Thiết kế chỉnh lưu cầu 3 đồ án, đề tài tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN THIẾT KẾ MÔN HỌC MÔN : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề bài : Đề số 45 Tên đề bài : Thiết kế bộ điều khiển lò nhiệt Yêu cầu về công nghệ Thông số thiết kế Thiết kế bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều Điện áp cho lò 3 .380V ,Dải công suất cần điều chỉnh P =5 – 75KW Giáo viên hướng dẫn : ĐOÀN VĂN TUÂN Sinh viên : LÊ NGỌC NAM Hải Phòng , năm 2012 1 Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1. Giới thiệu chung về lò nhiệt……………………………… trang 1 1.2. Cấu tạo lò nhiệt…………………………………………… trang 2 1.3. Yêu cầu của lò nhiệt…………………………………….… trang 5 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 2.1. Các phương án mạch động lực………………………….… trang 8 + Mạch điều áp xoay chiều 1 pha…………………………….…trang 10 + Mạch điều áp xoay chiều 3 pha……………………………….trang 12 2.2. Lựa chọn phương án……………………………………… trang 19 2.3. Tính chọn van và các thiết bị bảo vệ…………………… …trang 20 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1. Nguyên lý chung của mạch điều khiển…………………… trang 27 3.2. Cấu trúc của mạch điều khiển…………………………….…trang 28 3.3. Các phương pháp điều khiển……………………………… trang 28 3.4. Tính toán mạch điều khiển………………………………….trang 29 + Khâu đồng pha……………………………………………… trang 30 + Khâu tạo điện áp răng cưa…………………………………… trang 30 + Khâu so sánh ………………………………………………… trang 31 + Khâu phát xung chùm………………………………………….trang 34 + Khâu khuếch đại xung và biến áp xung………………… ……trang 36 + Khối nguồn………………………………………………….…trang 40 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ NHIỆT. Lò nhiệt là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng dùng trong các quá trình công nghệ khác nhau như nung hoặc nấu luyện các vật liệu các kim loại và các hợp kim khác nhau v.v Ưu điểm của lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu Lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu có những ưu điểm sau : Có khả năng tạo được nhiệt độ cao Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao Đảm bảo nung đều và chính xác do dễ điều chỉnh chế độ điện và nhiệt độ Kín Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quá trình chất dỡ nguyên liệu và vận chuyển vật phẩm. Đảm bảo điều khiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị gọn nhẹ Nhược điểm của lò nhiệt. Năng lượng điện đắt. Yêu cầu có trình độ cao khi sử dụng. 1.1.1 . NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ NHIỆT. Lò nhiệt làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy qua một dây 3 dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ toả ra một lượng nhiệt theo định luật Jun Lenxơ: Q=I2RT Q Lượng nhiệt tính bằng Jun (J) I Dòng điện tính bằng Ampe (A) R Điện trở tính bằng Ôm T Thời gian tính bằng giây (s) Từ công thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò : Vật nung : Trường hợp này gọi là nung trực tiếp Dây nung : Khi dây nung được nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trường hợp này gọi là nung gián tiếp. + Trường hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật có hình dạng đơn giản ( tiết diện chữ nhật, vuông và tròn ) + Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp. Cho nên nói đến lò nhiệt không thể không đề cập đến vật liệu để làm dây nung, bộ phận phát nhiệt của lò. 1.2. CẤU TẠO LÒ NHIỆT. Lò nhiệt thông thường gồm ba phần chính : vỏ lò, lớp lót và dây nung. 4 a) Vỏ lò Vỏ lò nhiệt là một khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trong quá trình làm việc của lò. Mặt khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò. Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn kín, còn đối với các lò nhiệt bình thường, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tổn thất nhiệt và tránh sự lùa của không khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao lò. Trong những trường hợp riêng, lò nhiệt có thể làm vỏ lò không bọc kín. Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu được tải trọng của lớp lót, phụ tải lò ( vật nung ) và các cơ cấu cơ khí gắn trên vỏ lò. + Vỏ lò chữ nhật thườnng dùng ở lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v + Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một vài lò chụp v.v Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò chữ nhật khi cùng một lượng kim loại để chế tạo vỏ lò. Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta thường dùng thép tấm dày 3 6 mm khi đường kính vỏ lò là 1000 – 2000 mm và 8 – 12 mm khi đường kính vỏ lò là 2500 – 4000 mm và 14 – 20 mm khi đường kính vỏ lò khoảng 4500 – 6500 mm. Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người ta dùng các vòng đệm tăng cường bằng các loại thép hình. Vỏ lò chữ nhật được dựng lên nhờ các thép hình U, L và thép tấm cắt theo hình dáng thích hợp. Vỏ lò có thể được bọc kín, có thể không tuỳ theo yêu 5 cầu kín của lò. Phương pháp gia công vỏ lò loại này chủ yếu là hàn và tán. b) Lớp lót Lớp lót lò nhiệt thường gồm hai phần : vật liệu chịu lửa và cách nhiệt. Phần vật liệu chịu lửa có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng và kích thước đã cho của buồng lò. Cũng có khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính dết gọi là các khối đầm. Khối đầm có thể tiến hành ngay trong lò và cũng có thể tiến hành ở ngoài nhờ các khuôn. Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau : + Chịu được nhiệt độ làm việc cực đại của lò. + Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc. + Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển trong điều kiện làm việc. + Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn. + Có đủ độ bền hoá học khi làm việc, chịu được tác dụng của khí quyển lò và ảnh hưởng của vật nung. + Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với lò làm việc chu kỳ. Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục 6 đích chủ yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn các phần khác nói chung không yêu cầu. Yêu cầu cơ bản của phần cách nhiệt là : + Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu + Khả năng tích nhiệt cực tiểu + Ôn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định. Phần cách nhiệt có thể xây bằng gạch cách nhiệt, có thể điền đầy bằng bột cách nhiệt. c) Dây nung Theo đặc tính của vật liệu dùng làm dây nung, người ta chia dây nung làm hai loại : dây nung kim loại và dây nung phi kim loại. Trong công nghiệp, các lò nhiệt dùng phổ biến là dây nung kim loại. Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò nhiệt công nghiệp, dây nung kim loại đều được chế tạo bằng các hợp kim CrômNhôm và Crôm Niken là các hợp kim có điện trở lớn. Còn các kim loại nguyên chất được dùng để chế tạo dây nung rất hiếm vì các kim loại nguyên chất thường có những tính chất không có lợi cho việc chế tạo dây nung như : + Điện trở suất nhỏ + Hệ số nhiệt điện trở lớn 7 + Bị ôxy hoá mạnh trong môi trường khí quyễn bình thường Dây nung kim loại thường được chế tạo ở dạng tròn và dạng băng Dây nung phi kim loại Dây nung phi kim loại dùng phổ biến là SiC, grafit và than PHẠM VI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ. Lò nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật : + Sản xuất thép chất lượng cao + Sản xuất các hợp kim pherô + Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện + Nung các vật phẩm trước khi cán, rèn dập, kéo sợi + Sản xuất đúc và kim loại bột Trong các lĩnh vực công nghiệp khác : + Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò nhiệt được dùng để sất, mạ vật phẩm và chuẩn bị thực phẩm + Trong các lĩnh vực khác, lò nhiệt được dùng để sản xuất các vật phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, các loại vật liệu chịu lửa v.v Lò nhiệt không những có mặt trong các ngành công nghiệp mà ngày càng được dùng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người một cách phong phú và đa dạng : Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nước điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v 8 1.3. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ. • Yêu cầu của vật liệu dùng làm dây nung Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yều cầu sau : + Chịu nóng tốt, ít bị ôxy hoá ở nhiệt độ cao + Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao + Điện trở suất phải lớn + Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ + Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi + Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng • Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện +Hợp lý về công nghệ Hợp lý về công nghệ có nghĩa là cấu tạo lò không những phù hợp với quá trình công nghệ yêu cầu mà cọn tính đến khả năng sử dụng nó đối với quá trình công nghệ khác nếu như không làm phức tạp quá trình gia công và làm tăng giá thành một cách rõ rệt. Cấu trúc lò đảm bảo được các điều kiện như thế mới coi là hợp lý nhất. Điều này đặc biệt quan trọng trong khi nhu cầu về lò nhiệt vượt xa khả năng sản xuất ra nó. + Hiệu quả về kỹ thuật Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiệu suất cực đại của kết cấu 9 khi các thông số của nó xác định ( kích thước ngoài, công suất, trọng lượng giá thành v.v ). Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trên một đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v là các chỉ tiêu cơ bản của hiệu quả kỹ thuật. Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu hoặc chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đánh giá bằng công suất dẫn động, mô men xoắn, lực v.v ứng với trọng lượng, kích thước hoặc giá thành kết cấu. + Chắc chắn khi làm việc Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của chất lượng kết cấu của các lò nhiệt. Thường các lò điện làm việc liên tục trong một ca, hai ca và ngay cả ba ca một ngày. Nếu trong khi làm việc, một bộ phận nào đó không hoàn hảo sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản suất chung. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các lò nhiệt làm việc liên tục trong dây chuyền sản xuất tự động. Ngay đối với các lò nhiệt làm việc chu kỳ, lò ngừng cũng làm thiệt hại rõ rệt cho sản xuất vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa là phá huỷ chế độ làm việc bình thường của lò ) có thể dẫn đến làm hư hỏng sản phẩm, lãng phí nguyên vật liêu và làm tăng giá thành sản phẩm. Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận đó của lò nhiệt là khả năng thay thế nhanh hoặc khả nằng dự trữ lớn khi lò làm việc bình thường. Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết bị cần chú ý đến các bộ 10 . tải. Khi có sẵn một nguồn điện xoay chiều, để có thể thay đổi điện áp ra tải ta có thể dùng bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều ( ĐAXC ) dùng van bán dẫn. Việc điều chỉnh điện áp ra tải dựa theo ngun. nhiệt Yêu cầu về công nghệ Thông số thiết kế Thiết kế bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều Điện áp cho lò 3 .380V ,Dải công suất cần điều chỉnh P =5 – 75KW Giáo viên hướng dẫn : ĐOÀN VĂN. một chiều mà ta lại u cầu điện áp ra tải là xoay chiều nên trong mạch điều áp xoay chiều người ta khơng dùng diot mà dùng triac vì đây 16 là loại van bán dẫn duy nhất cho phép dòng điện xoay chiều

