Thiết kế hệ thống truyền động val động cơ không đảo chiều, phụ tải MC=const

¶m kh«ng duy tr× ®−îc dßng trªn t¶i. V× vËy kh«ng nªn cho ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é non t¶i hoÆc kh«ng t¶i, nh÷ng ®iÓm lµm viÒc thuéc cung Elip th× bé biÕn ®æi lµm viÖc ë chÕ ®é biªn liªn tôc. Ph©n tÝch chÕ ®é lµm viÖc trªn cña bé biÕn ®æi khi ®iÒu chØnh a + §Ó cho ®éng c¬ quay thuËn : Ta më val víi gãc më a < 900 bé biÕn ®æi lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l−u suÊt ®iÖn ®éng Eb = Ebm .cosa > 0, nã cung cÊp n¨ng l−îng cho ®éng c¬ dÉn ®Õn m¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ ta cã s¬ ®å thay thÕ I = EBm cosa - E M Eb>0 w Rb + Ru E V Ru Rb I VËy ®©y lµ chÕ ®é lµm viÖc c¬ b¶n cña hÖ thèng truyÒn ®éng val ®éng c¬. Ta cã thÓ ®iÒu chØnh v« cÊp b»ng c¸ch thay ®æi a. + Khi ®éng c¬ quay thuËn ta ®iÒu khiÓn a > 900 th× suÊt ®iÖn ®éng : Eb = EBmcosa < 0. DÉn ®Õn bé biÕn ®æi lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l−u. S¬ ®å thay thÕ :Do val V kh«ng cho dßng qua theo chiÒu ng−îc => I = 0 vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h¨m tù do. §èi víi t¶i lµ thÕ n¨ng khi Eb I = 0 w= 0 => E | Eb | th× xuÊt hiÖn dßng ®iÖn, ®©y chÝnh lµ dßng ®iÖn h·m I h = E - Eb  ( A)  => H·m t¸i sinh. S¬ ®å thay thÕ : Eb<0 Rb + Ru M w E  Eb<0 E V Ru Rb I |E| > |Eb| V Ru Rb I=0 H·m t¸i sinh Khi ®éng c¬ ®ang lµm viÖc b×nh th−êng : Ta ®iÒu chØnh gãc më a = 900 => Eb =0 => M = 0 => h·m tù do . NÕu hÖ thèng lµm viÖc víi t¶i thÕ n¨ng => w E Trong ®éng c¬ cã dßng ®iÖn h·m Ih kh¸c 0 => ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h·m ®éng n¨ng. M w E E V V Ru Ru Rb I Rb H·m ®éng n¨ng H·m tù do 4- §¸nh gi¸ c¸c −u nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ¸n . * ¦u ®iÓm : HÖ thèng truyÒn ®éng van ®éng c¬ ®¬n gi¶n, t¸c ®éng nhanh, kh«ng g©y ån, dÔ tù ®éng ho¸ do c¸c val b¸n dÉn cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao thÝch hîp víi hÖ truyÒn ®éng cã c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, thuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh ®Ó n©ng cao chÊt l−îng c¸c ®Æc tÝnh tÜnh vµ ®Æc tÝnh ®éng cña hÖ thèng. * Nh−îc ®iÓm: c¸c val cã tÝnh phi tuyÕn, d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l−u ra cã biªn ®é ®Ëp m¹ch cao, g©y tæn thÊt phô trong m¹ch ®iÖn vµ ë c¸c truyÒn ®éng cã c«ng suÊt lín cßn lµm xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån vµ l−íi xoay chiÒu. HÖ sè c«ng suÊt cosj cña hÖ thèng nãi chung lµ thÊp. Ch−¬ng 2 Giíi thiÖu m¹ch ®iÒu khiÓn Nh− ta ®· biÕt, ®Ó c¸c val cña bé chØnh l−u cã thÓ më t¹i thêi ®iÓm mong muèn, th× ngoµi ®iÒu khiÓn t¹i thêi ®iÓm ®ã trªn val ph¶i cã ®iÖn ¸p thuËn th× trªn ®iÖn cùc ®iÒu khiÓn vµ Catèt cña val ph¶i cã mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (gäi lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn). §Ó cã hÖ thèng tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn suÊt hiÖn ®óng theo yªu cÇu më val ®· nªu ng−êi ta ph¶i sö dông mét m¹ch ®iÖn t¹o ra tÝn hiÖu ®ã. M¹ch ®iÖn t¹o ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn gäi lµ m¹ch ®iÒu khiÓn hay cßn gäi lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn bé chØnh l−u. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn c¸c Tiristo ph¶i ®¸p øng c¸c yªu cÇu thiÕt kÕ vÒ c«ng suÊt, biªn ®é còng nh− thêi gian tån t¹i. C¸c th«ng sè cÇn thiÕt cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−îc cho s½n. Do ®Æc ®iÓm cña Tiristo lµ khi val ®· më th× cßn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn n÷a hay kh«ng, kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn dßng qua val. V× vËy, ®Ó h¹n chÕ c«ng suÊt cña m¹ch ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ gi¶m tæn thÊt trªn vïng ®iÖn cùc ®iÒu khiÓn ng−êi ta th−êng t¹o ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Tiristo cã d¹ng xung, do ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn cßn gäi lµ m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn. C¸c xung ®iÒu khiÓn ®−îc tÝnh to¸n vÒ ®é dµi xung sao cho ®ñ thêi gian cÇn thiÕt (víi ®é dù tr÷ nhÊt ®Þnh) ®Ó më val víi mét phô t¶i cã thÓ cã khi s¬ ®å lµm viÖc. Th«ng th−êng ®é dµi xung n»m trong giíi h¹n 200 => 600 ms. C¸c hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn bé chØnh l−u hiÖn nay sö dông cã thÓ ph©n thµnh 2 nhãm : - Nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé : §©y lµ nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn mµ c¸c xung ®iÒu khiÓn xuÊt hiÖn trªn ®iÖn cùc cña Tiristo ®óng thêi ®iÓm cÇn më val vµ lÆp ®i lÆp l¹i mang tÝnh chu kú, th−êng gÇn b»ng chu kú nguån xoay chiÒu. HÖ thèng nµy ®−îc sö dông réng r·i nhÊt hiÖn nay. - Nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh«ng ®ång bé: C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn thuéc nhãm nµy t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn kh«ng tu©n theo gi¸ trÞ gãc ®iÒu khiÓn. VËy ta chØ xÐt ®Õn nhãm hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé. Mµ ë ®©y lµ ®iÒu khiÓn chØnh l−u theo nguyªn t¾c khèng chÕ pha ®øng: 1- S¬ ®å khèi: c U1 §BH Unc d e  U®k FSRC SS TX U®k Gåm 3 khèi: + Khèi1 : Khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t ®iÖn ¸p r¨ng c−a. + Khèi 2 : Khèi so s¸nh. Trong ®ã : - U1 lµ ®iÖn ¸p l−íi ( nguån) xoay chiÒu cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l−u. - Unc lµ ®iÖn ¸p tùa th−êng cã r¹ng h×nh r¨ng c−a lÊy tõ ®Çu khèi ra §BH- FSRC. - U®k lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, ®©y lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ®−îc ®−a tõ ngoµi vµo dïng ®Ó ®iÒu khiÓn gi¸ trÞ gãc a. - U®kt lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristo lµ chuçi c¸c xung ®iÒu khiÓn lÊy tõ ®Çu ra hÖ thèng ®iÒu khiÎn (còng lµ ®Çu ra cña khèi t¹o xung) vµ ®−îc truyÒn trªn ®iÖn cùc ®iÒu khiÓn (G) vµ katèt (K) cña c¸c Tiristo. Nguyªn lý c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng, cã thÓ ®−îc tãm t¾t nh− sau: TÝn hiÖu ®iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch ®éng lùc bé chØnh l−u ®−îc ®−a ®Õn m¹ch ®ång bé ho¸ cña khèi 1 vµ trªn ®Çu ra cña mach ®ång bé ta cã ®iÖn ¸p th−êng cã d¹ng h×nh sin víi tÇn sè b»ng tÇn sè nguån cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l−u vµ trïng pha hoÆc lÖch pha 1 gãc x¸c ®Þnh so víi ®iÖn ¸p nguån , ®iÖn ¸p nµy ®−îc gäi lµ ®iÖn ¸p ®ång bé vµ ký hiÖu U®b . C¸c ®iÖn ¸p ®ång bé ®−îc ®−a vµo m¹ch ph¸t ®iÖn ¸p r¨ng c−a ®Ó khèng chÕ sù lµm viÖc cña m¹ch nµy, kÕt qu¶ lµ ®Çu ra cña m¹ch ph¸t ®iÖn ¸p r¨ng c−a ta cã hÖ thèng ®iÖn ¸p d¹ng h×nh r¨ng c−a ®ång bé vÒ tÇn sè vµ gãc pha víi c¸c ®iÖn ¸p ®ång bé. C¸c ®iÖn ¸p nµy gäi lµ ®iÖn ¸p r¨ng c−a Urc. C¸c ®iÖn ¸p r¨ng c−a ®−îc ®−a vµo ®Çu vµo khèi so s¸nh vµ ë ®ã cßn cã mét tÝn hiÖu ®iÖn ¸p kh¸c n÷a lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn 1 chiÒu ®iÒu chØnh ®−îc vµ ®−îc ®−a tõ ngoµi vµo, hai tÝn hiÖu nµy ®−îc m¾c víi cùc