THIẾT kế bộ CHỈNH lưu HÌNH TIA BA PHA để điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU KÍCH từ độc lập

Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuậtKhoa Điện – Điện tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ---o0o---Họ và tên sinh viên: Hà T

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA

ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022

Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật

Khoa Điện – Điện tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

-o0o -Họ và tên sinh viên: Hà Tiến Đạt Lớp: 19TDH2

GVHD: Võ Khánh Thoại

1.Tên đề tài:

Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

2 Các số liệu ban đầu:

1 Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha 220/380V

2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Pđm= 13 KW; Uđm=220 V; nđm= 1400 vg/ph; ηđm= 0,84 ; J=…0,54…kgm2

3 Hệ số dự trữ điện áp: Ku= 1,5 ÷ 1,8

Hệ số dự trữ dòng điện: Ki= 1,1 ÷ 1,4

3 Nội dung

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương pháp

điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay đổi điện

áp phần ứng

Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu tiaba pha

Chương 3: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch động lực

Chương 4: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch điều khiển

Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận

Chương 6: Mô phỏng mạch trên Matlab/Simulink

4 Bản vẽ: (A1) Bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều khiển

và bảo vệ

5 Tài liệu tham khảo:

Các tài liệu môn học

Kiểm tra tiến độ đồ án Đà Nẵng, ngày 26 tháng 02 năm 2022

(Giáo viên HD ký mỗi lần SV đến Giảng viên hướng dẫn

gặp thông qua đồ án)

Võ Khánh Thoại

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong quá

trình công nghiệp hoá đất nước Sử dụng ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ

thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng

tự động hoá cho các quá trình sản xuất

Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử công suất đem lại hiệu suất cao

Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông thường

như: khuếch đại từ, máy phát - động cơ Và để đáp ứng được nhu cầu ngày càng khắc

khe của nền công nghiệp thì điện tử công suất luôn phải nghiên cứu, phát triển để ra giải

pháp tối ưu nhất Đặc biệt trong cuộc cách mạng công nghệ 4.0 thì tự động hóa trong

công nghiệp có vai trò hết sức quan trọng

Do đó các nhà máy, phân xưởng cần phải có các thiết bị tự động đòi hỏi sự bền bỉ,

độ an toàn, chính xác cao Đó là nhiệm vụ của điện tử công suất cần phải giải quyết

Trong nền công nghiệp hiện đại ngày nay, động cơ điện một chiều vẫn được coi là một

loại máy điện rất quan trọng Mặc dù động cơ điện xoay chiều có tính ưu việt hơn như cấu

tạo giản đơn, công suất lớn… Nhưng không thể hoàn toàn thay thế được động cơ điện

một chiều

Đặc biệt là trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng

như máy cán thép, máy công cụ lớn đầu máy điện Vì vậy việc điều khiển động cơ điện

một chiều một cách ổn định, chính xác là một trong những nhiệm vụ của điện tử công

suất Ở đồ án này, em xin trình bày một trong những phương pháp điều khiển động cơ

điện một chiều Đó là “Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ

điện một chiều kích từ độc lập”

LỜI CẢM ƠN

Là sinh viên ngành Tự động hóa, việc trang bị cho mình những kiến thức về điện tửcông suất là một điều cần thiết Đồ án môn học điện tử công suất là một công cụ hữu hiệu

để em bổ sung, mở rộng và tổng kết kiến thức căn bản về điện công suất

Qua đồ án môn học Điện tử công suất với đề tài: "Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập", đã giúp em hiểu rõ hơn về:

động cơ điện một chiều, Thyristor, bộ chỉnh lưu hình tia ba pha, các khâu điều khiển, vimạch TCA780, mạch bảo vệ,…cũng như cách tính toán các thông số của các linh kiệntrong mạch

Với sự hướng dẫn của thầy: “ThS.Võ Khánh Thoại” em đã tiến hành nghiên cứu và

thiết kế đề tài Mặc dù vậy, trong quá trình thực hiện đồ án chắc chắn không tránh khỏinhững thiếu sót Nếu có sai sót kính mong thầy và các bạn góp ý để em hoàn thiện hơn và

có cơ hội bổ sung vào vốn kiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn!!!

