Chươơng II.
Bộ biến đổi chỉnh lơưu tiristor
Các bộ biến đổi điện áp và dòng điện
Trong các ngành công nghiệp thiết bị máy móc sử dụng năng lượng điện dưới những dạng khác nhau. Trong khuôn khổ bản đồ án này chỉ chình bày các kỹ thuật biến đổi các dạng điện năng. Biến năng lượng điện xoay chiều công nghiệp hay của máy phát điện xoay chiều sẵn có thành những năng lượng điện một chiều muốn có bằng phương pháp chỉnh lưu.
Dạng biến đổi này được dùng rộng rãi nhất trong các dạng biến đổi năng lượng điện
Ngoài ra trong thực tế người ta còn sử dụng các quá trình biến đổi năng lượng điện khác như.
- Kỹ thuật nghịch lưu.
- Kỹ thuật biến tần.
Trong các hệ truyển động 1 chiều. Nguồn cung cấp thơường là các bộ biến đồi (BBĐ) chỉnh lưu điều khiển. Việc chọn được BBĐ phù hợp với yêu cầu của công nghệ và tối ơưu về kinh tế là một việc quan trọng. Vì vậy trong chương này ta sẽ phân tích về chỉnh lơưu Tiristor để chọn lựa được sơ đồ phù hợp và thiết kế mạch điều khiển nó.
I./ Khái niệm chung.
Bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trên phụ tải.
Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà có chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều.
Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được cọi là một chiều nhưng thực sự là điện áp đập mạch. Trị số điện áp một chiều, hiệu áp suất ảnh hưởng của chúng do nguồn xoay chiều rất khác nhau.
Bộ biến đổi Tiristor với chuyển mạch tự nhiên và có điện áp (dòng điện) ra là 1 chiều là các thiết bị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha thành điện áp 1 chiều điều khiển được.
Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà có thể thực hiện được chuyển mạch dòng điện giữa các phần tử lực.
Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:
Các bộ chỉnh lưu được chia làm hai loại: chỉnh lưu nửa chu kỳ còn gọi là chỉnh lưu nửa sóng; chỉnh lưu hai nửa chu kỳ còn gọi là chỉnh lưu toàn sóng
- Theo kiểu van sử dụng có: Chỉnh lơưu không điều khiển, chỉnh lơưu có điều khiển, chỉnh lươu bán điều khiển.
- Theo sơ đồ đấu có: Sơ đồ hình tia là khi chỉ có một nhóm van đấu chung (Anốt) Katốt; Sơ đồ hình cầu là khi dùng kết hợp cả hai nhóm trên.
- Theo số pha nguồn có: Sơ đồ 1 pha, sơ đồ 3 pha, sơ đồ 6 pha, . m pha.
- Như vậy sơ đồ cầu sẽ có số van bằng 2 lần số van của sơ đồ hình tia khi có cùng số pha nguồn.
Dạng được áp dụng ra tải sẽ được xác định nhờ luật mở van đối với các nhóm anốt (Katốt) chung. Đối với chỉnh lưu điều khiển vì dùng van Tiristor cho nên phải căn cứ vào góc mở X và tính chất của tải. Nhìn chung dạng điện áp ra tải là nhấp nhô không bằng phẳng. Độ đập mạch sẽ nhỏ đi khi số lần đập mạch tăng. Nếu gọi số lần đập mạch trong một chu kỳ điện áp nguồn là P và số pha của nguồn cấp là m ta có nhận xét:
- Sơ đồ tia có: P = m.
- Sơ đồ cầu có: P = 2m.
- Dùng sơ đồ cầu 2 pha có P = m vì điện áp tổng cộng 2 pha là hình sin cùng tần số.
Nhươ vậy để nhận đơược dạng điện áp ra tải có tốc độ đập mạch thấp thì sơ đồ chỉnh lưu 3 pha là tốt hơn.
- Sử dụng điện áp 3fa rất thuận tiện vì có công suất ra tải lớn.
- Dạng điện áp và dùng điện ra tải ít đập mạch, do đó vấn đề lọc sẽ đơn giản, rẻ tiền
Tuy nhiên mỗi sơ đồ đều có các ơưu nhơược điểm riêng. Để chọn được sơ đồ chỉnh lươu thích hợp ta xem xét từng loại sơ đồ chỉnh lươu.
II./ Các bộ chỉnh lươu dùng trong hệ T - Đ.
1. Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
55 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2624 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tính toán thiết kế hệ truyền động T-Đ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
×nh II – 1: ChØnh lu mét pha hai nöa chu kú
U1
U2
Uy
Ux
UL
a
a
Umax
§iÖn ¸p trªn cña t¶i so víi ®iÓm trung b×nh
§iÖn ¸p díi cña t¶i so víi ®iÓm trung b×nh
C¸c xung m«i trªn cùc ®iÒu khiÓn
§iÖn ¸p t¶i
Vtb
q = wt
Dßng ®iÖn t¶i
Dßng ®iÖn qua c¸c tirista
Dßng ®iÖn nguån
Vmax = §Ønh ®iÖn ¸p thuËn
Ux
0
Vmax = §Ønh ®iÖn ¸p ngîc
0
0
0
0
0
0
0
t
t
t
t
t
t
t
H×nh 1I-1: S¬ ®å chØnh lu cÇu 1 pha cã ®iÒu khiÓn vµ c¸c d¹ng sãng
Bé chØnh lu ®iÒu khiÓn biÓu diÔn trªn h×nh II-4 dïng toµn tiristor. Tríc lóc måi c¸c tiristor cha dÉn ®iÖn vµ ®Ó cã ®îc dßng ®iÖn trªn t¶i cÇn më ®ång thêi tiristor I1 vµ T2, t¬ng tù sÏ më ®ång thêi tiristor T3 vµ T4 ë nöa chu kú sau. Ph¶i dïng mét m¹ch måi ®ång thêi cho tiristor T1 vµ T2. M¸y biÕn ¸p xung cã hai ®Çu ra c¸ch ly, v× catèt cña c¸c tiristor cã ®iÖn thÕ kh¸c nhau trong m¹ch c«ng suÊt. §iÖn ¸p t¶i còng gièng nh ®iÖn ¸p m« t¶ ë bé chØnh lu hai nöa chu kú, trÞ sè trung b×nh lµ:
trõ ®i hai ®iÖn ¸p r¬i trªn tiristor.
Ph¬ng tr×nh trªn kh«ng dïng ®îc nÕu dßng ®iÖn t¶i lµ kh«ng liªn tôc
M¹ch míi
Cùc ®iÒu khiÓn ®Ìn tiristor 1
Catèt
Cùc ®iÒu khiÓn ®Ìn tiristor
Catèt
H×nh 11-2: S¬ ®å nèi ®Çu ra cña m¹ch ®iÒu khiÓn
2- S¬ ®å chØnh lu tia 3 pha.
R E L
Va T1 G1
Vb T2 G2
Vc T3 G3
Id
Id
Id
IT3
IT2
IT1
Ud
q
a
q
q
q
q
0
0
0
0
0
§èi víi s¬ ®å tia 3 pha: Gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p t¶i:
Ud =
dßng trung b×nh qua van: Iv = Id/3, sè lÇn ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh lu :
P = 3; c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: Sba = 1,34Pd.
2-Bé chØnh lu cÇu 3 pha :
ë m¹ch nµy ngêi thiÕt kÕ sö dông bé chØnh lu cÇu 3 pha cã ®iÒu khiÓn ®îc m¾c theo s¬ ®å cÇu 3 pha ®èi xøng ®îc biÓu diÔn ë (h×nh III-3) bao gåm 6 thyristor ®îc chia thµnh 2 nhãm.
+ Nhãm an«t chung gåm T2, T4, T6.
+ Nhãm cat«t chung gåm T1, T3, T5.
T1 T3 T5
T4 T6 T2
ea
eb
ec
L
R
ea
α
π/6
α
α
α
α
α
eb
ec
ea
α
5π/6
9π/6
13π/6
0
U0
ωt
(H×nh II-3) : S¬ ®å chØnh lu cÇu 3 pha vµ d¹ng ®iÖn ¸p ra trªn t¶i
Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å cÇu nh sau :
ë kho¶ng p/6 ; p/3 c¸c søc ®iÖn ®éng ea > eb > ec ®iÖn thÕ t¹i c¸c ®iÓm UA > UC > UB.
+ Víi nhãm Kt«t chung th× cã ®iÖn thÕ d¬ng cao nhÊt nªn khi cã xung ®iÒu khiÓn víi sãc më a th× T1 sÏ më ( th«ng ).Khi T1 më th× T3 vµ T5 bÞ kho¸ do bÞ ph©n cùc ngîc.
+ VÒ nhãm an«t chung T6 cã ®iÖn thÕ ©m nhÊt nªn khi cã xung ®iÒu khiÓn víi gãc më a => T6 sÏ më => T6 dÉn lµm cho T2 vµ T4 kho¸ v× ph©n cùc ngîc.
=> ë kho¶ng p/6 ¸ p/3 th× T1 vµ T6 dÉn dßng
Nguån à T1 à phô t¶i à T6 à Nguån
ë kho¶ng 3p/6 ¸ 5p/6 th× c¸c søc ®iÖn ®éng Ca > Cb >Cc.
-Víi nhãm Ktèt chung T1 vÉn cã thÓ d¬ng cao nhÊt nªn vÉn dÉn cßn T3 vµ T5 bÞ ph©n cùc ngîc nªn vÉn bÞ kho¸.
-Víi nhãm An«t chung T2 cã thÓ Kt«t ©m thÊp nhÊt nªn khi cã xung ®iÒu khiÓn T2 sÏ dÉn, T4 vµ T6 do ph©n cùc ngîc nªn bÞ kho¸ l¹i => dßng ®iÖn sÏ dÉn tõ nguån ®Õn t¶i qua T1 vµ T2.
Kho¶ng 5p/6 ¸ 7p/6 lóc nµy eb > ea > ec
-Víi nhãm Kt«t chung T3 cã thÓ An«t d¬ng cao nhÊt nªn khi cã xung ®iÒu khiÓn th× T3 sÏ bÞ dÉn. Khi T3 dÉn lµm cho T1 ®ang dÉn bÞ kho¸ l¹i .
-Víi nhãm anèt chung à T2 vÉn cã thÓ Kt«t ©m nhÊt nªn vÉn dÉn dßng, cßn T4 vµ T6 bÞ kho¸ l¹i do ph©n cùc ngîc.
Dßng ®iÖn phô t¶i ®îc dÉn tõ nguån ®Õn t¶i qua T3 vµ T2 xÐt t¬ng tù nh trªn trong c¸c kho¶ng (7p/6 ¸ 9p/6)( 9p/6 ¸ 11p/6)…ta cã ®îc b¶n kÕt qu¶ toµn bé qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¹ch chØnh lu cÇu 3 pha ®èi xøng nh sau :
Kho¶ng
Thyristor ®îc më
C¸c thy dÉn
ChiÒu dßng ®iÖn
§iÖn ¸p phô t¶i
p/6 ¸3p/6
T1
T1 vµ T6
A à t¶i à B
ea - eb
3p/6 ¸ 5p/6
T2
T1 vµ T6
A à t¶i à C
ea - ec
5p/6 ¸ 7p/6
T3
T3 vµ T2
B à t¶i à C
eb - ec
7p/6 ¸ 9p/6
T4
T3 vµ T4
B àt ¶i à A
eb - ea
9p/6 ¸ 11p/6
T5
T5 vµ T4
C à t¶i à A
ec - ea
11p/6 ¸13p/6
T6
T6 vµ T6
C à t¶i à B
ec - eb
Gi¸ trÞ c¸c biÓu thøc :
Gi¸ trÞ tøc thêi ®iÖn ¸p trªn phô t¶i : U0=VP -VN
Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh lu
HoÆc U0 = Ud1-Ud2 trong ®ã
Ud1 = gi¸ trÞ trung b×nh cña Ud1 do nhãm Ktèt chung t¹o nªn
Ud2 = gi¸ trÞ trung b×nh cña Ud2 do nhãm Anèt chung t¹o nªn
§iÖn ¸p ngîc ®Æt nªn mçi thyristor cã gi¸ trÞ cùc ®¹i lµ :
Ungîcmax = √6E2 = 2,45E2
+ XÐt trêng hîp trïng dÉn ta cã s¬ ®å vµ d¹ng ®iÖn ¸p ra trªn t¶i nh h×nh vÏ III
T1 T3 T5
T4 T6 T2
ea
eb
ec
L
R
1
Uo
3
5
1
6
2
4
6
µ
α
ωt
2π
ea
eb
ec
ea
Th4
Th1
Th4
Th1
Th6
Th3
Th6
Th5
Th2
Th5
H×nhII-4
+ ChØnh lu cÇu 3 pha khi cã hiÖn tîng d©y dÉn.
