Đồ án chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô laø duøng caùc bieän phaùp nhaân taïo ñeå thay ñoåi caùc thoâng soá nguoàn nhö ñieän aùp hay caùc thoâng soá maïch nhö ñieän trôû phuï, thay ñoåi töø thoâng… Töø ñoù taïo ra caùc ñaëc tính cô môùi ñeå coù nhöõng toác ñoä laøm vieäc môùi phuø hôïp vôùi yeâu caàu. Coù hai phöông phaùp ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô: Bieán ñoåi caùc thoâng soá cuûa boä phaän cô khí töùc laø bieán ñoåi tyû soá truyeàn chuyeån tieáp töø truïc ñoäng cô ñeán cô caáu maùy saûn suaát. Bieán ñoåi toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô ñieän. Phöông phaùp naøy laøm giaûm tính phöùc taïp cuûa cô caáu vaø caûi thieän ñöôïc ñaëc tính ñieàu chænh. Vì vaäy, ta khaûo saùt söï ñieàu chænh toác ñoä theo phöông phaùp thöù hai.Ngoaøi ra caàn phaân bieät ñieàu chænh toác ñoä vôùi söï töï ñoäng thay ñoåi toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi cuûa ñoäng cô ñieän.Veà phöông dieän ñieàu chænh toác ñoä, ñoäng cô ñieän moät chieàu coù nhieàu öu vieät hôn so vôùi caùc loaïi ñoäng cô khaùc. Khoâng nhöõng noù coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä deã daøng maø caáu truùc maïch ñoäng löïc, maïch ñieàu khieån ñôn giaûn hôn, ñoàng thôøi laïi ñaït chaát löôïng ñieàu chænh cao trong daõy ñieàu chænh toác ñoä roäng.

Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ I KHÁI NIỆM CHUNG: I Đònh nghóa: Điều chỉnh tốc độ động dùng biện pháp nhân tạo để thay đổi thông số nguồn điện áp hay thông số mạch điện trở phụ, thay đổi từ thông… Từ tạo đặc tính để có tốc độ làm việc phù hợp với yêu cầu Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: - Biến đổi thông số phận khí tức biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động đến cấu máy sản suất - Biến đổi tốc độ góc động điện Phương pháp làm giảm tính phức tạp cấu cải thiện đặc tính điều chỉnh Vì vậy, ta khảo sát điều chỉnh tốc độ theo phương pháp thứ hai Ngoài cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với tự động thay đổi tốc độ phụ tải thay đổi động điện Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác Không có khả 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 dãy điều chỉnh tốc độ rộng I Các tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ hệ thống truyền động điện ta cần ý vào tiêu sau để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện: I a Hướng điều chỉnh tốc độ: Hướng điều chỉnh tốc độ ta điều chỉnh để có tốc độ lớn hay bé so với tốc độ tốc độ làm việc động điện đường đặc tính tự nhiên I b Phạm vi điều chỉnh tốc độ (Dãy điều chỉnh): SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Phạm vi điều chỉnh tốc độ D tỉ số tốc độ lớn n max tốc độ bé nmin mà người ta điều chỉnh giá trò phụ tải đònh mức: D = nmax/nmin Trong đó: - nmax: Được giới hạn độ bền học - nmin: Được giới hạn phạm vi cho phép động cơ, thông thường người ta chọn nmin làm đơn vò Phạm vi điều chỉnh lớn tốt phụ thuộc vào yêu cầu hệ thống, khả phương pháp điều chỉnh I c Độ cứng đặc tính điều chỉnh tốc độ: Độ cứng: β = ∆M/∆n Khi β lớn tức ∆M lớn ∆n nhỏ nghóa độ ổn đònh tốc độ lớn phụ tải thay đổi nhiều Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt phương pháp mà giữ nguyên nâng cao độ cứng đường đặc tính Hay nói cách khác β lớn tốt I d Độ phẳng hay độ liên tục điều chỉnh tốc độ: Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ Độ liên tục điều chỉnh tốc độ γ đánh giá tỉ số hai cấp tốc độ kề nhau: γ = ni/ni+1 Trong đó: - ni: Tốc độ điều chỉnh cấp thứ i - ni + 1: Tốc độ điều chỉnh cấp thứ ( i + ) Với ni ni + lấy giá trò moment γ tiến gần tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ liên tục Lúc hai cấp tốc độ nhau, nhảy cấp hay gọi điều