Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng 1 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 và chế tạo bộ chỉnh lưu 1 pha có điều khiển với tải R+L+E” Với sự hướng dẫn của Cô: Nguyễn Phương Thảo, chúng em đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn.
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ........................................................................................................................................ ............................................................................................................................................. ..... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .................................................................................................... Ngày ... Tháng... Năm 20... Giáo Viên Hướng Dẫn GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 1 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Lời nói đầu Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng 1 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 và chế tạo bộ chỉnh lưu 1 pha có điều khiển với tải R+L+E” Với sự hướng dẫn của Cô: Nguyễn Phương Thảo, chúng em đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn. Chúng em xin trân thành cảm ơn. Nhóm sinh viên thực hiện GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 2 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều: Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điện hoặc động cơ điện. Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơ năng. Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải. Động cơ điện một chiều gồm những loại sau đây: - Động cơ điện một chiều kích từ song song - Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp - Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp 1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và phần động (rôtor) 1.2.1. Phần tĩnh (stator) Gồm các phần chính sau: a. Cực từ chính: Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện. Cực từ được gắn chặt vào vỏ nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện. b. Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều c. Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy. d. Các bộ phận khác - Nắp máy GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 3 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Cơ cấu chổi than. 1.2.2. Phần quay (rotor) Gồm các bộ phận sau: a. Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. thông thường dùng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào b. Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần sinh ra s.đ.đ và có dòng điện chạy qua. Thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện với rãnh của lõi thép. c. Cổ góp: Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ tròn. Đuôi vành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng. d. Các bộ phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy. - Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy thường làm bằng thép Cacbon tốt. 1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều: b A F®t + n I a I c GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy - F d ®t Trang: 4 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT B Hình 1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư còn gọi là sức phản điện động. Phương trình cân bằng điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng Iư: dòng điện phần ứng Eư: sức điện động Theo yêu cầu của đề bài ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều kích rừ độc lập. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nghĩa là từ thông của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ. + U I - E KT GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy IKT + Trang: 5 UKT - KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình2 : Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập 1.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập Đặc tính cơ là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen (M) của động cơ. Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông...) động cơ vận hành ở chế độ định mức với đặc tính cơ tự nhiên (Mđm , wđm). Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các thông số nguồn hay nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động cơ. Để đánh giá, so sánh các đặc tính cơ người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ β được tính như sau ∆β = ∆M ∆ω β lớn (đặc tính cơ cứng) tốc độ thay đổi ít khi M thay đổi β nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng. β → ∞ đặc tính cơ tuyệt đối cứng. 1.4.1. Sơ đồ nguyên lý: + - U- + CKT E- RKT Rf GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Rf IKT CKT E- - U- RKT Trang: 6 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động cơ điện 1 chiều Khi nguồn điện 1 chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng. Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào 2 nguồn một chiều độc lập. 1.4.2. Phương trình đặc tính cơ: Trường hợp Rf= 0: U= E + Iư.Rư (1) Trong đó; E= Ke. Φ .n (2) Ke = p.n 60a : hệ số sức điện động của động cơ a: số mạch nhánh song song của cuộn dây K= p.n : hệ số cấu tạo của động cơ 2 aπ ω : tốc độ góc tính bằng rad/s p: số đôi cực chính N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng. Thế (2) vào (1) ta có: ω = Uu R − u Iu K .