+ D©y ®iÖn ¸p ngîc ®Æt lªn T1.
Trong thêi gian xÈy ra hiÖn tîng trïng dÉn ®iÖn ¸p trªn phô t¶i bÞ gi¶m nªn ®iÖn ¸p chØnh lu trung b×nh nhá h¬n so víi trêng hîp c¶m kh¸ng nguån b»ng kh«ng.
Lng = 0
§iÖn ¸p trung b×nh U’0 =
§iÖn ¸p ng¾n m¹ch Uc = Ub-Ua =
Dong ®iÖn ng¾n m¹ch IC =
S¬ ®å chØnh lu 6 pha dïng cuén kh¸ng c©n b»ng.
§èi víi s¬ ®å 6 pha dïng cuén kh¸ng c©n b»ng:
- §iÖn ¸p chØnh lu trªn t¶i:
Ud =
- Dßng ®iÖn trung b×nh qua van Iv = Id/6.
- Sè lÇn ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh lu P = 6.
- C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: P = 1,26Pd.
NhËn xÐt:
§èi víi c¶ 2 s¬ ®å ®Òu cã sè lÇn ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh lu nh nhau. Song c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p dïng víi s¬ ®å chØnh lu cÇn cã c«ng suÊt nhá h¬n m¸y biÕn ¸p dïng víi s¬ ®å 6 pha.
- Dßng ®iÖn trung b×nh qua van ®èi víi s¬ ®å cÇu: Id/3 cßn ®èi víi s¬ ®å 6 pha lµ Id/6. Do ®ã khi lµm viÖc kh¶ n¨ng qu¸ t¶i dïng ®èi víi van cña s¬ ®å 6 pha lµ cao h¬n. Nªn kh«ng ®¶m b¶o khi lµm viÖc.
KÕt luËn: Dïng s¬ ®å cÇu 3 pha ®Ó ®iÒu khiÓn thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra Ud b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Udk dïng trong hÖ thèng truyÒn ®éng T - § lµ kinh tÕ vµ ®¶m b¶o ®îc ®é chÝnh x¸c, an toµn khi lµm viÖc.
III. M¹ch ®iÒu khiÓn më Tiristor.
M¹ch diÒu khiÓn lµ phÇn m¹ch quan träng nhÊt cña chØnh lu ®iÒu khiÓn t¹i ®ã c¸c xung më van ®îc ph¸t ra theo mét trËt tù ®· ®Þnh. Quy luËt ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®îc x¸c ®Þnh bëi lo¹i chØnh lu (®¶o chiÒu, kh«ng d¶o chiÒu,...) vµ bëi c¸c ®Æc tÝnh phô t¶i.
Thêng cã 02 ph¬ng ph¸p xung më Tiristor:
- Ph¬ng ph¸p ®ång bé víi líi.
- Ph¬ng ph¸p kh«ng ®ång bé víi líi.
Trong ®ã ph¬ng ph¸p kh«ng ®ång bé thêng chØ ®îc dïng trong m¹ch ph¶n håi kÝn. C¸c xung ®iÒu khiÓn cã thÓ ®îc ph¸t tiÕng cho tõng pha ta ®îc hÖ thèng nhiÒu kªnh. HoÆc c¸c xung ph¸t ra b»ng c¸ch lµm trÔ mét xung c¬ b¶n duy nhÊt ta cã hÖ thèng mét kªnh.
Trong thùc tÕ truyÒn ®éng ®iÖn hay dïng nhÊt lµ c¸c hÖ thèng nhiÒu kªnh ®ång bé. Trong ®ã viÖc ®ång bé ®îc thùc hiÖn nhê viÖc ®ång bé ho¸ ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p líi. §iÖn ¸p tùa thêng cã d¹ng r¨ng ca quÐt ngîc hoÆc h×nh sin.
1 - Chøc n¨ng hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
Chøc n¨ng cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn lµ t¹o ra c¸c xung ®ñ ®Ó më c¸c Tiristor. Muèn vËy c¸c xung ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau:
- C¸c xung ph¸t ra ph¶i cã c«ng suÊt ®ñ lín.
- C¸c xung ph¸t ra ph¶i cã ®ñ ®é réng vµ h×nh d¸ng phï hîp.
- C¸c xung ph¶i ®îc ®a ®Õn cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c van theo mét tr×nh tù nhÊt ®Þnh vµ c¸c xung ph¶i cã ®é dèc sên tríc ®Ó ®¶m b¶o më thanh chÝnh x¸c. Vµ mét ®Æc ®iÓm hÕt søc quan träng lµ cã thÓ thay ®æi ®îc thêi ®iÓm ®a xung ®Õn ®Ó më c¸c Tiristor hay cßn gäi lµ thay ®æi gãc a.
Trong viÖc ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ chØnh lu th× viÖc t¹o thêi ®iÓm cho xung më thyristor lµ mét kh©u quan träng. Thyristor thêng ®îc më theo hai nguyªn t¾c.
+Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh
+Nguyªn t¾c th¼nh ®øng ARCCOS
A-Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng (ARCCOS)
Theo nguyªn t¾c nµy ngêi ta dïng hai ®iÖn ¸p
- §iÖn ¸p ®ång bé Ur vît tríc ®iÖn ¸p A-K cña thyristor mét gãc b»ng p/2 (nÕu UAK = A sin wt th× Ur = B cos wt ).
§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn UC lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu, cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc biªn ®é theo hai híng ( d¬ng vµ ©m ).
α
Ur
(Ur+uc)
uc
ωt
Ur
UC
H×nh IV – 4 : §å thÞ ®iÖn ¸p theo ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ARCCOS
Trªn h×nh IV- 4 ta thÊy ®êng nÐt ®øt lµ ®iÖn ¸p A-K cña thyristor. Tõ ®iÖn ¸p nµy ngêi ta t¹o ra Ur. Tæng ®¹i sè Ur + UC = 0 ta nhËn ®îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh
UC + B cos a = 0
Do ®ã : a = arc ( )
Khi ta lÊy B = UCmax
Khi UC = 0 th× a = p/2
UC = UCmax th× a = p
UC = - UCmax th× a = 0
Nh vËy cho ®Õn khi UC biÕn thiªn tõ - UCmax à + UCmax
th× a - biÕn thiªn tõ 0 ®Õn p.
+ Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng ARCCOS ®îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh lu ®ßi hái chÊt lîng cao.
Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh
theo nguyªn t¾c nµy ngêi ta dïng 2 ®iÖn ¸p.
+ §iÖn ¸p ®ång bé (Ur cã d¹ng r¨ng ca ) ®ång bé víi ®iÖn ¸p trªn A-K cña thyristor
+ §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (UC lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ) cã thÓ ®iÒu chØnh biªn ®é.
ωt
Uc
α
α
Ur
Ur+Uc
Uc
Ur
H×nh IV – 5 : §å thÞ ®iÖn ¸p theo ph¬ng th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh
D¹ng ®å thÞ ®iÖn ¸p ®ång bé Ur ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn UC ®îc tr×nh bµy trªn h×nh IV – 5 nh vËy b»ng c¸ch thay ®æi gi¸ trÞ cña UC ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc gãc a
Khi UC = 0 ta cã a = 0
Khi Uc 0
VËy ta cã mèi quan hÖ gi÷a a vµ Uc nh sau : a = p
NÕu ta lÊy UCmax = Urmax
2 – C¸c yªu cÇu c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn
C¸c yªu cÇu c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c bé biÕn ®æi phô thuéc vµo d¹ng c¸c phÇn tö, c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng cña chóng vµ ®Æc tÝnh cña t¶i. V× vËy c¸c yªu cÇu chÝnh cña mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn sÏ lµ :
A-Yªu cÇu vÒ ®é lín xung ®iÒu khiÓn
Mçi thyristor ®Òu cã mét ®Æc tÝnh ®Çu vµo lµ ®iÖn ¸p cùc ®iÒu khiÓn vµ dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c cùc ®iÒu khiÓn.
U®k = f(i®k) d¹ng ®Æc tÝnh ®îc biÓu diÔn trªn h×nh IV – 7.
Giíi h¹n trªn c¸c ®Æc tÝnh
Gi¸ tri cùc ®¹i I®k cho phÐp
I®k
U®k
a
b
II
I
Gi¸ tri cùc ®¹i U®k cho phÐp
H×nh IV – 7 : §Æc tÝnh U®k = f(i®k) cña thyristor
Do c¸c sai lÖch vÒ c¸c th«ng sè chÕ t¹o vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc ngay c¶ c¸c thyristor cïng lo¹i còng cã ®Æc tÝnh ®Çu vµo kh¸c nhau. Víi mçi lo¹i thyristor c¸c ®Æc tÝnh nµy dao ®éng gi÷a hai ®Æc tÝnh quan hÖ a vµ b ( H×nh IV – 7 ) yªu cÇu vÒ ®é lín ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn sÏ lµ :
+Gi¸ trÞ lín nhÊt kh«ng vît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp cña nhµ s¶n xuÊt.
+Gi¸ trÞ nhá nhÊt ph¶i ®¶m b¶o më ®îc thyristor trong mäi ®iÒu kiÖn lµm viÖc
+Tæn hao ph¶o nhá h¬m gi¸ trÞ cho phÐp
Thêng ®é lín cña U = 10 ¸ 20 V vµ I = 20 ¸ 200 mA
B-Yªu cÇu vÒ ®é réng xung ®iÒu khiÓn.
Thêi gian më cña thyristor chia thµnh hai giai ®o¹n :
+Giai ®o¹n dßng t¨ng trëng chËm ( ký hiÖu t1 ) lµ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó lµm cho J2 chuyÓn dÞch thuËn.
(J2 lµ tiÕp gi¸p gi÷a hai líp b¸n dÉn P2 vµ n2 cña thyristor )
+Giai ®o¹n dßng t¨ng trëng nhanh( ký hiÖu lµ t2 ) h×nh IV-8
t1
t2
tm
0,1 ith
0,9 ith
tx
I®k
i®k
t
t
H×nh IV – 8 : §å thÞ dßng I®k (a) vµ dßng qua thyristor (b)
Trªn ®å thÞ trªn ta nhËn thÊy ®é réng xung ®iÒu khiÓn ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng thêi gian më cña thyristor tx ³ tm
C-Yªu cÇu vÒ ®é dèc cña xung ®iÒu khiÓn
§é dèc cña xung ®iÒu khiÓn cµng cao th× viÖc më thyristor cµng tèt, ®Æc biÖt mµ trong khi m¹ch cã nhiÒu thyristor nèi song song vµ nèi tiÕp.
Th«ng thêng ®é dèc xung ®iÒu khiÓn lµ :
D-Yªu cÇu b¶o ®¶m ®èi xøng trong c¸c kªnh ®iÒu khiÓn
NÕu kh«ng ®¶m b¶o sù ®èi xøng cña c¸c xung ®iÒu khiÓn c¸c thyristor cña bé biÕn ®æi nhiÒu pha sÏ g©y ra sù kh«ng c©n b»ng g¸i trÞ trung b×nh dïng qua thyristor ®ã.
