Tên đề tài : Thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển doc

Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sứcđiện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

- Động cơ có các thông số Uđm= 220V(DC),Pđm =0.2KW,Iđm= 1.2A

N=2000 V/ph

- Các trang thiết bị máy móc

- Tài liệu chuyên môn

1 Phân tích, lựa chọn phương án

2 Lý thuyết và các vấn đề liên quan

3 Phân tích, lựa chọn thiết bị

4 Lập trình điều khiển và mô phỏng

5 Sản phẩm của đề tài : Quyển thuyết minh và các bản vẽ,

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Đỗ Công Thắng

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Ngày Tháng Năm 2012

Nhận xét của giáo viên phản biện

Ngày Tháng Năm 2012

Lời nói đầu

Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng 1 vai trò rất quan trọng trong quátrình công nghiệp hoá đất nước Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ thốngtruyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tựđộng hoá cho các quá trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tửcông suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so vớicác hệ truyền động thông thường như: khuếch đại từ, máy phát - động cơ

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong nội dung môn học Điện tử công suất chúng

em đã được giao thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo bộ chỉnh lưu cầu 1pha

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Nhóm sinh viên thực hiện

1 Vũ Phương Trung

2 Vũ Anh Tuấn

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CHUNG VỀ

ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều

Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điện hoặc động

cơ điện Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơ năng.Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Động cơ điện một chiều được

sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải Động cơ điện một chiềugồm những loại sau đây:

- Động cơ điện một chiều kích từ song song

- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và phần động (rôtor)

1.2.1 Phần tĩnh (stator)

Gồm các phần chính sau:

a Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích

từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện Cực từđược gắn chặt vào vỏ nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọccách điện

c Cổ góp:

Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điệnxoay chiều thành một chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điệnvới nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ tròn Đuôi vànhgóp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào cácphiến góp được dễ dàng

d Các bộ phận khác:

- Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy

- Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máythường làm bằng thép Cacbon tốt

1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:

A

B

Hình 1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều

Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng códòng điện Iư các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện từ

Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái

Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có phiếngóp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ cóchiều quay không đổi Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sứcđiện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.

Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư

Theo yêu cầu của đề bài ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều kích

rừ độc lập Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ không phụthuộc vào dòng điện phần ứng nghĩa là từ thông của động cơ không phụ thuộc vào phụtải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ

Hình2 : Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

1.4 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập

Đặc tính cơ là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen (M) của động cơ

Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông ) động cơ vận hành ở chế độ địnhmức với đặc tính cơ tự nhiên (Mđm , wđm).

Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các thông số nguồn hay nốithêm điện trở phụ, điện kháng vào động cơ

Để đánh giá, so sánh các đặc tính cơ người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ 

được tính như sau

 lớn (đặc tính cơ cứng) tốc độ thay đổi ít khi M thay đổi

 nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng

đặc tính cơ tuyệt đối cứng

1.4.1.Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động cơ điện 1 chiều

Khi nguồn điện 1 chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ

thường mắc song song với mạch phần ứng

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng vàmạch kích từ mắc vào 2 nguồn một chiều độc lập

E= Ke .n (2)

Ke = 60p.n a : hệ số sức điện động của động cơ

a: số mạch nhánh song song của cuộn dây

K=



a

n p

K

R K

U



.  (4)Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(Iư) gọi là phương trình đặc tính cơđiện

Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5): là mômen điện từ của động cơ

K K

R K

U

e

u e

    là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1chiều kích từ độc lập

K

R K

2

) (    = 0   

trong đó: 0 : tốc độ không tải lý tưởng

U u u f

2 ) (  

dm

R R

giảm Nếu Rf càng lớn thì tôcf độ động

cơ càng giảm đồng thời dòng ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm Cho nên

người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng và điều chỉnh tốc độ động

cơ ở phía dưới tốc độ cơ bản

 Trường hợp thay đổi U< U đm

const Khi thay đổi điện áp ta thu được 1 họ các đường đặc tính song song Phương pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động

 Ảnh hưởng của từ thông:

Muốn thay đổi  ta thay đổi dòng kích từ Ikt khi đó tốc độ không tải

1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập: 1.5.1 Khái niệm chung:

1.5.1.1 Định nghĩa:

Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông

số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông… Từ

đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu Cóhai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:

Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từtrục động cơ đến cơ cấu máy sản suất

Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của

cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh Vì vậy, ta khảo sát sự điều chỉnh tốc độtheo phương pháp thứ hai

Ngoài ra cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tảithay đổi của động cơ điện

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn sovới các loại động cơ khác Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà

cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượngđiều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng.

