gi÷ nguyªn tÇn sè. §Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu nµy ng­êi ta dïng c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu (§AXC). Thùc tÕ, hÇu hÕt c¸c ®éng c¬ K§B cã tèc ®é tr­ît tíi h¹n (øng víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn) nhá, khi dïng ®iÒu chØnh tèc ®é sÏ bÞ h¹n chÕ v× d¶i ®iÒu chØnh hÑp. Ngoµi ra, khi gi¶m ¸p, m«-men ®éng c¬ cßn bÞ gi¶m nhanh theo b×nh ph­¬ng ®iÖn ¸p. V× lý do nµy mµ ph­¬ng ph¸p nµy Ýt ®­îc dïng cho ®éng c¬ K§B roto lång sãc mµ th­êng kÕt hîp víi viÖc ®iÒu chØnh m¹ch roto ®èi víi ®éng c¬ K§B roto d©y quÊn nh»m më réng d¶i ®iÒu chØnh. b. §¸nh gi¸ vÒ ph¹m vi øng dông: + V× viÖc gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato ®éng c¬, trong khi gi÷ f=const kh«ng lµm thay ®æi tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng, nªn khi t¨ng ®iÖn trë phô ë roto, tèc ®é ®éng c¬ gi¶m, ®é tr­ît tíi h¹n t¨ng lªn kÐo theo t¨ng tæn hao c«ng suÊt tr­ît cña ®éng c¬: (2-5) + Cïng víi lý do trªn, do ph¹m vi ®iÒu chØnh phô thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn trë phô ®­a vµo m¹ch roto nªn yªu cÇu ®èi víi hÖ cÇn ph¹m vi ®iÒu chØnh réng sÏ m©u thuÉn víi viÖc gi¶m tæn thÊt ®iÒu chØnh ®èi víi tÊt c¶ c¸c hÖ truyÒn ®éng. Tèc ®é ®éng c¬ cµng thÊp (s cµng lín), nhÊt lµ trong tr­êng hîp ®iÒu chØnh s©u tèc ®é, th× tæn hao c«ng suÊt tr­ît cµng lín. Do cã nhiÒu h¹n chÕ nh­ trªn nªn vÊn ®Ò ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato ®Ó ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ chØ ®­îc øng dông h¹n hÑp. HiÖn nay, nã th­êng øng dông lµm bé khëi ®éng mÒm (softstart) víi môc ®Ých thay thÕ c¸c bé khëi ®éng cã cÊp dïng r¬-le, c«ng-t¾c-t¬ cho c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt lín vµ rÊt lín so víi l­íi tiªu thô chung. Trong ph¹m vi nµy nã cho phÐp t¹o ra c¸c ®­êng ®Æc tÝnh khëi ®éng ªm, tr¸nh viÖc g©y sôt ¸p l­íi, lµm ¶nh h­ëng ®Õn c¸c t¶i kh¸c khi c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt lín khëi ®éng. Trong øng dông vµo ®iÓu chØnh nã chØ phï hîp víi hÖ truyÒn ®éng víi c¸c phô t¶i cã m«-men lµ hµm t¨ng theo tèc ®é (nh­ qu¹t giã, b¬m ly t©m). Lý thuyÕt chøng minh lµ ®èi víi hÖ truyÒn ®éng cã m«-men t¶i kh«ng ®æi (Mc=const) th× tæn thÊt sÏ rÊt lín khi ®iÒu chØnh. V× vËy, viÖc xem xÐt ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato ®èi víi hÖ truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng lµ kh«ng cã ý nghÜa; ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ ph­¬ng ¸n dïng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p bÞ lo¹i bá trong ®å ¸n nµy. 2. HÖ ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr­ît ®éng c¬ a. Nguyªn lý ®iÒu chØnh: Theo kÕt qu¶ nghiªn cøu m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé th× c«ng suÊt ®iÖn lÊy ra tõ m¹ch roto, ®­îc gäi lµ c«ng suÊt tr­ît, tû lÖ víi ®é tr­ît s. Theo c¸ch tÝnh tæn thÊt khi ®iÒu chØnh th× c«ng suÊt nµy b»ng: (2-6) => Nh­ vËy theo biÓu thøc trªn th× nÕu ta b¶o ®¶m gi÷ c«ng suÊt ®­a vµ m¹ch stato lµ kh«ng ®æi, th× c«ng suÊt ®iÖn tõ P®t còng kh«ng ®æi. Khi ®ã b»ng c¸ch nµo ®ã ta thay ®æi ®­îc tæn hao c«ng suÊt trong m¹ch roto th× ta sÏ thay ®æi ®­îc ®é tr­ît s; tøc lµ ta ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é ®éng c¬. §©y chÝnh lµ tinh thÇn cña viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr­ît. Trong thùc tÕ viÖc thay ®æi DPs cã nhiÒu c¸ch, ®¬n gi¶n nhÊt lµ sö dông ®iÖn trë phô ®­a vµ m¹ch roto lµm t¨ng tæn thÊt. ViÖc nµy ®èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng c«ng suÊt nhá th× kh«ng cã vÊn ®Ò g×, nh­ng víi hÖ truyÒn ®éng c«ng suÊt lín th× c¸c tæn hao lµ ®¸ng kÓ. V× vËy ®Ó tËn dông c«ng suÊt tr­ît ng­êi ta dïng c¸c s¬ ®å nèi tÇng nh»m ®­a c«ng suÊt tr­ît trë l¹i l­íi hoÆc biÕn thµnh c¬ n¨ng h÷u Ých quay trôc ®éng c¬ nµo ®ã, khi ®ã ta cã hÖ truyÒn ®éng nèi cÊp ®ång bé. D­íi ®©y xin giíi thiÖu mét s¬ ®å nguyªn lý cña mét hÖ nèi cÊp: Trong s¬ ®å nµy th× søc ®iÖn ®éng roto ®­îc chØnh l­u thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu qua bé chØnh l­u cÇu diode vµ qua ®iÖn kh¸ng läc cho nguån dßng cÊp cho bé nghÞch l­u phô thuéc.NghÞch l­u lµm viÖc víi gãc ®iÒu khiÓn tõ 90o ®Õn kho¶ng 140o , ®iÒu chØnh gãc ®iÒu khiÓn a trong kho¶ng nµy ta sÏ ®iÒu chØnh ®­îc søc ®iÖn ®éng chØnh l­u trong m¹ch roto; tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®éng c¬. §Æc tÝnh c¬ ®iÒu chØnh cña hÖ nèi tÇng van ®iÖn ®­îc dùng qua viÖc thay ®æi gãc ®iÒu khiÓn a cña nghÞch l­u ®­îc dùng nh­ h×nh vÏ; trong ®ã do ¶nh h­ëng cña ®iÖn trë stato, ®iÖn trë m¹ch mét chiÒu vµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña m¸y biÕn ¸p (MBA) còng nh­ sôt ¸p do chuyÓn m¹ch cña nghÞch l­u vµ chØnh l­u nªn c¸c ®Æc tÝnh cã ®é cøng vµ m«-men tíi h¹n nhá h¬n ®é cøng vµ m«-men tíi h¹n cña ®Æc tÝnh tù nhiªn. b. §¸nh gi¸ vµ ph¹m vi øng dông: + Nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn viÖc sö dông s¬ ®å nèi cÊp chØ cã ý nghÜa trong hÖ truyÒn ®éng víi c«ng suÊt lín (th­êng cì trªn 400kW), v× khi ®ã c«ng suÊt tr­ît ®­a vÒ míi lµ ®¸ng kÓ vµ viÖc ®Çu t­ cho c¸c bé biÕn ®æi míi tho¶ ®¸ng, kh«ng l·ng phÝ. + ViÖc t¸i sö dông c«ng suÊt tr­ît râ rµng lµm t¨ng hiÖu suÊt cña hÖ thèng lªn; viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch ®iÒu chØnh l­îng c«ng suÊt ®­a vÒ cã thÓ ®¹t ®­îc nh÷ng chØ tiªu ®iÒu chØnh tèt nh­ ªm,d¶i ®iÒu chØnh kh¸ réng; tuy cã h¹n chÕ lµ m«-men tíi h¹n cã suy gi¶m so víi tù nhiªn, m«-men cña ®éng c¬ bÞ gi¶m khi tèc ®é thÊp. + Mét vÊn ®Ò n÷a lµ ®èi víi c¸c hÖ thèng c«ng suÊt lín vÊn ®Ò quan träng lµ khëi ®éng ®éng c¬, th­êng dïng ®iÖn trë phô kiÓu chÊt láng ®Ó khëi ®éng ®éng c¬ ®Õn vïng tèc ®é lµm viÖc sau ®ã míi chuyÓn sang chÕ ®é ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr­ît. V× vËy mµ viÖc sö dông hÖ thèng nµy chØ phï hîp víi c¸c hÖ truyÒn ®éng cã sè lÇn khëi ®éng, dõng m¸y vµ ®¶o chiÒu Ýt hoÆc tèt nhÊt lµ kh«ng cã ®¶o chiÒu. Tõ nh÷ng ®¸nh gi¸ trªn, ®èi chiÕu víi ®Æc ®iÓm cña hÖ truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng nªu ë ch­¬ng ®Çu cïng víi kÕt qu¶ tÝnh c«ng suÊt ®éng c¬ ë ch­¬ng ba ta lo¹i bá viÖc sö dông ph­¬ng ¸n nµy cho hÖ truyÒn ®éng cña ta. Cô