E-Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy.
M¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o ®é tin cËy trong mäi hoµn c¶nh nh khi nhiÖt ®é thay ®æi, tÝn hiÖu nhiÔu t¨ng …Do vËy :
+ §iÖn trë ra cña kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i nhá ®Ó thyristor kh«ng tù më khi cã dßng dß t¨ng.
+ Xung ®iÒu khiÓn Ýt phô thuéc vµo dao ®éng nhiÖt ®é, dao ®éng ®iÒu kiÖn nguån.
+ CÇn khö ®îc nhiÔu c¶m øng ( ë c¸c kh©u so s¸nh, biÕn ¸p xung ) ®Ó tr¸nh më nhÇm.
HÖ thèng ®iÒu khiÓn ph¶i t¸c ®éng nhanh vµ trong nhiÒu trêng hîp ph¶i ®¹t tíi tèc ®é mét phÇm tr¨m gi©y ( 10-6 s ).
F-Yªu cÇu vÒ l¾p r¸p vµ vËn hµnh
+ ThiÕt bÞ dÔ dµng thay thÕ, dÔ l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh.
+ DÔ l¾p lÉn vµ mäi khèi cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp
Nguyªn t¾c nµy ®îc sö dông réng r·i trong thùc tÕ.
3- S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn thyristor.
S¬ ®å khèi cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau
U®k
Utùa
Ung
BAX
K§
TX
§F
SS
RI &Rw
T¹o dao ®éng
H×nh IV- 9: S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn.
+ §F : Khèi ®ång pha lµ khèi t¹o ra ®iÖn ¸p ®ång bé víi ®iÖn ¸p trªn
A-K cña thyristor
+ RI & Rw : Khèi ®iÒu chØnh Regurlator, viÖc thay ®æi gi¸ trÞ U®k sÏ ®iÒu chØnh ®îc gãc a.
+ SS : Khèi so s¸nh cã nhiÖm vô so s¸nh tÝn hiÖu U®k vµ Utùa
+ TX : T¹o xung ®iÒu khiÓn
+ Dao ®éng : T¹o xung cao tÇn ®a vµo khèi TX ( ®a hµi )
+ K§ : Khèi khuyÕch ®¹i xung t¹o ra xung cã chÊt lîng theo yªu cÇu.
+ BAX : Khèi biÕn ¸p xung
XuÊt ph¸t tõ c¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn ta chän nguyªn t¾c(ph¬ng ph¸p) ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng.
CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c kh©u.
a. Kh©u ®ång pha.
TÝn hiÖu tù biÕn ¸p ®ång pha qua kh©u chØnh lu nöa chu kú (c¸c ®ièt D32, D33) qua ph©n ¸p R43 - R93 ®îc ®a vµo cæng (+) cña Q6. Cæng (-) cña Q6 nhËn tÝn hiÖu mét chiÒu qua ph©n ¸p R41 vµ R11. KÕt qu¶ lµ tõ r¹ng h×nh Sin ë ®Çu vµo th× ë ®Çu ra cña Q6 nhËn ®îc c¸c xung vu«ng ®ång bé cã chu kú lµ 10ms. §iÒu chØnh chiÕt ¸p P11 sao cho phÇn xung d¬ng cµng hÑp cµng tèt.
0V
D32
R42
R43
R44
-15V
Q6
+
-
P11
U®f
Ura
Uss
t
t
0
0
H×nh: Kh©u ®ång pha.
b. Kh©u t¹o xung r¨ng ca.
Q7 lµ m¹ch tÝnh ph©n. C¸c ®Çu vµo cña nã nhËn ®iÖn ¸p + E(+15V) vµ c¸c xung ®ång bé xuÊt ph¸t tõ ®Çu ra cña Q6. Khi ®Çu ra cña Q6 cßn ë møc cao th× ®ièt D37 ng¨n kh«ng cho tÝn hiÖu tõ Q6 t¸c ®éng lªn m¹ch tÝch ph©n. Tô C19 ®îc n¹p ®iÖn tõ nguån +E th«ng qua ®iÖn trë R45 vµ chiÕt ¸p P12. Khi xung ©m ®ång bé tõ Q6 tíi th× ®ièt D37 cho phÐp ®i qua vµ tô C19 phãng ®iÖn qua ®iÖn trë R46 cã trÞ sè nhá. Do vËy ®Çu ra cña Q7 xuÊt hiÖn c¸c xung r¨ng ca cã chu kú 10ms.
Ura Q7
t
UQ6
t
0
0
§ièt D35 lµ ®i èt æn ¸p (9V), D36 cã nhiÖm vô ng¨n kh«ng cho b·o hoµ, chiÕt ¸p P12 cho phÐp ®iÒu chØnh ®é réng xung r¨ng ca. §iÒu chØnh P12 sao cho T1 = 6,6ms; T2 = 3,4ms.
c. Kh©u so s¸nh.
Ura Q7
t
UQ6
t
0
0
T1
T2
T
Ura Q8
0
t t
+
-
R48
R47
Q8
U®k
U ra
C¸c r¨ng ca ë ®Çu ra cña Q7 ®îc ®a tíi ®Çu vµo (-) cña Q8 cßn ®Çu vµo (+) cña Q8 nhËn ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k lÊy tõ bé ®iÒu chØnh. §Çu ra cña Q8 lµ c¸c xung ch÷ nhËt cã ®Æc tÝnh sên xuèng lµ cè ®Þnh cßn sên lªn lµ di ®éng. NghÜa lµ khi thay ®æi U®k sÏ thay ®ái ®îc ®é réng cña xung ch÷ nhËt tøc lµ thay ®æi ®îc gãc më a.
H×nh : Kh©u so s¸nh
d. Kh©u t¹o xung.
Q9 lµ m¹ch dao ®éng t¹o xung cao tÇn cã tÇn sè lín cì 5KHZ dïng transistor T8. Khi cã xung ®ång hå ©m ®Õn th× më cho xung ©m qua vµ khuyÕch ®¹i nã. C¸c xung ch÷ nhËt tõ Q8 trén víi xung ®ång hå tõ T8 (xung ©m) vµ kÕt hîp víi ®iÖn ¸p ®ång pha qua ®ièt D34 vµ D38 ®Ó t¹o thµnh c¸c xung më lu©n phiªn cÆp Transistor T4 - T5 vµ T6 -T7. C¸c cÆp T4 - T5, T6 - T7 lµ c¸c cÆp Transistor ghÐp Darlington mµ t¶i cña nã lµ (BAX) ®Ó khuyÕch ®¹i c¸c xung ®iÒu khiÓn ®ñ ®Ó më c¸c Tiristor cïng 1 pha. Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn më cho 2 cÆp Tiristor cßn l¹i còng t¬ng tù. Nh vËy c¸c xung d¬ng víi tÇn sè lín ®îc ®a vµo ®Ó më T1 hay T2 t¨ng theo cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nguån. Khi ®ã cã dßng tõ Uc¬ së qua s¬ cÊp biÕn ¸p xung vµ c¶m øng sang thø cÊp t¹o ra tÝn hiÖu xung víi tÇn sè cao ®a vµo më Tiristor.
Ura Q7
t
UQ6
t
0
0
Ura Q8
0
t t
Ura
Ura t8
t
Ch¬ng III
hÖ truyÒn ®éng tù ®éng T - §
I. M« t¶ to¸n häc c¸c phÇn tö hÖ truyÒn ®éng T - §:
1.1. §Æt vÊn ®Ò:
§Ó x©y dùng vµ thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng cÇn cã mé m« h×nh m« t¶ chÝnh x¸c ®Õn tèi ®a ®èi tîng ®iÒu chØnh. M« h×nh to¸n häc thu ®îc cÇn ph¶i thÓ hiÖn ®îc râ rµng c¸c ®Æc tÝnh thêi gian cña ®èi tîng ®iÒu chØnh. Nh»m t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc x©y dùng c¸c thuËt to¸n ®iÒu chØnh hÖ thèng.
1.2. M« t¶ to¸n häc chØnh lu ®iÒu khiÓn:
Trong truyÒn ®éng ®iÖn ®a sè c¸c trêng hîp chØnh lu ®îc ®iÒu khiÓn b»ng tÝn hiÖu biÕn thiªn chËm. Trong trêng hîp nµy ¶nh hëng cña tÝnh chÊt xung vµ tÝnh chÊt b¸n ®iÒu khiÓn ®Õn qu¸ tr×nh qu¸ ®é lµ nhá vµ do ®ã cã thÓ coi chØnh lu lµ m¹ch ®iÒu chØnh liªn tôc víi s¬ ®å thay thÕ (H3-1)
Rb
RT
Id
Ed
Víi E® = Edo cosa
Edo = KSd. U~.
víi U~: Gi¸ trÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p xoay chiÒu
Ksd: phô thuéc s¬ ®å m¹ch chØnh lu
Gãc a phô thuéc U®k: a = f(U®k)
U®k
UTm
T
t
a
0
¸c ®Þnh gãc a theo gi¸ trÞ U®k.
Ta cã:
Th«ng thêng T = 10-2S, ®èi víi líi ®iÖn f = 50HZ.
VËy E® = EdoCos
Nhng do tÝnh chÊt xung vµ tÝnh chÊt b¸n ®iÒu khiÓn cña chØnh lu nªn thêi ®iÓm thay ®æi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn kh«ng trïng víi thêi ®iÓm thay ®æi gãc a. §é dµi kho¶ng thêi gian trÔ nµy cã ®Æc tÝnh ngÉu nhiªn. Theo kinh nghiÖm chän kho¶ng thêi gian trÔ t = 1/2mf = Tvo ®îc tÝnh tõ gãc (a Þ T)
- HÖ sè chØnh lu:
KCL =
Nhng do cã kho¶ng thêi gian trÔ t nªn:
KCL x e-Pt U®k = E®. VËy hµm truyÒn cña kh©u chØnh lu.
WCL(P) = víi t = Tvo
Khi tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ñ lín cã thÓ dïng biÓu gÇn ®óng bëi khai triÓn Mc.Laurin.
ePTvo =
Vµ khi nµy cã thÓ thay thÕ hµm trÔ b»ng mét kh©u qu¸n tÝnh.
Nªn: WCL(P) =
MÆt kh¸c khi ®iÒu khiÓn th× tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn còng cã thêi gian trÔ nªnkh©u qu¸n tÝnh cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn: (1 + PT®k).
Tõ ®ã: WCL(P) =
§©y lµ biÓu thøc m« t¶ kh©u chØnh lu cã ®iÒu khiÓn.
KCL
(1 + PT®k)(1 + PTvo)
E®
U®k
S¬ ®å cÊu tróc kh©u chØnh lu ®iÒu khiÓn.
1.3. M« t¶ to¸n häc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp:
NÕu c¸c th«ng sè cña ®éng c¬ lµ kh«ng ®æi th× ta cã thÓ viÕt ®îc c¸c ph¬ng tr×nh m« t¶ s¬ ®å thay thÕ ®é c¬ ®iÖn 1 chiÒu nh (H 3-4)
U
Uk
Rk ,Lk
CKD
I
Ik
E
M¹ch kÝch tõ cã hai biÕn dßng ®iÖn tÝch tõ ik vµ tõ th«ng m¸y F lµ phô thuéc phi tuyÕn bëi ®êng cong tõ ho¸ cña lâi s¾t.
Uk = Ik . Rk + Lk
Hay Uk(P) = Ik(P) . Rk
§©y lµ ph¬ng t×nh m« t¶ to¸n häc cña d©y quÊn kÝch tõ.
M¹ch phÇn øng:
U - E = IR + L
Hay U(P) - E(P) = I(P) R
Víi T = L/R lµ h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ cña m¹ch phÇn øng.
I (P) = {U(p) - E(p)}
§©y lµ ph¬ng tr×nh m« t¶ to¸n häc d©y quÊn phÇn øng.