1.5.1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ:

Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào cácchỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện:

a Hướng điều chỉnh tốc độ:

Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay béhơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đường đặc tính cơ tựnhiên

b.Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh):

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất nmax và tốc độ bé nhất nmin

mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = nmax/nmin

Trong đó:

- nmax: Được giới hạn bởi độ bền cơ học

- nmin: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người ta chọn

là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của đường đặc tính cơ Hay nóicách khác  càng lớn thì càng tốt

d Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ:

Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ Độ liên tục khi điều chỉnh tốc

độ  được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau:

Trong đó: ni : Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ i.

ni + 1: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ ( i + 1 )

Với ni và ni + 1 đều lấy tại một giá trị moment nào đó

 tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ càng liên tục Lúc này haicấp tốc độ bằng nhau, không có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vô cấp

  1 : Hệ thống điều chỉnh có cấp

e Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ:

Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việccủa động cơ  là cao nhất khi tổn hao năng lượng Pphụ ở mức thấp nhất

f Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ:

Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao nhất là một hệ thốngđiều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống Đồng thời hệ thốngphải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổthông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau

1.5.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:

Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áptrên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi Để tránh những biếnđộng lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độbằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ mộtchiều kích từ độc lập

Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp như:máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến đổi trêndùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trịsức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu

M R R U





Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n0 = Uđm/KEđm. Độ cứng của đường đặc tính cơ:Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ không tải lý tưởng sẽthay đổi nhưng độ cứng của đường đặc tính cơ thì không thay đổi

Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay đổi

Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:

Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất làgiảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản ncb Đồng thời điều chỉnh nhảycấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngượclại

Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D =  Nhưng trong thực tế động cơ điện mộtchiều kích từ độc lập nếu không có biện pháp đặc biệt chỉ làm việc ở phạm vi cho phép:

phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường đặc tính cơ nên được dùngnhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb

f u

M E

R R

K K dn

 Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể điều

chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng

bản và chi phí vận hành cao

1.5.3 Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thông:

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh momentđiện từ của động cơ M = KMIư và sức điện động quay của động cơ

Eư = KEn Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyêngiá trị định mức

Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung bình, người tathường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn haocông suất nhỏ Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệtnhư: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi van…

Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông Nếu tăng từ thông thì dòng điệnkích từ Ikt sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ cóthể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức Ta thấy lúc này tốc độtăng lên khi từ thông giảm: n = .

E

K U

Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KM In nên khi giảm sẽ làm cho Mn

giảm theo

Độ cứng của đường đặc tính cơ:

Khi  giảm thì độ cứng  cũng giảm, đặc tính cơ sẽ dốc hơn Nên ta có họ đườngđặc tính cơ khi thay đổi từ thông như sau:

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh đượctốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản

Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đến vô cùng.Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất:

độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ không thể đổi chiều dòngđiện và chịu được hồ quang điện Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ chophép

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều

chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn ncb Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào giường Do quá trình điềuchỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính

1.5.4 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng:

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng

có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều Trong phương pháp này điện trởphụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên

mạch phần ứng.

Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Khi thay đổi giá trị điện trở phụ Rf ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độcứng của đường đặc tính cơ:

sẽ thay đổi khi giá trị Rf thay đổi Khi Rf càng lớn,  càng nhỏ nghĩa là đường đặc tính

cơ càng dốc Ứng với giá trị Rf = 0 ta có độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên đượctính theo công thức sau:

M K

K

R R K

U n

M E

f u E

U n

dm E

dm M E

R R

K K

Ta nhận thấy TN có giá trị lớn nhất nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớnhơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch phần ứng Vậy khithay đổi giá trị Rf ta được họ đặc tính cơ như sau:

Hình 8:Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứngđược giải thích như sau: Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n1 ta đóngthêm Rf vào mạch phần ứng Khi đó dòng điện phần ứng Iư đột ngột giảm xuống, còntốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi Dòng Iư giảm làm cho moment động

cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n2 với n2 > n1.Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < ncb Trên thực tếkhông thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ nhảycấp tức độ bằng phẳng  xa 1 tức n1 cách xa n2, n2 cách xa n3…

Khi giá trị nmin càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh:

M, I

0 < R f1 < R f2 < R f3

n cb > n 1 > n 2 > n 3

Khi giá trị Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm Đồng thời dòng điện ngắnmạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm Do đó, phương pháp này được dùng đểhạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản Và tuyệt đối không đượcdùng cho các động cơ của máy cắt kim loại.

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch

phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn ncb

Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần trục,

thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép

Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng

lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổicàng kém Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càngtăng

1.5.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các rẽ mạch phần ứng:

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạchphần ứng có sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 9: Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng.

Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn ncb và điều chỉnh nhảy cấp Hệthống có độ cứng tương đối lớn và thiết bị vận hành đơn giản thì người ta dùng phươngpháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch

Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng thì phần ứng động cơ nối song song với điệntrở và nối nối tiếp với một điện trở khác Phương pháp này giống với phương pháp thay

-Ckt tttt

T

R kt

E

U

đổi điện trở trên mạch phần ứng nhưng điện áp phần ứng lại không thay đổi Do đó,phương pháp này đòi hỏi phải:

- Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi

- Vì dòng kích từ không thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ thông không đổi làmcho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị số định mức

Ta có phương trình đặc tính cơ:

Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động cơ nĐ < ncb Mặt khác ta có:

Độ cứng của đường đặc tính cơ rẽ mạch phần ứng PM nhỏ hơn độ cứng của đặc tính

cơ tự nhiên TN nhưng lại lớn hơn độ cứng của đặc tính cơ có điện trở phụ Rf với điệntrở phụ chính là Rn

Để điều chỉnh tốc độ động cơ trong trường hợp này ta tiến hành như sau:

 Giữ nguyên R n , thay đổi giá trị R S :

- Khi RS = 0: Đây là trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm động năng

nHĐN = 0

19

M K

K

R R

R R R

R R

R K

U n

M E

n S

n S u

n S

K

R R

R R R

R R

R n n

M E

n S

n S u

n S

S

2 0

0

R R

R n

n

n S

S u

n

R R

R R

R f  n  

Ta có họ đặc tính cơ như sau :n

dm A S

R

U I R

Khi   

TN

n n

S1



R S1 < R S2

n 1 < n 2

Hình 10: Họ đặc tính cơ khi R n = const, R S thay đổi.

Như vậy, khi giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS thì vùng điều chỉnh tốc độ bị hạn chế

và modun độ lớn đặc tính cơ tăng dần khi tốc độ giảm

 Giữ nguyên R S , thay đổi giá trị R n :

Khi Rn = 0: RS không ảnh hưởng đến đường đặc tính cơ Lúc này ta xem RS như

là tải nối song song với động cơ Ta có được đường đặc tính cơ tự nhiên

Khi Rn = : Động cơ điện bị hở mạch nên không có điện áp rơi trên phần ứngđộng cơ Đây là trạng thái hãm động năng với RHĐN = RS Ta có : IB = Uđm/RS

Ta có họ đặc tính cơ như sau:

Vậy, khi giữ nguyên RS và thay đổi Rn thì phạm vi điều chỉnh không bị hạn chếnhư trường hợp trên Nhưng khi tốc độ giảm xuống thì độ cứng đường đặc tính cơ lại bịgiảm xuống

