Hệ Truyền Động T-D Đảo Chiều Và Phương Pháp Điều Khiển Riêng

CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG

Ưu điểm nổi bật của hệ truyền động T - Đ là tác động nhanh không gây ồn ào và dể tự động hoá , do các van bán dẫn có hệ số khếch đại công suất cao , điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập cho hệ thống tự động , điều chỉnh nhiều vùng để nâng cao chất lượng đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống. Để điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ điện một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập , các bộ chỉnh lưu điều khiển .Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành điện một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Udk.

Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-D đảo chiều : - Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ

+ Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng cách đảo chiều dòng kích từ. + Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng công tắc từ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi ). Tuy nhiên , mổi loại sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng và thích hợp với từng loại tải , trong phần này ta chọn bộ truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển chung , bởi nó dùng cho dãi công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao và thực hiện đảo chiều êm hơn .Trong sơ đồ này động cơ không những đảo chiều được mà còn có thể hãm tái sinh.

Phương pháp điều khiển chung

Lúc này , do quán tính nên sức điện động E của động cơ vẫn còn giữ nguyên trị só ứng với trạng thái trước đó , E > U’d1 → bộ biến đổi G1 bị khoá lại. Mặt khác E > |U’d2| nên bộ biến đổi G2 làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc , trả năng lượng tích luỷ trong động cơ về nguồn điện xoay chiều. Để hạn chế dòng điện tuần hoàn người ta dùng bốn điện cảm Lc (như hình 2-12). Như thế sẽ làm tăng công suất đặt và giá thành hệ thống. Tuy nhiên phương pháp điều khiển chung cho phép điều chỉnh nhanh tối đa. - Xác định dòng điện tuần hoàn icc. Trong khoảng θ1. Điện áp tuần hoàn trong khoảng này là :. Tiếp tục xét các khoảng khác , kết quả nhận được cho phép ta kết luận :. Trị trung bình của dòng điện tuần hoàn :. Đây là kiểu điều khiển phối hợp không hoàn toàn thì lúc này sẽ có thêm hệ số phi tuyến ξ và ta có :. Góc ξ phụ thuộc vào các giá trị của α1 và α2 một cách phi tuyến. b ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến.

Phương pháp điều khiển riêng

Tiếp tục xét các khoảng khác , kết quả nhận được cho phép ta kết luận :. Trị trung bình của dòng điện tuần hoàn :. Đây là kiểu điều khiển phối hợp không hoàn toàn thì lúc này sẽ có thêm hệ số phi tuyến ξ và ta có :. Góc ξ phụ thuộc vào các giá trị của α1 và α2 một cách phi tuyến. b ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến. Song trong quá trình đảo chiều cần có “ thời gian chết ” ( nhỏ nhất là vài ms ) để cho van của mạch phải ngừng hoạt động kịp phục hồi tính chất khoá rồi mới bắt đầu phát xung cho mạch kia hoạt động. Để thay đổi trạng thái làm việc của các bộ chỉnh lưu thì phải dùng thiết bị đặc biệt để chuyển các tín hiệu điều khiển từ bộ chỉnh lưu này sang bộ chỉnh lưu kia.

Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha thyristor

Do ở sơ đồ này dùng phương pháp điều khiển riêng nên trong mạch không có dòng điện tuần hoàn dẫn đến trong mạch ta không dùng bốn cuộn kháng cân bằng Lc.

Các thông số của động cơ

Tính chọn thyristor dựa vào các yếu tố cơ bản như : dòng điện tải , sơ đồ chỉnh lưu , điều kiện tản nhiệt , điện áp làm việc. Để chọn thyristor làm việc với các tham số định mức cơ bản trên , ta tra bảng thông số van , chọn các van có thông số điện áp ngược , dòng điện định mức lớn hơn gần nhất với thông số đã tính. - Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và thuận tiện - Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải.

Sơ đồ nguyên lý

Như vậy bằng cách làm biến đổi Ucm , ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra , tức là điều chỉnh góc α. - Điện áp điều khiển Ucm là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh được biên độ theo hai chiều dương và âm. Nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào cổng không đảo của khâu so sánh thì : Khi Us = Ucm , ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái.

Các khâu cơ bản của mạch điều khiển : 1. Khâu đồng pha

Khếch đại thuật toán có hệ số khếch đại vô cùng lớn , chỉ cần một tín hiệu rất nhỏ (cỡ àV) ở đầu vào , đầu ra đó cú điện ỏp nguồn nuụi , nờn việc ứng dụng khếch đại thuộc toán làm khâu so sánh là hợp lý. Trong thực tế xung điều khiển chỉ cần cú độ rộng bộ ( cỡ khoảng 10 đến 200 às ), mà thời gian mở thông các Tranzitor công suất dài tối đa một nửa chu kỳ cỡ 0,01s , làm cho công suất toả nhiệt dư của Tr quá lớn và kích thước dây quấn sơ cấp biến áp dư lớn. Nguyên tắc phát xung chùm là trước khi vào tầng khếch đại , ta đưa chèn thêm một cổng AND ( & ) với tín hiệu vào nhận từ tầng so sánh và từ bộ phát xung chùm như hình 3-10. Từ so sánh Từ chùm xung. Tới khếch đại. Sơ đồ này thường hay gặp trong các mạch tạo xung. b ) Sơ đồ tạo xung chùm đa hài bằng khếch đại thuật toán. c ) Sơ đồ tạo xung chùm tạo bằng mạch khếch đại thuật toán.

Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động

Do đó để đồng dạng về linh kiện , khâu tạo xung chùm cũng có thể sử dụng khếch đại thuật toán như các sơ đồ trên hình 3-11b,c. Khi đồng thời có cả hai tín hiệu dương UD , UE ( Trong các khoảng t1 → t2 , t4 → t5 ) ta sẽ có xung UF làm mở thông các Tranzitor, kết quả là ta nhận được chuổi xung nhọn Xdk trên biến áp xung , để đưa tới mở thyristor T. Điện áp Ud sẽ suất hiện trên tải từ thời điểm có xung điều khiển đầu tiên , tai các thời điểm t2 , t4 trong chuổi xung điều khiển , của mổi chu kỳ điện áp nguồn cấp , cho tới cuối bán kỳ điện áp dương anôt.

Chọn cổng AND

Mổi kênh điều khiển phải dùng bốn khếch đại thuật toán , do đó ta chọn IC loại TL 084 do hãng Texas Intruments chế tạo các IC này có khếch đại toán. Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch , ta chọn R8 là biến trở 2Ω.

Tính chọn khâu so sánh

Mặt khác để bảo đảm điện áp tựa có trong nữa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian tụ nạp được. Việc xây dựng nguồn ổn áp một chiều bằng thyristor có nhược điểm là chọn và tính toán phức tạp đòi hỏi phải có kỹ thuật chuyên môn cao. Do có nhiều hãng sản xuất ra loại IC này do đó hình dáng bên ngoài và thứ tự của các chân có khác nhau.

Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha

Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực , tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch thyistor , ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi , ngắn mạch thứ cấp máy biến áp , ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu. Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điên ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm , làm cho quá điện áp giũa anôt và catôt của thyristor. Khi có mạch R – C mắc song song với thyristor , tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên thyristor không bị quá điện áp.

Xác định điện cảm cuộn kháng lọc

- Do điện cảm cuộn kháng lớn và điện trở rất bé , ta có thể coi tổng trở cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng của cuộn kháng. Trong đó kQ là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , khi làm mát bằng không khí tự nhiên thì lấy kQ = 5.

CHƯƠNG 4

• MÔ PHỎNG HỆ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA

Khi tạo cầu thyristor ba pha riêng bằng những khối thyristor đơn cần kết nối tín hiệu xung của khối Synchronized 6 – pulse Generator tới đầu vào cổng của thyristor tưong ứng. Nếu được chọn thì máy phát xung sẽ gởi đến mổi thyristor xung thứ nhất đạt đến góc và xung thứ hai gởi đến sau một góc là π/3 khi thyristor kế tiếp theo thứ tự được kích. - Ta có đường màu tím phía trên cùng là đường biểu diển tốc độ của động cơ khi mô phỏng ta thấy tốc độ của động cơ tăng dần theo thời gian đến khi đạt đến tốc độ định mức ωdm = 1500 vòng/phút thì giử nguyên tốc độ này trong quá trình.

- Đường màu vàng dưới cùng là đường biểu diễn dòng điện khởi động của động cơ và nó sẽ tăng dần theo t khi khởi động sau đó sẽ giảm dần trong chế độ xác lập đến giá tị Idm thì giữ nguyên giá trị đó. - Ở chế độ khởi động động cơ thì dòng điện khởi động , tốc động cơ , tăng nhanh theo t sau một thời gian thì dòng điện giảm dần về giá tị định mức của động cơ và giữ nguyên giá trị đó trong thời gian hoạt động của động cơ.