thÓ lµ cã hai lý do c¬ b¶n sau: + HÖ truyÒn ®éng cña ta lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i, cã ®¶o chiªu quay + C«ng suÊt ®éng c¬ tÝnh ra thuéc lo¹i kh«ng lín nªn vÊn ®Ò ®Çu t­ c¶ hÖ nèi tÇng lµ kh«ng hiÖu qu¶ vÒ mÆt kinh tÕ. 3. HÖ ®iÒu chØnh xung ®iÖn trë r«to a/ Nguyªn lý ®iÒu chØnh: Tr­íc hÕt cÇn ph¶i nãi r»ng viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn trë roto chØ ¸p dông ®­îc víi ®éng c¬ roto d©y quÊn chø kh«ng sö dông ®­îc cho ®éng c¬ roto lång sãc. Nh­ ®· biÕt, víi ®éng c¬ roto d©y quÊn, ta cã thÓ thay ®æi ®­îc ®é cøng cña ®­êng ®Æc tÝnh c¬ b»ng c¸ch ®­a ®iÖn trë phô vµo m¹ch roto ®éng c¬. Thùc chÊt cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr­ît; c«ng suÊt tr­ît ë ®©y ®­îc lÊy bít ra vµ ®­îc biÕn thµnh tæn hao nhiÖt n¨ng v« Ých trªn ®iÖn trë. + V× ®é tr­ît tíi h¹n tû lÖ bËc nhÊt víi ®iÖn trë roto nªn: (2-7) NÕu coi ®o¹n ®Æc tÝnh lµm viÖc cña ®éng c¬, tøc lµ ®o¹n cã ®é tr­ît tõ s = 0 ¸ sth, lµ tuyÕn tÝnh th× khi ®iÒu chØnh ®iÖn trë roto ta cã thÓ viÕt: (2-8) Trong ®ã: s0 _ lµ ®é tr­ît tíi h¹n khi ®iÖn trë roto lµ R2 (tøc ®iÖn trë tù nhiªn ë m¹ch roto); cßn s _ lµ ®é tr­ît khi ®iÖn trë roto lµ Rrd=R2+Rf. Theo biÓu thøc m«-men th×: (2-9) Nh­ vËy, khi thay ®æi ®iÖn trë roto, nÕu gi÷ dßng roto I2 kh«ng ®æi th× mo-men kh«ng ®æi vµ kh«ng phô thuéc vµo tèc ®é ®éng c¬. V× vËy, ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn trë roto rÊt thÝch hîp víi hÖ truyÒn ®éng cã m«-men t¶i kh«ng ®æi (x=0). Thùc tÕ, viÖc thay ®æi ®iÖn trë roto dïng cÊp ®iÖn trë ngµy nay Ýt dïng, v× võa cã hiÖu suÊt thÊp, ®é tr¬n ®iÒu chØnh kÐm, ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh l¹i dèc. V× thÕ ®iÒu chØnh xung ®iÖn trë roto dïng van b¸n dÉn víi c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh sÏ t¹o ®­îc ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cøng vµ ®ñ réng; mÆt kh¸c l¹i dÔ tù ®éng ho¸ viÖc ®iÒu chØnh. Nguyªn lý c¬ b¶n cña bé ®iÒu chØnh xung ®iÖn trë roto nh­ sau: Rtd t w M H 2.2: S¬ ®å nguyªn lý, ho¹t ®éng vµ c¸c ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh b»ng ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë roto. ~ Ho¹t ®éng ®ãng c¾t cña kho¸ b¸n dÉn S t­¬ng tù nh­ m¹ch ®iÒu chØnh xung ¸p mét chiÒu: + Khi S ®ãng: R0 bÞ lo¹i ra khái m¹ch phÇn øng, dßng roto t¨ng lªn. + Khi S ng¾t: R0 ®­îc ®­a vµo m¹ch, dßng roto l¹i gi¶m. Víi tÇn sè ®ãng c¾t nhÊt ®Þnh, nhê ®iÖn c¶m L mµ dßng roto coi nh­ kh«ng ®æi vµ ta cã mét gi¸ trÞ ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng Rtd trong m¹ch. (2-11) §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng Rtd trong m¹ch mét chiÒu ®­îc tÝnh quy ®æi vÒ m¹ch xoay chiÒu ba pha ë roto theo nguyªn t¾c b¶o toµn c«ng suÊt. KÕt qu¶ tÝnh quy ®æi ®­îc: (2-12) Nh­ vËy, ®iÒu chØnh chu kú ®ãng ng¾t cña S ta thay ®æi ®­îc r vµ tõ ®ã thay ®æi ®­îc Rf. Cho r=0 ¸ 1, ta dùng ®­îc hä c¸c ®Æc tÝnh c¬ t­¬ng øng quÐt gÇn nh­ mÆt ph¼ng giíi h¹n bëi ®Æc tÝnh tù nhiªn vµ ®Æc tÝnh c¬ cã ®iÖn trë phô Rf=R0/2. b/ §¸nh gi¸ vµ ph¹m vi øng dông: Cã thÓ nãi viÖc sö dông ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë roto trong ®iÒu chØnh truyÒn ®éng, vÒ mÆt lý thuyÕt, lµ mét ph­¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt, dÔ thùc hiÖn vµ vËn hµnh; m¹ch ®iÒu chØnh còng rÊt ®¬n gi¶n lµ gåm hai m¹ch vßng ®iÒu chØnh (tèc ®é vµ dßng ®iÖn). + Ph­¬ng ph¸p nµy nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn còng rÊt phï hîp víi phô t¶i cã m«-men kh«ng ®æi nh­ bµn m¸y bµo gi­êng. Cô thÓ lµ nã cho phÐp ®iÒu chØnh ®Ó ®éng c¬ cã m«-men khëi ®éng lín b»ng c¸ch thªm mét c¸ch hîp lý ®iÖn trë vµo m¹ch roto trong giai ®o¹n khëi ®éng; cho phÐp ®iÒu chØnh tr¬n vµ d¶i ®iÒu chØnh réng nÕu ta t¨ng ®iÖn trë R0 kÕt hîp víi viÖc dïng mét tô bæ trî cho viÖc më réng ph¹m vi ®iÒu chØnh. MÆt kh¸c, viÖc ®iÒu chØnh ®­îc tiÕn hµnh ë m¹ch roto nªn kh«ng g©y ¶nh h­ëng ®Õn c«ng suÊt ®éng c¬ tiªu thô ®­a vµo stato; tøc lµ kh«ng g©y ¶nh h­ëng ®Õn l­íi ®iÖn vµ t¶i kh¸c khi ®éng c¬ khëi ®éng nh­ ë ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato. + Tuy vËy, nh­ ®· ®Ò cËp ë trªn, thùc chÊt cña ph­¬ng ph¸p còng dùa vµo viÖc ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr­ît nªn tæn hao trong khi ®iÒu chØnh kh«ng thÓ tr¸nh khái. So víi ph­¬ng ph¸p nèi cÊp nã cã cÊu tróc ®¬n gi¶n h¬n, Ýt vèn ®Çu t­ h¬n, nh­ng l¹i cã tæn thÊt khi ®iÒu chØnh lín h¬n l¹i bÞ tiªu hao v« Ých nªn nã chØ sö dông cho c¸c ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá vµ trung b×nh (d­íi 100kW). Ph©n tÝch ­u vµ nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ¸n dïng ®iÒu chØnh xung ®iÖn trë roto cho hÖ truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng ta thÊy r»ng ®©y lµ mét ph­¬ng ¸n kh¶ thi, ta sÏ xem xÐt kh¶ n¨ng sö dông khi so s¸nh víi ph­¬ng ph¸p biÕn tÇn sÏ ®­îc tr×nh bµy d­íi ®©y. 4. HÖ ®iÒu chØnh tÇn sè ®éng c¬ K§B. a/ Nguyªn lý ®iÒu chØnh: Theo lý thuyÕt m¸y ®iÖn ta cã biÓu thøc: Þ ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ thay ®æi tÇn sè sÏ lµm tèc ®é tõ tr­êng quay vµ do ®ã dÉn ®Õn tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi. D¹ng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi thay ®æi tÇn sè ®­îc tr×nh bµy d­íi h×nh vÏ sau: f®m H 2.3: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ K§B khi ®iÒu chØnh tÇn sè. M w + Tõ ®Æc tÝnh c¬ ta thÊy khi tÇn sè t¨ng ( f>f®m), th× m«-men tíi h¹n l¹i gi¶m (víi ®iÖn ¸p gi÷ kh«ng ®æi), cô thÓ lµ: + Trong tr­êng hîp tÇn sè gi¶m, nÕu gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p th× dßng ®iÖn ®éng c¬ t¨ng (do f gi¶m Þ X=2pfL còng gi¶m Þ I t¨ng), g©y ¶nh h­ëng xÊu ®Õn c¸c chØ tiªu cña ®éng c¬. V× vËy ®Ó b¶o ®¶m mét sè chØ tiªu mµ kh«ng lµm ®éng c¬ bÞ qu¸ dßng cÇn ph¶i ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p ®éng c¬, cô thÓ lµ gi¶m ®iÖn ¸p cïng víi viÖc gi¶m tÇn sè theo quy luËt nhÊt ®Þnh. b. §¸nh gi¸ vµ ph¹m vi øng dông + Tõ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi ®iÒu chØnh nguån ta cã nhËn xÐt lµ: NÕu ®¶m b¶o ®­îc luËt ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p - tÇn sè th× ta cã mäi ®­êng ®Æc tÝnh c¬ mong muèn khi gi¶m tÇn sè. NghÜa lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè nguån cung cÊp kÕt hîp víi viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato më ra kh¶ n¨ng ¸p dông cho mäi yªu cÇu truyÒn ®éng. + Do cã kh¶ n¨ng linh ho¹t trong viÖc ®iÒu chØnh c¶ tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng vµ tèc ®é tr­ît tíi h¹n; cô thÓ lµ khi tèc ®é tr­ît gi¶m th× tèc ®é kh«ng t¶i còng gi¶m víi tû lÖ t­¬ng øng nªn ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp tæn thÊt ®iÒu chØnh nhá nhÊt. + V× viÖc ®iÒu chØnh tÇn sè yªu cÇu ph¶i ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p nªn viÖc t×m ra quy luËt ®iÒu chØnh vµ trang bÞ thiÕt bÞ ®iÒu chØnh , biÕn ®æi c«ng suÊt phøc t¹p ; nãi chung gi¸ thµnh c¸c bé biÕn tÇn cã ®¾t h¬n gi¸ thµnh cña c¸c bé biÕn ®æi trang bÞ cho c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh kh¸c. Tõ nh÷ng ph©n tÝch ®¸nh gi¸ trªn ta thÊy r»ng viÖc chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè lµ hoµn toµn cã c¬ së v× tÝnh kinh tÕ khi vËn hµnh còng nh­ ®¸p øng ®­îc yªu cÇu truyÒn ®éng m¸y bµo gi­êng. II. So s¸nh gi÷a c¸c ph­¬ng ¸n kh¶ thi: ë phÇn trªn ta ®· ®i kh¶o s¸t nh÷ng nÐt ®Æc thï cña mçi ph­¬ng ph¸p truyÒn ®éng cho hÖ xoay chiÒu ba pha vµ ®· ®i ®Õn kÕt luËn lµ chØ cã hai ph­¬ng ¸n lµ phï hîp víi yªu cÇu truyÒn ®éng chÝnh m¸y bµo gi­êng. §ã lµ: - Ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng b»ng ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë roto dïng ®éng c¬ roto d©y quÊn. - Ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng b»ng ph­¬ng ph¸p biÕn tÇn sö dông ®éng c¬ roto lång sãc. §Ó chän ra mét ph­¬ng ¸n thÝch hîp vÒ tÝnh kinh tÕ vµ kü thuËt còng nh­ chi phÝ vËn hµnh d­íi ®©y ta sÏ ®i so s¸nh tõng mÆt cña mçi ph­¬ng ¸n. 1. VÒ tÝnh ®¬n gi¶n trong ®iÒu chØnh VÒ mÆt nµy râ rµng ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë roto chiÕm ­u thÕ h¬n. Nh­ nguyªn lý ®· ®Ò cËp ë phÇn trªn th× ta chØ viÖc thiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh xung ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn trë roto lµ cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é ®éng c¬. Víi ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè ta cßn ph¶i kÕt hîp víi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p theo mét quy luËt nhÊt ®Þnh; ®iÒu nµy lµm phøc t¹p lªn rÊt nhiÒu so víi ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë. 2. VÒ hiÖu suÊt ®iÒu chØnh, d¶i ®iÒu chØnh vµ kh¶ n¨ng khëi ®éng, kh¶ n¨ng ®¶o chiÒu Nh­ ®· biÕt ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn trë roto thùc chÊt lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr­ît, nh­ng ë ®©y c«ng suÊt m¹ch roto kh«ng ®­îc ®­a t¸i sinh vÒ nguån hoÆc sö dông h÷u Ých mµ l¹i bÞ tiªu tèn v« Ých trªn ®iÖn trë roto. V× vËy ph­¬ng ph¸p nµy thùc tÕ cho hiÖu suÊt ®iÒu chØnh thÊp (chØ ®¹t cì 10%); d¶i ®iÒu chØnh D =1 ¸ 10; ®Æc biÖt hiÖu suÊt ®iÒu chØnh l¹i tû lÖ nghÞch víi vïng ®iÒu chØnh. Cßn ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè cã kh¶ n¨ng gi÷ cho tæn thÊt c«ng suÊt lµ h»ng nªn tæn thÊt ®iÒu chØnh nãi chung lµ thÊp nhÊt trong c¸c ph­¬ng ph¸p ¸p dông cho hÖ truyÒn ®éng xoay chiÒu. C¶ hai ph­¬ng ph¸p ®Òu cho phÐp cã ®­îc momen khëi ®éng lín, ®Òu cã kh¶ n¨ng khëi ®éng víi momen b»ng momen tíi h¹n lµm viÖc nhÞp nhµng ë hai gãc phÇn t­ (I & IV); tøc lµ cã kh¶ n¨ng ®¶o chiÒu vµ h·m t¸i sinh. Nh­ng víi ph­¬ng ph¸p dïng biÕn tÇn ta cã thÓ ®iÒu khiÓn viÖc ®¶o chiÒu kÕt hîp víi viÖc ®iÒu chØnh xung më c¸c van b¸n dÉn trong bé biÕn ®æi nªn kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ ®iÒu chØnh cao h¬n. 3. VÒ tÝnh kinh tÕ cña ph­¬ng ph¸p truyÒn ®éng Ph­¬ng ¸n dïng bé biÕn tÇn ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ roto lång sãc thùc tÕ lµ ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng kinh tÕ. MÆc dï gi¸ thµnh c¸c bé biÕn ®æi tÇn sè cã ®¾t h¬n so víi gi¸ ®Çu t­ cho bé ®iÒu chØnh xung; nh­ng bï l¹ ®éng c¬ kÐo t¶i l¹i dïng ®éng c¬ roto lång sãc víi tÝn ®¬n gi¶n vÒ kÕt cÊu, vËn hµnh tin cËy gi¸ thµnh h¹ h¬n so víi ®éng c¬ roto d©y quÊn sö dông víi bé ®iÒu chØnh xung. Víi m«i tr­êng lµm viÖc nÆng nÒ cña ®éng c¬ truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng th× viÖc xem xÐt kh¶ n¨ng sö dông ®éng c¬ roto lång sãc lµ hîp lý. 4. VÒ lÜnh vùc øng dông, tÝnh tin cËy trong vËn hµnh Do kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tÇn sè ®­a ®Õn kh¶ n¨ng cã mäi ®Æc tÝnh c¬ mong muèn nªn thùc tÕ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè cã thÓ ¸p dông cho mäi yªu cÇu truyÒn ®éng. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ viÖc sö dông nã cho truyÒn ®éng m¸y bµo gi­êng lµ ®iÒu hiÓn nhiªn. XÐt vÒ mÆt lý thuyÕt th× ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh xung ®iÖn trë dïng Ýt thiÕt bÞ h¬n trong bé biÕn ®æi nªn cã tÝnh tin cËy h¬n. Nh­ng thùc tÕ c¸c van sö dông ph¶i lµm viÖc víi tÇn sè ®ãng më lín, l¹i chÞu dßng roto thùc tÕ kh«ng b»ng ph¼ng nªn lu«n lµm viÖc ë chÕ ®é qu¸ ®é do vËy mµ kh¶ n¨ng háng lµ t¨ng lªn Þ ®é an toµn tin cËy kÐm. Ph­¬ng ¸n dïng biÕn tÇn kh«ng chØ cho phÐp vËn hµnh tin cËy nhê sö dông ®éng c¬ roto d©y quÊn mµ ngay b¶n th©n bé biÕn tÇn nhê nh÷ng tiÕn bé ®ét ph¸ cña thiÕt bÞ c«ng suÊt hiÖn nay dÉn ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc tin cËy h¬n. H¬n n÷a gi¸ thµnh cña c¸c bé biÕn tÇn hiÖn nay ®· rÎ ®i rÊt nhiÒu so víi thêi kú ®Çu, chóng l¹i cho hiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao vËn hµnh tin cËy do ®· cã nhiÒu luËt ®iÒu chØnh phï hîp. Tõ nh÷ng so s¸nh trªn cïng víi viÖc xem xÐt kh¶ n¨ng thùc tÕ hiÖn nay cã thÓ quyÕt ®Þnh chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng c¸c bé biÕn tÇn víi viÖc sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ång bé roto lång sãc. III. Chän s¬ ®å biÕn tÇn: C¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ xoay chiÒu cã yªu cÇu cao vÒ d¶i ®iÒu chØnh vµ tÝnh chÊt ®éng häc chØ cã thÓ thùc hiÖn ®­îc víi bé biÕn tÇn. C¸c hÖ nµy sö dông ®éng c¬ r«to lång sãc cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, v÷ng ch¾c rÎ cã thÓ lµm viÖc trong mäi m«i tr­êng. Nhù¬c ®iÓm c¬ bµn cña hÖ thèng nµy lµ m¹ch ®iÒu khiÓn rÊt phøc