Thiết kế hệ truyền động đảo chiều động cơ một chiều kích từ độc lập

nhËn xÐt cña gi¸o viªn h­íng dÉn lêi nãi ®Çu Trong ®iÒu kiÖn c«ng cuéc kiÕn thiÕt n­íc nhµ ®ang b­íc vµo thêi kú c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc víi nh÷ng c¬ héi thuËt lîi & nh÷ng khã kh¨n th¸ch thøc lín. §iÒu nµy ®Æt ra cho thÕ hÖ trÎ, nh÷ng ng­êi chñ t­¬ng lai cña ®Êt n­íc nh÷ng nhiÖm vô nÆng nÒ, ®Êt n­íc ®ang cÇn søc lùc & trÝ tuÖ còng nh­ lßng nhiÖt huyÕt cña nh­ngc tri thøc trÎ. Sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña cuéc c¸ch m¹ng khoa häc kü thuËt nãi chung & lÜnh vùc §iÖn - §iÖn tö - Tin häc nãi riªng lµm cho bé mÆt cña x· héi thay ®æi tõng ngµy. Trong hoµn c¶nh ®ã, ®Ó ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu thùc tiÔn cña s¶n xuÊt ®ßi hái nh÷ng ng­êi c¸n bé kü thuËt trong t­¬ng lai ph¶i ®­îc trang bÞ nh÷ng kiÕn thøc chuyªn ngµnh mét c¸ch s©u réng. §Êt n­íc ta trong thêi kú hiÖn nay nÒn c«ng nghiÖp cã hoµn c¶nh lµ cã c¶i t¹o, n©ng cÊp l¹i nh÷ng thiÕt bÞ vµ d©y truyÒn s¶n xuÊt cò theo quan ®iÓm lµ gi÷ l¹i nh÷ng phÇn thiÕt bÞ ®· hoµn thiÖn sÏ cßn phï hîp vµ thay thÕ nh÷ng phÇn ®· l¹c hËu hoÆc cã nhiÒu nh­îc ®iÓm ®Ó cho ra thÞ tr­êng nh÷ng thiÕt bÞ cã ®é hoµn thiÖn cao, khi ®­a vµo s¶n xuÊt cho n¨ng suÊt & chÊt l­îng s¶n phÈm cao Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, víi sù chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy gi¸o h­íng dÉn PGS.TS Vâ Quang L¹p vµ c¸c thÇy gi¸o trong tr­êng, sù gãp ý x©y dùng cña c¸c b¹n häc cïng víi sù lç lùc cña b¶n th©n ®Õn nay néi dung b¶n ®å ¸n ®· ®­îc hoµn thµnh. B¶n ®å ¸n ®­îc tr×nh bµy mét c¸ch ng¾n gän, dÔ hiÓu, c¸c sè liÖu ®­îc tra cøu tõ nh÷ng tµi liÖu cã uy tÝn. Tuy nhiªn do thêi gian lµm ®å ¸n vµ kh¶ n¨ng vÒ l­îng kiÕn thøc cã h¹n, cïng víi sù h¹n chÕ vÒ s¸ch tra cøu nªn b¶n ®å ¸n nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng khiÕm khuyÕt, em rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy gi¸o còng nh­ b¹n bÌ ®ång nghiÖp ®Ó b¶n ®å ¸n còng nh­ sù hiÓu biÕt cña em ngµy cµng ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Ngµy 27 th¸ng 05 n¨m 2005 Sinh viªn thiÕt kÕ: NguyÔn V¨n M¹nh PhÇn I : ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc Tæng quan vÒ hÖ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Vai trß, vÞ trÝ cña ®¶o chiÒu trong hÖ truyÒn ®éng Trong truyÒn ®éng cã truyÒn ®éng ®¶o chiÒu vµ truyÒn ®éng kh«ng ®¶o chiÒu . Kh¸c víi truyÒn ®éng mét chiÒu , tõ m¹ch ®éng lùc ®Õn m¹ch ®iÒu khiÓn chØ thùc hiÖn chÕ ®é khëi ®éng – chÕ ®é nµy t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n , kh«ng ph¶i qua bÊt kú tr¹ng th¸i h·m nµo cho ®Õn khi dõng m¸y . Cßn truyÒn ®éng ®¶o chiÒu lµ d¹ng truyÒn ®éng phøc t¹p vµ chiÕm tû lÖ lín hiÖn nay trong c¸c m¸y c«ng nghiÖp . Khi ®¶o chiÒu dßng ®iÖn cã gia tèc lín v× vËy ph¶i sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p h·m *. C¸c ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu ®éng c¬ mét chiÒu: - §¶o chiÒu dßng kÝch tõ : Dïng cho §c c«ng suÊt lín Ýt ®¶o chiÒu , thêi gian ®¶o chiÒu l©u , thêi gian qu¸ ®é lín . Khi ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng sinh ra tia löa ®iÖn trªn c¸c chæi than vµ vµnh ghãp lµm gi¶m tuæi thä m¸y ®iÖn. - §¶o chiÒu dung c«ng t¾c t¬ chuyÓn m¹ch phÇn øng : Dïng cho §C c«ng suÊt nhá , qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu nhanh , víi tÇn sè thÊp , do sö dông c¸c c«ng t¾c t¬ nªn khi ®¶o chiÒu sÏ sinh ra hå quang ®iÖn. - §¶o chiÒu dïng hai BB§ m¾c song song ng­îc : Dïng cho §C c«ng suÊt nhá vµ cã tÇn sè ®¶o chiÒu lín , thùc hiÖndc ªm h¬n so víi c¸c ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu trªn , thêi gian qu¸ ®é ®¶o chiÒu nhá . Nh­ vËy : §èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ta thÊy r»ng ph­¬ng ph¸p ®¶o chiÒu b»ng c¸ch dïng hai BB§ m¾c song song ng­îc lµ ­u ®iÓm. *. Kh¶ n¨ng øng dông: Ngµy nay cïng víi sù tiÕn bé cña KHKT , c¸c m¸y c«ng nghiÖp ngµy cµng ®a d¹ng vµ cã nhiÒu chøc n¨ng dßng ®iÖnÉn ®Õn hÖ thèng trang bÞ ®iÖn ngµy cµng phøc t¹p , ®ßi hái ®é chÝnh x¸c , ®é tin cËy cao. §Æc biÖt trong chÕ ®é ®¶o chiÒu §C . Tuú thuéc lo¹i c«ng viÖc cô thÓ mµ ®ßi hái thêi gian ®¶o chiÒu nhanh hay chËm , liªn tôc hay gi¸n ®o¹n , ®é chÝnh x¸c cao hay thÊp . Trong x©y dùng : m¸y n©ng h¹, cÇu trôc, m¸y sóc …. Trong c«ng nghiÖp r«bèt Trong c«ng nghiÖp nãi chung : + ThiÕt bÞ gia nhiÖt + Thang m¸y ……. Nh­ vËy viÖc nghiªn cøu vµ chän ph­¬ng ¸n trong ®¶o chiÒu rÊt quan träng , trong c«ng nghiÖp nã quyÕt ®Þnh sù lµm viÖc an toµn cho ng­êi vµ thiÕt bÞ , gi¸ thµnh vµ chÊt l­îng cho s¶n phÈm . Bëi vËy trong ®å ¸n nµy em quyÕt ®Þnh dïng hÖ truyÒn ®éng ®¶o chiÒu b»ng hai BB§ m¾c song song ng­îc. I. S¬ ®å chØnh l­u h×nh tia 3 pha m¾c song song ng­îc: - T1, T2, T3 lµ c¸c Tiristo nèi Kat«t chung, T4, T5, T6 lµ c¸c Tiristo nèi An«t chung. Khi lµm viÖc th× mét bé ë chÕ ®é chØnh l­u , mét bé ë chÕ ®é chê chØnh l­u Nguyªn lý lµm viÖc : Hai BB§ cã nguyªn lý lµm viÖc nh­ nhau nªn chØ xÐt nguyªn lý lµm viÖc cña mét bé Gi¶ thiÕt Ld=¥. T¹i wt=0 th× Ua=0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang d­¬ng. T¹i wt=300 lµ thêi ®iÓm më tù nhiªn cña T1. T¹i wt= 1 (1 chËm sau thêi gian më tù nhiªn 1 gãc a ) T1 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn , T1 më. T1 më ta cã Ud = Ua; IT1 = id = Id; UT1 =0 UT2 = Ub – Ua = Uba UT3 = Uc – Ua = Uca IT2 = IT3 =0 T¹i thêi ®iÓm nµy Uba < 0 vµ Uca < 0 do ®ã T2 vµ T3 bÞ kho¸. T¹i wt = 2 th× T2 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn khi ®ã T2 më cßn T1 vµ T3 ®ãng v× bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc. T2 më ta cã IT2 = Id =id ; Ud = Ub ; UT2 = 0 iT1 = iT3 = 0 UT1 = Ua – Ub = Uab < 0 UT3 = Uc – Ub = Ucb < 0 T¹i wt = 3 th× T3 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn nªn T3 më , cßn T1 vµ T2 ®ãng v× bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc . iT3 = Id = id ; Ud = Uc ; UT3 = 0 iT1 = iT2 = 0 UT1 = Ua – Uc = Uca < 0 UT2 = Ub – Uc = Ubc < 0 T¹i wt = 4 th× cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn vµo T1 nªn T1 më vµ lµm viÖc t­¬ng tù wt = 1. Mét sè biÓu thøc: Ud0 =3/2pU2 = 1,17U2 Ud = Ud0. cosa ITtb =1/3 Id IT = Id/ Gi¶n ®å ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ h×nh vÏ : II . S¬ ®å chØnh l­u h×nh cÇu 3 pha - BA : BiÕn ¸p cung cÊp cho s¬ ®å - T1…T6 t¹o thµnh bé chØnh l­u cÇu 3 pha cho dßng qua t¶I theo chiÒu thuËn T1, T3 , T5 lµ c¸c Tiristo thuéc nhãm Kan«t chung . T2, T4 , T6 lµ c¸c Tiristo thuéc nhãm An«t chung. - T7…T12 t¹o thµnh bé chØnh l­u cÇu 3 pha cho dßng qua t¶I theo chiÒu ng­îc Víi s¬ ®å nµy sù chuyÓn ®æi dßng ®iÖn tõ van nµy sang van kh¸c chØ phô thuéc vµo c¸c van trong cïng mét nhãm kh«ng phô thuéc vµo c¸c van nhãm kh¸c - Ed, Ld, Rd