chỉnh tốc độ vô cấp γ ≠ : Hệ thống điều chỉnh có cấp SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA I e Tổn thất lượng điều chỉnh tốc độ: Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao hệ thống có hiệu suất làm việc động η cao tổn hao lượng ∆Pphụ mức thấp I f Tính kinh tế hệ thống điều chỉnh tốc độ: Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao hệ thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa yêu cầu kỹ thuật hệ thống Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bò phổ thông thiết bò máy móc lắp ráp lẫn cho II ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP ĐẶT VÀO PHẦN ỨNG ĐỘNG CƠ: Đối với máy điện chiều, giữ từ thông không đổi điều chỉnh điện áp mạch phần ứng dòng điện, moment không thay đổi Để tránh biến động lớn gia tốc lực động hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp mạch phần ứng thường áp dụng cho động chiều kích từ độc lập Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng nguồn điều áp như: máy phát điện chiều, biến đổi van khuếch đại từ… Các biến đổi dùng để biến dòng xoay chiều lưới điện thành dòng chiều điều chỉnh giá trò sức điện động cho phù hợp theo yêu cầu Phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc n= R +Rf U − u M K E Φ K E K M Φ2 lập: Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n0 = m/KEΦđm.Và độ cứng đường đặc tính cơ: SVTH:HUYNH KIMdM SON β= dn =− K E K M Φ2 Ru + R f à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động tốc độ không tải lý tưởng thay đổi độ cứng đường đặc tính không thay đổi Như vậy, ta thay đổi điện áp độ cứng đường đặc tính không thay đổi Họ đặc tính đường thẳng song song với đường đặc tính tự nhiên: n n0 TN ( m ) ncb n1 n2 n3 m > U1 > U2 > U3 U1 U2 MC U3 ncb > n1 > n2 > n3 M Hình 1 Họ đặc tính thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất giảm áp cho tốc độ nhỏ tốc độ ncb Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào nguồn có điện áp thay đổi cách liên tục ngược lại Theo lý thuyết phạm vi điều chỉnh D = ∞ Nhưng thực tế động điện chiều kích từ độc lập biện pháp đặc biệt làm việc phạm vi cho phép: U mincp = m/10, nghóa phạm vi điều chỉnh: D = ncb/nmin = 10/1 Nếu điện áp phần ứng U < U mincp phản ứng phần ứng làm cho tốc độ động không ổn đònh Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động giữ nguyên độ cứng đường đặc tính nên dùng nhiều máy cắt kim loại cho tốc độ nhỏ ncb SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA * Ưu điểm: Đây phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghóa điều chỉnh tốc độ vùng tải kể không tải lý tưởng * Nhược điểm: Phải cần có nguồn có điện áp thay đổi nên vốn đầu tư chi phí vận hành cao III ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI TỪ THÔNG: + U • CKĐ • - Iư Đ + • UKT RKĐ • • - Hình Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông Điều chỉnh từ thông kích thích động điện chiều điều chỉnh moment điện từ động M = K MφIư sức điện động quay động = KEφn Thông thường, thay đổi từ thông điện áp phần ứng giữ nguyên giá trò đònh mức Đối với máy điện nhỏ máy điện công suất trung bình, người ta thường sử dụng biến trở đặt mạch kích từ để thay đổi từ thông tổn hao công suất nhỏ Đối với máy điện công suất lớn dùng biến đổi đặc biệt như: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, biến đổi van… Thực chất phương pháp giảm từ thông Nếu tăng từ thông dòng điện kích từ IKT tăng dần đến hư cuộn dây kích từ Do đó, để điều chỉnh tốc độ giảm dòng kích từ tức SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA giảm nhỏ từ thông so với đònh mức Ta thấy lúc tốc độ tăng lên từ thông giảm: n = U/KEΦ Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KMφIn nên φ giảm làm cho Mn giảm theo K E