Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy mài 3A130 dùng hệ T-Đ

Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liên quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hóa.

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1.: Hình dáng chung của máy mài ……… 7

Hình 1.2 Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài……… 8

Hình 1.3 sơ đồ nguyên lý máy mài tròn 3A130……… 14

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ truyền động T- Đ……… 16

Hình 2.2 Đặc tính cơ hệ truyền động T - Đ……… 17

Hình 2.3 Sơ đồ chỉnh lưu hai nũa chu kỳ với biến áp trung tính……… 19

Hình 2.4 Giản đồ dòng điện và điện áp……… 19

Hình 2.5 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng………20

Hình 2.6 Giản đồ thời gian với điện áp……… 21

Hình 2.7 Sơ đồ mạch động lực……….22

Hình 2.8 Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp ……… 25

Hình 2.9.Sơ đồ bảo vệ quá điện áp……… 29

Hình 2.10 Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới……… 29

Hình 3.1 nguyên lý điều khiển chỉnh lưu……….31

Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển……….32

Hình 3.3 khâu đồng bộ hóa phát xung răng cưa………34

Hình 3.4 Sơ đồ khâu so sánh………35

Hình 3.5 Giản đồ điện áp……… 36

Hình 3.6 khâu khuếch đại và truyền xung……….37

Hình 3.7 Sơ đồ mạch phát xung điều khiển……… 39

Hình 3.8 hình chiếu lõi biến áp xung……… 41

Hình 3.9 : Sơ đồ nguyên lý nguồn nuôi là đồng pha……… 44

Hình 3.10 Đặc tính máy xúc……….47

Hình 3.11 Sơ đồ khâu tổng hợp mạch vòng âm tốc độ……… 47

Hình 3.12 Sơ đồ khâu phản hồi âm dòng có ngắt……….49

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động……… 54

Hình 5.1 Sơ đồ thay thế mạch chỉnh lưu điều khiển………58

Hình 5.2 Sơ đồ cấu trúc khâu chỉnh lưu……… 59

Hình 5.3 Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều……… ………59

Hình 5.4 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi chưa hiệu chỉnh……… ………… 62

Hình 6.1 Đặc tính cơ của hệ ….……… 68

Hình 7.1 Sơ đồ cấu trúc………73

Hình 7.2 Sơ đồ cấu trúc bộ biến đổi………74

Hình 7-3: Kết quả mô phỏng bộ biến đổi 74

Hình 7.4 Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một ……….74

Hình 7-5: Kết quả mô phỏng động cơ điện một chiều 75

Hình 7.6 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện……… 75

Hình 7.7: Kết quả mô phỏng mạch vòng dòng điện khi khâu ngắt chưa tác động 76

Hình 7.8: Kết quả mô phỏng mạch vòng dòng điện khi khâu ngắt tác động 76

Hình 7.9 Sơ đồ cấu trúc khâu phản hồi tốc độ 76

Hình 7.10 Kết quả mô phỏng của khâu phản hồi tôc độ 77

Hình 7.11 Kết quả mô phỏng của khâu phản hồi tôc độ 78

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ MÁY MÀI TRÒN 3A130.……… … 7

I. Đặc điểm công nghệ……… 7

II. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài ……… 7

1 Truyền động chính………9

2 Truyền động ăn dao……….…… 10

3 Truyền động phụ……… 10

III. Máy mài 3A 130……… ……… 10

1 Giới thiết bị điện của máy……… …… 11

2 Nguyên lý làm việc của sơ đồ………11

3 Liên động và bảo vệ……… ………13

4.Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ… 13

CHƯƠNG II - THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ……….15

I. Giới thiệu phương án truyền động dùng hệ T - Đ ……… … 15

1 Nguyên lý điều chỉnh tôc độ hệ T - Đ………16

2 Đặc tính cơ……….16

3 Đánh giá chất lượng hệ thống T - Đ……… 18

II Tính chọn mạch động lực……….18

1 Lựa chọn sơ đồ mạch động lực……… 18

2 Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực……….21

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN 31

I Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển……….31

1 Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển 31

2 Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng……… 32

3 Nguyên lý làm việc……….33

II Thiết kế mạch phát xung điều khiển

1 Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa……….33

2.Khâu so sánh………35

3 Khâu tạo xung……… 36

III Tính toán các thông số của mạch điều khiển……….40

1 Tính biến áp xung………42

2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng 42

3 Tính chọn tầng so sánh 43

4 Chọn khâu đồng pha .44

5 Tính chọn máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha……….45

6 Tính toán thiết kế mạch vòng tự động điều chỉnh 45

7 Tính hệ số khuếch đại của bộ biến đổi………51

8 Tính hệ số khuếch đại trung gian……….52

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ TRUYỀN ĐỘNG……….53

I Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động ……… 53

1 Giới thiệu sơ đồ:……….53

2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống………54

II Nguyên lý làm việc của hệ thống……… 56

1 Nguyên lý khởi động……….56

2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ……….56

3 Nguyên lý ổn định tốc độ……… 58

CHƯƠNG V : XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÂU TRÚC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG……… 59

I Đặt vấn đề……….59

II Xây dựng Sơ đồ cấu trúc hệ thống ……… 59

1 Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển……… 59

2 Mô tả toán học động cơ một chiều kích từ độc lập… ……… 60

3 Bộ khuếch đại tỷ lệ và máy phát tốc……… 62

4 Xây dựng sơ đồ cấu trúc……….62

CHƯƠNG VI : XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG……… 67

I Xây dựng đặc tính tĩnh 67

1 Đặc tính cao nhất……… 67

2 Đặc tính thấp nhât……….68

2 Kiểm tra chất lượng tĩnh……… 69

II Xét tính ổn định của hệ thống…… ……… 70

1 Tiêu chuẩn ổn định đại số……… ……….…70

2 Xét tính ổn định……… ……… …71

CHƯƠNG VII : Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab………… 72

I Giới thiệu phần mền simulink………72

II Hàm truyền của các khâu 1 Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ……….… 72