lµ c¸c phô t¶i mét chiÒu. Nguyªn lý lµm viÖc: Nguyªn lý lµm viÖc cña bé thuËn vµ bé ng­îc lµ nh­ nhau, nªn ta chØ xÐt nguyªn lý lµm viÖc cho mét bé . Gi¶ thiÕt s¬ ®å lµm viÖc víi Ld=¥. Tõ wt = 0 ÷ wt = 0 vµ tõ wt = 5 ÷ wt = 6 hai van T4 , T5 cïng dÉn dßng: U® = Uc - Ua = Uca iT1 = 0 ; iT2 = 0 ; iT3 = 0 ; iT4 = i® = I® ; iT5 = i® = I® ; iT6 = 0 UT1 = Uac ; UT2 = Uac ; UT3 = Ubc ; UT4 = 0 ; UT5 = 0 ; UT6 = Uab Tõ wt = 0 ÷ wt = 1 vµ tõ wt = 6 ÷ wt = 7 hai van T5, T6 cïng dÉn dßng : U® = Uc – Ub = Ucb iT1 = 0 ; iT2 = 0 ; iT3 = 0 ; iT6 = i® = I® ; iT5 = i® = I® ; iT4 = 0 UT1 = Uac ; UT2 = Ubc ; UT3 = Ubc ; UT6 = 0 ; UT5 = 0 ; UT4 = Uba Tõ wt = 1 ÷ wt = 2 vµ sau wt = 7 hai van T1, T6 cïng dÉn dßng : U® = Ua – Ub = Uab iT4 = 0 ; iT2 = 0 ; iT3 = 0 ; iT6 = i® = I® ; iT1 = i® = I® ; iT5 = 0 UT3 = Uac ; UT2 = Ubc ; UT5 = Uba ; UT6 = 0 ; UT1 = 0 ; UT4 = Uba Tõ wt = 2 ÷ wt = 3 hai van T1, T2 cïng dÉn dßng : U® = Ua – Uc = Uac iT3 = 0 ; iT4 = 0 ; iT5 = 0 ; iT1 = i® = I® ; iT2 = i® = I® ; iT6 = 0 UT5 = Uca ; UT6 = Ucb ; UT3 = Uba ; UT1 = 0 ; UT2 = 0 ; UT4 = Uca Tõ wt = 3 ÷ wt = 4 hai van T2, T3 cïng dÉn dßng : U® = Ub – Uc = Ubc iT1 = 0 ; iT4 = 0 ; iT5 = 0 ; iT2 = i® = I® ; iT3 = i® = I® ; iT6 = 0 UT1 = Uab ; UT5 = Ucb ; UT6 = Ucb ; UT2 = 0 ; UT3 = 0 ; UT4 = Uca Tõ wt = 4 ÷ wt = 5 hai van T4, T4 cïng dÉn dßng : U® = Ub – Ua = Uba iT1 = 0 ; iT2 = 0 ; iT5 = 0 ; iT3 = i® = I® ; iT4 = i® = I® ; iT6 = 0 UT1 = Uab ; UT2 = Uac ; UT5 = Ucb ; UT3 = 0 ; UT4 = 0 ; UT6 = Uab Vµ tõ wt = 7 th× s¬ ®å lÆp l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu gièng nh­ wt = 1 Mét sè biÓu thøc: Ud0 =(3/).U2 = 2,34.U2 Ud = Ud0. cosa ITtb =1/3 Id IT = Id/ UTthmax = UTngmax = .U2 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ h×nh vÏ : III. S¬ ®å cÇu 1 pha Trong s¬ ®å nµy T1 ÷ T4 t¹o thµnh mét s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha cho dßng quaq t¶i theo chiÒu thuËn , ta cßn gäi lµ bé chØnh l­u thuËn . C¸c van cßn l¹i t¹o thµnh mét s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha cho dßng qua t¶i theo chiÒu ng­îc l¹i ,vµ gäi lµ bé chØnh l­u ngù¬c. Khi lµm viÖc, nguyªn lý cña hai bé t­¬ng tù nhau,v× vËy ta chØ xÐt nguyªn lý lµm viÖc cña bé thuËn. Trong s¬ ®å nµy: - BA : BiÕn ¸p cung cÊp - T1 ÷ T4 : lµ c¸c van dïng ®Ó biÕn ®iÖn ¸p xoay chiÒu thµnh mét chiÒu, bèn van nµy chia thµnh hai nhãm : nhãm Katèt chung( T1 ÷ T3), nhãm Anèt chung (T2 ÷ T4) - E®, R®, L® : lµ c¸c phÇn tö phô t¶i - U1 , U2 : ®iÖn ¸p trªn cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp. Nguyªn lý lµm viÖc : Ta sÐt nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å trong tr­êng hîp gi¶ thiÕt phô t¶i cã L® = vµ xem r»ng s¬ ®å ®· lµm viÖc tr­íc thêi ®iÓm ta b¾t ®Çu xÐt. Gi¶ thiªt trong kho¶ng l©n cËn phÝa tr­íc thêi ®iÓm t = = th× trong s¬ ®å T3, T4 ®ang dÉn dßng. T¹i t1 th× T1, T2 ®ang cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lóc ®ã ®iÖn ¸p trªn hai van nµy ®Òu thuËn do ®ã c¶ hai van ®Òu më , sôt ¸p trªn chóng gi¶m vÒ b»ng 0 vµ ta cã : Ud = U2 , UT3 = UT4 = - U2 Vµ t¹i t = = th× U2 > 0 tøc lµ T3 , T4 ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ kho¸ l¹i. Tõ thêi ®iÓm nµy (t =) chØ cã T1 , T2 dÉn dßng . Khi T1 , T2 lµm viÖc th× : U® = U2 , UT1 = UT2 = 0 , UT3 = UT4 = - U2 iT1= iT2 = i® = I® , iT3 = iT4 = 0 §Õn t = th× U2 = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú ©m nªn nã t¸c ®éng ng­îc víi chiÒu dong ®iÖn qua T1 ,T2, ®ång thêi trªn T3, T4 lóc nµy cã ®iÖn ¸p thuËn nh­ng T3, T4 ch­a më v× ch­a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ,v× vËy mµ T1 ,T2 tiÕp tôc dÉn dßng bëi søc ®iÖn ®éng tù c¶m sinh ra trong L® do dßng t¶i cã xu h­íng gi¶m . Do T1 ,T2 vÉn më nªn c¸c biÓu thøc ¸p vµ dßng trªn c¸c phÇn tö cña s¬ ®å vÉn gi÷ nguyªn . T¹i t =2 = + th× T3, T4 ®ång thêi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ ®ang cã ®iÖn ¸p thuËn nªn T3, T4 cïng më . Sôt ¸p trªn chóng gi¶m vÒ kh«ng vµ ta cã : Ud =- U2 , UT1 = UT2 = - U2 vµ t¹i t = + Th× U2 < 0 tøc lµ T1 ,T2 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ kho¸ l¹i. Tiristorõ thêi ®iÓm nµy(t =2 ) trong s¬ ®å chØ cã T3, T4 dÉn dßng .Khi T3, T4 cïng lµm viÖc th× : U® = -U2 , UT1 = UT2 = U2 , UT3 = UT4 = 0 iT3= iT4 = i® = I® , iT1 = iT2 = 0 §Õn t = 2 th× U2 = 0 vµ b¾t ®Çu chuyÓn sang nöa chu kú d­¬ng vµ nã t¸c ®éng ng­îc víi chiÒu dong qua T3, T4 ®ång thêi trªn T1 ,T2 lóc nµy cã ®iÖn ¸p thuËn nh­ng ch­a më v× ch­a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn , nªn søc ®iÖn ®éng tù c¶m sinh ra trong L® vÉn lµm cho T3, T4 tiÕp tôc dÉn dßng. §Õn t = 2+ th× T1 ,T2 ®ång thêi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ T1 ,T2 cïng më , T3, T4 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng­îc vµ kho¸ l¹i . Tõ thêi ®iÓm nµy s¬ ®å lËp l¹i tr¹ng th¸i lµm viÖc nh­ tõ t = = C¸c biÓu thøc c¬ b¶n: Ud0 =(2/).U2 = 0,9.U2 Ud = Ud0. cosa ITtb =1/2 Id IT = Id/ UTthmax = UTngmax = .U2 Gi¶n ®å ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nh­ h×nh vÏ : KÕt luËn : *. S¬ ®å h×nh tia ®¬n gi¶n, sè van Ýt h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å h×nh cÇu 3 pha. S¬ ®å h×nh tia 3 pha cã sôt ¸p vµ tæn thÊt c«ng suÊt chØ trªn mét van nªn Ýt h¬n s¬ ®å h×nh cÇu. Tæn thÊt do trïng dÉn ( chuyÓn m¹ch gi÷a c¸c van ) còng Ýt h¬n s¬ ®å h×nh cÇu. Nh­ng ë s¬ ®å h×nh tia 3 pha ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn van lín h¬n 2 lÇn so víi h×nh cÇu 3 pha, ®iÖn ¸p nguån còng lín h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å cÇu 3 pha *. S¬ ®å h×nh cÇu 3 pha cã ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn van nhá h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å h×nh tia 3 pha , do ®ã cÊp ®iÖn ¸p yªu cÇu ®èi víi van nhá h¬n. S¬ ®å h×nh cÇu 3 pha chØ cÇn ®iÖn ¸p nguån nhá h¬n 2 lÇn so víi s¬ ®å h×nh tia, c¸c nguån lÊy ë ®Çu ra cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p do ®ã cuén d©y thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã sè vßng d©y Ýt h¬n 2 lÇn vµo tõng bé van mét c¸ch riªng rÏ. *. S¬ ®å cÇu mét pha tuy rÎ song chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra kÐm ,nhÊt lµ khi gãc lín Tõ nh÷ng kÕt luËn trªn em chän s¬ ®å h×nh tia 3 pha PhÇn II- ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I. Giíi thiÖu chung Nh­ ta ®· biÕt, ®Ó cho c¸c van cña hai bé chØnh l­u më t¹i nh÷ng thêi ®iÓm mong muèn ta cÇn ph¶i cã c¸c m¹ch ®iÖn ph¸t ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®­a ®Õn më c¸c tiristo t¹i c¸c thêi ®iÓm yªu cÇu. Xung ®iÒu khiÓn ph¶i ®¸p øng ®ñ c¸c yªu cÇu nh­: biªn ®é , c«ng suÊt vµ thêi gian tån t¹i ®Ó më ch¾c ch¾n c¸c van víi mäi lo¹i t¶i mµ s¬ ®å gÆp ph¶i khi lµm viÖc. th«ng th­êng ®èi víi c¸c bé chØnh l­u th× ®é réng xung n»m