t¹p. Tuú theo yªu cÇu kü thuËt - kinh tÕ mµ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc cÊu tróc c¬ b¶n cña hÖ biÕn tÇn - ®éng c¬ , theo ®ã cã thÓ chia ra thµnh c¸c lo¹i bé biÕn ®æi sau: + BiÕn tÇn trùc tiÕp: Lµ lo¹i biÕn tÇn cã tÇn sè ®Çu ra lu«n nhá h¬n tÇn sè l­íi f1; fs=(0 ¸ 0,5)f1. §Æc ®iÓm cña lo¹i biÕn tÇn nµy lµ cã sè l­îng c¸c van b¸n dÉn lín, nªn mÆc dï cã ­u ®iÓm lµ biÕn ®æi trùc tiÕp nguån cã tÇn sè nµy sang nguån cã tÇn sè kh¸c víi hiÖu suÊt cao, nh­ng vÉn Ýt sö dông v× lý do kinh tÕ. Thùc tÕ th­êng dïng cho truyÒn ®éng cã c«ng suÊt lín. + BiÕn tÇn gi¸n tiÕp nguån ¸p: §Æc ®iÓm cña lo¹i biÕn tÇn nµy lµ nguån cÊp cho BB§ lµ nguån søc ®iÖn ®éng víi néi trë nhá. C¸c bé nghÞch l­u ®iÖn ¸p ­a dïng tranzito thay v× tiristor v× lý do tæn hao chuyÓn m¹ch bÐ vµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn kho¸ van mµ kh«ng cÇn bÊt cø thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch phô trî nµo. HiÖn nay víi ph­¬ng ph¸p PWM (biÕn ®iÖu ®é réng xung) ¸p dông cho c¸c bé nghÞch l­u ®iÖn ¸p, cho phÐp c¸c d¹ng sãng gÇn sin h¬n vµ v× vËy n©ng cao ®­îc chÊt l­îng ®iÒu chØnh. Nh÷ng ®Æc ®iÓm ®ã ®­a ®Õn kh¶ n¨ng øng dông bé biÕn tÇn nguån ¸p trong truyÒn ®éng yªu cÇu cao vÒ ®é chÝnh x¸c ®iÒu chØnh, chiÕm ­u thÕ trong truyÒn ®éng c«ng suÊt nhá vµ truyÒn ®éng nhiÒu ®éng c¬ ho¹t ®éng chÝnh x¸c vµ ®ång bé. + BiÕn tÇn gi¸n tiÕp nguån dßng: Trong TH nµy, nguån cung cÊp lµ nguån dßng - tøc lµ dßng mét chiÒu vµo bé nghÞch l­u kh«ng phô thuéc vµo tæng trë t¶i. §iÒu nµy dÉn ®Õn d¹ng sãng cña dßng ®iÖn c¸c pha sau bé nghÞch l­u cã d¹ng ch÷ nhËt nÕu bá qua giai ®o¹n chuyÓn m¹ch, ®iÖn ¸p ra cã d¹ng sin nh­ng mang c¸c ®Ønh nhän ë thêi ®iÓm chuyÓn m¹ch. Kh¸c víi bé nghÞch l­u nguån ¸p, ë bé nghÞch l­u dßng liªn l¹c ®iÖn ¸p mét chiÒu ph¶i qua cuén d©y. Cuén d©y liªn l¹c mét chiÒu ng¨n c¸c biÕn thiªn ®ét ngét cña dßng ®iÖn nªn truyÒn ®éng nµy rÊt thÝch hîp ®èi víi nh÷ng n¬i cÇn tr¸nh biÕn thiªn ®ét ngét cña m«-men trªn trôc ®éng c¬. H¬n n÷a, ë bé nghÞch l­u nguån dßng khi ng¾n m¹ch ®Çu cùc ®éng c¬ kh«ng g©y h­ háng nghÞch l­u v× dßng ®iÖn lu«n cã xu h­íng gi÷ kh«ng ®æi. Mét ®iÓm quan träng lµ ë biÕn tÇn nguån dßng ta cã thÓ thùc hiÖn h·m t¸i sinh ®éng c¬ chØ víi m¹ch lùc ®¬n gi¶n. Bé biÕn tÇn nguån dßng lµm t¨ng ®­îc c«ng suÊt ®¬n vÞ ®éng c¬ nªn thÝch hîp cho truyÒn ®éng cã ®¶o chiÒu, c«ng suÊt ®éng c¬ truyÒn ®éng lín. Tõ nh÷ng ®Æc ®iÓm ®Æc tr­ng cña mçi lo¹i biÕn tÇn, tíi yªu cÇu truyÒn ®éng chÝnh m¸y bµo gi­êng ta chän bé biÕn ®æi lµ bé biÕn tÇn nguån dßng, v× nh÷ng lý do sau: - BiÕn tÇn nguån dßng thÝch øng tèt víi truyÒn ®éng cã m«men biÕn thiªn ®ét ngét nh­ tr­êng hîp bµn m¸y bµo gi­êng lóc khëi ®éng vµ th­êng xuyªn lµm viÖc ng¾n h¹n. - So víi biÕn tÇn nguån ¸p, ë biÕn tÇn nguån dßng dïng c¸c tiristor th«ng th­êng víi c¸c chuyÓn m¹ch ®¬n gi¶n chØ cã tô ®iÖn. - Ng¾n m¹ch tøc thêi ®Çu ra kh«ng g©y ¶nh h­ëng g× nhê cuén d©y liªn l¹c ng¨n c¶n tÊt c¶ c¸c ®ét biÕn dßng ®iÖn, kh«ng cã hiÖn t­îng truyÒn trùc tiÕp dao ®éng cña l­íi ®iÖn vµo ®éng c¬. - Cã kh¶ n¨ng t¸i sinh n¨ng l­îng t­¬ng ®èi dÔ Nh­îc ®iÓm cña biÕn tÇn nguån dßng lµ d¹ng sãng dßng bËc thang g©y khã kh¨n khi lµm viÖc ë tèc ®é rÊt thÊp ; cô thÓ lµ g©y ra m«men ®Ëp m¹ch. C¸c tô ®iÖn vµ cuén d©y cã kÝch th­íc lín vµ viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é khã kh¨n h¬n v× nguån dßng dÔ g©y qu¸ ¸p, b·o hoµ m¹ch tõ. Tuy nhiªn nh÷ng h¹n chÕ nµy kh«ng ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn truyÒn ®éng bµn m¸y bµo gi­êng vèn yªu cÇu kh«ng cao vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é. IV.chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn : 1.1. LuËt gi÷ tõ th«ng kh«ng ®æi: Thùc tÕ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè ®éng c¬ (®ång thêi còng ph¶i ®iÒu chØnh biªn ®é ®iÖn ¸p Stato ®Æt vµo ®éng c¬) th«ng qua tõ th«ng ®éng c¬ cã thÓ dïng m¹ch vßng ®iÒu chØnh trùc tiÕp tõ th«ng, hoÆc còng cã thÓ dïng ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp th«ng qua c¸c ®¹i l­îng kh¸c nh­ tÇn sè f1 , ®iÖn ¸p U1, dßng ®iÖn I1 vµ tÇn sè tr­ît f2. M¹ch ®iÒu chØnh tõ th«ng trùc tiÕp nhê c¸c bé ®o l­êng g¾n vµo stato ®éng c¬ cã nhiÒu nh­îc ®iÓm nªn thùc tÕ th­êng sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p gi¸n tiÕp. §èi víi hÖ biÕn tÇn nguån dßng th× tèt nhÊt lµ ¸p dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tÇn sè dßng ®iÖn. B¶n chÊt cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ th«ng qua viÖc ®iÒu chØnh quan hÖ gi÷a tÇn sè tr­ît f2 vµ dßng ®iÖn stato I1 ®Ó gi÷ cho tõ th«ng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®æi. Tõ kÕt qu¶ thu ®­îc tõ lý thuyÕt ta cã ®­îc quan hÖ gi÷a dßng stato vµ tõ th«ng r«to: trong ®ã: Trs=Lrs/Rr. BiÓu thøc trªn cã nghÜa lµ nÕu muèn gi÷ tõ th«ng kh«ng ®æi Yr=Yr dm =const, th× dßng ®iÖn stato ph¶i ®­îc ®iÒu chØnh theo ®é tr­ît. ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ: ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn. §¶m b¶o cho dßng ®iÖn stato (I1), dßng ®iÖn roto (I2), m«men tíi h¹n (Mth), hÖ sè tr­ît tíi h¹n (sth) vµ tõ th«ng ®éng c¬ ®Òu kh«ng phô thuéc vµo tÇn sè Þ ®Æc tÝnh tÜnh cña ®éng c¬ sÏ chuyÓn dÞch song song víi nhau vµ kh«ng thay ®æi h×nh d¹ng khi ®iÒu chØnh tÇn sè. §iÒu khiÓn gi÷ cho Yr=Yr dm sÏ tËn dông ®­îc c«ng suÊt m¹ch tõ lµ tèi ®a. H¬n n÷a, khi gi÷ biªn ®é tõ th«ng roto kh«ng ®æi th× vector tõ th«ng roto vµ vector dßng ®iÖn roto lu«n vu«ng gãc víi nhau trong kh«ng gian vµ do ®ã m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ hoµn toµn tû lÖ víi biªn ®é dßng roto. §iÒu nµy gièng nh­ quan hÖ gi÷a m«men vµ dßng ®iÖn phÇn øng trong ®éng c¬ mét chiÒu kÝch thÝch ®éng lËp khi tõ th«ng kÝch tõ lµ ®Þnh møc. Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ: NÕu gi÷ tõ th«ng kh«ng ®æi mµ phô t¶i ®éng c¬ gi¶m Þ t¨ng tæn hao trong ®éng c¬. ë vïng tÇn sè thÊp, khi mµ sôt ¸p trªn ®iÖn trë stato cã thÓ so s¸nh ®­îc víi sôt ¸p trªn ®iÖn c¶m t¶n m¹ch stato th× tõ th«ng sÏ gi¶m vµ do ®ã m«men tíi h¹n sÏ gi¶m. 1.2: Điều khiển từ thông khe hở không đổi theo luật U/f: Ở vùng tần số cao (xung quanh tần số định mức )mômen tới hạn có trị số gần như không phụ thuộc vào tần số,nếu tỉ số Rs/fs nhỏ.Khi tần số giảm,từ thông khe hở sẽ giảm do sụt áp trên điện trở stato ứng với dòng điện định mức không đổi ở mọi tần số,kết quả là mômen tới hạn của động cơ sẽ giảm, đặc biệt sẽ giảm nhanh ở vùng tần số thấp. Ở trạng thái hãm, động cơ làm việc như một máy phát,chiều dòng điện stato ngược lại so với trạng thái động cơ.Do vậy,sđđ Es tăng lên,làm cho từ thông khe hở tăng so với trạng thái động cơ.Nếu coi mạch từ không bão hoà,mômen động cơ ở trạng thái hãm sẽ lớn, đặc biệt là ở vùng tần số trung bình. Từ thông chỉ được duy trì là hằng số khi sụt áp trên dây quấn stato nhỏ có thể bỏ qua.Trong thực tế, điện trở stato không thể bỏ qua nên sụt áp trên điện trở stato ứng với dòng điện định mức sẽ không đổi khi giảm tần số,trong khi sụt áp trên điện kháng giảm theo tần số.Do vậy,sụt áp trên điện trở sẽ chiếm tỉ lệ lớn ở tần số nhỏ,sẽ ảnh hưởng lớn đến từ thông khe hở,do vậy U/f được tăng lên ở vùng tần số thấp để bù lại sụt áp trên điện trở stato. 1.3: Điều chỉnh từ thông khe hở không đổi bằng cách điều chỉnh dòng điên-tần số trượt. Mômen động cơ được tạo ra bởi từ thông khe hở và dòng điện stato nên điều khiển trực tiếp dòng điện stato sẽ nhận được đặc tính động học cao hơn phương pháp điều khiển điện áp stato.Mặt khác,với bộ biến tần nguồn dòng có điều khiển,dễ dàng hạn chế được dòng điện và thực hiện bảo vệ ngắn mạch,do vậy sẽ thiết kế được mạch nghịch lưu có độ kinh tế cao. Từ thông khe hở tỉ lệ với dòng điện từ hoá khi mạch từ không bão hoà.Do vậy, để từ thông khe hở không đổi thì dòng từ hoá phải giữ không đổi.Khi từ thông không đổi thì dòng điện stato là hàm của tốc độ roto và không phụ thuộc vào tần số stato. Tãm l¹i ta chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tÇn sè th«ng qua tõ th«ng ®éng c¬ vµ tõ th«ng ®éng c¬ ®­îc gi÷ kh«ng ®æi th«ng qua quan hÖ I1(f2) .biÕn tÇn ®­îc sö dông lµ biÕn tÇn nguån dßng . Ch­¬ng III TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch lùc. S¬ ®å m¹ch lùc: I. TÝnh chän ®éng c¬ truyÒn ®éng. 1.1. Phô t¶i truyÒn ®éng chÝnh. Phô t¶i truyÒn ®éng chÝnh ®­îc x¸c ®Þnh bëi lùc kÐo tæng. Nã lµ 2 thµnh lùc c¾t vµ lùc ma s¸t: F= F+ F F: lùc c¾t ,[N] F: lùc ma s¸t, [N] a. ChÕ ®é lµm viÖc hµnh tr×nh thuËn . F= : hÖ sè ma s¸t gê tr­ît . Theo ®Ò bµi =0,081 thµnh phÇn th¼ng ®øng cña lùc c¾t ,N : khèi l­îngbµn : khèi l­îng chi tiÕt Ta cã: F=0,081[0,4.30.103+9,8.(1000+1000)] = 2559,6 N Do ®ã: FKth=Fz+Fms = 30000 + 2559,6 = 32,56 kN b. ChÕ ®é kh«ng t¶i. Khi lµm viÖc kh«ng t¶i, F=F = 0 Do ®ã FKng=Fms= 0,081.9,8.( 10 00 + 1000 ) = 1587,6 N 1.2. TÝnh chän ®éng c¬. §Æc ®iÓm cña truyÒn ®éng m¸y bµo gi­êng lµ ®¶o chiÒu víi tÇn sè lín .m«men khëi ®éng ,h·m lín ,qu¸ tr×nh qu¸ ®é chiÕm tû lÖ ®¸ng kÓ trong chu kú lµm viÖc .Do ®ã khi chän c«ng suÊt ®éng c¬ truyÒn ®éng chÝnh m¸y bµo gi­êng cÇn xÐt c¶ phô t¶i tÜnh lÉn phô t¶i ®éng . C«ng suÊt ®Çu trôc ®éng c¬ khi c¾t:(c«ng suÊt ®éng c¬ trong hµnh tr×nh thuËn) (kw) Trong ®ã V =35m/ph lµ tèc ®é hµnh tr×nh thuËn C«ng suÊt ®Çu trôc ®éng c¬ khi quay ng­îc kh«ng t¶i cã tèc ®é kh«ng t¶i V=70m/ph lµ: (kw) Do ®ã ph¶i chän ®éng c¬ cã P®m >Pttmax =23,4 (kw) Dùa vµo kÕt qu¶ trªn ta chän ®éng c¬ cã c¸c th«ng sè sau: Lo¹i ®éng c¬: MTM512-8 , roto lång sãc: e=60% ; P®m=28kW ; n®m=705v/ph ; cosj®m=0,75 ; cosjkh«ng t¶i=0,07 I1.®m=67 A ; I1.kh«ng t¶i=40A ; r1=0,141W ; x1=0,214W ; I’r®m=47.6A r’r=0,24 W ; x’r=0,20 W ; J=1,32 kgm2 ; G=470 kg ; kr=ke2=0,19.104 . ; ; 1.3 KiÓm nghiÖm l¹i ®éng c¬: ViÖc tÝch chän c«ng suÊt ®éng c¬ ë trªn lµ viÖc tÝnh chän s¬ bé, v× ë ®ã ta bá qua giai ®o¹n më vµ h·m m¸y. §Ó cã thÓ kh¼ng ®Þnh ch¾c ch¾n lo¹i ®éng c¬ víi c¸c th«ng sè ë trªn cã ®¸p øng ®­îc yªu cÇu truyÒn ®éng hay kh«ng ta cÇn ph¶i tiÕn hµnh kiÓm tra l¹i. Yªu cÇu cña kiÓm tra vÒ tÝnh chän c«ng suÊt nãi chung th­êng gåm c¸c b­íc sau: + KiÓm tra ®iÒu kiÖn khëi ®éng. + KiÓm nghiÖm qu¸ t¶i m«men. + KiÓm tra ®iÒu kiÖn ph¸t nãng a.KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn khëi ®éng: Ta cã : Mk® =3.1M®m =1175.83Nm Do khi b¾t ®Çu lµm viÖc bµn m¸y chØ cã lùc c¶n lµ lùc ma s¸t Fms =μ.g(mb +mct)=0.081x9.8x2000 = 1587.6N =>M«men c¶n tÜnh trªn trôc ®éng c¬ : Nh­ vËy ®éng c¬ ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn khëi ®éng b.KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i : KiÓm nghiÖm ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i, ®èi víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, cÇn xÐt ®Õn hiÖn t­îng sôt ¸p cña l­íi ®iÖn. Th«ng th­êng, cho phÐp sôt ¸p 10%, nªn m«-men tíi h¹n cña ®éng c¬ trong tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm chØ cßn: Mth ‘=(90%)2.Mth =0,81.Mth (Mth _ lµ m«-men tíi h¹n theo sè liÖu cña ®éng c¬). Tõ sè liÖu tra ®­îc cña ®éng c¬ ®· chän ta tÝnh ®­îc: + M«-men lín nhÊt cña ®éng c¬ lµ: Gi¸ trÞ m«-men nµy lín l¬n gi¸ trÞ m«-men c¶n lín nhÊt (®Þnh møc)khi c¾t gät lµ : VËy ®éng c¬ ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i m«-men. c.KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng: c1.TÝnh to¸n thêi gian qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña m¸y §å thÞ tèc ®é tèi ­u cña m¸y bµo gi­êng: Thêi gian c¸c kho¶ng t1, t4, t6, t9, t10, t12 ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: C¸c kho¶ng thêi gian t2, t3 ,t7, t8 ®­îc x¸c ®Þnh theo kinh nghiÖm vËn hµnh. Chän t2=t3=t7=t8=0,2(s); Trong ®ã m« men ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é.Mq® ®­îc lÊy b»ng: Mq® = 3.1 M®m Tèc ®é bµn khi c¾t øng víi tèc ®é ch¹y ®Þnh møc cña ®éng c¬ ta cã b¸n kÝnh quy ®æi lùc c¾t vÒ trôc ®éng c¬: Vth = 35/60 = 0,58(m/s) §Ó cã = 0,024 ta cã thÓ chän hép sè cã tû sè truyÒn i= 0,024/ 0,008 = 3 M« men phô t¶i cña ®éng c¬ khi ®· quy ®æi vÒ trôc cña ®éng c¬: Tèc ®é vµo dao chän Vo =5 (m/p) =5/60 =0,083 (m/s) Do ®ã : = 10,41 (rad/s) M«men phô t¶i ®éng c¬ khi kh«ng c¾t ( hµnh tr×nh ng­îc): Vng /= 146 (rad/s) Mng = Png / 2290/146 = 15,68 (Nm) M«men qu¸n tÝnh cña bµn m¸y quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬ Jm = Jb + Jct (Bá qua m«men qu¸n tÝnh bé truyÒn) Jm = (mb + mct ) . .