2 Hàm truyền của khâu phản hồi dòng điện……… ……… …72

3 Hàm truyền bộ biến đổi ……… 73

4 Đặc tính động……….…73

III Mô phỏng hệ thống……… ….73

1 Mô phỏng bộ biến đổi……… …….73

2 Mô phỏng động cơ điện……….74

3 Mô phỏng hoạt động mạch vòng dòng điện……… 75

4 Mô phỏng khâu phản hồi tôc độ của hệ thống……… 75

Kết luận……… 77

Tài liệu tham khảo 78

Lời nói đầu

Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá cóliên quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hóa Hai yếu tố sau cho phép đơn giảnkết cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kĩ thuậtcủa quá trình sản xuất và giảm nhẹ quá trình lao động

Việc tăng năng suất lao động máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là haiyêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúng mâuthuẫn nhau Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạnchế số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp Vậy việc lựa chọn một hệthống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho máy là một bài toán khó

Đồ án Tốt nghiệp Trang bị điện với đề tài “ Thiết kế hệ truyền động ăn dao máymài 3A130 dùng hệ T-Đ " bao gồm các nội dung sau:

1 Giới thiệu về máy mài 3A130

2 Thiết kế mạch lực hệ truyền động.

3 Thiết kế mạch phát xung điều khiển.

4 Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyên động

5 Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động.

6 Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống.

7 Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab .

Với sự nhiệt tình giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn “ Vũ Anh Tuấn “ và các thầy cô

tổ bộ môn, thầy giáo hướng dẫn và nỗ lục của bản thân em đã hoàn thành đề tài đồ ántốt nghiệp Trang bị điện Tuy nhiên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mongthầy cô và các bạn đóng góp ý kiến nhận xét để quyển đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Đức Vinh

Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY MÀI

I Đặc điểm công nghệ

Hình 1.1: Hình dáng chung của máy mài

Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng Ngoài ra còn cócác máy khác như : máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài răng v.v…Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụ đá mài, trên đó cótrục chính với đá mài Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy Sơ đồ biểu diễn công nghệ màiđược giới thiệu ở hình 1.2

Máy mài tròn có hai loại: máy mài tròn ngoài (h 2a), máy mài tròn trong (h 2b).Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài; chuyển động

ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển tịnhtiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc chuyển động quay của chi tiết (ăn daovòng) Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết v.v…

a) Máy mài tròn ngoài

b) Máy mài tròn trong

c) Máy mài mặt phẳng bằng biên đá

d) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn chữ nhật)

e) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn tròn)

Hình 1.2: Sơ đồ gia công chi tiết trên máy mài

1 Chi tiết gia công

2 Đá mài

3 Chuyển động chính

4 Chuyển động ăn dao dọc

5 Chuyển động ăn dao ngang

Máy mài phẳng có hai loại: mài bằng biên đá (hình 2c) và mặt đầu (h 2d) Chitiết được kẹp trên bàn máy tròn hoặc chữ nhật Ở máy mài bằng biên đá, đá mài quaytròn và chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyểnđộng tịnh tiến qua lại Chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển động

ăn dao là di chuyển của đá (ăn dao ngang) hoặc chuyển động của chi tiết (ăn dao dọc).

Ở máy mài bằng mặt đầu đá, bàn có thể là tròn hoặc chữ nhật, chuyển động quay của

đá là chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển ngang của đá (ăn daongang) hoặc chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn mang chi tiết (ăn dao dọc)

Một tham số quan trọng của chế độ mài là tốc độ cắt (m/s):V= 0,5d.ωđ.10-3

với d - đường kính đá mài, [mm]; ωđ - tốc độ quay của đá mài, [rad/s]

Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính lớn thì tốc độquay đá khoảng 1000vg/ph Ở những máy có đường kính nhỏ, tốc độ đá rất cao Động

cơ truyền động là các động cơ đặc biêt, đá mài gắn trên trục động cơ, động cơ có tốc

độ (24000 ÷ 48000) vg/ph, hoặc có thể lên tới (150000 ÷ 200000) vg/ph Nguồn củađộng cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy phát tần số cao (BBT quay) hoặc là các

bộ biến tần tĩnh bằng Tiristor

Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% momen định mức Mômen quán tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen quán tính củađộng cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá Không yêu cầu đảo chiều quay

đá

2 Truyền động ăn dao

a Máy mài tròn : Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng

bộ nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh số đôi cực) với D = (2 ÷ 4):1 Ở các máy lớn thì dùng

hệ thống biến đổi - động cơ một chiều (BBĐ-ĐM), hệ KĐT – ĐM có D = 10/1 vớiđiều chỉnh điện áp phần ứng

Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐ-ĐMvới D = (20 ÷ 25)/1

Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực

b Máy mài phẳng: Truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lặp lại nhiều chu kỳ, sử

dụng thuỷ lực Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ truyền động mộtchiều với phạm vi điều chỉnh tốc độ D = (8 ÷ 10):1

3 Truyền động phụ: Truyền động phụ trong máy mài và truyền động ăn di chuyển

nhanh đầu mài, bơm dầu của hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát thường dùng hệtruyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

III Máy mài 3A 130

1 Giới thiệu thiết bị điện của máy.

Trên máy có 6 động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc cấp điện áp 220/380V và một động cơ một chiều quay chi tiết mài

∆/Y-+ Động cơ ĐMN quay đá mài tròn ngoài kiểu A051-4 công suất 4,5kW, tốc độ 1440vòng/phút

+ Động cơ ĐT bơm thủy lực kiểu A042-6, (1,7kW-930 v/p)

+ Động cơ ĐML quay đá mài lỗ kiểu A0  31-2, (1kW-2680 v/p)

+ Động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn ở trục đá kiểu A0  012-4, (0,08kW-1400 v/p)

+ Động cơ ĐM bơm chất lỏng làm mát kiểu  A22, (0,15kW-2800 v/p)