tÝnh sao cho t¸c ®éng cña chóng nÐn m¹ch vµ khèi so s¸nh lµ ng−îc chiÒu nhau. Khèi so s¸nh lµm nhiÖm vô so s¸nh hai tÝn hiÖu nµy vµ t¹i nh÷ng thêi ®iÓm hai tÝn hiÖu nµy cã gi¸ trÞ tuyÖt ®èi b»ng nhau th× ®Çu ra khèi so s¸nh sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i. Nh− vËy, khèi so s¸nh lµ mét m¹ch ®iÖn ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c biÕn ®æi t−¬ng tù sè do tÝn hiÖu ra cña m¹ch so s¸nh lµ d¹ng tÝn hiÖu sè nªn chØ cã 2 gi¸ trÞ cã hoÆc kh«ng. tÝn hiÖu trªn ®Çu ra khèi so s¸nh lµ c¸c xung xuÊt hiÖn víi chu kú b»ng chu kú cña Urc. NÕu thêi ®iÓm b¾t ®Çu xuÊt hiÖn cña m«t xung n»m trong vïng s−ên xung nµo cña Urc ®−îc sö dông, ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ t¹i thíi ®iÓm |Urc| = |U®k| ë phÇn s−ên sö dông trong mét chu kú cña ®iÖn ¸p r¨ng c−a th× trªn ®Çu ra cña khèi so s¸nh sÏ b¾t ®Çu xuÊt hiÑn mét xung ®iÖn ¸p. Tõ ®ã ta thÊy cã thÓ thay ®æi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ®Çu ra khèi so s¸nh b»ng c¸ch thay ®åi gi¸ trÞ cña U®k khi gi÷ nguyªn Urc . Trong mét sè tr−êng hîp th× xung ra tõ khèi so s¸nh ®−îc ®−a ®Õn cùa ®iÒu khiÓn cña Tiristo, nh−ng trong ®a sè c¸c tr−êng hîp th× tÝn hiÖu ra khèi so s¸nh ch−a ®ñ c¸c yªu cÇu cÇn thiÕt ®èi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Tiristo. §Ó cod tÝn hiÖu ®ñ yªu cÇu ng−êi ta thùc hiÖn khuÕch ®¹i thay ®æi h×nh d¸ng cña xung. C¸c nhiÖm vô nµy ®−îc thùc hiÖn bëi mét m¹ch gä lµ m¹ch t¹o xung. Trong s¬ ®å chØnh l−u cÇu hoÆc s¬ ®å h×nh tia nhiÒu pha ta cã nhiÒu Tiristo ®Ó t¹o ra tÝn hiªu ®iÒu khiÓn cho nhiÒu val trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã 2 ph−¬ng ph¸p. - Sö dông nhiÒu m¹ch ph¸t xung gièng hÖt nhau, trong mçi m¹ch ®Òu cã c¸c khèi gièng nhau vµ chóng chØ kh¸c nhau tÝn hiÖu ®iÖn ¸p l−íi (kh¸c pha) ®Æt vµo m¹ch ®ång bé. Mçi m¹ch ph¸t xung ®−îc dïng ®Ó t¹o xung ®iÒu khiÓn cho mét val hoÆc mét sè val m¾c nèi tiÕp hoÆc song song. m¹ch ®iÒu khiÓn lo¹i nµy gäi lµ m¹ch nhiÒu kªnh ph¸t xung cho mét val gäi lµ mét kªnh ®iÒu khiÓn. - Ng−êi ta sö dông chung mét m¹ch ®ång bé, mét m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a, mét khèi so s¸nh. Nh− vËy xung ®Çu ra cña khèi so s¸nh th−êng cã tÇn sè gÊp n lÇn tÇn sè nguån (n=q) lóc ®ã ®Ó cã n (hay q) kªnh xung kh¸c nhau cã tÇn sè b»ng tÇn sè nguån th× trong khèi t¹o xung ph¶i cã thªm mét m¹ch ®iÖn lµm nhiÖm vô ph©n chia xung ®iÌu khiÓn lo¹i nµy gäi lµ m¹ch ®iÒu khiÓn mét kªnh. PhÇn 2 thiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng S¬ ®å khèi cña toµn hÖ thèng : M¹ch §iÒu khiÓn M¹ch §éng lùc §¹i l−îng ra cÇn thiÕt lµ tèc ®é (w) n Ch−¬ng 1 : ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®éng lùc S¬ ®å khèi cña m¹ch ®éng lùc BB§ §éng c¬ chÊp hµnh Kh©u æn ®Þnh tèc ®é I- Chän ®éng c¬ chÊp hµnh cña hÖ thèng. A-§éng c¬ xoay chiÒu 1-§éng c¬ kh«ng ®ång bé. Ta thÊy, xu thÕ sö dông réng d·i lo¹i ®éng c¬ nµy trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc. Do cÊu t¹o ®¬n gi¶n, ®Æc biÖt lµ ®éng c¬ r«to lång sãc, dïng trùc tiÕp l−íi ®iÖn xoay chiÒu mµ kh«ng cÇn sö dông ®Õn bé biÕn ®æi. MÆt kh¸c gi¸ thµnh h¹, vËn hµnh tin cËy, ch¾c ch¾n. Nh−ng viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é, khèng chÕ qu¸ tr×nh lµ rÊt khã kh¨n do m«men më m¸y nhá, dßng lín vµ tèc ®é rÊt khã æn ®Þnh ®Æc biÖt lµ tr−êng hîp t¶i Mc ph¶n kh¸ng. Nh− vËy, lo¹i ®éng c¬ nµy lµ kh«ng phï hîp víi yªu cÇu cña ®Ò tµi. 2-§éng c¬ ®ång bé. ¦u ®iÓm næi bËt cña ®éng c¬ nµy lµ cã ®Æc tÝnh c¬ tuyÖt ®èi cøng, nh− vËy vÒ ph−¬ng diÖn nµo ®ã cã thÓ kÕt luËn ®−îc nã ®¸p øng tèt vÒ yªu cÇu c«ng nghÖ. Nh−ng, viÖc chÕ t¹o rÊt phøc t¹p, gÆp nhiÒu khã kh¨n, th−êng chÕ t¹o m¸y cã c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, gi¸ thµnh cao. §Æc biÖt lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tèc ®é lµ rÊt khã kh¨n, lu«n lu«n cÇn cã bé biÕn tÇn ®i kÌm. Nh− vËy, lo¹i ®éng c¬ nµy cã yªu cÇu cao vÒ chØ tiªu kü thuËt, c«ng nghÖ còng nh− vÒ chØ tiªu kinh tÕ nªn kh«ng phï hîp víi yªu cÇu cña ®Ò tµi. B- §éng c¬ mét chiÒu . 1- §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. w + _ CKT  TN N. T¹o 0 S¬ ®å nguyªn lý M §Æc tÝnh c¬ Ta thÊy lo¹i nµy cã cuén kÝch tõ nèi tiÕp víi phÇn øng ®éng c¬ nªn dßng kÝch tõ chÝnh lµ dßng phÇn øng ®éng c¬ . Do vËy khi I− biÕn ®æi th× tõ th«ng F còng biÕn ®æi sÏ g©y ra hiÖn t−îng tõ d− (tæn thÊt phô) lín. Fd− = (2 ¸ 10).F®m Mµ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp cã ®Æc tÝnh c¬ ë d¹ng phi tuyÕn (hypecbol ), nªn ®Æc tÝnh c¬ mÒm vµ ®é cøngl¹i thay ®æi theo phô t¶i. MÆt kh¸c, tõ th«ng cña ®éng c¬ phô thuéc vµo dßng phÇn øng nªn kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña ®éng c¬ bÞ ¶nh h−ëng rÊt lín cña ®iÖn ¸p l−íi. §iÒu nµy g©y khã kh¨n trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh vµ æn ®Þnh tèc ®é, qu¸ tr×nh nµy chØ cã hiÖu qu¶ ë tèc ®é rÊt thÊp vµ hiÖu qu¶ kh«ng cao, ë tèc ®é cao ®¹t ®−îc ®iÒu nµy lµ rÊt khã kh¨n. Do vËy, ®éng c¬ nµy kh«ng phï hîp víi yªu cÇu. 2-XÐt ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Cuén kÝch tõ hoµn toµn ®éc lËp víi phÇn øng ®éng c¬ vµ cÇn ph¶i cã 2 nguån, nguån cung cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ vµ nguån cung cÊp cho m¹ch kÝch tõ. Ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp lµ : w = U u - Ru + R f  .M (*) KF (KF)2 Gi¶ thiÓt r»ng ph¶n øng phÇn øng ®−îc bï ®ñ F = const th× ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng tuyÕn tÝnh. Ta xÐt c¸c th«ng sè ¶nh h−ëng ®Õn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lË. a- ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë phÇn øng. XuÊt ph¸t tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ë trªn ta thÊy: Gi¶ thiÕt U− = U®m = const vµ F = F®m = const + Ikt +  CKT U - Rf I− Rkt -  w0 w®m  w M®m  Mnm M S¬ ®å nguyªn lý §Æc tÝnh c¬ w = U u - Ru + R f .M KF (KF)2 . Ta thay ®æi R− tøc lµ ®−a Rf µo m¹ch phÇn øng cña ®éng c¬ víi tr−êng hîp nµy th× : w0 = U dm = const KF dm Nh−ng ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ l¹i thay ®æi theo biÒu thøc 2 b = M = - (KFdm ) w Ru + R f Nh− vËy , Rf cµng lín th× ®Æc tÝnh cµng dèc. vµ øng víi mét phô t¶i nµo ®ã th× Rfcµng lín th× tèc ®é ®éng c¬ cµng gi¶m ®ång thêi dßng ®iÖn ng½n m¹ch vµ m«men ng¾n m¹ch còng gi¶m theo. w w01 w02 w03 0 Mc w w0 0 M,I  Rf = 0 Rf1 Rf3 Rf2 Mc M Thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng Thay ®æi ®iÖn trë phô Nªn sù ¶nh h−ëng cña th«ng sè nµy th−êng ®−îc øng dông ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn vµ ®iÒu chØnh tèc ®é thÊp h¬n tèc ®é ®Þnh møc w < w®m. b- ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p phÇn øng. Tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ : w = U u - Ru + R f .M KF (KF)2  w U u Gi¶ thiÕt F = F®m = const vµ R− = const ( Rf = 0 ). Khi ®ã ®æi nÕu U− thay ®æi vµ ®é cøng: = KF sÏ thay b = M = - ( KF )2 dm = const w Ru + R f Ta dïng ph−¬ng ph¸p nµy ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn khi më m¸y vµ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ d−íi ®Þnh møc w < wdm. c- ¶nh h−ëng cña tõ th«ng. w = U u - Ru + R f .M KF (KF)2 Gi¶ thiÕt U− = const , R− = const vµ F = var th× ta cã : U dm w 0 = var KF 2 b = - (KF) Ru  = var Do cÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn, nªn th−êng ®iÒu chØnh F < F®m. Nªn khi F gi¶m th× ta cã w0 t¨ng lªn cßn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ b gi¶m dÇn . w §Æc tÝnh c¬ khi gi¶m tõ th«ng w02 w01 w0 0  F1 F®m F2 M2 M1  Mnm M II- C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ 1 chiÒu vµ chän ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é cho hÖ thèng. Tr−íc hÕt, ta thÊy®−îc vÒ ph−¬ng diÖn ®iÒu chØnh tèc ®é th× ®éng c¬ 1 chiÒu cã nhiÒu −u viÖt h¬n so víi c¸c lo¹i ®éng c¬ kh¸c. Nã kh«ng nh÷ng cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng mµ cÊu tróc m¹ch ®éng lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n ®ång thêi l¹i ®¹t hÊt l−îng ®iÒu chØnh cao , trong gi¶i ®iÒu chØnh tèc ®é réng. Thùc tÕ cã 3 ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬: 1-§−a Rf vµ m¹ch phÇn øng ®éng c¬. 2-§iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho phÇn øng ®éng c¬. 3-§iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch kÝch tõ ®éng c¬. Nh−ng thùc tÕ cã ph−¬ng ph¸p 2 vµ 3 ®−îc coi lµ hai ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n vµ ®−îc øng dông nhiÒu h¬n. A- Nguyªn lý ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬. §Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ 1 chiÒu cÇn c¸c thiÕt bÞ lµ nguån ®iÖn 1 chiÒu nh− m¸y ph¸t , bé biÕn ®æi... Víi bé biÕn ®æi biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh suÊt ®iÖn ®éng Eb lµ mét chiÒu, muèn ®iÒu chØnh ®−îc ph¶i nhê vµo U®k. Ta cã s¬ ®å : CK  Eb Rb I R− U®k  BB§ + CK§ Eb - U E− S¬ ®å khèi S¬ ®å thay thÕ Tõ s¬ ®å thay thÕ ë chÕ ®é x¸c lËp ta cã : Eb - E− = I− (Rb + R−®) Mµ : E− = w.k.F®m. => Eb - I− (Rb + R−®) = w.k.F®m Þ w = Eb kF dm R + R - b ud kF dm M  .I u w = w0 (U dk - b ) Do tõ th«ng F cña ®éng c¬ ®−îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ta cã ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ (®Æc tÝnh c¬ ®iÖn) b = const. Xong tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng phô thuéc vµo U®k. Do ®ã ta chän ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy lµ hîp lý. MÆt kh¸c, ®Ó x¸c ®Þnh gi¶i ®iÒu chØnh ta cã thÓ thÊy r»ng wmax bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vµ wmin bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu cña sai sè tèc ®é vµ Mnm khi Mc=M®m th× : w max w min  = w 0 max = w 0 min M - dm b M - dm b §Ó tho¶ m·n d−îc kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña gi¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã Mnm lµ : Trong ®ã : Mnmmin = Mcmax = Km.M®m w min  = (M  nm min 1 - M dm ) b = M dm (k b m  - 1) D¶i ®iÒu chØnh :  w o max  M - dm b  b w 0 max . M - 1 D = (k m  M - 1)( dm ) b = dm k m - 1 Nh−ng víi mét hÖ thèng c¬ cÊu m¸y cô thÓ th× wmax , M®m , km lµ hoµn toµn x¸c ®Þnh, do ®ã mµ D chØ phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo b. MÆt kh¸c, qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµo phÇn øng ®éng c¬ b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× tæng trë m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng 2 lÇn ®iÖn trë m¹ch phÇn øng ®éng c¬. Do ®ã : w 0 max b M dm  £ 10 V× vËy víi t¶i cã ®Æc tÝnh m«men c¶n Mc = const th× ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é còng kh«ng v−ît qu¸ 10. §èi víi c¸c m¸y cã yªu cÇu cao vÒ d¶i ®iÒu chØnh vµ ®é chÝnh x¸c duy tr× tèc ®é, th× viÖc sö dông c¸c hÖ thèng hë nh− trªn lµ kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu. Trong ph¹m vi phô t¶i cho phÐp cã thÓ cã c¸c ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp lµ tuyÕn tÝnh. Trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, ®é cøng cña ®Æc tÝnh b = const. Do ®ã,sai lÖch tÜnh sÏ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i ë ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt hay nãi kh¸c ë ®Æc tÝnh nµy mµ Stmin £ [St] th× hÖ lu«n lµm viÖc víi St £ [St] trong toµn bé gi¶i ®iÒu chØnh. t S t min = w 0 min - w min = w min = w £ [S ] M dm w 0 min w 0 min w 0 min = b .w 0 min £ [ S t ] Mµ [St] , M®m , w0min lµ hoµn toµn x¸c ®Þnh. w w0max wmax w w0®m w0min wmin 0  M®m  Mnmmin  M,I  0 M®m M Ph¹m vi ®iÒu chØnh §Æc tÝnh c¬ Ta x¸c ®Þnh ®−îc gi¸ trÞ x¸c ®Þnh cña b sao cho nã tho¶ m·n sai sè nhá h¬n gi¸ trÞ cña sai lÖch tÜnh cho phÐp. [Mc] = kF®m I®m = M®m = const Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é (w vµ M) thuéc phÇn g¹ch chÐo trong h×nh ch÷ nhËt trªn. Tæn hao trong m¹ch phÇn øng : I−Eb = [E− + I− (Rb + R−® )].I− Þ h = I u Eb = Eb I u (Eu + I u R) Eu + I u R h = w 2 w + MR (kF dm ) w * = w * + M * R* Khi lµm viÖc ë chÕ ®é x¸c lËp, ta cã m«men do ®éng c¬ sinh ra ®óng b»ng * m«men t¶i trªn trôc M* = Mc . §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng lµ hoµn toµn phï hîp víi yªu cÇu Mc = const. Trong toµn gi¶i ®iÒu chØnh vµ ta còng thÊy ®−îc kh«ng nªn nèi thªm Rf vµo phÇn øng ®éng c¬ v× nã sÏ lµm gi¶m ®¸ng kÓ hiÖu suÊt cña c¶ hÖ thèng. H¬n n÷a ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ ®iÒu chØnh v« cÊp mét c¸ch dÔ dµng mµ Ýt tèn thÊt h¬n cã kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ dÔ dµng h¬n. B- Nguyªn lý ®iÒu chØnh tõ th«ng ®éng c¬. Ta cã M = KFI− nªn ta ®iÒu chØnh tõ th«ng kÝch thÝch Fkt chÝnh lµ ®iÒu chØnh m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬. H¬n n÷a, E− = KFw nªn khi ®ã còng chÝnh lµ ®iÒu chØnh E− . Ta thÊy r»ng m¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬ lµ m¹ch phi tuyÕn nªn hÖ ®iÒu chØnh tõ th«ng còng lµ hÖ phi tuyÕn: ik = ek rb + rk dF + w k dt Trong ®ã : rk : lµ ®iÖn trë d©y quÊn kÝch thÝch. rb : lµ ®iÖn trë cña nguån ®iÖn ¸p kÝch thÝch. wk::lµ sè vßng cña d©y quÊn kÝch thÝch. Trong chÕ ®é x¸c lËp ta cã :  ik = ek rb + rk  ; F = f(ik) MÆt kh¸c , khi ®iÒu chØnh tõ th«ng F th× ®iÖn ¸p phÇn øng U− ®−îc gi÷ nguyªn b»ng gi¸ trÞ ®Þnh møc. Do ®ã, ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt trong vïng ®iÒu chØnh tõ th«ng lµ ®Æc tÝnh cã ®iÖn ¸p phÇn øng U− = U®m vµ cã F= F®m gäi lµ ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn. Tèc ®é lín nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh tõ th«ng bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña cæ gãp ®iÖn. Khi gi¶m tõ th«ng ®Ó t¨ng tèc ®é th× ®ång thêi ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña cæ gãp còng bÞ xÊu ®i. Mµ ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch b×nh th−êng th× cÇn gi¶m dßng phÇn øng I− , nh−ng khi ®ã m«men trªn trôc ®éng c¬ gi¶m rÊt nhanh: M = KFI− . Ngay c¶ khi gi÷ nguyªn I− th× ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ còng bÞ gi¶m nhanh khi gi¶m (KF)2 tõ th«ng kÝch tõ: b = R w u  w w02 w02 w01 w0 0 F®m > F1 > F2 F1 F®m F2  w01 w0 0  F1 F2 F®m F®m > F1 > F2 M2 M1 Mnm M Inm I §Æc tÝnh c¬ §Æc tÝnh c¬ ®iÖn Nh− vËy th× ph−¬ng ph¸p thay ®æi tõ th«ng m¹ch kÝch tõ hoµn toµn kh«ng phï hîp víi yªu cÇu, ®Æc biÖt trong tr−êng hîp t¶i Mc = const . C- Nguyªn t¾c thay ®æi ®iÖn trë phÇn øng . Gi¶ thiÕt r»ng : U− = U®m = const ; Fkt = F®m = const.Th× ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬lµ: w = U dm KF dm - Ru .M (KF)2 Nh− vËy, muèn thay ®æi tèc ®é w b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn trë phÇn øng R− th× cÇn m¾c thªm ®iÖn trë phô Rf vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬.Ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: 2 w = U dm - Ru + R f .M KF dm (KF dm ) Khi ®ã, ta sÏ ®iÒu chØnh ®−îc tèc ®é ®éng c¬ víi d¶i ®iÒu chØnh nhá h¬n ®Þnh møc ( w < w®m ) vµ h¹n chÕ ®−îc dßng ®iÖn. U dm Ru + R f Ta cã : w0 =  KF dm = const; w = 2 .M (KF dm ) = var Nªn cã ®é cøng b gi¶m khi Rf t¨ng vµ khi Rf = 0 th× b = bmax øng víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cña ®éng c¬. w w0 0 D- KÕt luËn. Rf = 0 Rf1 Rf3 Rf2 Mc M Qua ph©n tÝch c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é trªn, ta thÊy ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ lµ ph−¬ng ph¸p cã nhiÒu −u ®iÓm næi bËt nh− : ®¶m b¶o ®−îc ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ b tèt h¬n, sai lÖch tÜnh St nhá h¬n , ®iÒu chØnh v« cÊp tèt h¬n, kh¶ n¨ng qu¸ t¶i tèt h¬n... Nh− vËy, ta chän ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é theo ph−¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ cho ®Ò tµi thiÕt kÕ. III- Chän chÕ ®é h·m cho ®éng c¬ chÊp hµnh. H·m lµ tr¹ng th¸i mµ ®éng c¬ sinh ra m«men quay ng−îc chiÒu víi tèc ®é quay cña ®éng c¬ (lóc nµy ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ) . Nh− ph©n tÝch chän ®éng c¬ trªn ta chän ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp nªn cã 3 tr¹ng th¸i h·m sau ®©y: 1- H·m t¸i sinh ( tr¶ n¨ng l−îng vÒ l−íi ) HiÖn t−îng nµy x¶y ra khi tèc ®é ®éng c¬ lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng (w > w 0 ), lóc nµy, do E− >U− nªn ®éng c¬ lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t song song víi l−íi. So víi chÕ ®é ®éng c¬ dßng ®iÖn vµ m«men ®æi chiÒu vµ x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau ®©y: h I = U u - Eu Ru = KFw0 - KFw < 0 R = M h = KFI h < 0 Ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi x¶y ra h·m lµ : w = U u U I h 2 M h - Ru + R f w U I w0® w0 KF (KF) E E Mc Mc M -w0 HÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng wo® >w . Tr¹ng th¸i nµy, Ih ®æi chiÒu vµ c«ng suÊt ®−îc tr¶ vÒ l−íi lµ : P = (U- E)I §©y lµ ph−¬ng ph¸p h·m kinh tÕ v× ®éng c¬ sinh ra ®iÖn n¨ng h÷u Ých nÕu ®ñ ®iÒu kiÖn hoµ ®iÖn. XÐt thùc tÕ ®Ò tµi, víi hÖ thèng truyÒn ®éng van ®éng c¬ th× van (Tiristor ) chØ dÉn dßng theo 1 chiÒu nhÊt ®Þnh nªn khi ®éng c¬ sinh ra n¨ng l−îng tr¶ vÒ l−íi th× c¸c van kh«ng cho phÐp dÉn ng−îc nªn ta kh«ng sö dông chÕ ®é h·m nµy. 2- H·m ng−îc: X¶y ra khi phÇn øng ®éng c¬ d−íi t¸c dông cña ®éng n¨ng tÝch luü trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng hoÆc do m«men thÕ n¨ng quay ng−îc chiÒu víi ®éng c¬. M«men cña ®éng c¬ sinh ra khi ®ã chèng l¹i sù chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu s¶n xuÊt. Ta cã thÓ thùc hiÖn h·m ng−îc theo 2 c¸ch: + §−a ®iÖn trë phô Rf vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬: h I = U u + Eu = U + KFw Ru + R f Ru + R f M h = KFI h w w b w0 w0 C 0 Mc 0 Mc D w0® - w0 M(I) M w0® U E Nh− vËy, E vµ U t¸c ®éng cïng chiÒu, ®éng c¬ lóc nµy lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t nèi tiÕp víi l−íi ®iÖn biÕn ®iÖn n¨ng nhËn tõ l−íi vµ c¬ n¨ng trªn trôc thµnh nhiÖt n¨ng ®èt nãng ®iÖn trë tæng cña m¹ch phÇn øng. V× vËy tæn thÊt n¨ng l−îng lµ rÊt lín , h¬n n÷a kh«ng thùc hiÖn ®−îc khi x¶y ra sù cè mÊt ®iÖn. + §¶o chiÒu ®iÖn ¸p Khi h·m ng−îc x¶y ra ®Õn thêi ®iÓm ®¹t ®−îc tèc ®é v = 0 th× cÇn ph¶i cã thiÕt bÞ c¾t phÇn øng khái ®iÖn ¸p nguån (t¹i C) nÕu kh«ng ®éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc æn ®Þnh t¹i D víi chiÒu quay ng−îc l¹i. I h = - U u - Eu = U u + Eu Ru + R f Ru + R f M h = KfI f §−a Rf vµo ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn h·m. Song tr¹ng th¸i h·m ng−îc th−êng g©y tæn thÊt rÊt lín, gi¶m ®¸ng kÓ tuæi thä ®éng c¬, kh«ng kh¾c phôc ®−îc sù cè nh− mÊt ®iÖn vµ nÕu c¾t ®iÖn kh«ng ®óng thêi ®iÓm th× kh«ng thùc hiÖn ®−îc. Do vËy tr¹ng th¸i h·m nµy kh«ng phï hîp víi ®Ò tµi ®−îc giao. 3- H·m ®éng n¨ng: Lµ tr¹ng th¸i ®éng c¬ lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t, mµ n¨ng l−îng c¬ häc cña ®éng c¬ ®· tÝch luü ®−îc trong qu¸ tr×nh lµm viÖc tr−íc ®ã biÕn thµnh ®iÖn n¨ng tiªu t¸n trong m¹ch h·m d−íi d¹ng nhiÖt. a- H∙m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp . C¾t phÇn øng khái l−íi, ®ãng vµo ®iÖn trë h·m Rh vµ gi÷ nguyªn m¹ch kÝch tõ.Ta cã: E = KFw ; I = - Ehd = - KFwhd hd Ö Mhd = KFIh® < 0 hd hd Ru + Rh Ru + Rh w = - Ru + Rh .I = - Ru + Rh .M KF (KF)2 Vµ b hoµn toµn phô thuéc vµo Rh. Song cÇn chän Rh cho phï hîp Ihd £ (2¸2,5).Idm b1 b2 + _ w a Rh1 L− R− § Ih Rh  Mh®2  0 Mc Mh®1 M w0d1 w0d2 Khi h·m ®éng n¨ng, n¨ng l−îng chñ yÕu ®−îc t¹o ra do ®éng n¨ng cña ®éng c¬ nªn nã chØ tiªu tèn trong m¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬ víi c«ng suÊt: Pkt®m = (1 ¸ 1,5) % P®m H·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp kh«ng thÓ thùc hiÖn khi mÊt ®iÖn do m¹ch kÝch tõ ph¶i ®−îc cung cÊp ®iÖn ®Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ng−êi ta th−êng sö dông ph−¬ng ph¸p sau: b- H∙m ®éng n¨ng tù kÝch. X¶y ra khi ®éng c¬ ®ang quay ta c¾t hÕt nguån ®Ó ®ãng vµo mét ®iÖn trë h·m. Rh Ih  b1 b2 Rh2 w a Rh1 0 Mc  M(I) Ikt  CKT Mh®2 Mh®1 w0d1 C2 w0d2 C1 I u = I h + I kt - E I u = = - E = - KFw Ru + (Rh // Rkt )  Ru + Rkt Rh  Ru + Rkt Rh Rkt + Rh Rkt + Rh Þ w = Ru + (Rh // Rkt ) .I = KF Ru + (Rh // Rkt ) .M (KF)2 4- KÕt luËn So víi ph−¬ng ph¸p h·m ng−îc, h·m ®éng n¨ng cã hiÖu qu¶ kÐm h¬n khi chóng cã cïng tèc ®é ban ®Çu vµ cã cïng t¶i Mc. Tuy nhiªn, h·m ®éng n¨ng −u viÖt h¬n vÒ mÆt n¨ng l−îng, ®Æc biÖt lµ h·m ®éng n¨ng tù kÝch, kh«ng tiªu thô n¨ng l−îng tõ l−íi, ph−¬ng ph¸p nµy kh¾c phôc ®−îc khi cã sù cè mÊt ®iÖn x¶y ra vµ cã ®é tin cËy cao h¬n.Do vËy, ta chän h·m ®éng n¨ng lµm tr¹ng th¸i h·m cho ®éng c¬ chÊp hµnh cña hÖ thèng. IV- Chän ph−¬ng ph¸p æn®Þnh tèc ®é cho ®éng c¬. 1- Kh©u æn ®Þnh tèc ®é ph¶n håi d−¬ng dßng ®iÖn.(H×nh a) + Uc® -  BB§ + U§ - R®0 + CK§ - Ufh = b.I.R®o Trong ®ã : Uc® : lµ ®iÖn ¸p chñ ®¹o. Ufh= b.I.R®o : lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi. BB§ : Cã thÓ lµ bé biÕn ®æi val, m¸y ®iÖn hay khuÕch ®¹i tõ. Ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh tÜnh: U cd Rdo n = Kb - I . Ke F K (1 - bK B ) e F Trong ®ã : KB lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi. w n w0 TN w KÝn Hë bKB>1 bKB=1 bKB<1 TN 0 M 0 M H×nh b H×nh a NhËn xÐt: víi ph−¬ng ph¸p nµy khi bKB = 1 th× ta cã sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng S% = 0%. Nh−ng hÖ rÊt dÔ mÊt æn ®Þnh. Lo¹i ph¶n håi nµy kh«ng cã ®Æc tÝnh giíi h¹n vµ h¹n chÕ sö dông ®éc lËp. Do vËy, ta kh«ng chän ph−¬ng ph¸p æn ®Þnh tèc ®é b»ng ph¶n håi d−¬ng dßng ®iÖn cho ®Ò tµi thiÕt kÕ. 2-æn ®Þnh tèc ®é b»ng ph¶n håi ©m ¸p.(H×nh b) + Uc® -  Ufh  + BB§ U§ R1 - + CK§ - Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh tÜnh cña hÖ thèng kÝn: n = K B .U cd K e F(1 + aK B ) - I RB + RD (1 + aK B ) K e F(1 + aK B ) NhËn xÐt : - §Ó w0kÝn = w0hë th× ®iÖn ¸p chñ ®¹o ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: Uc®kÝn = (1+aKB).Ucdhë. - §é sôt tèc ®é : nkÝn < nhë. - Tr−êng hîp nµy cã ®Æc tÝnh giíi h¹n lµ ®Æc tÝnh tù nhiªn cña ®éng c¬. Ta thÊy r»ng ph¶n håi ©m ¸p cã kh¶ n¨ng ®¹t ®−îc tèc ®é æn ®Þnh cao, nh−ng chÊt l−îng tÜnh cña hÖ thèng cßn thÊp nªn kh«ng ®−îc sö dông riªng rÏ. Do vËy ta kh«ng dïng ph−¬ng ph¸p æn ®Þnh tèc ®é b»ng ph¶n håi ©m ¸p. 3- Kh©u æn ®Þnh tèc ®é dïng ph¶n håi ©m tèc ®é. + Uc® -  Ufh + BB§ U§ - + CK§ - Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh tÜnh cã d¹ng sau: w = K.U cd - M .R  e Víi : K= K .K K B 1 + g .K  (Ke .F)2 (1 + gK ) B D = K F R= RB + R§ w GH w 0 KÝn TN 0 M NhËn xÐt: - §Ó cã w0kÝn = w0hë th× ®iÖn ¸p chñ ®¹o ph¶i tho¶ m·n: Uc®k = Uc®h .(1+g.K) - §é cøng ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng : bkÝn.(1+gK) = bhë - Cã ®−êng ®Æc tÝnh giíi h¹n lµ : U limw (M ) = cd K ®¥ g Ta thÊy , ph−¬ng ph¸p nµy cã chÊt l−îng tÜnh cao h¬n 2 ph−¬ng ph¸p trªn, vµ cã kh¶ n¨ng dïng ®éc lËp ®Ó æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬. Do ®ã ta dïng ph−¬ng ph¸p nµy ®Ó æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ chÊp hµnh cña hÖ thèng. IV- Chän bé biÕn ®æi 1- S¬ ®å chØnh l−u cÇu mét pha 4 tiristor cã ®ièt D0 * Nguyªn lý cÊu t¹o Uxc i1 BA T2 T3 iT2 U2(~) i2 iT3 T4 T1 iT4 iT1 D0 Ud CK§ + BA : Lµ biÕn ¸p cung cÊp ®iÖn ¸p xoay phï hîp cho bé biÕn ®æi (Cã thÓ kh«ng dïng nÕu ®iÖn ¸p l−íi phï hîp víi bé biÕn ®æi ) + Van T1 ¸ T4 dïng ®Ó chØnh l−u biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬ §. + § lµ ®éng c¬ chÊp hµnh cña hÖ thèng. + U1 , U2 lµ ®iÖn ¸p l−íi vµ ®iÖn ¸p qua biÕn ¸p. + i1, i2 lµ dßng l−íi vµ dßng vµo bé biÕn ®æi. + iT1 ¸ iT4 lµ dßng qua c¸c val T1 ¸ T4. * Nguyªn lý ho¹t ®éng : Do phô t¶i lµ ®éng c¬ nªn ta cã thÓ gi¶ thiÕt phô t¶i cã Ld = ¥ vµ tr−íc thêi ®iÓm xÐt lµ s¬ ®å ®· lµm viÖc ë chÕ ®é x¸c lËp. - Gi¶ thiÕt tr−íc thêi ®iÓm g1= a th× D0 ®ang dÉn dßng iD0 = id = Id , UD0 = 0 U2 b¾t ®Çu chuyÓn sang d−¬ng nªn T1 vµ T2 ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn nh−ng ch−a xuÊt hiÖn xung ®iÒu khiÓn nªn T1 vµ T2 ch−a më, ®ång thêi T3 vµ T4 ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn T3 vµ T4 kho¸. Nªn : iT1 = iT2 = 0 ; iT3 = iT4 = 0 UT1 = UT2 = U2 ; UT3 = UT4 = -U2 T¹i g1= a cã U§K1 ®−a tíi nªn T1 vµ T2 ®ñ ®iÒu khiÓn më => T1 vµ T2 më => UT1= UT2 = 0 khi ®ã D0 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn kho¸ UD0 = -U2 ; iD0 = 0 , iT1 = iT2 = Id , Ud = U2 , it3 = iT4 = 0. Ud a a a 0 g1 g2 g3 p 2p wt U®k12 0 U®k34 g1 0 iT1=iT2 0 iT3=iT4 g1 0 iD0 0 i1 g1 0 g1 UD0 0 g1  g3 wt g2 wt p wt g2 2p wt 2p p g2 g3 wt 2p p g2 g3 wt p g2 2p g3 wt T¹i wt = p th× U2 = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang ©m th× T1, T2 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc (ng−îc chiÒu dÉn dßng ) T3 vµ T4 ®Æt ®iÖn ¸p thuËn nh−ng ch−a më (n¨ng l−îng më D0 tõ §). T1 vµ T2 kho¸ , Ud = 0 , UDo = 0. §Õn g1= p + a th× xuÊt hiÖn U§K34 më T3 vµ T4 iT1 = iT2 = 0 ; iT3 = iT4 = Id UT1 = UT2 = 0 ; UT3 = UT4 = -U2 Ud = -U2 ; UDo = -U2 ; UD0 kho¸. §Õn 2 p th× qu¸ tr×nh b¾t ®Çu lÆp l¹i. 2p ¸ g3 t−¬ng tù 0 ¸ g1 qu¸ tr×nh lÆp l¹i nh− vËy theo chu kú. Ta thÊy r»ng nguyªn lý cña s¬ ®å cÇu 1 pha cã D0 còng hoµn toµn nh− nh÷ng s¬ ®å kh¸c khi cã D0 .D¹ng ®iÖn ¸p chØnh l−u tøc thêi cho ra cña bé biÕn ®æi nµy th× cã d¹ng nh− h×nh tia 2 pha cã D0, dßng qua Tiristo vµ D0 còng hoµn toµn t−¬ng tù. Song so víi tia 2 pha th× s¬ ®å ®¬n gi¶m h¬n, gi¸ thµnh h¹ h¬n. Do vËy, chän bé biÕn ®æi nµy lµm m¹ch ®éng lùc cho hÖ thèng. Ch−¬ng 2 ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn. Ta dïng hÖ thèng ®iÒu khiÓn chØnh l−u theo nguyªn t¾c pha ®øng víi s¬ ®å khèi nh− sau: (I) §BH  Urc  (II) (III)  U®kt FS RC SS TX U®k I - Khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c−a. §Ó t¹o ra mét hÖ thèng c¸c xung xuÊt hiÖn lÆp ®i lÆp l¹i víi chu kú b»ng chu kú nguån vµ ®iÒu khiÓn ®−îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña chóng trong mçi chu kú, ta sö dông c¸c m¹ch ph¸t xung mµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nã lµ tÝn hiÖu cã d¹ng r¨ng c−a. H¬n n÷a, ®Ó ®iÖn ¸p r¨ng c−a cã tÇn sè vµ thêi ®iÓm ®Çu cña mçi xung r¨ng c−a phï hîp víi nguån cung cÊp th× ta cÇn ph¶i dïng c¸c s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a ®−îc ®iÒu khiÓn bëi ®iÖn ¸p, gäi lµ ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸. 1-M¹ch ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c−a. - Ta cã thÓ sö dông c¸c m¹ch R - C hay L - C ®Ó t¹o c¸c m¹ch ®ång bé. Xong kiÓu m¹ch nµy cã sù liªn kÕt trùc tiÕp vÒ ®iÖn gi÷a 2 m¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn nªn Ýt ®−îc sö dông . - Ta dïng m¹ch ®ång bé lµ mét m¸y biÕn ¸p cã c«ng suÊt nhá ®Ó t¹o ra c¸c ®iÖn ¸p ®ång bé phï hîp víi yªu cÇu thiÕt kÕ. H¬n n÷a, kiÓu nµy cßn kh¾c phôc ®−îc mèi liªn kÕt vÒ ®iÖn gi÷a 2 m¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn kÓ trªn vµ an toµn h¬n. Dïng s¬ ®å D - R - C vµ Tranzitor, n¹p tô bëi dßng kh«ng ®æi trong s¬ ®å sau: +Uc D  R1 Tr1 WR Dz Tr2 U(~) * U§B *  R2 R3 R4  C Urc + Giíi thiÖu s¬ ®å m¹ch ph¸t sãng r¨ng c−a: - Dz , R4 , Tr2, vµ R lµ m¹ch t¹o dßng æn ®Þnh ®Ó n¹p cho tô C. - U§B lµ ®iÖn ¸p ®ång bé. - Ucc lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cung cÊp. - U0 lµ ®iÖn ¸p æn ®Þnh trªn ®ièt æn ¸p Dz . - iC1 , iC2 vµ iE2 lµ dßng cùc gãp Tr1, Tr2 vµ dßng cùc ph¸t. + Nguyªn lý ho¹t ®éng: - Nguyªn lý cña m¹ch t¹o dßng æn ®Þnh ®Ó n¹p cho tô C. Ta cã : UEB2 = U0 - iE2.WR Mµ UEB2 = const khi iB2 = var nªn: iE 2 = U 0 - U EB 2 WR  = const MÆt kh¸c, Tr2 th«ng nªn iE2 » iC2 = const n¹p cho C. §Æt gi¶ thiÕt : T¹i wt = 0 th× U§B = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú d−¬ng vµ lóc nµy UC = 0 . Ngay l©n cËn sau wt = 0 th× U§B >0 khi ®ã D th«ng. lóc nµy R2 ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p ®óng b»ng U§B. Nªn Tr1 kho¸ ( do bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc vµo m¹ch B - E). Khi ®ã, C ®−îc n¹p bëi iC2 = I = const theo luËt U c = I .t C  (tuyÕn tÝnh) §Õn wt = ap th× U§B = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú ©m nªn U§B kh«ng t¸c ®éng ®Õn m¹ch B1 - E1 n÷a. U 0 p g Urcmax 2p wt Mµ UCC qua ®iÖn trë ®Þnh thiªn R1 cung cÊp lµm Tr1 më lóc nµy tô C ngõng