trong kho¶ng tõ (200 - 600 ) ms lµ ®¶m b¶o më ch¾c c¾n c¸c tiristo. m¹ch ®iÖn ph¸t ra c¸c xung nh­ vËy gäi lµ m¹ch ®iÒu khiÓn. HiÖn nay c¸c hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®­îc chia lµm hai nhãm: + Nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé: lµ nhãm mµ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®­a ra c¸c xung suÊt hiÖn trªn cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c Tiristo ®óng thêi ®iÓm cÇn më vµ lÆp ®i lÆp l¹i víi chu k× th­êng b»ng chu k× nguån xoay chiÒu cÊp cho bé chØnh l­u ( ngoµi ra trong mét sè tr­êng hîp chu k× xung cã thÓ b»ng 1/2 chu k× nguån). Nhãm hÖ thèng nµy ®­îc sö dông rÊt phæ biÕn. + Nhãm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh«ng ®ång bé: nhãm nµy t¹o ra c¸c chuçi xung ddieef khiÓn víi tÇn sè th­êng cao h¬n nhiÒu tÇn sè nuån cung cÊp vµ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc tÇn sè xung ®­îc tù ®éng thay ®æi ®Ó ®¶m b¶o mét l­îng ra nµo ®ã (Ud , Id ... ) kh«ng thay ®æi. §Ó ®¹t ®­îc ®iÒu nµy th× tÇn sè xung ph¶i ®­îc khèng chÕ theo sai lÖch gi÷ tÝn hiÖu ®Æt vµ tÝn hiÖu ra cña ®¹i l­îng cÇn æn ®Þnh. C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c nµy kh¸ phøc t¹p nªn Ýt ®­îc dïng, ë ®©y ta chØ nghiªn cøu hÖ thèng thø nhÊt. II. ThiÕt kÕ m¹ch ph¸t xung 1. Lùa chän ph­¬ng ph¸p ph¸t xung C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé hiÖn nay th­êng sö dông ba ph­¬ng ph¸p ph¸t xung chÝnh lµ: + Ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo pha ®øng. + Ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo pha ngang. + Ph¸t xung ®iÒu khiÓn sö dông ®ièt hai cùc gèc. a. Ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng HÖ thèng nµy t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn nhê viÖc so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tùa h×nh r¨ng c­a thay ®æi theo chu k× ®iÖn ¸p l­íi vµ cã thêi ®iÓm suÊt hiÖn phï hîp gãc pha cña l­íi víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn mét chiÒu thay ®æi ®­îc . HÖ thèng nµy cã nh­îc ®iÓm lµ kh¸ phøc t¹p, song nã cã nh÷ng ­u ®iÓm næi bËt nh­: kho¶ng ®iÒu chØnh gãc më a réng , Ýt phô thuéc vµo sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p nguån, dÔ tù ®éng ho¸, mçi chu k× cña ®iÖn ¸p anèt cña tiristo chØ cã mét xung ®­îc ®­a ®Õn më nªn gi¶m tæn thÊt trong m¹ch ®iÒu khiÓn... Do ®ã hÖ thèng nµy ®­îc sö dung réng r·i. b. Ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn sö dông ®ièt hai cùc gèc ( UJT ) Ph­¬ng ph¸p nµy còng t¹o ra c¸c xung nhê viÖc so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p r¨ng c­a xuÊt hiÖn theo chu k× nguån xoay chiÒu víi ®iÖn ¸p më cña UJT. Ph­¬ng ph¸p nµy mÆc dï ®¬n gi¶n nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ gãc më a cã ph¹m vi ®iÒu chØnh hÑp v× ng­ìng më cña UJT phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån nu«i . MÆt kh¸c, trong mét chu k× ®iÖn ¸p l­íi m¹ch th­êng ®­a ra nhiÒu xung ®iÒu khiÓn nªn g©y tæn thÊt phô trong m¹ch ®iÒu khiÓn. c. Ph­¬ng ph¸p ph¸t xung ®iÒu khiÓn theo pha ngang ë ph­¬ng ph¸p nµy ng­êi ta t¹o ra ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn h×nh sin cã tÇn sè b»ng tÇn sè nguån vµ gãc pha ®iÒu khiÓn ®­îc ( dïng c¸c cÇu R- C hoÆc cÇu R - L ) . Thêi ®iÓm suÊt hiÖn xung trïng víi gãc pha ®Çu cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. Ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ: kho¶ng ®iÒu chØnh gãc më a hÑp, rÊt nh¹y víi sù thay ®æi cña dang ®iÖn ¸p nguån, khã tæng hîp nhiÒu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ... do vËy th­êng Ýt ®­îc sö dông. d. Chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn Qua nh÷ng ph©n tÝch ë trªn ta thÊy r»ng víi yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng ¨n dao cña m¸y doa lµ kho¶ng ®iÒu chØnh rÊt réng, ®é sôt tèc ®é nhá nªn ph¶i sö dông c¸c ph¶n håi - tøc lµ cÇn ph¶i tæng hîp nhiÒu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Do vËy, ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng lµ phï hîp h¬n c¶, ta chän ph­¬ng ph¸p nµy. III. Lùa chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn Cã 2 ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn : + §iÒu khiÓn ®éc lËp + §iÒu khiÓn phèi hîp 1. §iÒu khiÓn ®éc lËp ë ph­¬ng ph¸p nµy 2 BB§ lµm viÖc ®éc lËp víi nhau. Khi ph¸t xung cho BB§ thuËn lµm viÖc thi BB§ ng­îc kh«ng ®­îc ph¸t xung sÏ kho¸ vµ ng­îc l¹i. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ kh«ng ph¸t sinh dßng c©n b¨ng song nã cã thêi gian ®¶o chiÒu lín. V× ®Ó ®¶m b¶o cho s¬ ®å lµm viÖc an toµn th× ph¶i yªu cÇu cã thêi gian ngõng dßng lín ®Ó cho c¸c van cña BB§ lµm viÖc giai ®o¹n tr­íc phôc håi l¹i tÝnh chÊt ®iÒu khiÓn ,nh­ vËy lµm gi¶m ®é t¸c ®éng cña hÖ thèng 2. §iÒu khiÓn chung ë ph­¬ng ph¸p nµy ta ®ång thêi ph¸t xung ®Õn më c¶ 2 BB§ , víi gãc më cã quan hÖ + = 1800 . Khi lµm viÖc th× 1 BB§ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u (900). Thùc tÕ th× khi bé chØnh l­u thuËn ®ang lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u th× bé chØnh l­u ng­îc kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u v× lóc nay kh«ng cã thµnh phÇn dßng ®iÖn tõ t¶i qua bé chØnh l­u ng­îc , lóc nay chØ cã dßng c©n b»ng xoay chiÒu mÆc dï gãc ®iÒu khiÓn cña nã n»m trong vïng nghÞch l­u , ta nãi r»ng bé chØnh l­u ng­îc lµm viÖc ë chÕ ®é chê nghÞch l­u . §Ó h¹n chÕ dßng c©n b»ng kh«ng qu¸ lín so víi dßng t¶i ®Þnh møc ta phai m¾c thªm cuén kh¸ng c©n b»ng. Trong tr­êng hîp nµy ®iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh cña c¸c s¬ ®å chØnh l­u vµ trªn phô t¶i víi gi¶ thiÕt chÕ ®é dßng liªn tôc vµ bá qua tæn thÊt lµ : U®1 = U®0.Cos1 U®2 = U®0.Cos2 = U®0.Cos(1800 - 1) = - U®0.Cos1 U® = U®1 = - U®2 = U®0.Cos1 Nh­ vËy thÊy r»ng thµnh phÇn mét chiÒu cña ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra cña hai s¬ ®å chØnh l­u lµ c©n b»ng nhau nªn chóng kh«ng g©y thµnh phÇn dßng ®iÖn khÐp vßng qua c¸c van cña hai s¬ ®å chØnh l­u . Tuy vËy khi c¶ hai s¬ ®å chØnh l­u cïng lµm viÖc (tuy gãc ®iÒu khiÓn kh¸c nhau) th× gi¸ trÞ tøc thêi cña ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra hai s¬ ®å chØnh l­u th­êng kh«ng b»ng nhau , ®iÒu nµy t¹o ra mét sù chªnh lÖch ®iÖn thÕ vµ khi chóng t¸c ®éng thuËn chiÒu dÉn dßng cña c¸c van trong hai s¬ ®å chØnh l­u sÏ g©y nªn dßng ®iÖn khÐp vßng qua c¸c van nµy vµ c¸c pha nguån cung cÊp xoay chiÒu mµ kh«ng ®i qua t¶i cña BB§, nã ®­îc gäi lµ dßng c©n b»ng . Do tæng trë nguån rÊt nhá nªn gi¸ trÞ dßng ®iÖn nµy cã thÓ rÊt lín lµm háng c¸c van vµ ph¸ huû chÕ ®é lµm viÖc cña BB§ , v× vËy ta cÇn ph¶i cã c¸c biÖn ph¸p h¹n chÕ dßng ®iÖn c©n b»ng . Thµnh phÇn mét chiÒu cña dßng c©n b»ng kh«ng cã, vËy dßng c©n b»ng chØ cã thµnh phÇn xoay chiÒu nªn ta cã