+ Động cơ ĐG để gạt phoi kiểu A0  012-4, (0,08kW-1400v/p)

+ Động cơ ĐC quay chi tiết mài; công suất 0,75kW; số vòng quay định mức là 2500vòng/phút

Mạch điều khiển máy cấp điện áp 127V, mạch chiếu sáng cục bộ 36V

Trong công nghiệp gia công chi tiết kim loại, máy mài dùng để gia công láng sau khigia công trên máy tiện, máy phay, máy bào, vì lượng thừa trên gia công máy mài rất ít,phạm vi lượng thừa cũng vài phần 10 ly Gia công những chi tiết tôi mà nhiều máykhác không làm nổi Máy mài gia công đạt độ chính xác cao do lực cắt tương đối lớnđặc biệt độ dày của lát mài mỏng vì thế không thể mài một lần mà sử dụng nhiều lầnmài

2 Nguyên lý làm việc của sơ đồ:( hình 1.3 )

Đóng các aptomat A1, A2, A3 Ấn nút khởi động M1 khởi động từ KT tác động,động cơ ĐT bơm thủy lực và động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn làm việc Chọn chế độ màitròn ngoài hoặc mài lỗ do vị trí của hãm cắt HC1 quyết định Khi mài tròn ngoài, tiếpđiểm HC1 39- 41 đóng, ấn nút khởi động M2, khởi động từ KMN tác động, động cơquay đá mài ngoài ĐMN làm việc Khi mài lỗ, tiếp điểm HC1 39- 45 đóng, ấn nút M2khởi động từ KMT tác động, động cơ quay đá mài lỗ ĐML làm việc.

Động cơ quay chi tiết ĐC có hai chế độ làm việc:

Làm việc không tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 49-51 đóng Khống chế sự làmviệc của động cơ quay chi tiết ĐC bằng nút ấn khởi động MĐ và ngừng làm việc củađộng cơ ĐC bằng nút dừng DĐ

Làm việc tự động: Tiếp điểm của công tắc CT 51-53 đóng Khống chế sự làm việc củađộng cơ quay chi tiết bằng hãm cắt HC2 Khi ụ đá mài tiến vào chi tiết, tiếp điểm hãmcắt HC2 35-53 đóng, rơ le trung gian RTG tác động kéo theo khởi động từ KĐC tác động,động cơ quay chi tiết làm việc Cùng lúc đó khởi động từ KH làm việc, động cơ bơmchất lỏng làm mát ĐM và động cơ tách phoi ĐG quay Khi ụ đá lùi về phía sau, tiếpđiểm của hãm cắt HC2 mở ra, rơ le trung gian RTG, khởi động từ KĐC, KH bị cắt điệnlàm cho động cơ ĐC ngừng làm việc

Để dừng nhanh động cơ ĐC, thực hiện quá trình hãm động năng, trong lúc máylàm việc các tiếp điểm thường kín RTG 35-61 và KĐC 61-63 mở ra, khởi động từ Hkhông làm việc Khi ấn nút dừng D để dừng toàn bộ máy hoặc khi ấn nút dừng DĐ haychuyển tay gạt thủy lực đưa ụ đá lùi về phía sau, hãm cắt HC2 35-53 rơ le RTG và côngtắc tơ KĐC mất điện Khởi động từ H tác động, tiếp điểm H 50-56 đóng lại khép mạcphần ứng động cơ vào điện trở hãm Rh để hãm động năng

Hệ thống khuếch đại động cơ có tác dụng điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ H.Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Điện ápphần Ưư trên phần ứng động cơ tỷ lệ với hiệu số điện áp theo công thức :

Un – Uw1 = UưTrong đó un là điện áp phụ thuộc vào lưới điện

Uw1 là điện áp trên cuộn dây công tác W1 của khuếch đại từ

Muốn thay đổi Ưư phải thay đổi Uw1 tức là thay đổi từ hóa lỗi thép của khuếchđại từ Cuộn dây khống chế w2 làm nhiệm vụ thay đổi mức độ từ hóa lõi thép Trêncuộn day w2 có ba thành phần điện áp tác dụng :

- Điện áp trên phần ứng động cơ H là Ưư

- Điện áp lấy trên chiết áp 1R – P – 2R gọi là Uz lấy từ nguồn chỉnh lưu 2Btheo mạch 4 – 14 – 13 – 26 – 1

- Điện áp trên điện trở 5R là điện áp phản hồi dương dòng điện phần ứngđộng

cơ H lấy từ biến dòng TT qua chỉnh lưu 3B gọi là U1

Sức từ động tổng cộng của cuộn dây khống chế W2 là :

FT = K.( Uz – Ưư + U1 )

K là hệ số tỷ lệ

Chiều dây quấn của w2 là chiều sao cho nếu điện áp Uz lớn hơn điện áp Uư thìdòng điện qua cuộn dây w2 sẽ từ hóa lõi thép khuếch đại từ Nếu điện áp Uz + U1 nhỏhơn điện áp Uư thì dòng điện qua cuộn dây w2 sẽ khử tù lõi thép Khi di chuyển đầucon trượt trên điện trở P về phía đầu 14 lõi thép được từ hóa

Điện kháng của cuộn dây công tác w1 giảm làm cho điện áp rơi trên nó giảm.Như vậy điện áp đặt vào động cơ tăng lên và tốc độ động cơ tăng Nếu dịch chuyển contrượt P về phía đầu 13 quá trình sẽ xảy ra ngược lại

Điện áp phản hồi U1 làm nhiệm vụ ổn định tốc độ động cơ Nếu vì một lý nào đódòng điện phụ tải của động cơ H tăng lên điện áp Uư giảm làm cho tốc độ động cơgiảm khi đó dòng điện phía thứ cấp máy biến dòng TT tăng lên làm cho điện áp U1tăng

Theo biểu thức tính toán thì sức từ động của cuộn dây khống chế w2 tăng từ hóalõi thép Điện áp Uư được phục hồi về trị số cũ và giữ tốc độ động cơ không đổi Thayđổi trị số điện trở 5R sẽ làm thay đổi mức độ phản hồi dòng điện tức là làm thay đổi độcứng của đặc tính cơ

Khi điều chỉnh điện trở 5R cần chú ý hai điểm :

Khi tốc độ cực đại và cực tiểu của động cơ thay đổi, phải điều chỉnh lại điện trở 2R đểđạt tốc độ cực đại và điều chỉnh 1R để đạt tốc độ cực tiểu.Trong khuếch đại từ còn bốtrí cuộn w3 là cuộn chuyển dịch.