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do sinh viên tự thực hiện dựa vào việc tham khảo một số tài liệu

và không sao chép tài liệu hay công trình đã có trước đó Nếu có bất kỳ sự lận nào

tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Hà Tiến Đạt

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀUCHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 121.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập 12

1.3.1 Điều chỉnh R phần ứng bằng cách mắc điện trở phụ Rf 19

1.4 Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng 22CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT

3.6.3 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp 36

3.6.5 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp 36

3.7.1 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp 37

3.7.5 Chọn ống cuốn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày 37

3.7.14 Chọn bề dày cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp 38

3.8.2 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp 38

3.8.6 Đường kính trong của cuộn dây thứ cấp chọn a12 = 1,0 (cm) 383.8.7 Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp 38

3.9.1 Với đường kính trụ d = 9 cm, ta có số bậc là 5 trong nửa tiết diện trụ 39

3.10.2 Thể tích của gông 41

3.11.1 Điện trở cuộn sơ cấp của máy biến áp ở 75ºC 423.11.2 Điện trở cuộn thứ cấp của máy biến áp ở 75ºC 423.11.3 Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp 42

3.11.9 Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin = 10ºCmin = 10ºC 42

3.11.18 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN 50

4.4 Tính chọn các thông số của các phần tử mạch điều khiển 584.4.1 Tính chọn các phần tử trong khâu khuếch đại xung 58

5.1.2 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn 65

6.1 Mô phỏng bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng THYRISTOR 70

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều 15Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập 16Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động cơ kích từ song song 16

Hình 1.6 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng 19Hình 1.7 Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập bằng

Hình 1.8 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm từ

Hình 2.3 Dạng sóng 28Hình 2.4 Sơ dồ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển 28Hình 2.5 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải thuần trở 29Hình 2.6 Sơ đồ động lực chỉnh lưu tia ba pha điều khiển 29Hình 2.7 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải điện cảm 30Hình 2.8 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển khi có diode xả năng lượng 31

Hình 4.1 Xác định góc thông tự nhiên và khoảng dẫn của Thyristor trong chỉnh lưu ba

Hình 4.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 51

Hình 4.4 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcoss 52

Hình 5.1 Hình dáng và kích thước giới hạn cánh tỏa nhiệt một van bán dẫn 66Hình 5.2 Mạch R-C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch 67

Hình 5.3 Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới 68

Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink 70Hình 6.2 Dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink 71Hình 6.3 Mô hình động của động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông kích từ không

Hình 6.5 Chạy chương trình ta được kết quả của mfile 73

Hình 6.7 Mô hình của động cơ một chiều kích từ độc lập trên Simulink 74

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH

TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG

❖ Giới thiệu động cơ điện 1 chiều

- Khái niệm

+ Là loại máy điện quay sử dụng điện một chiều Động cơ điện một chiều là thiết bị biếnđổi điện năng thành cơ năng Máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ khi E < U,lúc đó dòng điện Iư ngược chiều với E

+ Động cơ 1 chiều được dùng phổ biến trong công nghiệp, trong ngành giao thông vận tải

và những nơi có yêu cầu điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng Trong phântích các hệ thống truyền động, thường biết trước đặc tính cơ Mc(ω) của máy sản xuất Đạt) của máy sản xuất Đạtđược trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu tốc độ, mô men, dòng điện động cơ,

…cần phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo của động cơ tương ứng Mỗi động cơ có mộtđặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức và được sử dụng như loạt số liệucho trước

+ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M = f(ω) của máy sản xuất Đạt) hay dạngngược ω) của máy sản xuất Đạt = f(M)

+ Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải vànói chung trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng.Máy điện một chiều có thể làm việc cả hai chế độ máy phát và động cơ Khi máy làm việc

ở chế độ máy phát công suất đầu vào là công suất cơ còn công suất đầu ra là công suấtđiện Động cơ quay roto máy phát điện một chiều có thể là turbine gas, động cơ đieselhoặc là động cơ điện Khi máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ, công suất đầu

vào là công suất điện còn công suất đầu ra là công suất cơ Cả hai chế độ làm việc, dâyquấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và có dòng điện chạy qua