thÓ sö dông ®iÖn c¶m ®Ó h¹n chÕ . Gi¶ thiÕt dßng qua c¸c s¬ ®å chØnh l­u ë chÕ ®é liªn tôc . Ta cã ®å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn c©n b»ng khi goc ®iÒu khiÓn lµ 900 vµ 600 nh­ sau : Ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p c©n b»ng phô thuéc vµo gi¸ tri gãc ®iÒu khiÓn cña s¬ ®å chØnh l­u . Khi gãc ®iÒu khiÓn cña mét s¬ ®å thay ®æi trong kho¶ng tõ 00 ®Õn 600 th× ®iÖn ¸p c©n b»ng ®Ëp m¹ch 3 lÇn trong mét chu kú nguån , cßn khi gãc ®iÒu khiÓn cña mét s¬ ®å n»m trong vïng tõ >600 ®Õn 900 th× ®iÖn ¸p c©n b»ng ®Ëp m¹ch 6 lÇn trong mét chu kú nguån xoay chiÒu . * Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm : §¶o chiÒu nhanh ,quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ra trung b×nh vµ U®k lµ ®¬n trÞ. Song nã lµm ph¸t sinh dßng c©n b»ng g©y tæn thÊt trong BB§ dÉn ®Õn ph¶i t¨ng c«ng suÊt tÝnh to¸n . Cã thÓ kh¾c phôc nh­îc ®iÓm nµy b»ng c¸ch m¾c thªm cuén kh¸ng c©n b»ng. KÕt luËn: Qua nh÷ng ph©n tÝch trªn ta chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn phèi hîp tuyÕn tÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn 2 BB§ m¾c song song ng­îc. 3. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn theo pha ®øng urc u1 §BH & FSRC SS TX u®k X§K Khèi 1 Khèi 2 Khèi 3 Khèi 1: khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c­a. Khèi nµy cã nhiÖm vô lÊy tÝn hiÖu ®ång bé ho¸ vµ ph¸t ra sãng ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c­a ®Ó ®­a vµo khèi so s¸nh. Khèi 2: khèi so s¸nh, cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tùa h×nh r¨ng c­a víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®Ó ph¸t ra tÝn hiÖu xung ®iÖn ¸p ®­a tíi m¹ch t¹o xung. Khèi 3: khèi t¹o xung, cã nhiÖm vô t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®­a tíi ch©n ®iÒu khiÓn cña Tiristo. a. M¹ch ®ång bé ho¸ §Ó thùc hiÖn chøc n¨ng ®ång bé ho¸, ta cã thÓ sö dông m¹ch ph©n ¸p b»ng ®iÖn trë hay kÕt hîp gi÷a ®iÖn trë vµ ®iÖn dung, ®iÖn c¶m.Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ kh«ng c¸ch ly ®­îc ®iÖn ¸p cao gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc, do vËy ph­¬ng ph¸p nµy Ýt ®­îc dïng. Ph­¬ng ph¸p phæ biÕn hiÖn nay lµ sö dông m¸y biÕn ¸p ®ång bé trong ®ã cuén s¬ cÊp nèi vµo l­íi cßn cuén thø cÊp lµ ®iÖn ¸p ®ång bé. Gãc lÖch pha gi÷a cuén s¬ vµ cuén thø ®­îc tÝnh to¸n sao cho gãc pha cña U®b phï hîp víi thêi ®iÓm më tù nhiªn cña c¸c Tiristo. Víi s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia ba pha ta cã thÓ dïng mét m¸y biÕn ¸p ®Êu Y - YO ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng nµy. S¬ ®å ®Êu d©y nh­ h×nh vÏ: §iÖn ¸p ®ång bé ®­îc dÞch chËm ®i mét gãc 300 ®iÖn bëi m¹ch tô ®iÖn vµ ®iÖn trë R - C gäi lµ m¹ch dÞch pha Môc ®Ých cña viÖc dÞch pha tÝn hiÖu ®ång bé chËm ®i mét gãc 300 lµ nh»m thèng nhÊt trÞ sè gãc ®iÒu khiÓn cña Tiristor øng víi ®iÖn ¸p nguån trªn m¹ch ®éng lùc vµ gãc ®iÒu khiÓn ë m¹ch ph¸t xung vµ nh­ vËy cã thÓ ®iÒu khiÓn c¸c Tiristor víi gãc ®iÒu khiÓn nhá .Ta biÕt r»ng gãc më tù nhiªn cña Tiristor ®­îc tÝnh t¹i vÞ trÝ giao nhau cña hai ®iÖn ¸p pha kÒ nhau vµ gãc ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh tõ thêi ®iÓm ®ã trë ®i . MÆt kh¸c gãc ®iÒu khiÓn ë m¹ch ph¸t xung ®­îc tÝnh tõ ®iÓm b¾t ®Çu cña ®iÖn ¸p tùa r¨ng c­a ( còng lµ ®iÓm b¾t ®Çu cña c¸c nöa chu kú ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ ) ®Õn vÞ trÝ mµ Urc + U®k = 0 .Do ®ã viÖc dÞch pha ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ U®b chËm ®i gãc 300 sÏ lµm tho¶ m·n khi gãc ®iÒu khiÓn = 0 còng øng víi gãc më tù nhiªn cña c¸c Tiristor b. M¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a §Ó t¹o ra ®iÖn ¸p r¨ng c­a cã nhiÒu s¬ ®å, ë ®©y em dïng m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a dïng IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n. *Nguyªn lý ho¹t ®éng: - ë nöa chu kú d­¬ng Tr1 kho¸ , ®iÖn ¸p ©m qua R3,R4 dÉn tíi ®Çu vµo ®¶o cña IC khiÕn ®iÖn ¸p ra cña IC cã gi¸ trÞ d­¬ng vµ tô C ®­îc n¹p bëi ®iÖn ¸p ®Çu ra nµy. Dßng n¹p cho tô ®­îc x¸c ®Þnh lµ: ic = iv - i1 nÕu IC lµ lý t­ëng th× iv = 0 nªn ic= -i1 mµ Nªn Ic= const vµ ®iÖn ¸p trªn tô tuyÕn tÝnh - ë nöa chu kú ©m, D kho¸. Tr1 më nhê cÆp ®iÖn trë ®Þnh thiªn R3 ,R4; tô C phãng ®iÖn qua Tr1. §iÖn ¸p trªn tô gi¶m vÒ 0. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ h×nh vÏ: NhËn xÐt: S¬ ®å nµy cã ­u ®iÓm lµ d¹ng ®iÖn ¸p tùa rÊt chÝnh x¸c , dung l­îng cña tô C cÇn rÊt nhá nªn kh«ng cÇn ®iÖn trë b¶o vÖ Tr1. MÆt kh¸c, do ®iÖn trë ®Çu ra cña IC nhá nªn d¹ng ®iÖn ¸p ra hÇu nh­ kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn trë t¶i m¾c ë ®Çu ra cña IC . §iÖn ¸p ra cã d¹ng gÇn lý t­ëng. c. M¹ch so s¸nh ViÖc so s¸nh víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã thùc hiÖn b»ng Tranrito hay vi m¹ch ®iÖn tö. ViÖc ghÐp nèi c¸c tÝn hiÖu cã thÓ lµ nèi tiÕp hay song song miÔn lµ ®¶m b¶o tÝn hiÖu r¨ng c­a vµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cã t¸c dông ng­îc chiÒu nhau. Ph­¬ng ph¸p so s¸nh nèi tiÕp cã ­u ®iÓm lµ chÝnh x¸c nh­ng khi tÝn hiÖu r¨ng c­a cã d¹ng xoay chiÒu th× viÖc so s¸nh gÆp nhiÒu khã kh¨n . Do ®ã ta chØ nghiªn cøu ph­¬ng ph¸p so s¸nh song song . +Uc® U®k Urc TÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o lµ nguån mét chiÒu cã trÞ sè kh«ng ®æi vµ lµ nguån ®iÖn ¸p d­¬ng. Môc ®Ých cña viÖc ®­a +Uc® vµo m¹ch song song víi U®k vµ Urc nh­ sau : BB§ lµm viÖc ë chÕ ®é chØnh l­u khi c¸c Tiristor më víi gãc ®iÒu khiÓn th× BB§ lµm viÖc nghÞch l­u. Cßn khi = 0 (vÞ trÝ giao nhau gi÷a c¸c ®iÖn ¸p pha cña nguån xoay chiÒu cung cÊp cho bé chØnh l­u) th× c¸c van më tù nhiªnvµ ®iÖn ¸p chØnh l­u cã gi¸ trÞ lín nhÊt . Nh­ ®· ph©n tÝch ë khèi ®ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng c­a lµ ®iÖn ¸p r¨ng c­a (Urc) cã gi¸ tri dßng ®iÖn­¬ng vµ s­ên tr­íc t¨ng dÇn theo quy luËt tuyÕn tÝnh , cßn s­ên sau gi¶m rÊt nhanh vÒ – Ucc . Mµ m¹ch ®iÒu khiÓn sö dông s­ên tr­íc cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a nãi trªn . Nh­ vËy ®­a nguån (+Ucc) vµo sÏ lµm cho ®iÖn ¸p r¨ng c­a chuyÓn dÞch tÞnh tiÕn song song víi trôc ®iÖn xuèng theo chiÒu ©m , sao cho tæng ®¹i sè tæng ®¹i sè U®k + Urc = 0 t¹i vÞ trÝ øng víi thêi ®iÓm ®iÖn ¸p pha cña nguån xoay chiÒu cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l­u ®¹t trÞ sè ®iÒu khiÓn = . VËy tæng ®¹i sè ®iÖn ¸p (U®k + Urc) ®­a vµo so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã trÞ sè d­ong (U®k >0) sÏ tho¶ m·n quy luËt ®iÒu khiÓn : U®k = 0 à = à U® = 0 U®k t¨ng à gi¶m à U® t¨ng U®k gi¶m à t¨ng à U® gi¶m Khi U®k à BB§ lµm viÖc nghÞch l­u. * Nguyªn lý lµm viÖc : Kh©u so s¸nh gåm 3 tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®­a vµo ®Çu vµo. §iÖn ¸p U®k lµ tÝn hiÖu ra cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian ,®­îc sö dông ®iÖn ¸p r¨ng c­a lµm ®iÖn ¸p tùa. §iÖn ¸p -Uc® lµ ®iÖn ¸p lÊy ra trªn ®iÖn trë mÉu cña nguån chØnh l­u bªn ngoµi cung cÊp . TrÞ sè -Uc® tho¶ m·n U®k + Urc = 0 t¹i thêi ®iÓm = (t¹i U®k = 0) . IC lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ ,nghÜa lµ nã cã thÓ biÕn ®æi tøc th× ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra cña nã tõ b·o hoµ ©m sang d­¬ng hay ng­îc l¹i khi tÝn hiÖu vµo nã ®æi dÊu .VËy (U®k + Urc) so s¸nh víi U®k sÏ cã tr­êng hîp sau khi : U®k + Urc + Uc® 0 U®k + Urc + Uc® = 0 à b¾t ®Çu lËt tr¹ng th¸i U®k + Urc + Uc® > 0 à Ura < 0 Nh­ vËy ®iÖn ¸p ra cña m¹ch so s¸nh lµ d¹ng xung cã hai møc b·o hoµ d­¬ng vµ ©m .C¸c xung ®iÖn ¸p nµy ®­îc ®­a tíi ®Çu vµo cña kh©u t¹o xung. d. Kh©u t¹o xung §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cña thêi ®iÓm suÊt hiÖn xung vµ tÝnh ®èi xøng cña c¸c xung ë c¸c kªnh kh¸c nhau... nªn kh©u so s¸nh th­êng cho c«ng suÊt xung ra nhá nã ch­a ®¶m b¶o c¸c th«ng sè yªu cÇu v× vËy cÇn cã m¹ch t¹o xung. M¹ch t¹o xung gåm nhiÒu kh©u nh­: truyÒn xung, khuyÕch ®¹i xung , söa xung. + M¹ch truyÒn xung §Ó truyÒn xung ®iÒu khiÓn ®Õn c¸c ch©n ®iÒu khiÓn cña c¸c tiristo tèt nhÊt lµ dung biÕn ¸p xung, võa cã thÓ c¸ch ly gi÷a m¹ch ®éng lùc víi m¹ch ®iÒu khiÓn ,võa cã thÓ ®ång thêi ®­a nhiÒu xung ®Õn më c¸c Tiristor nèi tiÕp hay song song. + M¹ch khuyÕch ®¹i xung §Ó khuyÕch ®¹i ta cã thÓ dïng Tranrito hay Tiristor . C¸c m¹ch dïng Tiristor th­êng ®­îc dïng trong nh÷ng tr­êng hîp cã ®ßi hái c«ng suÊt xung ®iÒu khiÓn lín vµ thêi gian tån t¹i xung dµi, tr­êng hîp nµy th­êng Ýt gÆp. Trong thùc tÕ ng­êi ta th­êng dïng Tranrito , ®Ó gi¶m sù phøc t¹p cña tÇng khuÕch ®¹i trong nhiÒu tr­êng hîp ng­êi ta th­êng dïng hai Tranrito m¾c theo kiÓu Dalinton. Hai Tranrito m¾c nèi tiÕp t­¬ng ®­¬ng víi mét Tranrito cã hÖ sè khuyÕch ®¹i dßng lµ b = b1.b2 Trong ®ã : b1,b2 lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña Tr1, Tr2. + Khèi söa xung Do tÝnh chÊt cña kh©u so s¸nh mµ ®é dµi xung th­êng thay ®æi theo gãc më a. Do ®ã ta ph¶i cã m¹ch söa xung ®Ó ®¶m b¶o ®é réng xung ra ®ñ møc cÇn thiÕt . Ta biÕt r»ng víi hai BB§ ®ång thêi cïng lµm viÖc ( a1 + a2 = 1800 ) th× gãc më a lu«n nhá h¬n 1800 mét gãc d nµo ®ã , ®Ó ®¶m b¶o cho bé biÕn ®æi kh«ng bÞ lËt nhµo nghich l­u th× gãc d th­êng ph¶i nhá h¬n 300 ®iÖn , tøc lµ lín h¬n 600 ms. Thêi gian nµy thõa ®Ó më c¸c tiristo cho nªn ta chØ cÇn söa xung theo h­íng thu ng¾n l¹i. S¬ ®å m¹ch söa xung nh­ h×nh vÏ ( gåm: C, R, D) . §Ó thuËn tiÖn cho viÖc kh¶o s¸t s¬ ®å , ë ®©y cã ghÐp thªm phÇn m¹ch so s¸nh vµ m¹ch khuyÕch ®¹i xung. Nguyªn lý ho¹t ®éng: + Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra kh©u so s¸nh cã gi¸ trÞ d­¬ng, tô C3 sÏ ®­îc n¹p qua ®iÖn trë R9 vµ dièt D5 , D8 . Lóc nµy Tr4, Tr5 kho¸ nhê ®iÖn ¸p trªn tô C vµ ®iÖn ¸p nguån +15V. + Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra IC cã gi¸ trÞ ©m ,tô C sÏ phãng qua Tr4, Tr5 , R9. Lóc nµy Tr4, Tr5 më vµ cã xung ra. Ph­¬ng tr×nh n¹p cho tô lµ: 2Ri + ò i dt = Urbh ViÕt d­íi d¹ng kh¸c ta cã: ChuyÓn sang to¸n tö Laplax ta cã: Þ uc(t) = Ubh (1 - 2e-t /2RC) (1) MÆt kh¸c ®iÖn ¸p cña ®iÓm F ®­îc tÝnh: Khi uF = 0 th× Tr4, Tr5 kho¸ l¹i vµ kÕt thóc xung ra. Lóc ®ã ta cã (1') Tõ (1) vµ (1') ta rót ra thêi gian tån t¹i xung lµ: B»ng c¸ch chän gi¸ trÞ cña R9, R14, C mét c¸ch thÝch hîp ta sÏ cã ®­îc ®é réng xung ra tõ ( 200 - 600 ) ms. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p nh­ h×nh vÏ ( gi¶ thiÕt tx < tbh cña BAX ) + M¹ch ph©n chia xung Trong mét sè hÖ thèng ®iÒu khiÓn bé chØnh l­u ®Ó ®¶m b¶o tÝnh ®èi xøng cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn trªn c¸c van cña s¬ ®å chØnh l­u ,ng­êi ta th­êng sö dông mét m¹ch ®ång bé ho¸ - ph¸t sãng r¨ng c­a chung vµ kh©u so s¸nh chung. Xung ra kh©u so s¸nh cã tÇn sè gÊp n lÇn tÇn sè nguån ( n lµ sè van chØnh l­u cÇn ®­îc cÊp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ hÖ thèng ph¸p xung nµy ). Trong s¬ ®å h×nh tia ba pha ta sö dông 6 hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn riªng biÖt nªn kh«ng cÇn cã m¹ch chia xung. e. Mét sè m¹ch kh¸c + M¹ch t¹o nguån nu«i Do trong m¹ch cã sö dông c¸c vi m¹ch khuyÕch ®¹i thuËt to¸n, ta cÇn ph¶i sö dông hai nguån nu«i ng­îc dÊu nèi tiÕp nhau vµ cã ®iÓm chung lµ ®iÓm nèi m¸t. Ta thiÕt kÕ m¹ch nµy nh­ sau: §iÖn ¸p xoay chiÒu ®­îc chØnh l­u nhê hai s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia, ®iÖn ¸p ra ®­îc æn ®Þnh nhê c¸c vi m¹ch æn ¸p vµ ®­îc läc bëi c¸c tô ®­a ra hai nguån +15V vµ -15V cã ®iÓm chung lµ ®iÓm o cña biÕn ¸p. Hai nguån nµy sÏ nu«i cho c¸c vi m¹ch vµ lµm nguån ®iÖn ¸p ng­ìng. Së dÜ ph¶i cã nguån -24V lµ do c«ng suÊt cña c¸c vi m¹ch h¹n chÕ, nÕu sö dông cho m¹ch khuyÕch ®¹i xung ®ßi hái c«ng suÊt lín th× c¸c vi m¹ch æn ¸p sÏ bÞ qu¸ nhiÖt . Do ®ã nguån nu«i cho m¹ch khuyÕch ®¹i xung ®­îc lÊy ë tr­íc c¸c vi m¹ch æn ¸p. Nguån nµy cÇn cã ®iÖn ¸p lín ®Ó khi ®iÖn ¸p l­íi dao ®éng vÉn ®¶m b¶o ®iÖn ¸p ra cña BAX ®ñ më ch¾c ch¾n c¸c tiristo . MÆt kh¸c, ®iÖn ¸p l­íi lín khiÕn cho ta chØ cÇn chän c¸c Tranrito khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cã dßng nhá. + Khèi t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o +15V - 15V T N R1 R2 Uc® Khèi t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o chØ yªu cÇu c«ng suÊt nhá nªn ta lÊy trùc tiÕp tõ nguån +15V vµ -15V . "§¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o nhê cÆp tiÕp ®iÓm T - N . PhÇn III : ThiÕt kÕ hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é * Giíi thiÖu chung §èi víi hÖ th«ng ®¶o chiÒu th× viÖc rót ng»n thêi gian qu¸ tr×nh khëi ®éng lµ nh©n tè quan träng n©ng cao n¨ng suÊt . V× vËy ë ®iÒu kiÖn dßng ®iÖn cña ®éng c¬ bÞ h¹n chÕ , muèn lîi dông tèi ®a n¨ng lùc qu¸ t¶I cho phÐp cña ®éng c¬ , tèt nhÊt lµ gi÷ ®­îc dßng ®iÖn ë gi¸ trÞ tèi ®a cho phÐp ë chÕ ®é qu¸ t¶I,lµm hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn tËn dông tèi ®a gia tèc ®Ó khëi ®éng .Sau khi vËn tèc ®¹t tíi tr¹ng th¸I æn ®Þnh , l¹i cho dßng ®iÖn lËp tøc gi¶m xuèng lµm cho m«men c©n b»ng ngay víi phô t¶i. §Ó khëi ®éng nhanh nhÊt trong ®iÒu kiÖn cho ph¸p th× cÇn ph¶i nhËn ®­îc dßng ®iÖn kh«ng ®æi cùc ®¹i trong suèt qu¸ tr×nh khëi ®éng .Theo quy luËt ph¶n håi , dïng ph¶n håi ©m mét ®¹i l­îng vËt lý nµo ®ã lµ cã thÓ gi÷ cho ®¹i l­îng Êy c¬ b¶n lµ bÊt biÕn . Ta cã thÓ dïng ph¶n håi ©m dßng ®iÖn lµ cã thÓ nhËn ®­îc dßng ®iÖn gËn nh­ kh«ng ®æi . VÊn ®Ò lµ trong qu¸ tr×nh khëi ®éng chØ cã ph¶n håi ©m dong ®iÖn mµ kh«ng thÓ cã thªm ph¶n håi ©m tèc ®é quay ,®­a tÝn hiÖu cïng tíi mét ®Çu vµo cña bé ®iÒu chØnh , sau khi ®¹t tíi tèc ®é quay ®Þnh møc ,lóc nay chØ yªu cÇu cã ph¶n håi ©m tèc ®é quay mµ kh«ng cÇn ph¶n håi ©m dßng ®iÖn . Lµm ssao mµ thùc hiÖn t¸c dông cña c¶ hai ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ©m dßng ®iÖn, l¹i cã thÓ lµm cho chóng chi g©y t¸c dông riªng biÖt trong nh÷ng giai ®o¹n kh¸c nhau ? Tèc ®é cña ®éng c¬ ®­îc ®iÒu khiÓn bëi hai m¹ch vßng nµy Ph¶n håi ©m tèc ®é S¬ ®å khèi nh­ h×nh vÏ : Ta cã : Ura®k = KK§.