Ph¬ng tr×nh chuyÓn ®éng cña hÖ thèng.
M - Mc = J
Víi J = J® + JM lµ m«men qu¸n tÝnh cña c¸c chuyÓn ®éng quy vÒ trôc ®éng c¬.
J®: M«men qu¸n tÝnh ®éng c¬.
JM: M« men qu¸n tÝnh m¸y s¶n xuÊt.
Hay: M(p) - Mc(p) = PJ . w(p)
w(p) =
Tõ c¸c ph¬ng tr×nh trªn ta thµnh lËp ®îc s¬ ®å cÊu tróc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp (H 3-5).
w
X
K
X
U
Uk
Mc
M
I
Ik
E (-)
f
(-)
S¬ ®å cÊu tróc ®éng c¬ ®iÖn
Khi F = F®m th×
Kf®m
Kf®m
U
E (-)
I
Mc (-)
M
w
khèi kh«ng thay ®æi nªn s¬ ®å cÊu tróc cã d¹ng H3-6.
H×nh III-6: S¬ ®å cÊu tróc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
II. X©y dùng hÖ truyÒn ®éng T - §:
2.1. CÊu tróc chung cña hÖ truyÒn ®éng T - §:
Môc tiªu c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn lµ ph¶i ®¶m b¶o gi¸ trÞ yªu cÇu cña c¸c ®¹i lîng ®iÒu chØnh mµ kh«ng phô thuéc vµo t¸c ®éng cña c¸c ®¹i lîng nhiÔu lªn hÖ ®iÒu chØnh. HÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng T - § ®îc x©y dùng dùa trªn cÊu tróc sau: (H3-7)
R
B§
M
Mx
§L
T§H
H×nh III-7: CÊu tróc chung cña hÖ T-§
Trong ®ã:
M: §éng c¬ truyÒn ®éng quay m¸y s¶n xuÊt.
§L: ThiÕt bÞ ®o lêng
Mx: M¸y s¶n xuÊt
R: ThiÕt bÞ ®iÒu chØnh
B§: Bé biÕn ®æi Tiristor.
Khi thiÕt kÕ mét hÖ truyÒn ®éng tù ®éng cÇn ph¶i ®¶m b¶o lµ hÖ ®ã thùc hiÖn ®îc c¸c yªu cÇu ®Æt ra. §ã lµ c¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ, c¸c chØ tiªu vÒ kinh tÕ. ChÊt lîng cña hÖ thèng ®îc ®¸nh gi¸ c¶ trong tr¹ng th¸i ®éng vµ tÜnh.
- Trong tr¹ng th¸i tÜnh th× yªu cÇu quan träng nhÊt ®èi víi hÖ thèng lµ ph¶i ®¶m b¶o ®îc ®é chÝnh x¸c ®iÒu chØnh.
- Trong tr¹ng th¸i ®éng th× ph¶i ®¶m b¶o ®îc c¸c yªu cÇu vÒ ®é æn ®Þnh vµ c¸c chØ tiªu vÒ chÊt lîng ®éng lµ: §é qu¸ ®iÒu chØnh dmax%; tèc ®é ®iÒu chØnh, thêi gian ®iÒu chØnh Tq®; sè lÇn dao ®éng.
ë c¸c hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn th× cÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn, luËt ®iÒu khiÓn vµ tham sè cña c¸c bé ®iÒu khiÓn cã ¶nh hëng rÊt lín ®Õn chÊt lîng cña hÖ thèng. Do ®ã khi thiÕt kÕ hÖ thèng ta ph¶i thùc hiÖn c¸c bµi to¸n tæng hîp ®Ó t×m ra cÊu tróc hÖ ®iÒu khiÓn hîp lý nhÊt nh»m n©ng cao chÊt lîng cña hÖ thèng ®¸p øng ®îc yªu cÇu cña hÖ thèng. Víi ®èi tîng ®iÒu chØnh cña hÖ ®îc chän lµ ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu th× ®¹i lîng ra chÝnh lµ m«men (dßng ®iÖn) vµ tèc ®é. §©y lµ hai ®¹i lîng ®éc lËp tuyÕn tÝnh víi nhau nªn khi ®iÒu chØnh ta ph©n thµnh hai m¹ch vßng ®iÒu chØnh nèi cÊp víi nhau:
- M¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn cã bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn RI.
- M¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é cã bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw.
Bé ®iÒu chØnh nµy cã ®Æc tÝnh khuÕch ®¹i cã vïng b·o hoµ. §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé Rw chÝnh lµ ®iÖn ¸p ®Æt dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ (Uid). Gi¸ trÞ b·o hoµ Uidmax chÝnh lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña dßng ®iÖn phÇn øng. Bé ®iÒu chØnh RI trong m¹ch dßng ®iÖn cã nhiÖm vô duy tr× dßng ®iÖn phÇn øng lu«n b»ng gi¸ trÞ (Uid) bÊt kÓ hÖ thèng ®ang lµm viÖc æn ®Þnh hay trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Nh vËy m¹ch vßng dßng ®iÖn ®· tiÕn bé biÕn ®æi thµnh mét nguån dßng ®iÖn ®îc ®iÒu khiÓn bëi tÝn hiÖu ®Æt (Ui®). V× dßng ®iÖn lµ ®¹i lîng biÕn thiªn nhanh nªn hÖ ®iÒu chØnh RI lu«n lµm viÖc ë vïng tuyÕn tÝnh cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh.
Nh vËy u ®iÓm cña m¹ch vßng theo kiÓu nèi cÊp c¸c bé ®iÒu chØnh lµ mçi gi¸ trÞ cña lîng ®Æt (Ui®) ®îc h¹n chÕ bëi ®o¹n b·o hoµ cña ®Æc tÝnh cña bé ®iÒu chØnh Rw. Vµ c¸c gi¸ trÞ h¹n chÕ nµy cã thÓ ®îc thay ®æi hoÆc gi÷ nguyªn.
2.2. Tæng hîp hÖ thèng:
2.2.1. §Æt vÊn ®Ò:
Trong c¸c hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng nãi chung lu«n tån t¹i c¸c phÇn tö cã chøa c¸c h»ng sè thêi gian lín nh h»ng sè thêi gian ®iÖn c¬, h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ, h»ng sè thêi gian cña d©y quÊn kÝch tõ v.v... vµ mét phÇn chøa c¸c h»ng sè thêi gian nhá nh h»ng sè thêi gian cña c¸c xen x¬, h»ng sè thêi gian cña m¹ch ®iÒu khiÓn Tiristor v.v...
Nªn viÖc tæng hîp c¸c bé ®iÒu chØnh ®îc thùc hiÖn theo tõng m¹ch vßng ®Ó sao cho bï ®îc c¸c kh©u cã h»ng sè thêi gian lín ®Ó qua ®ã gi¶m ®îc cÊp cho m¹ch hë nh»m gi¶m sai lÖch ®iÒu chØnh vµ c¶i thiÖn chÊt lîng ®iÒu chØnh cña hÖ thèng lµ mét viÖc rÊt quan träng. Trong hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn ®iÒu chØnh thêng sö dông c¸c ph¬ng ph¸p hµm chuÈn tèi u ®Ó tæng hîp th«ng sè c¸c bé ®iÒu chØnh cho c¸c m¹ch vßng.
2.2.2. C¸c ph¬ng ph¸p tæng hîp dïng hµm chuÈn tèi u:
a. Ph¬ng ph¸p tæng hîp dïng hµm tèi u m«®ul.
Hµm chuÈn tèi u m«®un cã d¹ng:
PMC(P) = (3-1)
XÐt hÖ h÷u sai cã hµm truyÒn
So(p) = Víi T2 > T1 (3-2)
R(p)
SO(p)
(-)
X
X®
CÊu tróc hÖ thèng
Hµm truyÒn cña kh©u ®iÒu chØnh R(p) ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau:
R (p) = (3-3)
Víi FMC(p) lµ hµm chuÈn tèi u m«®ul cã d¹ng trªn (3-1)
R(p) =
Chän t6 = min {T1; T2} = T1 vµ thay So(p) (3-2) vµo ta cã:
R(p) = (3-4)
Víi hµm truyÒn R(p) th× sÏ bï ®îc kho¶ng thêi gian lín T2.
Nh©n c¶ tõ vµ mÉu sè cña biÓu thøc (2-4) víi T2 ta cã:
R =
Víi KR = ; TR = T2
Dïng m¹ch sau ®Ó thùc hiÖn hµm truyÒn kh©u R(p) (3-5)
Víi KR = R2/R1 lµ hÖ sè khuÕch ®¹i
TR = R2C2: h»ng sè thêi gian
R1
R1
R2
C2
Uw1
U1
+
_
U2
Tuy nhiªn bé ®iÒu chØnh PI cã cÊu tróc nh trªn vÉn cã nhîc ®iÓm trong viÖc ®iÒu chØnh ®éc lËp 2 tham sè KR vµ TR.
§Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm trªn ta dïng bé PI cã cÊu tróc nh sau:
R1
R1
R2
C2
Uw1
U1
U2
(+)
(-)
R3
a
U1w
U1
R1
R1
C2
R2
U2
R3
a
_
+
Víi U1w: TÝn hiÖu ®Æt
U1: TÝn hiÖu ph¶n håi.
U2: TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
KÕt qu¶ ta ®îc: TR = R2 C2
KR = R2/R1 a
Nh vËy ta cã thÓ chØnh ®Þnh ®îc h»ng sè thêi gian TR b»ng c¸ch thay ®æi R2. Sau ®ã chØnh ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i b»ng viÖc chØnh ®Þnh gi¸ trÞ a trªn chiÕt ¸p R3.
ViÖc chØnh ®Þnh KR kh«ng ¶nh hëng ®Õn TR, ®ång thêi víi viÖc chØnh a ta cã thÓ thay ®æi KR rÊt réng.
R2/R1 £ KR < µ
1: PhÇn tû lÖ (p)
: PhÇn tÝch ph©n (I)
Nh vËy kh©u ®iÒu chØnh R(p) lµ mét kh©u tû lÖ tÝch ph©n (PI) khi ®ã hµm truyÒn hÖ hë:
Fo(p) = R(p) . So(p) = (3-6)
=
Hµm truyÒn hÖ kÝn lµ:
F(p) = (3-7)
X(t)
X=1(t)
4,3o/o
0
2T1
4,7T1
8,4T1
(t)
1
0,63
H×nh III-10: §Æc tÝnh qu¸ ®é cña hÖ thèng
§é qu¸ ®iÒu chØnh 4,3%
Qu¸ tr×nh qu¸ ®é ®iÒu chØnh Tq® = 8,4 T1
- Do h»ng sè T1 nhá nªn cã thÓ coi F(p) » vµ khi ®ã qu¸ tr×nh qu¸ ®é øng víi hµm qu¸n tÝnh F9p) gÇn ®óng lµ ®êng nÐt ®øt trªn ®Æc tÝnh H3-10.
NÕu hÖ cã So(p) = (3-8)
Th× theo tiªu chuÈn tèi u m«®ul sÏ tæng hîp ®îc bé ®iÒu chØnh R(p) cã d¹ng lµ kh©u tû lÖ:
R(p) = (3-9)
Trong ®ã: T’s =
Hµm chuÈn tèi u ®èi xøng cã d¹ng:
F§X(p) = (3-10)
XÐt hÖ thèng So(p) cã d¹ng v« sai cÊp 1.
So(p) = (3-11)
Trong ®ã: Ts lµ tæng cña c¸c thêi gian nhá
T1 lµ h»ng sè thêi gian lín
Dïng hµm chuÈn tèi u ®èi xøng ®Ó tæng hîp hÖ thèng nh»m bï ®îc kho¶ng thêi gian lín T1 ®Ó ®¸p øng ®îc yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng.