φ K .φ U R u u n= K .φ − K .φ I u e e Hoặc: (3) (4) Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(Iư) gọi là phương trình đặc tính cơ điện. Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5): là mômen điện từ của động cơ. U R u u Suy ra: n= K .φ − K .φ .K .M là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích e e Φ từ độc lập. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 7 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ U ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT R u u M = ω 0 − ∆ω Hoặc: ω = K .φ − ( K .φ ) 2 trong đó: ω 0 : tốc độ không tải lý tưởng ∆ω : độ sụt tốc độ 1.4.3.Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ động cơ: Từ phương trình đặc tính cơ: ω = U u Ru + R f − M ta nhận thấy muốn thay đổi tốc độ ω K .φ ( K .φ ) 2 ta có thể thay đổi φ , Rf , U. • Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const): ( Kφ dm ) 2 ∆M − Độ cứng đặc tính cơ: β = = R + R giảm. Nếu Rf càng lớn thì tôcf độ động cơ ∆ω u f càng giảm đồng thời dòng ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng và điều chỉnh tốc độ động cơ ở phía dưới tốc độ cơ bản. • Trường hợp thay đổi U< Uđm Tốc độ không tải ω0 = U ( Kφ ) 2 ∆M − = β = giảm trong khi độ cứng đặc tính cơ = Kφ Ru ∆ω const. Khi thay đổi điện áp ta thu được 1 họ các đường đặc tính song song. Phương pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động. • Ảnh hưởng của từ thông: Muốn thay đổi Φ ta thay đổi dòng kích từ Ikt khi đó tốc độ không tải ω = cứng đặc tính cơ: β = U dm tăng. Độ Kφ ( Kφ ) 2 ∆M =− giảm. Ru ∆ω 1.5. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập: 1.5.1. Khái niệm chung: 1.5.1.1. Định nghĩa: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 8 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 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. 1.5.1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện: a. Hướng điều chỉnh tốc độ: Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay bé hơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đường đặc tính cơ tự nhiên. b.Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh): Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất n max và tốc độ bé nhất n min mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = nmax/nmin. Trong đó: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 9 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - 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. c. Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ: Độ cứng: β = ∆M/∆n. Khi β càng lớn tức ∆M càng lớn và ∆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. d. Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ: Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ. Độ liên tục khi điều chỉnh tốc độ γ được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau: ni γ= 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. e. Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ: Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việc của động cơ η là cao nhất khi tổn hao năng lượng ∆Pphụ ở mức thấp nhất. f. Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 10 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 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. 1.5.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng: Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện 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. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: n= R +Rf U − u M K E Φ K E K M Φ2 Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n0 = Uđm/KEΦđm. Độ cứng của đường đặc tính cơ: β= dM K K Φ2 =− E M dn Ru + R f Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi nhưng độ cứng của đường đặc tính cơ thì không thay đổi. Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay đổi. Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên: n n0 TN ( Uđm ) ncb n1 U1 n2 GVHD: Nguyễn Phương Thảo U2 n3 SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy MC U3 Uđm > U1 > U2 > U3 ncb > n1 > n2 > n3 M Trang: 11 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n cb. Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngược lại. Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D = ∞. Nhưng trong thực tế động cơ điện một chiều kích từ độc lập nếu không có biện pháp đặc biệt chỉ làm việc ở phạm vi cho phép: Umincp = U đm nghĩa là phạm vi điều chỉnh: 10 D = ncb/nmin = 10/1. Nếu điện áp phần ứng U < U mincp thì do phản ứng phần ứng sẽ làm cho tốc độ động cơ không ổn định. • Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường đặc tính cơ nên được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb. • Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng. • Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao. 1.5.3. Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thơng: + • • U - Iư Eư GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc + • Đỗ Khắc Huy Ckt Rkt Ukt • • Trang: 12 - KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ M = KMφIư và sức điện động quay của động cơ Eư = KEφn. 