n¹p vµ b¾t ®Çu phãng qua C1 ®Õn E1 vµ ®iÖn trë b¶o vÖ R3 . Chó ý r»ng : CÇn tÝnh chän R1 , R2 vµ Tr1 sao cho Tr1 b·o hoµ víi dßng ®iÖn cùc gãp C lµ I. Nªn C phãng ®iÖn ®Õn khi Uc = UTr1 + UR3. Mµ UTr1 » 0; UR3 » 0 nªn cã thÓ coi Uc » 0. Nh− vËy, tô C phãng ®iÖn ®Õn khi Uc = 0 t¹i thêi ®iÓm g1 vµ gi÷ nguyªn ®Õn thêi ®iÓm 2p . Do Tr1 vÉn më vµ t¹i wt = 2p qu¸ tr×nh lÆp l¹i tõ ®Çu . KÕt luËn : Qua nguyªn lý ta thÊy ®iÖn ¸p r¨ng c−a lÊy ®−îc chÝnh lµ ®iÖn ¸p trªn tô C, ®iÖn ¸p r¨ng c−a ë ®©y hoµn toµn kh«ng phô thuéc vµo biªn ®é ®iÖn ¸p ®ång bé vµ d¹ng ®iÖn ¸p ra cã d¹ng h×nh r¨ng c−a vµ ®é dµi s−ên trø¬c (Giai ®o¹n tô n¹p lµ tuyÕn tÝnh) còng ®¹t 1800 - Ta sö dông phÇn s−ên tr−íc lµm ®iÖn ¸p tùa. - R3 ®Ó h¹n chÕ biªn ®é dßng phãng qua Tr1 ®Ó b¶o vÖ Tr1. - WR ®Ó chØnh ®Þnh biªn ®é ®iÖn ¸p r¨ng c−a phï hîp víi yªu cÇu 2-M¹ch so s¸nh ( dïng IC ) Uc R R R UV Ur - Uss U§K 0 Ur 0  Urc p g1 g2 U§ Urc 2p wt g3 wt Nguyªn lý ho¹t ®éng : T¹i wt = 0 ¸ g1 ( wt < g1) th× | Urc| < | U§K| nªn ®iÖn ¸p ®Æt vµo IC lµ Uv =U§K – Urc > 0 N¨ng l−îng ®−a tíi ®Çu vµo ®¶o nªn Ur < 0 D0 vµ c¾t thµnh phÇn Ur < 0 nªn lóc nµy Ur = 0 kh«ng cã xung ra. wt = g1 ¸ g2 th× Uv = | U§K| - | Urc| < 0 ®−a tíi ®Çu vµo ®¶o cña IC nªn cã Ur > 0 nªn cã xung ra. T−¬ng tù qu¸ tr×nh lÆp l¹i nh− trªn. M¹ch so s¸nh cã nhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn víi ®iÖn ¸p r¨ng c−a (cô thÓ ë ®©y ta lÊy ®iÖn ¸p s−ên tr−íc cña ®iÖn ¸p r¨ng c−a lµm ®iÖn ¸p tùa ®Ó so s¸nh) ®Ó t¹o ra gãc më a . 3- M¹ch söa xung. Tõ nguyªng lý ho¹t ®éng cña kh©u so s¸nh. Ta thÊy r»ng khi gi¸ trÞ cña U§K thay ®æi ®Ó thay ®æi gãc më a th× ®é réng xung ra thay ®æi theo kh«ng b¶o ®¶m yªu cÇu c«ng nghÖ. V× vËy ta xÏ ®−a vµo HÖ thèng®iÒu khiÓn mét m¹ch ®iÖn cã t¸c dông ®−a ra xung cã ®é dµi kh«ng ®æi mÆc dï xung ®Çu vµo thay ®æi gäi lµ m¹ch söa xung. Nguyªn lý ho¹t ®éng :Gi¶ thiÕt ®iÖn ¸p ®Æt vµo nh− h×nh vÏ. + T¹i thêi ®iÓm wt < t1 D kho¸ nªn cùc gèc cña Tr cã thÕ d−¬ng ®Æt vµo nhê cã R2 ®Þnh thiªn Tr më b·o hoµ. Sôt ¸p trªn Tr rÊt nhá UTr» 0 do ®ã Ura»0 .Tô C ®−îc n¹p theo ®−êng: +UV ® C ®Tr®-UV.Tô C ®−îc n¹p ®Çy ®Õn gi¸ trÞ Uc =UV . + T¹i thêi ®iÓm wt =t1 cã xung ©m xuÊt hiÖn ë ®Çu vµo tô C phãng ®iÖn theo ®−êng: +C®+UV®-UV®D®-C. Lóc nµy, cù gèc cña Tr bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc cã gi¸ trÞ Uc =2 Ucc nªn Tr kho¸ l¹i. Khi C phãng hÕt nh−ng ch−a ®óng thêi ®iÓm mµ ®Çu vµo cã xung d−¬ng xuÊt hiÖn ®Ó më Tr nªn Ura =0 . + T¹i thêi ®iÓm wt =t2 ®Çu vµo xuÊt hiÖn xung d−¬ng qu¸ tr×nh lÆp l¹i nh− ban ®Çu. +UCC +  + C2 - UV U R1 R2 wt t1 t2 t3 t4 c + wt t1 t3 Tr UV D3 - UT Ura Ur -  wt t3 t1 t3 t3 wt t1 t1 t’1 t3 t’3 4-Khèi t¹o xung . §Ó xung cã ®Çy ®ñ c¸c th«ng sè yªu cÇu cÇn thiÕt ta ph¶i thùc hiÖn viÖc khuÕch ®¹i xung, trong mét sè ta ph¶i ph©n chia xung vµ cuèi cïng lµ truyÒn xung tõ ®Çu ra cña m¹ch ph¸t xung ®Õn cùc ®iÒu khiÓn vµ Katèt cña Tiristor. a-M¹ch khuÕch ®¹i xung . U  +U I1 * + D D D U§KT 0 t1 t ’ U§K 1 0 t1 t2 t ’ 2 t2 - t B T t UV T * Nguyªn lý Gäi txv : lµ thêi gian tån t¹i cña xung ®iÖn ¸p vµo. txr : Lµ thêi gian tån t¹i cña xung ®iÖn ¸p ra. tbh : lµ thêi gian tÝnh tõ lóc ®ãng +Ucc cho ®Õn khi tõ th«ng lâi thÐp BAX ®¹t Fbh + Tr−êng hîp tbh ³ txv - Khi t U§TK= 0 ( ch−a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ). - T¹i t= t1 xuÊt hiÖn 1 xung d−¬ng ( Uv kh¸c 0 ) ®Æt vµo Tr1 më => Tr2 më (gi¶ thiÕt më b·o hoµ ). Khi ®ã, cuén d©y W1 ®−îc ®Æt Ucc vµ suÊt hiÖn I1 (nh− h×nh vÏ). Do vËy, phÝa cuén d©y W2 xuÊt hiÖn xung ®iÖn ¸p thuËn trªn D3 vµ dÉn ®Õn D3 th«ng cã U§KT. - T¹i t = t1’ mÊt xung vµo Uv kh¸c 0 th× Tr1 vµ Tr2 kho¸ nªn I1 gi¶m vÒ ®Õn 0 nªn tõ th«ng trong lâi thÐp biÕn thiªn theo chiÒu ng−îc khi Tr1 vµ Tr2 më ®Ó chèng l¹i sù gi¶m cña I1 . Do ®ã c¸c cuén d©y cña BAX xuÊt hiÖn c¸c xung cã cùc tÝnh ng−îc.l¹i. D3 bÞ ®Æt xung ®iÖn ¸p ng−îc nªn D3 kho¸ => U§KT = 0. Lóc nµy m¹ch ®−îc b¶o vÖ nhê D1 vµ D2. UV 0 t1 U§KT  txv t’1 t2 t’2 t 0 t1 t’1 t2 t’2 t + Tr−êng hîp tbh < txv. - Khi t < t1 : t−¬ng tù nh− tr−êng hîp trªn. - Khi t = t1 : t−¬ng tù nh− tr−êng hîp trªn. - Khi t = t1 + tbh th× m¹ch tõ BAX bÞ b·o hoµ => tõ th«ng kh«ng biÕn thiªn mÆc dï vÉn cßn xung vµo Uv kh¸c 0 nh−ng U§KT = 0. - Khi t = t1 + txv t−¬ng tù nh− trªn. IV - ThiÕt kÕ nguån nu«i. U(~) 0 BA 7815 C1 C2 C1 C2 7915 +UCC 0 -UCC BA : §Ó t¹o ra ®iÖn ¸p xoay chiÒu cÇn thiÕt cho cÇu chØnh l−u ( cã thÓ kh«ng dïng ). CÇu chØnh l−u cho ra ®iÖn ¸p mét chiÒu ®èi xøng lÊy ra ®−îc trªn 2 tô C1, vµ IC 7815 vµ 7915 cã t¸c dông æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu ra, 2 tô C2 cã t¸c dông läc thªm vµ lÊy ra Ucc cuèi cïng. VII- M¹ch khuÕch ®¹i trung gian.(dïng tranzitor) Cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu ph¶n håi tæng hîp víi tÝn hiÖu chñ ®¹o ®Ó më Tranzitor cho gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®−a tíi m¹ch so s¸nh. Thùc chÊt ®©y lµ kh©u æn ®Þnh tèc ®é cña hÖ thèng. Ta chän ph¶n håi ©m tèc ®é lµ ®Ó ®¶m b¶o ®−îc yªu cÇu cña hÖ thèng cã sai lÖch tÜnh St £ 5%. §Ó lÊy ®−îc tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é ta dïng mét m¸y ph¸t tèc cã trôc nèi víi trôc ®éng c¬ cña hÖ thèng. Khi ®ã, m¸y ph¸t quay t¹o ra ®iÖn ¸p, ta lÊy tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Çu ra cho qua mét biÕn trë vµ tÝn hiÖu ph¶n håi lÊy ®−îc thay ®æi nhê biÕn trë nµy.  -Ucc  Uph R1 -U§K R2  WR4 R3 -Ucc WR1 WR3 WR2 Nguyªn lý ho¹t ®éng : Khi hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh th× Ufh = const mµ Uv = Uc® - Ufh Khi ®ã U®k æn ®Þnh . Muèn hÖ thèng gi¶m tèc ®é th× gi¶m Uc® khi ®ã Uv gi¶m Tranzitor më kÐm dÉn ®Õn dßng qua Tranzitor nhá dÉn ®Õn sôt ¸p trªn R1 nhá nªn ta cã gi¸ trÞ U®k lín khi ®ã t¨ng gãc më a nªn ®iÖn ¸p ®Çu ra bé biÕn ®æi Ud gi¶m dÉn ®Õn ®éng c¬ gi¶m tèc ®é HoÆc do nguyªn nh©n nµo ®ã lµm ®éng c¬ t¨ng tèc ®é th× muèn æn ®Þnh l¹i tèc ®é ta sÏ gi¶m ®iÖn ¸p Uv th× tèc ®é gi¶m vÒ æn ®Þnh. PhÇn 3 TÝnh chän thiÕt bÞ I- Môc ®Ých vµ ý nghÜa. ViÖc chän thiÕt bÞ cã ý nghÜa rÊt quan träng c¶ vÒ mÆt kü thuËt vµ vÒ mÆt kinh tÕ trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ. ®Ó thiÕt bÞ lµm viÖc ®−îc tin cËy, ch¾c ch¾n vµ ®¹t ®é bÒn cao. Th× c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña nã trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ph¶i lín h¬n l−îng ®Þnh møc yªu cÇu. Hay gi¸ trÞ ®Þnh møc cña c¸c th«ng sè ®−îc chän ph¶i lín h¬n gi¸ trÞ ®Þnh møc yªu cÇu k lÇn. Nh−ng nÒu k lín qu¸ th× g©y ra viÖc l·ng phÝ, kh«ng tËn dông ®−îc hÕt kh¶ n¨ng cña c¸c thiÕt bÞ, thiÕt bÞ lu«n lµm viÖc ë t×nh tr¹ng non t¶i, hiÖu suÊt cña hÖ thèng sÏ ®¹t møc thÊp vµ còng kh«ng tèt cho thiÕt bÞ. Ng−îc l¹i, k nhá th× qu¸ tr×nh lµm viÖc kh«ng an toµn, dÔ g©y nªn h− háng trong qu¸ tr×nh vËn hµnh do lµm viÖc qu¸ t¶i. V× vËy, viÖc tÝnh chän ph¶i ®−îc lùa chän sao cho phï hîp víi yªu cÇu vÒ kü thuËt còng nh− vª kinh tÕ sao cho ®¶m b¶o hÖ thèng lµm viÖc ®−îc an toµn nhÊt, kinh tÕ nhÊt. II- TÝnh