Hµm truyÒn cña kh©u ®iÒu chØnh T(p) ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc:
R(p) = (3-12)
Thay F§X(p) tõ biÓu thøcd (3-10) vµo ta cã:
R(p) =
Chän t6 = min {T1; Ts} = Ts vµ thay So(p) tõ biÓu thøc (3-11) vµo ta cã:
R(p) =
= (3-13)
Tõ biÓu thøc (3-13) ta cã T(p) ta cã T(p) lµ kh©u tØ lÖ tÝch ph©n PI
víi K2 =
4Ts = TR .
R(p) = KR (3-14)
Hµm truyÒn hÖ hë lµ: Fo(p) = So(p) . R(p) = (3-15)
Hµm truyÒn hÖ kÝn lµ:
F(p) = (3-16)
3,1TS
7,8TS
13,3TS
16,5TS
0
1
X(t)
X = 1(t)
43,4O/O
8,1O/O
± 2O/O
(1)
(2)
H×nh III-11: §Æc tÝnh qu¸ ®é cña hµm tèi u ®èi xøng
Ta nhËn thÊy tû sè cña hµm tèi u ®èi xøng cã thµnh phÇn ®¹o hµm nªn ®é qu¸ ®iÒu chØnh cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh lµ lín. (43,4%). V× vËy thêng thªm mét kh©u qu¸n tÝnh víi h»ng sè thêi gian 4Ts th× ®Æc tÝnh qu¸ ®é lµ ®êng 2 trªn ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh (H3 - 11) víi ®é qu¸ ®iÒu chØnh lµ (8,1%).
R(p)
So(p)
Xd
X
(-)
Hµm truyÒn cña m¹ch ®iÒu chØnh lµ:
E(p) =
2.2.3. Tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn:
a. Giíi thiÖu vÒ m¹ch vßng dßng ®iÖn:
Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng tù ®éng còng nh trong c¸c hÖ thèng chÊp hµnh th× m¹ch vßng dßng ®iÖn lµ m¹ch vßng c¬ b¶n. Bëi v× víi mét hÖ thèng x¸c ®Þnh th× m« men c¶n Mc vµ m« men qu¸n tÝnh J lµ x¸c ®Þnh. Khi ®ã nÕu KF = Const th× gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn I x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña m« men (M=KF1).
Cho nªn nÕu ®iÒu chØnh ®îc dßng ®iÖn th× ®iÒu chØnh ®îc m«men vµ ®iÒu chØnh ®îc gia tèc cña hÖ thèng.
b. Tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn dïng hµm tèi u m«®ul:
Trong m¹ch vßng dßng ®iÖn cã dïng m¹ch ph¶n håi ©m dßng ®îc ®Ó lµm gi¶m sai sè vÒ tèc ®é khi ®iÒu chØnh.
TÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®îc lÊy tõ s¬ ®å ®o dßng xoay chiÒu 3 pha dïng biÕn dßng. S¬ ®å gåm 3 biÕn dßng lÊy ë 3 pha víi ®iÖn trë t¶i Ro. §iÖn ¸p s¬ cÊp biÕn dßng qua m¹ch chØnh lu cÇu ®i èt 3 pha ®îc ®a qua m¹ch läc RC ®Ó läc thµnh phÇn xoay chiÒu sau chØnh lu vµ ®a ra ®iÖn ¸p tû lÖ víi dßng ®iÖn (Ui) ®a vÒ lµm tÝn hiÖu ph¶n håi ©m dßng ®iÖn.
Ta ký hiÖu Pi lµ tû sè cña biÕn dßng th× ta cã hµm truyÒn cña c¬ cÊu ®o dßng ®iÖn lµ:
Fi(p) =
Trong ®ã: Ki = Pi . Ri : hÖ sè tû lÖ
Tfi = RC: h»ng sè thêi gian bé läc
S¬ ®å khèi cña m¹ch vßng dßng ®iÖn
R1
-E
Ui®
Ui®
(-)
I
H×nh III-12: S¬ ®å khèi m¹ch vßng dßng ®iÖn
Trong ®ã:
Ri: Bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn
KCL: HÖ sè khuÕch ®¹i m¹ch chØnh lu
Ki: HÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn
T®k, Tvo, Tfi, T lµ c¸c h»ng sè thêi gian cña m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh lu, sù chuyÓn m¹ch chØnh lu, xen x¬ ®o dßng, phÇn øng.
Khi tæng hîp nÕu hÖ truyÒn ®éng ®iÖn cã h»ng sè thêi gian c¬ häc rÊt lín, lín h¬n h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ cña m¹ch phÇn øng th× cã thÓ soi suÊt ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ kh«ng ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh cña m¹ch vßng dßng ®iÖn (tøc lµ coi E = 0 hoÆc E = 0). Do ®ã ta bá qua sù t¸c ®éng cña suÊt ®iÖn ®éng E trong khi tæng hîp.
Hµm truyÒn cña m¹ch vßng dßng ®iÖn (Hµm truyÒn cña ®èi tîng ®iÒu chØnh).
So(p) = (3-17)
Trong ®ã c¸c h»ng sè thêi gian Tw, Ti, T®k lµ rÊt nhá so víi h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ T.
§Æt Tsi = Tvo + T®k + Tfi ta cã:
Soi(p) = víi Tsi < T (3-18)
Dïng tiªu chuÈn tèi u m«®ul ®Ó tæng hîp bé ®iÒu chØnh R(p) nh»m khö ®îc h»ng sè thêi gian T cña kh©u qu¸n tÝnh cã h»ng sè thêi gian lín ta cã hµm truyÒn bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn lµ:
Ri(p) = (3-19)
= (3-20)
= (3-21)
Nh vËy bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Ri(p) cã cÊu tróc lµ kh©u tû lÖ tÝch ph©n PI.
Dïng s¬ ®å H 3-13 ®Ó thùc hiÖn hµm truyÒn trªn (3-21).
Víi KRi =
TRi = R2 x C2
R1
R1
R2
C2
Ui®
Ui
U®k
(+)
(-)
R3
Ui
R1
R1
R3
R2
U®k
Ui®
_
+
C2
H×nh III-13: CÊu tróc bé ®iÒu chØnh PI
Hµm truyÒn cña m¹ch vßng dßng ®iÖn víi bé ®iÒu chØnh Ri(p) lµ:
(3-22)
do Ti nhá nªn bá qua thµnh phÇn (Tsi)2P2.
(3-23)
Víi bé ®iÒu chØnh Ri(p) ®· tæng hîp theo tiªu chuÈn tèi mu m«®ul th× qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh qu¸ ®é sÏ kÕt thóc sau thêi gian Tq® = 8,4Tsi vµ qu¸ ®é ®iÒu chØnh lµ 4,3%.
Tõ c¸c th«ng sè:
KCL =
Ki =
Ta cã:
b = 0,6 (m¸y c«ng suÊt nhá)
h = 0,85 (hiÖu suÊt cña ®éng c¬)
Tvo =
Chän Tfi = 1 x 10-3S
Tsi + Tfi + Tvo = 2,66 x 10-3S
Ri(p) = KPi x
Chän th«ng sè cho m¹ch cña bé ®iÒu chØnh Ri(p):
TRi = 12 x 10-3 = R2 x C2
Chän C2 = 1mF. Ta cã R2 = 40KW
KRi = 1,36 = R2 / R1a ® Ria = 29,5 KW
Chän R1 = 10 KW
R3 = 5 KW
Hµm truyÒn m¹ch vßng kÝn cña m¹ch vßng dßng ®iÖn:
Fi(p) =
Ui®
Ui®
(-)
I
_
Sau khi tæng hîp theo tiªu chuÈn tèi u m«®ul th× cÊu tróc to¸n häc cña m¹ch vßng dßng ®iÖn nh h×nh (H3-14).
HÖ thèng kÝn víi tÝn hiÖu ®Çu vµo Ui® vµ tÝn hiÖu ra lµ I cã cÊu t¹o to¸n häc lµ:
Uid
I
2.2.4. Tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é:
a. Giíi thiÖu vÒ m¹ch vßng tèc ®é:
Rw
Ri
Fx
B§
§
Si
Sw
w
(-)
Uw
Uk
MC
U®
U®k
Uid
(-)
Ui
U®w
HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é lµ hÖ thèng mµ ®¹i lîng ®îc ®iÒu chØnh lµ tèc ®é gãc cña ®éng c¬ ®iÖn, c¸c hÖ nµy rÊt thêng gÆp trong thùc tÕ kü thuËt. HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®îc h×nh thµnh tõ hÖ thèng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. C¸c hÖ thèng nµy cã thÓ lµ ®¶o chiÒu hoÆc kh«ng ®¶o chiÒu. Do c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ mµ hÖ cÇn ®¹t v« sai cÊp 1 vµ v« sai cÊp 2. NhiÔu cña hÖ thèng chÝnh lµ m«men t¶i Mc. Tuú theo yªu cÇu cña c«ng nghÖ mµ c¸c bé ®iÒu chØnh R cã thÓ ®îc tæng hîp theo hai tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hoÆc theo nhiÔu t¶i M. Trong trêng hîp chung hÖ thèng ph¶i cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèt tõ hai phÝa tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lÉn tõ phÝa tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n.
CÊu tróc hÖ ®iÒu chØnh tèc ®é
b. Tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é dïng ®iÒu chuÈn tèi u m«®ul:
Trong m¹ch vßng tèc ®é dïng m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é ®Ó æn ®Þnh tèc ®é ®iÒu chØnh. TÝn hiÖu ®o tèc ®é ®îc lÊy tõ m¸y ph¸t tèc 1 chiÒu.
Khi tõ th«ng m¸y ph¸t tèc lµ kh«ng ®æi ®iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t tèc lµ:
Uw = Kw . w - RI - DUCT
NÕu chän ®iÖn trë ®ñ lín, gÇn ®óng ta cã.
Uw » Kw . w
Khi cã bé läc ®Çu ra th× hµm truyÒn m¸y ph¸t tèc lµ:
FiF(p) = (3-24)
Trong ®ã:
Kw: HÖ sè tû lÖ
I: Dßng t¶i cña m¸y ph¸t
R¦: §iÖn trë phÇn cøng cña m¸y ph¸t
Tfw: H»ng sè thêi gian bÞ läc
DUCT: Tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn chæi than
RT
Uw
R
C
w
Tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é theo tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn (coi Mc = 0)
Víi m¹ch vßng dßng ®iÖn ®· ®îc tæng hîp theo tiªu chuÈn tèi u m«®ul. Tõ biÓu thøc (3-23).
U®w
Uw
w
-MC
(-)
M
U®i
Ta x©y dùng cÊu tróc m¹ch vßng tèc ®é víi bé ®iÒu chØnh tèc ®é R (p). H×nh vÏ sau
H×nh : CÊu tróc M¹ch vßng tèc ®é víi hÖ ®iÒu chØnh R ( p )
Tõ s¬ ®å cÊu tróc cña m¹ch vßng tèc ®é cã hµm truyÒn cña ®èi tîng ®iÒu chØnh lµ:
Sow(p) = (3-25)
Trong ®ã: 2TS w = 2Tsi + Tfw
Tc =
Dïng tiªu chuÈn tèi u m«®ul ®Ó tæng hîp nh»m bï ®îc kho¶ng thêi gian lín TC ta cã hµm truyÒn cu¶ bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw (p) lµ kh©u tû lÖ (p).
Sw(p) = (3-26)
Nh vËy víi bé ®iÒu chØnh tèc ®é R (p) ®· tæng hîp ®îc theo tiªu chuÈn tèi u m«®ul th× hµm truyÒn cña m¹ch vßng kÝn lµ:
Fw(p) = (3-27)
Hµm truyÒn cña m¹ch vßng tèc ®é tÝn hiÖu ®Æt tèc ®é U®cv(p) vµ tÝn hiÖu Ra lµ w(p) lµ:
(3-28)
KiÓm tra ¶nh hëng cña nhiÔu phô t¶i ®Õn ®é qu¸ ®iÒu chØnh vµ ®é chÝnh x¸c tÜnh.
