đồ án 1 cơ sở ngành thiết kế hệ thống truyền động điện bbđ van động cơ một chiều không đảo chiều quay

Do đó trong kì học này chúng em được giao đồ án môn học cơ sở ngành điều khi n và t ể ựđộng hóa v i yêu cầu: “Thiết k hớ ế ệ thống truyền động điện BBD van – Động cơ một chiều không đảo

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN 1: CƠ SỞ NGÀNH

Đề tài : “Thiế ế ệ thố t k h ng truy ền động điện BBĐ van – Động cơ

m t chi ộ ều không đả o chi ều quay.”

Giảng viên hướng dẫn : Mai Văn Duy

Sinh viên th c hi n : ự ệ Đinh Việt Anh

Mã sinh viên : 21104300162

L p : DHTD15A3HN ớ

Hà Nội, tháng 5 năm 2023

LỜI M Ở ĐẦ U Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thu t hiậ ện đại, nghiên cứ ứu ng d ng c a các linh kiụ ủ ện bán

d n công su t làm viẫ ấ ệc ở chố độ chuy n m ch và quá trình biể ạ ến đổi điện năng Ngày này, không chỉ riêng gì các nước phát tri n ngay cể ả ở nước ta các thi t b bán dế ị ẫn đã và đang thâm nh p vào các ngành công nghiậ ệp và trong lĩnh vự sinh ho t Các xí nghi p, nhà máy ạ ệnhư xi măng, thủy điện, giấy, dệt, sợi, đóng tàu…đang sử dụng ngày càng nhiều những thành t u c a công nghiự ủ ệp điện tử nói chung và điện t công su t nói rử ấ iêng Đó là mình chứng cho s phát tri n c a ngành công nghi p này V i m c tiêu công nghiự ể ủ ệ ớ ụ ệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngày càng có nhiều xí nghiệp mới, dây chuyền mới sử dụng kỹ thuật cao đòi

hỏi cán bộ ỹ thuậ k t và k ỹ sư điện nh ng ki n thữ ế ức về điệ ửn t công su ất

Để giải quyết được vấn đề này thì Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo và tài năng Sinh viên ngành tự động hóa tương lai không xa sẽ đứng trong độ ngũ này, do đó

mà cần phải tự trang bị cho mình có một trình độ và tầm hiểu biết sâu rộng Chính vì vậy đồ

án môn học điện tử công suất là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên ngành

tự động hóa tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất

Do đó trong kì học này chúng em được giao đồ án môn học cơ sở ngành điều khi n và t ể ự

động hóa v i yêu cầu: “Thiết k hớ ế ệ thống truy ền động điện BBD van – Động cơ một

chiều không đảo chiều quay sử ụng sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha” d

Với sinh viên năm thứ hai còn đang ngồi trong ghế nhà trường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự hướng dẫn giúp đỡ của thầy giáo Qua đây cho em được gửi lời cảm ơn tới thầy Mai Văn Duy đã tận tình chỉ dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này

Sinh viên th c hi n ự ệ

Việt Anh

Đinh Việt Anh

M C L Ụ ỤC

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN Đ ỘNG ĐIỆN 5

1.1 CHỌ N Đ ỘNG CƠ TRUYỀ N Đ ỘNG 5

1.1.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 10

1.1.2 Thay đổi điện áp cấp cho mạch phần ứng 12

1.1.3 Thay đổi từ thông kích từ 1

1.1.4 Nh n xét l a chậ ự ọn phương pháp điều chỉnh tốc độ 16

1.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN B Ộ BIẾ N Đ I CHỈNH LƯU 17 Ổ 1.2.1 Phân tích h ệ thống van – động cơ (T – Đ) 1

1.2.2 Phân tích h ệ thống máy phát động cơ (F – Đ) 20

1.2.3 Phân tích h ệ thống xung áp động cơ (ĐXA – Đ) 22

1.2.4.Đánh giá, lựa chọn bộ biến đổi 33

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN L A CH Ự ỌN MẠCH ĐỘNG LỰC 34

2.1 PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ Ộ BIẾ B N Đ ỔI CHỈNH LƯU HÌNH CẦU 3 PHA 34

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý

2.1.2 Nguyên lý làm vi c ệ 2.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC 37

2.2.1 Tính toán ch n máy biọ ến áp động lực 3

2.2.2 Tính toán l a ch n van Thyristor 4ự ọ 2.2.3 Tính toán b l c và thiộ ọ ết bị ả b o v 4ệ CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN L A CH N M Ự Ọ ẠCH ĐIỀU KHIỂN 45