Dòng điện của cuộn chuyển dịch lấy từ nguồn chỉnh lưu 2B

3 Liên động và bảo vệ.

Bảo vệ quá tải các động cơ bằng các rơle nhiệt

Bảo vệ ngắn mạch bằng các aptomat và cầu chì

Bảo vệ mất kích từ động cơ H bằng rơle PO Khi động cơ có kích từ hệ thống khuếchđâị từ động cơ mới làm việc

Liên động giữa chế độ mài tròn và mài lỗ bằng hãm cắt KB

4 Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ

a Ưu điểm

+Khả năng khởi động và làm việc tin cậy

+Thực hiện điều khiển một cách tuyến tính

+Sơ đồ thực hiện điều chỉnh bộ khuếch đại từ tương đối đơn giản

b Nhược điểm:

+Phạm vi điều chỉnh hẹp

+ Độ chính xác không cao, tính trễ lớn

+ Kết cấu của sơ đồ còn cồng kềnh, chi phí đắt, không phổ biến

Vậy để khắc phục được những nhược điểm trên mà vẫn đảm bảo yêu cầu củacông nghệ của máy ta phải thay thế bởi phương án truyền động mới

Hình 1.3 : sơ đồ nguyên lý máy mài tròn 3A130

1W2

2W2

1B 1B

H

A1

Ð1 th?y l?c ch?y bom Ð2 d?u Ð3 mài ngoài Ð4 thoát phoi Ð5 bom nu?c Ð6 mài trong

3W3

KMT

CT MÐ DÐ

RTg

KT Kdc

KT

Kdc PO

Đ2

nước

Chương II : THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG

I Giới thiệu Phương án truyền động dùng hệ T - Đ

Hệ T- Đ động cơ một chiều là hệ truyền động mà bộ biến đổi điện là các mạchchỉnh lưu tirsistor dùng để làm nguồn điều chỉnh điện áp để cấp cho phần ứng hoặccho cuộn kích từ của động cơ

Điện áp được điều chỉnh bằng cách biến đổi thời gian làm việc của van trongkhoảng thông Trong thực tế ta dùng các loại van có điều khiển hạn chế, nghĩa là cóthể điều chỉnh thời điểm đầu của khoảng thông, nhưng không thể ngắt mạch khi dòngđiện chưa giảm về không Do đó việc điều chỉnh điện áp bộ biến đổi van được thựchiện bằng cách biến đổi thời điểm thông van Việc rút ngắn thời hạn trạng thái thôngcủa van trong những khoảng dẫn được đặc trưng bởi góc thông α

Trị số trung bình của điện áp và dòng điện bộ biến đổi được xác định bởi cácthông số của nó và sơ đồ nối dây Trong thực tế có rất nhiều sơ đồ khác nhau tuy nhiêntheo nguyên lý và cách thiết lập, tất cả sơ đồ chia thành hai loại : các sơ đồ có đầukhông ( còn gọi là sơ đồ tia, sơ đồ một nữa chu kỳ ) và các sơ đồ cầu ( còn gọi là sơ đồhai nữa chu kỳ ) Trong các sơ đồ có đầu không, điện áp chỉnh lưu là một nữa sóng của

hẹ điện áp xoay chiều Trong các sơ đồ cầu, điện áp được chỉnh lưu là cả hai nữa sóngcủa hệ điện áp xoay chiều

Đặc điểm của các sơ đồ một nữa chu kỳ là ngoài các thời gian chuyển mạch cácvan ứng với γ ( là các khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc vàvan tiếp sau đang bắt đầu làm việc ) dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trong vanđang mở Do đó dòng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điện động phađang làm việc của máy biến áp, còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi

độ sụt áp bên trong pha đó

Ở sơ đồ cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch, vẫn có hai van làm việc đồng thời,dòng điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha máy biến áp dưới tác dụng củahiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dưới tác dụng của sức điện

động dây Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu van của bộ biến đổiđều tham gia làm việc

Hiện nay Tiristor được dùng phổ biến để tạo ra các bộ chỉnh lưu có điều khiểnbởi các tính chất ưu việt của chúng : Gọn nhẹ, tổn hao ít, tác động nhanh

1 Nguyên lý để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:

Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồnxoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện ápmột chiều trên phụ tải

Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.1 : Sơ đồ khối hệ truyền động T- Đ

Thay đổi điện áp điều khiển Uđk trên đầu vào của khối tạo xung, thời điểm tạoxung sẽ thay đổi dẫn đến góc mở α thay đổi dẫn đến điện áp ra của chỉnh lưu đặt lêphần ứng động cơ Ud thay đổi dẫn đến thay đổi được thông số đầu ra của động cơ

2 Đặc tính cơ của hệ thống

a Chế độ dòng liên tục :

Phương trình đặc tính cơ

M K K

R R K

Cos U M K

K

R R K

U

e

cl e

do e

cl e

.Φ

α

.Φ

Thay đổi góc điều khiển  = ( 0) điện áp của chỉnh lưu và ta được đặc tính

họ song song nằm 1/2 bên phải hệ tọa độ (M0) Những đặc tính đó không thuộc nửabên trái là do các van không cho dòng điện phản ứng đổi chiều

Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển .

m e

αcos

ω0

Rcl R

1

)cotexp(

)(

)sin(

g

g Sin

Cos U K

o o

Khi làm việc ở chế độ dòng gián đoạn đường đặc tính cơ không là đường thẳng

mà là đường cong có độ cứng thấp hơn

Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là dòng phân cách giữa vùng dòng điện liêntục và dòng gián đoạn chính là tập hợp đường trạng thái biên độ Khi thay đổi gúc  =( 0  ) gần đúng là đường elip có các trục chính là trục tọa độ

Họ đặc tính cơ như hình vẽ :

Hình 2.2 : Đặc tính cơ hệ truyền động T - Đ

1 Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu.

Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều , bộ biếnđổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có sđđ Ed phụ thuộc vào giá trị của pha xungđiều khiển (góc điều khiển) Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phầnứng hoặc dòng điện kích thích động cơ Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà

có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp Đối với truyền động ăn dao máy mài tròn

có công suất nhỏ,nguồn cấp là lưới điện một pha nên ta chỉ xét sơ đồ cầu một pha và

sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính

a Sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ có biến áp trung tính

Sơ đồ mạch điện :

Hình 2.3: Sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính

Theo sơ đồ hình 2.3, biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giốnghệt nhau, có thể coi đây là sơ đồ chỉnh lưu một nữa chu kỳ hoạt động dịch pha nhau

1800

Ở mỗi chu kỳ có một van dẫn cho dòng điện chạy qua Cho nên cả hai nữa chu

kỳ sóng điện áp tải trùng với điện áp cuộn dây có van dẫn điện áp tải đập mạch tronghai nữa chu kỳ, có tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều Hình dạngcác đường cong điện áp và dòng điện tải, dòng điện các van bán dẫn I1, I2 và điện áptrên van T1 khi tải điện cảm

Hình 2.4: Giản đồ dòng điện và điện áp

Ưu, ngược điểm của sơ đồ : so với chỉnh lưu nữa chu kỳ chỉnh này có chất

lượng điện áp tốt hơn Dòng điện qua van không lớn, tổng điện áp rơi trên van nhỏ

L

L L

giản Tuy vậy việc chế tạo máy biến áp với hai cuộn dây thứ cấp giống nhau mà mỗicuộn chỉ làm việc một nữa chu kỳ, làm cho việc chế tạo máy biến áp phức tạp hơn.Mặt khác điện áp ngược của các van bán dẫn phải chịu có trị số lớn nhất, làm cho vệcchon van bán dẫn khó chon hơn.

b.Sơ đồ cầu một pha.

Sơ đồ mạch điện:

Hình 2.5 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng

Hoạt động của sơ đồ : Trong nữa chu kỳ UAB> 0, điện áp anot của Tiristor T1dương (catot T2 âm), nếu có xung điều khiển cho cả hai van T1, T2 đồng thời, thì cácvan này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên tải Điện áp tải một chiều còn trùng vớiđiện áp xoay chiều chừng nào các Tiristor còn dẫn (khoảng dẫn của Tiristor tùy thuộcvào tính chất của tải) Đến nữa chu kỳ sau, điện áp đổi dấu (UAB<0), anot của Tiristor

T3 dương, catot T4 âm, nếu có xung điều khiển cho cả hai van T3,T4 đồng thời thì cácvan này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên tải, với điện áp một chiều trên tải có chiềutrùng với nữa chu kỳ trước

Mạch chỉnh lưu cầu một pha có thể không dùng máy biến áp, giá trị điện áptrung bình một chiều ra tải, nếu tăng giá trị góc điều khiển  thì điện áp trung bình sẽgiảm, ngược lại nếu giảm góc điều khiển  thì điện áp trung bình sẽ tăng, giá trị điện

U2

áp trung bình ra tải là U 0 ứng với   0 dòng điện trung bình qua tải

Hình 2.6 : Giản đồ dòng điện và điện áp

Ưu, nhược điểm của sơ đồ : Nhìn chung chỉnh lưu cầu có điều khiển một pha

có điện áp chỉnh lưu tương dương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính.Chất lượng điện một chiều như nhau, dòng điện làm việc các van bằng nhau nên việcứng dụng tương đương nhau Mặc dù vậy chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm hơn ở chỗ: điện áp ngược trên van bé hơn, máy biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất cao hơn

2 Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực

Đối với máy mài 3A130 động cơ một chiều quay chi tiết không yêu cầu đảochiều quay và có các cấp tốc độ khác nhau với công suất nhỏ 0,75 kw, so sánh ưunhược điểm của các bộ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính và sơ đồ chỉnhlưu cầu một pha nên ta chọn sơ đồ nối dây của bộ biến đổi là sơ đồ chỉnh lưu cầu cóđiều khiển một pha

Sơ đồ động lực

Diốt D0 có tác dụng : giảm độ nhấp nhô của điện áp và dòng điện tải; tăng hiệusuất của bộ chỉnh lưu; không cho phép chế độ nghịch lưu phụ thuộc.

01 , 4

220 ).

81 , 0 1 (

5 , 0 I

).