K M Φ2 β =− R Độ cứng đường đặc tính cơ: Khi φ giảm độ cứng β giảm, đặc tính dốc Nên ta có họ đường đặc tính thay đổi từ thông sau: n n1 n2 ncb φđm > φ1 > φ2 Φ1 ncb < n1 < n2 Φ2 Φ đm MC M2 M1 Mn M Hình Họ đặc tính thay đổi từ thông Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông điều chỉnh tốc độ vô cấp cho tốc độ lớn tốc độ Theo lý thuyết từ thông giảm gần 0, nghóa tốc độ tăng đến vô Nhưng thực tế động làm việc với tốc độ lớn nhất: nmax = 3ncb tức phạm vi điều chỉnh: D = nmax/ncb = 3/1 Bởi ứng với động ta có tốc độ lớn cho phép Khi điều chỉnh tốc độ tùy thuộc vào điều kiện khí, điều kiện cổ góp động đổi chiều dòng điện chòu hồ quang điện Do đó, động không làm việc tốc độ cho phép Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông điều chỉnh tốc độ vô cấp cho tốc độ lớn ncb Phương pháp dùng để điều chỉnh tốc độ cho máy mài vạn máy bào giường Do trình điều chỉnh tốc SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA độ thực mạch kích từ nên tổn thất lượng ít, mang tính kinh tế Thiết bò đơn giản IV ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ TRÊN MẠCH PHẦN ỨNG: Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng dùng cho tất động điện chiều Trong phương pháp điện trở phụ mắc nối tiếp với + • sơ đồUnguyên• lý mạch phần ứng động theo sau: Iư Rf E CKĐ + RKĐ UKT • • • • - Hình Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng Ta có phương trình đặc tính động điện chiều kích n= Ru + R f U − M K E Φ K E K M Φ2 từ độc lập: Khi thay đổi giá trò điện trở phụ Rf ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: độ cứng đường đặc tính cơ: n0 = U dm = const K E Φ dm ; β =− K E K M Φ2 dm Ru + R f thay đổi giá trò Rf thay đổi Khi Rf lớn, β nhỏ nghóa đường đặc tính dốc Ứng với giá trò R f = ta có độ cứng đường đặc tính tự nhiên SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA tính theo công thức sau: βTN = − K E K M Φ2 dm Ru Ta nhận thấy βTN có giá trò lớn nên đường đặc tính tự nhiên có độ cứng lớn tất đường đặc tính có đóng điện trở phụ mạch phần ứng Vậy thay đổi giá trò R f ta họ đặc tính sau: n n0 ncb n1 TN Rf1 n2 Rf2 n3 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 MC ncb > n1 > n2 > n3 M, I Rf3 Hình Họ đặc tính thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng Nguyên lý điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng giải thích sau: Giả sử động làm việc xác lập với tốc độ n ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng Khi dòng điện phần ứng Iư đột ngột giảm xuống, tốc độ động quán tính nên chưa kòp biến đổi Dòng I giảm làm cho moment động giảm theo tốc độ giảm xuống, sau làm việc xác lập tốc độ n2 với n2 > n1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ điều chỉnh tốc độ n < ncb Trên thực tế dùng biến trở để điều chỉnh nên SVTH:HUYNH KIM SON à trang Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA phương pháp cho tốc độ nhảy cấp tức độ phẳng γ xa tức n1 cách xa n2, n2 cách xa n3… Khi giá trò nmin tiến gần đến phạm vi điều chỉnh: D = ncb/nmin ≈ ∞ Trong thực tế, Rf lớn tổn thất lượng phụ tăng Khi động làm việc tốc độ n = ncb/2 tổn thất chiếm từ 40% đến 50% Cho nên, để đảm bảo tính kinh tế cho hệ thống ta điều chỉnh cho phạm vi điều chỉnh: D = ( → )/1 Khi giá trò Rf lớn tốc độ động giảm Đồng thời dòng điện ngắn mạch In moment ngắn mạch Mn giảm Do đó, phương pháp dùng để hạn chế dòng điện điều chỉnh tốc độ tốc độ Và tuyệt đối không dùng cho động máy cắt kim loại Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng cho tốc độ nhảy cấp nhỏ ncb * Ưu điểm: Thiết bò thay đổi đơn giản, thường dùng cho động cho cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép * Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh thấp giá trò