3.1 GIỚI THI U CHUNG V MỆ Ề ẠCH ĐIỀU KHIỂN 45

3.1.1 H ệ thống điều khiển pha đứng 4

3.1.2 H ệ thống điều khi n pha ngang 4ể 3.1.3 Đánh giá lựa chọn hệ thống điều khiển 48

3.2 THI T K VÀ TÍNH TOÁN L A CHẾ Ế Ự ỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 48

3.2.1 Khâu đồ ng bộ hóa và phát só ng răng cưa 48

3.2.2 Khâu so sánh

3.2.3 Khâu t o xung chùm ạ 3.2.4 Khâu tách xung

3.2.5 Khâu khuếch đại công suất xung điều khiển 59

3.2.6 M ch t o ngu n nuôi và tín hiạ ạ ồ ệu điều khiển. 63

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 63

3.3.1 Chọn máy biến áp đồng pha 6

3.3.2 Chọn các Tranzitor mở ạch điều khiển. 64

3.3.3Tính ch n bi n áp xung (BAX) 6ọ ế CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG , KHẢO SÁT H Ệ THỐNG 67

4.1 K T Ế QUẢ MÔ PH NG,KH O SỎ Ả ÁT 67

4.1.1 Mô phỏng mạch l c ự 4.1.2 Mô phỏng mạch điều khiển 6

4.1.3 Mô ph ng toàn b mỏ ộ ạch

4.2 ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN 72

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 74

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

đến dây chuyền sản xuất ch t lư ng sản phẩm và hiệu quả kinh tế ấ ợ

••••• ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHI U Ề

Cấu tạo : Động cơ một chiều gồm có 2 ph n chính: ầ

Phần tĩnh (stato): Đây là phần đứng yên và gồm các bộ phận sau:

- C c t chính: là b ph n sinh ra tự ừ ộ ậ ừ trường, g m có lõi s t và dây qu n kích t l ng ngoài ồ ắ ấ ừ ồlõi s t c c t Lõi s t c c t làm b ng nhắ ự ừ ắ ự ừ ằ ững lá thép kĩ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5

mm đến 1 mm ép ch t Dây qu n kích từ ặ ấ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện

- C c t ph : C c t phự ừ ụ ự ừ ụ được đặt gi a các c c tữ ự ừ chính dùng để ả c i thi n tình tr ng cệ ạ ủa máy điện và đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực

t phừ ụ có đặt dây qu n mà c u t o giấ ấ ạ ống như dây quấn c a c c t chính C c t phủ ự ừ ự ừ ụ được

g n vào v nh bulông ắ ỏ ờ

- Gông từ: Gông từ dùng để làm mạch nối các cực từ

- Nắp máy: Để ả b o v ệ máy khỏi nh ng vữ ật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và đảm

bảo cho người kh i chỏ ạm phải điện Trong máy điện nh và vỏ ừa, nắp máy còn có tác d ng ụlàm giá đỡ ổ bi, trong trường h p này nợ ắp máy thường làm bằng gang

- Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điệ ừn t ph n quay ra ngoài ầ

Phần quay (rotor): gồm những b ph n sau: ộ ậ

- Lõi s t phắ ần ứng: Lõi s t phắ ần ứng dùng để ẫ d n từ Thường dùng nh ng tữ ấm thép kĩ thuật điện dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây

qu n vào ấ

- Dây qu n ph n ng: là ph n sinh ra sấ ầ ứ ầ ức điện động và có dòng điện ch y qua Dây qu n ạ ấ

ph n ầ ứng thường được làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nh (công suỏ ất dưới vài KW) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn, thường dùng dây có ti t di n hình ch nhế ệ ữ ật Dây quấn được cách điện c n th n v i rãnh c a lõi thép ẩ ậ ớ ủ

- C góp: C ổ ổ góp dùng để đổ i chiều dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy

- Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt ph n ng, c góp cánh quầ ứ ổ ạt, ô bi Thường làm b ng thép ằcacbon tốt