=(1000 + 1000).0,008.0,008 = 0,128 kg.m2 M«men qu¸n tÝnh cña hÖ thèng: J = Jm + Jd = 0,128 + 1.32= 1.448 (kg.m2) Tõ ®å thÞ tèc ®é ta x¸c ®Þnh c¸c kho¶ng thêi gian Trong kho¶ng thêi gian t6 momen qu¸ ®é cña ®éng c¬ ®· ®¶o chiÒu: §Ó tÝnh t5 ta t×m tæng chiÒu dµi hµnh tr×nh bµn trong c¸c ®o¹n qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ di chuyÓn víi V0: Do ®ã L5 = L- Li =3 – 0,621 = 2,38(m) Do ®ã ta cã thêi gian c¾t æn ®Þnh : TÝnh c¸c kho¶ng thêi gian trong qu¸ tr×nh ch¹y ng­îc: => tth = 0.128 + 0.2 + 0.2 + 1.039 + 4.078 + 0.593 + 0.2 + 0.2 + 0.124= 6.771s tng = 1.786 + 0.809 + 1.738 = 4.333s =>Tck =tth +tng = 11.101s => c2.tÝnh m«men trong c¸c giai ®o¹n lµm viÖc cña ®éng c¬ : Trong c¸c kho¶ng t1,t4,t6,t9,t10,t12 dßng ®iÖn ®éng c¬ cã gi¸ trÞ b»ng dßng qu¸ ®é Iq® = 6.I®m =6.67=402 A Ta cã trong ®ã f=50 Hz ;n=705 v/ph sè ®«i cùc p=4 ®iÖn c¶m hç c¶m Lm =0.0056 H M«men ®¼ng trÞ cña ®éng c¬: V× trong kho¶ng thêi gian ch¹y thuËn, m«men ®éng c¬ kh«ng ®æi vµ trong qu¸ tr×nh ch¹y ng­îc, c«ng suÊt ®éng c¬ kh«ng ®æi nªn ta cã Mthu©n = Mdm = 379,3 (Nm) Mnguoc = Pdm /wnguoc = 23400/148 =158.1(Nm) M®t = =312(Nm) Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn ta cã : Mdong_co >Mdt VËy ®éng c¬ chän ®­îc hoµn toµn phï hîp. II.TÝnh chän bé nghÞch l­u: Dùa vµo kÕt qu¶ kh¶o s¸t vµ tµi liÖu ta chän c¸c thiÕt bÞ cho m¹ch NL nh­ sau: 1.Chän Thyristor vµ diode: + TrÞ trung b×nh cña dßng qua thyristor vµ diode lµ: Trong ®ã kf lµ hÖ sè h¹n chÕ dßng qua Thyristor theo tÇn sè, nã thay ®æi kf=0,85 ¸ 0,98 khi f=5Hz ¸ 50 Hz. V× ta chØ ®iÒu chØnh tÇn sè theo chiÒu gi¶m ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é n©ng nªn fmax=50 Hz. VËy : VËy ta cÇn chän van cã , víi ®iÒu khiÖn lµm m¸t b»ng qu¹t giã + c¸nh t¶n nhiÖt. + §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van: Theo lý thuyÕt th× : Ung.max= Uc0 = Uab + DUc. Ta sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm sau: Trong ®ã: Kba _ tû sè truyÒn cña MBA, ë ®©y ta kh«ng sö dông MBA nªn Kba =1. Ku =1,3 ¸ 1,4. Ta chän Ku =1,4 ®Ó an toµn b¶o ®¶m chuyÓn m¹ch ch¾c ch¾n. Uf+ _ lµ ®iÖn ¸p pha ®éng c¬ cña ®éng c¬ khi fmax=50Hz (Uf =220V). Do ®ã: VËy ta chän van cã Tõ kÕt qu¶ trªn, tra sæ tay linh kiÖn ta chän c¸c thyristor vµ diode sö dông trong s¬ ®å cã c¸c th«ng sè nh­ sau: Thyristor lo¹i DK-10 do h·ng Thomson chÕ t¹o: Ihd (A) Ui.m (kV) Ig (A) Ug (V) toff (ms) du/dt (V/ms) di/dt (A/ms) 100 0,2 ¸ 1,6 0,15 2 40 200 200 Diode lo¹i 130EPS16S còng cña h·ng Thomson chÕ t¹o: M· hiÖu Itb.,max (A) Uim (V) DU (V) Ir (A) Ith (A) Tcp (0C) 130EPS16S 130 1800 1,1 100 40 150 2.Chän tô chuyÓn m¹ch: Ta cã thÓ chän gi¸ trÞ tô tõ kÕt qu¶ xÐt qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch dßng ®iÖn. Trong ®ã: - fn: tÇn sè ®Þnh møc = 50Hz - fmax: tÇn sè cùc ®¹i = 100Hz - Im: dßng tõ ho¸ - L: ®iÖn c¶m mét pha (r«to+stato) = 14,01.10-3H - Um: biªn ®é cùc ®¹i ®iÖn ¸p d©y = 380V =7577F 3..Chän cuén kh¸ng san b»ng: + TrÞ hiÖu dông dßng vµo bé nghÞch l­u: + TrÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p vµo nghÞch l­u (bá qua sôt ¸p trªn van vµ ¶nh h­ëng cña c¸c sãng hµi bËc cao): Trong ®ã: Uf1 lµ trÞ hiÖn dông hµi c¬ b¶n cña ®iÖn ¸p trªn t¶i trªn mét pha (Uf1 =220V). j1 lµ gãc lÖch pha gi÷a thµnh phÇn c¬ b¶n dßng ®iÖn vµ thµnh phÇn c¬ b¶n ®iÖn ¸p cña t¶i .V× t¶i cña ta lµ ®éng c¬ nªn cosj1 cã thÓ lÊy b»ng cosj®m =0,75. Do ®ã: + Gi¸ trÞ cña cuén kh¸ng san b»ng ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: Trong ®ã: DId = (0,05 ¸ 0,1) Id =8.2A w =2p.n®m/60 (rad/s) Do ®ã: III.TÝnh chän bé chØnh l­u: Tõ kÕt qu¶ tÝnh Id = 82.06 A vµ Ud =386V ta tiÕn hµnh tÝnh chän c¸c van cña bé chØnh l­u cÇu ba pha ®èi xøng nh­ sau: + Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van lµ: Þ CÇn chän van cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt tho¶ m·n: + TrÞ trung b×nh lín nhÊt cña dßng qua van: VËy cÇn chän van cã trÞ trung b×nh dßng lín nhÊt tho¶ m·n: Tõ kÕt qu¶ ®ã, tra catalog ta chän c¸c thyristor dïng trong s¬ ®å chØnh l­u lµ lo¹i SF100 cña h·ng Toshiba, NhËt B¶n chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè sau: M· hiÖu I (A) Uim kV toff (ms) SF100 100 0,4 ¸ 1,6 Ch­¬ng IV Tæng hîp hÖ ®iÒu khiÓn S¬ ®å cÊu tróc hÖ ®iÒu khiÓn tÇn sè ®éng c¬ K§B qua quan hÖ I1 (f2). - S¬ ®å cÊu tróc ®iÒu khiÓn gåm hai kªnh ®iÒu khiÓn: * Kªnh ®iÒu khiÓn biªn ®é bao gåm hai m¹ch vßng ®iÒu chØnh: m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é vµ m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. TÝn hiÖu ®Çu ra cña bé ®iÒu khiÓn tèc ®é Rw lµ tÝn hiÖu ®Æt cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. TÝn hiÖu ra cña bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn biªn ®é a dßng Id. * Kªnh ®iÒu khiÓn tÇn sè thùc hiÖn quan hÖ: Trong®ã fm: tÇn sè quay wr f2: tÇn sè tr­ît TÝn hiÖu tØ lÖ víi dßng ®iÖn lÊy ra tõ ®Çu ra bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw ®­îc ®­a qua kh©u ®¹o hµm phi tuyÕn Ta cã quan hÖ: trong ®ã - §Ó ®¬n gi¶n trong viÖc tæng hîp c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Ri vµ tèc ®é Rw ta gi¶ thiÕt r»ng: Kªnh ®iÒu chØnh tÇn sè do phÇn cøng ®¶m nhiÖm sÏ ®­îc ®Ò cËp ®Õn ë ch­¬ng 5. V× vËy ta sÏ tiÕn hµnh tæng hîp bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Ri vµ bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw theo kªnh 1. C¨n cø vµo biÓu thøc tÝnh to¸n m«men vµ dßng ®iÖn ta cã thÓ thµnh lËp ®­îc s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng: mµ => trong ®ã I. S¬ ®å cÊu tróc cña m¹ch vßng dßng ®iÖn. Id Ri CL+DK Phô t¶i NL+§C K§B Id U®k Ld ViÖc tæng hîp chÝnh x¸c m¹ch vßng dßng ®iÖn stato gÆp nhiÒu khã kh¨n do th«ng sè cña ®èi t­îng nh­ tång trë ®éng c¬ ,h¾ng sè thêi gian ®iÖn tõ ....biÕn thiªn theo m¹ch t¶i . nÕu coi r»ng khe hë kh«ng khÝ gi÷a stato vµ roto lµ ®Òu, sù biÕn thiªn cña t¶i ®­îc ph¶n ¸nh ë trªn ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng trong m¹ch roto vµ d©y quÊn stato nèi h×nh sao th× c¨n cø vµo s¬ ®å thay thÕ cña ®éng c¬ K§B ta cã m« h×nh nh­ sau ,trong ®ã chøa c¶ th«ng sè cña m¹ch läc Trong ®ã Ld, Rd: ®iÖn c¶m, ®iÖn trë cuén kh¸ng läc L2, R2: ®iÖn c¶m t¶n, ®iÖn trë 1 pha stato E ®Æc tr­ng cho m¹ch roto s: hÖ sè tr­ît * Ta cã hµm truyÒn ®¹t bé chÝnh l­u Ud: ®iÖn ¸p ®Çu ra CL Udk: ®iÖn ¹p ®iÒu khiÓn chÝnh l­u KCL, TCL: hÖ sè ®iÒu khiÓn vµ h»ng sè thêi gian Mét c¸ch gÇn ®óng ta bá qua c¸c thµnh phÇn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng t¸n. Ta ®­îc: Ta cã: trong ®ã VËy hµm truyÒn cña m¹ch läc vµ m¹ch stato lµ => S¬ ®å cÊu tróc d¹ng khai triÓn m¹ch vßng dßng ®iÖn. Uud Uu®k Uir Ui® + - Ui®o Uid K®o II. S¬ ®å cÊu tróc m¹ch vßng tèc ®é: S¬ ®å cÊu tróc d¹ng khai triÓn c¸c m¹ch vßng dßng ®iÖn, tèc ®é III.TÝnh c¸c tham sè cÇn dïng trong qu¸ tr×nh tæng hîp: 1. HÖ sè m¸y biÕn dßng ®iÖn (®o dßng mét chiÒu) 2. M¸y ph¸t tèc. 3. Kh©u chØnh l­u trong ®ã :;TCL=0,005s 4.m¹ch läc vµ m¹ch stato: trong ®ã 4. TÝnh hÖ sè Kf : Isdm: dßng ®iÖn stato ®Þnh møc Is®m = 67 A do biÕn tÇn ®­îc sö dông lµ biÕn tÇn nguån dßng ,®¹i l­îng ®iÒn chØnh lµ dßng ®iÖn trong m¹ch mét chiÒu Id nªn quan hÖ Is(f2) ph¶i ®æi thµnh Id(f2). 