điều khiển truyền động động cơ cho máy cán

Ch­¬ng I: Kh¸i niÖm vÒ c«ng nghÖ c¸n 1.1. Lý thuyÕt c¸n C¸n lµ mét h×nh thøc gia c«ng b»ng ¸p lùc ®Ó lµm thay ®æi h×nh d¹ng vµ kÝch th­íc cña vËt thÓ kim lo¹i dùa vµo biÕn d¹ng dÎo cña nã. Yªu cÇu quan träng trong qu¸ tr×nh c¸n lµ øng suÊt néi biÕn d¹ng dÎo, kh«ng ®­îc lín, ®ång thêi kim lo¹i vÉn gi÷ ®­îc ®é bÒn cao. C¸n lµ ph­¬ng ph¸p biÕn d¹ng kim lo¹i gi÷a hai trôc c¸n quay ng­îc chiÒu, ph«i ®­îc biÕn d¹ng liªn tôc vµ di chuyÓn nhê sù quay liªn tôc cña trôc c¸n, ma s¸t gi÷a trôc c¸n vµ ph«i. Ph«i c¸n ¨n vµo trôc c¸n nhê lùc ma s¸t tiÕp xóc gi÷a ph«i vµ trôc c¸n, do cÊu t¹o trôc quay nªn khi ph«i bÞ lùc ma s¸t T kÐo vµo khe hë gi÷a hai trôc c¸n ph¸t sinh ra lùc P, lùc P ta gäi lµ lùc c¸n.

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây cả nớc ta đang bớc vào công cuộc côngnghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trongcông cuộc này đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặtchẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất

Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử, công nghệthông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt đợc nhiềutiến bộ mới Tự động hoá quá trình sản xuất đang đợc phổ biến rộng rĩa trongcác hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Tự

động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con ngời mà còn gópphần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lợng sảnphẩm

Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, ngày càng có thêmnhiều xí nghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ s điệnnhững kiến thức về điện tử công suất, về truyền động điện, về vi mạch và xử lýtrong công tác kỹ thuật hiện tại

Để đáp ứng những nhu cầu khó khăn đó em đợc giao nhiệm vụ làm đồ

án "Thiết kế bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập".

Việc làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em ôn lại phần lý thuyết đã đợc học ởtrờng kết hợp với thực tiễn lao động sản xuất của nhà máy trong thời gian emthực tập đã giúp em hiểu sâu hơn, biết vận dụng đợc lý thuyết đợc học ở trờngvào thực tiễn

Đồ án của em gồm có 5 chơng, giới thiệu về công nghệ cán thép nóng,các biểu thức tính toán, đa ra phơng án chọn công suất động cơ Vấn đề điềuchỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều, phân tích tính toán mạch lực và mạch

điều khiển Tổng hợp hệ thống truyền động điện động cơ một chiều và môphỏng bằng Simulink

Cán là phơng pháp biến dạng kim loại giữa hai trục cán quay ngợcchiều, phôi đợc biến dạng liên tục và di chuyển nhờ sự quay liên tục của trụccán, ma sát giữa trục cán và phôi Phôi cán ăn vào trục cán nhờ lực ma sát tiếpxúc giữa phôi và trục cán, do cấu tạo trục quay nên khi phôi bị lực ma sát Tkéo vào khe hở giữa hai trục cán phát sinh ra lực P, lực P ta gọi là lực cán Dớitác dụng của lực cán P vật cán bị giảm chiều cao từ H tơi h, phần kim loại bịbiến dạng trên chủ yếu làm cho vật cán dài ra, còn một phần làm cho vật cángiãn rộng từ B tới b.

Hình 1.1: Sơ đồ quá trình cán trong trục phẳng

H1.3 Cấu tạo giá cán

1.3 các biểu thức tính toán và điều kiện cán

Khi cho phôi kim loại vào hộp cán thì phôi bị kẹp và ép chặt giữa haitrục cán quay ngợc chiều nhau, kết quả là bề dày của phôi giảm đi, chiều dàicủa phôi tăng lên, chiều rộng cũng tăng chút ít

Coi máy cán có hai trục cán giống hệt nhau, quay ngợc chiều nhau vớicùng tốc độ và phôi cán có cơ tính đồng đều, kí hiệu các đại lợng của phôi

L1L

1.3.2 Điều kiện để trục cán ngoạm đợc kim loại:

H1.5 Lực của trục cán tác dụng lên phôi

Trục cán ngoạm phôi và cán ép đợc là nhờ lực ma sát tiếp xúc xuất hiệntrên cung ngoạm AB khi trục quay Nhng ngoài trục kéo vào do trục cán gây

Nếu Px >Tx thì trục cán không ngoạm đợc phôi

Nếu Px <Tx thì trục cán ngoạm đợc phôi

Vậy, điều kiện ngoạm phôi là Tx≥ Px hay T ≥ T tgα(1-5)

'

Kết luận: trục cán chỉ ngoạm đợc phôi khi hệ số ma sát trợt lớn hơntang của góc ngoạm hay góc ma sát trợt lớn hơn góc ngoạm.

V2: Tốc độ phôi ra khỏi trục cánCòn sự chậm sau là hiện tợng tốc độ và trục cán V1 của phôi nhỏ hơntốc độ dài V của trục cán.

γ α

Lý thuyết cán cho biết, góc tới hạn tính theo công thức

ở đây: R – bán kính trục cán (mm)

V

H1 – bÒ dµy ph«i tríc khi c¸n (mm)

2Df

2

H

HH

H1.8 Sơ đồ tính lực cán

Với P tính theo (1-19)

l tính theo (1-18)

1.4.2 Phơng pháp suát tiêu hao năng lợng

Là phơng pháp dùng đờng cong suất tiêu hoa năng lợng xây dựng từthực nghiệm Đờng cong này biểu thị năng lợng tiêu hao trên một đơn vị khốilợng sản phẩm theo độ kéo dài hay chiều dầy phôi sau các lần cán

Đờng cong này thay đổi theo hình dạng Prophin phôi theo tiết diện phôilúc đầu và lúc cuối, theo nhiệt độ và thành phần hoá học của phôi cũng nhtheo loại máy cán, kết cấu…

Đờng cong suất tiêu hao năng lợng có dạng nh hình (H1.8) thờng nóbiểu thị quan hệ w=f(x) theo độ kéo dài hoặc tiết diện phôi

H1.9: Đờng cong suất tiêu thụ năng lợng khi cán

Phơng pháp này sẽ càng chính xác nếu các điều kiện cán tính toán càngsát với điều kiện xây dựng đờng cong suất tiêu hao năng lợng Do vậy, khi tínhtoán phải chọn đờng cong càng gần điều kiện máy thiết kế càng tốt Nếu cósai khác thì phải điều chỉnh mô men cán cho lần cán đang tính sẽ là:

Nâng cao tốc độ dài phần ứng, nâng cao hiệu suất mở rộng đợc dảichỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp

Lựa chọn đúng công suất của động cơ điện có một ý nghĩa kinh tế rấtlớn bởi vì nó đóng vai trò rất quan trọng trong việc xác định giá thành ban đầu

và giá thành tiêu thụ vận hành ở các hệ thống truyền động điện khác nhau

Sử dụng động cơ điện công suất nhỏ hơn quy định có thể làm thay đổiphá vỡ chế độ công tác bình thờng của máy móc, làm giảm năng suất và cóthể gây nên sự cố, bản thân động cơ có thể bị h hỏng.

Trờng hợp nh vậy không những làm giá thành ban đầu tăng lên mà cònlàm tăng tổn hao năng lợng vì hiệu suất của động cơ giảm

Mô men truyền động trục cán từ (1-16)

F = 1444 mm2 tiết diện cán ở lần cán đang tính

D = 200mm đờng kính trục làm việc

n

Chơng ii: điều khiển động cơ một chiều

2.1 Đặc tính cơ của động cơ một chiều.

2.1.1 Khái niệm chung

Quan hệ giữa tốc độ và mô men của động cơ gọi là đặc tính cơ của

Trong các biểu thức trên:

ω: tốc độ góc rad/sn: tốc độ quay v/phM: mô men NmTrong nhiều trờng hợp, để đơn giản trong tính toán hoặc dới dạng sosánh, đánh giá các chế độ làm việc của truyền động điện, ngời ta có thê dùng

hệ đơn vị tơng đối

Muốn biểu diễn một đại lợng nào đó dới dạng tơng đối ta lấy tri số của

nó chia cho trị số cơ bản của đại lợng đó Trị số cơ bản đợc chọn là: Uđm, Iđm,

wđm, nđm, fđm, Rđm

Với đại lợng tơng đối ta dùng ký hiệu “*”

ví dụ: điện áp tơng đối là U*, mô men tơng đối là M*

nh vậy một số thông số có thể tính đợc trong hệ đơn vị tơng đối nhựsau:

*

đm

UU

U

đm

MM

M

đm

WW=

W

đm

φφφ

Việc trọn các đại lợng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính toán

đợc đơn giản, thuận tiện nh: Tốc độ cơ bản ở động cơ một chiều kích từ hỗnhợp và kích từ độc lập là tốc độ không tải lý tởng ω0, còn đối với động cơ kích

từ nối tiếp thì tốc độ cơ bản là ωđm

2.1.2 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điệnáp không

đổi thì mạch kích từ thờng mắc song song với mạch phần ứng (hình 2.1a)

R f I

I

R f Uử

R kt

Ukt Uử

H2.1 Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều

Theo sơ đồ hình 2.1a và hình 2.1b ta có thể viết phơng trình cân bằng

điện áp của mạch phần ứng nh sau:

Trong đó:

U: điệnáp phần ứng, VE: sức điện động phần ứng, V

R: điện trở mạch phần ứng, Ω

I: dòng điện của mạch phần ứng, AVới: R = r + rcf + rb + rct

r: điện trở cuộn dây phần ứng

rcf: điện trở cuộn dây cực từ phụ

rct: điện trở tiếp xúc cuộn bùSức điện động E của phần ứng động cơ đợc xác định theo biểu thức

Biểu thức (2-3) là phơng trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, mô men điện từ Mđt của động cơ đợc xác định bởi

đtMI

Theo các đồ thị, khi I = 0 hoặc M = 0 ta có:

0

UK

Ngoài ra phơng trình đặc tính (2-3) và (2-6) cũng có thể đợc viết dớidạng:

Giả thiết là R = const và φ = φđm = const

Khi thay đổi điện áp phần ứng theo hớng giảm so với Uđm, ta có tốc độkhông tải

Nh vậy, khi thay đổi điện áp, đặt vào phần ứng động cơ ta đợc một họ

đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên nh hình (2-4)

để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.

b ảnh hởng của điện trở phần ứng.

Giả thiết U = Uđm = const và φ = φđm= const

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vàomạch phần ứng

Trong trờng hợp này tốc độ không tải lý tởng

đm 0

đm

UK

ω =

φ = const

đm f

H2.5 Các đặc tính của động cơ một chiều KTĐL khi thay đổi điện trở phụ

Giả thiết điện áp phần ứng U = Uđm = const

Điện trở phần ứng R= const Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng

φ

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thờng điều chỉnh giảm từ thông,nên khi từ thông giảm thì ω0x tăng, còn β sẽ giảm Ta có một họ đặc tính cơvới ω0x tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông

= = const

Momen ngắn mạch: Mnm = K φx Inm = var

Với dạng mô men tải cản thích hợp với chế độ làm việc của động cơ.Tải có momen tỷ lệ nghịch với tốc độ, chẳng hạn các cơ cấu máy cuốn dây,quấn giấy, các truyền động quay trục chính, máy cắt gọt kim loại thì khi giảm

từ thông, tốc độ động cơ sẽ tăng lên

2.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

Về phơng diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều uviệt hơn so với các loại động cơ khác Không những có khả năng điều chỉnhtốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thờilại đạt chất lợng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng

Thực tế có hai phơng pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ điệnmột chiều

Điều chỉnh điện áp phần ứng

2.2.1 Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng

Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ điện một chiều cần có thiết bịnguồn nh máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lu điều khiển,…các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lợng điện xoay chiều thành mộtchiều có sức điện động Eb điều chỉnh đợc nhờ tín hiệu điều khiển Uđk

Eb – E = I (Rb + Rđ)

b đ b

và nhỏ nhất của tốc độ là:

đm max 0 max

M

β

đm min 0 min

có thể tính sơ bộ đợc:

0 max

đm

10M

Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi các đặc tính cơ tĩnh là tuyếntính Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ trong toàn dải

điều chỉnh là nh nhau, do đó độ sụt tốc tơng đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặttính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh

Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh màsai số tốc độ không vợt quá giá trị cho phép thì hệ chuyển động sẽ làm việcvới sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh Sai sốcủa tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:

Để làm đợc việc này, trong đa số các trờng hợp cần xây dựng các hệ truyền

Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ

đ-ợc giữ nguyên, do đó momen tải cho phép của hệ sẽ không đổi

rk là điện trở cuộn dây kích thích

rb: điện trở của nguồn điện áp kích thích

ωk: số vòng dây của dây quấn kích thíchTrong chế độ xác lập ta có quan hệ

Thờng khi điều chỉnh từ thông thì điện áp phần ứng đợc giữ nguyênbằng giá trị định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từthông chính là đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và

đợc gọi là đặc tính cơ bản Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạnchế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện Khi giảm từ thông để tăng tốc

độ quay của động cơ thì đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bịxấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thờng thì cần phảigiảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là mômen cho phép trên trục độngcơ giảm rất nhanh Ngay cả khi giữ nguyên dòng điện phần ứng thì độ cứng

đặc tính cơ cũng giảm rất nhanh, khi giảm từ thông kích thích

( )2K

H 2.9 nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ: a) sơ đồ thay thế, b) Đặc tình

điều chỉnh khi điều chỉnh từ thông động cơ; c) quan hệ φ(i kt )

Sơ đồ thay thế (a) đặc tính điểu chỉnh khi điều chỉnh từ thông động cơ(b) quan hệ φ(rkt) (c)

Do điều chỉnh tốc độ băng cách giảm từ thông nên đối với các động cơ

mà từ thông định mức năm ở chỗ tiếp giáp giữa vùng tuyến tính và hằng số Cphụ thuộc vào thông số kết cấu của máy điện

φ = C.ik = k

b k

ec

Bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn, chỉnh lu Thiristo (CLT)

Bộ biến đổi xung áp một chiều Thiristo hoặc tranphito (BBĐXA) Tơngứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà có các hệ truyền động nh sau:

Hệ truyền động máy phát – động cơ ( F - Đ)

Hệ chỉnh lu Thiristo - động cơ ( T - Đ)

Hệ truyền động xung áp động cơ ( XA - Đ)

Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ

động cơ một chiều có loại điều khiển theo mạch kín (ta có hệ truyền động

điều khiển hở), Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có cấu trúc phức tạpnhng có chất lợng điều chỉnh cao và dải điều chỉnh rộng hở so với hệ truyền

động “hở”

2.3.1 Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F - Đ)

2.3.1.1 Cấu trúc hệ F - Đ và các đặc tính cơ bản.

Hệ thống máy phát động cơ (F - Đ) là hệ truyền động điện mà bộ biến

đổi điện là máy phát điện một chiều kính từ độc lập Máy phát này thờng do

động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha quay và coi tốc độ quay của máy phát làkhông đổi

Tính chất của máy phát điện đợc xác định bởi hai đặc tính: Đặc tính từhoá là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát vào dòng điện kích từ và đặctính tải là sự phụ thuộc vào điện áp trên hai cực của máy và dòng điện tải Các

đặc tính này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do các phản ứngcủa dòng điện phần ứng…

Trong tính toán phần đúng có thể tuyến tính hoá đặc tính này

EF = kF φF.ωF = kF.ωF ikF (1-26)Trong đó kF là hệ số kết cấu của máy phát.

e = F

kFi

EF = kF.UkF

H2.10 Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F-D)

Nếu đặt R = RF + Rđ thì có thể viết đợc phơng trình các đặc tính của hệ

tính cơ thì giữa nguyên Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải

đoạn hãm tái sinh đảo chiều khi làm việc ổn định với mômen tải có tính chấtthế năng …Hệ F - Đ có đặc tính cơ điện đẩy cả bốn góc phần tử của mặt phẳngtoạ độ [ω, M]

ở góc phần thứ I và thứ III tốc độ quay và mômen quay của động cơluôn cùng chiều nhau, sức điện động máy phát và động cơ có chiều ngợc nhau

và EF > E , ω > ωo Côg suất điện từ của máy phát, công suất điện từ vàcông suất cơ học của động cơ là:

PF = EF.I > 0

FĐ = E.I < 0

Pω = M.ω > 0

H 2.11 Đặc tính cơ của hệ F - D

a Trong chế độ động cơ; b Trong chế độ hãm tái sinh

Các biểu thức (2-18) cho ta thấy ở góc phần tử thứ I và thứ III năng lợng

đợc vận chuyển thuận từ nguồn → máy phát → động cơ → tải

Vùng hãm tải sinh nằm ở góc tử thứ II và thứ IV lúc này cho doo

Nh vậy, dòng điện ở chế độ hãm tái sinh ngợc chiều với chiều dòng điện

ở chế độ động cơ và năng lợng đợc chuyển vận theo chiều từ tải → động cơ →

máy phát → nguồn, máy phát F và động cơ Đ dổi chức năng cho nhau

Vùng hãm ngợc động cơ trong hệ F - Đ đợc gới hạn bởi đặc tính hãm

động năng và trục mômen

H.2.12 Vùng hãm ngợc động cơ trong hệ F - D

Sức điện động E của động cơ trở nên cùng chiều suất điện động máyphát hoặc do rôto bị kéo quay ngợc bởi ngoại lực tải thế năng, hoặc do chínhsuất điện động máy phát đảo dấu Biểu thức tĩnh công suất sẽ là