Trang 1

Loi noi dau

Sự bùng nỗ của tiễn bộ khoa học kỹ thuật trong cục lĩnh vực điện, điện tứ,

tin học trong những năm gân đây đã ảnh hưởng sâu sắc cả về lý thuyết và thực tiễn và ứng dụng rộng rải có hiệu quả cao trong rất nhiều linh vực khác nhau Đặc biện là lĩnh vực điều khiển tự động và các dây truyền công nghiệp thép kin

ra đời trong đó có lính vực điều khiến động cơ điện

Điều khiển động cơ điện một chiêu là một linh vực không mới và được ứng dụng rất nhiều trong thực tẾ cơng nghiệp sản xuất, có khá nhiều các phương điều khiển Trong giới hạn đồ án môn học vận dụng các linh kiện điện tử đơn giản và các phương pháp điều khiển được học Em được giao nhiệm vụ” THIẾT KE CHINH LUU CAU 3 PHA DIEU KHIÉN TÓC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIEU KICH TỪ ĐỌC LẬP ”

Nội dung đề tài bao gồm các chương:

> Chường I: Tổng quan về động cơ điện một chiều và cá phương pháp điều chỉnh tốc độ

> Chương II: Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu 3 pha Thiết kế sơ đỗ nghuyên lý hệ chỉnh lưu động cơ điện một chiều (hệ T-D) kích từ độc

lập

> Chương III: Tính tốn và thiết kế mạch động lực

> Chương IV: Tính tốn thiết kế mạch điều khiển và mạch bảo vệ

Do lần đâu tiên làm đô án, kiến thức còn hạn chế nên đồ án khơng tránh khói những sai xót Mong thây cô và các bạn giúp đồ án cúa em hoàn thiện hơn

Với sự giúp đở hết sức tận tình của các thây cô giáo trong khoa đặc biệt là cơ giáo TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH Đã giúp em hoàn thành nhiệm vụ này một

cách tốt nhất

Em xin chan thanh cam om!

