trang bị điện máy bào giường.thiết kế mạch công suất và kiểm chứng mô phỏng

Với động cơ điện 1 chiều : Việc điều chỉnh động cơ dễ dàng nhất ta có thể điều khiển điện áp phầnứng, từ thông, bộ biến đổi đơn giản có thể dùng bộ biến đổi có điều khiểnhoặc cồng kềnh h

Lời nói đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá hiện nay, nghành tự động hoá

đóng một vai trò hết sức quan trọng Việc áp dụng các hệ thống truyền động theo vòng kín nhằm tăng năng suất và tăng hiệu quả kinh tế Một hệ thống làm việc ổn định thì sẽ cho ra những sản phẩm đảm bảo chất lợng cao.

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, đặc biệt là ngành điện tử công suất Với việc phát minh ra các linh kiện bán dẫn đã và đang ngày càng đáp ứng đợc các yêu cầu của các hệ thống truyền động Ưu điểm của việc sử dụng các linh kiện bán dẫn mà làm cho hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn, giá thành thấp hơn và có độ chính xác tác động cao hơn Với nhu cầu sản suất và tiêu dùng nh hiện nay, thì việc tự

động hoá cho xí nghiệp trong đó sử dụng các linh kiện gọn nhẹ là một nhu cầu hết sức cấp thiết.

Sau gần 5 năm học tập và nghiên cứu ở trờng, em đã đợc làm quen với các môn học thuộc ngành Tự động hoá và cung cấp điện Để đánh giá đợc kết quả học tập trớc khi ra trờng, em đợc giao làm đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống truyền động Van -

Động cơ của máy bào giờng Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn Nguyễn Nh Hiễn và các thầy giáo trong bộ môn, đến nay đồ án của em đã đợc hoàn thành Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, các tài liệu tham khảo có hạn, nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong đ ợc sự chỉ bảo, góp ý của các thầy,cô giáo cùng các bạn để bản đồ án của em đ ợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, cảm ơn thầy Nguyễn Nh Hiển đã giúp đỡ em để bản thiết kế hoàn thành đúng thời hạn.

Hoàn thành 08/03/2000:

Sinh viên thiết kế:

Lu Minh Trờng:

Phần I

a.chức năng và công dụng của máy bào gi ờng:

Máy bào giờng nói chung hiện nay đợc sử dụng rộng rãi Trong cácmáy cơ khí, nó dùng để gia công các chi tiết bằng kim loại lớn nh: Bệ máy,thân máy, máy bào, máy tiện vv

Ngoài ra nó còn sử dụng để rẽ rãnh chữ T, V, Đuôi én có thể bào thôhoặc bào tinh

I Các loại máy bào gi ờng:

1 Phân loại :

* Dựa vào số trục phân ra

- Máy bào một trụ: 710, 71120, 7116

- Máy bào hai trụ: 7210, 7212, 7216

* Dựa vào kích thớc phân ra

- Máy bào cỡ nhỏ có chiều dài Lb< 3 m lực kéo Fk= 30  50 (KN) KN)

- Máy cỡ trung bình chiều dài Lb= 45 m Lực kéo Fk= 5070 (KN) KN)

- Máy cỡ nặng (KN) Lớn) chiều dài Lb >5 m, Fk >70 (KN) KN)

2 cấu tạo máy bào giờng:

Máy báo giờng có cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khácnhau ở đây tai chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và bộ phận chủ yếu của máy

- Đế máy: Đợc làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trục máy, để có khốitạo thế vững chắc có hai rãnh dẫn hớng chữ nhật và chữ V cho bàn máychuyển động dọc theo đế máy

- Bàn máy: Đợc làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công, trênbàn máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết

- Giá chữ U: Đợc cấu tạo từ hai trụ thép đứng vững chắc một dầmngang trên cùng Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lênxuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động

- Xà ngang: chuyển động lên xuống theo hai trục trên xà

- Các bàn dao máy: Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trụcbàn có giá đỡ dao Giá máy có thể quay đi một góc nào đó để gia công chi tiếtkhoảng dịch chuyển lớn nhất của các con trợt là 300 mm, góc quay giá đỡ là

 600

- Bộ phận chuyển động: Gồm các máy điện xoay chiều để chuyển độngbàn dao, nâng hạ xà, kẹp xà Các máy phát một chiều động cơ dị bộ, động cơmột chiều máy khuyếch đại từ trờng ngang

Tóm lại: Máy bào giờng đợc cấu tạo hoàn chỉnh, gọn kết cấu chắc

chắn, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế

II số liệu kỹ thuật máy bào gi ờng:

1 kích thớc chi tiết gia công:

- Kích thớc máy: 7950 x 4000 x 3445 (KN) mm)

- Kích thớc cho phép của vật gia công: 3000 x 1000 x 900 (KN) mm)

- Trọng lợng cho phép lớn nhất của chi tiết gia công trên 1m ở chiềudài bán là 1500 kg

- Khoảng cách giữa hai trục đứng 1100 (KN) mm)

- Khoảng cách mặt bàn và dầm ngang 1000 (KN) mm)

2 kích thớc bàn máy:

- Diện tích hiệu dụng: 900 x 300 (KN) mm)

- Chiều dài lớn nhất của một hành chình bàn 3200 (KN) mm) hành trình nhỏ nhất là 700 (KN) mm)

3.chỉ tiêu cơ học:

giới hạn các tốc độ làm việc của bàn

- Vùng 1: V=(KN) 40  60) m/phút dùng gia công thô

- Vùng 2: V=(KN) 60  90) m/phút dùng gia công giới các tốc độ hành trình ngợc chiều dài bàn

- Giới hạn ăn dao ngang sau mỗi hành trình kép (KN) 0,25  12,5) (KN) mm)

- Lực kéo bàn

Vùng 1: Qmax= 7000 kg ; Qmin= 2500 kgVùng 2: Qmax= 4700 kg ; Qmin= 1700 kg

III các truyền động của bàn:

* truyền động bàn

Truyền động bàn là truyền động trính của máy, đặc điểm cơ bản củatruyền động này là làm việc có tính chất chu kỳ lặp lại mỗi chu kỳ có hai hànhtrình

độ hành trình thuận thờng nhỏ hơn tốc độ hành trình ngợc để nâng cao năngxuất của máy Dấn động truyền động cho máy từ một động cơ một chiều quahộp giảm tốc có hai cấp tốc độ truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển

động của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy

Việc đảo chiều quay của chuyển động đợc thực hiện bằng việc đảochiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ

IV Đặc điểm và yêu cầu trang bị điện cho truyền động chính:

Do đặc tính của chuyển động bàn là đảo chiều có tần số lớn quá trìnhquá độ chiếm tỷ lệ lớn trong chu kỳ làm việc, chiều dài hành trình giảm thìquá trình quá độ càng giảm Nên yêu cầu đầu tiên là đảm bảo năng suất củamáy, mà năng suất của máy đợc xác định bằng số hành trình kép trong một

đơn vị thời Ta có đồ thị tốc độ của máy bào giờng nh sau

t 0

Hình 1 Đồ thị tốc độ và dòng điện của bàn máy bào giờng

Chuyển động mang tính chất chu kỳ

Quá trình cắt gọt chỉ xảy ra ở hành trình thuận còn hành trình ngợc là hànhtrình chạy không tải để đa bàn máy về vị trí ban đầu

Đồ thị tốc độ của bàn máy đợc vẽ trên hình 1

Đây là dạng đồ thị thờng gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơngiản hoặc phức tạp hơn

Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc độ

V0=515(KN) m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian t1

+ Sau khi chạy ổn định với tốc độ V0 trong khoảng thời gian t2 thì dao cắtvào chi tiết (KN) dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết).+ Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định V0 cho đến hết thời gian t3.+ t4 tăng tốc độ từ V0Vth (KN) tốc độ cắt gọt)

+ t5: bàn máy chuyển động với tốc độ Vth và thực hiện gia công chi tiết.+ t6: bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V0

+ t7: bàn máy làm việc ổn định với tốc độ của bàn máy là V0

+ t8: dao đợc ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là V0

+ t9: đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngợc đến tốc độ Vng.+ t10: bàn máy chạy theo hành trình ngợc với tốc độ Vng.

+ t11: thời gian giảm tốc đến V0 để chuẩn bị đảo chiều

+ t12: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp V0 để chuẩn bị đảo chiều.

+ t13: đảo chiều sang hành trình thuận để bắt đầu thực hiện một chu kỳkhác

Bàn dao đợc di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hànhtrình ngợc sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trớc khi dao cắt vàochi

1 Yêu cầu trang bị điện cho truyền động chính của máy bào ờng:

gi-Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động chính là tỉ số giữa tốc độ lớnnhất của bàn máy (KN) tốc độ lớn nhất trong hành trình ngợc) và tốc độ nhỏ nhấtcủa bàn máy (KN) tốc độ thấp nhất trong hành trình thuận)

V

V V

ng th

 max min

.max min

đợc cấp nguồn tự bộ biến đổi

Theo yêu cầu của đồ thị phụ tải (KN) hình 2), điều chỉnh tốc độ đợc thực hiệntheo hai vùng:

P,F

F=F(KN) v) Hình 2

P=P(KN) v)

+ Thay đổi điện áp phần ứng trong phạm vi (KN) 5  6)/1 với mô men trên trục

động cơ là hằng số ứng với tốc độ bàn thay đổi từ Vmin=(KN) 46) m/phút đến

Vgh= (KN) 2025) m/phút, khi đó lực kéo không đổi

+ Giảm từ thông động cơ trong phạm vi (KN) 45)/1 khi thay đổi tốc độ từ Vgh

đến Vmax =(KN) 75120) m/phút, khi đó công suất kéo gần nh không đổi

V

Nhng sử dụng phơng pháp điều chỉnh từ thông thì làm giảm năng suất củamáy, vì thời gian quá trình quá độ tăng do hằng số thời gian mạch kích từ

động cơ lớn Vì vậy thực tế ngời ta thờng mở rộng phạm vi điều chỉnh điện

áp, giảm phạm vi điều chỉnh từ thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ trong cảdải bằng thay đổi điện áp phần ứng Trong trờng hợp này công suất động cơphải tăng Vmax/Vgh lần

ở chế độ xác lập, độ ổn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tải thay đổi

từ không đến định mức

Nhìn vào đặc tính phụ tải nguyên nhân giảm mômen là để trong vùng vấnthực hiện đợc việc cắt gọt chi tiết Giả sử điều chỉnh tốc độ động cơ theo haivùng điện áp và từ thông

Giả sử Pđm= Const mà Mđm= Mmax

Thì trong vùng giảm điện áp M = Const (KN) Mmax= Mmin) Vùng điều chỉnh từthông thì khi giảm  suy ra tốc độ tăng (KN) n) mà giữ nguyên dòngđiện I=Iđm và

Mmax = Mtải

Vậy trong bản thuyết minh này em sử dụng điều chỉnh tốc độ động cơbằng phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng vì do quá trình quá độ từ thônglớn nên ta không dùng điều chỉnh bằng phơng pháp thay đổi từ thông nữa do

đó ta tăng đợc năng suất của máy

Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va đập trong bộtruyền với tốc độ tác động cực đại

2 truyền động ăn dao:

Truyền động ăn dao cũng có tính chất chu kỳ đặc điểm nh sau: Mỗi truyền

động ăn dao (KN) dao đứng hay dao hông) đều có chiều ăn daovaf lợng ăn daoriêng, cũng có thể làm việc độc laapfzjtuyf theo công nghệ Mỗi truyền độnghành trình kép của bàn thì truyền động ăn dao làm việc một lần Thờng nó bắt

đầu làm việc khi bàn đợc đổi chiều và dừng lại khi dao cắt sắp đi vào chi tiết.Truyền động bàn làm việc ở chế độ xung với những máy làm việc trong chế

độ bình thờng Máy cỡ trung thì số lần dịch chuyển lên tới 1000 lần

Cần phải có dải điều chỉnh rộng D = (KN) 60  90)

Cần phải linh hoạt chắc chắn khởi động, hãm nhanh

Truyền động ăn dao phải đảm bảo di chuyển nhanh Bàn dao máy bào ờng có 2 dao đứng và 2 dao hông, 2 dao đứng đợc dẫn từ động cơ xoay chiều

gi-và hộp giảm tốc hệ thống trục vít đai ốc có thể dịch chuyển theo chiều nganghoặc đứng, 2 dao hông đợc dẫn từ động cơ xoay chiều riêng riêng biệt ở chế

độ riêng biệt đối với dao đứng

3 truyền động nâng hạ xà: Máy bào giờng có giá đỡ gọi là xà ngang để

đỡ giá dao vững chắc Xà ngang đợc dịch chuyển lên xuống dọc theo hai trụcmáy để điều chỉnh khoảng cách giữa đầu ra và chi tiết gia công

4 truyền động kẹp nhả xà:

Là truyền động đợc định vị chặt xà trên hai trục của máy để gia côngchi tiết hoặc nới lỏng xà để nâng hạ dao, giá dao, truyền động đợc thực hiện

nhờ động cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí Tác dụng của lực nêm chặt baonhiêu tuỳ ý do ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà nh trên.

V các chỉ tiêu chất l ợng điện của chuyển động chính:

- Có điều chỉnh tự động đảm bảo, có hạn chế dòng và duy trì ở nức độcực đại cho phép khi khởi động cũng nh khi hãm hệ thống, yêu càu tác độnglinh hoạt, chắc chắn, độ tin cậy cao

- Động cơ một chiều dùng để truyền động có công suất

P  70 KW và tốc độ n= 1500 vòng / phút

- Phạm vi đièu chỉnh: D = 10/1

- Sai lệch tĩnh cho phép:s1= 15%

Kết luậnMáy bào giờng có quá trình công nghệ phức tạp, nhiều truyền động phụyêu cầu hệ thống truyền động bàn có độ chính xác cao, thời gian quá độ lớnnhất để đảm bảo năng suất của máy Máy có thể gia công chi tiết mới đảmbảo độ bóng khi gia công tinh Các truyền động bàn và truyền động ăn dao cóthẻ làm ở chế độ điều chỉnh hay chế độ tự động với trang thiết bị hợp lý, hiện

đại, máy bào giờng có thể làm việc đặt đợc yêu cầu công nghệ phức tạp

phần II

nguyên lý sơ đồ

a khái niệm chung:

* nội dung:

Để thiết kế hệ thốn truyền động cho một đối tợng truyền động ta phảicăn cứ vào đặc điểm công nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lợng mà đa raphơng án hợp lý Với mỗi một đối tợng truyền động có thể thực hiện bằng cáctruyền động khác nhau Mỗi phơng án đều có những u nhợc điểm của nó, nóchung phơng án đa ra cần đảm bảo các yêu cầu của đối tợng cần truyền động.Phải đảm bảo đợc các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật cũng nh về mặt kinh tế, trong

đó chỉ tiêu kỹ thuật là quan trọng hàng đầu Thông thờng một hệ thống tốthơn về mặt kỹ thuật cũng nh tốn kém hơn về mặt kinh tế Do vậy tuỳ thuộcyêu cầu chất lợng và độ chính xác của sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền

động điện nhằm đa ra một hệ thống đảm bảo yêu cầu mong muốn

* ý nghĩa:

Việc lựa chọn phơng án truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng Nóliên quan đến chất lợng sản phẩm cũng nh ảnh hợng đến hiệu quả kinh tế củasản xuất Nếu nh la chọn đúng thì chúng ta có thể tăng năng xuất làm việc,hạn chế đợc những hành trình thừa, chất lợng sản phẩm sẽ tốt hơn, do đó hiệuquả kinh tế sẽ cao hơn Kết quả sẽ hoàn toàn ngợc lại nếu ta lựa chọn không

đúng và nó còn gây ra tổn thất không ngờ tớc

Để thiết kế hệ thống truyền động điện ngời thiết kế phải đa ra nhiều

ph-ơng án khác nhau Rồi sau đó so sánh các phph-ơng án trên hai phph-ơng diện kinh

tế và kỹ thuật để chọn ra phơng án tối u nhất Phơng án tối u nhất là phơng án

đáp ứng đợc yêu cầu đề ra đồng thời là phơng án đảm bảo về mặt kỹ thuật vàchi phí thấp nhất

1 phân tích chọn động cơ cho truyền động:

Việc chọn động cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọngtrong công việc thiết kế hệ thống truyền động điện động cơ đợc chọn phảithoả mãn các điều kiện công nghệ yêu cầu, đồng thời phải thoả mãn các yếu

tố sao cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàngnăm nhỏ, lắp đặt thay thế dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động cơ quay chi tiết

ta xét lần lợt các loại động cơ :

a) Động cơ không đồng bộ:

Đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế, u điểm là cấu tạo đơn giản, đặc biệt

là loại rô to lồng sóc So với máy điện một chiều thì giá thành hạ vận hành tincậy trực tiếp dùng điện lới không cần dùng các thiết bị biến đổi khác nhợc

điểm là điều khiển và khống chế các quá trình quá độ khó khăn, với động cơlồng sóc thì chỉ tiêu khởi động xấu hơn

Phơng trình đặc tính cơ :

Trong đó :

Uf : là giá trị hiệu dụng của điện áp pha sta to

R2, ,R1 : là điện trở rô to và sta to đã quy đổi

R R K

S

M M

th th

th



 2

nm th

M 

XnmMth

S X S

R R

s

R U M

nm f

2 ,

3

Tự nhiên Nhân tạo

Lúc này dạng đặc tính gần đúng là dạng đờng (KN) 1) nếu tuyến tính hoá

đoạn làm việc ở vùng định mức thì dạng đờng đặc tính là đờng (KN) 2) thì phơngtrình đặc tính của nó là :

Với đờng đặc tính này ta có :

M 2 th th

 2

0

2

Ru , Rf : điện trở phần ứng và điện trở phụ

K ,  : hệ số và từ thông của động cơ, M : mô men tải

Với động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ đợc ghépnối tiếp với phần ứng Phơng trình đặc tính cơ của động cơ trong trờng hợpnày là :

Với :

C : hệ số tỷ lệ

Nhìn vào đặc tính ta thấy động cơ một chiều kích từ nối tiếp có đờng

đặc tính mềm và độ cứng thay đổi theo tải do đó thông qua tốc độ của động cơ

ta có thể biết đợc sự thay đổi của phụ tải, động cơ một chiều kích từ nối tiếp

có khả năng quá tải lớn về mô men, do cuộn kích từ nối tiếp vùng dòng phầnứng lớn hơn định mức do đó mô men của nó tăng nhanh hơn sự tăng dòng

điện, nh vậy mức độ quá dòng nh nhau thì động cơ kích từ nối tiếp có khả

B M

C K

R B

.



năng quá tải về mô men và khả năng khởi động tốt hơn động cơ điện mộtchiều kích từ song song, tuy vậy nó có nhợc điểm là khi điều chỉnh dới tốc độcơ bản ở vùng mô men định mức thì công suất động cơ này phải chọn lớn hơntrong trờng hợp kích từ độc lập khi làm việc ở chế độ tốc độ cực đại

Đặc tính tự nhiên của động cơ một chiều kích từ độc lập và đặc tính tựnhiên và nhân tạo của động cơ một chiều kích từ nối tiếp

Với động cơ điện 1 chiều :

Việc điều chỉnh động cơ dễ dàng nhất ta có thể điều khiển điện áp phầnứng, từ thông, bộ biến đổi đơn giản có thể dùng bộ biến đổi có điều khiểnhoặc cồng kềnh hơn là máy phát động cơ dùng hệ thống này có u điểm là hoạt

động tin cậy, bộ điều khiển đơn giản (KN) nếu dùng bộ biến đổi van ) giá thành bộbiến đổi thấp, điều chỉnh tốc độ dễ dàngvà có thể điều chỉnh trên toàn bộ giải

Đặc tính điều khiển của động cơ nh hình vẽ :

Điều khiển điện áp phần ứng Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở rô to

Với máy điện không đồng bộ rô to dây cuốn, ta có thể dùng phơng phápthay đổi điện trở mạch phần ứng để thay đổi tốc của nó Ưu điểm là kết cấu bộbiến đổi rất đơn giản nhng nó có nhợc điểm là ở vùng tốc độ thấp do hệ số trợt

S lớn nên gây tổn hao nhiều

Ps = Pđt S Với máy đồng bộ thì bộ biến đổi cũng là bộ biến tần, nên hệ thốngcũng phức tạp và đắt tiền nh bộ biến đổi của động cơ Rôto lồng sóc Mặt khác

do công nghệ là yêu cầu có chất lợng cao nếu sử dụng máy điện đồng bộ thìthời gian mở máy sẽ lâu và tốn nhiều thời gian nh vậy thì năng suất lao độngkhông cao

Nh vậy để thoả mãn yêu cầu công nghệ của máy bào giờng ta sử dụng

động cơ 1 chiều kích từ độc lập là hợp lý nhất vì nó có các u điểm về điềuchỉnh tốc độ dễ dàng và dễ tự động hoá

2 phân tích Chọn phơng án điều chỉnh tốc độ động cơ :

Với động cơ 1 chiều khi dùng phơng pháp điều chỉnh từ thông, thì điện

áp phần ứng đợc giữ nguyên bằng định mức do đó đặc tính thấp nhất trongvùng điều chỉnh chính là đặc tính có Uđm và đm gọi là đặc tính cơ bản tốc độlớn nhất trong giải điều chỉnh từ thông  bị hạn chế bởi khả năng chuyểnmạch của cổ góp xấu đi do vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thờngthì ta cần phải giảm dòng I cho phép kết quả là Mc p trên trục động cơ giảm rấtnhanh ngay cả khi giữ nguyên I thì khi giảm , mô men cũng giảm rất nhanh,

nh vậy để giữ cho I không đổi thì trong toàn giải điều chỉnh mô men cũnggiảm rất nhanh

Nh vậy để thoả mãn điều kiện công nghệ là Mc = const trong toàn bộgiải điều chỉnh thì động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn công suất địnhmức D lần với D là khoảng điều chỉnh, với máy bào giờng D =10/1 do vậycông suất động cơ cần chọn lớn 10 lần so với công suất định mức do vậy gâylãng phí

Ta thấy khi thay đổi Eb thì tốc độ không tải lý tởng thay đổi do đm

không đổi trong toàn bộ giải điều chỉnh nên M của động cơ cũng không đổi và

đặc tính cơ cũng không thay đổi độ cứng

Mccp = K đm Iđm

Nh vậy phơng pháp này tiết kiệm nhất vì động cơ đã chọn phù hợptrong toàn giải điều chỉnh và bằng giá trị định mức, điều này cho phép độngcơ làm việc đầy tải ở mọi điểm của vùng điều chỉnh

Nh vậy ta chọn phơng án điều chỉnh điệp áp mạch phần ứng vì các u

điểm mà ta đã nêu

3 phân tích Chọn bội biến đổi:

Theo phơng pháp điều chỉnh tốc độ đã chọn ở trên ta cần phải có điện

áp một chiều, điều chỉnh đợc, đảo dấu đợc, mà ở đây ta chỉ có điện áp xoaychiều vì vậy ta chỉ có thể dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện

áp một chiều Sau đây ta lần lợt xét các bộ biến đổi với các u khuyết điểm củanó

tính linh hoạt cao, có thể làm việc ở các chế độ khác nhau, dễ dàng điều chỉnh vô cấp, tuổi thọ cao.

Nhợc điểm của bộ biến đổi động cơ là cồng kềnh yêu cầu nền móng đặtmáy chắc chắn hiệu suất nhỏ, tiếng ồn lớn

b) Hệ thống Tiristor động cơ(T-Đ):

Các van T1, T2, T3, T4, là các van có điều khiển, Đ là động cơ 1 chiềukích thích độc lập, L là cuộn kháng san bằng để cải thiện hình dáng dòng mộtchiều

Các van T1,2,3,4 chỉ mở khi có điện áp thuận Uđk > 0 và các xung dơng đavào cực điều khiển, do đó ta có thể thay đổi thời điểm mở Tiristo bằng cáchthay đổi thời điểm phát xung nh vậy ta sẽ thay đổi đợc điện áp đầu ra của bộ

biến đổi dẫn đến thay đổi đợc tốc độ của động cơ, ở chế độ dòng liên tục ta cóphơng trình đặc tính cơ của hệ thống là:

Đặc tính có của hệ thống mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên vì giá trị Rb khálớn

T4

BA T1

T2

L T3

Đ

TN

M

Nhận xét: Bộ biến đổi van là bán dẫn nên nó có những đặc tính tốt của

các thiết bị bán dẫn thể hiện ở chỗ độ tác động nhanh (KN) độ nhạy cao) tổn thất ít,

nó là bộ biến đổi tĩnh nên làm việc không gây tiếng ồn, không yêu cầu cácnền móng kích thớc trọng lợng nhẹ, gọn, nhờ dùng các van có điều khiển mà

hệ thống có hệ số khuyếch đại lớn nên dễ tự động hoá hệ thống này, mở rộngphạm vi điều chỉnh, nâng cao độ cứng của đặc tính cơ

Nhợc điểm của hệ thống: Hệ thống dùng mạch điều khiển tơng đốiphức tạp điện áp ra có dạng đập mạch

* Kết luận: Qua phân tích trên ta thấy bội biến đổi Tiristor - Động cơ

(KN) T - Đ) có u điểm hơn cả, vì hệ thống gọn nhẹ, chắc chắn, phạm vi điều chỉnhrộng, độ tin cậy cao suy ra hệ thống phù hợp với yêu cầu công nghệ của máybào giờng Vì vậy ta chọn bộ biến đổi Tirristor - động cơ (KN) T-Đ) làm bộ biến

đổi cho truyền động máy bào gờng

4 phân tích chọn sơ đồ bộ biến đổi t-đ:

Các linh kiện bán đẫn đợc thiết kế theo hai sơ đồ, sơ đồ hình tia và sơ

đồ hình cầu đợc thực hiện việc cung cấp điện cho các động cơ nh hình II -1 vàhình II-2

- Sơ đổ hình tia đơn giản, số van ít hơn hai lần so với sơ đồ chỉnh lu hình cầu 3 pha đối xứng Sơ đồ hình tia 3 pha có sụt áp và tổn thất công suấtchỉ trên 1 van nên ít hơn so với sơ đồ hình cầu (KN) sơ đồ hình cầu có sụt áp vàtổn thất công suất trên hai van) tổn thất do cùng dẫn cũng ít hơn so với sơ đồhình cầu

.

i

c

b

.

- Sơ đồ hình cầu có điện áp ngợc đặt lên nhỏ hơn 2 lần so với sơ đồ hìnhtia, do đó cấp điện áp yêu caauf đối với van nhỏ hơn Sơ đồ hình cầu chỉ cần

điện áp nguồn nhỏ hơn 2 lần so với sơ đồ hình tia, các nguồn lấy ở đầu racuộn thứ cấp máy biến áp do đó thứ cấp máy biến áp có số vòng dây ít hơnhai lần (KN) tuy nhiên dây có tiết diện to hơn) so với máy biến áp cung cấp điệncho sơ đồ hình tia

- Sơ đồ hình cầu cho dạng điện áp và dòng chỉnh lu tốt hơn với độ nhấpnháy ít hơn, cuộn kháng lọc ở sơ đồ hình tia phải có yêu cầu phần này lớnhơn Từ những u nhợc điểm trên ta thấy sơ đồ hình cầu 3 pha đối xứng có u

điểm hơn so với sơ đồ hình tia 3 pha Tuy sơ đồ hình cầu số van Tiristor nhiềuhơn song tiristor ở sơ đồ hình cầu chọn ở cấp điện áp bằng một nửa cấp điện

áp của tiristor ở sơ đồ hình tia Đặc biệt diện áp ra của sơ đồ hình cầu tốt hơnhẳn điện áp ra của sơ đồ hình tia

* Vì vậy trong bản thuyết minh này em chọn sơ đồ bộ biến đổi hình cầu

3 pha đối xứng cho truyền động máy bào giờng

- Việc điều khiển các bộ biến đổi hình tia hoặc hình cầu để phù hợp vớiyêu cầu công nghệ là nhất quan trọng Hiện nay ngời ta thờng sử dụng 2 ph-

ơng pháp điều khiển là điều khiển chung(KN) hay điều khiển phụ thuộc) và điềukhiển riêng(KN) hay còn gọi điều khiển độc lập)

 Phơng pháp điều khiển chung:

Là cả hai bộ biến đổi đều có xung mở, một bộ làm việc ở trạng tháitrao đổi năng lợng còn một bộ làm việc ở trạng thái trờ phơng pháp này có các

đặc tính cơ của hệ thống ở chế độ đông và chế độ tính rất tốt, nh ng nó lại làmxuất hiện dòng cân bằng nên tiêu tán năng lợng vô ích, và luôn tồn tại do đócần phải có cuộn kháng san bằng để làm giảm dòng cân bằng với sơ đồ hìnhcầu 3 pha mắc song song ngợc thì cần phải có 4 cuộn kháng san bằng

 Phơng pháp điều khiển riêng:

Xung điều khiển đa vào van một cách riêng rẽ để loại trừ tổ van nào thì

ta ngừng cung cấp xung cho tổ van ấy, nghĩa là bộ biến đổi này làm việc thì

bộ biến đổi kia không làm việc (KN) hay nghỉ) Do vậy dùng phơng pháp nàykhông xuất hiên dòng cân bằng song đi theo nó là một mạch logic Tuy nhiên

đặc tính đảo chiều của nó không tốt bằng phơng pháp điều khiển chung và để

đảm bảo đảo chiều an toàn thì cần phải có 1 khoảng thời gian trễ để dòng qua

tổ van đang làm việc giảm về = 0 thì nó mớ cho tổ van thứ hai mở

Với u điểm làm việc an toàn, không có dòng cân bằng giữa các bộ biến

đổi, tuy cần phải có một khoảng thời gian trễ (KN) khoảng thời gian này đảm bảo

bởi các xung có độ rộng không đổi ) Vậy ta chọn phơng pháp điều khiển

riêng (KN) hay còn gọi điều khiển độc lập) để điều khiển truyền động điện cho

máy bào giờng

5 chọn thiết bị phụ cho bộ biến đổi:

- Máy biến áp động lực: Dùng để cung cấp điện áp phù hợp với bộ biến

đổi

- Cuộn kháng san bằng: Dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao của

điện áp ra bộ biến đổi

- Mạch R-C: Dùng để bảo vệ qua áp cho các van tiristor trong quá trìnhchuyển mạch

- áptômát AB: Dùng để đóng, cắt điện và bỏ vệ sự cố cho máy biến áp.

- Công tắc tơ: Dùng để đóng ngắt cho bộ biến đổi Từ các thiết kế ởtrên ta đợc sơ đồ mạch động lực nh hình II-3

- T1N  T6N: Là các tiristor phục vụ cho động cơ Đ quay theo chiều

1 R

3

R 5

C 4 C

3 C

2

C 6 R 2

R 4 R 6

- BA: Là máy biến áp động lực, đây là máy biến áp 3 pha 3 trụ có sơ đồ

đấu dây /.Nhiệm vụ biến điện áp của lới thành điiện áp phù hợp với yêu cầucủa bộ chỉnh lu để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu (KN) cho cả hai bộ biến đổi làmviệc ở chế độ quay thuận và ngợc) sao cho sau chỉnh lu nhận đợc điện áp phùhợp với điện áp phần ng động cơ Đ

- AB : Là áptômat mắc phía sơ cấp máy biến áp động lực, có tác dụng

để bảo vệ sự cố ngắn mạch phía sơ cấp và thứ cấp máy biến áp động lực (KN) BA).Khi áptômát (KN) AB) cắt thì má động của nó tiếp đất để có thể dập điện áp tàn dtrong máy biến áp Ngoài ra áptômát AB còn có chức năng để đóng cắt nguồn

điện cho toàn hệ thống

KH: Là cuộn kháng lọc san bằng, chức năng để san bằng dòng điện mạch điệnphần ứng động cơ, triệt tiêu các sóng hài bậc cao, đây là một kho dự trữ nănglợng dới từ trờng

- C1R1  C6R6: Là các mạch tụ điện và điện trở chức năng để bảo vệ chocác tiristor khỏi bị đánh thủng do quá gia tốc áp (KN) du/dt ) khi sảy ra quá độtrong mạch (KN) nh quá trình chuyển mạch) của các tiristor trong sơ đồ chỉnh luhoặc khi đóng cắt không tải của máy biến áp Ngoài ra mạch R-C còn có tácdụng rẽ mạch dòng điện ngợc đối với các tiristor Để bảo vệ

quá gia tốc dòng(KN) di/dt) trong sơ đồ ta lợi dụng các cuộn cảm là cuộn khánglọc san bằng và các cuộn dây thứ cấp máy biến áp động lực

- K: Là tiếp điểm thờng mở của khởi động từ, có tác dụng đóng cắtnguồn điện mạch thứ cấp máy biến áp động lực và các bộ biến đổi

- TI: Là các bộ biến dòng, gồm 3 máy biến dòng mắc theo sơ đồ saokhông có chức năng để tín hiệu phản hồi âm dòng điện Lấy tín hiệu điện tỷ lệvới dòng điện phần ứng động cơ thông qua dòng của lới điện xoay chiều cungcấp cho các sơ đồ chỉnh lu để gửi tới khâu hạn chế dòng điện

- FT: Là máy phát tốc chức năng để lấy tín hiệu phản hồi âm tốc độ Tínhiệu điện áp trên mạch phần ứng của máy FT đợc lấy ra có trị số tỷ lệ với tốc

độ động cơ sử dụng làm tín hiệu phản hồi âm tốc độ

- PT1T PT3T và PT1N PT3N: Là các tranzitor quang hay (KN) phototranzitor) chức năng của các phần tử này là để lấy tín hiệu kiểm tra dòng điệntrong các bộ chỉnh lu mắc song song ngợc khống chế theo nguyên tắc độc lập.Tín hiệu điện áp lấy ra trên các tranzitor quang là các tín hiệu dới dạng cácmức logic 0 và mức logic 1 đợc da tới mạch logic và tạo trễ tín hiệu Trong sơ

đồ không cần sử dụng các cuộn khang cân bằng vì các bộ biến đổi mắc songsong ngợc đợc khống chế theo nguyên tắc độc lập

7 nguyên lý làm việc của mạch động lực:

Trong sơ đồ mạch động lực khi muốn khởi động thì đóng mạch vàonguồn(KN) lới điện) theo trình tự sau Đóng áptômát AB để cấp điện cho sơ cấpmáy biến áp BA sau đó ấn nút khởi động ở mạch khống chế để đóng các tiếp

điểm thờng mở K cấp điện cho các bộ chỉnh lu Bộ chỉnh lu dùng tiristor cấpnguồn cho phần ứng động cơ và bộ chỉnh lu đi ốt cấp nguồn 1 chiều cho cuộndây kích từ CKĐ Tuỳ thuộc vào tín hiệu chủ đạo ở mạch khuếch đại trunggian mà bộ biến đổi HI (KN) gồm T1T T6T) làm việc hay bộ biến đổi HII (KN) gồm

T1N T6N) làm việc Nếu bộ HI làm việc thì bộ HII khoá và ngợc lai bộ HII làmviệc thì bộ HI khoá Giả sử 1 trong 2 bộ biến đổi làm việc hay có xung điềukhiển mở các van tiristor Động cơ Đ đợc cấp nguồn một chiều suy ra động cơ

Đ quay làm cho máy phát tốc FT quay nên lấy ra tín hiệu phản hồ âm tốc độ

Đồng thời khi Đ đợc cấp nguồn một chiều thì bộ biến dòng TI có sự cảm ứng

và lấy ra tín hiệu phản hồi âm dòng điện đa tới khâu hạn chế dòng điện Sựlàm việc của 2 bộ biến đổi mắc song song ngợc là do tín hiệu xung ở mạch

điều khiển quyết định Khi muốn dừng hẳn thì ấn nút dừng trong mạch khốngchế để mở các nút thờng hở k, cắt nguồn xoay chiều cung cấp cho các bộ biến

đổi Đồng thời khi K mở thì tiếp điểm H đóng lại đa điện trở hãm RH vào đểhãm động năng, cắt máy biến áp BA ra khỏi lơi điện bằng áptômát AB

 nguyên lý lấy tín hiệu logic trên các phần tử tranzitor quang nh

sau: Khi cả hai bộ biến đổi HI và HII cùng khoá lúc này do có mạch tụ điện và

điện trở (KN) R-C) nối theo sơ đồ  nên tạo thành trung tính của tải, do đó cáctranzitor quang đợc đặt điện áp pha nên các tranzitor quang thông, trên cựcgóp có nức logic 0 Khi bộ biến dổi HI làm việc bộ biến đổi HII khoá, lúc nàykhông còn tồn tại các điểm trung tính nữa, khi các tirristor trong bộ HI mở thìcác tranzitor quang PT1T PT3T bị nối ngắn mạch nên bị khoá và lấy ra tínhiệu logic 1, còn các tranzitor quang PT1N PT3N thông do đặt vào điện áp dâynên lấy ra tín hiệu logic 0 Các tranzitor quang đợc đặt vào điện áp dây nhờ có

sự mở của các tiristor nhóm anôt chung của bộ biến đổi HI

Khi bộ biến đổi HII làm việc, HI khoá cũng hoàn toàn tơng tự nh trêncác tranzitor quang PT1T PT3T sẽ thông, các tranzitor quang PT1NPT3N sẽkhoá.

 Nguyên lý hoạt động của các sơ đồ chỉnh lu: Để cung cấp nguồn

một chiều cho phần ứng động cơ gồm có 2 bộ biến đổi cầu 3 pha đối xứngmắc song song ngợc Mỗi bộ đều có hai nhóm tiristor là nhóm anốt chung vànhóm katốt chung, mỗi nhóm van cùng tên của 2 bộ biến đổi đều có van ở vịtrí giống nhau Việc khống chế 2 bộ biến đổi theo nguyên tắc độc lập, do đónhóm xung để mở bộ biến đổi HI thì cũng để mở bộ biến đổi HII (KN) khi đã ngắtxung ở bộ biến đổi HI) Khi muốn cho phép bộ biến đổi nào làm việc thì chi đ-

ợc phép đa xung đến điều khiển các tiristor ở bộ biến đổi ấy mà thôi Với bộbiến đổi HII giống hệt bộ biến đổi HI nên ta chỉ cần xé hoạt động của 1 bộ là

đủ, còn bộ biến đổi kia đợc suy ra hoàn toàn tơng tự

* Hoạt động của sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng

Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng gồm có 6 tiristor chia thành hai nhóm

- Nhóm katốt chung gồm 3 tirristor T1,T3,T5

- Nhóm anốt chung gồm 3 tiristor T2,T4,T6

Điện áp các pha thứ cấp máy biến áp (KN) điện áp nguồn xoay chiều cung cấp chosơ đồ chỉnh lu)

và T6 đang cho dòng chạy qua Giản đồ điên áp và dòng điện nh hình vẽ trangbên

Khi T= T1=   

6 cho xung điều khiển mở T1 (KN) trớc đó T5 và T6 đã

đang mở) Tiristor T1 mở vì Ua > 0 Khi T1 mở làm cho T5 bị khoá lại một cách

tự nhiên vì Ua > Uc suy ra lúc này T1 và T6 đang cho dòng chạy qua

Khi T =

6

3 

+ (KN) chậm sau thời điểm T1=/3) cho xung điều khiển

mở T2 làm cho T6 khoá lại một cách tự nhiên vì T6 bị đặt điện áp ngợc (KN) Ub >

Uc) Lúc này T1 và T2 dẫn dòng điện áp trên tải là Ud=Uac= Ua-Uc Cứ nh vậycác xung điều khiển lệch nhau /3, đợc lần lợt đa đến cực điều khiển của cáctiristor theo thứ tự T1,T2 ,T3 ,T4 ,T5 ,T6 Sẽ nhận đợc sự đóng mở theo đúngquy luật của các Tiristor Ta thấy rằng cùng một nhóm van(KN) anốt chung hoặckanốt chung) thì khi một Tiristor dẫn dòng mở, nó sẽ khoá ngay Tiristor dẫndòng trớc nó Bảng tóm tắt của quá trình và giản đồ điện áp dòng điện chỉnh

lu nh hình II-4

Thời điểm Mở Khoá

Trong đó: U2 là hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp

Ud1: Là trị trung bình của ud1 do nhóm katốt chung tạo nên

Ud2: Là trị trung bình của ud2 do nhóm anốt chung tạo nên

Giá trị trung bình của dòng điện chỉnh lu là Id

Giá trị hiệu dụng của dòng điện chạy qua trong mỗi pha thứ cấp máybiến áp

I2 = .I d

3 2

Giá trị trung bình của dòng đện chảy trong mỗi Tiristor

IT = Id/ 3Giá trị điện áp ngợc cực đại đặt lên mỗi van

Ungmax = 6.U2

Các xung điều khiển đợc sử dung là lấy từ mạch điều khiển căn cứ vàohoạt động của sơ đồi chỉnh lu ta sẽ thiết kế mạch điều khiển tạo ra xung điềukhiển phù hợp

Hình II-4

phần III thiết kế mạch điều khiển hệ thống

truyền động

i.đặt vấn đề:

Để các van của bộ chỉnh lu có thể mở tại một thời điểm nào đó thì khi

đó van phải thoả mãn hai điều kiện

- Phải có điện áp thuận đặt lên hai cực katốt (KN) K) và anốt (KN) A) của van

- Trên cực điều khiển (KN) G) và katốt (KN) K) của van phải có điện áp điềukhiển, thờng gọi là tín hiệu điều khiển

Để có hệ thống các tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu,

ng-ời ta sử dụng một mạch điều khiển để tạo ra các tín hiệu đó Mạch tạo ra cáctín hiệu điều khiển đó gọi là mạch điều khiển Do đặc điểm của các Tiristor làkhi van (KN) Tiristor) đã mở thì việc còn hay mất tín hiệu điều khiển đều không

ảnh hởng đến dòng qua van Vì vậy để hạn cho công suất của mạch tín hiệu

điều khiển và giảm tổn thất trên vùng điện cực điều khiển thì ngời ta thờng tạo

ra các tín hiệu diều khiển dạng xung, do đó mạch còn đợc gọi là mạch phátxung điều khiển

* Chức năng điều khiển của mạch điều khiển:

Tạo ra các xung đủ điều kiện: Công suất, biên độ, thời gian tồn tại để

mở các Tiristor (KN) thông thờng độ dài xung nằm trong giới hạn từ 200s đến600s)

- Điều chỉnh đợc thời điểm phát xung điều khiển

- Phân phối các xung cho các kênh điều khiển theo đúng quy luật yêucầu

- Các hệ thống phát xung điều khiển bộ chỉnh lu hiện nay đang sử dụng

đợc phân làm hai nhóm chính

* Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: Các xung điều khiển suấthiện trên cực điều khiển của các Tiristor đúng thời điểm cần mở van và lặp đilặp lai mang tính chất chu kỳ với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn điện xoay chiều

cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu.

* Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: Hệ thống điều khiểnnày phát ra chuối xung với tần số cao hơn rất nhiều so với tần số nguồn điệnxoay chiều cung cáp cho sơ đồ chỉnh lu, và trong quá trình làm việc thì tần sốxung đợc tự động để đảm bảo cho một đại lợng đầu ra nào đó Nhóm các hệthống điều khiển không đồng bộ này rất phức tạp nên nó ít đợc sử dụng, màhiện nay ngời ta thờng hay sử dụng các hệ thống điều khiển đồng bộ

Các hệ thống điều khiển đồng bộ thờng sử dụng hiện nay bao gồm có

ba phơng pháp để thiết kế mạch điều khiển

- Hệ thống điều khiển chỉnh lu theo nguyên tắc khống chế pha đứng

- Hệ thống điều khiển chỉnh lu theo nguyên tắc khống chế pha ngang.

- Hệ thống điều khiển chỉnh lu dùng đi ốt hai cực gốc

Vậy trong bản thiết kế này thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắckhống chế pha đứng (KN) thuộc nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ ) Khinghiên cứu các mạch phát xung theo nguyên tắc pha đứng, ngời ta chia cácmạch điện hệ thống ra làm ba khối có chức năng khác nhau và đợc biểu diễn

nh sơ đồ sau

Khối 1: Khối đồng bộ hoá và phát điện áp răng ca (KN) ĐBH-FXRC)

Khối 2: Khối so sanh (KN) SS)

Khối 3: Khối tao xung (KN) TX)

Các đại lợng điện áp sử dụng gồm:

- U1: Điện áp lới (KN) nguồn) xoay chiều, đồng pha với điện áp cung cấpcho sơ đồ chỉnh lu

- Ur: Điện áp tựa, thờng có dạng hình răng ca

- Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều có thể thay đổi đợcbiên độ và đợc lấy từ mạch khuếch đại trung gian đa tới

- UđkT: Điện áp điều khiển Tiristor, nó là chuối các xung điều khiển, lấy

từ đầu ra của mạch điều khiển truyền tới điện cực điều khiển (KN) G) và katốt (KN) K)của các Tiristor

Nội dung của phơng pháp khống chế là: Điện áp tựa (KN) Ur) và điện áp điều khiển(KN) Uđk) cùng đợc đa đến đầu vào khối so sánh

(KN) SS) Khi tổng đại số Ur+Uđk= 0 là thời điểm bắt đầu

xuất hiện xung ở đầu

ra của khâu so sánh cũng là lúc bắt đầu có xung điều

khiển để mở Tiristor

Bằng cách điều chỉnh biên độ điện áp điều khiển

(KN) uđk) có thể điều khiển đợc thời điểm phát xung

điều khiển mở Tiristor (KN) tức là điều chỉnh đợc góc

mở ) TX là thời gian tồn tại độ rộng của xung điều

pha tơng của nguồn xoay chiều cung cấp cho các bộ chỉnh lu) Mỗi kênh điềukhiển phát ra hai xung tơng ứng với hai nửa chu kỳ của điện áp đồng pha Đểtạo ra các xung riêng biệt thì mỗi kênh điều khiển sẽ có khâu tách xung và gửixung tới các bộ biến đổi bằng hệ mạch logic

Với ba kênh điều khiển nh treensex tạo ra đợc 3x2=6 xung điều khiển.

Do tính chất tơng đơng của các pha trong nguồn điện xoay chiều ba pha nên 6xung (KN) do 3 kênh điều khiển phát ra) là hoàn toàn giống nhau, song giữa cácxung kề nhau xuất hiện lệch nhau những góc 600 điện Vậy với 6 xung nh trên

sẽ đảm bảo để điều khiển 6 Tiristor trong sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha theo đúngquy luật yêu cầu.Vì các kênh phát xung điều khiển là hoàn toàn giống nhau vàlàm việc với nguyên lý nh nhau Nên ta chỉ cần phân tích xho 1 kênh là đủ 2kênh còn lại đợc suy ra hoàn toàn tơng tự

1 Khối đồng bộ hoá và phát sóng răng ca(đbh-fsrc):

Mạch phát song răng ca đảm nhận chức năng tạo ra điện áp tựa có dạnghình răng cabiến đổi một cách chu kỳ trùng với chu kỳ của cá xung ở đầu racủa mạch phát xung Điện áp răng ca để điều khiển mạch phát xung sao chomạch phát ra một hệ thống các xung điều khiễnuất hiện lặp đi lặp lại với chu

kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu Kỹ thuật điện

tử đã chỉ ra rằng để tạo ra điện áp răng ca phù hợp tần số và góc pha củanguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lu, thì tốt nhất là sử dụng sơ đồ đợc

điều khiển bởi điện áp biến thiên cùng tần số,dạng của nó có thể là bất kỳ.Mạch đồng bộ hoá (KN) ĐBH) sẽ đảm điều khiển chức năng tạo ra điện áp điềukhiển nói trên

a)mạch đồng bộ hoá:

Mạch đồng bộ hoá (KN) mạch điều khiển ở trên sử dụng Mạch đồng bộ hoá

dùng máy bién áp đồng bộ (KN) BAĐ) để tạo ra 3 điện áp đồng pha với 3 pha củanguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu).sơ đồ nguyên lý của mạch

đồng bộ hoá

Với việc sử dụng biến áp đồng bộ (KN) BAĐ) có tổ nối dây /  nh trên màmáy biến áp động lực (KN) BA) có tổ nối dây / nên điện áp đồng bộ (KN) uđb) lấy ra ởphía thứ cấp của BAĐ hoàn toàn trùng pha với các pha điện áp của nguồn điệnxoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lu Điện áp đồng bộ (KN) uđb) đợc dịch chậmpha đi một góc 300 điện bởi mạch tụ điện và điện trở R-C gọi là mạch dịchpha

.

.

u

đba

AB

CB

u

đbd

Cu

Mục đích của viêc dich pha tín hiệu đồng bộ chậm đi một góc /6 (KN) 300

điện) là nhằm thống nhất trị số góc điều khiển của Tirsistor ứng với điện ápnguồn trên mạch động lực và góc điều khiển  ở mạch phát xung và nh vậy

có thể điều khiển các Tiristor với trị số góc điều khiển nhỏ Ta biết rằng góc

mở tự nhiên của các Tirristor đợc tính tại vị trí giao nhau của hai điện áp pha

kề nhau và góc điều khiển đợc tính từ thời điểm đó trở đị Giao điểm nói trên(KN) điểm ứng với góc mở tự nhiên ở vị trí chậm sau điểm bắt đầu của các nửa chu

kù điện áp pha 300 điện) Mặt khác góc điều khiển  ở mạch phát xung đợctính từ điểm bắt đầu của điện áp tựa răng ca (KN) cũng là điểm bắt đầu của các nửachu kỳ điện áp đồng bộ hoá) đến vị trí mà ur + uđk= 0 Do đó việc dịch điện áp

đồng bộ (KN) uđb) chậm đi góc 300 điện sẽ làm thoả mãn khi góc điều khiển  = 0cũng tơng ứng với góc mở tự nhiên của các Tiristor

b) Mạch tạo răng ca:

Để tạo ra điện áp răng ca ta có rất nhiều sơ đồ

- Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng đi ốt,điện trở, tụ điện (KN) D -R-C)

- Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng mạch D-R-C nạp điện cho tụ bằngnguồn một chiều ổn định

- Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng mạch D-R-C và Tranzitor

- Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng mạch D-R-C và Tranzitor và nạp

tụ bởi dòng không đổi

- Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng vi mạch khuếch đại thuật toán(KN) KĐTT) Trong mỗi mạch phát sóng răng ca lại có u nhợc điểm riêng của mỗimạch

* Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng D-R-C nạp tụ bởi dòng không đổi Sơ đồ mạch sau

Giới thiệu sơ đồ:

- BAĐ: Biến áp đồng bộ để tạo ra tín hiệu đồng bộ hoá

- Các phần tử còn lại là mạch tạo điện áp răng ca, trong đó mạch điệngồm Tr2, Dz ,R4 ,wR là mạch onr định dòng để nạp tụ

- u1 : là điện áp nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lu

- uđb: Là điiện áp đồng bộ

- ucc: Lầ điện áp một chiều cung cấp cho sơ đồ tạo sóng răng ca

- urc: Điện áp răng ca đầu ra của sơ đồ

Ueb2 = A= const Vậy ta có ie2 = (KN) U0 Ueb2 )/ RwR = I = const, mặt khác ta lại có

ic2= ie2= I = const Tức là dòng điện qua cực góp Tr2 có giá trị không đổi

Ta giả thiết rằng: Tại t = 0 thì Uđb= 0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu

kỳ dơng tai t = 0 điện áp trên tụ c đang = 0 (KN) Uc=0)

Vậy sau thời điểm t = 0 thì Uđb > 0 (KN) điểm a > o) nên trên D đặt điện ápthuận, D sẽ mở dẫn đến sẽ có dòng điện từ cuộn thứ cấp BAĐ đi qua R2 và D.Nếu bỏ qua sụt áp rất nỏ trên cuộn dây MBA đồng bộ và trên đi ốt D thì trên

R2 Đợc đặt điện áp bằng toàn bộ sức điện động thứ cấp BAĐ, tức là Uđb Điện

áp sụt trên R2 lúc này có thế dơng đặt vào cực phát Tr1, cobnf thế âm đặt vàocực gốc Tr1, do vòng gốc phát Tranzitor Tr1 bị đặt điện áp ngợc và Tr1 bị khoá(KN) Tr1có dòng cực góp) Tr1 khoá tụ C đợc nạp điện bởi dòng cực góp Tr2 có giátri ổn định khác Điện áp trên tụ tăng dần theo quy luật Uc= I *t/C đây là quyluật tuyến tính

Đến t =  thì điện áp đồng bộ bằng 0 (KN) Uđb=0 và bắt đầu chuyển sangnửa chu kỳ âm, điểm a trở nên âm hơn 0) Van D bị đặt điện áp ngợc và khoálại do vòng điện áp đồng bộ không còn tác động đến mạch gốc phát của Tr1

nữa lúc này dới tác động của nguồn cung cấp một chiều qua điện trở điệnthiên R1 trong mạch định thiên mắc theo kiểu phân áp gồm R1 và R2 mà Tr1

mở, khi Tr1 thì tụ ngừng nạp và bắt đầu phóng điện qua mạch góp phát của Tr1

và điện trở bảo vệ Tranzitor là R3, ngời ta tính chon các điện trở R1 ,R2 và Tr1

sao cho Tr1 mở bão hoà với dòng điện cực góp là I Vậy tụ C sẽ ngừng phóngkhi điện áp trên tụ giảm xuống bằng sút áp bão hoà của Tr1 cộng với sụt điện

áp trên R3 gây nên bởi dòng bão hoà của Tr1: UR3 = I.R3 Sụt điện áp bão hoàtrên Tr mở rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua Mặt khác do R3 rất nhỏ và I cũng cógiá trị rất nhỏ (KN) cỡ 1 5A) nên cũng có thể bỏ qua sụt áp trên R3 (KN) uR3= 0)

Nh vậy tụ C sẽ phóng đến điện áp = 0 (KN) Tại t =1 ) và do Tr1 vẫn mở nên điện

áp trên tụ giữ nguyên giá trị bằng không cho đến thời điểm t = 2 Thì suy ra

Uđb= 0 và bắt đầu chuyển sang dơng Đi ốt D lại đợc đặt điện áp thuận nên D

mở và Tr1 lại khoá Do vậy tụ C lại đợc nạp tơng tự nh từ t = 0 và sự làm việccủa sơ đồ lập lại nh của chu kỳ vừa xét Điện áp răng ca của đầu ra cũng chính

là điện áp trên tụ C và dạng điện áp urc đợc trình bày nh hình III-2 So với sơ

đồ này thì biên độ điện áp răng ca không phụ thuộc vào biên độ điện áp đồng

bộ, dạng điện áp ra đã gần với dạng răng ca và độ dài sờn trớc (KN) giai đoạn nạptụ) cũng đặt đến 1800 điện

* Sơ đồ mạch phát sóng răng ca dùng vi mạch khuếch đại thuật toán(KĐTT) Sơ đồ mạch sau:

Giới thiệu sơ đồ:

- Sơ đồ gồm máy biến áp đồng bộ hoá để tạo ra điện áp đồng bộ hoá

u-ddb.

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ:

Trong sơ đồ này ta dùng KĐTT ghép với tụ C thành một mạch tíchphân Nguyên lý hoạt động của khâu này nh sau: Giả thiết Tr khoá tụ C đợcnạp bằng dòng điện đầu ra của KĐTT, dòng nạp tụ đợc xác định ic = i1+iv NếuKĐTT là lý tởng thì điện trở vào của nó bằng vô cùng dẫn đến iv- và iv+ = 0, dovậy ic=-i1, mặt khác i1=-ucc/(KN) wR+R) =I=consst Điều này có nghĩa rằng khi Trkhoá thì tụ C đợc nạp bởi dòng không đổi

Vậy ta có: t = 0 thì uđb= 0 và bắt đầu chuyển sang nửa chu kỳ dơng,dẫn đến đi ốt D mở nên mạch phát gốc Tr bị đặt điện áp ngợc, Tr khoá tụ C đ-

ợc nạp dòng không đổi Điện áp trên tu tăng dần theo quy luật tuyến tính Đến

t =  và bắt đầu chuyển sang âm thì D khoá, Tr mở nên tụ C phóng điệnnhanh qua Tr đến điện áp = 0 và giữ nguyên ở giá trị = 0 cho đến t = 2 Tại

t =2 điện áp đồng bộ = 0 và bắt đầu chuyển sang dơng, D lại mở Tr khoá tụ

C đợc nạp điện

Với giả thiết KĐTT là lý tởng thì hệ số khuếch đại là vô cùng lớn Vậynếu KĐTT đang ở chế độ KĐ tuyến tính thì giữa hai đầu vào đợc xem nh bằngkhông (KN) uv= 0) Từ sơ đồ ta có urc= uc+uv=uc Tức là điện áp răng ca đầu ra củasơ đồ bằng điện áp trên tụ C Đồ thị điện áp răng ca nh sau hình III-3

-uc

Ci

.

.

.

Do điện áp răng ca là điện áp ra của KĐTT nên có nội trở rất nhỏ vì vạy

điện áp ra không phụ thuộc vào tải mắc ở đầu ra mạch phát sóng răng ca Vớisơ đồ này dung lợng tụ C cần rất nhỏ khoảng 220 F Vì vậy cho tụ chọn tụ dễdàng, mặt khác tụ phóng rất nhanh nên rất an toàn cho Tr và điện áp ra rất gầnvới điện áp răng ca lý tởng

Qua phân tích ở trên trong đề tài này em dùng mạch phát song răng cadùng vi mạch KĐTT để tạo điện áp răng ca

* Mạch tạo sóng răng ca của đề tài nh sau:

Mạch tạo sóng răng ca đợc sử dụng đó là mạch gồm: Vi mạch KĐTT

IC1 mắc kết hợp với các phần tử chức năng(KN) tụ điện, điện trở) theo sơ đồ củamạch tích phân Mạch tích phân có sử dụng khoá khống chế là Tranzitor.Nghiên cứu cho thấy với một mạch tích phân nh trên nếu tín hiệu đầu vào làcác xung hình chữ nhật thf tín hiệu đầu ra nhận đợc các xung có dạng hìnhrăng ca với các sờn rất tuyến tính Để tạo ra các xung hình chữ nhật, Mạchphát xung có sử dụng các Tranzitor Tr1Tr4 mắc với nhau thành một mạch

liên hợp, kết hợp với các phẩn tử logic (KN) hoặc - đảo) hay Nor để biến điện áp

đồng bộ dạng sóng hình sin thành các xung hình chữ nhật Sơ đồ nguyên lýcủa mạch tạo xung chữ nhật và phát sóng răng ca nh hình III-4

Nguyên lý hoạt động của mạch tạo xung chữ nhật:

Mạch tạo xung chữ nhật bao gồm các Tranzitor Tr1 Tr4 , phần tử logic''hoặc - đảo'' G1 và các điện trở R3  R6 Tín hiệu điện áp đồng bộ hoá

(KN) đã dịch pha) uđbd đợc nối và cực gốc và các cực phát của 2 Tranzitor Tr3 và Tr4

ung) Đối với Tranzitor thì ung= o,4  0,7 (KN) v) Khi điện áp điều khiển (KN) ube) có trị

số ube < ung thì Tranzitor khoá, còn khi ube > ung thì Tranzitor mở và nhanhchóng đạt đến mức bão hoà Căn cứ vào các khái niệm trên, nguyên lý làmviệc của mạch tạo xung chữ nhật đợc phân tích nh sau: Xét trong một chu kỳ của điện áp đồng bộ(KN) uđbd)

+ Trong nửa chu kỳ dơng (KN) 0  )

Khi uđbd < ung thì Tr1 khoá, lúc này Tr2 khoá hiển nhiên do chịu điện áp ngợc

đặt vào mạch phát gốc Tr1 khoá, Tr4 mở do có định thiên R3 Khi Tr4 mở, nódẫn dòng làm cho Tr3 cũng mở, các Tr3 và Tr4 mở bão hoà dẫn đến điểm A và

ở cuối nửa chu kỳ khi uđbd giảm đến uđbd < ung thì hiện tợng xảy ra

t-ơng tự ở đầu nửa chu kỳ này (KN) uđbd < ung)

Kết luận: Điểm A luôn có mức logic 1 khi uđbd  > ung

Điểm A luôn có mức logic 0 khi uđbd < ung

Điểm B luôn có mức logic 0

+ Trong nửa chu kỳ âm (KN) t =  2 )

ở nửa chu kỳ âm này Tr1 chịu điện áp ngợc đặt vào mạch phát gốc nên

Tr1 khoá dẫn đến Tr4 mở nhờ có định thiên R3 nên điểm A luôn có mức logic

0 Đối với Tr2 cũng xét tơng tự nh trên Đầu và cuối của nửa chu kỳ âm này(KN) uđbd < ung) thì Tr2 khoá  Tr3 mở bão hoà nên điểm B có mức logic 0

Khi uđbd > ung thì Tr2 mở  ubeTr3 < ung nên Tr3 khoá làm cho điểm B

có mức logic 1

Kết luận: Điểm A luôn có mức logic 0

Điểm B có mức logic 1 khi uđbd > ung Điểm B có mức logic khi uđbd < ung.

Cứ nh vậy quá trình tạo các xung chữ nhật (KN) ứng với hai mức logic 0 và 1) lặp đi lặp lai theo chu kỳ của điện áp đồng bộ hoá

Các tín hiệu lấy từ các điểm A và B ở trên đợc đa tới hai chân đầu vàocủa phần tử logic G1 (KN) nor) Đầu ra của G1 (KN) điểm C) nhận các mức logic theophơng trình thái sau

Trong nửa chu kỳ âm khi uđb > ung điểm A có mức logic 0, điểm B cómức logic 1 nên điểm C có mức logic 0 C = 0 + 1= 0 Nh vậy điểm C (KN) đầu racủa G1) nhận đợc các xung có dạng hình chữ nhật, tơng ứng với hai mức logic

0 và 1 Trong đó thời gian tồn tại của mức logic 1 ở đầu ra G1 rất ngắn (KN) ứngvới các thời điểm đầu và cuối của các nửa chu kỳ điện áp đồng bộ khi uđb <

ung ) Giản đồ điện áp minh hoạ nh hình III-5

Nguyên lý làm việc của mạch tạo điện áp răng ca.

Mạch tạo điện áp răng ca gồm khuếch đại thuật toán IC1 tụ điện C2 mắc

thành mạch tích phân có khoá không chế là Tranzitor (KN) Tr5) tín hiệu đầu vào

mạch không chế là tín hiệu đầu ra mạch tạo xung chữ nhật (KN) G1) Đây tín hiệulogic có hai mức 0 và 1 Tín hiệu logic này đa tới cực gốc khoá không chế Tr5,

nó đảm nhiệm chức năng không chế sự hoạt động của mạch tích phân theo

đúng yêu cầu đều ra Tín hiệu đầu vào của mạch tích phân là điện áp 1 chiều

có trị số âm không đổi (KN) -u0)

Trong đó: uKA, uKB, uKC là các điện áp tại các điểm ABC trên giản đồ

điện áp, ur là điện áp răng ca tại điểm D (KN) điện áp ra IC2)

c c

t c t

uc(KN) t)=     

t

co v co

R C u

dt u R

1 1

uco đợc xác định theo điều kiện đầu của tích phân uco= Q0/C2 Với giả thiếtkhuếch đại thuật toán là lý tởng thì hệ số khuếch đại là vô cùnglớn, vậy nếukhuếch đại thuật toán đang ở chế độ khuếch đại tuyến tính thì điện thế giữahai đầu vào đợc xem bằng không, do đó ta có điện áp ra của mạch (KN) ur) đúngbằng điện áp trên tụ (KN) ur=uc) Tức là điện áp đầu ra của sơ đồ là một điện áprăng ca tuyến tính đúng bằng điện áp trên tụ C2 Do điện áp răng ca là điện áp

ra của khuếch đại thuật toán nên có nội trở rất nhỏ, vì vậy dòng điện áp ra hầu

nh khong phụ thuộc vào tải mắc ở đầu ra mạch phát sóng răng ca Với sơ đồnày chỉ cần tụ C2 có dung lợng rất nhỏ nên rất an toàn cho Tranzitor (KN) Tr5) và

điện áp ra rất gần với dạng răng ca lý tởng

Khi điểm C (KN) đầu ra G1) có mức logic 1 trì Tr5 mở nên tụ C2 phóng điệnrất nhanh qua Tr5 Tụ C2 và Tr5 đợc chọn sao cho C2 có thể phóng hết điện tíchkhi Tr5 mở khi tụ phóng hết điện tích qua Tr5 đến điện áp bằng không, thì nógiữ nguyên giá trị bằng không và chuẩn bị cho việc tạo xung tiếp theo Vớiviệc sử dụng mạch phát sóng răng ca nh trên thì ở đầu ra của mạch nhận đợccác điện áp răng ca rất gần với dạng của lý tởng, và nh vậy có nghĩa là điện áprăng ca có chất lợng cao Dạng của điện áp răng ca là sờn trớc tăng dần tuyếntính, sờn sau rất dốc gần nh thẳng đứng

b) Khâu so sanh:

Để tạo ra một hệ thống các xung xuất hiện một cách chu kỳ với chu kỳbằng chu kỳ điện áp răng ca (KN) cũng là chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho

bộ chỉnh lu) và điều khển đợc thời điểm xuất hiện của mỗi xung, ta sử dụng

các mạch so sánh Có nhiều mạch khác nhau để thực hiện khâu so sánh phổ

biến rất hiện nay là các sơ đồ so sánh dùng Tranzitor và dùng khuếch đại thuậttoán bằng vi mạch điện tử Trong các sơ đồ mạch so sánh thờng có hai tín hiệuvào đó là điện áp tựa có dạng răng ca (KN) ur), điện áp điều khiển (KN) uđk) là tín hiệu

điện áp một chiều có thể thay đổi đợc biên độ Hai điện áp ur và uđk đợc đa vàomạch sao cho tác dụng của chúng đối với đầu vào khâu so sánh là ngợc chiềunhau, có hai cách nối ur và uđk trên đầu vào mạch so sánh nh hình IIIa và hìnhIIIb

Hình IIIa nối nối tiếp ur và uđk (KN) tổng hợp nối tiếp)

Hình IIIb nối song song ur và uđk qua các điện trở tổng hợp(KN) tổng hợpsong song) Trong bản đề tài này, mạch điều khiển dùng khâu so sánh với sơ

đồ sử dụng KĐTT, các tín hiệu đầu vào đợc tổng hợp song song gồm các tín

điện áp đầu vào, sơ đồ nguyên lý nh hình IIIb

Trong mạch so sánh này, tín hiệu điện áp ra (KN) -ucd) đợc đa vào đó lànguồn 1 chiều có trị số không đổi và là nguồn điện áp âm Mục đích của việc

đa thêm (KN) - ucd) vào mạch, song song với uđk và ur nh sau Chúng ta biết rằng bộbiến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lu khi các Tiristor mở với góc điều khiển  <

/2 Tại  =/2 thì ud = uo.cos = 0 Khi  > /2 thì bộ

= 0 tại vị trí ứng với tại thời điểm điện áp pha của nguồn xoay chiều cung cấpcho sơ đồ chỉnh lu đạt đến trị số điều khiển  = /2 Vậy tổng đại số điện áp(KN) uđk+ur) đa vào so sánh với điện áp điều khiển có trị số dơng (KN) uđk > 0) sẽ thảomãn quy luật điều khiển uđk = 0   = /2  ud = 0

uđk   giảm  ud tăng

uđk   tăng  ud giảmKhi uđk giảm nhỏ hơn không (KN) uđk < 0) thì góc điều khiển  tăng lơn hơn

/2 và bộ biến đổi làm việc nghịch lu

Nguyên lý làm việc của khâu so sánh

Khâu so sánh gồm có 3 tín hiệu điện áp đa đầu vào (KN) đầu vào của KĐTT

IC2 làm việc ở chế độ báo hoà) điện áp uđk là tín hiệu ra của mạch khuếch đạitrung gian, đợc sử dụng mạch phát sóng răng ca đợc làm điện áp tựa Điện áp

IC2+-







ura-ucc

•

•

(KN) -ucđ) là điện áp lấy trên điện trở mẫu (KN) Rm) do nguồn chỉnh lu bên ngoài cungcấp điện áp Trị số của (KN) -ucđ) thoả mãn điệu kiện ucđ + ur = 0 tại thời điểm  =

/2 (KN) tại uđk= 0) Khuếch đại thuật toán IC2 làm việc ở chế độ bão hoà, nghĩa là

nó có thể biến đổi tức thì giá trị điện áp trên đầu ra của nó từ mức bão hoà

âm sang dơng hay từ mức bão hoà dơng sang âm khi tín hiệu vào của nó đổidấu Vậy tổng đại số ucđ + ur so sánh với uđk sẽ có trờng hợp sau khi

ur +ucđ < 0  ura = uE > 0 (KN) có mức bão hoà dơng)

ur + ucđ + uđk = 0  bắt đầu lật trạng thái

ur + ucđ + uđk > 0  ura < 0 (KN) có mức bão hoà âm)

Nh vậy điện áp ra của mạch so sánh là dạng xung có hai mức bão hoà dơng

và bão hoà âm Các xung điện áp này đợc đa tới đầu vào của khâu tạo xung

Giản đồ biểu diễn của khâu so sánh nh hình III-6

Chú ý: giản đồ trên biểu diễn chỉ định tính điện áp trong khâu so sánh nên ta

lý tởng hoá dạng dạng của điện áp răng ca.

c) Khâu tạo xung:

Để đảm bảo các yêu cầu về độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung,

sự đối xứng của các xung ở các kênh khác nhau Nên thờng thiết kế cho khâu

so sánh làm việc với công suất xảy ra nhỏ, do đó xung ra cha đủ các thông sốyêu cầu Để khắc phục các vấn đề này thì mạch điều khiển cần phải sử dụngkhâu tạo xung Khâu tạo xung bao gồm các mạch sau

Mạch khuếch đại xung

Mạch truyền xung đến Tiristor (KN) thiết bị đầu ra)

Mạch phân chia xung.

* Mạch sửa xung:

Xuất phát từ nguyên lý hoạt động của khâu so sánh, thấy răng khi thay

đổi trị số uđk để thay đổi góc điều khiện  thì đội dài của các xung ra củakhâu so sánh thay đổi Nh vậy là sẽ xuất hiện tình trạng có một số trờng hợp

độ dài xung quá ngắn không đủ để mở các Tiristor hoặc độ dài xung quá lớn,gây tổn thất lớn trong mạch phát xung Mạch sửa xung đợc đa vào nhằm đểkhắc phục các vấn đề trên Mạch sửa xung làm việc theo nguyên tắc khi cóxung vào với độ dài khác nhau nhng mạch vẫn cho xung ra có đọ dài bằngnhau theo yêu cầu và giữ nguyên thời điểm bắt đầu xuất hiện của mỗi xung.Mạch sửa xung đợc sử dụng sơ đồ nh hình III-7

Trong đó uv là điện áp đầu vào của mạch, đó chính là điện áp (KN) xung) ở

đầu ra của khâu so sánh (KN) điểm E) có hai mức bão hoà dơng và âm trong mạchsửa xung này hai phần tử C3 và R13 sẽ quyết định độ dài của xung ra (KN) ura)

Nguyên lý là việc của mạch:

Khi điện áp vào (KN) uv) ở mức bão hoà dơng (KN) tức là tín hiệu điện áp ra củakhâu so sánh có mức bão hoà dơng) cùng với sự có mặt của định thiên R14 làmcho Tranzitor Tr6 mở bão hoà và tụ C3 nạp điện theo đờng +uv (KN) điểm E)  C3

R13 Tr6 Tr6 mở bão hoà dẫn đến điểm F có mức logic 0 (KN) ura= 0) Mức logic 0này của điểm F tồn tại suất trong quá trình uv bão hoà dơng

Khi điện áp đầu vào ở mức bão hoà âm (KN) uv < 0) tức là theo (KN) +C3) nguồn ucc  D3 R13 (KN) -C3) Chính dòng phóng của tụ C3 sẽ đặt thế âm lênmạch phát gốc của Tranzitor Tr6 làm cho Tr6 khoá dẫn đến điểm F có mứclogic 1 nghĩa là ở đầu ra nhận đợc xung ra, nếu nh bỏ qua giá trị của R15 thì

điện áp ra ura  ucc Khi tụ C3 phóng hết điện tích nó sẽ đợc nạp theo chiều

ng-ợc lại nhờ có R14 mà Tr6 lai đợc đặt điện áp thuận lên mạch phát gốc ura= 0(KN) điểm F có mức logic 0) Mặc dù có còn xung âm ở đầu vào nhng tụ C3 đãphóng hết điện tích nênnó không còn tác dụng đến đầu vào điều khiển (KN) mạchphát - gốc) của Tr6 nên Tr6 mở bão hoà nhờ định thiên R14 Nh vậy thời giantồn tại đợc xác định theo biểu thức

D3

* Mạch chia xung:

Trong một chu kỳ điện áp đồng bộ, 1 kênh phát xung điều khiển sẽ tạo

ra 2 xung ứng với 2 nửa chu kỳ của điện áp đồng bộ Hai xung này xuất hiệnlệch nhau 1800 độ điên Mỗi xung đợc sử dụng để điều khiển riêng 1 Tiristortrong sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha Nh vạy ta cần phải tách riêng 2 xung trongcùng một kênh phát xung đó ra

Để thực hiện mạch tách xung ngời ta có thể sử dụng nhiều linh bán dẫn

và vi mạch điện tử khác nhau đối với mạch phát xung điều khiển đã trình bày

ở trên hình III-1 đã sử dụng mạch chia xung gồm các phần tử

logic "và" (KN) AND) Tín hiệu đầu ra (KN) Y) của phần tử AND nhận các mức tínhiệu logic theo phần tử trạng thái

Y = X1.X2 Căn cứ vào các phân tích trong

các phần trớc ta có điểm A (KN) VA) và điểm B (KN) VB) ở mạch tạo xung điện áp hìnhchữ nhật có 2 mức logic 0 và mức logic 1(KN) lấy trên các Colectơ của Tr4 và Tr3)trong nửa chu kỳ của điện áp đồng bộ hoá Điểm F (KN) VF) lấy trên Colectơ của

Tr6 có các mức logic 0 và mức logic 1(KN) là tín hiệu ra của mạch sửa xung) cũngtơng ứng với các nửa chu kỳ của điện áp đồng bộ hoá Nh vậy mỗi kênh phátxung sử dụng 2 phẩn tử logic AND để tách riêng 2 xung trong chu kỳ điện áp

đồng bộ hoá Sơ đồ biểu diễn sau

Trong nửa chu kỳ âm của uđbd Sau góc  thì VF=1

kết hợp với VA= 0 và VB=1 nên nhận xung ở đầu ra G3

(KN) xp2=1) còn đầu ra G2 (KN) xp1=0)

Nh vậy với mỗi một kênh phát xung sở dụng mạch tách xung nh trên

đảm bảo tách riêng rẽ đợc các xung ra mà thời điểm xuất hiện của xung khôngthay đổi các xung sau khi đợc tách ra đợc đa đến các thiết bị đầu ra truyềnxung đến các Tiristor tơng ứng

* Thiết bị đầu ra:(KN) mạch truyền xung ra đến Tiristor)

x

1

•x

Thông thờng có 2 cách truyền xung từ đầu ra hệ thống điều khiển mạch

điện cực G-K của Tiristor là truyền xung trực tiếp và truyền xung qua máybiến áp xung

Bản thuyết minh này sử dụng phơng pháp truyền xung qua máy biến ápxung Đây là phơng pháp truyền xung nhiều nhất hiện nay vì nó có thể khắcphục đợc các nhợc điểm của phơng pháp truyền xung trực tiếp, đó là

- Đảm bảo sự cách ly tốt về điện giữa mạch động lực và mạch điềukhiển bộ chỉnh lu

- Dễ dàng thực hiện việc truyền đồng thời các xung đến các Tiristormắc nối tiếp nhau hoặc song song bằng cách dùng máy biến áp xung có nhiềucuộn thứ cấp

- Dễ dàng phối hợp giữa điện áp nguồn cung cấp cho tầng khuếch đạicông suất xung và biên độ xung cần thiết trên điện cực điều khiển của Tiristornhờ việc chọn tỷ số máy biến áp xung cho phù hợp

- Máy biến áp xung (KN) BAX) về cơ bản kết cấu giống nh máy biến ápbình thờng công suất nhỏ Hoạt động của BAX tơng tự nh MBA làm viẹc vớidòng điện không sin hoặc có thể xác định nh là phi tuyến và sẽ bằng khôngkhi từ trờng lõi thép BAX đặt giá trị bão hoà BAX có mạch từ rất chóng bãohoà, nó chỉ hoạt động trong những khoảng thời gian ngắn

* Mạch khuếch đại xung:

Để khuyếch đại công suất của xung điều khiển, hiển nay phổ biến nhất

là các sơ đồ khuếch đại bằng Tiristor và Tranzitor Bản thuyết kế này sẽ sửdụng sơ đồ mạch khuếch đại xung (KN) KĐX) dùng Tranzitor viẹc sử dụngTranziror làm mạch KĐX là phổ biến và dễ dàng thực hiện

Sơ đồ nguyên lý của mạch khuếch đại xung nh hình III-8

Tín hiệu đầu vào (KN) uv) của mạch khuếch đại xung, là tín hiệu điện áp ởxung đầu ra mạch chia xung gửi tới Thiết bị đầu ra đợc sử dụng là biến ápxung (KN) BAX)

Sơ đồ mạch khuếch đại xung sử dụng 2 Tranzitor ghép kiểu Darlingtơr(KN) mắc nối tiếp hai Tranzitor) Hai Tranzitor Trk1 và Trk2 mắc nối

tiếp tơng đơng với môt Tranzitor có hệ số khuếch đại dòng điện của 2Tranzitor thành phần

•

•

•+ucc

Rk1

Rk2u

 = 1+ 2 Trong đó 1 và 2 là hệ số khuếch đại dòng điện theo sơ đồcực phát chung của Trk1 và Trk2.

Chức năng của các phần tử trong sơ đò nh sau

- Dk1 là đi ốt có tác dụng giảm các dòng điện qua cuộn dây sơ cấpMBAX (KN) w1), làm xuất hiện xung điện áp âm trên cuộn w1điện áp âm này sẽ

đặt cực thuận lên Dk1làm Dk1 thông do vậy mà dòng sơ cấp máy biến áp xunglúc đó không giảm đột ngột mà vãn đợc duy trì qua Dk1, nên xung điện áp xuấthiện trên các cuộn dây cũng có giá trị nhỏ

- Dk2 là đi ốt cũng có tác dụng khép mạch xung âm nh Dk1(KN) nh ở phía thứcấp máy BAX) Vì xung âm ở w1 sẽ cảm ứng sang w2 sức điện đông và sinh raxung âm đặt cực thuận lên Dk2

- Dk3 là đi ốt có tác dụng ngăn xung âm có thể có tới cực điều khiển củaTiristor nh các Tranzitor khác

- Rk1,Rk2 là điện trở có tác dụng hạn chế xung áp đầu vào

- Rk3 là điện trở có tác dụng hạn chế dòng điện colector

- Rk4 là điện trở và kết hợp với Dk2 có tác dụng để giải thoát và tiêu tánxung âm

+ Nguyên lý làm việc của sơ đồ:

Tín hiện vào của mạch khuếch đại xung (KN) uv) là tín hiệu ra của mạch gửixung đây là tín hiệu logic có 2 mức logic 0 và 1 Để phân tích nguyên lý hoạt

động của sơ đồ ta gọi

- txv: Thời gian tồn tại của một xung điện áp vào

- tbh: Thời gian tính từ lúc có dòng điện một chiều qua cuộn sơ cấp máyBAX (KN) khi Trk1 vảTrk2 mở bão hoà) đến lúc từ thông lõi thép của BAX đặt giátrị từ thông bão hoà

- txr: Thời gian tồn tại 1 xung điện áp ra

* Xét trơng hợp tbh > txv

Trong khoảng t = 0  t1 lúc này cha có xung vào

(KN) uv=0) không có dòng chảy qua cuộn sơ cấp BAX (KN) w1)

nên bên thứ cấp BAX không nhận đợc xung(KN) UđkT= 0)

Khi t = t1 bắt đầu xuất hiện xung vào (KN) uv > 0) làm cho Trk1 và Trk2 mởbão hoà, nên cuộn w1 đột ngột chịu điện áp ucc, suất hiện dòng qua cuộn w1 cógiá trị tăng dần, do đó cảm ứng sang phía thứ cấp (KN) w2) của BAX 1 xung điện

áp Với cực tính của hai cuộn dây nh ở hình III - 8 thì xung xuất hiện bên w2

sẽ đặt cực thuận nên Dk3 và truyền qua Dk3 đến cực điều khiển (KN) G) và katốt (KN) K)của Tiristor

Khi t = t1+txv=t2 (KN) lúc này mạch từ cha bão hoà), mất xung vào (KN) uv=0)làm cho hai Tranzitor Trk1và Trk2 đồng thời khoá lại, thông qua w1 giảm vềkhông Do có sự giảm dần của dòng điện sẽ xuất hiện xung có cực tính ngợclại (KN) xung âm) xung này cảm ứng sang w2 điện áp đặt cực ngợc lai(KN) xung âmnày cảm ứng sang w2 điện áp đặt cực ngợc vào Dk3 nên không có xung tới cáccực của Tiristor tức là UđkT= 0 )

Khi đó xung này khép vòng qua Dk2 và Rk4, năng lợng của nó sẽ tiêu tántrên Rk4 và điện trở của w2 lúc này nếu nh không có Dk1 và Dk4 thì dòng qua w1