- Phân loại động cơ điện 1 chi u: ề

+ Động cơ điện m t chiộ ều được kích t bừ ằng nam châm vĩnh cửu

+ Động cơ điện m t chi u kích t ộ ề ừ độc ậl p

+ Động cơ điện m t chi u kích t song song ộ ề ừ

+ Động cơ điện m t chi u kích t nộ ề ừ ối tiếp

+ Động cơ điện m t chi u kích t h n hộ ề ừ ỗ ợp

Chú ý: Yêu c u cầ ủa đề tài là động cơ một chi u kích t ề ừ độc lập nên chúng ta s ẽ chỉ tìm

hiểu về động cơ một chi u kích t ề ừ độc l ậ p

- r : Điện tr ở cuộn dây ph n ng ầ ứ

- rct : Điện tr p xúc giở tiế ữa chổi than và phi n góp ế

- rcb : Điện tr ở cuộn bù

- rcp : Điện tr ở cuộn ph ụ

Sức điện động Eư c a phủ ầ ứng động cơ được xác địn nh theo bi u thể ức sau :

- a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây ph n ng ầ ứ

- : Tốc độ góc của động cơ (rad/s)

K= pN

2πalà hệ ố ết cấ s k u của động cơ

N u bi u di n sế ể ễ ức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:

Mặt khác mômen điện t ừ Mđt của động cơ được xác định bởi: Mđt = K .Iu

Suy ra: Iư=Mdt

K

Thay giá trị I vào ư (0.16) ta được:

ω =KUu−Ru +Rf

(K ) 2 Mdt (0.17)

N u b qua t n thế ỏ ổ ất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện

t , ta ký hiừ ệu là M, nghĩa là Mđt = M = M cơ

ω =Uu

K −Ru+Rf ( K ) 2 M (0.18)

n m t chi u kích t p

Đây là phương trình đặc tính cơ c a đủ ộng cơ điệ ộ ề ừ độc lậ

c c bi u di n trên hình 1.2 ng th ng

Hình 1.2 Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của ĐC một chi u kích t ề ừ độc lập Giả thiết ph n ầ ứng được bù đủ, tư thông = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (0.9) và phương trình đặc tính cơ (0.11) là tuyến tính Đồ thị ủa chúng được bi u di n trên c ể ễhình a và hình b là những đường th ng ẳ

Theo các đồ thị trên, khi I = 0 ho c M = 0 ta có: ư ặ

ω =Uu

K = ω0 (0.19)

Inm và Mnm được gọi là dòng điện ng n mắ ạch và mômen ngắn mạch.

Mặt khác phương trình đặc tính cũng có thể được viết dưới dạng:

∆ω= R

K Iư= R

(K ) 2M được gọi là độ ụt tố s c đ ứộ ng với giá trị ủa M c

Ta có thể ể bi u diễn đặc tính cơ và đặc tính cơ điện trong h ệ đơn vị tương đối, với điều

ki n t ệ ừ thông là định mức ( = đm)

T ừ những phân tích cho thấy : để đáp ứng các ch tiêu mà yêu cỉ ầu hệ thống đã đặt

ra thì động cơ mộ t chiều kích từ độc lập phù hợp để làm động cơ truyề n động cho hệ

thống

Trong thực tế đối với động cơ điện một chiều kích t ừ độ ập thường có 3 phương pháp c lđiều ch nh t c đ ỉ ố ộnhư sau

Thay đổi điện tr ph m ch ph n ng ở ụ ạ ầ ứ

Điều chỉnh điện áp c p cho mấ ạch phầ ứn ng

Điều ch nh t thông kích t ỉ ừ ừ

a) Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.3 Điều ch nh tỉ ốc độ động cơ một chiều kích t ừ độc lập

b ng pằ hương pháp thay điện tr phở ần ứng

b) Phương trình đặc tính cơ:

ω = Uđm

Kϕđm−

Rư+ Rf(Kϕđm)2

M c) Dạng đặc tính cơ

Thay đổi điện tr m ch ph n ng b ng cách nở ạ ầ ứ ằ ối thêm điện tr ph Rf vào mở ụ ạch

cơ β mềm đi

1.1.2 Thay đổi điện áp cấp cho mạ ch ph n ứng ầ

Hình 1.5 Đường đặc tính cơ

c) Dạng đặc tính cơ

Khi thay đổi giảm điện áp m ch ph n ạ ầ ứng động cơ ta được mộ ọ đặc tính cơ song song t h

với nhau như hình (H1.5)

d) Nh n xét: ậ

Ta th y rấ ằng khi thay đổi điện áp (gi m áp) thì mômen ng n mả ắ ạch, dòng điện ng n mắ ạch của động cơ cũng giảm ứng v i m t ph tớ ộ ụ ải nhất định Do đó phương pháp này cũng được

s dử ụng để điều ch nh tỉ ốc đ động cơ và hạộ n ch ế dòng điện khi khởi động

Khi thay đổi điện áp mạch phần ng ta s có các tứ ẽ ốc độ không tải lý tưởng:

Khả năng quá tải lớn và t n thổ ất năng lượng nh ỏ

Phương pháp điều chỉnh điện áp m ch ph n ạ ầ ứng là phương pháp triệt để ể ả k c khi không tải lý tưỡng và điều ch nh tỉ ốc độ trong bất kỳ vùng t i nào ả

1.1.3 Thay đổi từ thông kích từ

Do kết cấu của máy điện nên ta thường gi m t ả ừ thông Φ

Để thay đổ ừi t thông , ta phải thay đổi dòng điện kích từ nhờ ế bi n tr R mở kt ắc ở m ch ạkích t cừ ủa động cơ Vì chỉ có thể tăng điện trở m ch kích t nh R nên t thông kích t ạ ừ ờ kt ừ ừchỉcó thể thay đổ ề phía giảm so v i từ i v ớ thông định m c ứ

tốc đ động cơ tăng lên và đồộ ng thời phải đảm bảo điều ki n chuy n mệ ể ạch cổ góp

Nhưng nếu giảm t thông ừ quá nhi u vì khi giề ảm do quán tính tốc độ s ẽ thay đổi chậm hơn so với từ thông nên E = K giảm → Iư tăng lên → M = K Iư tăng lên

M t khác khi giặ ảm quá nhiều thì Iư tăng quá lớn gây nên s t áp trong m ch ph n ng ụ ạ ầ ứtăng lên → công suất động cơ giảm tốc độ→ giảm Như vậy khi điều chỉnh giảm từ thông thì :

- Độ ứng đặc tính cơ giả c m

- Sai lệch tĩnh tăng lên

- H ệ thống có giải điều ch nh h p ỉ ẹ

- Phương pháp thay đổi từ thông phù h p vợ ới tải

Pc = U.I = const •

Mc = var •

Tuy nhiên phương pháp này lại có ch tiêu kinh t cao, t n thỉ ế ổ ất năng lượng nhỏ.

1.1.4 Nh n xét lậ ựa ch ọn phương pháp điều ch nh tỉ ốc độ

Qua nh ng phân tích cữ ụ thể ề 3 phương pháp điề v u ch nh tỉ ốc độ trên ta th y mấ ỗi phương pháp điều chỉnh đều có những ưu nhược điểm riêng phù hợp với từng yêu cầu công nghệ Căn cứ công ngh cệ ủa đề tài ta thấy phương pháp thay đổ ốc độ động cơ bằi t ng cách điều chỉnh điện áp mạch phần ứng động cơ có nhiều ưu điểm như:

Phạm vi điều ch nh tỉ ốc đ ộộ r ng

Điều chỉnh trơn và điều ch nh vô c p ỉ ấ

Sai lệch tĩnh nhỏ 𝛽 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 trong toàn dải điề, u ch nh ỉ

1.2 PHÂN TÍCH LỰA CH N B Ọ Ộ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU

1.2.1 Phân tích h ệ thống van – động cơ (T – Đ)

Hình 1.8 Sơ đồ khố ệ thối h ng T-Đ

- H T-ệ Đ một chi u dùng b biề ộ ến đổi là một loại nguồn điện một chiều khi n i nó m ch ố ạ

ph n ng vầ ứ ới động cơ điện m t chi u kích t ộ ề ừ độc lập ta s ẽ được hệ TĐ

- Khác với máy phát điện m t chi u b biộ ề ộ ến đổi trực tiếp nối biến dòng xoay chi u ềthành dòng một chi u không qua mề ột khâu trung gian cơ học nào

- Hiện nay Thyristor được dùng ph biổ ến để ạ t o ra các b ộ chỉnh lưu có diều khi n bể ởi các tính chất ưu việt của chúng: Gọn nhẹ, tổn hao ít tác động nhanh

* Nguyên lý điều khiển động cơ điện một chiều:

- Nhận năng lượng t ừ lưới xoay chiều thông qua b ộ chỉnh lưu biến dòng xoay chiều thành dòng một chi u C p cho ph n ề ấ ầ ứng động cơ điện một chiều

* Các ch làm vi c: ế độ ệ

a) *Chế dòng liên tđộ ục

- Khi mô men tải Mt tăng thì dòng điện động cơ tăng dẫn đến năng lượng điệ ừ tang.n t