Giáo viên hướng dân Sinh viên thực hiện

Trương Thị Bích Thanh Lê Xuân Trung

Trang 2

CHUONG I

TONG QUAN VE DONG CO DIEN MOT CHIEU KICH TU VA CAC PHUONG PHAP DIEU CHINH TOC DO

1.1 DONG CO DIEN MOT CHIEU

1.1.1 Khai quat chung:

Động cơ điện một chiêu cho phép điêu chỉnh tốc độ quay liên tục trọng một

phạm vi rộng và trong nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ đặc biệt, thiết bị đơn giản hơn và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của động cơ ba pha.Vì một số ưu

điểm như vậy cho nên động cơ điện một chiều được sử dụng rất pho bién trong

cong nghiép, trong giao théng van tai 1.1 2 Câu tạo của độn cơ điện một chiều

Động cơ điên một chiều chia thành 2 thành phân chính: - phần tỉnh( stato)

Gồm các bộ phận như sau:

Cực chỉnh từ: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lỏi sắt cực từ và dây quấn kích từ + Lôi sắt cực từ làm bằng lá thép kỹ thuật điện dày( 0,5-I)mm ép lại và tán chặt

+ Dây quấn kích từ được quấn băng dây đồng bóc cách điện

Trong các máy có cơng suất nhỏ cực từ chính là một nam châm vinh cửu Cịn

trong máy có công suất lớn cực từ là nam châm điện

Cực từ phụ đặt giửa cực từ chính dùng đề cải thiện trình trạng làm việc cáu máy

điện và đồi chiêu

+ lỏi thép cực từ phụ có thể là một khối hoạc được gép bằng các lá thép tùy theo

chế độ làm việc

Xung quanh cực từ phụ được đặt giây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ

được nối với dây quấn phân ứng

Gong tir: dung dé lam mạch từ nôi liên các cực từ, đồng thời làm vỏ máy - Phan quay(roto)

Bao gồm các bộ phận sau:

+ lỏi thép phần ứng: ding dé dân từ, thường dùng những tâm thép kỷ thuật điện

dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt Tôi ép chặt lại đê giảm ton hao do dòng

điện xoáy gây lên

Trong máy điện nhỏ lỏi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục còn tong máy điên lớn giửa trục và lỏi sắt có giá roto

Trang 3

Dây quân phần ứng là phân sinh ra sức điện động và có dịng điện chạy qua, nó thường được làm bằng đồng bọc cách điện

Cô góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cơ cấu nói than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài 1.1.3 phân loại động cơ điện một chiều

Cũng như máy phát, động cơ điện củng được phân loại theo cách kích thích từ

thành các động cơ sau:

- Động cơ điện kích từ độc lập:

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có quộn kích từ được câp điện từ một

ngn điện ngịai độc lập với nguôn điện câp cho mạch phân ứng -_ Động cơ kích từ nơi tiệp: ae

Động cơ kích từ nỗi tiêp có cuộn kích từ mặc ni tiêp với cuộn dây phân ứng

- Động cơ kích từ hôn hợp:

Gôm 2 dây quần kích từ: đây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nói tiếp trong đó dây qn kích từ song song là chủ yêu

1.1.4 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiêu

Khi cho điện áp một chiêu U vào hai chôi điện, trong day quân phân ứng co dòng điện ly Các thanh dân có dịng điện năm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt

tác dụng lam cho roto quay -

Khi phân ứng quay được nửa vịng, vị trí các thanh dân đôi chô cho nhau, do có phiên góp đơi chiêu dòng điện, giữ cho chiêu lực tác dụng không đôi, đảm bảo

động CƠ CƠ chiều quay khơng đỗi

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eự Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eự ngược chiều với dong điện ly nên

sức điện đông Eự còn được gọi là sức phản điện

Phương trình điện là: U=#,+ĐR,.!, 1.1.5.phơng trình đặc tính cơ:

Đề điều khiển được tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì ta phải phân tích, tìm các mỗi quan hệ giữa tốc độ với các thông số khác của động co dé tir đó đưa ra phương pháp điều khiến Động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì dịng kích từ độc lập với dịng phần ứng.Vì được nuôi bởi hai nguồn một chiều độc lập với nhau

Trang 4

R, Rs

Hình 1-1 Sơ đỗ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập

Theo hình 1 ta viết phương trình cân băng điện áp của mạch phần ứng :

UuEEut ( Rựt R21 (1)

Trong đó: U„: Điện áp đặt lên phần ứng động cơ(V) Eu: Sức điện động phần ứng (V)

R„: Điện trở của mạch phần ung (Q)

Re Dién tro phu trong mach phan tng (Q)

lạ: Dòng điện mạch phần ứng (A)

VỚI RụC rựT TerFTp†t Te

Trong đó : r„ điện trở cuộn dây phần ứng (©) Rep: Điện trởcuộn cực từ phụ(O)

Ry: Điện trở cuộn bủ ( Q)

2

° Qier AiAn AAna Fen WU UiIvil UYVuUsy +24 Vud pica nhan weno AAna coe Aor var Ainh then hidAn ULE MUU ©(Ẳ/ UUVL ACY ULL LIIC (7 JICCL LIIULCÃ| Sau thie ca

E„=—— 0Ø (2)

27a

Trong đó : p: Số đơi cực từchính

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

a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng ó: Từ thơng kích từ dưới mỗi cực từ(wb)

œ: Tốc độ góc (rad/s)

K= —: Hệ số cấu tạo động cơ

Nếu biêu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vịng/ phút) thì E, =k d.n (3)

J

Vì vậy : = —ý

Vol: = —: Hệ sô sức điện động của động cơ

Trang 5

= — ~xU0,105

Thay (1) va (2) va bién đội t-được : +-#e +~ — ae Ý

ca L9

Biểu thức (6) là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc

lập

Khơng xét đến ảnh hưởng của phản ứng phần ứng ngang trục làm giảm từ thông

Ø của động cơ tức là xem Ø=const thì quan hệ œ=f{M,D) là tuyến tính

Oh Œ?oRK—¬ Đ | A@ C3 aa t- | | ẲẰ% | | | | | hy | O | PV

Tir déthi ta có : khi l„= 0 hoặc M =0 ta có:

=¬s= (7)

œ@o: được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ, khi œ=øœg ta có:

U

= = 8

„ R, +R, HH" ( )

Và M=k@ = (9)

Tims Mam: duoc goi la dong dién ngan mach va momen ngan mach, Mặt khác : phương thình đặc tính (4) và (6) cũng có thể viết dưới dạng:

Trang 6

= wp =a,-Aw (10) kp ko @) = Us _* M=a-Ao (11) ký (kg)

Vi: =— = ta suy ra tir (5) Trong do: R=R, +R, , ==

Ao=—-1,=—*—M (12)

kp (ko)

Aw: duge goi 1a dé sụt tốc độ ứng với giá trịcủa M (hay I), ta có thể biêu điễn đặc

tính cơ điện và đặc tính cơ trong hệ đơn vị tương đối với điều kiện từ thông là định

mức (Ø =Øm)

Trong do: 0° =” :7" =! ag `

Wy I dm My

( Re=Uan/ lam duoc goi la dién trở co ban )

Từ(4) và (6) ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ ở đơn vị tương đối w*=1- R*]* (13) œ@*= I- R*Mx(14) dM \da| (Xó,„ y ° Độ cứng của đặc tính cơ: Ø= = _—¬`" - Công suất (năng lượng điện)

Từ phương trình ly trong : TU =(E,+IR,)I (16)

Ta có Paien=P a+ AP

Trong đó Pạ = IE„ công suất điện từ

AP =ỨˆR, tốn hao công suất cơ trên điện trở phần ứng Thue té :Pgien=Pait APyt+ APo (17)

Với APạ tôn hao ma sát do sự quay

Tir biéu thức (4) hoặc (6) ta thây œ là một hàm phụ thuộc R, @,U : (@=f(R,®,U) do đó để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập

có ba phương pháp điều khiển sau : -_ Điều khiên điện trở phụ phần ứng -_ Điều khiển từ thơng kích từ -_ Điều khiên điện áp phần ứng

Sau đây ta xem xét từng phương pháp điều khiển một

Trang 7

1.2 CÁC PHƯƠNG PHAP DIEU KHIEN DONG CƠ ĐIỆN MỘT CHIEU KÍCH TỪ ĐỌC LẬP

1.2.1 Phương pháp điều khiến bằng điện trở phụ phần ứng (R›):

Nguyên lý điều chỉnh:

Nối thêm điện trở phụ R:vào mạch phần ứng

Ta đã phân tích ở trên nên ta có w= f(Rf, Oy, U, gia thiét rang :Néu giữ

@Ø=Ø„=const ; U= Uam= const; Ry=const thi œ=f(R;)

Muốn thay đồi được giá trị Rrcủa mạch phần ứng băng cach ndi tiép một điện trở phụ(R;) thay đổi được giá trị vào mạch phần ứng Lúc này ta có : R = Ryt Rr

Từ phương trình đặc tính cơ : = 7? Te)

Từ phương trình trên ta thấy : khi tăng giá trị của R; thì tốc độ của động cơ giảm,

khi giảm giá trị của Re thi tốc độ của động cơ tăng

Lúc này ta có tốc độ khơng tai ly tong: a, = Oi =consứ (8)

"ân ` ˆ , 9 ~ r _ (Kd, y _

Còn độ cứng của đặc tinh co: =—“”— = var(19)

R, +R,

Như vậy khi thay đôi R; cho ta một họ đặc tính như sau: or

CO

Oo

Hình 1-3 : Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập ở những điện

trở phụ khác nhau

Nhận xét: Nêu Rrcàng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời lạ và Mam cũng giảm Phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện động cơ khi khởi động

- Ưu điểm : Đơn giản , dễ thực hiện

- Nhược điểm : + Độ cứng đặc tính cơ thấp + Tổn thất năng lượng trên điện trở lớn + Phạm vi điều chỉnh hẹp

1.2.2 Phương pháp điều chỉnh bằng từ thơng kích từ:

Trang 8

Nguyên lý điều chỉnh:

Điều chỉnh từ thơng kích từ của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mô men điện

từ của động cơ M = kØIy và sức điện động quay của động cơ Eu=kØo

TC] | wa

/ Cet d¢ Cie

T La |

Hình 1-4: Sơ đồ nối dây điều chỉnh kích từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Từ biểu thức (4) và (6) ta thây w= f(U, okt, Rf), néu giữ U=Ua„m=const và điện trở

phần ứng R„= const (R/=0 ) lúc này œ= f{œ@kt) Đề thay đổi được tốc độ œ ta cần

thay đôi €¿¡, mà từ thơng kích từ do dịng kích từ sinh ra

Vay dé điều chỉnh Ø¿,ta mắc thêm biến trở Rv vào mạch kích từ, khi điều chỉnh

€J¿¡ ta phải tuân theo điều kiện sau

Không thê tăng dịng kích từ lạ, lớn hơn dòng định mức của cuộn dây kích từ vì nó phá hỏng cuộn kích từ và khi Ø,, = Øạ„ đã bảo hòa rồi, nếu muốn tăng Ty, thì Ø, cũng khơng tăng đáng kẻ nên ta điều chỉnh bằng cách giam Oy

sTrong trường hợp này ta có:

- Tốc độ không tải lý tưởng: ø„= vở — va

(k2.)}

- Độ cứng của đặc tính cơ: Ø= = var

Do cau tạo của động cơ điện, thực tế hường điều chỉnh giảm từ thông Nên khi

từ thông giảm thì œ„ tăng, cịn sẽ giảm Ta có đơ thị đặc tính cơ với œ„ tăng dần

và độ cứng của đặc tính giảm dân khi giảm từ thông

c (+ Orn > d NĨ ó 2 Qi’ 2, QD ú, PS Do \ | >M a ao M M M

Hinh I-Š : Đặc tính cơ và cơ điện của động cơ điện một chiêu kích từ

độc lập khi giảm từ thông

Trang 9

Từ đô thị ta nhận thấy khi từ thông thay đổi vơi Øạ„>Ø¡ >Østa có:

- Dong điện ngăn mạch : = ——-

- Mô men ngăn mach: Mim = k@ lnm = vat (Mam > Mami > Mnm2)

Từ đô thị đặc tính ta thấy @p<@)<@2.Vay phuong phap điều chỉnh từ thông là phương pháp điều chỉnh trên tốc độ cơ bản

«Các chỉ tiêu chất lượng khi giảm tử thông Ø,

- _ Tốc độ không tải lý tưởng: =— tăng

- Độ cứng đặc tính cơ: = ( #) giảm

- _ Dải điều chỉnh không rông :D =—— I:2

+ Tốc độ nhỏ nhất bị chặn bởi đặc tính tự nhiên (Ø=Ødm)