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 do tổn 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 dòng điện 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 U tăng lên khi từ thông giảm: n = K .Φ E Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KM Φ In nên khi Φ giảm sẽ làm cho Mn giảm theo. β =− K E K M Φ2 R 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: n n1 n GVHD: Nguyễn Phương Thảo 2 ncb Φ1 φñm > φ1 > φ2 Φ2 Φ đm ncb < n1 < n2 M SVTH: Phạm Thị Đốc 0 MC M2 M1 Mn Đỗ Khắc Huy Hình 6: Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông Trang: 13 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh được 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 nmax = 3.ncb tức phạm vi điều chỉnh: D = n = 1 cb 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 đổi chiều 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. 1.5.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều. Trong phương pháp này điện trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý như sau: + • • U Iö Rf E Ckt Rkt + • GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy UKT - • • • - Trang: 14 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: n= Ru +R f U − M K E Φ K E K M Φ2 Khi thay đổi giá trị điện trở phụ R f ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độ cứng của đường đặc tính cơ: n0 = U dm = const K E Φ dm ; β =−KE KM Φ 2 dm Ru + R f 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: βTN K E K M Φ2 dm =− Ru 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. Vậy khi thay đổi giá trị Rf ta được họ đặc tính cơ như sau: n n0 ncb n1 TN Rf1 n2 Rf2 n3 0 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 ncb > n1 > n2 > n3 MC M, I Rf3 Hình 8:Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 15 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 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 n 1 ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng. Khi đó dòng điện phần ứng I ư đột ngột giảm xuống, còn tốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi. Dòng I ư 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 < n cb. Trên thực 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… Khi giá trị nmin càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh: ncb D= n ≈∞ min Trong thực tế, Rf càng lớn thì tổn thất năng lượng phụ tăng. Khi động cơ làm việc ở tốc độ n = ncb/2 thì tổn thất này chiếm từ 40% đến 50%. Cho nên, để đảm bảo tính kinh tế cho hệ thống ta chỉ điều chỉnh sao cho phạm vi điều chỉnh: D= (2 ÷ 3) 1 Khi 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 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 16 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT càng kém. Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng. 1.5.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các rẽ mạch phần ứng: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng có sơ đồ nguyên lý như sau: + U • • • RS E • - Rn IS • Iư • In • Ckt Rkt tttt Hình 9: Sơ đồ nguyên lý phương T pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng. Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn n cb và điều chỉnh nhảy cấp. Hệ thống có độ cứng tương đối lớn và thiết bị vận hành đơn giản thì người ta dùng phương pháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch. Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng thì phần ứng động cơ nối song song với điện trở và nối nối tiếp với một điện trở khác. Phương pháp này giống với phương pháp thay đổi điện trở trên mạch phần ứng nhưng điện áp phần ứng lại không thay đổi. Do đó, phương pháp này đòi hỏi phải: - Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi. - Vì dòng kích từ không thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ thông không đổi làm cho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị số định mức. Ta có phương trình đặc tính cơ: R S Rn RS R S + Rn U n= − M K E Φ R S + Rn K E K M Φ2 GVHD: Nguyễn Phương Thảo R S Rn R + u SVTH: Phạm Thị Đốc RS R S + Rn n = n0 − M Đỗ Khắc Huy R S + Rn K E K M Φ2 Ru + ⇒ n' 0 = n0 RS < n0 R S + Rn Trang: 17 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động cơ nĐ < ncb. Mặt khác ta có: Ru + Rn > Ru + RS > Ru R S + Rn β R f = β Rn < β PM < β TN Độ cứng của đường đặc tính cơ rẽ mạch phần ứng βPM nhỏ hơn độ cứng của đặc tính cơ tự nhiên βTN nhưng lại lớn hơn độ cứng của đặc tính cơ có điện trở phụ βRf với điện trở phụ chính là Rn. Để điều chỉnh tốc độ động cơ trong trường hợp này ta tiến hành như sau: • Giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS: - Khi RS = 0: Đây là trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm động năng nHĐN = 0. U dm Rn Ta có họ đặc tính cơ như sau : − Khi : R S = ∞ : I A = n n0 RS2 RS1 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy TN RS1 < RS2 n1 < n2 n3 n2 n1 Trang: 18 IA MC • I RS = 0 RS = ∞ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 10: Họ đặc tính cơ khi Rn = const, RS thay đổi. Như vậy, khi giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS thì vùng điều chỉnh tốc độ bị hạn chế và modun độ lớn đặc tính cơ tăng dần khi tốc độ giảm. • Giữ nguyên RS, thay đổi giá trị Rn: - Khi Rn = 0: RS không ảnh hưởng đến đường đặc tính cơ. Lúc này ta xem RS như là tải nối song song với động cơ. Ta có được đường đặc tính cơ tự nhiên. - Khi Rn = ∞: Động cơ điện bị hở mạch nên không có điện áp rơi trên phần ứng động cơ. Đây là trạng thái hãm động năng với R HĐN = RS. Ta có : IB = Uđm/RS. Ta có họ đặc tính cơ như sau: n n0 nc n b 1 TN ( RN = 0) Rn1 0 0; utải = - u2; iT2 = iT3 = itải; iT1= iT4= 0. Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự như trên. upha 0 c. Giản đồ dòng điện, điện áp: π -u2 2π u2 t Iđk utải 0 uT1 (uT4) 0 uT2 GVHD: Nguyễn Phương (uT3) Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc 0 Đỗ Khắc Huy t t t Trang: 31 t KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 18: Giản đồ dòng điện,điện áp d. Một số biểu thức tính toán: Điện áp trung bình trên tải: π +α 1 Utải = 2. 2π ∫ α 2 U2 sin ω t.d ω t = 0,9 U2 cos α Dòng điện trung bình qua Thyristor: π +α IT = ∫ α Itải .d ω t = I tai 2 Điện áp thuận, điện áp ngược trên thyristor: uT(thuận) = uT(ngược) = 2 U2 e. Ứng dụng Mạch này có thể dung được với nhiều loại phụ tải khác nhau, với nhiều ưu tiên riêng (các cặp van luôn phiên nhau dẫn, có thể điều chỉnh được trơn điện áp đầu ra) 2.2.2 Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển: a. Sơ đồ nguyên lý: U2 U2 D2 T 2 T1 A F F T 2 D 1 B GVHD: Nguyễn Phương Thảo Ld Rd SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy T1 A D 1 D2 B E Rd Ld E Trang: 32 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 19: a- sơ đồ cùng cực tính b- sơ đồ ngược cực tính U d U d 0 α1 π α2 2π α3 3π I (L=0) d 0 I (L= d π α2 2π α3 π α2 0 α1 0 α1 π α2 α2 D2 2π α3 3π I (L=0) d α 2 2π α3 3π 2π α3 3π 2π α3 3π α1 π α 2 α1 π α 2 0 α1 2π α3 (a) a-cùng cực tính ∞) T2 3π T2 I (L= d D1 0 2π α3 π 3π D1 α2 T1 0 2π α3 α1 3π T1 0 α1 π ∞) 0 0 α1 α1 0 α1 α 2 (b) α 2 2π α3 D2 2π α3 b- ngược cực tính Hình 20: điện áp của tải và các van bán dẫn sơ đồ điều khiển b. Nguyên lý làm việc: • Sơ đồ nối cùng cực tính: Tại α1 cấp xung điều khiển T1, T1 sã mở cho dòng điện chạy qua từ A qua T1 qua tải về D1 về B. Đến π điện áp đổi dấu (A âm, B dương) ,T1 khóa. Nếu tải điện cảm dòng điện tải là đường thẳng. Năng lượng của cuộn dây sẽ được tích lũy xả qua D2 tới D1 điện áp tải trong vùng π ÷ α2 là bằng 0. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 33 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đến α2 cấp xung điều khiển T2, T2 dẫn. Từ α2 ÷ 2π dòng tải là dòng điện của 2 van T2 và D2. Đến 2π điện áp đổi dấu (B âm, A dương) D2 khóa, D1 mở để năng lượng của cuộn dây xả qua D1 về T2. 2π ÷ α3 mở thông D1, T2 điện áp tải bằng 0. Kết quả là chuyển mạch các van bán dẫn có điều khiển được thực hiện bằng việc mở các van kế tiếp. Các van được dẫn thông trong nửa chu kỳ. Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như hình18.a • Sơ đồ nối ngược cực tính: Tại α1 cấp xung điều khiển T1 với A dương, T1 sẽ mở cho dòng điện chạy qua từ A qua T1 qua tải về D1 về B. T1 và D1 dẫn từ (α1 ÷ π ). Đến π điện áp đổi dấu (A âm, B dương) ,D2dẫn làm khóa T1 năng lượng của cuộn dây sẽ được tích lũy xả qua D1 và D2. Đến α2 cấp xung điều khiển T2 với A âm, T2phân cực thuận nên t2 mở làm khóa D1 cho dòng điện chạy từ B qua D2 qua tải về T2 về A.. Đến 2π điện áp đổi dấu (B âm, A dương) T2 phân cực ngược nên T2 bị khóa. Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như hình 18.b *Biểu thức tính toán: Điện áp trung bình trên tải: 1 Utải=2. 2π π ∫ α 2 U2 .sin ( ω t) d ω t = 1 + cos α 2 U2 π . Điện áp thuận và ngược đặt lên Thyristor và Điot uD(thuận)= uD(ngược) = 2 uT(thuận)= uT(ngược) = 2 U2. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy U2. Trang: 34 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PHẦN III LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN IC TCA 785 (có tích hợp các khâu dồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung ,khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151 ( T1 và T2). 3.1. sơ đồ mạch tổng quát GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 35 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sơ đồ khối : • Sơ đồ khố cuả mạch: Khối Nguồn Khối Điều Khiển Khối Mạch Lực Hình 21:Sơ đồ khối của mạch. - Khối nguồn: Có nhiệm vụ tạo nguồn nuôi mạch điều khiển và mạch lực. - Khối điều khiển: Có nhiệm vụ điều khiển và phát xung mở các van ở mạch lực. - Khối mạch lực : có cách ly mạch điều khiển và các van công suât. Có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều để đáp ứng như đúng đề tài yêu cầu. • Sơ đồ khối của mạch điều khiển: Hình 22 :Sơ đồ khối mạch điều khiển Nhiệm vụ các khối: • Khối đồng pha: tạo tín hiệu đồng bộ với điện áp anôt-catôt của Thyristor cần mở. Tín hiệu này là điện áp xoay chiều, thường lấy từ biến áp có sơ cấp nối song song với Thyristor cần mở. • Khối tạo xung răng cưa:tạo 1 điện áp cố định để so sanh với tín hiệu Udk . • Khối so sánh: làm nhiệm vụ so sánh giữa điện áp đồng bộ thường đã được biến thể với tín hiệu điều khiển một chiều để tạo ra xung kích mở Thyristor. • Khối khuyếc đại: tạo ra xung mở có đủ điều kiện để mở Thyristor. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 36 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sơ đồ nguyên lý mạch : Hình 23: Sơ đồ nguyên lý của mạch. 3.1. Gới thiệu về vi mạch TCA 785 Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạch điều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa, so sánh và tạo xung ra. TCA 785 do hang Simen chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh lưu, thiêt bị điều chỉnh dòng xoay chiều. Đặc trưng - Dẽ phát hiện việc chuyển qua điểm không. - phạn vi ứng dụng rộng rãi GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 37 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Có thể dung làm chuyển mạch điẻm không. Tương thích LSL. Có thể hoạt động 3 pha (3 IC). Dòng điện ra 250 mA. Miền dốc dòng lớn. Dải nhiệt độ rộng. 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. 3.1.1. Sơ đồ nguyên lý: a.Kí hiệu: Hình 24: Hình dạng thực tế của IC TCA785 b. Chức năng: Chân 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Kí hiệu GND Q2 QU Q1 VSYNC I QZ VREF R9 C10 Chức năng Chân nối đất Đầu ra 2 đảo Dầu ra U Đầu ra 1 đảo Tín hiệu đồng bộ Tín hiệu cấm Đầu ra z Điện áp chuẩn Điện áp tạo xung răng cưa Tụ tạo xung răng cưa Trang: 38 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 11 12 V11 C12 13 L 14 15 16 Q1 Q2 VS GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Điện áp điều khiển Tụ tạo độ rộng xung Tín hiệu điều khiển xung ngắn, xung rộng Đầu ra 1 Đầu ra 2 Điện áp nguồn nuôi Trang: 39 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT c. Sơ đồ cấu tạo: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 40 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 25: Sơ đồ cấu tạo TCA 785 d.Dạng sóng dòng điện: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 41 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 26: Các dạng sóng ra vào của TCA 785 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 42 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT e.Các thông số của TCA 785: Thông số Dòng tiêu thụ Điện áp vào điều khiển , chân 11trở kháng vào Mạch tạo răng cưa Dòng nạp tụ Biên độ răng cưa Điện trở mạch nạp Thời gian sườn ngăn của xung răng cưa Tín hiệu cấm vào, chân 6 Cấm Cho phép Độ rộng xung ra, chân 13 Xung hẹp Xung rộng Xung ra chân 14,15 Điện áp mức cao Điện áp mức thấp Độ rộng xung hẹp Độ rộng xung rộng Điện áp điều khiển Điện áp chuẩn GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy IS V11 R11 I10 V10 R9 tP V6I V6H Giá trị Giá trị tiêu min biểu(F= 50 HZ. VS=5V) 4,5 6,5 0,2 15 Giá max 10 V10 MAX MA V kΩ 10 1000 VS-2 300 μA V KΩ Ms 3.3 3.3 2.5 V V 80 3 4 trị Đơn vị V13 H 3.5 2.5 3.5 2.5 V V V14/V 15 V14/V 15 tP VS-13 0.3 20 530 VS-2.5 0.8 30 620 VS 1.0 2 40 760 V V μs μs/n F VREF 2.8 3.1 3.4 V Trang: 43 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Góc điều khiển ứng với điện αrsef áp chuẩn 2x10-4 * Tính toán các phần tử bên ngoài Tụ răng cưa: C10 500pF (min) Thời điểm phát xung: Dòng nạp tụ: Điện áp trên tụ: tTr = 1/K 1 µ F (max) V11 .R9 .C10 Vref .K I10 = V10 = 5x10-4 Vref .K R9 Vref .K .t R9 .C10 TCA 785 do hãng SIEMEN chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh lưu, thiết bị chỉnh dòng điện áp xoay chiều. Có thể điều chỉnh góc α từ 00 đến 1800 điện. Thông số chủ yếu của TCA là: - Điện áp nguồn nuôi: US= 15V - Dòng điện tiêu thụ: IS= 10mA - Điện áp ra: I= 50mA - Điện áp răng cưa: URC max= (US- 2) V Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R9= (20 ÷ 500) kΩ Điện áp điều khiển: U11 = - 0,5 ÷ (US – 2) V Dòng điện đồng bộ: IS = 200 ( µ A) Tụ điện: C10 = 0,5 ( µ F) Tần số xung ra: f = (10 ÷ 500) Hz 3.1.2 Nguyên lí làm việc của TCA 785: TCA 785 là một vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạch điều khiển: “tề đầu” điện áp đồng bộ tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo xung ra. Nguồn nuôi qua chân 16. Tín hiệu đồng bộ đượclấy qua chân số 5 và số 1. Tín hiệu điều khiển GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 44 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT được đưa vào chân 11. Một bộ nhận biết điện áp 0 sẽ kiểm tra điện áp lấy vào chuyển trạng thái và sẽ chuyển tín hiệu này đến bộ phận đồng bộ. Bộ phận đồng bộ này sẽ điều khiển tụ C10; Tụ C10 sẽ được nạp đến điện áp không đổi (quyết định bởi R9). Khi điện áp V10 đạt đến điện áp V11 thì một tín hiệu sẽ được đưa vào khâu logic. Tuỳ thuộc vào biên độ điện áp điều khiển V 11, góc mở α có thể thay đổi từ 0 đến 180 o. Với mỗi nửa chu kì song một xung dương xuất hiện ở Q1, Q2 . Độ rộng trong khoảng 30-80μs. Độ rộng xung có thể kéo dài đến 180o thông qua tụ C12. Nếu chân 12 nối đất thì sẽ có xung trong khoảng α đến 180o. Nguyên lí hoạt động của khâu tạo xung điều khiển Thyristor: Điện áp lưới sau khi qua máy biến áp được hạ xuống 12VAC đưa vào chân số 5 và chân số 1 qua điện trở R. Tín hiệu điều khiển V dk được đưa vào chân 11 so sánh với điện áp răng cưa tạo bởi tụ C10 cho ta xung điều khiển thyristor có góc mở α tăng dần ở đầu ra chân 14 và 15. Khi xảy ra ngắn mạch chân 16 nhận được tín hiệu cấm, tại chân 14 và 15 không còn tín hiệu đầu ra. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 45 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Chuơng IV TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 4.1 Mục đích và ý nghĩa: Trong việc chọn thiết bị ở các hệ thống truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng. Mục đích của nó để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống với vốn đầu tư tối thiểu. Trong đó việc chọn công suất động cơ có ý nghĩa rất quan trọng. Nếu chọn công suất động cơ lớn hơn công suất yêu cầu thì làm tăng vốn đầu tư. Động cơ làm việc non tải khong sử dụng hết khả năng phát nhiệt dẫn đến làm giảm hiệu suất của hệ thống, hệ số công suất thấp làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Ngoài ra việc chọn các thiết bị khác cũng phải phản ánh được chế độ làm việc và đảm bảo các kỹ năng kinh tế và kỹ thuật, tận dụng hết khả năng làm việc của các thiết bị. 4.2 Tính chọn mạch động lực: Các thông số của động cơ điện 1 chiều như sau: Uđm = 220 (V) Pđm = 370 (W) n1 = 1450(v/p) η đm = 0,85 Các thông số còn lại của động cơ: - Dòng điện phần ứng định mức động cơ: Pđm 370 Iưđm = η .U = 0,85.220 = 1,98 (A) đm đm - Điện trở mạch phần ứng động cơ: U đm 220 Rư = 0,5.(1- η đm ). I = 0,5.(1- 0,85). 1,98 = 8,3 ( Ω ) đm - Điện cảm mạch phần ứng động cơ: L ư= γ. 60.U đm 60.220 0,25. = = 91,5 (mH) 2π . p.nđm .I đm 2.3.14.1450.1,98 Trong đó: γ = 0,25 là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 46 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 4.2.1. Tính toán chọn van động lực: Tính chọn Thyristor dựa và các yếu tố dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện tản nhiệt, điện áp làm việc. Các thông số của van được tính như dưới đây: Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu là: Ud Ungmax= Knvan. U2= Knvan. 2 2 = π 220 2 . 2 2 = 345,6 (V) π Trong đó: Ud: điện áp tải U2: điện áp thứ cấp máy biến áp Knvan= 2 là hệ số điện áp tải đối với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển hoàn toàn: Điện áp ngược của van cần chọn là: Ungvan= KdtU. Ungmax= 1,8. 345,6= 622,008 (V) Trong đó: KdtU là hệ số dự trữ điện áp Dòng điện làm việc hiệu dụng của van: Id= Iđm= 1,98 (A) Ilv= Ihd = Khd. Id= 1 .1,98 = 1,40(A) 2 Trong đó: Khd= 1 là hệ số dòng điện hiệu dụng của cầu chỉnh lưu 1 pha có 2 điều khiển hoàn toàn. Dòng điện làm việc định mức của van: Ilvđm= Ki. Ilv= 4. 1,40= 5,6 (A) Trong đó: Ki= 4 là hệ số dự trữ dòng điện Thông thường: Ilv= (10 ÷ 30 )% .Iđm (ở đây chọn Ilv=25%. Iđm) 4.2.2. Chọn máy biến áp (MBA) chỉnh lưu: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 47 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Trong các thiết bị chỉnh lưu người ta dung MBA để tạo ra điện áp thích hợp, tạo ra số pha cần thiết, cách ly phụ tải với lưới điện, cải thiện dòng điện sơ cấp hạn chế dòng ngắn mạch. Để chọn MBA chỉnh lưu dựa vào sức điện động thứ cấp, điện áp sơ cấp và công suất tính toán cần thiết.Điện áp sơ cấp lấy theo điện áp lưới, sức điện động và công suất được tính toán từ điện áp và dòng điện chỉnh lưu. Chọn MBA 1 pha làm mát tự nhiên bằng không khí Điện áp ra sơ cấp MBA: U1= 220 (V) Thông số khi chỉnh lưu: U d = 220 (V), I d = 1,98 (A) Điện áp thứ cấp MBA là: Phương trình cân bằng điện áp khi có tải: U do . cos α min = U d + 2∆U V + ∆U dn + ∆U BA Trong đó: α min = 100 là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ∆U V = 1,7 (V) sụt áp trên Thyristor: ∆U dn = 0 sụt áp trên dây nối ∆U BA = ∆U r + ∆U X là sụt áp trên điện trỏ và điện kháng MBA Thông thường: ∆U BA = (5 ÷ 10)%. U d Ta chọn: ∆U BA = 6%. U d = 6(V). Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có: U d0 = U d + 2∆U V + ∆U dn + ∆U BA 220 + 2.1,7 + 0 + 6 = = 232,94 (V) cos α min cos10 0 Công suất tối đa của tải là: Pd max = U d 0 .I d = 232,94.1,98= 461,22 (W) Công suất MBA nguồn cấp được tính là: Sba = k s .Pmax = 1,23.461,22 = 144,84 (VA) Trong đó:567,3 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 48 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sba : Công suất biểu kiến của MBA k s = 1,23: hệ số công suất đối với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển hoàn toàn. Điện áp pha thứ cấp MBA là: U2 = U d 232,94 = kU 2 2 = 258,73 (V) π Dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA là: I2= k2.Id= 1,2. 1,98= 2,376 (A) (Với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển hoàn toàn k2= 1,2) Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA là: U 258,73 2 I1 = kBA.I2 = U .I 2 = 220 .2,376 = 2,79 (A) 1 Chọn MBA có các thông số như sau: 4.2.4. Thiết kế cuộn kháng san bằng LD: Cuộn kháng lọc LD được mắc nối tiếp vào mạch phần ứng động cơ làm giảm dòng điện gián đoạn, làm giảm xung dòng điện 1 chiều đồng thời cải thiện dòng điện chuyển mạch của động cơ điện 1 chiều. Với Uđm= 220 (V); Id= Iđm= 1,98 (A); f= 50 (Hz) Giá trị mong muốn của điện cảm lọc được tính theo công thức sau: Ru L= m . W . đm 1 (k 2 sb ) −1 Trong đó: Rư là tổng trở của mạch phần ứng mđm= 2: số lần đập mạch của điện áp chỉnh lưu trong 1 chu kỳ đối với sơ đồ cầu chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn. W1= 2 π f1: tần số góc của điện áp xoay chiều ksb= k đmv 0,667 = = 9,5 0,07 k đmr Trong đó: GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 49 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT kđmv= 0,667: hệ số đập mạch vào kđmr= 0,07: hệ số đập mạch ra. Suy ra: L= 8,3 . 2.2.π .50 (9,5 2 − 1) = 0,125 (H) 4.3. Tính chọn thiết bị bảo vệ cho van: 4.3.1. Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bán dẫn: Khi làm việc với dòng điện chạy qua trên vanc ó sụt điện áp do đó có tổnt thất công suất ∆P . Tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác các van bán dẫn chỉ được làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp nào đó. Nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an toàn không bị chọc thủng vì nhiệt ta phải chọn và thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý. - Tổn hao công suất trên mỗi Thyristor là: ∆P = ∆Uv.Ilv = 1,7. 1,40= 2,38(W) Diện tích bề mặt tỏa nhiệt là: Sm = ∆P K m .τ Trong đó: ∆P : là tổn hao công suất trên van τ : độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường. Chọn nhiệt độ môi trường Tmt= 400C. Nhiệt độ làm việc cho phép Tcp= 1250C. Chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt tỏa nhiệt Tlv= 800C. Vậy: τ = Tlv - Tmt = 125 - 40 = 850C Km hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. chọn Km= 8 (W/m2 oC) Sm = GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy 2,38 = 3,5. 10 −3 (m2) 8.85 Trang: 50 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 4.3.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van: Các nguyên nhân gây quá dòng điện cho van: - Quá dòng dài hạn - Ngắn mạch đầu ra - Ngắn mạch bản thân van. Hình27:Sơ đồ van có thiết bị bảo vệ Chọn cầu chì: Dùng dây chảy tác động nhanh (nhóm 1CC) để bảo vệ ngắn mạch các thyristor. Dòng điện định mức của dây chảy nhóm 1CC là: I1CC= 1,1.Ilv = 1,1.1,40 = 1,54 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 1CC loại 2 (A) GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 51 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Dùng cầu chảy tác động nhanh (nhóm 2CC) để bảo vệ ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu. Dòng điện định mức của dây chảy nhóm 2CC là: I2CC = 1,1.Id = 1,1.1,98 = 2,178 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 2CC loại 3 (A) Bảo vệ ngắn mạch thứ cấp MBA (nhóm 3CC) : I3CC = 1,1.I2= 1,1.2,376 = 2,61 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 3CC loại 3 (A) 4.4. Tính toán mạch điều khiển: Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Thyristor: • Điện áp điều khiển: Uđk= Ug= 2(V) • Dòng điện điều khiển: Iđk= 0,1 (A) • Độ rộng xung điều khiển tx= 100 ( µA ) • Mức độ sụt biên độ xung: Sx= 0,1 • Độ mất đối xứng cho phép: ∆α = 40 • Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: Unguồn= 12 (V) 4.4.1 Tính chọn biến áp xung: Chọn MBAX có 2 cuộn dây thứ cấp, mỗi MBAX điều khiển cho 2 van bán dẫn. Chọn vật liệu làm lõi là sắt ferit Hm có: ∆B = 0,3T , ∆H = 30 A / m , không có khe hở không khí. - Tỷ số biến áp xung chọn m= 1 - Điện áp cuộn thứ cấp MBAX : U2= 5(V) - Điện áp đặt lên sơ cấp MBAX : U1= m.Uđk= 1.5= 5 (V) - Dòng điện thứ cấp MBAX : I2= Iđk= 0,1 (A) GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 52 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - Dòng điện sơ cấp BAX: I1= 0,1 I2 = = 0,1(A) 1 m - Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt: µ tb = ∆B 0,3 = = 8.10 3 −6 µ 0 .∆H 1,25.10 .30 Với µ 0 = 1,25.10 −6 H/m là độ từ thẩm của không khí. - Thể tích của lõi thép cần có: V = Q.l = = µ tb .µ 0 .t x .S x .U 1 .I 1 ∆B.Tx .S x .I 1 .U 1 = ∆B 2 ∆H .∆B 2 8.10 3.1,25.10 −6.100.10 −6.0,1.0,1.5 = 0.17.10 −6 (m 3 ) = 0,17.(cm 3 ) 2 (0,3) Chọn mạch từ có thể tích V= 0,17(cm 3 ) có các kích thước mạch từ a= 4,5 mm; b= 5 mm; Q= 27 mm2. Số vòng dây quấn sơ cấp của máy biến áp xung là: U 1 = W1 .Q. dB ∆B = W1 .Q. dt tx (vòng) U 1 .t x 5.100.10 −6 ⇒ W1 = = ≈ 62 ∆B.Q 0,3.0,27.10 −4 Số vòng dây quấn thứ cấp: W2 = W1 62 = = 62 (vòng) m 1 I 0,1 2 1 Tiết diện dây quấn thứ cấp: S1 = J = 6 = 0,0167mm 1 Chọn mật độ dòng điện J1= 6 (A/mm2) GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 53 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = 4 S1 = π 4.0,0167 = 0,146mm π Chọn d1= 0,2 (mm) I 0,1 2 2 Tiết diện dây quấn thứ cấp: S 2 = J = 4 = 0,025(mm ) 2 Chọn mật độ dòng điện J2= 4 (A/mm2). Đường kính dây quấn thứ cấp: d 2 = 4S 2 4.0,025 = = 0,18(mm) π π Chọn dây có đường kính: d2= 0,2(mm) . GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 54 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 28: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển và động lực Hình 29: Sơ đồ boart Nguyên lí hoạt động của mạch là: - IC TCA 785 (có tích hợp các khâu dồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung ,khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151 ( T1 và T2). - Chân 11 của TCA là chân nhận điện đáp điều khiển ( từ 0 đến 11V) để thay dổi góc kích mở của Thyristor từ 0 đến 180 độ. - Mạch lực ta dùng mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển. Giả sử ta đặt một điện áp điều khiển có thể thay đổi từ 0 đến 11V vào chân 11 của IC TCA785, ở chân 14 và 15 của IC TCA785 sẽ xuất ra một chuỗi xung có thể thay đổi từ 0 đến 180 độ. - Nguyên lí hoạt động của mạc lực: + Giả sử ở một bán kì ta có điện áp + đặt vào AC_IN2, diện áp âm là ở AC_IN1. Lúc này ở mạch điều khiển sẽ tạo ra một xung (với góc anpha tuỳ vào điện áp điều khiển) tới kích mở T2. Dòng điện có chiều từ AC_IN2 qua cầu chì, qua D7, qua tải, qua T2 về âm nguồn. + Ở bán kì còn lại thì AC_IN1 là + và AC_IN2 là âm. Lúc này ở mạch điều khiển sẽ xuất ra một xung tới kích mở T1. Dòng điện có chiều từ AC_IN1 qua qua D8, qua tải, qua T1, qua cầu chì về AC_IN2. GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 55 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT + Vậy dòng điện có một chiều cố định từ DC_OUT2 về DC_OUT1 và có thể điều chỉnh được từ 0 đến 220V DC . + Muốn đảo chiều động cơ ta dùng phương pháp đảo chiều điện áp phần ứng cấp vào động cơ. Ở đây ta sử dụng rơle để đảo chiều. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] Nguyễn Bính, Điện tử công suất, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2000. John G.Kassakian, Martin F. Schkecht, George C. Verghese, Principles of Power Electronic, Addison-Wesley- United States of America, 1999. [3] T.J.E.Miller & Charkes Concordia, Reactive Power Control in Electric System, AddisonWesley- United States of America, 1992. [4] Laszlo Gyugyi & Narain G.Hurgorani, Understanding FACTS, IEEE, London, 1999. [5] Yong Hua Song & Allan T. John, Flexible AC Transmission System (FACTS) IEEE, London, 1999. Nguyễn Hồng Anh, Nguyễn Bê, Ứng dụng điện tử công suất trong hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt, Tạp chí Khoa học và Công nghệ số 40+41/2003 GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 56 [...]... KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ M = KMφIư và sức điện động quay của động cơ Eư = KEφn 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. .. đã biết để điều chỉnh được động cơ điện thì ta phải chọn mạch lực để điều khiển động cơ Tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh, công suất động cơ mà ta đưa ra phương án chọn mạch lực điều khiển động cơ hợp lý, tối ưu với yêu cầu đề ra Sau đây chúng em giới thiệu một số mạch chỉn lưu cầu 1 pha điều chỉnh động cơ điện 1 chiều dùng Thyristor như sau: 2.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ 2.2.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu... U2 Trang: 34 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PHẦN III LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN IC TCA 785 (có tích hợp các khâu dồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung ,khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151 ( T1 và T2) 3.1 sơ đồ mạch tổng quát GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 35 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sơ đồ... cơ nổ, động cơ điện tùy thuộc vào chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống F: Máy phát một chiều kích thích độc lập, cung cấp trực tiếp nguồn một chiều cho phần ứng động cơ Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập kéo cơ cấu sản xuất ( CCSX ), là đối tượng cần điều chỉnh tốc độ trong phạm vi tương đối nhỏ GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 21 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG... 11 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n cb Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngược lại Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh... • • • - Trang: 14 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: n= Ru +R f U − M K E Φ K E K M Φ2 Khi thay đổi giá trị điện trở phụ R f ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độ cứng của đường đặc tính cơ: n0 = U dm = const... Trang: 23 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ nD = ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT R + RuF EF − uD M KEΦD KE KM Φ2D M Thay Iư = K Φ vào phương trình đặc tính tốc độ ta được phương trình đặc tính cơ M Đ của động cơ trong hệ thống F - Đ như sau: Từ phương trình đặc tính cơ của hệ thống ta nhận thấy: Ứng với mỗi hướng điều chỉnh tốc độ động cơ khác nhau ( lớn hay nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản ) ta sẽ có những họ đặc tính điều chỉnh... đặc tính cơ điều chỉnh trong hệ thống F - Đ 1.5.6.4 Đánh giá hệ thống F - Đ: a Ưu điểm: - Hệ thống này có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng: D= (10 ÷ 30) bởi vì quá trình điều chỉnh được thực hiện bằng mạch kích thích của 1 máy phát và động cơ Có thể dùng phương pháp biến trở GVHD: Nguyễn Phương Thảo SVTH: Phạm Thị Đốc Đỗ Khắc Huy Trang: 24 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT... Đỗ Khắc Huy Trang: 20 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Với những hệ thống điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh tốc độ tương đối rộng Cần những tốc độ lớn hơn hay nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản và cần điều chỉnh liên tục như truyền động chính của một số máy bào giường có năng suất thấp, truyền động quay trục cán thép có công suất trung bình và nhỏ, truyền động đúc ống trong phương pháp... 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 đổi chiều 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 ... TỬ CÔNG SUẤT Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Giới thiệu chung động điện chiều: Như ta biết máy phát điện chiều dùng làm máy phát điện động điện Động điện chiều thiết... nguyên lý mạch 3.1 Gới thiệu vi mạch TCA 785 Vi mạch TCA 785 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp cưa, so sánh tạo xung TCA 785 hang Simen chế tạo sử dụng để... Tính chọn mạch động lực: Các thông số động điện chiều sau: Uđm = 220 (V) Pđm = 370 (W) n1 = 1450(v/p) η đm = 0,85 Các thông số lại động cơ: - Dòng điện phần ứng định mức động cơ: Pđm 370 Iưđm