điện trở phụ đóng vào lớn, đặc tính mềm, độ cứng giảm làm cho ổn đònh tốc độ phụ tải thay đổi Tổn hao phụ điều chỉnh lớn, tốc độ thấp tổn hao phụ tăng V ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG CÁCH RẼ MẠCH PHẦN ỨNG: Động điện chiều kích từ độc lập điều chỉnh tốc độ cách rẽ mạch phần ứng có sơ đồ nguyên lý sau: + U • • • SVTH:HUYNH KIM SON RS IS E CKĐ • - Rn • Iư • In • RKĐ Ã trang 10 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Hình Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chỉnh tốc độ cách rẽ mạch phần ứng Một hệ thống điều chỉnh cần tốc độ nhỏ n cb điều chỉnh nhảy cấp Hệ thống có độ cứng tương đối lớn thiết bò vận hành đơn giản người ta dùng phương pháp rẽ mạch phần ứng hay gọi phân mạch Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng phần ứng động nối song song với điện trở nối nối tiếp với điện trở khác Phương pháp giống với phương pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng điện áp phần ứng lại không thay đổi Do đó, phương pháp đòi hỏi phải: - Điện áp đặt vào phần ứng động không thay đổi - Vì dòng kích từ không thay đổi nên điều chỉnh tốc độ, từ thông không đổi làm cho moment phụ tải cho phép giữ không đổi trò số đònh mức Ta có phương trình đặc tính cơ: R S Rn RS R S + Rn U n= − M K E Φ R S + Rn KE KM Φ2 R S Rn Ru + RS R S + Rn n = n0 − M R S + Rn KE K MΦ2 Ru + ⇒ n' = n0 RS < n0 R S + Rn Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động n Đ < ncb Mặt khác ta có:Ru + Rn > Ru + RS > Ru R S + Rn β R f = β Rn < β PM < β TN SVTH:HUYNH KIM SON à trang 11 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA cuộn kháng sang chọn : Lsb = L - Lpt = 1.242 – 1.2 = 0.042 (mH) Tính chọn cuộn kháng cân lc Do đặc tính sơ đồ đảo dòng nối song song ngược hình cầu có dòng tuần hoàn icc lúc chảy từ G1 vào G2 , lúc chảy từ G2 vào G1 Để hạn chế dòng tuần hoàn người ta mắc thêm cuộn điện cảm L c sơ đồ mạch lực gọi cuộn kháng cân Dòng cân o o đạt giá trò lớn góc mở α1 = 60 , α = 120 α = 120 o , α = 60 o Giá trò cực đại dòng tuần hoàn 6U X CT I ccm = với XCT = 2XC + 2Xha I cc max = 0.32 I ccm I *cc max = => I cc max = 0.32 × I ccm = 0.32 3U 56.09 = X CT X CT Trong trường hợp xấu dòng i ccmax không vượt 10% giá trò dòng điện tải Tức là: 10 I d 143.54 = = 14.354( A) 100 10 56.09 56.09 ≤ 14.354 ⇒ X CT ≥ = 3.91( Ω ) X CT 14.354 X 3.91 = CT = = 0.01( H ) ω 314 I cc max ≤ => Vậy LCT với LCT = 2LC + 2Lba => L C = ( L CT − 2L ba ) với => LC = ( L ba = ) X ba 0.094 = = 2.9 × 10 −4 (H) ω 314 0.01 − × 2.9 × 10 −4 = 4.97 × 10 −4 (H) SVTH:HUYNH KIM SON à trang 54 Đồ án môn học PHẦN IV: GVHD: NGUYEN MANH HA TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Trong thực tế, người ta dùng nguyên tắc điều khiển * Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos: Theo nguyên tắc người ta dùng điện áp − Điện áp đồng Ur vượt trướt điện áp anod – catod − Điện áp điều khiển Uc điện áp chiều điều chỉnh biên độ theo hướng âm dương Đường nét đứt điện áp anod – catod Tiristor, từ điện áp người ta tạo Ur : SVTH:HUYNH KIM SON à trang 55 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA ur uc ur + uc Tổng đại số Ur + Uc đưa đến đầu vào khâu so sánh U c + B cos α = =>  − Uc  α = arccos   B  Người ta lấy B = Ucmax Như vậy, Uc biến thiên từ - Ucmax đến Ucmax góc α biến thiên từ ÷ Trong đồ án phần tử ta chọn vi mạch TCA 780 dựa nguyên tắc điều khiển thẳng đứng 16 TCA 780 TCA 780 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển điện áp đồng bộ, tạo điện áp cưa đồng bộ, so sánh tạo xung Có thể mô tả hoạt động vi mạch TCA 780 giản đồ thông số chủ yếu TCA 780: − Điện áp nuôi : Us = 18 V SVTH:HUYNH KIM SON à trang 56 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA − Dòng điện