+ Tốc độ lớn nhất @„¿„ bị giới hạn bởi độ bền cơ khí và điều kiện chuyển mạch của

động cơ

- Ưu điểm: Công suất mạch điều chỉnh nhỏ, tốn thất năng lượng nhỏ

- Cũng có thể sản xuất những động cơ giới hạn điều chỉnh 1:5 thậm chí đến 1:8 nhưng phải dùng những phương pháp khống chế đặc biệt, do đó cấu tạo và cộng nghệ chế tạo phức tạp khiến cho giá thành của máy tăng lên

1.2.3 Phương pháp điều khiến động cơ điện mợt chiều kích từ độc lập bằng thay đối điện áp phần ứng:

Từ phương trình đặc tính cơ (6) ø= U, _ Rut x, 1

ký (key

Giả thiếtØ = Øđm=const; R„=const; (R=0), M=const Luc nay w= f(U,)

Khi thay đôi điện áp phần ứng ta có:

-_ Tốc độ không tải lý tưởng: @, = iu = var

a a ae kb)

- Độ tính của đặc tính cơ B= —

„

Như vậy khi thay đổi điện áp phân ứng cho ta một họ các đặc tính sau

Trang 10

CO Mt @ o TN @ , me: —_ Ư cảm U , RS i Ø4[———_ ow 2 ee | |

VO1 UamerU > U2>U3> 0 >U;

Hình 1-6 : Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

khi điện áp phân ứng thay đổi

Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song

song với đặc tính tự nhiên Nhận xét :

- Ưu điểm : + không gây ồn

+ Không gây tôn hao phụ trong động cơ + Dái điều chỉnh rộng D ~10: I

+Độ cứng đặc tính cơ khơng đổi trong tồn đải điều chỉnh

+ Dễ tự động hóa

- Nhược điểm: + phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn có thể thay đổi

“va Aba Ran ^2n en PUL Ue dp id :

=+

+ điều khiển phức tạp

Kết luận : Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như hiện nay thì phương pháp này càng được sử dụng phô biến trong sản xuất cũng như trong các lĩnh vực khác 1.2.4 Nuyên lý điều chỉnh:

* Dac tinh diéu chinh :

Đề điều chỉnh điện áp phần ứng, ta phải sử dụng một bộ biến đối, điều chỉnh được điện áp đầu ra cấp cho mach phần ứng của động cơ

đc~#“—————— BBĐ lu = var E)CC# oe 7 " Ea

Hình 1-7 : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động cơ

Trang 11

Bộ biến đôi dùng để biến đổi điện áp xoay chiêu của lưới điện thành một chiêu

và điều chỉnh được giá tr điện áp đầu ra theo yêu cầu Điện trở trong của bộ biến

đối Ra phụ thuộc vào loại thiết bị, vì thơng thường công suất của bộ bến đối và

động cơ xấp xỉ bằng nhau nên Rụạ cũng có giá trị đáng kế so với R„ của động cơ Từ sơ đồ nguyên lý ta có so dé thay thé

I rr} [a | F— p LU Rs Rua U Fw E,

Hình 1-8 : So dé thay thé nguyén ly diéu chinh déng co Từ sơ đơ thay thế ta có phương trình cân bằng điện áp

Eu= Upa- (Roat Ru) he (20)

Sức điện động của động cơ

Eu= kØq„@ 2 1)

Tir biéu thức (20) và (21) ta có

kOgmnO= Uba- ( Rpat Ru)(22)

Từ phương trình (22) ta có phương trình đặc tính cơ điện

De, Mgt Bi oy XU, EP, Phương trình đặc tính cơ: 71 (24) kKó, (Kớ„) Voi: M =k@anlu

Trong d6 Wgm la tir thông định mức của động cơ, Øam= const

Tốc độ không tải lý tưởng

=~ was o> Oo= UT ws P an Độ cứng của đặc tính cơ B= (KO 4) a + R

Ta thay toc d6 không tải lý tưởng không phụ thuộc vào M, I ma phụ thuộc vào Da

Dya=kaUạy,

Trong đó : kạ là hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi Ua, la điện áp điều khiển

Trang 12

k CT is

Tu đó suy ra : Oo = = = f(Ua)

Từ phương trình (23) và (24) ta có đơ thị đặc tính được biêu điển như sau

CO a Ho: re —.S._ ¬ ĐÐĐTTN C2 oz =— CƯ SH nHEKe — Dos m ns Se eat c tk 1 on gS CS —— ts atk 2 eee ae a ts 3 ee sail eo >NMI1.I

Hình I-9 : Đồ thị đặc tính cơ điện khi U¿a thay đổi

Từ đô thị ta thấy, khi Ua thay đồi thì ta có những tốc độ không tải lý tưởng khác nhau, còn độ cứng đặc tính cơ khơng đổi và đặc tính điều chỉnh đốc hơn đặc tính tự nhiên

°Nhận xét :

-_ Điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào, kế cả không tải lý tưởng , đặc tính cơ điều chỉnh tuy mêm hơn đặc tính tự nhiên nhưng cứng hơn phương pháp dùng biến tro va thay d6i Oy,

- Toc d6 lén nhat @nax = Wo - M „ B

-_ Điều khiển phước tạp, vốn đầu tư lớn nhưng nó là phương pháp tốt hơn so với hai phương pháp trên

- - Kết luận : Sau khi phân tích ba phương pháp điều khiển nêu trên thì phương pháp điều khiên băng thay đổi điện áp phần ứng là tốt hơn cả Cho nên em chọn phương pháp làm phương pháp nguyên cứu cho đề tài của em

1.3 CÁC BO BIEN DOI DIEU CHINH TOC DO DONG CO MOT CHIEU KICH TU DOC LAP BANG THAY DOI DIEN AP PHAN UNG

- Hiện nay trong công nghiệp người ta thường sử dụng ba loại bộ biến đổi sau: + Bộ biến đổi máy phát điện một chiều

+ Bộ biến đổi xung áp một chiều

+ Bộ biến đồi chỉnh lưu có điều khiển

- Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi đó ta có các hệ truyền động sau:

+ Hệ máy phát - động cơ( F — Ð)

