Hệ thống điều chỉnh tốc độ và dòng điện động cơ không đồng bộ bằng biến đổi điện áp stato

Phương pháp thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi công suất trượt

Đối với động cơ KĐB, công suất trượt Ps = s.Pđt được tiêu tán trên điện trở của roto. Với các máy có công suất lớn thì tổn hao công suất này là đáng kể đặc biệt là khi điều chỉnh ở tốc độ thấp (s lớn). Do đó, từ việc tiết kiệm điện năng mới nảy sinh yêu cầu tận dụng công suất này.

Để tận dụng công suất tổn hao này, người ta dùng các sơ đồ điều chỉnh công suất trượt để đưa năng lượng này trả ngược về lưới. Trong điều kiện nguồn cấp không đổi Pđt = const thay đổi công suất trượt Ps ta sẽ thay đổi được độ trượt s do đú làm thay đổi được tốc đụù động cơ. Khi thay đổi góc mở chậm của Tiristor ở trạng thái nghịch lưu, ta sẽ làm cho Ps thay đổi dẫn đến độ trượt s cũng sẽ thay đổi.

Xác định điện áp khởi động của động cơ

Bộ điều chỉnh một pha

Để thấy rừ sự làm việc của điều ỏp một pha ta cú dạng đường cong điện áp ra khi tải là điện trở như hình dưới đây. Như trờn hỡnh 3.2 ta cú thể thấy rừ nguyờn lý làm việc của bộ điều áp một pha. Trong thời gian chưa phát lệnh mở Tiristor (từ thời điểm ban đầu đến thời điểm ), điện áp ra bằng 0.

Trong nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, khi có lệnh mở Tiristor , Tiritor T1 sẽ dẫn cho đến cuối bán kỳ với điện áp ra bằng điện áp nguồn. Đối với trường hợp tải cảm, các Tiristor sẽ dẫn dòng từ khi có lệnh mở và vượt qua cuối bán kỳ một đoạn  do tính chất của tải điện cảm (trong điều kiện điện áp dương Anod). Người ta cũng có thể sử dụng Triac để thay thế cho cặp Tiristor mắc song song ngược với chất lượng điện áp ra tốt hơn.

Nhưng hiện tại chất lượng Triac chưa thật cao và việc sử dụng cặp Tiristor mắc song song. Do đó trong phần đồ án này sẽ không đề cập đến điều áp bằng Triac.

Điều áp ba pha

Hoạt động của bộ điều áp 3 pha

Đối với điều áp 3 pha, điện áp ra không đơn giản như điều áp 1 pha, không thể xác định một dạng chung nhất nào của điện áp ra vì nó phụ thuộc nhiều vào tính chất của tải () và góc mở .

Chọn các khâu cơ bản 1.Chọn khâu đồng pha

Như vậy, thiết kế mạch điều khiển cũng đồng nghĩa với việc tính chọn các khâu cơ bản của sơ đồ trên. Ưu điểm của sơ đồ là đơn giản linh kiện ít nhưng hạn chế là chất lượng điện áp tựa không tốt do độ dài phần biến thiên điện áp tựa không phuû heát 1800. Nguyên lý: Ở nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, điện thế bazơ của Tr dương nên Tr bị khoá.

Đặc điểm của sơ đồ dùng OA là gọn nhẹ, dạng xung răng ca có chất l- ợng cao , đảm bảo đồng pha với điện áp nguồn , do đó tạo điều kiện mở Tiristor một cách chính xác, dễ đối xứng ở các kênh điều khiển .U Sơ đồ u việt hơn hẳn các sơ đồ trên về các chỉ tiêu kỹ thuật.U Do ủoự ta choùn sụ ủoà naứy laứm khâu đồng pha cho mạch điều khiển. Khâu so sánh có chức năng là xác định thời điểm phát xung bằng cách so sánh hai hoặc nhiều tín hiệu theo nguyên tắc: Khi có tín hiệu bằng nhau hoặc tổng đại số các tín hiệu đổi dấu thì khâu so sánh phát ra xung điện áp. Mạch so sánh có nguyên lý làm việc nh sau: khi Urc có cực tính cùng chiều Uđk thì D mở và Tr bị khoá .U Khi Urc đổi chiều và tăng đến giá trị lớn hơn Uđk thì D bị khoá và Tr mở , ta nhận đợc xung ra trên cực colector của Tr.U.

Với mức độ bão hoà của Transistor phụ thuộc nhiều vào hiệu Urc  Uđk , hiệu này có một vùng điện áp nhỏ hàng mV, làm cho Transistor làm việc ở chế độ đóng cắt không như ta mong muốn. Do đó, có khi làm cho thời điểm mở Tiristor bị lệch khá xa so với điểm cần mở. Sự thay đổi cực tính điện áp ra xảy ra khi xuất hiện sự cân bằng giữa Urc.