- Mômen điện từ tính theo công thức:

- Phần tĩnh Stato là một phần đứng yên của máy

Phần tĩnh gồm các bộ phận tĩnh sau:

+ Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồngngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cục từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cácbondày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng thép khối Cực

từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồngcách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cáchđiện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nốinối tiếp với nhau

+ Cực từ phụ:

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thépcủa cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấutạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờ những bulông + Gông từ:

Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máyđiện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớn thườngdùng thép đúc Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

+ Các bộ phận khác gồm có:

+ Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn

hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ và vừa, nắp máy còn cótác dụng làm giá đở ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang

+ Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài

+ Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tìchặt lên cổ góp

+ Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá

+ Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chổ Saukhi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại

Các bộ phận khác:

+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy

+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi

+ Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều

+ Khi động cơ làm việc, các dây dẫn phần ứng chuyển động trong từ trường củaphần cảm nên trong chúng lại xuất hiện suất điện động cảm ứng, sinh ra dòng cảm ứngngược chiều với dòng điện đưa vào phần ứng Vì thế sức điện động cảm ứng này còn gọi

là sức phản điện

+ Dòng điện trong cuộn dây phần ứng tạo ra một từ trường riêng, gây ảnh hưởngđến từ trường của cuộn dây phần cảm và tạo ra hiện tượng gọi là phản ứng phần ứng.Phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện giữa chổi than và

cổ góp cũng như các lá thép trong cổ góp Cực từ phụ đặt xen giữa các cực từ chính dùng

để hạn chế phản ứng phần ứng Cuộn dây cực từ phụ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng.+ Ở động cơ công suất trung bình và lớn, người ta còn dùng biện pháp tăng khe hởkhông khí giữa stato và roto và đặt thêm các rãnh ở cực từ chính một cuộn dây gọi là cuộn

bù Cuộn bù cũng mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

+ Động cơ điện một chiều có 2 cực từ chính (hình 1.2) gọi là có 1 cặp cực (p = 1).Hình 1.2a là động cơ có 2 cặp cực (p = 2)

❖ Các trị số định mức

Chế độ làm việc định mức của máy điện một chiều là chế độ làm việc trong nhữngđiều kiện mà xưởng chế tạo đã quy định Chế độ đó đươc đặc trưng bằng những đại lượngghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức Trên nhãn máy thường ghi nhữngđại lượng sau:

Công suất định mức: Pđm (KW hay W);

Ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ Khởi động từ được cấp điện

từ một nguồn điện tách biệt với nguồn điện cấp cho cuộn ứng Ở động cơ điện một chiềukích từ song song thì cuộn kích từ và cuộn ứng được cấp điện bởi cùng một nguồn.Trường hợp này mà nguồn điện có công suất lớn hơn nhiều so với công suất cơ thì tínhchất động cơ sẽ tương tự động cơ kích từ độc lập

Đặc điểm của động cơ kích từ độc lập là dòng điện kích từ và từ thông động cơkhông phụ thuộc dòng điện phần cứng Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập vớinguồn điện mạch kích từ UKT riêng biệt so với nguồn điện mạch phần cứng Uư

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong nguồn coi nhưbằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc dòng điện chạy trongphần ứng động cơ Khi đó, động cơ kích từ song song cũng được coi như kích từ độc lập

Vì vậy, ở đây ta coi hai loại động cơ này như nhau

Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ kích

từ độc lập

Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động cơ kích từ

song song

❖ Phương trình đặc tính.

- Phương trình cân bằng điện áp

Uư =Eư +(Rư +Rf).(Iư )Trong đó: Uư – Điện áp phần ứng (V)

Rư = rư + rcf + rcb + rct – Điện trở phần ứng động cơ (Ω).)

Bao gồm:

rư : Điện trở cuộn dây phần ứng;

rcf: Điện trở cực từ phụ;

rcb: Điện trở cuộn bù (nếu có);

rct: Điện trở tiếp xúc của chổi than trên cổ góp rcf

Rf: Điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω).)