PF = EP.I > 0

PĐ = E.I > 0

Pcơ = M.ω <0 Hai nguồn suất hiện điện động E và RF cùng chiều và cùng cung cấpcho điện trở phần ứng tạo nhiệt năng tiêu tán trên số

2.3.2 Hê thống chỉnh lu - động cơ một chiều

2.3.2.1 Chỉnh lu bãn dẫn làm việc với động cơ điện

Trong hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển - động cơ điện mộtchiều (CL - Đ), bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh lu điều khiển có suất điện

động E phụ thuộc vào giá trị góc điều khiển kích thích động cơ Tuỳ theo yêucầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lu thích hợp đểphân biệt chúng ta có thể căn cứ vào các dấu hiệu sau:

Số pha: 1 pha, 3 pha, 6 pha…

Sơ đồ nối: hình tia, hình cầu đối xứng và không đối xứng

Số nhịp: số xung áp đập mạch trong thời gian một chu kỳ điện áp nguồn.Chế độ năng lợng: chỉnh lu, nghịch lu phụ thuộc

Tính chất dòng tải: liên tục, gián đoạn

Tải của cuộn chỉnh lu thờng là mạch phần ứng đông cơ (L-R-E) hoặc làcuộn kích truyền (L – R)

Để tìm hiểu hoạt động của hệ (L - Đ) ta hãy phân tích một sơ đồ chỉnh

lu hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế nh hình 2-19

Hình 2.13: Sơ đồ nối dây và sơ đồ thay thế của chỉnh lu tia ba pha

Hình 2.14 Đặc tính điều chình (a) và đồ thị thời gian

của chỉnh lu hình tia pha (b)

Khi dòng điện chỉnh lu id là liên tục thì có thể dựng đợc đồ thị các quátrình dòng điện và điện áp nh trên hình 2-20 suất điện động chỉnh lu là nhữnghình sin nối tiếp nhau, giá trị trung bình của suất điện động chỉnh lu tính nhsau:

Ed =

2 P

2 m

P

U sin d d cos2

π α+

α

θ = ωet

α: Góc điều khiển tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên

P: số xung áp đập mạch trong một chu kỳ điện áp xoay chiều

sin Up

ππ

U2m là biên độ điện áp đa vào bộ chỉnh lu:

Nếu gọi góc dẫn của van là λ thì có thể tính đợc thành phần một chiềucủa dòng điện chỉnh lu chính là thành phần sinh momen quay của động cơ

b Hiện tợng chuyển mạch

Khi phát xung để mở một van Thiristo thì điên áp anốt của pha đó là

d-ơng hơn điện áp của pha có van đang dẫn dòng, do đó mà dòng điện của van

đang dấnẽ giảm dần về không còn dòng điện của van kế tiếp sẽ tăng dần lên

Do trong mạch có điện cảm mà quá trình này xảy ra từ từ, cùng tại một thời

điểm cả hai van đều dẫn dòng va chuyển dòng cho nahu Quá trình này gọi làchuyển mạch giữa các van

Trong quá trình chuyển mạch vì cả hai van dề dẫn nen suất điện độngchỉnh lu bằng trung bình cộng của điện áp hai pha

α

θ à

Hình 2.15 Hiện tợng chuyển mạch giữa các van Thiristo

α: góc điều khiển tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên khoảng thờigian cần thiết để van chuyển dòng cho nhau (góc trùng dẫn)

Do có chuyển mạch nên suất điện động chỉnh lu bị sụt đi (vùng gạchchéo trên hình vẽ)

c Chế độ dòng điện gián đoạn.