chän m¹ch ®éng lùc. Chän ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp víi c¸c th«ng sè sau: Lo¹i p - 31 P®m = 1,5 (KW) ; I®m = 8,7( A) ; h®m = 0,74; U®m = 110 (V) ; n®m =1500 (v/f) ; GD2 = 0,085 (kgm2); R− = 2,775 ( ) ; L− = 0,0961 ( H ); 1- Chän m¸y biÕn ¸p cho m¹ch ®éng lùc. M¸y biÕn ¸p ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p phï hîp cho bé biÕn ®æi. Do m¹ch ®éng lùc sö dông s¬ ®å cÇu 1 pha nªn ta dïng m¸y biÕn ¸p 1 pha víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc phÝa s¬ cÊp lµ U1 = 380 ( V ) lµ ®iÖn ¸p d©y cña l−íi ®iÖn. a-X¸c ®Þnh phÝa thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p. Theo c«ng thøc kinh nghiÖm : U2BA = Kn.Ka.Kv.Ka.U®m ( V ) Trong ®ã : - Kn: Lµ hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p cã xÐt ®Õn kh¶ n¨ng sôt ¸p cña l−íi ®iÖn Kn = 1,1 ¸ 1,5 - Ka: lµ hÖ sè phô thuéc vµo s¬ ®å chØnh l−u cña bé biÕn ®æi, víi s¬ ®å cÇu 1 pha Ka = 1,11. - Kv: Lµ hÖ sè dù tr÷ xÐt khi sôt ¸p trong m¸y biÕn ¸p vµ trong bé biÕn ®æi . Kv = 1,05. - Ka: Lµ hÖ sè kÓ ®Õn kh¶ n¨ng Tiristor kh«ng më hÕt khi U®k ®¹t cùc ®¹i th−êng lÊy Ka = 1,2. Thay sè vµo ta cã : U2BA = 1,1.1,11.1,05.1,2.110 = 169,23 ( V ) VËy ®iÖn ¸p phÝa thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p ®−îc chän lµ U2BA = 170 ( V ) b- X¸c ®Þnh dßng ®iÖn thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p. I2BA = Ka.I®m = 1,11.8,7 = 9,657 ( A ). Trong ®ã : Ka = 1,11: Lµ hÖ sè phô thuéc vµo s¬ ®å chØnh l−u I®m = 8,7 (A): Lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®−îc chän. c- Dßng ®iÖn s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p. 1 I1BA = = K BA .I 2 BA K Trong ®ã : U1BA BA U 2 BA = 380 = 170  2,235 Thay sè : I 2 BA = 9,657( A) I = 1 .9,657 = 4,32( A) 1BA 2,235 d-C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p . S1 = U1BA.I1BA =380.4,32 =1641,6 (VA) S2 =U2BA.I2BA =170.9,657 =1641,69 (VA) Stt = S1 + S 2 2 = 1641,6 + 1641,69 = 1641,645(VA) 2 VËy ta chän ®−îc m¸y biÕn ¸p ®éng lùc víi c¸c th«ng sè sau: S(KVA) U1®m (V) U2®m (V) I1®m (A) I2®m (A) 1,641 380 170 4,32 9,657 2- Chän val chØnh l−u Tiristor. Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ph¶i øng víi dßng t¶i cña ®éng c¬ ®iÖn chÊp hµnh cña hÖ thèng. Trong ®ã :  Ia = Idm .K m dt  ( A) - I®m = 8,7 (A): lµ dßng ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn. - m = 2: lµ sè ®Ønh nhän ®iÖn ¸p trong mét chu kú ®iÖn ¸p l−íi. - K®t lµ hÖ sè dù tr÷ kÓ ®Õn dßng ®iÖn më m¸y (th−êng K®t = 2 ¸ 2,5). Thay sè ta cã : I = 8,7 .2,5 = 10,875( A) a 2 §iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn Tiristo lµ : Ungmax = 2.U 2 BA = 2.170 = 240,42(V ) KÕt hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n Ia vµ Ungmax víi ®iÒu kiÖn chän Tiristor lµ : [ It ] ³ Ia ; [It]: lµ dßng cho phÐp qua Tiristor. [Ungt] ³ Ungmax ; [Ungt]: lµ ®iÖn ¸p ng−îc cho phÐp ®¹t lªnTiristor. Ta chän Tiristor víi c¸c th«ng sè sau ®©y : ( B.1.3 - §TCS) Lo¹i ITB- (A) Ungmax (KV) U (V) toff (ms) Ig (A) Ug (V) di/®t A/ms du/dt V/ms TЧ-16 16 0,1 ¸1 0,9 7,5 1,2 2,5 100 100 3- Chän m¸y ph¸t tèc . M¸y ph¸t tèc ®−îc dïng trong hÖ thèng ®Ó lµm kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é. Nã ®−îc nèi cøng víi trôc ®éng c¬ chÊp hµnh cña hÖ thèng nÕu cïng tèc ®é quay víi ®éng c¬ hoÆc qua 1 tû sè truyÒn nÕu cã tèc ®é quay kh¸c tèc ®é ®éng c¬. Th−êng m¸y ph¸t tèc ®−îc dïng lùa chän theo kinh ngiÖm sau ®ã kh¶o s¸t, kiÓm tra l¹i trªn ®−êng ®Æc tÝnh c¬. C¨n cø vµo nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn ®©y ta chän ®−îc m¸y ph¸t tèc cã th«ng sè sau ®©y : P®m = 115(W ); I®m = 0,5(A); U®m = 230 (V); n®m = 1000 (v/f); R−S = 7,34 ( ). - HÖ sè truyÒn ®¹t cña m¸y ph¸t tèc lµ : U + R .I D K = dm u dm ndm = 230 + 7,34.0,5 = 0,234 1000 - Tû sè truyÒn gi÷a ®éng c¬ chÊp hµnh vµ m¸y ph¸t tèc lµ : i = ndm .D ndm FT = 1500 = 1,5 1000 - HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬ lµ : K FT = K D i = 0,234 = 0,156 1,5 Ta lÊy mét phÇn ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc ®−a tíi bé khuÕch ®¹i trung gian lµm tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é . Ta chän Uc® = 8 (V). Ubh =0,4(V) Þ g . Þ g n = U cd = 8 - 0,4 1000 - U bh = 0,0076 (vf  / vong ) 4- Chän §ièt D0 cho m¹ch ®éng lùc. - Dßng qua D0 I = I d .2,5 = 8,7 .2,5 = 10.875( A) D 0 2 2 - §iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn D0 lµ : U D 0 ng max = 2.U 2 = 2.170 = 240,42(V ) KÕt hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn víi ®iÒu kiÖn sau : [ItD0] ³ ID0 [UngD0] ³ UD0ngmax Ta chän ®−îc D0 cã th«ng sè sau : M· I (A) U (V) U (V) B – 20 20 100 ¸ 1000 0,7 5- Chän ®iÖn trë h·m . Ta cã dßng ®iÖn h·m khi thùc hiÖn h·m ®éng c¬ lµ : IH = ( 2 ¸ 2,5 ).I®m (A) = 2,5.8,7 = 21,75 (A) I = K e .ndm Þ R = K e .ndm - Mµ : Ru H H I Ru + RH H Trong ®ã : R− = 2,775 ( ): lµ ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬. n®m = 1500 (v/f): lµ tèc ®é ®Þnh møc ®éng c¬. IH = 21,75 (A) K = U dm - I dm .Ru e ndm = 110 - 87.2,775 = 0,0572 1500 Thay sè ta cã : RH = 0,0572.1500 21,75  - 2,775 = 1,1725( ) 6- TÝnh chän thiÕt bÞ qu¸ ®iÖn ¸p cho Tiristor. Gi¸ trÞ R vµ C cña m¹ch b¶o vÖ ®−îc b¶o vÖ ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc kinh ngiÖm sau ®©y : 10.I C = a m - §iÖn dung : ( F ) U ngT Trong ®ã : Ia = 10,875 (A) lµ dßng qua val tr−íc thêi ®iÓm chuyÓn ®æi ( chÝnh lµ dßng ®iÖn trung b×nh qua val ) UngT lµ dßng ng−îc cho phÐp qua Tiristor. UngT = 1000 (V) 10.10,875 Thay sè : C = 1000 = 0,10875(mF ) - §iÖn trë : 10.U ngT R = I dmT Trong ®ã : UngT = 1000 (V) I®mT = 16 (A). lµ dßng ®Þnh møc qua Tiristor. Thay sè ta cã : R = 10.1000 = 16  625( ) 8- Chän c¸c phÇn tö cña cuén kh¸ng läc. Ta thÊy r»ng, cuén kh¸ng läc nèi nèi tiÕp víi t¶i nªn khi dßng t¶i biÕn thiªn bëi c¸c sãng hµi , trong cuén kh¸ng läc sÏ sinh ra suÊt ®iÖn ®éng chèng l¹i sù biÕn thiªn ®ã lµm gi¶m ®¸ng kÓ c¸c thµnh phÇn cu¶ sãng hµi (nhÊt lµ c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc cao ) MÆt kh¸c trªn quan ®iÓm ®iÖn kh¸ng, øng víi c¸c sãng hµi bËc cµng cao th× ®iÖn kh¸ng cña cuén kh¸ng läc chÆn cµng nhiÒu. Nã ®¶m b¶o cho bé biÕn ®æi lu«n lµm viÖc ë chÕ ®é dßng liªn tôc trong ph¹m vi t¶i biÕn ®æi. CÇn ph¶i h¹n chÕ ®Õn møc thÊp nhÊt sù ¶nh h−ëng cña dßng xoay chiÒu ®Õn ®éng c¬. I (~) < I®m . 5% - §iÖn c¶m cuén kh¸ng: LCK Ta cã : LCK = LS - L− Trong ®ã : LS lµ ®iÖn c¶m cña m¹ch phÇn øng LS = 2.U 2 BA m.w.I dm .5% = 2.168 2.314.8,7.5%  = 0,869(H ) Nªn LCK = LS - L− = 0,869 - 0,0464 = 0,823 (H) -§iÖn trë cuén kh¸ng: . R = 2 0 0 U dm ( ) ck I dm Trong ®ã: U®m vµ I®m lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn. ck VËy: R = 2 0 . U dm 0 I = 2%.110 8,7  = 0,253( ) dm 9- Chän Aptom¸t . Chän Aptom¸t ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc cÇn tho¶ m·n c¸c th«ng sè sau ®©y: U®mAB ³ U®mm¹ng ; I®mAB ³ Ki.Kqt.Kd.I1BA Trong ®ã: vµ Id. U®mAB : Lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc Aptom¸t ®−îc chän. U®mmang : Lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc l−íi ®iÖn. I®mAB : lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc Aptom¸t ®−îc chän. I1BA : Lµ dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p. Ka = 1,11: Lµ s¬ ®å phô thuéc s¬ ®å chØnh l−u. Kqt= 1,2 : Lµ hÖ sè qóa t¶i cho phÐp. Kd = 1,05 : Lµ hÖ sè dù tr÷ cã tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng sai kh¸c gi÷a Ia Ta cã : U®mmang = 380 . 