Đồ án thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ chỉnh lưu

Căn cứ vào các thông số kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu về năng lượng, việc điều chỉnh và ôn định tốc độ động cơ nên ở đây ta chọn bộ biến đổi xoay chiéu - một chiều để biến đổi năng lượn

LOI CAM ON

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thấy giáo, cô giáo trong Khoa Điện — trường Đại học SPKT Vinh đã dạy dé va trang bi cho em nhitng kiến thức chuyên ngành quy gid trong nhitng nam hoc vita qua Dac biét la ThS

Vũ Anh Tuấn - Người đã trực tiếp hướng dẫn em thực biện đề tài này

Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chán thành tới gia đình, bạn bè đã giúp

đỡ, tạo mọi điểu kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đỗ án tốt nghiệp của mình

Do trình độ và thời gian nghiên cứu có hạn chế, nên không tránh khỏi những thiểu sót, nhược điểm Vì vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến một cách thắng thắn, chân thành của các thầy, cô giáo trong Khoa và độc giả

để để tài ngày càng hoàn thiện, đây đủ, có ý nghĩa cả trong lý luận và ngoài thực tiễn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày 30 tháng 3 năm 2011

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Thắm

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -l~- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỎ ÁN

Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa 5c 5S S 221113355 55555555552 12 Hình1-2: Sơ đồ hệ thống truyền động ăn đao máy đoa 2620 17 Hình 2-1: Hệ truyền động T - Ð đảo chiều bằng đòng kích từ 5-5 - 5<: 21 Hình 2-2: Sơ đồ khối của hệ thống T — Ð nhờ đảo chiều dòng phần ứng 22

Hình 2-3: Sơ đồ khối của hệ thống 'T — EÐ - «Xe k9 3xx cư cư ưng 23

Hình 2-4: Sơ đồ đặc tính của hệ T — Ð -+©c+ tr ErgEErgrerkekrrrkrkerrero 24

Hình 2-5: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng 5-5 cscs+s x2 27

Hình 2-6: Phương án cấp xung chỉnh lưu cầu một pha - 2 5 5 «<< £££ <2 28 Hình 2-7: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng - 28

Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Ð hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế 29 Hình 2-9: Đồ thị chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha - - 5< << se se cse se 31

Hình 2-10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Ð hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế 32 Hình 2-11: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha 5-5 5 6< 2s S9 E2 3k se £ee xe 34

Hình 2-12: Sơ đồ mạch điều khiến riêng TẼ 5 se SE xxx kg cư re ree 38

Hình 2-13: Sơ đồ nối song song ngược của hệ thống CL — Ð - 5 se csc <2 39

Hình 2-14: Mạch động lực các thiết bị bảo VỆ - . 6-1 sgk, 50

Hình 3-1: Sơ đồ khối khâu phát xung theo nguyên tắc pha đứng - -5- <«¿ 54 Hình 3-2: Nguyên lý điều khến chỉnh lưu . «+ E*££*EeE£x£x£E sec 56 Hình 3-3: Mạch tạo xung răng cưa và giản đồ thời gian 5s xxx se scecxe 57

ID 6= s8 /[-10i0iìì)(158:1i 88x30 22000057 58 Hình 3-5: Đồ thị điện áp khâu tạo Xung - - «ke E3 3xx cư cư re ceecxe 59

Hình 3-6: Sơ đồ đùng IC khuếch đại thuật †oán 5-5 << E£E£x£xee sex kd 60

Hinh 3-7: So d6 mach tao xung rang CUA ecscsescscecscsvscssesceesssstsvscsesecessesseasaees 61 Hình 3-8: So đồ mạch mạch so sánh 2 s5 S£ E8 E5 E£ E Sẻ S8 E4 E2 +8 +9 9 xe vi 62

Hình 3-9: Giản đồ điện áp khâu so sánh 5 - <- SE S4 EE SE E9 Sex kg ve cxe 64

Hình 3-10: Sơ đồ nguyên lý mạch sửa XUngg 5 se E2 se xxx cv cxe 65 Hình 3-12: Sơ đồ nguyên lý mach khuyếch đại và truyền xung 5 5<: 66 Hình 3-13: Giản đồ điện áp đầu ra của biến áp Xung ¿<< < 5s se ce xe 67 Hình 3-14: Sơ đồ nguyên lý mạch truyền XUngg <2 se xxx xe csveecxe 69 Hình 3-15: Sơ đồ tổng hợp mạch điều khiến của hệ thống 5-5 << <cec«¿ 69 Hình 3-16: Hình chiếu lõi biễn áp Xungg 2 - <- se 2x S9 Sex kg ve cxe 72 Hình 3-17: Sơ đồ mạch tạo nguÖn nUÔI - 5G «SE Sex xxx cv cư re cxe 74

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -2- SVTH: Nguyén Thị Thắm

Hình 3-18: Sơ đồ khối tạo điện áp chủ đạo . - se ke cv cư cv reree 75 Hình 3-19: Sơ đồ khối phản hồi âm đòng điện ¿2s £ E8 £sE sex 75 Hình 3-20: Khâu phản hồi tốc độ, - - 5 << ESEEE E39 E1 cư ưu 77 Hình 3-21: Sơ đồ tổng hợp mạch khuếch đại trung gian 2 5s =sc+cscs x2 77 Hinh 3-22: So d6 chan IC TL 084 ccccsssssscscscsescscsscscsssssssssscsecscssscsscscssssseessssees 78 Hình 5-1: Sơ đồ thay thế mạch chỉnh lưu điều khiễn 2< 2 «se <£ 86 Hình 5-2: Sơ đồ cấu trúc khâu chỉnh lưu - 2-6 E2 EE£E£E£s£E£e£eescsed 87

Hình 5-3: Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiỀU 2 s- 5° E8 xe £s£ Sex §7 Hình 5-4: Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một ChhiỀU 5G c s Sa SSe E3 ES.EesEEsEreesserseea 88

Hình 5-5: Sơ đồ cầu trúc của hệ thống 5 + + SE 3 v3 cv cư cv reke 89 Hình 7-1: Thư viện khối chuẩn của Simulink - << << £s xxx cv cseses 100

Hình 7-2: Đồ thị mô tả phỏng bộ biến đổi của hệ thống - 55-5 ccs se c5: 104 Hình 7-3: Kết quả mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều 105 Hình 7-4: Kết quả mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện Error! Bookmark not defined

Hình 7-5: Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động 108

Hình 7-6: Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tác động - 2-2 s2 se zs£ses 109

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -3- SVTH: Nguyén Thị Thắm

DANH MUC CHU CAI VIET TAT

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 4- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

MUC LUC

PHAN I: GIGI THIEU VE MAY DOA NGANG 2620A cc.scsssssesessessssseeseesesseneenes 1]

1 Chức năng, công dụng của máy đOa - n1 1n v1 Y1 81 ngờ, 1]

3 Kết cầu của máy doa 2620A s1 0v HT TH TT HT HT ngưng 12

4 Đặc điểm công nghỆ G1 111 111 11581 T1 vn Tư TH Tưn Hàng 12

5 Yêu cầu đối với truyền động điện máy đoa s5 S12 ven 13 5.1 Truyền động chính + sư 111 E9 1 19T TT Tư HT TT BH Hàn 13

5.2 Truyền động ăn đao - s1 111 E911 5 1 1159 9131 TT HT cư Hàng 13 5.3 Thông số kỹ thuật sàn S1 S1 111 11T TH TH TH HE Tràng ru 13

6 Các chế độ vận hành của máy - - + - 2t 12913 53131 3 8911325 11 ren re 14

7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A 14 7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc đỘ -. - co n3 SE3 333858538181 58 581 SEESEESEEEsEreereerserersssea 14

7.2 Độ trơn khi điều chỉnh ¿2+ 523 9232323332123 71 717171711211 rrreg 14 7.3 Độ ôn định tốc độ khi làm việc . ¿+ + 22t t2 txerttrrrrrrrrrrrrrrrrrees 14

7.4 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ -.- -cc se se se se rserss2 15 7.5 Yêu cầu tự động hạn chế 0 331 15 7.6 Yêu cầu hãm dimg chimh xc c.cceeceeeceesececssssveevececeecsceeceeevscensevecseveesevarvevasees 16 7.7.Yêu cầu về đảo chiềU - -cc- c SH SH ng ng ky như nh nêu 16

7.8 Yêu cầu vỀ kinh té .ecceccssssessessesssseescesescsnesnssesneessnesnesseseseeseeseseeseeseseesseseseaenee 16

8 Sơ đồ truyền động ăn dao may doa ngang 2620 oo seecseseesesceceececeevevecseveessceesees 16

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYÊN ĐỘNG .- 5s: 20

IL KHÁI QUÁT CHUNG - 6-1 Sư 93311132113 991v 1 ngưng se 20

II HỆ THÔNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ MỘT CHIÊU .- 555: 21

1 Hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiỀu + 2s s sx SE £sE#Eezererees 21

2 Một số hệ truyền động TT — Ð) - Gv 11v 1v TT TT SH HH vn ru 21

3 Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor — động cơ (T — ®Ð) ) c5 cs se sesserezererers 22