tiêu thụ: Is = 10 mA − Dòng điện : I = 50 mA − Điện áp cưa : Urmax = ( Us – 2) (V) − Điện trở mạch tạo điện áp cưa: R = 20kΩ ÷ 500kΩ U 11 = −0.5 ÷ ( U s − ) (V) − Điện áp điều khiển : I s = 200µA − Dòng điện đồng : C10 = 0.5µF − Tụ điện : f = 10 ÷ 500Hz − Tần số xung : * Nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển: Đối với tiristor mở cho dòng điện chạy qua điện áp dương đặt lên anốt có xung áp dương đặt lên cực điều khiển Sau tiristor mở xung điều khiển không tác dụng, dòng điện chạy qua tiristor thông số mạch động lực đònh * Mạch điều khiển có chức sau: -Điều chỉnh vò trí xung điều khiển phạm vi chu kỳ dương điện áp đặt lên anôt-catôt-tiristor -Tạo xung đủ điều kiện mở tiristor, xung điều khiển thường có biên độ khoảng 2÷15v độ rộng xung tx phải lớn 10µs Trường hợp tải có tính cảm tx phải lớn nhiều có tx = 500µs -Dừng phát xung có cố -Phân phối xung cho kênh điều khiển theo qui luật yêu cầu Quá trình tạo xung điều khiển phải qua khâu: -khâu tạo điện áp cưa đồng pha -khâu so sánh -khâu khuếch đại xung Khâu tạo điện áp cưa đồng pha khâu so sánh : SVTH:HUYNH KIM SON à trang 57 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Khâu tạo điện áp cưa đồng pha so sánh vi mạch TCA780 đảm trách TCA780 làm việc theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính: Theo nguyên tắc người ta dùng điện áp _Điện áp đồng Ur có dạng cưa, đồng với điện áp đặt anod – catod Tiristor _Điện áp điều khiển Uc điện áp chiều thay đổi Tổng đại số Ur + Uc đưa đến đầu vào khâu so sánh Như vậy, cách làm biến đổi U c người ta điều khiển thời điểm xuất xung ra, tức điều khiển góc mở α us ucm -usm us usm Quan hệ α=π α Uc là: Uc U r max người ta lấy Ucmax = Urmax để SVTH:HUYNH KIM SON α chạy từ ÷ 180 o à trang 58 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA u5 u10 u11 u10 u11 u15 u14 u'15 u'14 chán 12 näúi âáút SƠ ĐỒ VI MẠCH TCA780 Uc Us 16 13 TCA780 V(t) RD 11 R9 10 C10 12 15 14 C12 V(t) điện áp đồng pha SVTH:HUYNH KIM SON à trang 59 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Tụ điện C10 tham gia vào khâu tạo điện áp xung cưa, nạp dòng điện i từ chân số 10 dòng i điều chỉnh R9 (thường R9 = 20÷500kΩ) Dòng điện tính: i= U 10 U 3.8 = R9 R t =i C10 Tại thời điểm t = to ; U10 = Uc = U11 Nhận xung chân 15 V(t) > xung chân 14 V(t) < to = (C10 U10)/I = (R9 C10 Uc ) / U8 góc mở α = ω.to góc mở α biến thiên từ 0÷180o thay đổi cách thay đổi Uc R9 Tụ C12 có tác dụng khuếch đại độ rộng xung Có thể chọn C 12 từ 0÷300pF để có độ rông xung từ 30÷200µs Nếu muốn có độ rộng xung lớn ta chọn C12 có trò số lớn 300pF Us : điện áp nguồn nuôi từ chân 6,13,16 với điện áp chiều (Us = 18v) Uc : điện áp điều khiển lấy từ chân 11 có điện áp khoảng 0.5÷16v Khâu khuếch đại xung: Xung vi mạch TCA780 chưa đủ lớn để mở tiristor cần khuếch đại xung có biên độ đủ lớn để mở tiristor Khâu khuếch đại xung bao gồm: transistor, biến áp xung , diot điện trở phân cực cho transistor Sơ đồ khâu khuếch đại xung: SVTH:HUYNH KIM SON à trang 60 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Us D3 Rc D4 F BAX D2 Rg R3 C R2 T Dz1 R1 * Hoạt động sơ đồ: Tín hiệu vào Ve ( tín hiệu logic) lấy từ chân 14 15 TCA -Khi Ve = “1” transistor T bão hoà -Khi Ve = “0” Dz1 bò chặn lại transistor bò khoá Chức linh kiện sơ đồ: D3 : có nhiệm vụ hướng dòng cung cấp cho transistor D4 : diot ngăn chặn xung âm có tiristor khoá Rc : điện trở hạn chế dòng colectơ D2 : hạn chế điện áp cực C,E transistor Rg : điện trở hạn chế dòng điều khiển tiristor R3 : điện trở ảnh hưởng biên độ sườn xung R1 R2 : điện trở hạn chế dòng phân cực Ib transistor Giả thiết t = ;Ve =”1” T mở, điện cảm L1 biến áp xung ngăn cản không cho Ic đạt giá trò bão hoà I1 = U Rc dòng ic tăng trưởng từ từ theo luật hàm mũ SVTH:HUYNH KIM SON à trang 61 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA U i L = ic = Rc t −  1 − e τ       với τ= L1 Rc sau thời gian khoảng 5τ ic ≈ I1 Bên thứ cấp máy biến áp xuất xung áp R3 để mở tiristor Khi t = t1 = T1 , Ve = “0”, iL đạt tới giá trò U i L ( t1 ) = i C ( t1 ) = RC T bò khoá lại , ic = T  − 1 − e τ     = I0 〈 U  R1  Nếu diot D2 lượng W= L1 I sinh điện áp cực C E transistor Quá điện áp vượt 100v, transistor T bò phá huỷ Diot D2 loại trừ tượng điện áp nói trên, vừa U cf = Vc – Vf = 0.8v D2 mở cho dòng chảy qua, làm ngắn mạch hai điểm C F Do UCE = U+0.8 Từ t = t1 trở iL suy giảm theo luật I L = I e τ ' = L1 R' − t τ' , R’ điện trở cuộn cảm L1 Xét phần tử quan trọng khâu khuếch đại xung BAX Trong thực tế tính toán người ta thường bỏ qua điện cảm tản BAX, có sơ đồ thay sau: + U R1 L R2’ - R2’ điện trở thứ cấp qui đổi sang phía sơ cấp L điện cảm BAX Dưới dạng toán tử Laplace, tổng trở toàn mạch là: SVTH:HUYNH KIM SON à trang 62 Đồ án môn học ' ) Z ( p) = R1 R + R1 + R Lp I1 ( p) = R + Lp U p R1 R ' + R1 + R ' Lp i1 ( t ) = i2 ( t ) = ( ' GVHD: NGUYEN MANH HA a= ' R + Lp ' ( ( U − a.e −bt R1 U R1 + R R2 ' R1 + R ' ' ) e −bt , b= u ( t ) = R i ( t ) = a.U e Độ rộng xung ra: ' ) (R R1 R ' ' ) + R2 L − bt Tx = W SB s U max đó: W2 số vòng dây thứ cấp BAX S diện tích lõi sắt U2max biên độ xung ran Phối hợp góc điều khiển: Điện áp đặt vào phần ứng động cơ: Trong đó: Udo = const tốc độ động phụ thuộc vào α Theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng, muốn thay đổi góc mở α thay đổi Udk Với Tiristor G1 G2 làm việc phối hợp ta dùng điều khiển chung Do điều kiện: α + α = 180 o với α1 ta có Udk1, với α ta có Udk2 Do đó, ta phải điều khiển cho Udk1+ Udk2 = const Muốn có điều đó, ta dùng mạch trừ cho: Udk2 = Uconst – Udk1 SVTH:HUYNH KIM SON à trang 63 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA v R k1 15 R u1 k2 R u2 R Udk1 đưa vào chân 11 TCA 780 điều khiển G1 Udk2 đưa vào chân 11 TCA 780 điều khiển G2 Điều khiển tốc độ tức thay đổi góc mở α thay đổi Udk Trong trường hợp người ta dùng biến trở PHẦN IV: TÍNH CHỌN MẠCH BẢO VỆ Đối với chỉnh lưu bán dẫn, tính toán vận hành ta phải đặt biệt lưu ý đến vấn đề bảo vệ dòng điện điện áp Vì van bán dẫn có kích thước nhỏ, nhiệt dung bé mật độ dòng điện qua mặt tiếp giáp p-n lớn nên nhạy với tải dòng Hằng số thời gian phát nóng Silic van công suất lớn cỡ vài phần trăm giây Do đó, khâu bảo vệ dòng điện đòi hỏi phải có độ tác động nhanh SVTH:HUYNH KIM SON à trang 64 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Mặt van bán dẫn nhạy với điện áp Chỉ cần tồn điện áp ngược lớn giá trò cho phép khoảng (1 ÷ 2) µs mặt tiếp giáp bò chọc thủng điện Tính chọn thiết bò bảo vệ: a) Công suất tổn thất làm mát: Khi Tiristor mở cho dòng chảy qua, công suất bên đốt nóng chúng Mặt ghép nơi bò nóng nhất, ta dùng kí hiệu Tj để nhiệt độ mặt ghép T jm nhiệt độ lớn cho phép − T jm = 80 ÷ 100 o C − Đối với bán dẫn Ge : T jm = 150 ÷ 200 o C − Đối với bán dẫn Si : Tiristor nhạy với nhiệt độ Nếu làm việc nhiệt độ vượt nhiệt độ Tjm cho phép dù thời gian nhỏ phá hỏng Tiristor Vì việc tính toán nhiệt độ mặt ghép cần thiết Nhiệt độ không khí môi trường làm ảnh hưởng lớn đến làm việc an toàn Tiristor Khi không làm mát khả chòu dòng khoảng ( 30 ÷ 40) % dòng đònh mức Biện pháp làm mát thông dụng dùng quạt không khí bao quanh cánh tản nhiệt Đối với công suất lớn ta cho nước trực tiếp chảy qua cánh tản nhiệt ngâm thiết bò bán dẫn dầu biến b) Bảo vệ dòng điện: Có loại dòng điện, ngắn mạch tải a Ngắn mạch: Dùng để trường hợp cố tạo dòng điện lớn ngắn mạch tải, dẫn thứ cấp MBA ( ngắn mạch bên ngoài), ngắn mạch pha chọc thủng van ( ngắn mạch bên