2 = 537 , 4 (V ) Ka.Kqt.Kd.I1BA = 1,11.1,2.1,05.4,23 = 5,916 (A) C¨n cø vµo c¸c th«ng sè nµy ta chän ®−îc Aptom¸t cã c¸c th«ng sè sau ®©y: Lo¹i Sè cùc I®m(A) U®m(V) IN(KA) 10- TÝnh hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i trung gian. Tõ ®éng c¬ ®· chän ta cã : 1 K D = K e U - R .I e K = dm u dm ndm = 110 - 2,775.8,7 = 0,0573 1500 Víi  K D = 1 0,0573  = 17,452 a-X¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi. - X¸c ®Þnh ®−êng U®k = f(a) U dk U rc max 12 Ta cã : a = .p U rc max Þ U dk = p .a = p .a (V) LËp b¶ng biÕn thiªn : a 0 p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p U®k 0 2 4 6 8 10 12 p a 5p/6 2p/3 p/2 p/3 p/6 0  2 4 6 8 10 12  U§K X¸c ®Þnh ®−êng Ud = f(a) U d = U . 1 + cosa d 0 2  (V) Trong ®ã :  U do = 2 2 p  .U 2 BA  = 151,253(V ) a 0 p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p Ud 151,26 141,12 113,44 75,63 37,81 10,13 0 a p 5p/6 2p/3 p/2 p/3 p/6 141,12 0 10,13 37,81 75,63 113,44 141,12 Ud 151,26 - X©y dùng quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p chØnh l−u vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Quan hÖ Ud = f(U®k) lµ ®Æc tÝnh vµo ra cña bé biÕn ®æi. a p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p 0 U®k 2 4 6 8 10 12 0 Ud 141,52 113,44 75,63 37,81 10,13 0 151,26 Ta cã ®−îc quan hÖ Ud = f(U®k) lµ quan hÖ phi tuyÕn. §Ó x¸c ®Þnh ®−îc hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi ta ph¶i tuyÕn tÝnh ho¸ quan hÖ Ud = f(U®k). Tõ ®å thÞ ta tuyÕn tÝnh ho¸ ®o¹n AB . Ta cã hÖ sè khuÕch ®¹i bé biÕn ®æi lµ : Þ Kp = U d U dk = 113,44 - 2,2 = 18,54 10 - 4 b- X¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i cña hÖ thèng lµ : Tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng ta cã : n = [(U cd - gn)K TG .Kp - I u , RuS ].K D = (U cd - gn).K - I u .RuS .K D n = K .U cd 1 + gK I .R .K - u uS D 1 + gK Trong ®ã : K= KTG.Kp.KD : lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña hÖ thèng. U§K 12 10 A 8 6 4 B 2 0 2,2  10,13  37,81 75,63 113,44  141,12 Ud 151,26 - X¸c ®Þnh n : n  = [S  t ].n  0 min  = [S  t ].  n0 max D Trong ®ã : nomin, n0max lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng øng víi ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt vµ cao nhÊt cña hÖ thèng. Mµ :  n0 max n = ndm 1 - [S S  t ] ndm Nªn : = [ t ]. (1 - [St ]).D (1) MÆt kh¸c , tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ta cã: n = RuS .K D .I 1 + gK  u (2) Tõ (1) vµ (2) suy ra : [S t ]. ndm (1 - [S t  = ]).D RuS .K D .I 1 + gK u Þ [St ].ndm .(1 + gK ) = (1 - [St ]).D.RuS .K D .I u Þ K = 1 [ (1 - [St ]).D.RuS .K D .I u  - 1] g [S t ].ndm Trong ®ã: D = 50/1 ; KD = 17,452; R− = 2,775 ( ) [St] = 0,05 ; ndm = 1500 (v/f) ; g = 0,0076 (v.phót/vßng) I− = 8,7 (A) ; Thay sè vµo ta cã : K = 1 ⎡ (1 - ⎢ 0,05).50.2,775.17,452.8,7 ⎤ - 1⎥ = 34979,65 0,0076 ⎣ MÆt kh¸c : K = KTG.Kp.KD 0,05.1500 ⎦ KTG = K Kp .K D = 34979,65 18,54.17,452  = 115,23 PhÇn 5 thuyÕt minh s¬ ®å nguªn lý hÖ thèng 1- M¸y biÕn ¸p ®éng lùc Lµm nhiÖm vô cung cÊp ®iÖn ¸p phï hîp cho bé chØnh l−u cÇu mét pha. T¹o ra sè pha phï hîp cho bé biÕn ®æi . 2- Apt«m¸t AB Dïng ®Ó c¾t nguån, b¶o vÖ qu¸ t¶i, ng¾n m¹ch cho m¹ch ®éng lùc. 3- M¸y ph¸t tèc. Lµm nhiÖm vô duy tr× vµ æn ®Þnh tèc ®é,t¹o m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é. N©ng cao ®é cøng ®Æc tÝnh c¬. 4- Bé khuÕch ®¹i trung gian. Tæng hîp tÝn hiÖu ®Æt vµ tÝn hiÖu ph¶n håi l−îng d− ®−îc khuÕch ®¹i ®Ó ®iÒu khiÓn nh»m thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn ®æi . 5- bé biÕn ®æi cÇu mét pha (dïng 4 Tiristor cã ®ièt D0). Dïng ®Ó biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬. 6- cuén kh¸ng läc . Dïng ®Ó läc sãng hµi bËc cao sau chØnh l−u, t¹o ra dßng b»ng ph¼ng cÊp cho ®éng c¬ . 7- ®éng c¬ chÊp hµnh . Lµ ®èi t−îng ®iÒu chØnh ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ. 8- C¸c bé nguån mét chiÒu. T¹o ra nguån mét chiÒu æn ®Þnh t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o vµ nguån nu«i cho toµn hÖ thèng ®iÒu khiÓn. 9- M¹ch t¹o xung . T¹o ra c¸c xung thÝch hîp vÒ ®é lín còng nh− vÒ c«ng suÊt, t¹o ®é lÖch pha cÇn thiÕt ®−a tíi ®iÒu khiÓn c¸c van m¹ch ®éng lùc. 10- Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tèc ®é. §Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ta tiÕn hµnh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ nhê ®iÒu chØnh gãc më cña c¸c tiristor. Nh− vËy, qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ thôc chÊt lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh gãc më cña c¸c tiristor . Muèn thay ®æi gãc më nµy ta thay ®æi ®iÖn ¸p ®Çu vµo cña bé khuÕch ®¹i trung gian (b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p chñ ®¹o nh¬ biÕn trë con tr−ît). ë chÕ ®é tÜnh ta ®Æt ®iÖn ¸p chñ ®¹o b»ng mét gi¸ trÞ nµo ®ã tíi ®Çu vµo cña bé khuÕch ®¹i trung gian . Qua bé khuÕch ®¹i trung gian tÝn hiÖu sÏ ®−a ra víi ®é khuÕch ®¹i lín(®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn) vµ ®−îc so s¸nh ví ®iÖn ¸p r¨ng c−a ë kh©u so s¸nh. T¹i thêi ®iÓm mµ |U§K |³|Urc| xung ra cña kh©u so s¸nh ®−îc ®−a tíi m¹ch söa xung, m¹ch khuÕch ®¹i xung vµ ®−a tíi ®iÒu khiÓn c¸c tiristor . Ta thÊy r»ng, gãc më c¸c tiristor lín hay nhá hoµn toµn phô thuéc vµo U§K mµ kh«ng phô thuéc vµo Urc. Nh− vËy, khi ®iÖn ¸p Uc® t¨ng lªn sÏ lµm U§K gi¶m xuèng(do Uc® ®Æt vµo cùc gèc cña Tr6 lín sÏ lµm Tr6 më nhiÒu nªn dßng qua nã lín dÉn ®Õn sôt ¸p trªn cùc gãp Tr6 lín. V× vËy U§K gi¶m xuèng) t¹o thêi gian xuÊt hiÖn xung sím h¬n (gãc më tiristor gi¶m xuèng), ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ t¨ng (do Ud=[Ud0(1+cosa)/2] (V) )vµ ng−îc l¹i. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang lµm viÖc víi tèc ®é æn ®Þnh , v× mét lý do nµo ®ã lµm cho tèc ®é ®éng c¬ gi¶m xuèng(hoÆc t¨ng lªn) khi ®ã Uph=gn gi¶m xuèng(hoÆc t¨ng lªn) dÉn ®Õn Uv =Uc®- Uph t¨ng lªn (hoÆc gi¶m xuèng) kÐo theo U§K gi¶m xuèng (hoÆc t¨ng lªn). Lóc nµy, thêi ®iÓm xuÊt hiÖn gãc më cña tiristor sím (hay muén) nªn ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé biÕn ®æi t¨ng(hay gi¶m) dÉn ®Õn tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn(hay gi¶m xuèng) bï l¹i sù mÊt æn ®Þnh trªn. Qu¸ tr×nh h·m dõng ®éng c¬ . Khi c¾t ®iÖn toµn bé hÖ thèng ra khái l−íi ®iÖn th× U−d =0 nh−ng do qu¸n tÝnh c¬ n ¹0 dÉn ®Õn E§ ¹0. Lóc nµy, ®iÖn trë h·m RH ®−îc ®−a vµo phÇn øng ®éng c¬ cho phÐp dßng ch¹y qua vµ tiªu t¸n n¨ng l−îng tÝch luü cña ®éng c¬ tr−íc ®ã trªn RH , qu¸ tr×nh h·m x¶y ra nhanh h¬n./.