+ Hệ điêu chỉnh xung áp - động cơ( XA — D)

+ Hệ chỉnh lưu Tiristo — động cơ( T— Ð)

Trang 13

Chương LHI

TONG QUAN VE BO CHINH LUU HINH CAU 3 PHA

THIET KE SO DON NGHUYEN LY HE THONG CHINH LUU DONG CO DIEN 1 CHIEU(hé T- Ð) KICH TU DOC LAP

2 TONG QUAN VE BO CHINH LUU THYRISTOR HINH CAU 3 PHA

2 1 giới thiệu về thyristor

Thyristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn P¡-N¡-Pz-N: liên tiếp tạo nên ba cực:

anot A, catot K và cực điều khiến G(gate) Tại ba vị trí tiếp xúc nhau của các lớp

P¡-N¡-Ps-Ns tạo nên các lớp tiếp giáp lJn„la„]a Về lý thuyết có hai loại thyristor:

- _ Thyristor kiểu N hay thyristor có cực điều khiển G nối với vùng N gần anot

Hinh 2-1 thyristor

- Thyristor kiéu P hay thyristor có cực G nối với vùng P gân catot

- Hoat dong cua thyristor:

- - Thyristor làm việc ở ba trạng thái: đóng — mở — khóa nạ: điện áp ngược đánh thủng

Upo: dién ap tu mo cua thyristor Uro: điện áp rơi trén Thyristor

Ir latching

l dịng duy trì

Trang 14

Nhanh nguoc 1O 3 — đóng Ị” LAI (A1 10° ly 10 Nhánh thuận Ip l „mm mở 14 Nhánh khóa — Ik 107 khóa le —— — — ail sig: 103: | ~ U, [V] 5 107 lạ = 25 mA 5 10? — 10° ° 10 ‘ 1 L ' Tham — , 10 Cao) Uz Io = 25 mA 10 4

Hình 2-2 Sơ đơ đặc tính làm việc của thyristor

+ thyristor khéa néu Uax < 0 va sé van khdo néu ta cho U AK > O

+ thyristor chuyên qua trạng thái từ khóa sang dân nếu đồng thời đảm bảo 2

điều kiện: Uay > 0, và có dịng điều khiến lạ đủ mạnh( về cả công suất và

thời gian) Khi thyristor đã dân nếu ngắt dòng điều khiến đi( cho I¿=0) nó sẻ vân dân chừng nao dòng điện qua nó lớn hơn một giá trị gọi là dòng duy trỳ

- _ Trong thực tế người ta sử dụng thyristor kiêu N nhiều hơn

2.2 CHINH LUU THYRISTOR CAU 3 PHA

2.2.1 sơ đồ chỉnh lưu cầu thyristor cầu 3 pha

GVHD; TRUONG THI BICH THANH

Hình 2- 2 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha

Trang 15

Hình 2-3 Dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha

2.2.2 Các tham số chính của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha: - gia tri trung binh điện áp chỉnh lưu

3/6U, cosa

7t

Khi =0 thi Ugo = 2,34.U2

- Tris6 trung binh dong dién qua van:

d =

- _ Điện áp ngược lớn nhât mà van phải chịu khi làm việc:

nguồn max = 6.U,

- Cong suất tính tốn mạch MBA nguồn: Sba = 1,05.Pa

- Héso d6 mach cảu điện áp chỉn lưu Kđm = 0,057 sơ đô chỉnh lưu 3 pha( H

gom 6 thyristor chia than hai nhóm)

+ Nhóm catot chung: Tị,T:,T; + Nhóm anot chung: TT, Ta, Tạ

Trang 16

- Dién ap pha:

=V2 sin

=V2 sin( ——)

=V2 sin( ——)

Gó mở ơ được tính từ giao điểm của các nửa hình sin (hay thoi gian

chuyên mạch tự nhiên)

- - Hoạt động của sơ đồ

Giả thiết T5 và T6 đang cho dòng chảy qua Vẹ = Ưc ,Vo = Uap khi

=8 =_ +-cho xung điều khiển mơ T¡ Thyristor mở vì U2a >0 Sự mở

cua Tl lam cho T5 bi khoa lai mot cach ty nhién va U2, > Ur, lic nay Ts va T, cho dong chay qua Dién ap trén tai Ug = Usp =U2, = Urp

Khi = =—+ cho sung điều khiển mở T; Thyristor này mở vì khi

Te dan dong, no dat Uz, nên anot Ta mà Uạy > U¿¿ sự mở của T› làm cho T, bị khoa lai mot cach tu nhién Uy, > Ure

Các sung điều khiến lệch nhau - được lần lượt đưa đến cực điều khiển của

các thyristor theo thu tu 1,2,3,4,5,6,1,2

Trong mỗi nhóm khi 1 Thyristor mở nó sẻ khóa ngay thyristor dẫn dịng

trước nó

Tóm tắt bảng:

Thời điểm | Mỡ | Khoa

0,=7/6+a | Ti Ts Oz = 37t/6 + œ | Ta Te Oa = 57t/6 + œ | Ts | Ti | 04 = 72/6 +a | Ta | T› Os = 97r/6 + œ Ts Ts ©s= 11726 + œ | Ts | Ts .m N.ề Cá trị trung bình điện áp tải:

gee i Ỉ /2U sin @d0 = 2% = 3 3./6U es —.COS Œ

Trang 17

pha, độ đập mạch rất nhỏ(5%) lên tới hàng trăm kw

hợp vơi điện áp ra tải dới I0V 2.2.3 Hiện tượng trùng dẫn

ngăn mach

Nếu chuyên gốc toạ độ tir 0 dén 0; ta co:

e, = V2, sin[ 8+ +0 (2-2)

e, =V2U, sn| 0+5 vớ) (2-3) Điện áp ngắn mạch U¿ = Uy; — Uạ = V6 U> sin(@ + a)

Dòng điện ngắn mach i, duoc xác định bởi phương trình :

di, V6U, 2 Z : — ; đẹ — c

U, = v6 U› sin(0 + a) = 2X [ cosơ — cos(0 + ø) ]

dé Sc ep es, Lc L L Ta Ti mm] L7 SN J os vi Te l T —T>k 3 AS Lư ns | l;

Hình 2-4 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha có hiện tượng trùng dẫn