trong), đột biến nghòch lưu b Quá tải: Xuất không gian làm việc xác lập độ Nó có giá trò không lớn cho phép tồn lâu dài SVTH:HUYNH KIM SON à trang 65 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Để bảo vệ Tiristor tránh bò dòng điện phá hoại, người ta thường dùng dây chảy tác động nhanh Loại dây chảy thường làm bạc đặt vỏ sứ có chứa cát thạch anh nước cất Hoạt động dòng chảy chia thành giai đoạn: − Giai đoạn chay từ t = đến xuất hồ quang − Giai đoạn hồ quang từ thq đến tc Dòng điện chảy qua dây dẫn sinh nhiệt lượng Q = i 2Rt, có nhiều cách đặt dây chảy để bảo vệ thiết bò bán dẫn + Đặt nối tiếp với Tiristor + Đặt pha thứ cấp MBA + Đặt nối tiếp với nhóm Tiristor nối song song + Đặt đầu thiết bò biến đổi + Đặt phía sơ cấp MBA Các thông số đặt trưng cho dòng chảy điện áp đònh mức dòng điện đònh mức Không nên đặt đặt dây chảy vào điện áp cao điện áp dây chảy Dòng điện đònh mức dây chảy phải lớn dòng điện bảo vệ, không 10% Bảo vệ riêng biệt Tiristor sử dụng trường hợp Tiristor bò chọc thủng yêu cầu biến đổi tiếp tục làm việc Nếu có n Tiristor ghép song song mà Tiristor bò chọc thủng dòng tải chia cho (n-1) Tiristor lại Vậy chọn dòng đinh mức dòng tải cần lưu ý trường hợp imax imax thq tc t Ta chọn loại dây chảy có thông số: SVTH:HUYNH KIM SON à trang 66 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA m = 220v , Iđm = 2.5A c) Bảo vệ điện áp cho Tiristor: Tiristor nhạy cảm với điện áp Quá điện áp chia thành nguyên nhân chính: − Nguyên nhân nội tại: tích tụ điện tích dương lớp bán dẫn Khi khoá Tiristor điện áp ngược, điện áp nói đổi ngược hành trình tạo dòng điện ngược thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dòng điện ngược gây suất điện động cảm ứng lớn điện cảm, luôn có đường dây nguồn dẫn đến Tiristor Vì anod catod Tiristor xuất điện áp − Nguyên nhân ngoài: nguyên nhân xảy ngẫu nhiên cắt không tải MBA, có sấm sét… Để bảo vệ điện áp người ta dùng mạch RC Mạch RC nối song song với Tiristor nhằm bảo vệ điện áp tích tụ điện tích chuyển mạch gây nên Thông số mạch RC vào mức điện áp xảy tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch, điện cảm đường dây, dòng điện từ hoá MBA, việc tính toán tương đối phức tạp i t URC i SVTH:HUYNH KIM SON à trang 67 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Theo kinh nghiệm, với sơ đồ ta chọn R = 25 Ω , C = 47µF Tuy nhiên, loại Tiristor sản xuất gần có khả chòu đựng du dt cao cỡ 2000 v µs cho phép bảo vệ RC SVTH:HUYNH KIM SON à trang 68 [...]... động máy phát - động cơ (F-Đ) • Hệ truyền động máy điện khuếch đại- động cơ (MĐKĐ -Đ) SVTH:HUYNH KIM SON à trang 14 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA • Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ (KĐT - Đ) • Hệ truyền động chỉnh lưu tiristo -động cơ (T-Đ) • Hệ truyền động xung áp -động cơ (XA_Đ) VI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐỘNG CƠ ( F - Đ ): VI 1 Sơ đồ nguyên lý: Với những hệ thống điều chỉnh. .. suất thấp IX HỆ TRUYỀN ĐỘNG TIRISTO-ĐỘNG CƠ T-Đ: Hiện nay người ta sử dụng rộng rãi các bộ biến đổi van điều khiển để biến năng lượng xoay chiều thành điện một chiều để cung cấp cho các động cơ điện một chiều Tốc độ động cơ điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp chỉnh lưu bằng cách thay đổi thời điểm thông van Ưu điểm nổi bật của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van... động điện, tải của chỉnh lưu thường là cuộn kích từ ( L, R ) và mạch phần ứng động cơ ( R, L và E ) Để đơn giản trong việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơ trên ta có sơ đồ thay thế như sau: u2a T1 • • u2b u2c T2 • Ud T3 • ↓ • • • Id Ld Rd Hình 2 2 Sơ đồ thay thế hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơ Trong đó: - : Sức