3.1 Giới thiệu sơ đổ: - ¿tt t2 SH 2101111111111 ke 22

3.3 Họ đặc tính của hệ thống T — ) - G- s1 1S 21v 1E HH HT HE Tư ng re 24

4 Đánh giá chất lượng của hệ thống TT — EÐ c1 v 3 x2 SvH Hv EEEEg re re 25

4.1 ƯU ỔiỂm:: - 22 S335 3113133 3 57133113913 0 E73 Tà TT TH cư ng ư g 25

vành 0n 25

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -5- SVTH: Nguyén Thị Thắm

Ill LUA CHON SO DO NOI DAY CỦA MẠCH CHỈNH LƯU - - 26

1 Mạch chỉnh lưu cau m6t phan ccceecccesceceesesecsccseseveceesecsceeceeseveseeevesvevsesevarseranees 27 1.1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng 6 5+5 se se s2 27 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý tt 9T SE TS 5 3 11T 1 TT TH nn rhyrư 27 1.1.2 Nguyên lý hoạt động - - - +2 SH ng ngọn ngờ 27

1.2 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng - 5 5 cv se zees 28 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý tt HS 1 v1 SE TS 1 11T TT TH TT ng chư 28

1.2.2 Nguyên lý hoạt động - - - +2 SH Hy nọ ngờ 28

2 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha - - + c1 1x 2 ng ng ng ng ng net 29

2.1 Sơ đồ nối dây hình tia ba pha 6 S6 121v 2E về SE TY Tư Hy ng chư cơn 29

2.2 Đặc điểm của sơ đồ hình tia ba pha - G65 23232123 SE EEEEvEsErkerererees 30

3 Sơ đồ hình cầu ¿+ tt v 22 1211182 1.11111111111111 32

3.1 Sơ đồ nguyên lý - - ca tk vn HE 1T Tư TT TH TT HT Hàn 32

3.2 Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu - 2t SE n8 E23 SE BE Erecreereerrreces 33 3.3 Nguyên lí làm việc sơ đỒ cầu s9 3 vn HT HT ngưng 33

IV LUA CHON PHUGNG AN DAO CHIEU escsssessssessessesscsssssssesscsssaneaveeseeseneenes 36

V PHƯƠNG AN DIEU KHIEN .cccscsssssesssssesseseesseeseseesesseescsnsansseeevessansaneeveeceneanes 38

1 Phuong an diéu khién riéng ré (didu khién dOc lap) cece eeeeceseseeeeeceeeeveeseveeees 38

2 Phương án điều khiến chung (phụ thuộc ) - ¿5-6 5 5S xxx EEsEreezererees 38

VI TINH CHON THIET BI MACH DONG LUC w eececessessessessssseseestssesseseeesseneenes 40

1 Chọn động cơ truyền d6ng occ ceseecececssssvscsesssevscsssssecevsssaavecsevavacsenevecaenenes 40

2 Các thông số cơ bản còn lại của động CƠ - S23 32x EEvE vEEEEkEsErkrrererers 40

SN 090400 2ốằằẻ 4]

4 Tính toán máy biến áp chỉnh ÌƯu ¿2s 22x89 EEvEvvrvrvcey re rren 43

5 Tính chọn cuộn kháng cân bằng + + s1 SE SE xEv EYEvSEv BE re re 44

6 Tính chọn cuộn kháng san bằng + + 1S SE E2E 2x v vEvEYEv SH BHE Hy ng re 45

7 Tính chọn thiết bị mạch bảo VỆ -. - ¿+ 2 t2E‡Et‡vvEYtrirterrrrtrrrrrrrrerrrred 47

7.1 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn -¿- + 2s vs cx vs recreresree 47 7.2 Bảo vệ quá dòng điện cho Van 2n 10001111 Hy ngư nướy 48 7.3 Bảo vệ quá điện áp cho VaT 0200010001103 81110 11181511 1 0y 8g re 49

VII XÂY DỰNG SƠ ĐÔ MẠCH LỰC ¿252 252 22+v2v+zezrrxerrrverrrrrsee 40

2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực - Ăn rverree 5]

GVHD: Th.s Vii Anh Tuan -6- SVTH: Nguyén Thị Thắm

PHAN III: THIẾT KỀ MẠCH PHÁT XUNG ĐIÊU KHIÉN - 53

I KHAI QUÁT CHƯNGG + 25 2E SESEEEEEEE SE ESEEESESEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrerrrx se 33

II CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT XUNG ĐIỀU KHIÉN .: 55+: 53

1 Phương pháp phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng . 53

2 Phương pháp phát xung điều khiến sử dụng điốt hai cực gốc (UTT ) 34

3 Phương pháp phát xung điều khiến theo pha ngang - + se serersrzrrree 34

II PHÁT XUNG ĐIÊU KHIÊN THEO NGUYÊN TẮC PHA ĐỨNG 54

1 Sơ đồ khối hệ thống điều khến theo nguyên tắc pha đứng - ¿se se zzc+ 34

1.1 Giới thiệu sơ đồ 5+ t2 tt E111 trrtrriee 54

I0 20,11 ằằằằằằằ 55

2 Các khâu cơ bản của một mach phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng 5ố 2.1 Mạch đồng bộ hóa và phát xung răng cưa (khâu đồng pha) - 5 +: 55s sa 36 2.1.1 Sơ đồ sử dụng TransIfor và fỤ ỞIỆn . cv ng net 37 2.1.2 Sơ đồ dùng hai †TaTniSOT sàn 9v 11 TH vn Tưng cư ch rưư 58

2.1.3 Sơ đồ dùng IC khuếch đại thuật toán - 5 22 SE BE EvEsErkerererees 60

2.2 Khâu so sánh - nh ng TH TT TT HH ng 9 và 61

2.3.1 Mach sta XUNG ccsecseesssssssesssesssssssesssesesssseesesseecseeeceeceeeceeecseseeesseeseesseesess 65 2.3.2 Mạch khuếch đại và truyền XUNB s22 nh 3E 1x 3E v3 cty cư re ren 66

IV TINH CHON THIET B] MACH DIEU KHIEN .ccscesscssssseseeseesessesceseesceseeses 70

1 Tính chọn BA X ccecccceeceeceesevececeseeesscessusseseesuccersesscensessessusesseseeseunensesesnes 70

2 Tính tầng khuếch đại cuối cÙng - -:- s1 v 1v Bề SE TY vn ng ren 72

3 Tính chọn C¿ và ÏÑỊ - - cn nọ nh ty vn ng cv yy 72

4 Tính chọn tầng so sánh: - - E113 1E 19111 1158 E11 3E 1 TT nàng 73

5 Tính chọn khâu đồng pha (mạch đồng bộ hóa) . G2 s3 3 E3 sErvrrerrra 73

6 Tính chọn khâu tạo điện áp chủ ạO - - n1 1 n1 v1 111131183181 xggnvey 73

V THIẾT KÉ MẠCH KHUÉCH ĐẠI TRUNG GIAN -. -5- 2-55 73

1 Mạch tạo nguồn nuUÔi - G1 11911 3E S1 9S 9v vn TT BH Hàn Hàng ren 74

2 Khối tạo điện áp chủ đạo sàn SE TY ng ky ng cư cư rườn 75

3 Khâu phản hồi âm dòng có ngắtt - 5+ 1xx 23x 1E HT BH ng ren 75

4 Khâu tổng hợp mach vong t6c G6 ces cesesescecseessevscesseseceesssecevscsevavacsenevsceeesees 76

VI TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH KHUÉCH ĐẠI TRUNG GIAN 78

1 Tạo nguÖn nUÔI - + S2 SE SE S91 311 1181 181v TT TH BH Hàn Hàng ren 78

2 Tính chọn các IC khuếch đại thuật toán -.- G2 S2 3 S33 se Ese se re rs 78

GVHD: Th.s Vii Anh Tuan -7- SVTH: Nguyén Thị Thắm

4 Tính chọn khâu phản hồi âm dòng điện - - + + S3 v3 EEvEErErersrrvrerres 80

5 Hệ số khuếch đại của chỉnh lưu K Ntrehhrtrrrrrrrrirrrmrrrrrrrrniirirrrrrrirrrrrrrrrrri 80

6 Hệ số khuếch đại động cơ Kp - + + 111321 SEE TT kg E1 1x cv re &1

7 Hệ số khuếch đại trung gian Kyg.e.ececceceeseesseseesesceesevsceevsveevaressceevevsesesaceaverseeeeney B1

PHẦN IV: XÂY DỰNG VÀ THUYÉT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 84