Ta coi U®w = Const hay DUw® = 0 cßn M/c = 0. B©y giê m¹ch vßng víi tÝn hiÖu vµo lµ Mc = 0 vµ tÝn hiÖu ra lµ:
= - (3-29)
Víi Mc = 1 [t] th× ta cã:
Dw(p) = -
Gi¸ trÞ sai lÖch tÜnh ew (µ) = Dw (µ) = lim Dw (p)
P ® 0
Dw(µ) = -
VËy víi Rw(p) lµ kh©u tû lÖ th× hÖ thèng ®¹t v« sai cÊp mét víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn (Uw®) nhng l¹i lµ h÷u sai víi tÝn hiÖu nhiÔu (Mc) vµ cã sai lÖch tèc ®é µ lµ:
Dw(µ)
c. Tæng hîp m¹ch vßng theo tiªu chuÈn tèi u ®èi xøng.
- Tæng hîp theo tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn (Coi Mc = 0)
Tõ hµm truyÒn cña ®èi tîng ®iÒu chØnh lµ:
Sow(p) =
§Æt 2Tsw = 2Tsi + Tfw cã:
Sow(p) =
Dïng tiªu chuÈn tèi u ®èi xøng víi hµm truyÒn d¹ng (3-10) ®Ó tæng hîp bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rµ(p).
Sw(p) =
Sw(p) =
= KRw x (3-31)
Víi KRw = ; TRw = 8Tsw
Nh vËy bÞ ®iÒu chØnh Rw(p) tæng hîp theo tiªu chuÈn tèi u ®èi xøng lµ kh©u tû lÖ tÝch ph©n PI.
Hµm truyÒn hÖ hë:
Fo(p) = Sow(p) x Rw(p) = (3-32)
Hµm truyÒn hÖ kÝn:
F(p) = = (3-33)
KiÓm tra ¶nh hëng cña nhiÔu phô t¶i ®Õn ®é qu¸ ®iÒu chØnh vµ ®é chÝnh x¸c tÜnh.
Ta coi U®w = 0 hay Du® = 0 cßn Mc ¹ 0 cßn tÝn hiÖu ra lµ Dµ:
x
(3-34)
Khi nhiÔu t¶i MC = 1[1] ta cã:
=
Gi¸ trÞ sai lÖch tÜnh ew (µ) = Dw(µ) = lim Dw(p)
Dw(µ) = 0 P ® 0
KÕt qu¶ m¹ch vßng ®iÒu chØnh lµ v« sai cÊp 2 víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ lµ v« sai cÊp 1 ®èi víi tÝn hiÖu nhiÔu. Do ®ã khi ®· æn ®Þnh th× sai lÖch tèc ®é b»ng kh«ng. Tuy nhiªn khi tæng hîp hÖ thèng theo ph¬ng ph¸p ®èi u ®èi xøng ph¶i thªm kh©u t¹o tÝn hiÖu ®Æt ®Ó tr¸nh qu¸ ®iÒu chØnh. Kh©u ®¹i tÝn hiÖu nµy cã hµm truyÒn lµ mét kh©u qu¸n tÝnh ®îc ®Æt ngoµi m¹ch vßng tèc ®é.
Hµm truyÒn cña kh©u t¹o tÝn hiÖu ®Æt lµ:
F(p) = (3-35)
§01
U®v
U®w
§02
_
+
R01
C2
_
R03
R02
Dïng m¹ch ®iÖn sau thùc hiÖn hµm truyÒn cã biÓu thøc (3-35)
H×nh III-17: CÊu tróc kh©u t¹o tÝn hiÖu ®Æt
Tõ c¸c th«ng sè:
K =
Chän Tfw = 5 x 10-3S ta cã: 2T sw = 2Tsi + T= = 10,32 x 10-3S
TC =
Rw(p) = KRw .
Chän th«ng sè cho m¹ch cña bé ®iÒu chØnh Rw(p)
TRw = 41,28 x 10-3 = R2C2
Chän C2 = 0,47 mF ® R2 = 88KW
KRw = 47,23 = R2/R1a ® R2/R1a ® R1a = 1,86
Chän R1 = 10 K W
R3 = 5 KW
Chän th«ng sè cho m¹ch cña kh©u t¹o tÝn hiÖu ®Æt.
R1 . C2 = 8T = 41,28 . 10-3
Chän C2 = 1 mF ® R1 = 41,28 KW
CÊu tróc to¸n häc cña m¹ch vßng tèc ®é:
0,65
(-)
Uw
U®i
I
w
-Mc
M
U®v
U®w
Víi cÊu tróc to¸n häc cña m¹ch vßng tèc ®é nh trªn th× qu¸ tr×nh qu¸ ®é ®iÒu chØnh sÏ kÕt thóc sau thêi gian.
Tq® = 13,3 (2T) vµ ®é qu¸ ®iÒu chØnh: dmax% = 8,1%
Ch¬ng IV:
TÝnh chän m¹ch lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn
I. M¹ch lùc
Th«ng sè ®éng c¬.
- C«ng suÊt : 1 KW.
- Dßng ®iÖn phÇn øng : 6A
- §iÖn ¸p phÇn øng : 220V-1 chiÒu
- §iÖn ¸p kÝch tõ : 220V-1 chiÒu
- Tèc ®é ®Þnh møc : 3000 vßng/phót
C
R
T4
C
R
T1
C
R
T6
C
R
T3
C
R
T2
C
R
T5
§C
MF
BA
A
B
C
S¬ ®å m¹ch lùc vµ bé biÕn ®æi
- Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é: Thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬.
- CÊu tróc bé ®iÒu chØnh: Sö dông 2 m¹ch vßng tèc ®é vµ dßng ®iÖn.
- CÊu tróc bé biÕn ®æi: Sö dông 6 Tiristor m¾c theo s¬ ®å cÇu chØnh lu 3 pha.
- M¹ch b¶o vÖ cã chøc n¨ng b¶o vÖ hoµn chØnh gåm:
+ B¶o vÖ qu¸ dßng
+ B¶o vÖ mÊt tõ th«ng
+ B¶o vÖ mÊt pha.
Nguån ®iÖn sö dông: Nguån 3 pha x 380v tÇn sè 50 HZ.
I.1.TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¹ch lùc
1. 1TÝnh to¸n chän van tirstor
a./ §iÖn ¸p
- M¸y biÕn ¸p ®Çu vµo cã c«ng suÊt kiÓu biÕn kho¶ng:
P = 1,045p® = 8 x 220 x 1,045VA
- VËy dù kiÕn tæn thÊt ®iÖn ¸p trªn thµnh phÇn ®iÖn trë biÕn ¸p lµ 10%, trªn thµnh phÇn ®iÖn kh¸ng 2%, sôt ¸p trªn 2 van lµ 3V.
- Tõ biÓu thøc:
g1Ud0cosamin= g2E®m + SDUV + Imax R + D"gmax + DUr
Trong ®ã:
Ud0 : Lµ ®iÖn ¸p kh«ng t¶i cña chØnh lu
g1: hÖ sè tÝnh ®Õn sù suy gi¶m cña ®iÖn ¸p líi : 0,95.
g2: HÖ sè dù tr÷ m¸y biÕn ¸p g2 = 1,04 ¸1,06
amin: Gãc ®iÒu khiÓn cùc tiÓu ®èi víi s¬ ®å kh«ng ®¶o chiÒu amin= 0.
Imax : Dßng ®iÖn phÇn øng cùc ®¹i (2 ¸2,5)I®m
D"gmax : Sôt ¸p cùc ®¹i do trïng dÉn g©y ra.
Trong ®ã:
I® dm: Dßng ®Þnh møc bé biÕn ®æi coi b»ng I®m.
R : §iÖn trë phÇn øng ®éng c¬.
R = 0,5(1 - h®m)
E dm : SuÊt ®iÖn ®éng ®Þnh møc ®éng c¬.
E dm= Udm- Idm.R
TÝnh to¸n:
Dur = 0,1 x 220 = 22v.
Dug®m = 0,02 x 221 = 4,4v.
Dugmax = x Du g®m = 2,0 x 4,4 = 8,8v.
R = 0,5(1 - 0,85) = 2,75W
Imaxx R= 2,75 x 6 x 2 = 32v.
E ®m = 220 -(6 x 2) = 208V
Thay vµo ta cã :
0,95Ud0= 1,06 x 204 + 32 + 3 + 8,8 + 22
U®0= = 296,57v
Mµ Ud0= vËy U2 = = 220v
- Tû sè m¸y biÕn ¸p:
+ S¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ®Êu Y : §iÖn ¸p Ufa : 220v.
+ Thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®Êu Y : §iÖn ¸p Ufa: 117v
- §iÖn ¸p ngîc trªn mçi van ph¶i chÞu lµ:
Ungmax = = 2,45 x 127 = 311v.
- §Ó an toµn cho van ta chän hÖ sè dù tr÷ k = 1,6.
Ungmax = k . 2,45 . U2 = 489v.
b./ TÝnh dßng ®iÖn:
- Dßng trung b×nh qua mçi van :
IVTB = = 2,7A.
- §Ó an toµn cho van ta chän hÖ sè dù tr÷ k = 1,2.
IV = 1,2 x 2,7 = 3,25A
- Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng chÈy trong mçi pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p.
I2= 0,816 x 8 = 0,5A
- Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ch¶y trong mçi pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p.
I1 = 0,58 x 6,5 = 3,8A.
VËy ta chän 6 van TIRISTOR lo¹i T C-10 c¸c th«ng sè ghi ë b¶ng 4-1:
M· hiÖu
ITH
Ungmax (KV)
Du (V)
tff (ms)
Ig (A)
Ug(V)
di/dt (A/ms)
Du/dt (v/ms)
T-25
25
0,05 – 1
1
25 – 200
0,3
5
10
20
2. Chän m¸y biÕn ¸p:
- C«ng suÊt thø cÊp:
S2 = 3U2I2 = 3 x 127 x 6,5 = 2476W
- C«ng suÊt s¬ cÊp
S1 = 3U1I1 = 3 x 220 x 3,8 = 2508W
- C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p:
S = = 2492 W
- Chän m¹ch tõ 3 trô, tiÕt diÖn mçi trô ®îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm:
Q = k (cm2)
Trong ®ã : k = 5 ¸6 nÕu lµ biÕn ¸p kh«.
Q = 6 = 24,37 (cm2)
- M¹ch tõ cã d¹ng nh h×nh vÏ, b»ng tõ silic tæn thÊt 1,3W/kg, träng lîng 7,5kg/dm3.
a. Trô:
TiÕt diÖn th« : 6 x 3 + 3 x 3 = 27cm2.
TiÕt diÖn hiÖu qu¶ : 0,95 x 27 = 25,65 cm2.
Träng lîng : 7,5 x 0,2565 x 1,7 x 3 = 9,8kg.
b. Quy l¸t.
TiÕt diÖn th« : 6 x 6 = 36cm2.
TiÕt diÖn hiÖu qu¶ : 0,95 x 36 = 25,65 cm2.
Träng lîng : 7,5 x 0,342
c. Tõ c¶m:
- Trong c¸c trô chän Bm = 1,1Tesla
- Trong c¸c lo¹i chän
B’m = 1,1 x = 0,825T
d. D©y quÊn.
- Sè vßng d©y s¬ cÊp:
n1 =
- Sè vßng d©y thø cÊp:
n2 = 3,51x = 204 vßng.
- Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = J2 = 2,75A/mm2.
- §êng kÝnh d©y phÝa s¬ cÊp:
d1 = = 1,32mm
- §êng kÝnh d©y phÝa thø cÊp:
d2 = = 1,7mm
Tra b¶ng chän d©y ;
- D©y s¬ cÊp : d1 = 1,35; 12,7g/m; 0,0123W/m
- D©y thø cÊp : d2 = 1,74; 21,1g/m; 0,0373W/m
* èng quÊn d©y:
- B¸n kÝnh trong cña vßng trßn ngo¹i tiÕp mçi trô:
= 33,5mm
- Lång vµo mçi trô mét èng d©y quÊn lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn dïng 1,0m cã b¸n kÝnh trong 34mm. VËy b¸n kÝnh trong èng d©y quÊn s¬ cÊp: 35mm.