Hiện tợng gián đoạn dòng điện chỉnh lu xảy ra do năng lợng điện tử tíchluỹ trong mạch khi dòng điện tăng không đủ duy trì tính chất liên tục

θ

Hình 2.16: Chế độ dòng điện gián đoạn

Lúc này góc dẫn van trở lên nhỏ hơn 2π/p Dòng điện qua van trở vềkhông trớc khi van kế tiếp bắt đầu dẫn

Trong khoảng dẫn van thì suất điện động chỉnh lu bằng suất điện độngcủa nguồn khi dòng điện bằng không Khi dòng, suất điện động chỉnh lu bằngsuất điện động của động cơ điện

d Chế độ nghịch lu phụ thuộc.

Nếu trong sơ đồ hình (2-19) ta tăng góc mở của các van đến giá trị gầnbằng π và đảo chiều suất điện động E bằng cách dùng ngoại lực bắt roto độngcơ quay ngợc, hoặc đảo chiều dòng kích từ đợc thì dòng điện chỉnh lu vẫntheo chiều cũ nhng suất điện động chỉnh lu đã đảo dấu các van dẫn dòng trongthời gian điện áp anốt âm Công suất điện tử của động cơ và của chỉnh lu đã

đảo dấu do các van dẫn dòng trong thời gian điện áp anốt âm Công suất điện

t của động cơ và của chỉnh lu là

Pđt = EId > 0

Pd = Ed Id <0

Chỉnh lu trở thành thiết bị nhận điện năng do động cơ phát ra và biến

điện năng một chiều này thành điện năng xoay chiều trả về lới điện

2.3.2.2 Đặc tính của hệ truyền động chỉnh lu Thiristo - động cơ một chiều.

a Chế độ dòng điện liên tục

Dòng điệ chỉnh lu Id chính là dòng điện phần ứng của động cơ điện Căn

k

R X

φ+

Tốc độ không tải lý tởng tuỳ thuộc vào góc điều khiển α

do o

đm

E cosK

Hình 2.18: Đặc tính cơ hệ T - Đ

Các đặc tính cơ bản cua hệ T - Đ mền hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đbởi vì có sự sụt áp do hiện tợng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên

Khi góc điều khiển biến thiên trong vùng 0 ≤ α ≤

2

π

bộ biến đổi làmviệc ở chế độ chỉnh lu, động cơ có thể làm việc ở chế độ động cơ nếu suất điện

động E còn dơng và ở chế độ hãm ngợc nếu suất điện động E đổi chiều (xemhình 2-24)

Khi tăng góc điều khiển

2.3.2.3 Nhận xét chung

u điểm của hệ T - Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự

động hoá, thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh vòng

để nâng cao chất lợng đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống

Nhợc điểm của hệ T - Đ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến đạng

điện áp chỉnh lu ra có biên đô đập mạch cao, gây tổn thất pha trong máy điện

Hệ số cos ϕ của hệ nói chung là thấp

Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - Động cơ một chiều

Nguyên lý hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều.Trên hình 2-19a mô tả sơ đồ nguyên lý hệ truyền động điều chỉnh xung

áp - động cơ một chiều

Khi khoá S thông ta có: Uθ = UN, i = iN, khi khá S ngắt thì iN = 0, Uθ = 0

và i = iθ0 Do tác dụng duy trì dàng của L Đồ thị trên hình 2-19b mô tả quátrình dòng điện và điện áp trong chế độ dòng điện liên tục

Hình 2.19: nguyên lý làm việc của hệ xung áp động cơ.

Căn cứ vào sơ đồ thay thế ở hình 2-19 a ta có phơng trình cân bằng điện

áp nh sau:

Uθ = ∆UL + ∆UR + E = 0di

dt + = θ =

Tại thời điểm t = 0 khoá S bắt đầu thông va Uθ = UN

Khi đó dòng điện i = Imin Giải phơng trình

R là hằng số thời gian của mạch phần ứng.

Tại thời điểm t = tđ khoá s bắt đầu ngắt khi dó i = Imax Khi đó trongmạch vẫn tồn tại dòng điện khép mạch qua D0 (do năng lợng điện từ tích luỹtrong mạch khi dòng điện tăng) và Uθ = D

Nếu S thông liên tục tđ = T thì dòng điện trong mạch phầng ứng sẽkhôngg đổi và bằng

Tại thời điểm trên hình 2-19c là khi dòng điện giảm đến giá trị 0 Khi tx

< T thì xảy ra chế độ dòng điện gián đoạn và giống nh ở hệ T - θ thì đặc tínhcơ của động cơ trong vùng dòng điện gián đoạn là rất mềm