( Uc® - n). Trong ®ã : KK§ : HÖ sè khuÕch ®¹i = . HÖ sè ph©n ¸p = = TÝn hiÖu ®ång bé ®­îc lÊy tõ m¸y ph¸t tèc, ®iÖn ¸p chñ d¹o lµ Uc® vµ ®­îc so s¸nh víi t×n hiÖu tèc ®é n ë ®Çu vµo IC Tèc ®é ®éng c¬ ®­îc truyÒn ®Õn m¸y ph¸t tèc. M¸y ph¸t tèc lµ mét m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn ¸p ra tØ lÖ víi tèc ®é ®éng c¬ . TÝn hiÖu ph¶n håi ®­îc lÊy trªn WR4 ®­a vµo kh©u tæng hîp tÝn hiÖu . * Nguyªn lý lµm viÖc : Gi¶ sö tèc ®é §C ®ang gi¶m àn gi¶m, vËy UvIC = (Uc® - n) t¨ng à dÇu ra IC t¨ng ©m th«ng qua mét lÇn ®¶o tÝn hiÖu n÷a th× U®k1 sÏ t¨ng d­¬ng lµm cho gãc ®iÒu khiÓn gi¶m à U®1 t¨ng à §C sÏ t¨ng tèc ®é lªn tèc ®é ®Þnh møc. Khi §C t¨ng tèc th× n t¨ng, vËy UvIC = (Uc® - n) gi¶m à ®Çu ra IC gi¶m ©m th«ng qua mét lÇn ®¶o tÝn hiÖu n÷a th× U®k1 sÏ gi¶m d­¬ng lµm cho gãc ®iÒu khiÓn t¨ng à U®1 gi¶m à §CsÏ gi¶m tèc ®é. Ph¶n håi ©m dßng ®iÖn §Ó tr¸nh dßng ®iÖn trong ®éng c¬ t¨ng qóa møc cho phÐp khi khëi ®éng , h·m, ®¶o chiÒu hay gÆp qu¸ t¶i; ta ph¶i sö dông m¹ch ®iÖn ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn phÇn øng . ë ®©y ta sö dông m¹ch ph¶n håi ©m dßng ®iÖn .S¬ ®å m¹ch nh­ h×nh vÏ M¸y biÕn dång TI nh»m c¸ch ly gi÷a m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn . §iÖn ¸p ra cña TI ®­îc chØnh l­u nhê bé chØnh l­u ( ®Ó ®¶m b¶o cho dßng ®iÖn trong cuén thø cÊp cña TI lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu ) . TÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®iÖn ®­îc lÊy mét phÇn trªn biÕn trë WR5 råi ®­îc ®­a vµo läc vµ khuyÕch ®¹i bëi IC5 . §iÖn ¸p ©m tªn ®iÖn trë R22 cã t¸c dông nh­ mét ng­ìng §iÖn ¸p vµo cña IC5 lµ - Uss + I vËy ®iÖn ¸p ra cña IC5 lµ - Uss -I . Khi §C ®ang lµm viÖc qu¸ t¶i hoÆc khi khëi ®éng th× I­ sÏ t¨ng qu¸ møc ng­ìng nªn ®iÖn ¸p ®Çu ra cña IC5 sÏ cã gi¸ trÞ ©m , qua mét lÇn khuÕch ®¹i ®¶o tÝn hiÖu lµm cho U®k cña bé thuËn sÏ bít ©m h¬n dÉn tíi gãc më 1 t¨ng nªn U®1 gi¶m lµm cho §C gi¶m tèc, ®ã chÝnh lµ nguyªn lý gi¶m dßng phÇn øng còng lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é. Khi thùc hiÖn lÊy ph¶n håi hai ®¹i l­îng dßng ®iÖn vµ tèc ®é quay ta cã hai c¸ch ghÐp nèi chóng , ®ã lµ ghÐp song song vµ ghÐp nèi tiÕp : C¸ch ghÐp song song C¸ch ghÐp nµy cã nghÜa lÇ hai m¹ch vßng lÊy tÝn hiÖu riªng biÖt lµ tèc ®é quay vµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ , sau ®ã qua hai m¹ch khuÕch ®¹i , ®Çu ra cña hai m¹ch ®ã ®­îc göi tíi thiÕt bÞ ph¸t xungcña bé chØnh l­u Tiristor mét c¸ch riªng biÖt. S¬ ®å khèi nh­ sau : b. C¸ch ghÐp nèi tiÕp §Ó thùc hiÖn ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ©m dßng ®iÖn riªng rÏ , trong hÖ thèng ®· bè trÝ hai bé ®iÒu chØnh ,mét dïng cho tèc ®é quay, mét dïng cho dßng ®iÖn, mµ gi÷a chóng dïng c¸ch ghÐp nèi tiÕp . §iÒu ®ã cã nghÜa lµ lÊy ®Çu ra cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é ®Ó lµm ®Çu vµo cña bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn , sau ®ã dïng ®Çu ra cña bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn ®i khèng chÕ thiÕt bÞ ph¸t xung cña bé chØnh l­u Tiristor Tõ quan ®iÓm cÊu tróc vßng kÝn ta thÊy , kh©u ®iÒu chØnh dßng ®iÖn n»m ë trong gäi lµ m¹ch vßng trong, kh©u ®iÒu chØnh tèc ®é n»m ë ngoµi gäi lµ m¹ch vßng ngoµi . Nh­ vËy ®· h×mh thµnh hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é hai m¹ch vßng kÝn S¬ ®å khèi nh­ sau : PhÇnIV . ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý S¬ ®å m¹ch ®éng lùc S¬ ®å Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®éng lùc Khi ®éng c¬ lµm viÖc thuËn: §ãng cÇu dao CD cung cÊp diÖn ¸p ba pha cho m¸y biÕn ¸p ®éng lùc BA. Khi ®ã hai bé biÕn ®æi h×nh tia ba pha m¾c song song ng­îc sÏ ®­îc cung cÊp ®iÖn ¸p. C¸c van tõ T1 …T6 lÇn l­ît ®­îc dÆt c¸c ®iÖn ¸p thuËn theo chiÒu biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p ba pha. C¸c van T1, T2, T3 ®­îc ®iÒu khiÓn víi gãc më 1 900 sao cho: 1 + 2 = 1800 . Lóc nµy ®iÖn ¸p chØnh l­u hai nhãm van lµ : U®1 = U®0.cos1 > 0 U®2 = U®0.cos2 < 0 §éng c¬ sÏ quay theo chiÒu thuËn phï hîp víi chiÒu cña U®1. Cßn BB§ hai lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn S¬ ®å M¹ch t¹o xung cã 6 kªnh riªng biÖt. MBA ®ång bé m¾c theo kiÓu Y/Y0 . §iÖn ¸p trªn pha a ®Ó ®iÒu khiÓn T1 vµ T6, ®iÖn ¸p trªn pha b ®iÒu khiÓn T2 vµ T5 ,®iÖn ¸p trªn pha c ®iÒu khiÓn T3 vµ T4 . ®iÖn ¸p r¨ng c­a d­îc lÊy trªn ®Çu ra c¸c IC1,®iÖn ¸p chuyÓn dÞch l¸y trªn ®iÖn trë WR2, kh©u so s¸nh trong m¹ch gåm c¸c IC2, kh©u söa xung gåm c¸c phÇn tö C3 vµ R9 ,kh©u khuÕch ®¹i xung ,truyÒn xung ®Õn c¸c Tiristor T1 – T6 . C¸c tÝn hiÖu ph¶n håi ®­îc tæng hîp vµ ®­a ®Õn c¸c ®Çu vµo c¸c IC cña kh©u so s¸nh. * Nguyªn lý t¹o xung ®iÒu khiÓn nh­ s¬ ®å sau: Nguyªn lý lµm viÖc: M¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng ®­îc thiÕt kÕ theo c¸c yªu cÇu kü thuËt sau: + æn ®Þnh vµ ®iÒu chØnh tèc ®é + Tù ®éng h¹n chÕ phô t¶i + §¶o chiÒu + H·m dõng chÝnh x¸c Nguyªn lý lµm viÖc cña toµn s¬ ®å: Nguyªn lý æn ®Þnh vµ ®iÒu chØnh tèc ®é: Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc nÕu cã sù thay ®æi cña t¶i, gi¶ sö t¶i t¨ng khiÕn tèc ®é ®éng c¬ gi¶m ==> (Uc® - n) sÏ t¨ng ==> ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn t¨ng ==> gãc më 1 gi¶m ==> U®1 t¨ng , kÐo tèc ®é ®éng c¬ trë l¹i ®iÓm lµm viÖc yªu cÇu. NÕu t¶i gi¶m thi qu¸ tr×nh diÔn ra ng­îc l¹i. §ã chÝnh lµ nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é. ChÊt l­îng cña qu¸ tr×nh æn ®Þnh tèc ®é ®­îc ®¸nh gi¸ qua chØ tiªu: St ≤ 5% Khi muèn thay ®æi tèc ®é ta ®iÒu chØnh biÕn trë ,khi ®ã ®iÖn ¸p chñ ®¹o sÏ thay ®æi, dÉn tíi (Uc® - n) sÏ thay ®æi ==> ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn thay ®æi ==> gãc më 1 thay ®æi ==> U®1 thay ®æi ==> tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi theo. §iÖn ¸p chñ ®¹o ®­îc ®iÒu chØnh nhê biÕn trë lµ v« cÊp do ®ã tèc ®é ®éng c¬ còng ®­îc ®iÒu chØnh v« cÊp. Kh¶ n¨ng h¹n chÕ phô t¶i Gi¶ sö trong qu¸ tr×nh lµm viÖc t¶i cña hÖ thèng t¨ng qu¸ møc cho phÐp khi ®ã dßng phÇn øng ®éng c¬ sÏ t¨ng qu¸ møc cho phÐp, ®iÒu nµy cã nghÜa lµ kh«ng cho phÐp . Trong hÖ thèng cã tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng nµy . Khi dßng phÇn øng t¨ng qu¸ gi¸ trÞ ng­ìng th× kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn sÏ t¸c ®éng lµm gi¶m ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ==> gãc më cã xu h­íng tiÕn tíi 900 lµm cho ®iÖn ¸p chØnh l­u gi¶m vµ dßng phÇn øng sÏ kh«ng t¨ng qu¸ lín . MÆt