1 Nguyên lý làm việc của mạch động lực - - 5-5 c3 s2 sseesxsesss 84

2 Nguyên lý làm việc của mạch điều khiỂn - 2 13v SE 3E vvEErvsvreersrereri 84

2.1 Nguyén ly 6n dinh tốc độ và điều chỉnh tốc độ 5 s2 ve rerereed 84

2.2 Khả năng hạn chế phụ tải cv TH SH Hy HT ST ngư ướp 85

2.3 Quá trình đảo chiều động Cơ i2 t1 313113 13111 E91 ng re 85

2.4 Hãm dừng 0000030 1000110001101 1n gu ng ng TT nh TH TT bi 85

PHẦN V: XÂY DỰNG SƠ ĐÔ CẤU TRÚC CỦA HỆ TRUYÊN ĐỘNG 86

I ĐẶT VẤN ĐỀ - cà tt HT HH TH TT TT TH TT TT Tà T71 Trẻ 86

II XÂY DỰNG SƠ ĐỎ CÂU TRÚC CỦA HỆ THỐNG . - 2 2 2 s+rszze+ 86

1 M6 ta toan hoc chinh liu diéu khién oo lees ee vececeevecsceevevsvessseevaceeevavecney 86

2 M6 ta toan hoc dong co dién mot chiều kích từ độc 0 87

3 Bộ khuyếch đại tỷ lệ và máy phát tỐ C - 2 tt SEE SE E511 crvrvcrkri 89

4 Xây dựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống kín với phản hồi 89

4.1 Khảo sát chế độ động của hệ thống th ng gi TT Ti gi gà 8&9 4.2 Xây dựng hàm truyền của hệ thống + c1 vn 31v ty ng ri 90

II XÁC ĐỊNH HÀM TRUYÊN CỦA HỆ THÓNG 2 se sssscs2 91

1 Hàm truyền của khâu phản hồi t6c dO cescssesescscccsescossscecsescscesssesesesesscssavsceess 9]

2 Hàm truyền của khâu phản hồi 4m dong điện - < se SE eEeEs xi 91

3 Hàm truyền BBĐ của hệ thống << + Sẻ SE E3 99999 ky re 91

4 Hàm truyền động co mOt Chidtn ec sessecssessssecessscscsssssessescscscseecesssesevsvecseeees 92

PHAN VI: XÉT ÔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THÓNG - -«- 95

I XÉT TÍNH ÔN ĐỊNH CỦA HỆ THỒNGG . + 22+ +E+ESEexeEsvzszrzrrrzreed 95

1 Tiéu chudn Gn dinh dai $6 .c cccccccscsscsscsscsccseccescesecsecscscsecsussscsuessesevseesesascaseseeses 95

1.1 Điều kiện cần để hệ thống ổn định: - + 5c ceeeceeeevececnevevsvacsseevavscsevavacnes 95

1.2 Tiêu chuẩn ôn định HurwitZ c cccccccccccccccecesceccescccecscescsecsecscacescesceseeseeseeaeesesees 95

PHAN VII: MO PHONG HE THONG VA CHAY TREN PHAN MEN MATLAB 97

I GIGI THIEU PHAN MEN MATLAB/SIMULINK 5-6 s22 vs sersererd 97

II THU VIEN KHOI CHUAN CUA SIMULINK .cccesecesesseeseevsssesesveceeeevareeaey 98

1 Thư viện các khối Sources (Kh6i phat tin higu): 00 ccc eeseeseeceecseseveesesevavecnes 98

GVHD: Th.s Vii Anh Tuan -8- SVTH: Nguyén Thị Thắm

2 Thư viện các khối SinkS c.cscesessessescssessesessesceseessseeseevsseeseesesesneesessanensensaneneess 100

3 Thư viện các khối Continu0us sec se tt S958 3158 E3 SE zEExevzerekrsesresersee 101

4 Thư viện các khối Dicrete (tín hiệu rời rạc hay tín hiệu sỐ Z/) se: 102

5 Thư viện các khối Nonlinear (các khâu phi tuyến) .- 5-2 c2 s+sz se re 103

6 Thư viên khối Signal & SyS€IM: 5 G + 1S E23 23x BEE ga 103

7 Thư viện chứa các khối toán học Math: G2 te e SE te vz res se see se ceg 103

8 Thư viện chứa các khối Function & Table§: - 2G 2S E8 se xEszErssrserssd 104

9, Thư viện các khối mở rộng của Simulink: ¿2s xxx #vEeEeezsErerzerers 105

II] UNG DUNG MATLAP KHAO SAT SU LAM VIEC CUA HE THONG 105

1 Mô phỏng bộ biến đổi của hệ thống 2 +22 11232138111 832251 rvrrro 105

2 Mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiỀu .- 5-5-5 s23 se szzsez 105

3 Mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện . -. c2 106

4 Mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động ¿52 5522 108

5 Mô phỏng hệ thống khi có hai khâu phản hồi tác động - 5255 s5 108

LOI NOI DAU

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy móc phục

vụ cho quá trình sản xuất Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí,

hạ giá thành thì việc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan

trọng đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững quy trình sản xuất của từng loại máy Đồng thời, dựa vào việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án nhằm mục đích đảm bảo được các máy móc thiết bị khi ché tao ra 1a toi ưu nhất Chính vì vậy, qua đợt làm đồ án tốt nghiệp này là một lần nữa giúp em có thêm cơ hội, thời gian để tìm hiểu và học tập một cách sâu hơn, cụ thê hơn về lý thuyết trang bị điện Đó chính là bài học kinh nghiệm quan trọng và vô cùng ý nghĩa đối với những kỹ sư tương lai như chúng em Nhận thức tầm quan trọng đó

em đã làm việc với tỉnh thần nghiêm túc, vận dụng những kiến thức của bản thân, những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của Th.Š Vũ Anh Tuấn đã giúp em khắc phục được những thiếu sót và yếu điểm của minh

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế, bản đồ án này sẽ nghiên cứu “Thiết kế

hệ thông truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu — động cơ một chiều”

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán cụ thê như sau:

Giới thiệu về máy doa 2620A

Thiết kế mạch lực hệ truyền động

Thiết kế mạch phát xung điều khiển

Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động

Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động

PHAN I: GIOI THIEU VE MAY DOA NGANG 2620A

1, Chức năng, công dụng của máy doa

Máy doa ngang 2620A nằm trong nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba Đây là loại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp Loại máy này có hệ thông

trang bị điện hiện đại, nó có thê gia công được nhiều loại chỉ tiết khác nhau, khả

năng công nghệ của nó có thể đùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên công sau:

- Nguyên công doa: Thường đoa các lỗ hình côn, hình trụ, các mặt phẳng vuông góc với nhau có độ định tâm cao

- Nguyên công tiện: Khi nắp lưỡi dao tiện thì có thé tiện trong, cắt mặt đầu, cắt ren Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn đao được truyền từ trục chính

- Nguyên công khoan: Khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể thực hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất

- Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong, phay mặt ngoài

2 Phân loại máy doa

Máy đoa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ, công dụng và mức độ chuyên môn hoá khác nhau Ta có thê phân loại máy doa theo các cách sau:

- Phân loại theo chức năng, công dụng:

+ Máy khoan, khoét

+ Máy doa

- Phân loại theo chuyền động:

+ Doa đứng: Dao quay theo phương thắng đứng

+ Doa ngang: Dao quay theo phương nằm ngang

- Phân loại theo mức độ trang bị điện:

+ Loại đơn giản: Thường dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc

độ về điện

+ Loại trung bình thường dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng

cách thay đổi số đôi cực hoặc dùng động cơ một chiều nhưng là hệ thống hở

+ Loại phức tạp: Dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo hệ kín hoặc có thê điều khiển theo chương trình Đây là loại máy đoa gia công

+ Loại nhỏ: Trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn

+ Loại trung bình: Trọng lượng của máy từ 10 - 100 tan

+ Loại lớn: Trọng lượng máy lớn hon 100 tan

3 Kết cầu của máy doa 2620A

Thân máy: Là phần cô định so với bệ máy, có kết cầu hình chữ U, hai đầu có haiu

U chinh: Nam trén than may, c6 thé chuyén déng tinh tiến so với thân máy Động cơ trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển được thực hiện nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao

trục phụ: Nằm trên thân máy, có thê chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn

đao hoặc bằng tay Khi gia công chỉ tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tác

Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa

Trên bệ máy I đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5 Trụ sau 2 có đặt giá

đỡ 3 để giữ trục đao trong quá trình gia công Bản quay 4 gá chỉ tiết có thể địch chuyến theo chiều ngang hoặc đọc bệ máy Ụ trục chính có thể chuyển động theo chiều thắng đứng cùng trục chính Bản thân trục chính có thê chuyên động theo phương ngang

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -12- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Chuyển động chính là chuyển động quay của dao đoa (trục chính) Chuyển động ăn dao có thể là chuyển động ngang, đọc của bàn máy mang chỉ tiết hay di chuyên đọc của trục chính mang đầu dao Chuyên động phụ là chuyển động thắng đứng của ụ dao vv

5, Vêu cầu đối với truyền động điện máy doa

5.1 Truyền động chính

Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh ọ = 1,26 Hệ thống truyền động chính cần phải hãm dừng nhanh

Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ) Ở những máy doa cỡ nặng có thé str dụng động cơ điện l chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng Nhờ vậy có thê giảm kết câu, mặt khác có thể hạn chế được mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng 5.2 Truyền động ăn dao

Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao D = 1500/1

Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph + 600mm/ph Khi di chuyển nhanh có thé dat tới 2,5m/ph + 3m/ph

Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi

khi tốc độ trục chính thay đổi

Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ôn định tốc độ < 10%, hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, đừng máy chính xác đảm bảo sự liền động với truyền động chính khi làm việc tự động

Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn đao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ một chiều hoặc hệ thống T-—Đ

vững cao, lưỡi cắt thường bồ trí không đối xứng nên khắc phục được độ rung động

Ngoài ra còn thực hiện một số nguyên công phụ khác như: khoan, phay băng đao phay mặt đầu, gia công ren

Máy doa 2620A là máy có kích thước cỡ trung bình

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 13 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Duong kinh truc chinh: 90 (mm)

Công suất truyền động chính: 10(kw)

Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5 + 1600) vg/ph

Công suất động cơ ăn đao: 2,1(kw)

Tốc độ ăn đao có thể điều chỉnh được trong phạm vi: (2,1 + 1500)vg/ph và

tốc độ lớn nhất có thé dat tới 3000vg/ph

6 Các chế độ vận hành của máy

Truyền động ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động

Trong quá trình vận hành có thê thưc hiện chạy nhanh bàn dao bằng phương pháp giảm từ thông động cơ Chỉnh định tọa độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng đại quang học

Điều khiển máy nhờ các nut bam và tay gạt, chúng được bố trí trên hai ụ máy

7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A

Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao là truyền động phức tạp nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao Truyền động dùng động cơ một chiều kích từ độc lập có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng như:

7.1 Pham vi điều chỉnh tốc độ

Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620A có yêu cầu phạm vi tốc độ

rộng, dải điều chỉnh được đặc trưng bởi hệ số:

ñạ„„ _ 1500

D=—™

Nn min 1

7.2 D6 tron khi diéu chinh

Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường

kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn Để đảm bảo chất lượng

gia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 + 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh vô cấp

Nis, 1

7.3 Dé ấn định tốc độ khi làm việc

Để đảm bảo duy trì ôn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi tốc độ

truyền động chính thay đổi Khi phụ tải biến đổi từ 0 + M„z„ thì yêu cầu độ sụt tốc

độ là:

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 14- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

An = ~%— "asi < (3 + 5)%

Do;

7.4 Su phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ

Truyền động ăn dao của máy bao gồm các chuyên động tịnh tiến, nếu mô men cản Mẹ do lực kéo ăn đao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô men M

7.5 Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải

Trong quá trình làm việc thường xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động Trong đó:

- Quá tải tinh: La đo vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chai

cứng hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -15- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

- Quá tải động: Là các quá trình khởi động, hãm, đảo chiều Để rút ngắn thời

gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này

Các biện pháp hạn chế phụ tải:

+ Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao

+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phương pháp sử dụng khâu phản hồi âm dòng có ngắt

7.6 Yéu cau hãm dừng chính xác

Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất quan trọng Bởi vì khi dừng chính xác thì đảm bảo được chất lượng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàn cho thiết bị và người vận hành

Các biện pháp nâng cao chất lượng quá trình hãm (giảm thời gian hãm)

- Sử đụng những thiết bị khống chế

- Tăng gia tốc của hệ thống

- Sử dụng những vật liệu nhẹ dé giam thanh phan mô men quán tinh

- Tăng lực cán bằng cơ khí

- Hãm bằng điện, sử dụng một trong ba phương pháp:

+ Ham ngược + Hãm động năng + Hãm tái sinh

- Giảm tốc độ bằng cách giám điện áp đặt vào phần ứng động cơ 7.7 Yêu cầu về đảo chiều

Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620A là có đảo chiều, để đảm bảo năng

suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng

7.8 Yêu cầu về kinh tế

Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiện cho vận hành và sửa chữa

Vốn đầu tư mua sắm thiết bị, chi phí vận hành phải hợp lý

Giá thành hệ thống thấp, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật

8 Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện khuếch đại — động cơ một chiều

Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ có bộ khuếch đại điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín phản hồi âm tốc độ Tốc độ ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi (2,2 + 1760)mm/ph Di chuyên nhanh đầu đao với tốc độ

3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí Tốc độ ăn dao được thay đổi bằng

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 16 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

cach chuyén đổi sức điện động của khuếch đại máy điện khi từ thông động cơ là định mức, còn đi chuyển nhanh đầu dao được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từ thông động cơ khi sức điện động của MĐKĐ là định mức

Hình 1-2: Sơ đô hệ thống truyên động ăn dao máy đoa 2620

Kích từ của MĐKĐ là hai cuộn ICK và 2CK được cung cấp từ bộ khuếch

đại điện tử hai tầng Tầng 1 là khuếch đại điện áp (đèn kép 1DT) va tang hai 1a tang khuếch đại công suất (đèn 2ÐT và 3DT) Tín hiệu đặt vào tầng 1 là:

Uyi= Uca — y.@ — Um2 Trong đó: Ucđ - điện áp chủ đạo lây trên biến trở 1BT;

yo - điện áp phản hồi âm tốc độ động cơ, lẫy trên FT

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -17- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Um2- điện áp phản hồi mềm, tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm gia tốc, lẫy ở đầu ra của cuộn thứ cấp 2BO-2 và 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của 2BO (2BO-1) nối tiếp với mạch R, C Do đó, dòng điện sơ cấp của biến áp vi phân 2B0-

1 gồm hai thành phần tỷ lệ với tốc độ và tỷ lệ với gia tốc của động cơ Như vậy điện áp thứ cấp biến áp 2BO sẽ tỉ lệ với gia tốc và đạo hàm của gia tốc động cơ Điện áp đặt vào tầng khuếch đại 2 là Uv2 được xác định bằng biểu thức:

Uy = Un- Umi

Trong đó: Ur1- điện áp đầu ra tầng 1, là điện áp rơi trên điện trở R8, R9

Um1- điện áp phản hồi mềm tỷ lệ với đạo hàm dòng điện mạch ngang, được lấy trên hai cuộn thứ cấp 1BO-2 và 1BO-3; cuộn sơ cấp 1BO-1 mắc nối tiếp trong mach ngang cua MDKD

- Nguyén ly lam việc:

Khi điện áp chủ đạo bang không, do so đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồ cân bằng nên dòng điện anôt hai nửa đèn IĐT là như nhau (lạp = lạr), điện áp rơi trên R8 và Ro bằng nhau, như vậy điện áp ra tầng 1 bằng không

Un = Cap - lar).Rs = 0

va tuong ty dong dién anét hai dén 2DT va 3DT bang nhau (Ia2 = Ia3), hai cudn day 1CK va 2CK có điện trở và số vòng như nhau, sức từ động của chúng tác dụng ngược chiều nhau nên sức từ động tông của KĐMĐ bằng không

Fy = Fick — Fock = (Ia2 — lạ3).W = 0 Khi RT = 1, — U¿‹a > 0, do sự phân cực của điện áp chủ đạo nên nửa đèn phải thông yếu hơn nửa đèn bên trái của 1ĐT, điện áp trên Rg lớn hơn điện áp trên

Ro, điện áp ra của tang 1 có cực tính làm cho đèn 3ÐT thông mạnh hơn 2ĐÐT tức là

lạ > lạạ hay lạc > licg và sức từ động Fs có dau tương ứng với chiều quay thuận của động cơ Tốc độ động cơ lớn hay bé tuỳ thuộc vào điện áp chủ đạo

- Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt:

Lợi đụng tính chất của MĐKĐ là khi có dòng điện phần ứng, điện áp ra của

nó sẽ giảm do tác dụng của phản ứng phan ứng Mạch phản hồi âm đòng điện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lưu 1V và biến trở 2BT Khi đòng điện phần ứng

còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (I,< hg), sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áp

trên biến trở 2BT(Uạ); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điện cuộn bù hoàn

toàn tương ứng với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ Với giả thiết lạ = ly

Khi l¿ > Ing thi ta cO Up > Up; cac van 1V thong, xuat hién dong dién phan mạch Iry và dòng điện cuộn bù sẽ giảm đi một lượng:

lb= ly — liv Mức độ bù giảm đi và kết quả điện áp ra của MĐKĐ giảm nhanh khi dòng điện phần ứng tăng làm cho dòng điện phần ứng được hạn chế

Trong trường hợp này, sức từ động của MĐKĐ là:

Fy = Fị¿ T Eụ - Fa = Fl¿ + (y — Iiv).Wb — lụ.Wb = F¿ — liv.Wb

Trong đó: F)a¿ — stđ của hai cuộn 1CK va 2CK

Fp = Ip Wp - strc từ động của cuộn bù

Fa= [y.Wp - suc ti dong doc trục được bù đủ khi ly < Ing

Từ công thức Fy ta thay: khi I, > I,g thi sức từ động của MĐKĐ bị giảm đi một

lượng (I.Wy) Như vậy có thể coi sức từ động tổng của MĐKĐ được sinh ra bởi hai cuộn 1CK - 2CK 1a Fj, và cuộn bù Wy với sức từ động (I:y.Wp) ngược chiều sức từ động Fì¿

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -19- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

PHAN II: THIET KE MACH LUC HE TRUYEN DONG

I KHÁI QUÁT CHUNG

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày một đa dạng dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự chính xác và tin cậy cao Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo được yêu cầu công nghệ, mà còn phải ôn định Tuỳ theo loại máy công tác mà có

những yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ôn định tốc độ, mô men với độ chính xác nào đó trước sự biến động về tải và các thông số nguồn Do đó bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rải

Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để tạo ra như hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van Chúng được điều khiến theo những nguyên tắc khác nhau với những ưu điểm khác nhau Do đó để có được một phương án phù hợp với từng loại công nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánh

những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để đưa ra phương án tối ưu

Trong kỹ thuật, việc phân tích và lựa chọn bộ biến đổi đựa vào yêu cầu công nghệ của quá trình sản xuat, yeu cầu của viéc diéu chinh va 6n định tốc độ, khả năng làm việc của động cơ trong những trường hợp khác nhau đòi hỏi các đặc tính

kỹ thuật khác nhau Trên thực tế có nhiều loại bộ biến đổi như: bộ biến đổi xoay chiều — một chiều, bộ biến đổi một chiều —- một chiều, bộ biến đổi xoay chiều — xoay chiều Căn cứ vào các thông số kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu về năng lượng, việc điều chỉnh và ôn định tốc độ động cơ nên ở đây ta chọn bộ biến đổi xoay chiéu

- một chiều để biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều bằng việc sử dung tổ hợp máy phát - động cơ, dùng bộ biến đổi một phần ứng, dùng chỉnh lưu vv Nhưng phô biến nhất và có hiệu suất cao nhất là sử đụng

sơ đồ chỉnh lưu băng các linh kiện bán dẫn Các sơ đồ chỉnh lưu ứng dung tinh dan dòng một chiều của các dụng cụ điện tử hoặc bán dẫn để biến điện áp Xoay chiều thành điện áp một chiều một cách trực tiếp Hiện nay dụng cụ điện tử hầu như không còn được sử dụng rộng rãi vì kích thước lớn và quá công kènh, hiệu suất thấp Dụng cụ được sử dụng chủ yếu hiện nay là các đi ốt bán dẫn và các trisitor Việc sử dụng các dụng cụ đó như thế nào còn đựa trên việc lựa chọn phương án truyền động sẽ được trình bày sau đây

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 20- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Il HE THONG CHINH LUU - DONG CO MOT CHIEU

1 Hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiều

Hệ truyền động chỉnh lưu — động cơ một chiều là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đôi điện ap xoay chiều của nguồn thành điện

áp một chiều trên phụ tải

Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà

có chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều

Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện

áp đập mạch

Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà có thể thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phần tử lực

Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:

- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha

- Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ,

chỉnh lưu hình cầu, chỉnh lưu hình tia

- Theo sự điều khiến có: Chỉnh lưu không điều khiến, chỉnh lưu có

điều khiển, chỉnh lưu bán điều khiển

2 Một số hệ truyền động T - Ð

Hệ truyền động T — Ð là hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần cảm của động cơ thông qua các bộ biến đổi chỉnh lưu dùng Tiristor

Hệ có thê thay đổi tốc độ và đảo chiều quay của động cơ Việc đảo chiều quay của động cơ được thực hiện băng cách đảo chiều đòng điện kích từ ly qua hai

bộ chỉnh lưu 3 pha có điều khiển CL¡ và CL¿ được nối theo hình tia hoặc hình cầu Cũng có thể đùng một bộ chỉnh lưu có điều khiển với phương pháp đảo cực tính

đầu ra thay cho 2 bộ chỉnh lưu CL¡ và CLa (được trình bay 6 muc IID)

Khi công suất kích từ nhỏ, có thể thay các bộ chỉnh lưu 3 pha CL, va CL,

băng các bộ chỉnh lưu Tiristor một pha

Phương pháp đảo chiều bằng từ thông có một hạn chế do công suất của cuộn

cảm có hệ số tự cảm lớn, làm tăng thời gian đảo chiều Vì vậy ta có thể đảo chiều

quay nhờ đảo chiều dòng phần ứng theo hình 2-2

- Vùng trên tốc độ cơ bản: Nhờ thay đổi đòng điện kích từ (tức là thay đổi từ

thông) xuống dưới giá trị định mức qua bộ chỉnh lưu có điều khiển CLa

2

Độ cứng của đặc tính là: ø = tế») R+xX,

3 Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor — động cơ (T —- Ð)

3.1 Giới thiệu sơ đỗ:

- Ð: Động cơ một chiều kích từ độc lập kéo máy sản XUẤT,

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -22- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

- CL: B6 biến đổi điện ap xoay chiéu thanh mét chiéu

- TH & KD: Khau téng hợp và khuyếch đại trung gian có nhiệm vụ tông hợp điện

áp chủ đạo U¿a và tín hiệu phản hồi

- Ua: Điện áp một chiều sau khi đã chỉnh lưu

Khi hệ thống ban đầu đã được đóng vào lưới điện với điện áp thích hợp, lúc

này động cơ vẫn chưa làm việc Đưa vào hệ thống một điện áp đặt ứng với một tốc

độ nào đó của động cơ, thông qua khâu tổng hợp khuếch đại và mạch phát xung sẽ xuất hiện các xung đưa đến bộ điều khiển của các bộ biến đổi Lúc này các van

được đặt điện áp thuận sẽ mở Đầu ra của bộ biến đổi điện áp có điện áp U¿a đặt lên

phần ứng của động cơ làm cho động cơ làm việc với điện áp chủ đạo

Trong quá trình làm việc, nếu do một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ n giảm thì ta thấy Uø= U«a - y.n, nên khi n giảm -> Uø tăng (œ giảm>

Ua, ting) —> n tăng tới điểm làm việc yêu cầu

Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xảy ra ngược lại, nên khi n tăng

— Uøy giảm (œ tăng -> Uø giảm) -> n giảm tới điểm làm việc yêu cầu Đây chính

là qua trính ôn định tốc độ

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 23 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

X;, : Đặc trưng cho sụt áp đo chuyển mạch giữa các van

Thay đổi góc điều khiến:

- Khi z=0+z — sđể chỉnh lưu biến thiên từ Eao đến - Ea„ và ta được một

họ đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ |øœ, M] đo các van

không cho dòng điện phần ứng đổi chiều

Các đặc tính cơ của hệ T - Ð mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Ð bởi thành phần sụt áp AU, đo hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên

° Ww ^ * A A * ` A 9 A ^ ° ^ La A `

- Khi 0<ø< 27 Bộ biên đôi làm việc ở chê độ chỉnh lưu, động cơ có thê làm việc ở chê độ động cơ nêu sổổ E > 0 và ở chê độ hãm ngược nêu sđổđ E đôi chiêu

- Khi 5 <z<zø,.: Bộ biên đôi làm việc ở chê độ nghịch lưu phụ thuộc, biên

cơ năng của tải thành điện năng xoay chiêu cùng tân sô lưới và trả về lưới điện,

Động cơ làm việc ở chê độ hãm tái sinh khi tải có tính thê năng

E-E,

Dòng điện trung bình của mạch phần ứng: 7 = RLY

+

Đường biên liên tục gần là đường elip

Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu Tuy nhiên khi tăng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp

4 Đánh giá chất lượng của hệ thống T — Ð

4.1 Uu điểm:

- Ưu điểm nỗi bật của hệ thống T—Ð là tác động nhanh, độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn, không gây ồn và đễ tự động hóa đo các van bán dân có hệ

số khuyếch đại công suất cao

- Công suất tồn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ Giá thành rẻ

- Hệ thống T — Ð có kha nang điều chỉnh độ trơn (@ ~1) với phạm vi điều

chỉnh rộng (D ~ 10 + 10°)

4.2 Nhược điểm:

- Nhược điểm chủ yếu của hệ thống T — Ð là đo các van bán dẫn có tính phi

tuyến, mạch điều khiển phức tạp, điện áp sau chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao, gây tôn thất phụ đáng kể trong máy điện, và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu đạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều

- Hệ làm việc không linh hoạt, chuyên đôi làm việc khó khăn hơn do đường đặc tính năm trong ở mặt phẳng tọa độ Đặc tính làm việc ở góc phần tư thứ nhất và

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 25 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

thứ tư Các trạng thái làm việc của hệ phụ thuộc vào góc mở của Trisitor, đảo chiều của hệ phức tạp, trong quá trình đảo chiều có xuất hiện dòng điện xoay chiều làm nóng động cơ

- Trong thành phần của hệ biến đôi có máy biến áp nên hệ số cosø thấp

- Do vai tro chi dan dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó

khăn đối với các hệ thống đảo chiều

Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động động cơ tải nhỏ

II LỰA CHỌN SƠ ĐỎ NÓI DẦY CỦA MẠCH CHỈNH LƯU

Để cấp nguồn cho tải một chiều, chúng ta cần thiết kế các bộ chỉnh lưu với mục đích biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều Các loại bộ biến