1 (

5 , 0

60 220

25 , 0

2

60

dm dm

U dmax 220 V , U dmax 0,9.U2 V , U U d 244 V

9 , 0

max

2  

I2  1 , 11 I dmax  4 , 45 A

 A K

I

I

ba

94 , 4 244 220

45 , 4 2

Công suất biểu kiến của máy biến áp :

VA

I U k P

U W

44,4

.44,4

1 1



Trong đó :

f m

1085 6

m

S K

236 10

5 , 1 28 50 44 , 4

220

44 , 4

4 1

B Q f

U W

T

(vòng)Mặt khác:

2

1 2

1

W

W U

U

220

236 244

'

1

1 2

U

W U

Sử dụng máy biến áp có kết cấu lõi thép

Ta có: y  2a,b 2 , 5a,l  3a,c  a,H  5a

Chọn trụ chữ nhật với các kích thước :

2 5 5 , 2 2

1 1 , 973

5 , 2 220

1085

2

2   

J U

Chọn chiều dày cách điện cd 1mm

Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp trên mỗi lớp :

41 2 685 , 1

3 2

2361

W SL

S

C a

b

Bề dày cuộn dây sơ cấp :

mm

d SL

B s  S. 1cd  6 1 , 685  10 , 11

Tính số vòng dây của cuộn thứ cấp trên mỗi lớp :

42 2 645 , 1

72 2

d

l lop

Số lớp cần quấn ở cuộn dây thứ cấp :

7 42

262 1

W SL

B T  T. 2cd  7 1 , 645  11 , 52

Tổng bề dày các cuộn dây :

B = Bs + BT +…+ cdt + cdn + cd12Trong đó : cdt, cdn – bề dày ccsh điện trong cùng và ngoài cùng

cd12 – khoảng cách cách điện giữa các cuộn dây

B = 9,5 +8,9 +1 +1 +1 = 21,4 mm < c =23mm

Vậy kết cấu của lõi hép máy biến áp ta chọn là phù hợp với điện áp ra là: U2  244 v .

b Tính chọn Tiristor

Điện áp ngược lớn nhất đặt lên Tiristor : U n k nv  2U2  244 2  345 v

Điện áp ngược Tiristor cần chọn : Unv = kdtUUn = 1,6 345 = 552 (v)

Dòng điện qua Tiristor : I T k hd I d 4 , 01 2 , 84 A

Ta chọn hệ số dự trữ điện áp và dòng điện k = 1,6 ; k = 1,2

Từ các thông số Unv, IđmT ta chọn loại Tiristor TLS106-6 với các thông số :

Ký hiệu

Tiristor

Un(v)

Iđm(A)

Ipik(A)

Ig(µA)

Ug(v)

Ih(A)

Ir(A)

∆U(v)

dU/dtv/s

tcm(µs)

Tmax(°C)

Trong đó :

Un – Điện áp ngược cực đại; Ir – Dòng điện rò

Iđm – Dòng điện làm việc cực đại; ∆U- Sụt áp trên Tiristor ở trạng thái dẫn

Ipik – Dòng điện đỉnh cực đại; dU/dt – Đạo hàm điện áp

Ig - Dòng điện xung điều khiển; tcm - Thời gian chuyển mạch

Ug – Điện áp xung điều khiển; Tmax – Nhiệt độ làm việc cực đại

Ih - Dòng điện tự giữ

c Tính chọn các thiết bị bảo vệ

Các tiristor là các linh kiện bán dẫn công suất lớn nên cần được bảo vệ tốt khi chúng

làm việc trong mạch điện, chống các sự cố bất ngờ Đối với các hệ thống dùng tiristor

có 2 loại bảo vệ:

- Bảo vệ các tiristor khỏi bị hỏng Đó là các bảo vệ khỏi quá tải, ngắn mạch khỏi quá

áp và độ tăng trưởng dòng quá mức

- Bảo vệ hệ tiristor không bị ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài cũng như không gây

nhiễu cho các hệ thống khác Đó là các bảo vệ khỏi độ tăng trưởng điện áp

dt

du

quámức và chống nhiễu cho radio

d Bảo vệ quá điện áp :

Do quá trình đóng cắt các Tiristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song vớiTiristor Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng rangoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng

của dòng điện ngược, gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làmcho quá điện áp giữa anot và catot của Tiristor.

Mạch R – C thường được dùng để bảo vệ quá điện áp nhờ quá trình nạp tụ C Mạch R– C mắc song song với tiristor để chống quá áp khi dịch chuyển.(Theo tài liệu trang bịđiện điện tử công ngiệp trang 189 Vũ Quang Hồi)

Hình 2.9 Sơ đồ bảo vệ quá điện áp

Ta có thể chọn gần đúng giá trị : R = (5 - 30); C = (0,25- 4)F

Chọn :R1 = 5 (); C1 = 0,25F

Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện ta mắc R-C như hình 15, nhờ có mạch lọc này

mà đỉnh xung nằm hoàn toàn trên điện trở đường dây

Hình 2.10 : Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới

Tính chọn Diot đệm : (Thoả mãn điều kiện)

 V U

U U

d Tính chọn cuộn kháng lọc

Chọn góc mở cực tiểu min = 100 Với góc min là dự trữ để có thể bù được sự giảmđiện áp lưới Khi góc mở nhỏ nhất  = min thì điện áp trên tải lớn nhất : Udmax =

Ud0.cosmin và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất nmax = nđm

Khi góc mở lớn nhất  = max thì điện áp trên tải là nhỏ nhất : Ud min = Ud0.cosmax và ương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất nmin

do

d U

u dm u

R I

U

R I

U n

n D

.

.

min

max min

2 2

1

2 1

2 W

W R R

R BA

R ư = 0,5.(1 – η ).

đm

đm I

667 , 0

2 2

L t t

X R

X R R

Z K

Với : X L  dm.Lm dm 1.L

50 2 2

1 34 , 13

Chương III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN

I Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển

Điều khiển tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiển theonguyên tắc thẳng đứng tuyến tính Nội dung của phương pháp này có thể mô tả theo sơ

đồ hình 3.1 như sau

Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào anod của tiristor, để có thể điều khiểnđược góc mở α của tiristor trong vùng điện áp + anod, ta cần tạo một điện áp tựa tamgiác, ta thường gọi điện áp tựa là điện áp răng cưa URC Như vậy điện áp tựa cần cótrong vùng điện áp dương anod

Dùng điện áp một chiều UĐK so sánh với điện áp tựa Tại thời điểm ( t1, t4 )điện áp tựa bằng điện áp điều khiển bằng nhau ( URC = UĐK ), trong vùng điện ápdương anod thì phát xung điều khiển Xđk Tiristor được mở từ thời điểm có xung điềukhiển ( t1, t4 ) cho tới cuối bán chu kỳ ( hoặc cho tới khi dòng điện bằng 0 )

Hình 3.1 : nguyên lý điều khiển chỉnh lưu

1 Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển.

Tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động lựccủa bộ chỉnh lưu

Tiristor chỉ mở cho dòng điện chảy qua khi có điện áp dương đặt trên Anốt và có xung

áp dương đặt vào cực điều khiển không còn tác dụng

Chức năng của mạch điều khiển :

- Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện ápđặt trên anot – catot của tiristor.

- Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở tiristor, xung điều khiển thường có biên độ từ

2 – 10 V, độ rộng xung tx = 20 – 100 (s)

Biểu thức độ rộng xung:

dt di

I

x 

Trong đó: Iđt là dòng duy trì của tiristor

di/dt : tốc độ tăng trưởng của dòng tải

Đối tượng cần điều khiển được đặc trưng bởi đại lượng điều khiển là góc 

2 Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng.

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển

Khối 1: là khối đồng bộ hoá và phát xung răng cưa, khối này có nhiệm vụ lấytín hiệu đồng bộ và phát ra điện áp hình răng cưa

Khối 2: là khối so sánh, có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu điện áp Urc và Uđk đểphát ra xung điện áp đưa tới mạch phát xung

Khối 3 : là khối tạo xung có nhiệm vụ tạo ra xung điều khiển đưa tới các cựcđiều khiển tiristor

U : là điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu

Urc : Điện áp tựa thường có dạng hình răng cưa lấy từ đầu ra khối ĐBH&PXRC

Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dùng

để điều khiển giá trị góc 

UđkT : Điện áp điều khiển tiristor là chuỗi xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thốngđiều khiển (cũng là đầu ra của khâu truyền xung) và được truyền đến điện cực điềukhiển G và K của tiristor.

so sánh sao cho cực tính của chúng ngược nhau Tại thời điểm trị số hai điện áp nàybằng nhau thì đầu ra của mạch so sánh thay đổi trạng thái, xuất hiện xung điện áp Nhuvậy xung điện áp có tần số xuất hiện bằng với tần số xung răng cưa, bằng tần số nguồncung cấp Thay đổi trị số nguồn điều khiển sẽ làm thay đổi thời điểm xuất hiện xung racủa mạch so sánh, xung này được đưa đến cực điều khiển Tristor để mở van Do xungđầu ra của mạch so sánh không đủ độ rộng và biên độ mở van, vì vậy phải sử dụngthêm mạch khuyếch đại và truyền xung Nhờ đó mà các xung ra của mạch này đủ điềukhiển mở chắc chắn các Tristor

II Thiết kế mạch phát xung điều khiển

1 Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa.

Nhiệm vụ: Tạo ra 1 hệ thống các xung có dạng răng cưa tuyến tính xuất hiệnlặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lưu

Khâu đồng bộ hoá:

Để tạo ra điện áp đồng bộ với điện áp xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu Ta

có thể sử dụng các mạch phân áp bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung,điện cảm Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là không cách ly được điện ápcao giữa mạch điều khiển và mạch động lực, do vậy ít được sử dụng

Phương pháp phổ biến hiện nay là sử dụng biến áp đồng bộ trong đó cuộn sơcấp được nối vào lưới còn thứ cấp là điện áp đồng bộ.

Khâu phát xung răng cưa :

Để tạo ra một hệ thống các xung xuất hiện lặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu

kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và điều khiển được thời điểm xuấthiện xung trong mỗi chu kỳ, ta phải sử dụng các mạch phát xung phát ra điện áp dạngrăng cưa Đó là mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa

Có rất nhiều loại mạch điện để tạo ra xung răng cưa nhưng trong trường hợp này chọnkhâu đồng bộ hoá sau :

Thiết bị của mạch gồm :

- BAĐ là máy biến áp đồng bộ xoay chiều một pha gồm một cuộn dây pha sơ cấp vàhai cuộn dây pha thứ cấp có cực tính ngược nhau Để lấy tín hiệu đồng bộ và hai cuộndây pha thứ cấp còn lại độc lập với hai cuộn dây trên dùng để cung cấp điện áp nguồnnuôi cho mạch điều khiển

- Trên mạch ra của cuộn dây thứ cấp lấy tín hiệu đồng bộ có các phần tử là mạch tạođiện áp răng cưa, trong đó :

+ Mạch gồm Tr1, ĐZ, R4, R1, R2, biến trở R3, C1

+ IC thuật toán A1, A2

Hình 3.3 : khâu đồng bộ hóa phát xung răng cưa

Nguyên lý làm việc của khâu đồng bộ hóa và phát xung răng cưa :

Điện áp vào đầu sơ cấp máy biến áp có dạng hình sin trùng pha với điện áp anot củatiristor qua khếch đại thuật toán A1 tạo xung chữ nhật đối xứng Ub, phần dương của

điện áp chữ nhật qua Đz tới A2 tích phân thành điện áp tựa Urc Còn phần âm củaxung điện áp làm tranzitor mở nên A2 bị ngắn mạch, điện áp Urc = 0, trong vùng điện

áp Ub âm trên đầu ra của A2 chúng ta có chuỗi điện áp Urc gián đoạn

2.Khâu so sánh.