Mạch so sánh dùng OA có u điểm là độ chính xác, độ tác động nhanh cao , khả năng trôi điểm 0 nhỏ , thời gian quá độ ngắn .U Đây là những u điểm nổi bật so với sơ đồ dùng tranzitor.U. Để có dạng xung kim gửi tới Tiristor, ta dùng biến áp xung (BAX), để có thể khuếch đại công suất ta dùng transistor mắc theo sơ đồ darlington.U Diod bảo vệ Transitor và cuộn dây sơ cấp BAX khi Transistor khoá đột ngột. Để giảm công suất cho tầng khuếch đại và tăng số lợng xung kích mở nhằm đảm bảo Tiristor mở chắc chắn ta thêm bộ phát xung chùm vào trớc tầng khuyếch đại.U Tín hiệu từ bộ tạo xung chùm và tín hiệu từ khâu so sánh đ- ợc đi vào cổng AND rồi chuyển sang tầng khuyếch đại.U.

Có nhiều sơ đồ tạo xung chùm, nhng để đồng dạng về linh kiện với mạch điều khiển ta sử dụng sơ đồ tạo xung chùm bằng khuếch đại thuật toán.U Trong các sơ đồ dùng khuếch đại thì sơ đồ dao động đa hài hình dới đây có u.

Sơ đồ một kênh mạch điều khiển

Hai khuếch đại thuật toán A4 và A5 đợc mắc thêm vào để đảm bảo cho hai Tiristor T1 và T2 không mở đồng thời mà mỗi Tiristor chỉ mở trong một nửa chu kỳ củ điện áp đồng pha.U. Biến áp đồng pha là biến áp có hai cuộn dây bên phía sơ cấp giống hệt nhau để đảm bảo không gây mất đối xứng khi điều khiển hai Tiristor.U.

Nguyeõn lyự ủieàu khieồn

Điện áp đồng pha với điện áp vào được chỉnh lưu cả chu kỳ UA đưa vào A1 với một điện áp âm để có thể làm việc tin cậy ở điểm 0. UC được kéo lên trên trục hoành bằng một điện áp dương lấy từ chiết áp VR2. Việc kéo điện áp này để đảm bảo điện áp điều khiển đồng biến với điện áp ra (nghịch biến với  ).

Tại các thời điểm Uđk = Urc khuếch đại A3 lật dấu điện áp ra ta có UD nhử hỡnh veừ. Điện áp UD được đưa tới cổng và VA cùng với tín hiệu chùm xung liên tục lấy từ bộ tạo xung chùm. Nếu như các xung điều khiển T1 và T2 bị dịch pha 1800thì có thể đảo đầu của điện áp đồng pha hoặc đổi đầu cấp vào của khuếch đại A1.

Tính toán các thông số của mạch điều khiển

Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch thì ta chọn R12 là biến trở 2K. Điện áp tụ đợc hình thành do sự nạp của tụ C1, mặt khác để bảo đảm.

Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha

THIếT Kế Sơ đồ đIềU KHIểN Tự độNG DòNG đIệN Và tốc độ động Cơ. Yêu cầu lớn nhất của hệ tự động là tính ổn định của đại lợng cần điều chỉnh.U Trong trờng hợp đồ án này, đại lợng cần điều chỉnh là tốc độ và dòng.

Xác định hàm truyền của các khâu còn lại 1. Hàm truyền của bộ biến đổi

Điện áp tựa cực đại Urcmax đợc xác định dựa trên mạch điều khiển Tiristor.U Theo đó, Urcmax có giá trị bằng 0,8 điện áp nguồn nuôi.U. Khi làm việc bình thờng, khâu phản hồi dòng hầu nh không tác động, do. Do đã xác định đợc tải cho nên ta có thể xác định đợc Kd dựa trên các.

Để xác định đợc hệ số khuếch đại trung gian và điện áp đặt ta dựa vào. Do phải điều chỉnh bằng bộ điều chỉnh pha (có đặc tính điều chỉnh khá. dốc) nên ta chọn độ sai lệch. Khi làm việc bình thờng khâu phản hồi dòng hầu nh không tác động do.

Lấy khâu khuếch đại là khuếch đại thuật toán thực hiện khuếch đại đảo có sơ đồ nh sau. Dựa vào phơng trình trên ta dựng các đặc tính cơ của hệ kín bằng cách thay đổi các điện áp đặt với điện áp đặt nhỏ nhất là 5V, còn điện áp đặt lớn nhất là 18,67V.U. Nh vậy, ta có thể nhận thấy rằng khi điện áp đặt càng lớn thì đặc tính cơ.