ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT đề tài THIẾT kế bộ CHỈNH lưu HAI nửa CHU kỳ để điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU KÍCH từ độc lập

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 đổiđiện áp phần

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CÔNG SUẤT

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU

KỲ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 03 năm 2023

Khoa Điện – Điện tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ̀ Á́N MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤ́T

2 Các số liệu ban đầu:

2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Pđm= 12.5 KW; Uđm=220 V; nđm= 1000 vg/ph; ηđm=0.84 ; J= 1.6 kgm2

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 đổiđiện áp phần ứng

Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu hai nửa chu kỳ

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 hoặc thi công mạch.

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

202

Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trongquá trình công nghiệp hoá đất nước Sử dụng ứng dụng của điện tử công suất trongcác hệ thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn vàviệc 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 thườngnhư: khuếch đại từ, máy phát - động cơ Và để đáp ứng được nhu cầu ngày càngkhắc 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 hóatrong 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 giảiquyết Trong nền công nghiệp hiện đại ngày nay, động cơ điện một chiều vẫn đượccoi là một loại máy điện rất quan trọng Mặc dù động cơ điện xoay chiều có tính ưuviệt hơn như cấu tạo giản đơn, công suất lớn… Nhưng không thể hoàn toàn thay thếđược động cơ điện một chiều

Đặc biệt là trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm virộng 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 “Thiêt kê bô chỉnh lưu hai nửa chu kỳ để điều khiển

tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập”

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

CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 1

1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập 1

1.1 Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều 2

1.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 9

1.2.1 Điều chỉnh R phần ứng bằng cách mắc điện trở phụ Rf 9

1.2.2 Thay đổi điện áp phần ứng 10

1.2.3 Thay đổi từ thông 11

1.3 Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng 11

CHƯƠNG 2.LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU KỲ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 16

2.1 Tổng quan về chỉnh lưu hai nửa chu kỳ 16

2.2 Chỉnh lưu không điều khiển 16

2.2.1 Sơ đồ và dạng sóng 16

2.2.2 Nguyên lý hoạt động 17

2.2.3 Thông số 17

2.3 Chỉnh lưu có điều khiển 18

2.3.1 Sơ đồ và dạng sóng 18

2.3.2 Thông số 19

2.4 Chỉnh lưu có điều khiển với diode xả năng lượng 19

2.4.1 Sơ đồ và dạng sóng 19

2.5 Hiện tưởng chuyển mạch 20

2.5.1 Sơ đồ và dạng sóng khi dòng điện tải liên tục 20

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều 3

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều 4

Hình 1.3 Sơ đô nôi dây cua đông cơ kich tư đôc lâp 5

Hình 1.4 Sơ đô nôi dây đông cơ kich tư song song 5

Hình 1.5 Sơ đô nguyên li nôi dây đông cơ điên môt chiêu kich tư đôc lâp 8

Hình 1.6 Đường đặc tính 8

Hình 1.7 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng 9

Hình 1.8 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 10

Hình 1.9 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông 11

Hình 1.10 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập dùng bộ biến đổi điều khiển điện áp phần ứng 12

Hình 1.11 Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp 12

Hình 1.12 Đặc tính cơ quá trình thay đổi điện áp 13

Hình 2.1 Sơ đồ dạng sóng hai nửa chu kỳ không điều khiển 16

Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ không điều khiển 17

Hình 2.3 đồ dạng sóng hai nửa chu kỳ có điều khiển 18

Hình 2.4 Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điều khiển 18

Hình 2.5 Dạng sóng Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điều khiển diode xả năng lượng 19

Hình 2.6 Chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ có điều khiển với diode xả năng lượng 20

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH

TỪ ĐỘC LẬP - CÁ́C PHƯƠNG PHÁ́P ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG

CƠ - PHƯƠNG PHÁ́P ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁ́CH THAY ĐỔI ĐIỆN Á́P PHẦ̀N ỨNG

