đồ án môn học iii đề tài tính toán và thiết kế mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn

Mặt khác momen điện từ Mđt của động cơ được xác định:Mđt = KΦIư Suy ra: Iư = M dtKΦ Thay giá trị vào biểu thức 3 ta có : ω=U ưR ư + R p K Φ 2 ∗¿MđtNếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Phương Thảo

: Nguyễn Đình Huy

Lớp : 122201.5

Hưng yên, năm2022

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2022 Giáo viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá đất nước Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử công suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các 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, chế tạo và khảo sát

chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn” Em xin cảm ơn nhà trường cùng

khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình nghiên cứu học

tập của chúng em

Em xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Nguyễn Phương Thảo

trong quá trình chúng em thực hiện đồ án Mặc dù đã cố gắng hoàn thành

nhưng với kinh nghiệm và khả năng còn hạn chế nên chúng em không tránh

khỏi những thiếu sót và nhầm lẫn, vì vậy chúng em rất mong các thầy, cô đóng

góp những ý kiến quý báu để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin trân thành cảm ơn

Mục lụ CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

1.1 Giới thiệu sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn 6

1.1.1 Sơ đồ nguyên lý 6

1.1.2 Nguyên lý làm việc 6

1.1.4 Giản đồ thời gian 9

1.2 Động cơ điện 1 chiều 10

1.2.1 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều 10

1.2.2 Nguyên lý làm việc 10

1.2.3 Phương trình đặc tính cơ động cơ điện 11

1.2.4 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện 13

1.3 Giới thiệu vi mạch TCA 785 20

1.3.1 Giới thiệu chung 20

1.3.2 Giới thiệu về cấu tạo nguyên lý của TCA 785 23

I Sơ đồ nguyên lý 23

II Nguyên lý làm việc 28

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH 30

2.1 Sơ đồ khối và chức năng từng khối 30

2.1.1 Khối nguồn 30

2.1.2 Khối mạch điều khiển 31

2.1.3 Khối cách ly 32

2.1.4 Khối mạch lực 33

2.2 Tính chọn mạch lực 34

2.2.1 Tính toán chọn van động lực 34

2.2.2 Tính chọn cuộn kháng 37

2.2.3 Tính chọn máy biến áp 37

2.3 Tính chọn mạch điều khiển 38

2.3.1 Tính chọn mạch nguồn 38

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO MẠCH 39

3.1 Sơ đồ nguyên lý 39

3.2 Sơ đồ mạch in 39

3.3 Lắp ráp mạch và đo đạc tín hiệu 40

3.3.1 Mạch thực tế sau khi lắp ráp 40

3.3.2 Đo đạc tín hiệu 41

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1 1 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 1 pha điều khiển hoàn toàn 6

Hình 1 4 Mô tả nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều 12

Hình 1 5 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông 17

Hình 1 6 Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông 18

Hình 1 7 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng 19

Hình 1 8 Giản đồ nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across 22

Hình 1 9 Giản đồ nguyên tắc điều khiển tuyến tính thẳng đứng 23

Hình 1 10 Sơ đồ các chân của TCA 785 24

Hình 1 11 Sơ đồ cấu tạo của TCA 785 26

Hình 1 12 Dạng sóng dòng điện của IC TCA785 27

Hình 1 13 Sơ đồ hoạt động của TCA 785 30

Y Hình 2 2 Sơ đồ khối 31

Hình 2 3 Sơ đồ khối nguồn 31

Hình 2 4 Sơ đồ khối mạch điều khiển 32

Hình 2 5 Sơ đồ mạch cách ly 33

Hình 2 6 Cấu tạo của MOC3020 33

Hình 2 7 Thông tin các chân của MOC 3020 34

Hình 2 8 Sơ đồ mạch lực 34

Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 40

Hình 3 2 Sơ đồ mạch PCB 40

Hình 3 3 Hình ảnh mạch thực tế 41

Hình 3 4 Hình ảnh dạng sóng đầu vào 220V AC 42

Hình 3 5 Dạng sóng điện áp đồng bộ chân số 5 43

Hình 3 6 Dạng sóng điện áp rang cưa chân số 10 TCA 44

Hình 3 7 Dạng sóng xung ra của chân 14 và chân 15 45

Hình 3 8 Dạng sóng điện áp trên tải khi α = 30 0 46

Hình 3 9 Dạng sóng điện áp trên tải khi α = 60 0 47

Hình 3 10 Dạng sóng điện áp trên tải khi α = 90 0 48

Hình 3 11 Dạng sóng điện áp trên tải khi α = 120 0 49

Hình 3 12 Dạng sóng điện áp trên tải khi α = 150 0 50

Hình 3 13 Dạng sóng điện áp trên tải khi α = 180 0 51

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn

Hình 1 1 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 1 pha điều khiển hoàn toàn