kh¸c , khi ®iÖn ¸p chØnh l­u gi¶m ==> tèc ®é ®éng c¬ gi¶m (®ñ nhá) lóc nµy khèi c¶i thiÖn chÊt l­îng ®éng sÏ t¸c ®éng tiÕp tôc h¹n chÕ gãc më vµ dßng ®iÖn phÇn øng sÏ ®­îc h¹n chÕ nhá h¬n møc cho phÐp . Qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu ®éng c¬ §Ó ®¶o chiÒu quay ta ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang quay thuËn , muèn ®¶o chiÒu ta ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o , t¹i thêi ®iÓm Uc® chuyÓn sang ©m , do qu¸n tÝnh c¬ mµ tèc ®é ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu thuËn => .n vÉn d­¬ng vµ ®iÖn ¸p Uc® - .n = - Uc® - .n cã gi¸ trÞ tuyÖt ®èi lín dÉn ®Õn c¸c IC lµm viÖc b·o hoµ , cho nªn 1 cña bé chØnh l­u thuËn b»ng max , U® rÊt ©m , mÊt dßng qua bé 1 v× c¶ S§§ ®éng c¬ vµ ®iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh bé 1 ®Òu t¸c ®éng dÉn ®Õn dßng ng­îc chiÒu c¸c van . do ®iÖn ¸p ®Çu ra IC ng­îc dÊu nªn 2 = min ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé chØnh l­u 2 ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt vµ d­¬ng , ®ång thêi S§§ ®éng c¬ ®ang t¸c ®éng cïng chiÒu dÉn ®Õn dßng ®iÖn qua bé ng­îc ®éng c¬ , dÉn ®Õn dßng phÇn øng ®éng c¬ ®æi chiÒu vµ t¨ng rÊt nhanh. §iÖn ¸p ®Çu ra cña kh©u ph¶n håi rÊt ©m nªn U®k rÊt ©m , 2 > 900 bé chØnh l­u 2 lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u vµ ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h·m t¸i sinh dÉn ®Õn tèc ®é ®éng c¬ gi¶m , gi¸ trÞ dßng ®iÖn phÇn øng gi¶m dÇn => U®k t¨ng , 2 gi¶m dÇn khi tèc ®é ®éng c¬ gi¶m xuèng mét gi¸ trÞ nµo ®ã U®k = 0 ; 2 = 900 sau ®ã tèc ®é tiÕp tôc gi¶m th× 2 < 900 bé chØnh l­u 2 chuyÓn sang h·m ng­îc. Khi tèc ®é b»ng 0 th× ®éng c¬ sÏ khëi ®éng theo chiÒu ng­îc l¹itiÕn tíi lµm viÖc æn ®Þnh ë tèc ®é ®Æt. d. H·m dõng Muèn h·m dßng ®iÖnõng ta chØ viÖc ng¾t Uc® b»ng c¸ch më c¸c tiÕp ®iÓm Tiristo hoÆc N ®ang ë tr¹ng th¸i ®ãng . Lóc nµy qu¸ tr×nh h·m diÔn ra t­¬ng tù qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu PhÇn III. TÝnh chän thiÕt bÞ I. ý nghÜa cña viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ViÖc tÝnh chän thiÕt bÞ cã mét ý nghÜa rÊt quan träng c¶ vÒ mÆt kü thuËt vµ kinh tÕ .ViÖc tÝnh chän cµng chÝnh x¸c, tØ mØ bao nhiªu th× hÖ thèng lµm viÖc cµng an toµn bÊy nhiªu . H¬n n÷a, viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ chÝnh x¸c cßn n©ng cao ®­îc hiÖu suÊt cña hÖ thèng. NÕu tÝnh chän thiÕu chÝnh x¸c th× hÖ thèng cã thÓ lµm viÖc kÐm chÊt l­îng hoÆc kh«ng lµm viÖc ®­îc. V× vËy viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ph¶i ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu sau: + VÒ mÆt kü thuËt ph¶i ®¶m b¶o yªu c©u c«ng nghÖ vµ c¸c th«ng sè phï hîp víi thiÕt bÞ . + VÒ mÆt kinh tÕ, c¸c thiÕt bÞ ®­îc chän trong khi tho¶ m·n c¸c yªu cÇu k7x thuËt ph¶i ®¶m b¶o cã chi phÝ mua s¾m hîp lý. II .TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc 1.TÝnh chän ®éng c¬: Ta chän: P§ = 1KW. Ta chän ®éng c¬ cã sè liÖu sau: U (V) I (A) P (KW) n (v/ph) h (%) R­ (W) GD2 (Kg) 220 6 1 1500 75 2,1 0,15 HÖ sè khuyÕch ®¹i cña ®éng c¬ ®­îc tÝnh: Þ 2. TÝnh chän c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p ®éng lùc Nh­ ë phÇn thiÕt kÕ ta ®· chän m¸y biÕn ¸p ®éng lùc cã tæ ®Êu d©y Y/Y0, ë phÇn nµy ta tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cho nã. M¸y biÕn ¸p ®­îc chä theo ®iÒu kiÖn: + S®mBA ³ Stt + I1f®m ³ I1®m + I2f®m ³ I2®m + U2f®m ³ Ku.KR.K.Ka.U®m a. §iÖn ¸p thø cÊp ®­îc chän theo biÓu thøc: U2f®m ³ Ku.KR.K.Ka.U®m Trong ®ã : + U®m lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc ®éng c¬ + Ku lµ hÖ sè xÐt tíi ¶nh h­ëng dao ®éng trong pham vi cho phÐp cña ®iÖn ¸p l­íi, th­êng lÊy Ku = 1,05…1,1. Ta chän Ku = 1,1 + K lµ hÖ sè kÓ tíi gãc ®iÒu khiÓn nhá nhÊt (min) nh»m ®¶m b¶o ch¾c ch¾n hÖ thèng kh«ng r¬i vµo tr¹ng th¸i lËt nhµo nghÞch l­u, ta chän : min = 300 => max = 1500 K = = + KR lµ hÖ sè kÓ tíi sôt ¸p trªn ®iÖn trë thuÇn cña MBA, trªn ®iÖn c¶m cuén day thø cÊp MBA, do chuyÓn m¹ch, sôt ¸p trªn d©y nèi vµ cuén kh¸ng, trªn c¸c van. KR th­êng ®­îc chän : KR = 1,15…1,25 Ta chän : KR = 1,15 + Ka lµ hÖ sè phô thuéc s¬ ®å chØnh l­u Ka = = = = 0,85 Cuèi cïng thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta ®­îc : U2f®m ≥ 0,85.1,1.(2/).1,15.220 = 273(V) b. Chän gi¸ trÞ cña dßng pha thø cÊp : §Ó ®¬n gi¶n ta bá qua gi¸ trÞ cña dßng c©n b»ng , khi ®ã ta cã : I2®m = = = 3,46(A) Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng pha s¬ cÊp: I1®m = Víi m= = = 1,24 lµ hÖ sè MBA => I1®m = = 3,5(A) *. C«ng suÊt MBA: S = = 2,6 (KW) Dùa vµo c¸c sè liÖu ®· tÝnh ®­îc ë trªn ta chän m¸y biÕn ¸p cã c¸c sè liÖu sau: U1f®m (V) U2f®m (V) S®m (KVA) I1®m (A) I2®m (A) 220 273 2,6 3,5 3,46 3. TÝnh chän Tiristo Tristo ®­îc chän theo hai ®iÒu kiÖn chñ yÕu sau: + §iÒu kiÖn vÒ dßng ®iÖn: ITtb ³ Ki .ITtbmax + §iÒu kiÖn vÒ ®iÖn ¸p : Ungmax ³ Ku ..U2 a. Chän theo ®iÒu kiÖn dßng ®iÖn : ITtb ³ Ki .ITtbmax Trong ®ã: Ki : lµ hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn, ta lÊy Ki = 3 ITtbmax = I®m / 3 Nh­ vËy ta cã: ITtb ³ 6 b. Chän theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ¸p S¬ ®å m¹ch chØnh l­u cña ta lµ h×nh tia do ®ã ®iÖn ¸p mµ c¸c van ph¶i chÞu lµ ®iÖn ¸p d©y cã gi¸ trÞ b»ng U2f Ungmax ³ Ku ..U2f Trong ®ã : Ku lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p , ta chän Ku = 1,5 Þ Ungmax ³ 1,5. . 273 = 1000 (V) Dùa trªn c¬ së tÝnh to¸n vÒ ®iÒu khiÖn dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ta chän tiristo cã c¸c th«ng sè sau: M· hiÖu IaT (A) Uim (V) Ig (A) Ug (V) du/dt (V/ms) di/dt (A/ms) T - 10 10 1000 1,2 2,5 100 100 4. TÝnh chän cuén kh¸ng c©n b»ng Khi hÖ thèng lµm viÖc sÏ cã nh÷ng thêi ®iÓm hai van cña hai bé biÕn ®æi ë hai pha cïng më. Lóc ®ã dßng c©n b»ng sÏ ch¹y tõ pha cã ®iÖn ¸p tøc thêi lín h¬n sang pha kia; dßng c©n b»ng nµy khiÕn cho bé biÕn ®æi ph¶i lµm viÖc nÆng nÒ h¬n vµ nã cã kh¶ n¨ng ph¸ háng c¸c tiristo nÕu ta kh«ng t×m c¸ch h¹n chÕ . V× vËy nhÊt thiÕt ph¶i ®Æt thªm cuén kh¸ng c©n b»ng. §Ó minh ho¹ ta xÐt a1 = 300 ; a2 = 1500 Qua h×nh vÏ ta thÊy r»ng: trong kho¶ng thêi gian tõ 0 ¸ q1 dßng c©n b»ng ch¶y tõ T5 vµo T2 . Tõ q2 ¸ q3 dßng c©n b»ng ch¹y tõ T1 vµo T4 . Chªnh lÖch ®iÖn ¸p gi÷a hai bé biÕn ®æi lµ: u12 = uT5 - uT2 = uT1- uT4 = ua - ub = u2sin(wt + p/6) Gäi X1 = X2 = X lµ ®iÖn kh¸ng cña hai cuén kh¸ng c©n b»ng. DÞch gèc to¹ ®é theo chiÒu wt mét gãc 1500 ®iÖn th×: u12 = -u2 sinq , víi q = wt u12 = 2X(di/ dwt) Û u2sinq = 2X (di/dwt) Þi = (u2coswt)/ 2X + C Khi wt = q2 th× icb = 0 Û i = u2 (coswt - cosq2) / 2X Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn c©n b»ng: L­u ý r»ng víi gèc míi 0' th× q2 = - q3 Qua gi¶n ®å ®iÖn ¸p ta dÔ thÊy víi a = 600 th× thêi gian tån t¹i dßng c©n b»ng lµ lín nhÊt. Ta cÇn tÝnh