Khâu so sánh có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp Urc và điện áp Udk, tìm thời

điểm hai điện áp này bằng nhau (Urc = Udk ) Tại thời điểm hai điện áp này bằng

nhau, thì phát xung ở đầu ra để gửi sang tầng khuếch đại

Việc so sánh ta chọn dùng khuếch đại thuật toán vì KĐTT có hệ số khuếch đại vôcùng lớn, chỉ cần một tín hiệu nhỏ ở đầu vào, đầu ra có tín hiệu điện áp nguồn nuôi,nên chọn KĐTT là hợp lý

Hình 3.4 :Sơ đồ khâu so sánh

+ Thiết bị của mạch gồm :

- IC1 là IC khuyếch đại thuật toán có nhiệm vụ khuyếch đại và so sánh tín hiệu URC

và Uđk URC là điện áp răng ca có chu kỳ theo điện áp thuận đặt lên các van ở mạchđộng lực, còn Uđk là điện áp điều khiển

Ura

Khi U RC  U dk : Ura < 0   < 900

U RC  U dk

: Ura > 0   > 900

U RC U dk

: Ura đổi chiều

Như vậy điện áp của khâu so sánh là dạng xung có 2 mức bão hào dương và bão hoà

âm các xung điện áp này được đưa tới đầu vào khâu tạo xung

Quá trình này được mô tả trên giản đồ điện áp của mạch điều khiển

Hình 3.5 :Giản đồ điện áp

3 Khâu tạo xung.

Khâu tạo xung có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở tiristo Xung mở tiristo cóyêu cầu : sườn dốc thẳng đứng, để đản bảo yêu cầu tiristo mở tức thời khi có xung điềukhiển thì độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của tirsito, đủ công suất, cách ly mạch lực

và mạch điều khiển

Trong thực tế xung điều khiển chỉ có độ rộng xung bé, mà thời gian mở thôngtranzitor công suất dài, làm cho công suất cách tản nhiệt dư tranzito lớn, kích thướcdây quấn sơ cấp máy biến áp xung lớn Để giăm nhỏ công suất tỏa nhiệt tranzitor, kíchthước dây quấn sơ cấp BAX ta có thể dùng thêm tụ nối tầng Theo sơ đồ này, Tr chỉ

mở cho dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian nạp tụ, nên dòng hiệu dụngcủa chúng bé hơn nhiều lần

0

ωt

Đối với chỉnh lưu cầu một pha việc điều kiển đồng thời hai van T1, T3 và T2,T4 có thể thực hiện bằng nhiều cách, một trong những cách đơn giản là sử dụng biến

áp xung có hai cuộn thứ cấp

Sơ đồ của khâu tạo xung :

Hình 3.6 : khâu khuếch đại và truyền xung

Đối với một số mạch, để giảm công suất cho tầng khuếch đại và tăng số lượngxung kích mở, nhằm đản bảo tiristo mở một cách chắc chắn

Để đảm bảo yêu cầu về độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung, sự đối xứng củaxung ở các kênh khác nhau mà người ta thiết kế cho khâu so sánh làm việc với côngsuất xung ra nhỏ, do đó xung ra của khâu so sánh chưa đáp ứng đủ các thông số yêucầu của cực điều khiển Tiristor.Để có xung có đủ các thông số yêu cầu cần thiết ta phảithực hiện khuếch đại xung, thay đổi lại độ dài xung, trong một số trường hợp cần phảiphân chia các xung, và cuối cùng là truyền xung ra của mạch phát xung đến cực điềukhiển và katôt của Tiristor Vì vậy mà ta phải sử dụng một số mạch điện để thực hiệncác công việc đã nêu,các mạch này thường bao gồm:

Mạch khuyếch đại xung

Mạch sữa xung

Mạch phân chia xung

Mạch chuyển xung đến Tiristor (thường được gọi là thiết bị đầu ra)

K4

Urss

Toàn bộ các mạch này được ghép chung vào một khâu gọi là khâu tạo xung tuỳ từngtrường hợp cụ thể mà có thể có đầy đủ các phần mạch riêng để thực hiện đầy đủ cácnhiệm vụ đã nêu, có trường hợp chỉ có một hoặc một số mạch nhất định nào đó

* Thiết bị của mạch bao gồm :

- R6, C2 có nhiệm vụ sửa xung

- Tr3, Tr4, D, BAX có nhiệm vụ khuyếch đại và truyền xung cung cấp cho cực Gcủa Tiristor

* Nguyên lý làm việc của mạch tạo xung :

- Xung truyền đến cực điều khiển Tiristor dùng máy biến áp xung BAX Máy biến

áp xung ghép giữa đầu ra của tầng khuyếch đại công suất xung với cực điều khiển G

 , quá trình đó gọi là quá trình sửa xung

Xuất phát từ nguyên lý hoạt động của khâu so sánh ta thấy: Khi thấy đổi trị sốđiện áp điều khiển Uđk để thay đổi góc điều khiển  thì độ dài của các xung ra củakhâu so sánh thay đổi

Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung điều khiển mở van

Hình 3.7 : Sơ đồ mạch phát xung điều khiển

Udk

C2 R6 Tr3

Tr4

+Ucc D2

D1

R2 Tr1 C1

R3 Ðz R1

U1

A1

A2

R5 R4 A3 Udk

ÐC KC

KC

R C CC

AP

R2 Tr1

C1

R3 Ðz R1

R5 R4 A3

III Tính toán các thông số của mạch điều khiển

Việc tính toán mạch điều khiển thường được tiến hành từ tầng khuếch đạingược trở lên, công suất cho tầng khuếch đại để tính là thông số của cực điều khiểntiristor

( Uđk, Iđk )

Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Tiristor Các thông

số cơ bản để tính mạch điều khiển

Điện áp điều khiển tiristor: Uđk = 1 (V)

Tỷ số MBA xung thường là m = 2 – 3, ta chọn m = 3

Điện áp cuộn thứ cấp MBA xung: U2 U dk  1 V

Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp MBA xung: U1 U2.m 3 1  3 V

Dòng điện thứ cấp MBA xung: I2 I dk  0 , 2 A

Dòng điện sơ cấp MBA xung: I I2m 0,23 0,067 A

Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi thép : μtb = ΔB/μ0.ΔH = 8.10tb = ΔB/μ0.ΔH = 8.10B/μtb = ΔB/μ0.ΔH = 8.100.ΔB/μ0.ΔH = 8.10H = 8.103

Trong đó : μtb = ΔB/μ0.ΔH = 8.100 = 1,25.10-6 ( H/m ) là độ từ thẩm của không khí