- Khi điện áp ngu n nh ồ ỏ hơn sức điện động thì năng lượng c a cu n dây l n làm cho ủ ộ ớnăng lượng xả ra đủ sức để duy trì dòng điện đến thời điểm mở van kế tiếp

- Khi ở chế độ dòng liên t c ụ

Ucl= U cos αd0

Keϕ −

Rư+ Rcl(Keϕ)2 M

i góc m n áp c a ch u khi n t ->

(-+ Thay đổ ở α=(0-π) điệ ủ ỉnh lưu điề ể ừ Udo Udo) và ta được

đặc tính h song song nằọ m 1/2 bên ph i h tọa đ (Mo ω) những đặc tính đó không thuộc ả ệ ộ

nửa bên trái là do các van không cho dòng điện ph n ả ứng đổi chiều

+ Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α

ω0=Ud0cos αKeϕ + Và độ ứng đặc tính cơ c

β =(Keϕđm)2

Rư+ Rcl

b) Ch ế độ dòng điện gián đoạn

- Khi làm việc ở chế độ dòng gián đoạn đường đặc tính cơ không là đường th ng mà là ẳđường cong có độ cứng thấp hơn

- Biên gi i vùng dòng ớ điện gián đoạn là dòng phân cách giữa vùng dòng điện liên t c và ụdòng gián đoạn chính là tập hợp đường trạng thái biên độ

- Khi thay đổi góc α=(0-Π) gần đúng là đường ê líp có các tr c chính là trụ ục tọa độ +Ưu điểm:

- Độ tác động nhanh, cao t n ổ thất ít gi m tiả ếng n hi u suồ ệ ất lớn có kh ả năng điều ch nh ỉtrơn với phạm vi điều chỉnh rộng

- Có thể thiết lập h t ệ ự động phòng kín để m r ng dở ộ ải điều ch nh và cỉ ải thiện điều ki n ệlàm việc của h ệ

+Nhược điểm:

- Khả năng linh hoạt khi đổi trạng thái làm vi c không cao, kh ệ ả năng quá ả ềt i v dòng và áp của van kém sức điện động c a b biủ ộ ến đổi có biên độ đập mạch l n gây t n hao ph trong ớ ổ ụđộng cơ và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ góp của động cơ làm xấu điện áp nguồn

- Khi điều ch nh sâu h s công suỉ ệ ố ất Cos γ thấp nh ất

- Khả năng linh hoạt chuyển đổ ại tr ng thái làm vi c không cao ệ

- Mạch điều khi n h o chi u khá phể ệ đả ề ức tạp

- Khả năng quá tải về áp và dòng kém

- Sức điện động ra của bộ ến đổ có độ đậ bi i p mạch lớn nên ph i dùng cu n kháng lả ộ ọc, làm tăng kích thước, giá thành, giảm độ cứng đặc tính cơ, giảm tác động nhanh…

- H sệ ố cosφ của h nói chung là th p M c dù có nhệ ấ ặ ững nhược điểm như đã nêu ở trên nhưng phần ưu điểm của hệ T – Đ cũng rất nhiều, nó có ý nghĩa quyết định, do vậy ngày nay đã thay thế hoàn toàn hệ truyền động T – Đ cho hệ truyền động: KĐT – Đ, F – Đ…

1.2.2 Phân tích h ệ thống máy phát động cơ (F – Đ)

Việc điều ch nh tỉ ốc độ điều ch nh trên m ch kích t nên t n hao nh ỉ ạ ừ ổ ỏ

N u s d ng 2 mế ử ụ ạch vòng điều ch nh tỉ ốc đ thì dảộ i điều chỉnh đạt kho ng D = 10 30 ả

- Nhược điểm:

S d ng nhiử ụ ều máy điện quay nên hi u suệ ất thấp = đs F Đ

C ng k nh chi m di n tích lồ ề ế ệ ắp đặt, gây ồn, n n móng phề ức tạp

Công suất lắp đặt lớn = (4 5) l n công suầ ất động cơ

Vốn đầu tư lớn, ch ỉ tiêu kinh tế thấp

1.2.3 Phân tích h ệ thống xung áp động cơ (ĐXA – Đ)

Ngày nay h xung áp ệ – động cơ được sử ụ d ng r ng rãi, nh t là khi các y u t vộ ấ ế ố ề độ tin cậy, dễ điều chỉnh, độ ổn định, kích thước trọng lượng được đặt lên hàng đầu Có nhi u ềcách phân loại, ở đây ta phân theo hệ xung áp mạch đơn (không đảo chi u), hề ệ xung áp đảo chiều