Giả sử Ld =  , điện áp phía thứ cấp u2 = √2 U2 sin  t, góc điều khiển  Xét mạch đang làm việc ở chế độ xác lập Khi van dẫn sụt áp trên nó bằng không

Trước thời điểm t =  , cặp van T2 và T3 dẫn điện, khi đó ta có:

UT2 = UT3 = 0; Utải = -U2; UT1 = UT4 = U2; IT2 = IT3 = Itải; IT1 = IT4 = 0

Đến thời điểm  t =  , phát xung điều khiển mở cặp van T1 và T4, lúc này cặp van T1 và T4 sẽ dẫn điện, còn cặp van T2 và T3 bị phân cực ngược nên không dẫn điện Khi đó ta có:

UT1 = UT4 = 0; Utải = U2; UT2 = UT3 = -U2; IT1= IT4= Itải; IT2 = IT3 = 0

Đến thời điểm  t = , u2 = 0 và có xu hướng âm dần, còn -U2 = 0 và có xu hướng dương dần, tuy nhiên điện áp nguồn lúc này tác động ngược chiều với chiều dẫn dòng của dòng điện qua tải, cho nên sđđ tự cảm do cuộn cảm L1 tạo ra làm cho cặp van T1 và T4 tiếp tục dẫn điện, còn cặp van T2 và T3 chưa dẫn do chưa có xung điều khiển kích mở

Lúc này ta có:

UT1= UT4= 0; Utải = U2 < 0; UT2 = UT3 = -U2 > 0; IT1 = IT4= Itải; IT2 = IT3= 0

Đến thời điểm  t =+  , phát xung điều khiển mở cặp van T2 vàT3 Lúc nàycặp van T2 và T3 sẽ dẫn điện, còn cặp van T1 và T4 bị phân cực ngược nên không dẫn điện.

Ta có:

UT2= UT3 = 0; UT1 = UT4 = U2 < 0; utải = -U2; IT2 = IT3 = Itải; IT1= IT4= 0

Đến thời điểm  t = 2, U2= 0 và có xu hướng dương dần, còn –U2= 0 và có

xu hướng âm dần, tuy nhiên cặp van T2 và T3 sẽ tiếp tục dẫn điện, do sđđ của cuộncảm tải tạo ra để chống lại sự biến thiên của dòng điện, còn cặp van T1 và T4 chưa dẫn điện, do chưa có xung điều khiển tác động kích mở Ta có:

UT2= UT3 = 0; UT1 = UT4= U2 > 0; Utải = -U2; IT2 = IT3 = Itải; IT1= IT4= 0

Các chu kỳ sau nguyên lý hoạy động tương tự

Dòng điện trung bình qua van:

1

( )2

d d

d d

2 I d = 2

d

I

Điện áp thuận, ngược qua thyristor:

UTthmax = UTngmax = Knvan.U2 = 2.U2

1.1.4 Giản đồ thời gian

Hình 1 2 Dạng sóng dòng và áp trong mạch chỉnh lưu

1.2.1 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính:

 Stator: là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

 Rotor: phần lõi được quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện

 Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

 Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện chocác cuộn dây trên rotor Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với sốcuộn dây trên rotor

Hình 1 3 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều

1.2.2 Nguyên lý làm việc

Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hoặc nhiều cặp nam châm vĩnhcửu hay nam châm điện, rotor gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối vớinguồn điện một chiều Một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều chính

là bộ phận chỉnh lưu, bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyểnđộng quay của rotor là liên tục Thông thường, bộ phận này sẽ có 2 thành phần:một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp

Hình 1 4 Mô tả nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Nếu trục của động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài thì động cơnày sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một xuất điện độngcảm ứng Electromotive force Khi vận hành ở chế độ bình thường, rotor khi quay sẽphát ra một điện áp được gọi là sức phản điện động counter-EMF hoặc sức điệnđộng đối kháng, vì nó đối kháng lại với điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điệnđộng này sẽ tương tự như sức điện động được phát ra khi động cơ sử dụng như mộtmáy phát điện Như vậy điện áp đặt trên động cơ sẽ bao gồm 2 thành phần: sứcphản điện động và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phản ứng.Dòng điện chạy qua động cơ sẽ được tính theo công thức sau:

RP : Điện trở phụ trong mạch phần ứng, (Ω)

Iư : Dòng điện mạch phần ứng

Với: Rư = rư + rcf + rb + rct

rư : Điện trở cuộn dây phần ứng

rb : Điện trở cuộn bù

rcf : Điện trở cuộn cực từ phụ

rct : Điện trở tiếp xúc của chổi điện

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

EU = p N 2 πaa φ ω=K φ ω (2)Trong đó:

p : Số đôi cực từ chính,

N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng,

a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng,

Mặt khác momen điện từ Mđt của động cơ được xác định:

Mđt = KΦIưSuy ra: Iư = M dt KΦ

Thay giá trị vào biểu thức (3) ta có :

ω= U ư

KΦ−

R ư + R p

( K Φ ) 2 ∗¿MđtNếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ

M bằng mômen điện từ: Mđt = Mcơ = M

ω= U ư

KΦ−

R ư +R p

(K Φ )2 M

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

-, Khái niệm chung:

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.Có hai 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 từ trục 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 độ theo phương pháp thứ hai

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

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với 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 lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng

-, Các tiêu chí kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh động cơ:

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

+, Hướng điều chỉnh tốc độ:

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

+, 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 nmin làm đơn vị

Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào yêu cầu của từng

hệ thống, khả năng từng phương pháp điều chỉnh

Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ:

Độ cứng: β = ΔM/Δn Khi β càng lớn tức ΔM càng lớn và Δn nhỏ nghĩa là M/ΔM/Δn Khi β càng lớn tức ΔM càng lớn và Δn nhỏ nghĩa là n Khi β càng lớn tức ΔM/Δn Khi β càng lớn tức ΔM càng lớn và Δn nhỏ nghĩa là M càng lớn và ΔM/Δn Khi β càng lớn tức ΔM càng lớn và Δn nhỏ nghĩa là n nhỏ nghĩa là

độ ổn định tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều Phương pháp điều chỉnh tốc

độ tốt nhất là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của đường đặc tính cơ Hay nói cách khác β càng lớn thì càng tốt

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

γ =

n i

n i+1 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

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

vô cấp

γ ≠ 1 : Hệ thống điều chỉnh có cấp

-, Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh động cơ:

Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việc của động cơ η là cao nhất khi tổn hao năng lượng ΔM/Δn Khi β càng lớn tức ΔM càng lớn và Δn nhỏ nghĩa là Pphụ ở mức thấp nhất

-, 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 thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau

-, 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 áp trên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi Để tránh những biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều 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 trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu

-, Điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông:

Hình 1 5 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông

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

+

-Ckt Rkt

Iư U

KE Φ n Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ

nguyên giá trị định mức

Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung bình, người ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông dotổn hao công suất nhỏ Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệt như: 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 dòngđiện kích từ Ikt sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức Ta thấy lúc

này tốc độ tăng lên khi từ thông giảm: n =

U

K E Φ

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

+, Độ cứng của đường đặc tính cơ:

Khi Φ giảm thì độ cứng β cũng giảm, đặc tính cơ sẽ dốc hơn Nên ta có

họ đường đặc tính cơ khi thay đổi từ thông như sau:

Hình 1 6 Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông

1

2  m đm

nc b

n2

β=− K E K M Φ

2

R

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnhđược tốc 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: nmax = 3.ncb

tức phạm vi điều chỉnh: D =

nmax

n cb =

31

Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép Khi điều chỉnh tốc độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ không thể đổichiều dòng điện và chịu được hồ quang điện Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ cho phép

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 điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế

-, 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 trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ

đồ nguyên lý như sau:

Hình 1 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

độ cứng của đường đặc tính cơ:

Sẽ thay đổi khi giá trị Rf thay đổi Khi Rf càng lớn, β 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 được tính theo công thức sau:

Ta nhận thấy βTN có giá trị lớn nhất nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch phần ứng