Iư: Dòng điện mạch phần ứng (A)

Eư: Sức điện đồng phần ứng động cơ (V)

Được xác định theo công thức: Eư = K Ф ω) của máy sản xuất Đạt

Trong đó: K =2 πaa pN hệ số cấu tạo của động cơ

Với: p: Số đôi cực từ chính

N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a: Số mạch nhánh đấu song song của cuộn dây phần ứng

Ф– Từ thông kích từ dưới một cực từ (Wb)

- Phương trình đặc tính cơ

Sơ đồ nguyên lý:

- Phương trình đặc tính cơ điện

Từ phương trình chính, công thức tính sức điện động, công thức thể hiện mối quan

hệ giữa momen điện từ và dòng điện phần ứng Iư Ta được phương trình đặc tính cơ điện:

ω) của máy sản xuất Đạt = U ư

ω) của máy sản xuất Đạt = ω0 - ∆ω = U đm

❖ Đường đặc tính cơ và đặc tính cơ điện

Từ các phương trình đặc tính cơ-điện và phương trình đặc tính cơ, với giả thiết phầnứng được bù đủ và f = const có thể vẽ được các đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ là nhữngđường thẳng

Hình 1.5 Đường đặc tính

Hình a : Đường đặc tính cơ-điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập

Hình b : Đường đặc tính cơ của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập

Hình 1.6 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng

+ Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

ω0= U đm

KФ Ф đm=const

+ Độ cứng đặc tính cơ:

Tuy nhiên phạm vi điều chỉnh hẹp và phụ thuộc vào tải (tải càng lớn phạm vi điều chỉnhcàng rộng), không thực hiện được ở vùng gần tốc độ không tải

Điều chỉnh có tổn hao lớn Người ta thường chỉ dùng để làm điện trở điều chỉnh tốc độ ởchế độ làm việc lâu dài

1.1.1.Thay đổi điện áp phần ứng

Ta có: Rf = 0; RưΣ = Rư =const; Φ = Φđm = const

+ Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thì:

KФ = U ư−I đm R ư

ω đm

ω0=U ư KФФ

∆ωc = R ư

KФФ∗I c= R ư

(KФФ)2*M c = ∆ωC*TN ω) của máy sản xuất Đạt = U ư

KФФ - R ư

(KФФ)2*M = KФФ U - R ư

Hình 1.7 Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc

lập bằng thay đổi điện áp mạch phần ứng

+ Tốc độ không tải lý tưởng:

1.1.2.Thay đổi từ thông

Ta có: Rf = 0; RưΣ = Rư =const; Uư=Uđm = const

Ta thay đổi dòng kích từ Ikt để thay đổi từ thông

Hình 1.8 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi

Ta nhận thấy rằng khi từ thông thay đổi thì:

+ Dòng điện ngắn mạch không đổi:

áp dụng hợp với phương pháp khác nhằm tăng phạm vi điều chỉnh

Để điều chỉnh được điện áp động cơ một chiều đòi hỏi phải có một nguồn riêng có Uđiều chỉnh được Ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều, các bộ

biến đổi van hoặc khuếch đại từ… vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ các

bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điềuchỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu

Hình 1.9 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập dùng bộ biến đổi điều

ω=ω0∗U đk−M

|β|

Hình 1.10 Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp

-Trong khi giảm tốc độ theo cách giảm điện áp phần ứng, nếu giảm mạnh điện áp,nghĩa là chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp thì cùng với quá trình giảm tốc có

thể xảy ra quá trình hãm tái sinh Chẳng hạn, cũng trên hình 1.10, động cơ đang làm việc

tại điểm A với tốc độ lớn ω) của máy sản xuất ĐạtA trên đặc tính cơ 1 ứng với điện áp U1 Ta giảm mạnh điện ápphần ứng từ U1 xuống U3 Lúc này động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm A trên đường

1 sang điểm E trên đường 3 (chuyển ngang với ω) của máy sản xuất ĐạtA=ω) của máy sản xuất ĐạtE) Vì ω) của máy sản xuất ĐạtE lớn hơn tốc độ không tải

lý tưởng ω) của máy sản xuất Đạto của đặc tính cơ 3 nên động cơ sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh trên đoạn