Đố ới v i các b biộ ến đổi công su t nh (vài KW) và trung bình (hàng chấ ỏ ục KW) người

ta thường sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực IGBT Đối với công suất lớn (vài trăm KW) người ta thường dùng GTO, cao hơn nữa dùng Tiristor Ở giáo trình này chỉ đề cập đến van điều khiển hoàn toàn IGBT, GTO chúng có ưu điểm là mở và khóa hoàn toàn bằng xung –(điều khi n hoàn toàn), khác v i tiristor m bể ớ ở ằng xung, khóa ph i dùng m ch khóa (bán ả ạđiều khiển) Nhược điểm của van điều khiển hoàn toàn là công suất nh ỏhơn tiristor

1.2.3.1 H ệ xung áp đơn

* Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý h ệ xung áp đơn dùng tiristor và dùng GTO

Trong đó:

I1=U− ER

u ; I2=−U

R u Các giá tr : ị dòng điện xác l p cậ ủa dòng điện i , i 1 2trong kho ng t1, t2 ả

I , I bd1 bd2 : Giá trị ban đầu của dòng điện i , i 1 2: tại t = 0 (Ibd1); tại t = t1 (Ibd2)

Tu=Lu

R u : Hằng s ố thời gian điệ ừ ủa mạch.n t c

Quá trình tăng giảm dòng điện trên đồ thị ẽ cho trườ v ng h p hợ ệ đã làm việc xác lập Như

v y h xung áp ậ ệ – động cơ một chiều cũng có ba chế độ dòng điện: liên t c, biên liên t c, ụ ụgián đoạn

*Đặc tính cơ

Như trên ta đã biết vì h xung áp ệ – động cơ một chiều có ba chế độ dòng điện nên để xây

dựng đặc tính cơ, tương tự ệ T – Đ ta cũng phả h i xây dựng ba vùng sau đó ghép lại thành

• Phương trình cân bằng điện áp (K2)

R ∑ = const, n u coi ngu n áp có Rế ồ b ≈ 0 thì: |β|XA=|β|TN>|β|F−Đ>|β|T−Đ

Khi thay đổ ừ (0i t -1) ta s có hẽ ọ đường đặc tính co song song v i nhau vìớ |β|XA=const

- Chế độ dòng biên liên t c ụ

Ở chế độ dòng biên liên tục ta có: i1(t=0)=i (t2 2) = 0 Để xác định dòng biên liên tục (IBLT)

ta có m t sộ ố gi ả thiết như sau:

+ Dòng điện i1(t), i2(t2) tăng, giảm tuyến tính vì T nh CK ỏ (thực tế tăng giảm theo hàm mũ) + Khai tri n hàm Taylor ch l y hai s hể ỉ ấ ố ạng đầu :

e−t1/Tu≈ 1 − t1

TCK

b) Tính ch n thiọ ết bị ả b o vệ

Quá trình chuyển đổi gi a các van có th gây ra sữ ể ự thay đổi đột ng t giộ ữa điện áp du/dt và di/dt Để ả b o v các van kh i bệ ỏ ị đánh thủng ta dùng m ch ạ R –C mắc song

song v i các van V i cách m c này khi có sớ ớ ắ ự thay đổi trong van thì sự thay đổ ủa điện i c

áp du/dt sẽ được h n ch gi m nh thông qua m ch R-C M ch R-C có tác d ng r ạ ế ả ỏ ạ ạ ụ ẽ

mạch dòng điện ngược đặt lên van khio đó dòng điện ngược s phóng qua t C và tiêu ẽ ụtán trên điện tr ở R

T1

Trị ố ủ s c a R –C được chọn theo công thức như sau :

Năng lượng tích lu trên phần ỷ ứng động cơ

Ngăn chặn sự cố của m ch Rạ -C được đặc trưng bởi tỉ số ξ = R

Áptômát được sử dụng để đóng cắt nguồn ngoài ra nó còn có tác d ng bảo vệ sự c ngắn ụ ố

mạch hoặc quá t i có th x y ra trong h ả ể ẩ ệ thống

Điều ki n chệ ọn như sau :

• IđmAT Ilvmax = 1,4.I1đm = 1,4.4,5 = 6,3 (A)

Hệ s khuyố ếch đại của máy phát t c: ố