* D©y quÊn s¬ cÊp:
351 vßng chia lµm 4 líp:
(3 x 98 + 87 vßng).
Gi÷a hai líp giÊy c¸ch ®iÖn dµy 0,1mm.
- BÒ dµy d©y quÊn s¬ cÊp:
e2 = d2 x 3 + 0,1 x 2 = 5,42 mm
- ChiÒu dµi d©y thø cÊp :
l2 = 2p. 48,4 . 10-3 . 204 = 62m
- §iÖn trë d©y quÊn thø cÊp ë 750C.
r2 = 0,0373 x 62 (1 + 0,04 . 75) = 3W.
* §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn kh¸ng:
DUg =
Trong ®ã: X = 8p2
X = 8.3,142 . 2,042 x .3,14.10-7=0,32W
§iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë
DUr = = 27,59v.
- Tæng trë ng¾n m¹ch:
Z2= = 3,46W
- Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch:
Ingm = = 36,7A
3./ Chän thiÕt bÞ ®ãng c¾t:
- Chän ¸p t« m¸t nguån (AT) 3 pha . 500v - 10A
- Chän khái ®éng tõ (K§T) : 10A
4./ Bé biÕn ®æi
Sö dông s¬ ®å cÊu tróc 3 pha cã m¹ch R-C nh»m b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn ¸p trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch g©y ra.
- Chän R = 150W/51W
- Chän C = 0,1 mF/600v
II. M¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn tö.
II.1. khèi nguån cung cÊp ®ång pha.
1.1. Chän ph¬ng ¸n cung cÊp :
XuÊt ph¸t tõ c¸c nguån ®iÖn ¸p cÇn cung cÊp lµ;
+ Nguèn ®iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn
± 15V vµ + 10V.
+ Nguån ®iÖn ¸p ®ång pha ®Ó cung cÊp cho m¹ch t¹o xung vµ c¸c r¬le b¶o vÖ +24V.
+ Nguån ®iÖn ¸p ®ång pha ®Ó cung cÊp cho m¹ch ®iÖn ¸p tùa ®ång pha : 6V.
Chän ph¬ng ¸n vÒ khèi nguån cung cÊp vµ ®ång pha lµ sö dông 3 biÕn ¸p 1 pha c«ng suÊt 30W cã c¸c ®Çu ra thø cÊp c¸ch ly ®iÖn ¸p ra cña c¸c cuén thø cÊp lµ.
+ Cuén W11, W12, W13 lµ c¸c cuén d©y thø cÊp cã ®iÓm gi÷a cho ra ®iÖn ¸p : 6V/100mA ®Ó cung cÊp cho m¹ch t¹o ®iÖn ¸p tùa ®ång pha.
+ Cuén W21, W22, W23 lµ c¸c cuén cho ra ®iÖn ¸p 15V/1000mA ®Ó cung cÊp cho nguån c«ng suÊt.
+ Cuén W31, W32, W33 lµ c¸c cuén cho ra ®iÖn ¸p 16V/0,5A ®Ó cung cÊp cho nguån ®iÒu khiÓn.
1.2. M¸y biÕn ¸p ®ång pha
1.2.2. TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p ®ång pha
Do 3 biÕn ¸p 1 pha giång nhau ®Òu cã 3 cuén thø cÊp cã c«ng suÊt S21, S22, S23 nªn.
S2 = S21 + S22 + S23
Víi S21 = 2 U21I21= 2 x 6 x 0,1 = 1,2W
S22 = U22I22= 15 x 1 = 15W
S23 = U23I23= 16 x 0,5 = 8W
C«ng suÊt cuén s¬ cÊp cña mét biÕn ¸p:
S11 = 220 x m1 x I21 = 220 x x 0,01 = 0,6W
S12 = 220 x m2 x I22 = 220 x x 1 = 15 W
S1 = S11+ S12 + S13 = 23,6W
Chän m¹ch tõ 2 trô tiÕt diÖn ®îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm
Q = k = 2,4cm2
Chän m¹ch tõ c¶m trong mçi trô : B = 4,4Tesla
Sß vßng d©y quÊn s¬ cÊp:
n1 = = 1463 vßng
Sè vßng d©y c¸c cuén thø cÊp
+ Cuén thø cÊp W11: 2 cuén cã sè vßng lµ : n21 = 1463 = 40vßng
+ Cuén thø cÊp W21; W31; n22 = 100 vßng; n23 = 1463 = 106 vßng
Chän mËt ®é dßng ®iÖn : J1 = J2 = 2,75 A/mm2.
§êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp
d21 = = 0,21mm
d22 = = 0,68mm
d23 = = 0,48mm
Tra b¶ng ta ®îc
- §êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp:
d1 = 0,23mm 0,369g/m 0,433W/m
- §êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp:
d21 = 0,21mm 0,308g/m 0,52W/m
d22 = 0,69mm 3,32g/m 0,0461W/m
d23 = 0,49mm 1,68g/m 0,0914W/m
1.3. Khèi nguån
1.3.1. Khèi nguån ®iÒu khiÓn.
H×nh IV-2: . M¹ch ®iÖn nguån ®iÒu khiÓn.
Khèi nguån ®iÒu khiÓn lÊy ®iÖn ¸p th× c¸c cuén thø cÊp biÕn ¸p ®ång pha W31, W32, W33 ®Êu Y ®Ó chia thµnh ®iÖn ¸p 1 chiÒu nhê cÇu chØnh lu ®ièt (D1 - D6). ®iÖn ¸p ®· chØnh lu ®îc läc bëi tô C2, C3 qua hai IC æn ¸p.
7815 cho ra ®iÖn ¸p + 15 v«n
7915 cho ra ®iÖn ¸p - 15 v«n
C¸c ®iÖn ¸p nµy l¹i ®îc läc bëi c¸c tô C, C6 vµ C5, C7 t¹o ra c¸c nguån æn ¸p ±15V cÊp cho nguån nu«i c¸c K§TT.
LED L1 chØ thÞ b¸o cã nguån 15V, R3 lµ ®iÖn trë h¹n chÕ ®iÖn ¸p cho L2.
- nguån +15V t¹i ®iÓm B tiÕp tôc ®îc ®a vµo IC LM 317 ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p chuÈn 10V cung cÊp cho chiÕt ¸p tèc ®é LED L3 b¸o chØ thÞ lµ nguån 10V.
- §ièt D7 m¾c nèi tiÕp víi ®Çu ra d¬ng cña cÇu ®ièt cho phÐp lÊy ra tõ anèt cña nã (®iÓm A) ®a ®Õn m¹ch b¶o vÖ mÊt pha.
1.3.2. Khèi nguån c«ng suÊt lÊy ®iÖn ¸p tõ 3 cuén thø cÊp biÕn ¸p ®ång pha lµ W21, W22, W23 ®îc ®Êu Y ®Ó ®a thµnh ®iÖn ¸p 1 chiÒu nhê cÇu chØnh lu ®ièt (D9 - D14). Bé läc tô C9 vµ ®iÖn trë h¹n chÕ R6 ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p +24V cung cÊp cho c¸c r¬ le b¶o vÖ (nguån Un). §iÖn ¸p Un göi qua tiÕp ®iÓm RL1-3 (lµ tiÕp ®iÓm cña r¬ le mÊt pha) ®Ó t¹o ra UCS cung cÊp cho m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn.
LED L4 b¸o cã nguån UCS, ®iÖn trë h¹n chÕ R7 ®Ó h¹n chÕ ®iÖn ¸p cho L4.
1.3.3. Khèi nguån ®ång pha.
LÊy ®iÖn ¸p tõ c¸c cuén thø cÊp cã ®iÓm cña biÕn ¸p ®ång pha W11, W12, W13 ®a vµo bé chØnh lu 1 pha 2 nöa chu kú ®Ó to¹ ra ®iÖn ¸p ®ång bé víi nguån cÊp cho m¹ch t¹o ®iÖn ¸p ®Ó ®iÒu khiÓn më c¸c TIRISTOR cña cÇu chØnh lu ®iÒu khiÓn m¹ch lùc.
H×nh IV-3: . M¹ch ®iÖn nguèn c«ng suÊt.
1.4. Khèi b¶o vÖ.
1.4.1. B¶o vÖ qu¸ dßng.
Yªu cÇu: M¹ch ph¶i ®¶m b¶o khi khëi ®éng ®éng c¬ th× kh«ng t¸c ®éng. Nhng khi cã hiÖn tîng qu¸ dßng sù cè th× ph¶i cã t¸c ®éng c¾t ®iÖn K§TK b»ng viÖc nh¶ tiÕp ®iÓm thêng kÝn RL2-2 lµ tiÕp ®iÓm b¶o vÖ qu¸ dßng.
RESET
R19 . 1K R20 . 1K R21 . 10K Q2 Q2
P2 . 10 K
RL2 - 4
D21
RL2
Tíi K3TJ chØ thÞ m«men
SET3A
Tíi K3 TT chØ thÞ momen
R25
4,7K
T26562
R18. 10K R17 . 21K
R22.10K
R23.100K
R24 . 2,2K
P1. 1K
C12 C13
100mF
100mF
Ui
Tíi bé ®iÒu chØnh
H×nh IV-4: M¹ch b¶o vÖ qu¸ dßng
R¬ le b¶o vÖ qu¸ dßng dïng 3 tiÕp ®iÓm.
RL2-1: TiÕp ®iÖn cho ®Ìn LED b¸o qu¸ dßng tõ nguån 24V.
RL2-2: Lµ tiÕp ®iÓm thêng kÝn cÊp ®iÖn cho K§T khi qu¸ dßng.
RL2-3: TiÕp ®iÖn cho ®Ìn b¸o sù cè tõ nguån 220V.
Nguyªn lý ho¹t ®éng:
TÝn hiÖu dßng ®iÖn (thÓ hiÖn díi d¹ng ®iÖn ¸p mét chiÒu), ®îc lÊy qua bé SET SA (OMRON). Thùc chÊt ®Êy lµ dßng biÕn ®éng 3 pha. §iÖn ¸p ra mét chiÒu tû lÖ víi dßng ®iÖn m¹ch lùc. Khi ®ñ t¶i diÖn ¸p nµy cì 24V.
LÊy trªn ph©n ¸p R17 – R18 vµ tô läc C12 ®Ó lÊy tÝn hiÖu dßng ®iÖn Ui lµm tÝn hiÖu håi tiÕp vÒ dßng ®iÖn cÊp tíi bé ®iÒu chØnh.
TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®îc ®a ®Õn Trig¬ Smit (t¹o bëi K§TT Q2) ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p ngìng lÊy trªn chiÕt ¸p P2.
Khi ë tr¹ng th¸i b×nh thêng th× ®iÖn ¸p d¬ng tõ biÕn ¸p dßng lín h¬n ®iÖn ¸p ngìng ©m lÊy trªn chiÕt ¸p P2 th× ®Çu ra Q2 b·o hoµ ©m. Do ®ã T2 më, R¬ le RL2 ®îc tiÕp ®iÖn tõ nguån(- Un)vµ t¸c ®éng ®Õn c¸c tiÕp ®iÓm RL2-1, RL2-2,RL2-3.