EC của đặc tính 3

-Khi thay đổi phần ứng (thay đổi theo chiều giảm điện áp), vì từ thông của động cơđược giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lítưởng ω) của máy sản xuất Đạto = KФ Φ U thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng Do đó ta thu được họ đặctính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc độ nằmdưới tốc độ định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai

số tốc độ và về mômen khởi động Khi mômen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và

Hình 1.11 Đặc tính cơ quá trình thay đổi điện áp

- Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị ω 0 max, M đm, KФ M là xác định, vì vậy phạm

vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng Khi điều chỉnh điện áp phầnứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấpkhoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ Do đó có thể tính sơ bộ được:

ω 0 max∗|β| 1

M đm ≤ 10

- Vì thế tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ cũngkhông vượt quá 10 Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xácduy trì tốc độ làm việc thì việc sử dụng các hệ thống hở như trên là không thoả mãn được

- Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động mộtchiều kích từ độc lập là tuyến tính Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng có đặctính cơ trong toàn dải là như nhau, do đó độ sụt tốc tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặctính thấp nhất của dải điều chỉnh Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dảiđiều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai số cho phép, thì hệ truyền động sẽlàm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh Sai sốtương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:

s= ω 0 min−ω min

ω 0 min =

∆ ω

ω 0 min

s= M đm

|β|ω 0 min ≤ s cp

- Vì các giá trị M đm, ω 0 min, S cp là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của độcứng đặc tính cơ sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép Để làm việc này, trong

đa số các trường hợp cần xây dựng các hệ truyền động điện kiểu vòng kín

- Trong suốt quá trình điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật bao bởicác đường thẳng ω=ω đm, M=M đm và các trục tọa độ Tổn hao năng lượng chính là tổn haotrong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ

- Khi làm việc ở chế độ xác lập ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằng mômentải trên trục: M¿

=M¿c

và gần đúng coi đặc tính cơ của phụ tải là M c¿

=(ω¿)x thì:

ω¿+R¿.(ω¿

)x−1

⮚ Kết luận: chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi điện áp đặt vào

phần ứng động cơ

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

Như đã đề cập ở chương trước, phương pháp điều chỉnh điện áp được lựa chọn trongđiều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập Thực tế, để thay đổi điện ápphần ứng động cơ người ta có thể thay đổi góc mở chậm αmin = 10ºC nếu dùng bộ biến đổi là hệthống chỉnh lưu, hoặc thay đổi tần số băm trong trường hợp bộ biến đổi là bộ băm xung

áp một chiều Ở chương này sẽ giới thiệu tổng quan về chỉnh lưu và đi sâu vào chỉnh lưu

có điều khiển tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ động lập

1.5.1 Sơ đồ và dạng sóng

Hình 2.1 Dạng sóng ngõ ra

Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha 1.5.2 Nguyên lý hoạt đ ng ộng

- Trong khoảng θ1 < θ < θ2: Điện áp pha a cao nhất, D1 dẫn, Uo=Ua

- Trong khoảng θ2 < θ < θ3: Điện áp pha b cao nhất, D2 dẫn ,Uo=Ub

- Trong khoảng θ3 < θ < θ4: Điện áp pha c cao nhất, D3 dẫn , Uo=Uc

Điện áp trung bình ở lối ra là: Utb = 1,17Up

- Mỗi diode dẫn điện trong khoảng thời gian 13 chu kỳ của điện áp nguồn Do đó,trị trung bình dòng điện qua diode:

Hình 2.3 Dạng sóng

Hình 2.4 Sơ dồ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

Điện áp ra trung bình: Trường hợp: αmin = 10ºC≤ 30; Utb=1,17Up cos αmin = 10ºC là góc tính từ điểm giaonhau của các đường điện áp pha (phần dương) đến khi có xung điều khiển

Hình 2.5 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải thuần trở 1.6.3 Thông số

- Khi tải thuần trở góc mở < 30:

Hình 2.7 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải điện cảm