to¸n gi¸ trÞ X sao cho Icb £ 10 % I®m. Víi a = 600 th× : Icb = 0,3424 u2 / 2pX Þ L CK1 ³ 0,3424 u2 / (2pw. 0,1.0,9 ) Þ LCK1 ³ 0,123 (H) Ta chän cuén kh¸ng c©n b»ng cã c¸c th«ng sè: LCK = 123 (mH) RCK = 0,48 (W) 5. TÝnh chän cuén kh¸ng san b»ng Cuén kh¸ng san b»ng cã t¸c dông läc thµnh phÇn xoay chiÒu cña dßng ®iÖn . Ta biÕt r»ng khi gãc më a = p/2 th× ®iÖn ¸p ra cã phÇn nöa ©m b»ng nöa d­¬ng. Tøc lµ lóc nµy thµnh phÇn xoay chiÒu lµ d÷ déi nhÊt, ta sÏ tÝnh cuén kh¸ng theo gãc a nµy. §Ó ®¬n gi¶n ta bá qua ¶nh h­ëng cña cuén c©n b»ng. NÕu lÊy gèc to¹ ®é lµ 01 th× ta cã thÓ viÕt: Ud = u2sinwt Khai triÓn Furie cña ®iÖn ¸p ud ta cã: Ud = b1 sin3wt + b2sin6wt + ... + bnsin3nwt n = 1, 2, 3, ... T­¬ng tù ta cã: TrÞ hiÖu dông cña c¸c thµnh phÇn xoay chiÒu: Ud1 = ÷ (b1/ )÷ = 161,26 (V) Ud2 = ÷ (b2/ )÷ = 73,72 (V) Gi¸ trÞ hiÖu dông cña c¸c thµnh phÇn dßng xoay chiÒu ( khi bá qua ®iÖn c¶m cña ®éng c¬ vµ ®iÖn trë thuÇn ) lµ: CK, CK1lµ cuén kh¸ng c©n b»ng vµ san b»ng. * Tæng gi¸ trÞ hiÖu dông cña c¸c thµnh phÇn dßng xoay chiÒu: Þ Ixc ph¶i tho¶ m·n nhá h¬n 10 % I®m Þ LCK ³ 0,193 (H) Tõ ®©y ta chän cuén kh¸ng c©n b»ng cã c¸c th«ng sè sau: LCK = 200 (mH) RCK = 0,48 (W) Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: I1 = 0,877 (A) ; I2 = 0,2 (A) + C«ng suÊt t¸c dông cña cuén kh¸ng san b»ng: P = (I2®m + I12 + I22)RCK = 39 (W) + C«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña cuén kh¸ng: Q = X1I12 + X2I22 = 56 ( VAR) + C«ng suÊt biÓu kiÕn cña cuén kh¸ng: = 68 (VA) 5 . TÝnh chän thiÕt bÞ b¶o vÖ Tiristor : Ta biÕt r»ng c¸c Tiristo lµ phÇn tö rÊt nh¹y víi sù biÕn thiªn ®ét ngét cña ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn , ®Æc tr­ng cho nh÷ng hiÖn t­îng nµy lµ gia tèc dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p vµ . C¸c nguyªn nh©n g©y ra nh÷ng hiÖn t­îng nµy bao gåm: + Qu¸ gia tèc dßng, ¸p do qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch + Qu¸ gia tèc dßng, ¸p do céng h­ëng + Qu¸ gia tèc dßng, ¸p do c¾t MBA ë chÕ ®é kh«ng t¶i hay t¶i nhá §Ó b¶o vÖ an toµn cho c¸c van tr­íc nh÷ng t¸c nh©n trªn ta dïng c¸c phÇn tö R – C m¾c song song víi c¸c Tiristo nh­ h×nh vÏ : TrÞ sè cña R , C cã thÓ tra theo ®­êng cong ®­îc x©y dùng b»ng m¸y tÝnh . C¸c quan hÖ : G = ; H = .Uk Phô thuéc vµo F = víi b = L : Lµ ®iÖn c¶m quy ®æi cña toµn bé m¹ch , Tra ®­êng cong ta ®­îc : C = 0,346F vµ R = 3,9K 6. TÝnh chän kh©u ph¶n håi tèc ®é C¨n cø vµo tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ vµ sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng ta chän m¸y ph¸t tèc cã c¸c th«ng sè sau: KiÓu U®m (V) I®m ( A) n®m (v/ph) R­( W) m (kg) GT - 100 100 0,08 800 200 4,8 C¨n cø vµo tèc ®é ®Þnh møc cña m¸y ph¸t tèc vµ cña ®éng c¬ ta chän bé truyÒn b¸nh r¨ng cã tØ sè truyÒn i = 2 ®Ó truyÒn tèc ®é tõ ®éng c¬ ®Õn MFT §iÖn trë m¹ch ngoµi cña MFT §iÖn ¸p ph¶n håi lÊy ra lµ 12V tõ ®ã ta chän R = 47 KW HÖ sè ph¶n håi tèc ®é : Khi tèc ®éng c¬ lµ ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p ra lµ 12V do ®ã hÖ sè ph¶n håi tèc ®é ¡ ®­îc tÝnh: 4. X¸c ®Þnh hÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi Do m¹ch phÇn øng ®éng c¬ cã ®iÖn c¶m lín nªn ta coi dßng phÇn øng lµ dßng liªn tôc Mµ U®k = Urcmax(1+) Chän biªn ®é cùc ®¹i cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a lµ: Urcmax = 15(V) Cho biÕn thiªn (0 ÷ ) ta ®­îc c¸c gi¸ trÞ cña U®k vµ U® : 00 300 450 600 900 1200 1350 1800 U®k(V) 15 12,5 11,25 10 7,5 5 3,75 0 U® 319,4 308,52 295,08 276,6 225,85 159,7 122,23 0 Tõ ®©y ta x©y dùng ®­îc quan hÖ Ud = ¦(u®k) . Thùc tÕ quan hÖ nµy lµ phi tuyÕn,®Ó ®¬n gi¶n ta tuyÕn tÝnh ho¸ ®o¹n ®Æc tÝnh lµm viÖc. §Æc tÝnh cã d¹ng nh­ h×nh vÏ: * HÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi: KB§ = = = 53,2 5. TÝnh chän kh©u khuyÕch ®¹i trung gian Ta cã s¬ ®å hÖ thèng nh­ sau: Hµm truyÒn cña hÖ thèng : n = [(Uc® - .n).Kn - .I).KI.KB§.K§ Gäi K lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña hÖ thèng : K = KB§K nKIK§ n = (1) Chän IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ : A709 Nªn chän Kn = 32500 KI = 0,013 K = 53,2. 32500. 0,013.7,693 = 172917,735 PhÇn IV : X©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh X©y dùnh ®Æc tÝnh tÜnh cña hÖ thèng lµ x©y dùng ®Æc tÝnh n = f(I) hoÆc n = f(M) qua ®ã kiÓm tra ®­îc ®é sôt tèc ®é , tøc lµ ®¸nh gi¸ ®­îc sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng xem cã ®¶m b¶o yªu cÇu ®Æt ra cña ®Ò bµi hay kh«ng, ®ång thêi còng kiÓm tra c¸c gi¸ trÞ dßng ®iÖn ng¾t , dßng ®iÖn dõng , h·m xem cã ®¶m b¶o an toµn cho hÖ thèng hay kh«ng . Tõ ®ã ®¸nh gi¸ ®­îc n¨ng lùc qu¸ t¶i cña hÖ thèng , kh¶ n¨ng t¸c ®éng nhanh cña hÖ thèng còng nh­ ®é an toµn cña hÖ thèng trong qua tr×nh lµm viÖc. Do ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp cã ®Æc tÝnh n = f(I) hoÆc n = f(M) ®ång d¹ng nhau tøc lµ cã thÓ suy ra ®Æc tÝnh n = f(M) tõ ®Æc tÝnh n = f(I) do ®ã ta chØ x©y dùng quan hÖ n = f(I) vµ gäi lµ ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng. Khi x©y dùng ®Æc tÝnh ta ®­a ra c¸c gi¶ thiÕt sau : + §éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n + HÖ sè khuÕch ®¹i cña BB§ lµ h»ng sè +Tiristo lµ phÇn tö b¸n dÉn t¸c déng nhanh kh«ng cã qu¸n tÝnh + §iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ kh«ng thay®æi trong suèt qu¸ tr×nh lµm viÖc 1. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ cao nhÊt Khi ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é ®¹t tíi gi¸ trÞ b·o hoµ th× m¹ch vßng ngoµi cña tèc ®é quay trë thµnh m¹ch hë ,sù thay ®æi cña tèc ®é quay ®èi víi hÖ thèng kh«ng cßn ph¸t sinh ¶nh h­ëng . HÖ thèng hai m¹ch vßng kÝn trë thµnh m¹ch vßng kÝn ®¬n kh«ng cã sai sè tÜnh dßng ®iÖn . Lóc æn ®Þnh : Ing = Víi IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ : A709 ®¹t gi¸ trÞ b·o hoµ khi ®Çu vµo lµ 0,4mV vµ ®Çu ra lµ 13V. Nh­ vËy ta cã : Ing = 2,3.I®m = 2,3.6 = 13,8 A 13,8 = => = = 0,942 Tõ (1) ta cã: Uc®max = Uc®max = = 12.00885V *.§iÓm kh«ng t¶i lý t­ëng : (I = 0) n0®m = = = 1500,022 v/ph *.§iÓm tèc ®é ng¾t : I = Ing = 13,8 A n0ng = = = 1499,7 v/ph VËy ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cao nhÊt ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: A ( 0 ; 1500,022) C ( 13,8 ; 1499,7) 2. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt Theo ®Çu bµi d¶i ®iÒu chØnh lµ : D = 200 Ta cã: nmin = Uc®min = Uc®min = = 0,06V VËy : n0min = = = 7,5217 V/ph nngmin= = = 7,202 V/ph VËy ®­êng ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: §o¹n thø nhÊt lµ : A1C1 víi A1 (0 ; 7,5217) ®iÓm kh«ng t¶i lý t­ëng C1 (13,8 ; 7,202) ®iÓm ng¾t §o¹n thø hai lµ : C1D víi D (13,8 ; 0) 3. KiÓm tra sai lÖch tÜnh cña hÖ thèng St% = KÕt luËn: VËy hÖ trªn tho¶ m·n yªu cÇu. Qua ®ã ta cã ®Æc tÝnh c¬ nh­ sau: