I GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN CHUNG a.Nguyên tắc :
Tại cùng một thời điểm cả hai bộ biến đổi đều nhận đợc xung điều khiển, nhng chỉ có một bộ biến đổi làm việc cấp dòng cho tải còn bộ biến đổi kia làm việc ở chế độ đợi. Nh vậy lúc nào hai bộ cũng đồng thời chạy do đó mà nó không còn thời gian chết trong quá trình đảo chiều dòng điện, vì vậy độ tác động là nhanh nhất. Tuy nhiên do hai bộ đều chạy nên sẽ có khẳ năng có dòng điện xuyên qua hai bộ gây ngắn mạch nguồn cho nên ta phải đa thêm các cuộn kháng cân bằng để chống dòng ngắn mạch này.
b.Luật điều khiển
-Bộ biến đổi I(BĐI) làm việc ở
đờng đặc tính (1) có UdI = Ud0cosαI
-Bộ biến đổi I(BĐI) làm việc ở
đờng đặc tính (1) có UdII = Ud0cosαII
Ta cã:
UdI = UdII
Suy ra
Ud0cosαI = - Ud0cosαII
→ cosαI + cosαII = 0
→ αI + αII = 180 (LuËt phèi hợp điều khiển )
Từ luật phối hợp điều khiển ta thấy rằng khi αI < 90 → αII = 180 - αI > 90 do đó bộ biến đổi I(BBĐI) làm việc ở chế độ chỉnh lu còn bộ biến đổi II(BBĐII) sẽ làm việc ở chế độ nghịch lu
Vậy khi bộ I chạy ở chế độ chỉnh lu thì bộ II bao giờ cũng chạy ở chế độ nghịch lu nhng không có dòng chẩy → bộ nghịch lu không chạy nên quá trình nghịch lu chỉ chạy khi bắt đầu giảm dòng, giảm tốc độ, đảo chiều với tải sức điện động Ed nh động cơ điện một chiều
*Ưu điểm của phơng pháp điều khiển chung
- Tốc độ đảo chiều rất nhanh cho phép đảo chiều với tần số cao *Nhợc điểm
- Khó đảm bảo luật điều khiển vì vậy dễ xẩy ra sự cố
- Cần phải có hai cuộn kháng cân bằng làm tăng kích thớc của thiết bik, nếu
cuộn kháng thiết kế không chính xác thì cũng sẽ gây ra sự cố trong quá trình làm việc nh cháy van, cháy cuộn kháng
II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ a) Sơ đồ
R2 C2
2CC
MBA
R2 C2
1CC
R2 C2
2CC Aptomat
3CC
T4 T1
T6 T3
T2 T5
R1 C1
R1 C1
R1 C1
R1 C1
R1 C1
R1 C1
Lcb Lcb
T6'
T2' T1'
T3'
T5'
R1 C1
R1 C1
R1 C1
R1 C1
R1 C1
R1 C1
T4'
Ld
M D
Dg
Dg
Dg
+
Cuon kich tu
Rdieu chinh
+
-
A B C
D C
b) Nguyên lý hoạt động của sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ gồm hai bộ biến đổi BBĐ1và BBĐ2 đấu song song ngơch với nhau, có các cuộn kháng cân bằng Lcb để không cho dòng điện chạy từ bộ BBĐ1 sang bộ BBĐ2. Từng bộ biến
đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lu hoặc nghịch lu
Nếu góc αI là góc mở đối với bộ BBĐ1 và góc αII là góc mở đối với bộ BBĐ2 thì sự phối hợp giữa góc αI,, αII phải đợc thực hiện theo quan hệ αI+αII = 180, sự phối hợp này gọi là phối hợp tuyến tính
Giả sử cần động cơ quay thuận ta có BBĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lu αI= 0ữ90 → UdI > 0, bấy giờ αII > 90 → BBĐ2 làm việc ở chế độ nghịch lu UdII<0.
Cả hai điện áp UdI và UdII đều đặt lên phần ứng của cuă động cơ M, lúc này dòng điện chỉ có thể chảy từ bộ BBĐ1 sang động cơ mà không thể chẩy từ bộ BBĐ1 sang BBĐ2 vì các tiristor không thẻ cho dòng chẩy từ katốt sang anốt → động cơ quay thuận
Khi αI = αII = 90 thì UdI = UdII = 0 động cơ ở trạng thái dừng
Giả sử với góc điều khiển αI = 30 →αII = 150, động cơ quay thuận với uc = uc1, lúc này
điện áp trên BBĐ1 là UdI = U0cos30 =
2 3U0
BBĐ1 là UdII = U0cos150 = -
2 3 U0
Vậy BBĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lu còn bộ BBĐ2 làm việc ở chế độ nghịch lu
Nếu cần giảm tốc độ quay của động cơ ta có uc = uc2 với góc mở αI = 60 →αII = 120 lúc này điện áp trên BBĐ1 là UdI = U0cos60 =
2 1U0
BBĐ1 là UdII = U0cos150 = -
2 1 U0
Do quán tính nên sức điện động E của động cơ vẫn còn giữ nguyên trị số tơng ứng với trạng thái trớc đó E > UdI’ bộ BBĐ1 bị khoá lại. Mặt khác E > UdII’ nên BBĐ2 làm việc ở ché
độ nghịch lu phụ thuộc trả năng lợng tích luỹ trong động cơ về nguồn, lúc này dòng điện phần ứng động cơ đảo dấu chẩy từ động cơ M vào BBĐ2, động cơ hãm tái sinh tốc độ giảm xuống
đến giá trị tơng ứng UdI’ → động cơ quay ngợc
Nếu cho điện áp điều khiển uc < 0 thì BBĐ2 làm việc ở chế độ chỉnh lu, còn BBĐ1 làm việc ở chế độ nghịch lu phụ thuộc.
III SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN a. Nguyên tắc điều khiển
Trong thực tế nhời ta sử dụng hai nguyên tắc điều khiển: Nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc thẳng dứng arccos. ở đây ta sử dụng nguyên tắc đièu khiển thẳng đứng tuyến
- Điện áp đồng bộ kí hiệu là us đồng bộ với điện áp đặt trên tiristor, thờng đặt vào đầu đảo của khâu so sánh
- Điện áp điều khiển kí hiệu là ucm (điện áp một chiều có thê điều chỉnh đợc biên độ ) thờng
đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh
Bấy giờ hiệu điện thế đặt vào khâu so sánh là ud = ucm – us, khi us = ucm khâu so sách lật trạng thái ta nhận đợc sờn ra của điện áp đầu ra của khâu so sánh, sờn này thông qua đa hài một trạng thái ổn định tạo ra một xung điều khiển
b.Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
c.Các khâu trong mạch điều khiển
Phần này trình bày về nguyên lí và cấu trúc sơ bộ của từng khâu trong mạch điều khiển. Cụ thể như sau :
. Khâu đồng pha ĐB:
Khâu này tạo ra một điện áp có góc lệch pha có định với điện áp đặt lên vam lực, phù hợp nhất cho mục đích này là sử dụng biến áp. Biến áp còn đạt thêm hai mục đích quan trọng nữa là :
•Chuyển đổi điện áp lực có giá trị cao sang giá trị phù hợp với mạch điều khiển có điện áp thấp.
•Cách li hoàn toàn về điện áp giữa mạch điêu khiển và mạch lực .Điều này đảm bảo an toàn cho người sử dụng cũng như linh kiện của mạch điều khiển.
Do phạm vi điều chỉnh của mạch lực chỉ từ 0 độ cho tới 150 độ nên cuốnơ cấp và thứ cấp của biến áp đồng pha đều có thể đấu Y.
Sơ đồ biến áp như sau :
c b a
C B A
.Khâu tạo điện áp răng cưa:
Khâu này hoạt động theo nhịp của điện áp nhằm hình thành điện áp có hình dạng thuận lợi để xác định điện áp. Ở đây Ut có dạng răng cưa. Được tạo ra bằng cách sử dụng Transistor kết hợp vớ một mạch tích phân.
.Khâu so sánh SS:
Khâu này tiến hành so sánh điện áp tựa và điện áp điều khiển, điểm cân bằng của hai điện áp này là điểm phát xung điều khiển, tức là thời điểm tính góc mở α. Khâu so sánh cũng sử dụng khuyếch đại thuật toán OA
.Khâu dạng xung DX:
Khâu này tạo ra dạng xung của điện áp điều khiển sao cho phù hợp với mạch lực và tính chất tải. Ở đây ta sử dụng xung chùm là loại xung dễ điều khiển và hay gặp trong thực tế nhất.
Xung chùm thực chất là một chùm các xung có tần số cao gấp nhiều lần lưới điện (fxc=8:12kHz). Độ rộng của xung chùm có thể được hạn chế trong khoảng 100—130 độ điện , về nguyên tắc nó phải kết thúc khi mà điện áp trên van lực mà nó điều khiển chuyển sang dấu âm.
Nguyên tắc tạo xung chùm là coi tín hiệu do bộ so sánh đi ra như tín hiệu cho phép hay cấm khâu khuyếch đại xung được nhận xung tần số cao phát ta từ một bộ tạo dao động. Việc làm này được thực hiện bằng cách đưa tín hiệu khâu so sánh và tín hiệu bộ tạo dao động vào cùng một cổng Logic And.
Ở đây ta tạo ra dao động bằng một mạch tạo dao 555 .Khâu khuyếch đại xung KĐX:
Có nhiệm vụ khuyếch đại công suất của xung điều khiển đảm bảo chắc chắn mở van mạch lực. Ngoài ra khâu này còn làm nhiệm vụ cách li mạch lực và mạch điều khiển. Có hai loại cách li là cách li bằng biến áp và cách li bằng ánh sáng.
Ở đây ta sử dụng cách cách li bằng biến áp xung. Đồng thời tầng khuyếch đại sử dụng một Transistor Darlington nhằm tăng hệ số khuyếch đại lên hằng trăm lần.
.Khâu phản hồi:
Bao gồm hồi tiếp tốc độ, bộ khuyếch đại tín hiệu. Do tín hiệu từ phía động cơ nhỏ nên ta phải bố trí bộ khuyếch đại trước khi đưa vào bộ điều chỉnh. Bộ phản hồi có tác dụng nhận thông tin từ phía tải để báo cho mạch điều khiển biết về tốc độ động cơ. Tuỳ theo tốc độ của động cơ mà mạch điều khiển sẽ bố trí phát thêm công suất hay giảm công suất đi tới khi tốc độ đạt yêu cầu.
Khâu phản hồi còn có tác dụng ổn định tốc độ của động cơ, Giảm quá trình quá độ dòng điện lúc khởi động
.Các bộ phận khác trong mạch điều khiển :
Ngoài các khâu chính trên mạch điều khiển còn có các thiết bọ khác. Đó là:
• Biến áp bảo vệ mạch điều khiển.
Các phần nguồn nuôi. Có nhiệm vụ tạo ra nguồn điện một chiều nuôi các linh kiện điện tử d.Sơ đồ mạch điều khiển
* Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
Đa điện áp pha A: UA = 220 2sin(ωt ) của máy biến áp đồng pha vào bộ chỉnh lu hai nửa chu kỳ. Điện áp ra bộ chỉnh lu là UCL, điện áp này đợc đem so sánh với điện áp đặt (điện
áp một chiều) bằng bộ so sánh thuận, điện áp UCL vào bộ so sánh thuận có dạng tuần hoàn với chu kỳ T nên điện áp ra bộ so sánh thuận là Us có dạng xung vuông góc cùng chu kỳ và đồng bộ với điện áp UCL . Điện áp đồng bộ Us này đa vào cổng B của tranzitor.
Phần điện áp dơng của xung vuông góc qua điôt D1 tới A2 tích phân thành điện áp răng ca Urc . Điện áp âm của điện áp chữ nhật làm mở thông Tranzitor , kết quả là A2 bị ngắn mạch (Urc = 0 ) trong vùng Us âm. Trên đoạn đầu ra của A2 ta có chuỗi điện áp răng ca.
Điện áp răng ca đợc so sánh với điện áp điều khiển tại đầu vào của A3. Tổng đại số Urc+Udk quyết định dấu điện áp UD ở đầu ra của khuyếch đại A3.
Mặt khác ta đa đồng thời Urc vào bộ trừ để tạo đợc điện áp đối xứng với điện áp răng ca
điện áp này cũng đợc đem ra so sánh với Uđk, thì tơng ứng với góc điều khiển αII , thoả mãn
điều kiện α +1 αII =1800. Mỗi khi Ucr = Uđk tại đầu ra của bộ so sánh xuất hiện xung vuông.
Xung vuông ra khỏi A3 kết hợp với xung chùm từ bộ 555 để đảm bảo Tiristor mở chắc đa vào cổng AND. Điện áp ra cổng AND đa vào bộ khuyếch đại (BKĐ) qua BAX → tạo xung kích mở cổng G của Tiristor
Nh vậy tại cùng một thời điểm ứng với một giá trị Uđk0 thì T1và T4 của bộ BĐ1 dẫn và T1’,T4’ làm việc ở chế độ đợi và đảm bảo theo nguyên tắc điều khiển chung α1+αII =1800
chơng IV
tính chọn mạch lực