 Ngoài ra còn có phương pháp thay đổi đồng thời giá trị của R S và R n:

Hình11: h c tính c khi R ọ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông đặc tính cơ khi thay đổi từ thông ơ khi thay đổi từ thông S = const, R n thay i đổi từ thông

n 1

n 2

n

c b

Phương pháp này thường được sử dụng trong thực tế So với phương pháp điềuchỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng ta nhận thấy: Khi tốc độ vàmoment động cơ như nhau nghĩa là khi công suất cơ như nhau dòng điện nhận từ lướitrong sơ đồ rẽ mạch phần ứng luôn luôn lớn hơn trong sơ đồ điều chỉnh bằng điện trởphụ trên mạch phần ứng một lượng bằng dòng điện chạy qua RS.

Phương pháp này chỉ dùng cho cần trục, cầu trục, thang máy, máy cán thép Đồng thờituyệt đối không dùng cho máy cắt kim loại

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng thì điều

chỉnh tốc độ nhảy cấp và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb

Ưu điểm:

- Với cùng một tốc độ yêu cầu thì độ cứng của đường đặc tính cơ phân mạch có

độ cứng lớn hơn đặc tính cơ dùng điện trở phụ trên mạch phần ứng

- Thiết bị vận hành đơn giản

CHƯƠNG 2

I) Điode

a.Cấu tạo

- Điode gồm hai lớp bán dẫn loại P và N dược ghép tĩnh điện với nhau, thông thường diode được tạo bởi hai lớp bán dẫn Silic loại P và N, bán dẫn loại P là loại bán dẫn dẫn điện bởi các hạt lỗ trống mang điện tích dương Bán dẫn loại N dẫn điện bởi các hạt mang điện tích âm

- Kí hiệu của điode:

b.Nguyên lý hoạt động của điode

Khi ghép hai bán dẫn loại P và N lại với nhau thì tại mặt ghép sẽ hình thành một lớp tiếp xúc P-N kí hiệu là J Tại lớp tiếp xúc các điện tử âm tự do từ lớp bán dẫn loại Nchuyenr sang lớp bán dẫn loại P chúng tái hợp với các lỗ trống trở nên trung hòa về điện Phía lớp bán dẫn loại P do mất lõ trống nên trở thành điện tích âm Phía bán dẫn loại N do mất các điện tử nên mang điện tích dương Do vậy một điện trường ở lớp tiếp xúc P-N được hình thành và hướng từ P sang N Điện trường này giống như một bức rào ngăn không cho lỗ trống từ P sang N và từ N sang P

Khi nối P sang N một nguồn điện một chiều để tạo sự phân cực, cực dương của nguồn nối vào lớp bán dẫn P, cực âm nối vào lớp N thì sẽ có một điện trường ngoài hướng từ P sang N Điện trường này mạnh hơn điện trường lớp tiếp xúc và ngược chiều điện trường lớp tiếp xúc Chính điện trường này giúp lỗ trống tiếp tục từ P sang N và điện tử từ N sang P tạo thành dòng điện thuận qua lớp tiếp xúc P sang N

Nếu nối với nguồn điện mọt chiều để phân cực ngược tức là dương nguồn nối vớibán dẫn N, âm nguồn nối với Anôt thì sẽ có một điện trường ngoài hướng từ N sang P cùng chiều với điện trường lớp tiếp xúc, sẽ cản trở sự chuyển dịch của lỗ trống từ P

P - N--

-+ + +

sang N và điện tử từ N sang P, vùng cách điện càng rộng ra, không có dòng điện nào chạy qua được các mặt ghép P-N Ta nói mặt ghép bị phân cực ngược.

Phân cực thuận Phân cực ngược

Hình 2: Phân cực cho diode

P - N-

-+ + +

+

E

NG

P - N--

-+ + +

+ Nhánh ngược ứng với phân áp ngược: Lúc đầu điện áp ngược tăng thì dòng điệnngược rất nhỏ cũng tăng nhưng rất chậm (3) tới điện áp ngược U=12v thì dòng điệnngược có trị số nhỏ vài mA và gần như giữ nguyên Sau đó khi điện áp ngược đủ lớnU>Ungmax thì dòng điện ngược tăng nhanh (4) và cuối cùng diode bị đánh thủng (5) Đểđảm bảo an toàn cho diode làm việc với điện áp ngược 0,8Ungmax Qua đặc tính Vôn-ampe cho thấy tùy theo điều kiện phân áp mà diode có thể dẫn dòng hay không dẫndòng, diode là một van bán dẫn chính nhờ tính chất này được sử dụng để chỉnh lưudòng điện xoay chiều thành một chiều.

II) Thysistor

a Cấu tạo, ký hiệu

- Cấu tạo: Thysistor là thiết bị gồm 4 lớp bán dẫn P1,N1,P2,N2 ghép lại tạo ra ba lớp tiếpxúc J1,J2,J3

- Ký hiệu:

b Nguyên lý làm việc

- Khi đặt thysistor vào điện áp một chiều, A nốt nối vào cực dương, Katốt nối vào

cực âm của nguồn Khi đó J1, J3 được phân cực thuận J2 bị phân cực ngược, gần nhưtoàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2 Điện trường Ei của J2 có chiều từ N1 sang P2.Điện trường ngoài tác dụng cùng chiều với Ei, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điệncàng mở rộng ra, không có dòng chảy qua thysistor, mặc dù nó dược đặt điện áp

- Để mở thysistor ta đặt một xung điện áp Ug tác động vào cực G (dương so với K)các điện tử từ N2 sang P2 và một số ít chúng chảy vào nguồn Ug và hình thành dòng điềukhiển ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần điện tử chịu sức hút của điện trường tỏnghợp của mặt ghép J2 lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng được tăng tốc bắn phá J2,vùng chuyển tiếp J2 bị trọc thủng làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N1

24

A

G K

+ _ E

qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài gây nên hiện tượng dẫn điện ồ ạt, J2 trởthành mặt ghép dẫn điện bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát tán ratoàn bộ mặt ghép nên thysistor được mở.

Có hai cách để khóa thysistor:

+ Cách 1: Giảm dòng điện ở A nốt xuống đến giá trị của dòng điện duy trì khithysistor được phân áp thuận thì lớp J2 có điện trở lớn làm cho dòng qua Thysistor rấtnhỏ lúc đó thysistor sẽ bị khóa lại

+ Cách 2: Đặt một điện áp ngược lên thysistor ( biện pháp thường dùng) khi đặtđiện áp ngược lên T có UAk< 0 hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cực ngược J2 phân cựcthuận Những điện tử trước thời điểm đảo cực tính Uak đang có mặt tại P1,N1, P2 bâygiờ đảo chiều hình thành nên dòng điện ngược chảy từ Katốt về A nốt và về cực âm củanguồn điện ngoài Lúc đầu của quá trình từ t0 đến t1 dòng điện ngược khá lớn sau đó

J1,J2 trở nên cách điện, còn lại một ít điện tử ở giữa hai mặt ghép J1 và J3 hiện tượngkhuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt điều

E

khiển Thời gian khóa toff tính từ khi bắt đầu có điện áp ngược cho tới dòng điện ngượcbằng 0 (t2) Đó là khoảng thời gian mà ngay sau đó nếu đặt điện áp thuận lên T thì Tcũng khong mở Trong bất kì trường hợp nào cũng không được đặt T dưới điện ápthuận khi T chưa bị khóa, nếu không có thể gây ra ngắn mạch nguồn Việc khóaThysistor bằng cách đặt điện áp ngược được thực hiện bằng cách ấn nút K.

Hình 5: Khóa Thysistor

c Đặc tính vôn-ampe của Thysistor

Hình 6: Đặc tính vôn-ampe của Thysistor

- Đoạn 1: Trạng thái khóa của T Khi U tăng đến Uch bắt đầu quá trình tăng dòngđiện T chuyển sang trạng thái mở