đổi này có thể là chỉnh lưu không điều khiến và chỉnh lưu có điêu khiến

Với mục đích giảm công suất vô công, người ta thường mắc song song ngược với tải một chiều một điot (loại sơ đồ này được gọi là sơ đồ có điot ngược) Trong các sơ đồ chỉnh lưu có điot ngược, khi có và không có điều khiển, năng lượng được truyền từ phía lưới xoay chiều sang một chiều, nghĩa là các loại chỉnh

lưu đó chỉ có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu Các bộ chỉnh lưu có điều khiến,

không diot ngược có thể trao đổi năng lượng theo cả hai chiều Khi năng lượng

truyền từ lưới xoay chiều sang tải một chiều, bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu, khi năng lượng truyền theo chiều ngược lại (nghĩa là từ phía tải một chiều về lưới xoay chiều) thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới Theo đạng nguồn cấp xoay chiều, chúng ta có thể chia chỉnh lưu thành chỉnh

lưu một pha hay chỉnh lưu ba pha Các thông số quan trọng của sơ đồ chỉnh lưu là:

đòng điện và điện áp tải; đòng điện chạy trong cuộn đây thứ cấp biến áp; số lần đập mạch trong một chu kỳ Dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp biến áp có thê là một chiều, hay xoay chiều, có thể phân loại thành sơ đồ có dòng điện biến áp một chiều hay, xoay chiều Số lần đập mạch trong một chu kỳ là quan hệ của tần số sóng hài thấp nhất của điện áp chỉnh lưu với tần số điện áp xoay chiều

Trong kỹ thuật điện hiện nay có nhiều trường hợp phải sử dụng nguồn điện

áp một chiều có trị số thay đổi được để cung cấp cho các phụ tải khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng Các nguồn điện áp một chiều nhà máy phát điện một

chiều, các bộ biến đổi tĩnh (khuếch đại từ) có khá nhiều nhược điểm, trong đó có

nhược điểm cơ bản là tôn thất riêng khá lớn Cùng với sự phát triển của kỹ thuật

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 26 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

bán dẫn và vi mạch điện tử thì việc sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn có điều khiển ngày càng được phô biến và có nhiều ưu việt

Để lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu ta đưa ra 3 phương án sau:

- - Mạch chỉnh lưu cầu một pha

- - Mạch chỉnh lưu tia ba pha

- Mạch chỉnh lưu cầu ba pha

1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha

1.1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đỗi xứng

Hoạt động của sơ đồ này khái quát có thể mô tả như sau Trong nửa bán kỳ

điện áp anot của Tiristo T¡ dương (+) (lúc đó catot T; âm (-)), nếu có xung điều

khiến cho cả hai van Tị, T; đồng thời thì các van này sẽ được mở thông để đặt điện

áp lưới lên tải, điện áp tải một chiều còn bằng điện áp xoay chiều chừng nào các Tiristo còn dẫn (khoảng dẫn của các Tiristo phụ thuộc vào tính chất của tải) Đến nửa bán kỳ sau, điện áp đôi dấu, anot của Tiristo T: dương (+) (catot Tạ âm (-)), nếu có xung điều khiển cho cả hai van Ts,Ta đồng thời thì các van này sẽ được mở

thông, để đặt điện áp lưới lên tải, với điện áp một chiều trên tải có chiều trùng với

nửa bán kỳ trước

Chỉnh lưu cầu một pha hình 2-5 có chất lượng điện áp ra hoàn toàn giống như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính Trong sơ đồ này điện áp ngược van phải chịu nhỏ hơn: Uạy = 2 V2 Un

Viéc diéu khién déng thoi cdc Tiristo T,,T, va T3,T4 co thé thyc hién bang

nhiều cách, một trong những cách đơn giản nhất là sử dụng biến áp xung có hai cuộn thứ cấp như hình 2-6

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -27- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Điều khiển các Tiristo trong sơ đồ hình 2-5, nhiều khi gặp khó khăn cho trong khi mở các van điều khiển, nhất là khi công suất xung không đủ lớn Để tránh

việc mở đồng thời các van như ở trên, mà chất lượng điện áp chừng mực nào đó vẫn có thê đáp ứng được, người ta có thể sử dụng chỉnh lưu cầu một pha điều khiển

đương nên sơ đồ không làm việc với tải có nghịch lưu trả năng lượng về lưới Sự

khác nhau giữa hai sơ đồ trên được thê hiện rõ rệt khi làm việc với tải điện cảm lớn, lúc này đòng điện chạy qua các van điều khiển và không điều khiến sẽ khác nhau

1.2 Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đỗi xứng

Hình 2-7: Sơ đồ chỉnh lưu câu một pha điều khiển không đối xứng

1.2.2 Nguyên lý hoạt động

Khi điện áp anot T¡ dương và catot Dị âm có dòng điện tải chạy qua Tì, Dị đến khi điện áp đổi dấu (với anot Tạ dương) mà chưa có xung mở T;, năng lượng của cuộn dây tải L được xả ra qua Dạ, T¡ Như vậy việc chuyển mạch của các van

không điều khiển D¡, D; xảy ra khi điện áp bắt đầu đổi dấu Tiristo T; sẽ bị khoá

khi có xung mở T;, kêt quả là chuyên mạch các van có điêu khiên được thực hiện

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 28 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

băng việc mở van kế tiếp Từ những giải thích trên chúng ta thẫy rằng, các van bán dẫn được dẫn thông trong một nửa chu kỳ (các điot dẫn từ đầu đến cuối bán kỳ điện

áp âm catot, còn các Tiristo được dẫn thông tại thời điểm có xung mở và bị khoá bởi việc mở Tiristo ở nửa chu kỳ kế tiếp) Về trị số, thì đòng điện trung bình chạy

qua van bằng I=(1/2) lạ, dòng điện hiệu dụng của van lụa = 0,71 lạ

Nhìn chung các loại chỉnh lưu cầu một pha có chất lượng điện áp tương đương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính, chất lượng điện một chiều như nhau, dòng điện làm việc của van bằng nhau, nên việc ứng dụng chúng cũng

tương đương nhau Mặc dù vậy ở chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm hơn ở chỗ:

điện áp ngược trên van bé hơn; biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất cao hơn Thế nhưng chỉnh lưu cầu một pha có số lượng van nhiều gấp hai lần, làm giá thanh cao hơn, sụt áp trên van lớn gấp hai lần, chỉnh lưu cầu điều khiến đối xứng thì việc điều khiển phức tạp hơn

Kết luận: Các sơ chỉnh lưu một pha cho ta điện áp với chất lượng chưa cao,

biên độ đập mạch điện áp quá lớn, thành phần hài bậc cao lớn điều này không đáp ứng được cho nhiều loại tải Muốn có chất lượng điện áp tốt hơn chúng ta phải sử dụng các sơ đồ có số pha nhiều hơn

2 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha

2.1 Sơ đô nối dây hình tỉa ba pha

A

Hình 2-8: So dé nguyén ly hé théng CL - D hinh tia 3 pha va so dé thay thé

- BA: Là máy biến áp 3 pha dùng để cấp cho mạch chỉnh lưu

2.2 Đặc điểm của sơ đô hình tia ba pha

- _ Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cung cấp

- Các van có một điện cực cùng tên nỗi chung, điện cực còn lại nỗi với nguồn xoay chiều Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có sơ đồ katôt chung, néu điện cực nối chung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung

- _ Các cực cùng tên của các van được nối lại với nhau tạo thành 1 cực của điện

áp chỉnh lưu Cực còn lại là trung tính của nguồn

- _ Số đập mạch của điện áp chỉnh lưu bằng số pha của điện áp xung

- _ Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m pha phải có điểm trung tính nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu

2.3 Nguyên lí làm việc

Ở đây xét sơ đồ tia 3 pha katôt nỗi chung

Đề một Tiristor mở cần có 2 điều kiện:

- - Điện áp Anôt - Katôt phải dương (ƯA > 0)

- _ Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực điều khiển và Katôt của van

Do đặc điểm trên mà ta có thê điều khiến được thời điểm mở của các van bán dẫn trong khoảng nửa chu kỳ điện áp dương đặt lên van

Với chỉnh lưu pha ở 1 thời điểm bất kỳ luôn có một van dẫn động đó là van nối với pha nào đó có thế đương nhất và có dòng điều khiến

Trong thời gian 1 chu ky, 1 pha sé lần lượt đạt giá trị cực đại dương cách nhau 1 khoảng thời gian là 1/N chu kỳ, thời gian mở tối đa 1 van là 1/N chu kỳ điện

nhiên của van được xác định theo công thức: @ = 2N

Nếu ta đưa xung điều khiến tới van chậm hơn so với thời điểm mở tự nhiên của van Ï góc ơ thì tất cả các van còn lại sẽ mở chậm hơn so với thời điểm mở tự nhiên 1 goc a

Đường cong của điện áp chỉnh lưu và trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu

sẽ thay đổi và phụ thuộc vào thời gian mở của các van

Do đặc điểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pha các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định

Hình 2-9: Dé thi chinh lwu Tiristor hinh tia 3 pha

Khi biến áp có ba pha đấu sao (Y) trên mỗi pha A,B,C ta nỗi một van như hinh 2-8 ba catot dau chung cho ta điện áp đương của tải, còn trung tính biến áp sẽ

là điện áp âm Ba pha điện áp A,B,C dịch pha nhau một góc là 120° theo cac đường cong điện áp pha, chúng ta có điện áp của một pha dương hơn điện áp của hai pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ (1202) Từ đó thấy rằng, tại mỗi thời điểm chỉ có điện áp của một pha dương hơn hai pha kia

Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van ở đây là khi anot của van nào đương hơn van đó mới được kích mở Thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau

được coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn Các Tiristior chỉ được mở

thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên (như vậy trong chỉnh lưu ba pha, góc mở nhỏ nhất øz = 0° sẽ địch pha so với điện áp pha một góc là 30) Tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có một van dẫn, như vậy mỗi van dẫn thông

trong 1/3 chu kỳ nếu điện áp tải liên tục, còn nếu điện áp tải gián đoạn thì thời gian

dẫn thông của các van nhỏ hơn Tuy nhiên trong cả hai trường hợp dòng điện trung bình của các van đều bằng 1/3.Id Trong khoảng thời gian van dẫn đòng điện của van bằng dòng điện tải, trong khoảng van khoá dòng điện van bằng 0 Điện áp của van phải chịu bằng điện dây giữa pha có van khoá với pha có van đang dẫn

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -31- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Vi du: O pha A, trong khoảng ø@t= 0 +z—> uạ > 0

Tuy nhiên ở các khoảng øt† = 0 +z/6 —> uc> uA

và øt= 5z/6 +Z —> Up >UA Như vậy van T; nỗi vào pha A chỉ có thể mở trong khoảng øt= z/6 + 5 z/6

Trong khoảng này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T;¡ thì T¡ mở Tương tự với

điện một chiều tốt hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài

bậc cao bé hơn, việc điều khiển các van bán dẫn trong trường hợp này cũng tương đối đơn giản Với việc dòng điện mỗi cuộn dây thứ cấp là dòng một chiều, nhờ có biến áp ba pha ba trụ mà từ thông lõi thép biến áp là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất biến áp phải lớn

3 Sơ đồ hình cầu

3.1 Sơ đỗ nguyên lý

Hình 2-10: Sơ đồ nguyên lý hệ thông CL- Ð hình cau 3 pha và sơ đồ thay thể

- BA: Là máy biến áp 3 pha dùng để cấp cho mạch chỉnh lưu, trong sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha thì cũng không cần sử dụng BA nếu nguồn cung cấp có điện áp phù hợp với yêu cầu của sơ dé và yêu cầu cách ly về điện giữa mạch động lực bộ chỉnh lưu với nguồn xoay chiều

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -32- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

- Cac van chinh luu co diéu khién tir T, + Te ding dé bién déi dién ap xoay chiều 3 pha bên thứ cấp BA là U,, Uy, U, thành điện áp một chiều đặt lên phụ tải

- Ð là động cơ một chiều

3.2 Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu

- Số van chỉnh lưu băng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung cấp, trong đó

có m van có katôt nối chung (các van 1, 3, 5) tạo thành cực đương của điện áp nguồn; 7 van có anôt chung (2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu

- Mỗi pha của điện áp nguôn nối với 2 van, 1 ở nhóm anôt chung, 1 ở nhóm katôt chung

- Điểm K nỗi chung của các van tạo thành cực dương của điện áp chỉnh lưu

- Điểm A nỗi chung của van tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu Điện áp chỉnh lưu có 2 cực tính (+) và (-)

3.3 Nguyên lí làm việc sơ đồ cầu

Các van K nối chung mở trong nửa chu kỳ đương

Các van A nối chung mở trong nửa chu kỳ âm

Dé tao ra dòng điện chạy qua phy tai tai 1 thoi diém phải có 2 van cùng mở (nhưng không cùng pha)

Thời điểm mở tự nhiên của các pha thuộc nhóm K nối chung cũng được tính

từ thời điểm điện áp trên van mở thấp hơn điện áp đặt lên các van kế tiếp

Trong 1 chu kỳ của điện áp đặt vào mỗi van dẫn dòng trong khoản 1/N chu

kỳ Sự chuyển mạch dòng từ van này sang van khác chỉ diễn ra với các van trong cùng 1 nhóm và độc lập với nhánh khác

Như vậy ở nhóm K nối chung van nào có thể đương nhất thì van đó sẽ mở Còn nhóm A nói chung van nào âm nhất sẽ mở

Quy luật mở van:

- _ Các van cùng nhóm mở lệch nhau 1/3 chu kỳ

- - Các van cùng pha mở lệch nhau 1/2 chu ky

- _ Các van kế tiếp mở lệch nhau 1/6 chu kỳ

Nếu thay đổi điện áp chỉnh lưu thì có thê thay đổi góc mở a tinh tir thoi

điểm mở tự nhiên Thời gian gian mở tối đa của 1 van là 1/2 chu kỳ

Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồ

chỉnh lưu tia ba pha mắc nguoc chiều nhau, ba Tiristo T¡,Ts,Ts tạo thành một chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anot ; còn T›,Ta,T¿ là một chỉnh lưu tia cho ta điện áp âm tạo thành nhóm catot, hai chỉnh lưu này ghép lại thành cầu ba

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 33- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

pha Nguyên lý làm việc của sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha tương tự như hai sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha

lca lc3 Ica Tes

Hình 2-11: Sơ đô mạch chỉnh lưu câu ba pha

Từ kết cầu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có đòng qua phụ tải thì trong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung, một ở

nhóm katôt chung Vậy với giả thiết là sơ đồ làm việc ở chế độ dòng liên tục và bỏ

qua quá trình chuyển mạch thì khi bộ chỉnh lưu cầu m pha làm việc, ở một thời

điểm bắt kỳ trong sơ đồ luôn có 2 van có thê dẫn dòng khi có xung điều khiến: Van

ở nhóm katôt chung nối với pha có điện áp đương nhất và van ở nhóm anôt chung nỗi với pha có điện áp âm nhất Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầu cũng được xác định như đối với sơ đồ tia có số pha tương ứng

Để điều khiển điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều ta thay đổi thời

điểm đưa xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đôi khoảng dẫn dòng của van làm điện áp trung bình của chỉnh lưu thay đổi

Đặc điểm của các sơ đồ hình tia là ngoài các thời gian chuyển mạch các van ứng với z (là khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc và van tiếp sau đang bắt đầu làm việc) dòng điện phụ tải iạ bằng dòng điện trong van đang GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -34- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

mở Do đó dòng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điện động pha làm việc của máy biến áp, còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi độ sụt

áp trên pha đó

Ở sơ đồ cầu, bên ngoài chu kỳ chuyên mạch vẫn có hai van làm việc đồng thời Dòng điện phụ tải chạy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến áp dưới tác đụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dưới tác đụng của sức điện động dây Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu

van của bộ biến đôi đều tham gia làm việc

Trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ứa ở trạng thái dòng điện liên tục được xác định như sau: Ủa = ƯUamcoS ø

Trong đó: Ưạm là trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu ứng với trường hợp z =0

Với sơ đồ 3 pha hình tia trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu là:

Uamt =1,17 U2 Trong d6 U2, la tri số hiệu dụng của s.đ.đ pha thứ cấp máy biến áp

Kết luận: Chỉnh lưu cầu ba pha hiện nay được sử dụng rất rộng rãi Đây là

sơ đồ chỉnh lưu có chất lượng điện áp ra tốt nhất và có hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhất Tuy vậy, đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất do phải mở đồng thời 2 Tiristor theo đúng thứ tự pha do đó gây không ít khó khăn trong quá trình chế tạo, vận hành, sửa chữa Giá thành cao và mạch điều khiển cũng phức tạp hơn

4 Kết luận

Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ Tuy nhiên ở mỗi

sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lượng khác nhau, giá thành khác nhau Vấn đề đặt ra là

lựa chọn cho phù hợp

Các sơ đồ một pha tuy rẻ, song có chất lượng điện áp ra kém, nhất là khi góc

mở ơ lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc mở œ đao động rộng và như vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng được (khi góc œ có nguy cơ hệ thống làm việc ở chế độ đòng gián đoạn) Vì những lẽ đó ta chỉ lựa chọn ở sơ đồ ba pha

Sơ đồ cầu ba pha tuy có chất lượng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song

nó có giá thành cao và mạch điều khiển cũng phức tạp hơn Sơ đồ tia ba pha có chất lượng điện áp ra kém hơn (điều này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng) Mặt khác, do máy doa 2620A có công suất trung bình (P = 3kw) nên sơ đồ chỉnh lưu hình tia ba pha hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu công nghệ Mặt khác, khi ta sử

dụng sơ đồ hình tia 3 pha thì có thể tránh lệch điện áp so với điện áp lưới

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -35- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

IV LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẢO CHIẾU

Do chỉnh lưu Tiristor đẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển được khi

chúng đang ở trạng thái mở, còn khóa theo điện áp lưới cho nên truyền động điện

thực hiện khó khăn và phức tạp hơn truyền động máy phát động cơ Câu trúc mạch

lực cũng như mạch điều khiển hệ truyền động T — Ð đảo chiều có yêu cầu an toàn cao và có lôgic điều khiển chặt chẽ

Có 2 nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T — Ð đảo chiều:

- _ Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều đòng kích từ động cơ

- - Giữ nguyên chiều đòng điện kích từ và đảo chiều dòng phần ứng động cơ Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T — Ð đáo chiều có rất nhiều, song đều thực hiện theo 2 nguyên tắc trên và ta đưa ra 2 loại sơ đồ chính như sau:

Với nguyên tắc thứ nhất: Giữ nguyên dòng điện phần ứng và đảo chiều đòng kích từ động cơ

Phương pháp này có ưu điểm là giá thành rẻ và đơn giản nhất, song có

nhược điểm là thời hạn đảo chiều lớn bằng khoảng (0,5 - 2,5)s, (đo hằng số thời

gian của cuộn dây kích từ động cơ không lớn) không đáp ứng được yêu cầu của

truyền động Khi đảo chiều thì dòng điện phần ứng lớn sinh ra tia lửu điện ở chỗi

than, cô góp làm giảm tuôi thọ máy

Với nguyên tắc thứ hai: Giữ nguyên dòng điện kích từ và đảo chiều dòng phần ứng động cơ Phương pháp này có 2 trường hợp như sau:

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 36 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

+ Đảo chiếu dong điện phán ung băng cách sứ dụng các tiép điêm băng cơ

Phương pháp này có ưu điểm là vốn đầu tư nhỏ để điều chỉnh Tuy có thời

gian đảo chiều nhỏ hơn nhưng van không thể đưới 0,1s vì trong quá trình đảo chiều, phải đảm bảo thứ tự tác động nhất định trong hệ thống điều khiển truyền động điện Phát sinh hồ quang khi công tắc tơ đóng cắt Sử đụng cho truyền động công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

+ Đảo chiều dòng điện phân ứng bằng cách sử dụng 2 BBĐ song song Hgược

Đối với các hệ thống truyền động yêu cầu đảo chiều nhanh và cần có trạng thái động cơ hay trạng thái hãm trong cùng một chiều quay của động cơ, người ta

sử đụng các sơ đồ có hai nhóm van (bộ biến đổi kép) Mỗi nhóm dan dòng điện

theo một chiều nên bộ biến đôi có khả năng dẫn điện theo cả hai chiều Bộ biến đổi như vậy có thê được nối theo nhiều sơ đồ khác nhau Có 2 bộ chỉnh lưu điều khiển

là sơ đồ đầu chéo và sơ đồ song song ngược Về mặt nguyên lý thì sơ đồ đấu chéo hoặc sơ đồ song song ngược hoạt động tương tự như nhau Khi BBĐ này làm việc

thì BBĐ kia nghỉ, khi đối chế độ của BBĐ thì đòng điện qua tải được đổi chiều

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -37- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Mọi loại sơ đồ đều có những ưu điểm riêng thích hợp với từng loại tải và yêu cầu công nghệ Vẫn đề đặt ra là người thiết kế phải chọn ra phương án phù hợp với

yêu cầu công nghệ của từng loại máy

Kết luận: Trên thực tế người ta hay sử dụng sơ đồ đấu song song ngược với các phương pháp điều khiến khác nhau Trong sơ đồ song song ngược, cả hai nhóm van đêu đựơc cung câp từ một nhóm dây cuôn thứ cầp của máy biên áp

V PHƯƠNG ÁN DIEU KHIEN

Đề điều khiển 2 BBĐ song song ngược có thê sử đụng 2 phương án sau:

1 Phương án điều khiến riêng rẽ (điều khiến độc lập)

wie TPC | AF

Hình 2-12: So dé mach diéu khién riéng ré

Là sử dụng 2 bộ phát xung độc lập nhau Khi bộ phát xung này làm việc (phát xung mở cho BBĐ) thì bộ phát xung kia nghỉ, đo đó các van trong bộ biến đổi còn lại không thể mở được Khi cần đảo chiều thì cho bộ này nghỉ, sau đó cho

bộ thứ 2 phát xung để mở các van của BBD 2

Sử dụng bộ biến đổi điều khiến riêng có ưu điểm là không có dòng điện cân

băng chạy qua 2 bộ chỉnh lưu nên không cần phải sử đụng cuộn kháng cân bằng Làm việc an toàn, song cần một khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ băng không

Ngoài ra phương pháp điều khiển riêng có nhược điểm là tần số đảo chiều

không cao vì các van Tiristor cần có thời gian để khôi phục đặc tính khóa của nó

2 Phương án điều khiến chung (phụ thuộc)

Ở phương pháp điều khiển chung cả 2 bộ phát xung cùng phát xung đến các BBDĐ, trong đó một bộ làm việc ở chê độ chỉnh lưu, bộ còn lại làm việc ở chê độ

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 38 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

nghịch lưu chờ Khi sử dụng phương pháp nay, sẽ có dòng điện không cân bang chạy trong các BBĐ Để hạn chế dòng điện này người ta sử dụng các cuộn kháng cân bằng

Khi cả 2 sơ đồ chỉnh lưu đồng thời làm việc thì giá trị của điện áp tức thời

trên đầu ra của 2 sơ đồ (lẫy trước cuộn kháng cân bằng) thường không bằng nhau Điều này tạo nên một sự chênh lệch điện thế và khi chúng tác động thuận chiều dẫn

dong của các van trong 2 sơ đồ chỉnh lưu sẽ gây nên dòng điện khép vòng qua các van này và các pha nguồn cung cấp xoay chiều mà không đi qua tải của BBĐ, nó thường được gọi là đòng cân bằng Do tổng trở của nguồn rất nhỏ nên giá trị của dòng điện có thể rất lớn dẫn đến làm hỏng các van và phá hủy chế độ làm việc của

bộ biến đổi Do thành phần một chiều của đòng không cân bằng không có mà chỉ

có thành phần xoay chiều nên ta có thé sir dung cu6n cam can bang (CB, + CB,) để han ché dong dién can bang giữa hai bộ biến đổi Đặc điểm của điện cảm là hạn chế được dòng điện xoay chiều nhưng lại cho dòng điện một chiều đi qua dễ dang và

không nên tổn thất công suất tác dụng Giá trị đó thường lớn hơn 4 hay 5 lần điện

cảm cuộn kháng cân bằng Điện áp của hai bộ biến đổi đều đặt lên tải

Ta thấy rằng điện áp cân bằng phụ thuộc rất nhiều vào góc điều khiển của các sơ đồ chỉnh lưu Khi góc điều khiển của một sơ đồ thay đổi trong khoảng từ 0° + 60° thì điện áp cân bằng đập mạch 3 lần trong một chu kỳ của nguồn Còn khi

góc điều khiển của một sơ đồ nằm trong vùng lớn hơn khoảng từ 60” + 90” thì điện

áp cân bằng đập mạch 6 lần trong một chu kỳ của nguồn xoay chiều

Kết luận: Từ những phân tích trên ta thấy đo tính chất đẫn dòng theo một chiều của chỉnh lưu và để phù hợp với truyền động có công suất đã chọn ta ding

phương án đảo chiều trong hệ T- Ð là dùng 2 bộ biến đôi Một bộ biến đổi làm việc

ở chế độ thuận, một bộ thuận làm việc ở chế độ ngược Để điều khiển các bộ biến

đổi ta dùng phương pháp điều khiến chung Đây là phương pháp được dùng phổ biên trong các hệ truyên động đảo chiêu tân sô lớn mà còn giảm sô lượng thiệt bi

Hình 2-13: So dé néi song song ngugc cua hé thong CL—P

có đảo chiếu quay

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -39- SVTH: Nguyễn Thị Thắm

VI TINH CHON THIET BI MACH DONG LUC

Việc tính chọn thiết bị có một ý nghĩa rất quan trọng cả về mặt kỹ thuật và kinh tế Việc tính chọn càng chính xác, tỉ mỉ bao nhiêu thì hệ thống làm việc càng

an toàn bay nhiêu Hon nữa, việc tính chọn thiết bị chính xác còn nâng cao được hiệu suất của hệ thống Nếu tính chọn thiếu chính xác thì hệ thống có thể làm việc kém chất lượng hoặc không làm việc được Vì vậy, việc tính chọn thiết bị phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Về mặt kỹ thuật phải đảm bảo yêu câu công nghệ và các thông số phù hợp

với thiết bị

- Về mặt kinh tế, các thiết bị được chọn trong khi thoả mãn các yêu cầu kỹ

thuật phải đảm bảo có chi phí mua sắm hợp lý

1 Chọn động cơ truyền động

Động cơ được chọn là động cơ 1 chiều kích từ độc lập có:

- Điện áp định mức : Uạm = 220V,

- Tốc độ định mức: nạm = 1200v/p,

- Công suất động cơ: P = 3 kW,

- Dong dién dinh mite: Igm = 17,5A, Ry + Rep = 1,430,

2 Các thông số cơ bản còn lại của động cơ

- U2¿,U¿p,U¿„: Sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn

- E: Sức điện động của động cơ

- R,L: Điện trở, điện cảm trong mạch

R = 2.R,,+ Ry, + Re t+ Ra

L=2.La+L+k

- Roa, Loa: Dién tré, dién cam cua MBA qui đôi về thứ cấp

- Ry, Lx: Điện trở và điện cảm cuộn kháng lọc

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 40- SVTH: Nguyễn Thị Thắm