Sau khi xö lý xong sù cè ta Ên nót RESET ®Ó lËp l¹i tr¹ng th¸i b×nh thêng cho c¸c tiÕp ®iÓm RL2
III. Bé ®iÒu chØnh
Tõ nh÷ng ph©n tÝch ë phÇn nguyªn lý ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng cÊp cho ®éng c¬ nhê thay ®æi ®iÖn ¸p U®k sÏ t¨ng ®îc ®é cøng ®Æc tÝnh b. Tõ ®ã sÏ më réng ®îc d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é vµ gi¶m ®îc sai sè tèc ®é t¬ng ®èi ë nh÷ng gi¶i ®Æc tÝnh c¬ thÊp trong d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é nhá h¬n sai sè cho phÐp th× ta sÏ cã mét hÖ truyÒn ®éng lµm viÖc víi sai sè tèc cho phÐp trong toµn gi¶i ®iÒu chØnh tèc ®é.
ChÝnh v× vËy ta x©y dùng mét bé ®iÒu chØnh ®Ó thay ®æi ®iÖn ¸p U®k b»ng hai m¹ch vßng håi tiÕp.
3.1. S¬ ®å cÊu tróc m¹ch vßng ®iÒu khiÓn.
BA
A
B
C
§ång fa
R¨ng ca
So s¸nh
T¹o xung
§ång fa
R¨ng ca
So s¸nh
T¹o xung
§ång fa
R¨ng ca
So s¸nh
T¹o xung
RI
Rw
F
Uw
Ui
T1
T3
T5
T4
T6
T2
H×nh IV-3: CÊu tróc m¹ch vßng ®iÒu khiÓn.
3.2. S¬ ®å m¹ch ®iÖn trë cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh.
T sè ®å cÊu tróc cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é ra vµ dßng ®iÖn RI ®· x©y dùng ta cã s¬ ®å m¹ch ®iÖn cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh nh sau:
M¹ch ®iÖn bé ®iÒu chØnh h×nh IV-4
3.3. Nguyªn lý ho¹t ®éng
3.3.1. Bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn.
Chøc n¨ng cña RI lµ bé ®iÒu chØnh P1 ®îc thiÕt lËp bëi K§TT Q5, ®iÖn trë R37, R38, tô C16, R39, P8.
H»ng sè thêi gian tÝch ph©n T = R39 x C16
HÖ sè khuyÕch ®¹i : §iÒu chØnh chiÕt ¸p P8.
§Çu vµo kh©u RI gåm c¸c tÝn hiÖu sau:
+ TÝn hiÖu ®Æt dßng ®iÖn (m«men lÊy tõ ®Çu ra cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw (cÊu t¹o tõ K§TT Q4) qua kh©u h¹n chÕ dßng (m«men) D28, D29, chiÕt ¸p P6, P7.
+ TÝn hiÖu ®o dßng ®iÖn t¶i tõ bé (biÕn dßng + chØnh lu) SET 3A. §Çu ra cña Q5 qua bé h¹n chÕ D30, D31 chiÕt ¸p P9, P10 ®Ó h¹n chÕ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña U®k kh«ng vît qu¸ biªn ®é ®Ønh cña ®iÖn ¸p r¨ng ca lµ 9V ®Ó ®a ®Õn kh©u so s¸nh t¹o gãc më a Bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn ®¶m b¶o ®iÒu chØnh dßng ®iÖn (m«men) ®¸p øng m«men trong qu¸ tr×nh tÜnh. Cßn trong h¹n chÕ ®é ®éng bé ®iÒu chØnh ®¶m b¶o tèi u ho¹t ®éng cña hÖ trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc víi gi¶m tèc.
3.3.2. Bé ®iÒu chØnh tèc ®é.
Chøc n¨ng cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw lµ bé ®iÒu chØnh PI ®îc thiÕt lËp bëi K§TTQ4, ®iÖn trë R33, R34, tô ®iÖn C15, ®iÖn trë R35, chiÕt ¸p P5.
Víi h»ng sè thêi gian tÝch ph©n t = R35 x C15, hÖ sè khuyÕch ®¹i thay ®æi bëi chiÕt ¸p P5.
§Çu vµo bé Rw gåm c¸c tÝn hiÖu sau:
+ TÝn hiÖu ®Æt tèc ®é: LÊy trªn chiÕt ¸p P4 lµ chiÕt ¸p tèc ®é ®Æt trªn mÆt m¸y.
+ TÝn hiÖu ®o tèc ®é lÊy tõ cuén d©y ph¸t tèc cña m¸y ph¸t.
+ ë tèc ®é ®Þnh møc 3000 vßng/phót ®iÖn ¸p 1 chiÒu cña cuén ph¸t tèc lµ 70v.
+ Dïng ph©n ¸p R44, R45 ®Ó lÊy ®iÖn ¸p nhá h¬n 10v qua kh©u läc R42, R43, C17, P7 ®Ó so s¸nh víi tÝn hiÖu tèc ®é lÊy trªn chiÕt ¸p P4 m¾c nèi tiÕp ®iÖn trë R46®Ó ®¶m b¶o ®éng c¬ vÉn ch¹y ë chÕ ®é thÊp nhÊt kho¶ng 100 vßng/ phót khi chiÕt ¸p tèc ®é ë vÞ trÝ cùc tiÓu.
_ §Çu ra cña K§TT Q4 qua bé h¹n chÕ D28, D29 chiÕt ¸pP6, P7 ®Ó ng¨n kh«ng cho ®iÖn ¸p vît qu¸ giíi h¹n x¸c ®inh bëi chiÕt tèc ®é P4. Bëi vËy nã ®¶m b¶o giíi h¹n ®îc dßng ®iÖn ë phô t¶ii trong qu¸ tr×nh t¨ng vµ gi¶m tèc.
3.4. Chän thiÕt bÞ cho m¹ch ®iÒu khiÓn më TIRISTOR.
C¸c van Tristor : T1 ¸T6chän gièng nhau cã Ug = 7v, Ig = 0,3A.
Chän biÕn ¸p xung (BAX) cã hÖ sè m = 3.
§iÖn ¸p thø cÊp BAX : U2 = Ug + DU = 7 + 1 = 8v.
§iÖn ¸p s¬ cÊp BAX : U2 = m x U2 = 3 x 8 = 24v.
Dßng ®iÖn thø cÊp BAX : I2 = 0,3A.
Dßng ®iÖn s¬ cÊp BAX : I1 = = 0,1A
Chän transitor T5 lµm viÖc ë chÕ ®é xung lo¹i.
2Sc - 517 cã UCE= 60v. ICMAX = 2A; b = 10/40.
Chän dßng Ic5 lµm viÖc : 0,1A
Ta cã IBT5 = = 0,01A
Chän Transitor T4 lµm viÖc ë chÕ ®é xung lo¹i.
2SC - 755 cã UCE= 75v. ICMAX = 1A; b = 5.
Chän dßng IC4 lµm viÖc : 0,01A
Ta cã IB4= = 0,02A
TÝnh chän ®iÖn trë
R62= = 2,4KW
Víi c¸c IC thuËt to¸n chän dïng lo¹i IC 741, dïng nguån nu«i ±15v.
Chän UR4 cña Q8 lµ 15v ta tÝnh chän ®iÖn trë R50
R50 = = 7,5KW
Chän 2 ®iÖn trë vµo cña K§TT Q8 lµ R47, R48= 10kW, do ®iÖn trë vµo K§TT lµ rÊt lín nªn R47, R48 tù chän ®îc gi¸ trÞ mµ kh«ng bÞ ¶nh hëng ®Õn m¹ch ®iÖn.
Khèi t¹o xung r¨ng ca:
- §ièt D35 lµ ®ièt æn ¸p ®Æt ngìng cho biªn ®é ®Ønh cña xung r¨ng ca : Chän D35 lo¹i ®ièt æn ¸p 9v.
- qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn cho tô C19 tõ nguån +15v.
UC= do iC = cnt nªn
UC=
Chän tô C19 = 1mF
Chän thêi gian n¹p Tn¹p = 2ms = 2.10-3s ta cã : SAu 2.10-3s th× tô C19 sÏ ®îc n¹p ®Õn ®iÖn ¸p 9v nªn
IC = = 4,5 . 10-3A
TÝnh chän ®iÖn trë h¹n chÕ dßng n¹p P12 vµ R45
IC n¹p = = 4,5.10-3A
=> P12 + R45= = 3,3kW
chän P12 = 5kW, R45 = 470kW
- Qu¸ tr×nh phãng cña tô C19
Víi thêi gian phãng Tphãng = 8.10-s tô C19 sÏ phãng hÕt ®iÖn.
UC = UC0 Víi UC0 b¾t ®Çu qu¸ tr×nh phãng ®iÖn ¸p 9v.
IC phãng = = 1,125 x 10-3A
TÝnh chän ®iÖn trë h¹n chÕ dßng phãng lµ R46
R46= = 12,4kW
- Chän ®iÖn trë ph©n ¸p t¹i tÝn hiÖu ®Æt cho Q6: R44 vµ P11. Do gi¸ trÞ ®Æt ®iÖn ¸p ®Ó so s¸nh cã gi¸ trÞ rÊt bÐ nªn chän dßng qua R44vµ P11 lµ ta cã:
R44 + P11= = 5kW
U®Æt Q6 = x P11 lµ gi¸ trÞ nhá nªn
Chän R44 = 3,9kW
P11= 1kW
- Chän ®iÖn trë ph©n ¸p t¹o tÝn hiÖu so s¸nh cho Q0: R42, R43. Qua ph©n ¸p R42, R43 lÊy ra tÝn hiÖu ®iÖn ¸p cã biªn ®é 5 v ®Ó ®a vµo Q6.
Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p lín nhÊt qua chØnh lu :
Umax = 2. = 16,9V
Chän dßng t¶i qua ph©n ¸p 10-3A
R42 + R43= = 16,9kW
U55Q6 = x R43= 5V.
Nªn chän R42 = 12kW; R43= 4,9 kW
- Chän ®iÖn trë R49, R54 cã nhiÖm vô t¹o ra ®iÖn thÕ ©m trªn cùc Baz¬ cña T4 hoÆc T6 khi cùc tÝnh cña nguån thay ®æi , ®Ó ®¶o tÝn hiÖu më ®Õn c¸c cùc ®iÒu khiÓn G1 hay G4 ®óng thø tù
+15V
- 6V
D38
R49
R50
T4
UBT4 = VBT4(-6V)
Mµ UBT4= x R49 víi R50= 7,5 kW
Chän R49 = 2,5 kW =>VBT4= 5,25v - 6V = - 0,75v
VËy chän R49= R54 2,5kW
Bé ph¸t xung cao tÇn theo yªu cÇu f = 5kz
Ta cã:
T = = 2.10-4s
T = 2T1 =(R56 + P13)C20 ln
R57, R58 cã t¸c dông t¹o ra ®iÖn ¸p Ur ®Ó so s¸nh víi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn UC ®Ó ®Þnh ra thêi gian phãng n¹p tô C20.
Chän R57 = 10kW
R58= 5kW
Ur = = 5v
Ta cã T = 2T1 = (R56+ P13). 1,38 . C20= 2.10-4s
=> R56 + P13= = 14,5kW
Chän R56= 10k
P13 = 10K
Chän Transitor T8 lo¹i MP - 25 cã : UCE = 40v; ICMAX = 300mA
Chän dßng IC8= = 2.10-3
TÝnh chän ®iÖn trë R59:
R59 = = 7,5KW
§Ó tr¸nh t×nh tr¹ng transitorr T4bÞ më tuyÕn tÝnh trong suèt qu¸ tr×nh cã xung ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt vµo cùc baz¬. Ta chän ®iÖn trë R55 sao cho ®iÖn thÕ t¹i cùc baz¬ cña T4 cã gi¸ trÞ ©m mçi khi kh«ng cã xung ®iÖn ¸p ©m tõ bé ph¸t xung ®ång hå tíi.
+15V
-15V
D39
R51
R50
T4
R55
2,1.10-3
=> R51+ R55= 6470W
Chän R51= 470W
R55 = 6kW
VËy VBT4 = 15 - 2,1.10-3.R50 = 15 - 2,1.10-3 . 7,5kW
= - 0,78v.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tính toán thiết kế hệ truyền động T-Đ.doc