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng được giải thích như sau: Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n1 ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng Khi đó dòng điện phần ứng Iư đột ngột giảm xuống, còn tốc 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 Trênthực tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ nhảy cấp tức độ bằng phẳng γ xa 1 tức n1 cách xa n2, n2 cách xa n3…

const K

U n

dm E

dm M

E

R R

K K

D =

(2⃗ 3)1Khi giá trị Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm Đồng thời dòng điện ngắn mạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm Do đó, phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản Và tuyệt đối không được dùng 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 đổi càng kém Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng

1.3 Giới thiệu vi mạch TCA 785

IC TCA 785 (có tích hợp các khâu đồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung, khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151 ( T1 và T2)

Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạchđiều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa, so sánh và tạo xung ra

TCA 785 do hãng Simen chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị

chỉnh lưu, thiêt bị điều chỉnh dòng xoay chiều

 Nhiệm vụ: Tạo ra xung điều khiển mở thyristor với góc mở α giảm dần để tăng điện

áp tải đến điện áp phóng điện

a Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across

- Nguyên lý hoạt động:

+, Điện áp đồng bộ Uđb vượt trước điện áp UAK của thyristor một góc bằng πa2(với chỉnh lưu cầu 1 pha),nên khi chúng ta sử dụng chỉnh lưu cầu điều khiển hoàn toàn thì Uđb vượt trước UAK một góc bằng πa2

Nếu ta chọn ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì khi Ut = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì khi UAK = U0sin ωt

ta sẽ có Uđk = U0cos ωt(điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh theo hai hướng dương và âm)

Do vậy khi ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì khi Ut = α thì Uđk = U0cos α

Khi UAK = U0sin ωt ta có Udf = U1cos ωt.

Tại ωt = 0 là thời điểm chuyển mạch tự nhiên thì khi Ut = α thì U1cos α = Uđk

Hình 1 8 Giản đồ nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across

Điện áp Uđk là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được theo hai hướng dương và âm

Nếu đặt Uf vào cổng đảo và Uđk vào cổng không đảo của khâu so sánh thì Uf

= Uđk ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lậttrạng thái đó α =arccosU đk U 1

Khi Uđk = U1 ta có α = 0

Khi Uđk = 0 ta có α =πa2

Khi Uđk = -U1 ta có α =πa

Như vậy khi thay đổi điện áp Uđk từ -U1 đến +U1 ta sẽ thay đổi được góc mở van α từ 0 đến πa

Nhận xét:

Phương pháp điều khiển thẳng đứng across thường được sử dụng cho những

hệ chỉnh lưu cần chất lượng điều khiển cao

Điện áp đồng pha được tạo ra bằng cách lọc điện áp lưới,dịch pha 1 góc 900, nếu điện áp lưới có chất lượng kém(chứa nhiều sóng điều hào bậc cao) thì bộ điều chế có thể hoạt động không chính xác

Mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng across chỉ điều khiển được 1 thyristor duy nhất nên trong hệ chỉnh lưu gồm nhiều thyristor sẽ cần số mạch điều khiển tương ứng gây tốn kém và cồng kềnh cho bộ điều khiển

b Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính

Hình 1 9 Giản đồ nguyên tắc điều khiển tuyến tính thẳng đứng

Nguyên lý hoạt động:

Dùng 2 điện áp :URC, Uđk

Điện áp răng cưa(URC) có dạng tuyến tính được đồng bộ từ lưới điện và thông thường thời điểm tạo điện áp răng cưa trùng với thời điểm chuyển mạch tự nhiên,

Điện áp điều khiển(Uđk) là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ Điện áp răng cưa(URC) và điện áp điều khiển(Uđk) được đưa vào bộ so sánh khi

URC = Uđk sẽ có xung điều khiển mở thông thyristor

Bằng cách thay đổi điện áp điều khiển Uđk ta có thể điều chỉnh được thời điểm phát xung điều khiển mở thyristor(tức là điều khiển góc mở α với α = π

U đk

U rcmax để xác định Uđk)

Uđk = URCmax khi α = π

Uđk = 0 khi α = 0

Thường chọn URCmax = Uđkmax = 10V

-Nhận xét: Mạch đáp ứng được yêu cầu cấp xung cho 2 thyristor của mạch chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn do vậy ta xây dựng mạch điều khiển dựa trên

nguyên tắc: “điều khiển thẳng đứng tuyến tính”

1 Ký hiệu

Chân Kí hiệu Chức năng

2 Chức năng các chân của TCA 785

3 Sơ đồ cấu tạo

Hình 1 11 Sơ đồ cấu tạo của TCA 785