> Nhận xét: Chỉnh lưu cầu thyristor cau 3 pha la loai duoc su dung nhiéu nhat

trong thực tế vì có nhiều ưu điểm hơn cả Nó cho phép đâu thắng vào lưới điện 3 Nêu có dùng biên áp thì gây méo lưới điệ ít hơn các loại trên đông thời công suât MBA cũng chỉ xâp xỉ băng công suât tải công suât mạch chỉnh lưu có thê rât lớn Nhược điểm của nó là sụt áp trong mạch van gấp đôi sơ đồ hình tia nên khơng phù Giả sử T¡ , T: đang dẫn dong Khi 8 = 0; cho xung điều khiển mở T; , do L„ # 0 nên ir: không thê tăng đột ngột từ 0 — lạ và dịng ir¡ cũng khơng thể giảm đột

ngot tr ly > 0 Ca ba thyristor T; , T3 , Ts déu dan dong , hai nguồn €, , ey Ndi

; (2-5)

Trang 18

Hình 2-5 : Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu cầu ba pha có trùng dẫn

Dịng điện chạy trong Tì là 1tr = Ty - Ie Dòng điện chạy trong T; là Ir =1 ;

Giả thiết quá trình trùng dẫn kết thúc khi 0 = 0› và ký hiéu p = 02 — 0; 1a géc tring

dẫn

KhiÐ =Lu, 1rị =0, ta có biêu thức sau :

DAL

cosa — cos(u + a) = (ụu † 0) đậm, c—£ (2-6) 2-6

Hình dạng điện áp tải Uạ trong giai đoạn trùng dẫn trong khoảng 0 —› 9; T; dẫn

đòng , T¡ , T›; trùng dẫn dịng Vậy có thể viết các phương trình sau :

eạ - 6c - 2Lẹ “7ˆ = Ủạ at (2-7) #u—Ev=ÐL, “mm =, (2-8) dt 173 + 17) = 1p = lạ =consft (2-9) ` ` , số + ey

Tur 3 phuong trinh ta rutra: Ug= 5 ~ ee (2-10)

Do trùng dẫn ( L¿ # 0) nên trị trung bình của điện áp tải bị giảm đi một AU, , và được xác định như sau :

e +e, 2 6 pe 3 pu ; AU, = 57 [@- ø= [ V6.sin@+a)d0

Trang 19

3/6 = 2x [cosa - cos(k+ 0) | (2-11) Từ đó ta có thể xác định được: AU,= Š“-; (2-12) 7 2.2.4 Nghịch lưu phụ thuộc

Ta có ở chế độ chỉnh lưu dòng điện trung bình trên tải lạ và điện áp trung bình Ua luôn cùng chiều Công suất tiêu thụ trên tải P = Ua.l¿ luôn dương và chiều của công suất ln từ phía nguồn xoay chiêu chuyên qua tải một chiều , ta nói bộ

biến đồi làm việc ở chế độ chỉnh lưu

M_ la M_ la O————— + —— —~

———] BBĐ us | lTm O—— BBD Uạ | |TBi

G————] - O———— +

N N

Công sullt P = Ua.lạ > Ư Cơng sullt P = Ủạ.l¿ < 0

a) b)

Hinh 2-6 : a ) Chê độ chỉnh lưu ; b ) Chê độ nghịch lưu

Khi tano ofc ma a ơi †rr frnnơ bình của điền ân chỉnh hen TI o14m 1l nhirnơ

AWAAL mis &đvwvyv BAAN WA 5 i oak &k VMs S/JABESL Ww UHC NHAN N1 “Up X 1111111 1t4L(CQ1 Vda Serre AE m———

M trỏ thành âm ( - ) và N thành dương ( + ) , điện áp — Uy tăng dân đến khi a = m Vì điện áp Ủa đối chiều trong khi lạ có chiều khong | đổi nên công suất P đối dâu

Điều này có nghĩa là tải một chiều đã trở thành nguồn phát và công suất truyền

ngược từ phía tải về nguồn Ta nói bộ biến đổi đã chuyển sang làm việc Ở chế độ

nghịch lưu Lưu ý răng Ở chế độ nghịch lưu, lưới xoay chiéu nhan cong suat tac

dụng từ phía tải nhưng vẫn tiếp tục cung cấp công suat phan khang va anh huong đến dạng sóng , tần số của điện áp xoay chiều ta nói rằng sơ đồ này làm việc ở chế

độ nghịch lưu phụ thuộc

Đề lưới có thể nhận năng lượng từ phía tải thì tải phải là một nguồn phát và điện áp của tải phải lớn hơn điện áp của nguồn để đảm bảo cho van bán dẫn phân

cực thuận

Trang 20

Hình 2-7: Sơ đồ dạng sóng của nghịch lưu phụ thuộc

Trong trường hợp nghịch lưu phụ thuộc thì ta phải có góc điêu khiến ơ > 7⁄2

ta có điện áp trung bình của nghịch lưu phụ thuộc là Ù;; < 0 như hình 2-9

2.3 SƠ ĐỎ NGHUÊN LÝ HỆ HỆ THĨNG CHÍNH LƯU - ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIEU (HE Ð - T) KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

2.3.1 Tông quan về hệ truyền động T-Đ không đảo chiều

Khi ta dùng các bộ chỉnh lưu có điều khiến hay là các bộ chỉnh lưu dùng thyristor để

làm bộ nguồn một chiều cung cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều như các phần

trước ta đã giới thiệu , ta có điện áp chỉnh lưu của hệ là : Ug = Uso cosa ;

Vậy ta có phương trình đặc tính cơ điện và đặc tinh co cua hệ chỉnh lưu T — Ð không

đảo chiều là : E49 cosa R, +R, oO = — all § i A i A Ym 43% am Ey-cosa R, +k @ = đ0" —_—— - M : K Prin (K Din) O = @ - AO ; Trong đó : E -COSa ` A ^ A xe v 9 ` , , 2 ` ` AC

Wo = —*%-—— la toc độ khơng tải lý tưởng, vì lúc đó ở vùng dịng điện

dm

gián đoạn , hệ sẽ có thêm một lượng sụt áp nên đường đặc tính điều chính đốc hơn, tốc

độ không ,tải lý tưởng thực @ạ sẽ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng giả tưởng œ'o như hình 2-9