6. TÝnh hÖ sè K : IV.Tæng hîp c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh. Tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn : Ta cã s¬ ®å tæng hîp bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Rr: Uu®o Uu®k Uir® Uir® - Ri Víi => Hµm truyÒn cña ®èi t­îng ®iÒu chØnh: * ¸p dông tiªu chuÈn m«dun tèi ­u víi hµm truyÒn: => Hµm truyÒn ®¹t bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Ri lµ kh©u tØ lÖ tÝch ph©n (PI): VËy hµm truyÒn => Hµm truyÒn cña m¹ch vßng dßng ®iÖn: Tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é: Ta coi khối điều chỉnh dòng điện và mômen hoạt động ở tần số cao và có thể tổng hợp theo tiêu chuẩn môdun tối ưu,có dạng: Wi_m(p)= ; với T= 2.t =0,01 Khi tổng hợp ta coi Wi_m(p) là khâu quán tính bậc nhất có dạng : Wi_m(p)= Vậy hàm truyền đối tượng của Rw là: W0(p)= Rw(p)= Với F(p) là hàm chuẩn theo tiêu chuẩn modul đối xứng cã hµm truyÒn vËy ta cã Rw(p) lµ kh©u PID cã hµm truyÒn NÕu kh«ng dïng c¸ch gÇn ®óng th× do trong m¹ch vßng tèc ®é cã Is3 nªn viÖc tæng hîp b»ng tay gÆp nhiÒu khã kh¨n do ®ã em tæng hîp b»ng m¸y tÝnh víi phÇn mÒm MATLAB vµ sau khi hiÖu chØnh ta cã ®­îc c¸c th«ng sè cña Rw(p) nh­ sau: K=30 T1=2,7 T2=3.10-4 Ch­¬ng V ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I. nguyªn lý ®iÒu khiÓn Nh­ ®· ®Ò cËp, ta ¸p dông ph­¬ng ph¸p ®iÓu khiÓn tÇn sè dßng ®iÖn cho tr­êng hîp bé biÕn tÇn nghÞch l­u ®éc lËp nguån dßng. Thùc chÊt cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ th«ng sè kiÓm tra cña hÖ thèng kh«ng ph¶i lµ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc cña ®éng c¬ mµ lµ dßng ®iÖn ®éng c¬ tiªu thô. cßn ®iÖn ¸p trªn ®éng c¬ phô thuéc vµo ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña ®éng c¬. Khi thay ®æi phô t¶i trªn trôc ®éng c¬, cÇn ph¶i ®iÓu chØnh dßng ®iÖn vµo bé nghÞch l­u theo gi¸ trÞ phô t¶i ; tøc lµ ®iÒu chØnh quan hÖ cña dßng stato (I1) vµ tèc ®é hay hÖ sè tr­ît (s) sao cho tõ th«ng roto cña ®éng c¬ lµ kh«ng ®æi. ë trªn ta ®· t×m ®­îc luËt ®iÒu chØnh I1=f(ws)=f(s) lµ quan hÖ phi tuyÕn, tuy nhiªn cã thÓ thùc hiÖn mét c¸ch ®¬n gi¶n quan hÖ nµy b»ng c¸c tuyÕn tÝnh ho¸ ®o¹n ®Æc tÝnh lµm viÖc; tøc lµ thùc hiÖn quan hÖ tØ lÖ gi÷a dßng I1 vµ hÖ sè tr­ît tuyÖt ®èi s. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn: Rw cl nl ®kcl ®knl bé h¹n chÕ ®c ft u ®Æt u w® u w - u w u w1 i ® Bé h¹n chÕ Bé ®iÒu chØnh hÖ sè tr­ît Ri Tr¹ng th¸i : ®éng c¬ hay m¸y ph¸t HÖ thèng nµy thÝch hîp cho c¸c truyÒn ®éng lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i mµ ë ®ã sù t¸c ®éng nhanh cã mét ý nghÜa hÕt søc quan träng, ®ång thêi cho phÐp ph¹m vi ®iÒu chØnh tÇn sè t­¬ng ®èi lín (D = 20:1). Ngoµi ra, hÖ thèng còng b¶o ®¶m kh¶ n¨ng qu¸ t¶i ®éng c¬ vµ h·m t¸i sinh tr¶ n¨ng l­îng vÒ l­íi. Nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng nh­ sau: + Khi cã thay ®æi dßng liªn l¹c sÏ t¹o nªn mét hÖ sè tr­ît nµo ®ã cña hÖ thèng, qua bé ®iÒu chØnh hÖ sè tr­ît, mµ thùc chÊt ë ®©y lµ bé t¹o quan hÖ I1 = f(s) dÉn ®Õn sai kh¸c gi÷ tèc ®é cña roto vµ tèc ®é ®ång bé, liªn hÖ tíi tÇn sè ®ãng më bé nghÞch l­u. TÇn sè ®ãng më thyristor NL chÝnh lµ tÇn sè x¸c ®Þnh tèc ®é ®éng c¬. + §Ó t¸i sinh n¨ng l­îng, tr­íc hÕt måi chËm c¸c tiristor cña bé nghÞch l­u, do ®ã lµm gi¶m tÇn sè cña bé nghÞch l­u, sao cho ®éng c¬ quay ë tèc ®é v­ît qu¸ tèc ®é ®ång bé vµ trë thµnh m¸y ph¸t. Khi ®ã ®iÖn ¸p liªn l¹c ®­îc ®¶o ng­îc vµ n¨ng l­îng ®­îc tr¶ l¹i l­íi xoay chiÒu cã tÇn sè cè ®Þnh qua bé biÕn ®æi cÇu ba pha ®ang lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u phô thuéc. + §Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ cã thÓ thay ®æi thø tù måi nghÞch l­u. Ngoµi ra hÖ thèng cßn cã c¸c bé hiÖu chØnh ®Ó nèi liªn hÖ ph¶i håi dßng ®iÖn vµ tèc ®é. C¸c bé hiÖu chØnh ®­îc l¾p b»ng c¸c bé K§TT tiªu chuÈn. II. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u. NhiÖm vô cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn bé chØnh l­u lµ t¹o ®­îc c¸c xung chuÈn, ®ñ c«ng suÊt ®Ó cã thÓ më/ kho¸ van theo quy luËt nh­ ®· kh¶o s¸t. Ngoµi ra nã còng ph¶i ®¶m b¶o tÝnh c¸ch li gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùu, kh¶ n¨ng chèng nhiÔu vµ d¶i ®iÒu chØnh. S¬ ®å khèi, chøc n¨ng khèi. §F SS K§ vµ SX CL§K a.Khèi ®ång pha (§F): T¹o tÝn hiÖu ®ång bé vÒ pha víi ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸c Tiristor cÇn ®iÒu khiÓn ë thêi ®iÓm më van (a). §iÖn ¸p l­íi ba pha qua kh©u ®ång pha sÏ cho tÝn hiÖu ra U§F cã d¹ng r¨ng c­a, h×nh thang, sin … tïy theo nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. Trong s¬ ®å dïng t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®ång bé ë ®©y ta sö dông m¹ch dïng c¸c phÇn tö RC: Us = E (1 – e-1/RC). b. Kh©u so s¸nh (SS): Thùc hiÖn viÖc so s¸nh hai tÝn hiÖu U§F vµ U®k ®Ó t¹o ra thêi ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn vµo tiristor. VÒ nguyªn t¨c s­ên tr­íc cña xung nµy cµng ®øng cµng tèt. C¸c phÇn tö sö dông trong kh©u nµy lµ K§TT. c.Uv + - +Vcc -Vcc Ur Uref +Ubh Uv Ur +Ubh -Ubh Uref Kh©u khuÕch ®¹i vµ söa xung: t¹o d¹ng xung chuÈn vµ khuÕch ®¹i ®ñ c«ng suÊt vµo tiristor (xung ®iÒu khiÓn cã ®é réng 100 ¸160 ms). v× xung ra kh©u so s¸nh cã ®é réng lín, nªn ®Ó t¹o xung d¹ng chuÈn th× hoÆc ®­a qua tô vi ph©n ®Ó nhËn ®­îc xung ®¬n d¹ng kim hoÆc ®­a qua mét bé ph¸t xung chïm víi tÇn sè 8 ¸ 10 KHz Þ céng hai tÝn hiÖu nµy nhËn ®­îc xung chïm øng víi ®é dµi cña xung ra bé so s¸nh. Kh©u khuÕch ®¹i vµ söa xung ngoµi chøc n¨ng K§ c«ng suÊt ®ång thêi cßn lµm chøc n¨ng c¸ch li gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch c«ng suÊt. Do ®ã trong tr­êng hîp nµy ta sö dông s¬ ®å: M¹ch ph¸t xung ®Ó t¹o xung chïm ®iÒu khiÓn tiristor III. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn nghÞch l­u. Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ t¹o ra nh÷ng xung cã biªn ®é, ®é réng vµ thêi ®iÓm thÝch hîp ®Ó ®iÒu khiÓn më c¸c Tiristor cña m¹ch ®éng lùc sao cho c¸c Tirisitor cña bé nghÞc l­u dßng 3 pha ®­îc ®ãng më thø tù tõ T1-T6 lÖch nhau p/3. S¬ ®å khèi chøc n¨ng. FFX: Ph©n phèi xung tõ FX ®Õn c¸c Tiristor. TX: Trén gi÷a xung cña FFX víi xung cña D§ ®Ó t¹o xung chïm. D§: Bé t¹o xung dao ®éng cã tÇn sè kh«ng ®æi. K§: KhuyÕch ®¹i xung cã biªn ®é thÝch hîp ®Ó më Tiristor. 2. Yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn. a. Bé FX: Tù ®éng ph¸t ra xung cã tÇn sè thay ®æi ®­îc. Chu kú dßng ®iÖn ra cña bé biÕn tÇn nguån dßng: (f: tÇn sè ra cña BBT 3 pha.) Chu kú bé FX: b. Bé D§: Ph¸t ra xung cã tÇn sè kh«ng ®æi cung cÊp cho TX. Thay ®æi R3 ,C trong m¹ch sÏ ®­îc tÇn sè ra thay ®æi. c. Bé FFX: - NhËn 6 xung tõ FX (trong 1 chu kú) ®Ó ph©n phèi ®i më 6 Tiristor theo thø tù T1, T2, T3, T4, T5, T6 c¸ch nhau lÇn l­ît ®Ó b¶o ®¶m gãc dÉn cña mçi Tiristor lµ 120o hay trong mét thêi ®iÓm chØ cã 2 Tiristor cïng dÉn. - §Ó thùc hiÖn ®­îc yªu cÇu trªn, ta thÊy: Bé FFX lµ sö dông thanh ghi dÞch 6 bit. Thêi gian ®Ó 1 bit cña thanh ghi trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu ph¶i b»ng chu kú cña dßng ®iÖn ra. Thùc hiÖn m¹ch nµy b»ng 3 D-FF ®­îc m¾c nh­ h×nh vÏ. Q1 Q1 Q1 Q1 D1 CLK PR D2 CLK Q2 Q2 PR PR CLK D3 Q3 Q3 Q2 Q2 Q3 Q3 CLK Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 2 1 1 0 0 0 1 3 1 1 1 0 0 0 4 0 1 1 1 0 0 5 0 0 1 1 1 0 6 0 0 0 1 1 1 §Ó t¹o ra xung ph¸t lÇn l­ît vµo T1, T2, T3, T4, T5, T6 c¸ch nhau p/3 hay gãc dÉn cña m· Tiristor lµ 120o => T¹o ra 3 xung A, B, C lÖch nhau 120o. DÞch c¸c xung nµy ®i 60o ta ®­îc c¸c xung A’, B’, C’ t­¬ng øng. §Ó t¹o ®­îc xung ph¸t T1, T2, T3, T4, T5, T6 ta chØ viÖc ®­a c¸c xung ban ®Çu vµ c¸c xung ®· dÞch ®i 60 cña nã vµo m¹ch AND => Tho¶ m·n d¹ng xung cÇn cã. Tõ nhËn xÐt trªn vµ qua b¶ng tr¹ng th¸i ngâ ra cña thanh ghi dÞch 6 bit ta thÊy: - C¸c tÝn hiÖu A, B, C lÇn l­ît ®­îc lÊy tõ c¸c ®Çu ra Q1, Q3 vµ . - C¸c tÝn hiÖu A’, B’, C’ lÇn l­ît ®­îc lÊy ra tõ c¸c ®Çu ra Q2, vµ Xung ph¸t T1=Q1 AND Q2; T2=Q2 AND Q3; T3=Q3 AND ; T4= AND ; T5= AND ; T6= AND Q1 - Bé FFX ngoµi nhiÖm vô ph¸t xung tuÇn tù ®Õn c¸c Tiristor nh­ trªn cßn cã nhiÖm vô ph©n phèi xung trong c¸c chÕ ®é t­¬ng øng cña ®éng c¬ ®ã lµ: §éng c¬ quay thuËn, ®éng c¬ quay ng­îc, chÕ ®é h·m t¸i sinh. - Gi¶ sö gi¶n ®å ph¸t xung ®· tr×nh bµy ë trªn lµ dïng ®Ó ph¸t cho BB§ cung cÊp dßng cho §éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ch¹y thuËn. §Ó ®éng c¬ quay ng­îc ta chØ cÇn ®æi thø tù ph¸t xung vµo c¸c Tiristor b»ng c¸ch ®æi pha B cho pha C. ViÖc nµy ®­îc thùc hiÖn dÔ dµng b»ng MUX 74157 ®­îc tr×nh bµy nh­ trªn h×nh vÏ. - §Ó h·m t¸i sinh n¨ng l­îng, ph¶i måi chËm c¸c Tiristor cña bé nghÞch l­u do ®ã lµm gi¶m tÇn sè cña bé nghÞch l­u sao cho ®éng c¬ quay qu¸ tèc ®é ®ång bé vµ trë thµnh m¸y ph¸t. Trong chÕ ®é h·m t¸i sinh ta chØ cÇn ®¶o c¸c xung A’, B’, C’. ViÖc nµy còng ®­îc thùc hiÖn b»ng vi m¹ch dån kªnh MUX 74157 ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh vÏ. d. Bé trén xung. Xung tõ bé FFX ®­îc trén víi xung ®Õn tõ bé dao ®éng b»ng m¹ch AND ®Ó ®i tíi bé K§X. e. Bé K§X: - Bé K§X lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i xung ®iÒu khiÓn cã biªn ®é, ®é réng thÝch hîp cho viÖc ®iÒu khiÓn më Tiristor. - M¹ch K§X ®­îc thùc hiÖn b»ng BAX. IV.M¹ch biÕn ®æi U/f: M¹ch nguyªn ký bé biÕn ®æi U/f §å thÞ ®iÖn ¸p vµ xung cña m¹ch biÕn ®æi U/f V. C¸c m¹ch b¶o vÖ: 1. M¹ch h¹n chÕ dßng: Trong thùc tÕ, hÖ thèng th­êng mÊt æn ®Þnh do dßng ®iÖn v­ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp. Nguyªn nh©n cña hiÖn t­îng nµy lµ do nhiÔu lo¹n ®éng cña hÖ thèng g©y ra. §©y lµ nhiÔu lo¹n kh«ng kh¾c phôc ®­îc. §Ó h¹n chÕ nhiÔu lo¹i nµy ta dïng kh©u h¹n chÕ l­îng ®Æt ®Çu vµo cña m¹ch vßng dßng ®iÖn kh«ng v­ät qu¸ giíi h¹n. Khi U1>0, nÕu U1>U+ th× D+ më, U2=U+ Khi U1<0, nÕu th× D- më, U2=U- 2. M¹ch h¹n chÕ gia tèc vµ gi¶m tèc: Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng ®iÖn dïng bé biÕn ®æi ®iÖn tö c«ng suÊt, do ®é t¸c ®éng nhanh cña bé biÕn ®æi nªn cÇn h¹n chÕ tèc ®é t¨ng l­îng ®Æt ®Çu vµo cña m¹ch vßng tèc ®é. CÊu t¹o cña bé nµy gåm: kh©u so s¸nh, kh©u tÝch ph©n, kh©u h¹n chÕ. TÝn hiÖu ®Çu vµo kh©u so s¸nh lµ Trong ®ã: Umax: ®iÖn ¸p b·o hoµ ®Çu ra kh©u so s¸nh. Trong ®ã: UHCmax: ®iÖn ¸p h¹n chÕ. : h»ng sè tÝch ph©n. Uw: ®iÖn ¸p ®Çu vµo (kh©u tÝn hiÖu). : ®iÖn ¸p dÇu ra (tÝn hiÖu ®Æt sau khi ®· ®i qua kh©u h¹n chÕ). VËy l­îng t¨ng tèc ®é ®Æt: Qua mét thêi gian thùc hiÖn cïng víi sù nç lùc cña b¶n th©n còng nh­ sù chØ b¶o nhiÖt t×nh cña thÇy gi¸o em ®· hoµn thµnh ®å ¸n ®óng thêi h¹n. Tuy nhiªn víi mét lÜnh vùc t­¬ng ®èi khã vµ ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao mµ chØ tiÕp xóc trong thêi gian ng¾n ch¾c ch¾n b¸o c¸o nµy cßn nhiÒu ®iÒu thiÕu sãt, em mong r»ng tiÕp tôc nhËn ®­îc ý kiÕn ®ãng gãp cña thÇy gi¸o ®Ó ®å ¸n ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Hµ Néi, ngµy 22 th¸ng 5 n¨m 2004 Sinh viªn thùc hiÖn §ç Quang Tïng Tµi liÖu tham kh¶o -§iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn tg: Bïi Quèc Kh¸nh – NguyÔn V¨n LiÔn – Ph¹m Quèc H¶i – D­¬ng V¨n Nghi - TruyÒn ®éng ®iÖn tg: Bïi Quèc Kh¸nh – NguyÔn V¨n LiÔn – NguyÔn ThÞ HiÒn - Trang bÞ ®iÖn - ®iÖn tö m¸y gia c«ng kim lo¹i Tg: NguyÔn M¹nh TiÕn – Vò Quang Håi - M¸y ®iÖn I Tg: Vò Gia Hanh – TrÇn Kh¸nh Hµ - Phan tö Thô – nguyÔn V¨n S¸u -§iÖn tö c«ng suÊt tg :NguyÔn BÝnh - C¬ së truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng Tg: Bïi §×nh TiÕu – Ph¹m Duy Nhi - §iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha tg: NguyÔn Hång Quang - §iÒu khiÓn ®éng c¬ xoay chØÒu cÊp tõ biÕn tÇn b¸n dÉn tg: NguyÔn V¨n LiÔn