phản điện động của động cơ điện. .. BỘ CHỈNH LƯU 3 PHA I Hệ thống chỉnh lưu ba pha hình tia – động cơ: I 1 a Sơ đồ nguyên lý: Chỉnh lưu ba pha hình tia còn được gọi là chỉnh lưu ba pha nửa chu kỳ hay chỉnh lưu ba pha có “ đầu không “ Điện áp chỉnh lưu là một nửa sóng của điện áp xoay chiều U1∼, f1 • • • • • • I1 BA U2 T1 GT1 k • • I2 T2 GT2 T3 • GT3 BKC C0 n Đ ĐK • SVTH:HUYNH KIM SON • GT1 GT2 GT3 + CCSX Iư • CKĐ RKĐ • - à trang 31 Đồ. .. + • CKĐ RKĐ • - Hình 1 15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống KĐT – động cơ a) Tia ba pha b) Cầu ba pha SVTH:HUYNH KIM SON à trang 25 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA VIII 2 Nguyên lý hoạt động: Trong hệ thống KĐT – động cơ, tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách thay đổi trò số trung bình của sức điện động chỉnh lưu bằng cách biến đổi dòng điện điều khiển, tức là biến đổi mức độ bão hòa của mạch từ Để đơn... vi điều chỉnh: D = ( 2 → 3 )/1 - Do tổn thất công suất trong sơ đồ này khá lớn nên phạm vi ứng dụng bò hạn chế Phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ có công suất nhỏ, thời gian làm việc ngắn với tốc độ thấp Cấu trúc mạch động lực của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bao giờ cũng cần có bộ biến đổi Các bộ biến đổi này cung cấp cho mạch điện phần ứng động cơ hoặc mạch kích từ động. .. lúc này CD2 vẫn hở ) khởi động động cơ ĐSC Động cơ ĐSC sẽ quay và đợi cho tốc độ ổn đònh ĐSC quay làm cho máy phát F và máy phát kích thích K quay - Đóng cầu dao CD2 để chọn chiều quay cho động cơ là thuận hay ngược Lúc này có ΦF nhưng rất bé sẽ làm cho E F bé nên = EF – IưRưF bé Động cơ sẽ khởi động và quay với tốc độ thấp - Để tăng dần điện áp đặt vào động cơ, ta điều chỉnh biến trở RKF giảm dần... điều chỉnh bộ chỉnh lưu được dễ dàng hơn - T1, T2, T3: Các tiristor, biến điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều - ĐK: Cuộn điện kháng cân bằng - Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Đây là thành phần chủ yếu, đối tượng cần điều chỉnh tốc độ - Bộ lọc ( Đ và C0 ): Cho những thành phần xoay chiều còn sót lại đi qua tụ Làm cho dòng đi qua động cơ ít nhấp nhô nên moment ít thay đổi, do đó tốc độ. .. thích của động cơ Lúc này tốc độ của động cơ tăng lên đạt nĐ > ncb Gọi DΦĐ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông của động cơ Ta có: DΦĐ = nmax/ncb = 3/ 1 SVTH:HUYNH KIM SON à trang 17 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA Kết hợp hai phương pháp điều chỉnh là giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ và giảm từ thông ΦĐ ta được phạm vi điều chỉnh chung: D = DDΦĐ = nmax/nmin = 30 /1 VI 3 Thành... chế độ nghòch lưu với U d < 0 Mối quan hệ giữa Ud = f ( α ) của bộ chỉnh lưu tiristor được biểu diễn như sau: Ud Ud0 CL π π/2 0 α NL - Ud0 Hình 2 6 Đặc tính điều chỉnh Ud = f (α ) II Hệ thống chỉnh lưu ba pha hình cầu – động cơ: II.1 a Sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chỉnh lưu ba pha hình cầu – U ,f động cơ có điều khiển, • sơ 1 đồ 1 đẳng• trò mạch thứ cấp máy biến áp và phần ứng động cơ ... 14 Đồ án môn học GVHD: NGUYEN MANH HA • Hệ truyền động khuếch đại từ - động (KĐT - Đ) • Hệ truyền động chỉnh lưu tiristo -động (T-Đ) • Hệ truyền động xung áp -động (XA_Đ) VI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ BẰNG... PHÁT ĐỘNG CƠ ( F - Đ ): VI Sơ đồ nguyên lý: Với hệ thống điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh tốc độ tương đối rộng Cần tốc độ lớn hay nhỏ so với tốc độ cần điều chỉnh liên tục truyền động. .. điện Do đó, động không làm việc tốc độ cho phép Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông điều chỉnh tốc độ vô cấp cho tốc độ lớn ncb Phương pháp dùng để điều chỉnh tốc độ