Vậy , khi thay đổi goc diéu khién a = 0 > T thì Eao thay đổi từ Eao đến -Euo và

ta sẽ được một họ đặc tính cơ song song với nhau nằm ở nữa bên phải của mặt phẳng toạ

do[m,I] hofc{m,M]

_ E,,.sine ( 1 1

list ——”————| l=—cotg—| ; Xa, + 2a Lys m m

Trong đó: Xpa: Dién khang may bién ap h5 Tân số lưới

L„x : Điện cảm tổng mạch phần ứng m : Sơ pha chính lưu

Trang 21

Wo1 h Wor Ss DC : th /E.>0 Lace ' Lait LL ⁄⁄ la _ /HTS r Ea=0 ee Eas 3) _ GIBï hfln 0„„ bì

Hình 2-10 : a ) Sơ đồ thay thé hệ T — Ð không đảo chiêu

b ) Đặc tính điêu chỉnh tốc độ hệ T - ÐĐ

Trong vùng dòng điện gián đoạn ( œ@”o < @g ) :

Fan CAU, 8 cat K@,,, m

Oy = EF _ COS(A _1~ AC,

m >a>—

K¢@,, m

Tro Trong đó : Eam: Biền độ sức điện động thứ câp máy biên áp chỉnh lưu o AG * BR, - Biên 1das en re ai an dan nơ † thứ ean may hien an chinh lieu

Đường giới hạn tốc độ cực đại

E io: COSa _ Rs

K bin, Kó

Œ)sh max Fa hit

2.3 Nguyên tắc điều khiến:

Trong thực tế người ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiến sau: “ Thăng

đứng tuyến tính và thăng đứng arccos ” , đề thực hiện vị trí xung trong nửa chu kỳ

dương của điện áp đặt trên thyrIstor

4.2.1 Nguyên tắc điều khiến thắng đứng tuyến tính:

Theo nguyên tắc này người ta thường dùng hai điện áp:

- Điện áp đồng bộ ( U, ) , đồng bộ với điện áp đặt trên anôt — catôt của thyristor , thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh

- Điện áp điều khiển ( U„„) „ là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh được

biên độ Thường đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh Do vậy hiệu điện thế đầu vào của khâu so sánh là :

Ua ¬ Um — Us ›

Trang 22

Khi U; = U„¡ thì khâu so sánh lật trạng thái , ta nhận được sường xuống của

điện áp đâu ra của khâu so sánh Sườn xuông này thông qua đa hài một trạng thái bên ôn định tạo ra xung điêu khiên

Uem

-U‹x

wt

2TI

Hình 4-2 : Nguyên tắc điều khiển thăng đứng tuyến tính :

Như vậy băng cách làm biến đôi Uạ„ , ta có thê điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra , tức là điều chỉnh góc œ

Gitta ơ và Lm có quan hệ sau :

U i k

— a 5 Người ta lay U erences — ụmgy ›

4.2.2 Nguyên tắc điều khiến thắng đứng arccos : Theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp :

- Điện áp đồng bộ U; , vượt trước Uag = Uy Sinœt của thyrIstor một góc 7 U, =U, Cosot

- Điện áp điều khiển U,„„ là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh được biên

độ theo hai chiêu dương và âm

Nếu đặt U, vào công đảo và U„„ vào cổng không đảo của khâu so sánh thì :

Khi U, = Ucn , ta sé nhan duoc một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lat trang thai

U,, Cosa = Ua; (3-1)

Do do: @ = arcos( a 3 (3-2)

Khi U,„ = Um thia=0;

Khi Un = 0 thia= > ;

Khi U,„ = - Um thì ơ = 7;

Trang 23

Hình 4-3 : Nguyên tắc điều khiển thăng đứng arcoss

Như vậy , khi điều chỉnh U„„ từ trị Uạ„ = +U„,, đến trị Uạ„ = -U„„ ta có thé điều chỉnh được góc ơ từ 0 đến ơ

Nguyên tắc điều khiến thăng đứng “arcos” được sử dụng trong các thiết bị chỉnh

lưu địi hỏi chất lượng cao

e©_ Sơ đồ nghuyên lý hệ truyền đơng T-Đ:

U 1¬; fy —=—- T3 ` Ts i we ` Ts ~ Tr | C ° ÑK - Uni Morn _ lt Cua Resi CCSX

Hình 2-14 sơ đồ nguyên lý hệ truyền động T -D

Trang 24

Bộ biến đổi van thyristor là một loại nguồn điện áp một chiều, nó trực tiếp biến

đổi dòng soay chiều thành dòng một chiều việc điều chỉnh điện áp đầu ra của bộ biến đồi, được thực hiện bằng cách điều chỉnh góc mở của van

Điện áp chỉnh lưu ao ( điện áp không tải ở đầu ra) có dạng đập mạch với tần số

đập mạch là n trong một chu kỳ của điện áp sơ cấp của máy biến áp lực Sơ đô chỉnh lưu câu n= 2m.(với m là số pha).sơ đô hình tia n=m

Giả sử điện áp cấp cho bộ biến đổi van có dạng

= t

Ta đả biết sau một chu kỳ dòng điện và điện áp lặp lại nên ta chỉ can xét cho một chu ky la du, coi dién tro van R,=0

e Sơ đô thay thê mạch

Một bộ biến đồi van có thể bao gồm : Máy biến áp lực, tổ van, kháng lọc, thiết bị bảo vệ và hệ thông điều khiến

Sơ đồ thay thế có đạng như sau:

| => rR |

fe Ee a |

Khi van dân ta có phương trìnl

_ = st s—

Với s= + +

g— + +

e Nhan xét:

- Uu diém: Hệ( T-Ð) tác động nhanh, tơn thất năng lượng ít, kích thước và

trọng lượng nhỏ, không gây ôn và dề tự động hóa do các van bán dân có hệ số khếch đai lớn, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các

đặc tính động của hệ thống

- Nhược điểm: Do các van bán dân có tính phi tuyến, đạng điện áp chỉnh lưu

ra có độ đập mạch cao, khả năng linh hoạt và chuyển trạng thái làm việc

không cao, gây tôn thất phụ và làm sấu điều kiện chuyên mạch trên cổ góp - _ Khắc phục: thiết kế truyền động van cô găng làm hẹp vùng đòng gián đoạn

băng cách nối kháng lọc đủ lớn, tăng số lần đập mạch, nôi van đệm