1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập

 Giới thiệu động cơ điện 1 chiều

+ Là loại máy điện quay sử dụng điện một chiều Động cơ điện một chiều là thiết bịbiến đổi 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 thôngvận tải và những nơi có yêu cầu điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng.Trong phân tích các hệ thống truyền động, thường biết trước đặc tính cơ Mc(ω) của máy) của máysản xuất Đạt được trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu tốc độ, mô men, dòngđiện động cơ,…cần phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo của động cơ tương ứng Mỗiđộng cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức và được sử dụngnhư loạt số liệu cho trước

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

+ Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thôngvận tải và nói chung trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong mộtphạm 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 suấtđầu ra là công suất điện Động cơ quay roto máy phát điện một chiều có thể là turbinegas, động cơ điesel hoặc là động cơ điện Khi máy điện một chiều làm việc ở chế độđộng cơ, công suất đầu vào là công suất điện còn công suất đầu ra là công suất cơ Cả haichế độ làm việc, dây quấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và có dòngđiện chạy qua

- Mômen điện từ tính theo công thức:

M = kMΦIư

- Phương trình cân bằng điện áp của động cơ: U = Eư + Rư*Iư

- SĐĐ phần ứng động cơ điện một chiều tính theo công thức: Eư = kEΦn =

1.1 Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều

 Cấu tạo

Phân tĩnh Stato là một phần đứng yên của máy

Phần tĩ̃nh gồm các bộ phận tĩ̃nh sau:

+ Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từlồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cục từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thépcácbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng thépkhối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấnbằng dây đồng cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối

và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên cáccực từ này được nối nối 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 màcấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờ nhữngbulông

+ 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

o Các bộ phận khác gôm co:

+ 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 có tácdụng 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 tì chặt lên

cổ góp

+ Phần quay rotor: 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 Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại

Phần quay gồm có những bộ phận sau:

+ Lõi sắt phần ứng:

Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỷ thuật điện (théphợp kim silic) dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm haotổn do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lạithì đặt dây quấn vào

+ Dây quấn phần ứng:

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấnphần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ (công suấtdưới vài kW) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn, thườngdùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với rảnh của lõithép

+ Cổ góp: la (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

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

Nguyên ly hoat đông

+ Khi ta cho dòng điện một chiều đi vào chổi than thì do dòng điện chỉ đi vào thanh dẫndưới cực N và đi ra các thanh dẫn dưới cực S nên dưới tác dụng của từ trường sẽ sinh ra

1 moment có chiều không đổi làm quay máy Chiều của lực điện từ được xác định theoqui tắc bàn tay trái

+ Bộ phận chỉnh lưu (chổi than cổ góp) sẽ đảo chiều dòng điện sau nửa vòng quay Kếtquả là phần bên trái của cuộn dây thì dòng điện luôn đi ra phía sau phần bên phải cuộndây thì dòng điện luôn đi ra phía trước nên moment lực tạo ra luôn hướng về một chiềuquay

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 của phầncảm nên trong chúng lại xuất hiện suất điện động cảm ứng, sinh ra dòng cảm ứng ngượcchiều với dòng điện đưa vào phần ứng Vì thế sức điện động cảm ứng này còn gọi là sứcphản điện

+ Dòng điện trong cuộn dây phần ứng tạo ra một từ trường riêng, gây ảnh hưởng đến từtrường của cuộn dây phần cảm và tạo ra hiện tượng gọi là phản ứng phần ứng Phản ứng

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 phầnứng

+ 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 làcuộn 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)



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 đạilượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức Trên nhãn máy thườngghi những đại lượng sau:

Công suất định mức: Pđm (KW hay W);

Trường hợp này mà nguồn điện có công suất lớn hơn nhiều so với công suất cơ

thì tính chất 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 như

bằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc dòng điện chạy

trong phần 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 đô nôi dây cua đông

cơ kich tư đôc lâp

kich tư song song

 Phương trình đặMc 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)

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

pN

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

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 =

–

fư

.

Phương trình biểu thị quan hệ tốc độ ω) của máy là một hàm của momen M được gọi là phương

trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Nếu dùng đơn vị tốc độ là vòng/phút thì phương trình đặc tính cơ sẽ trở thành:

ω) của máy=

-∆ω) của máy=

KФФđm (KФФ đm ) KФФ đm KФФ đm



Từ các phương trình đặc tính cơ-điện và phương trình đặc tính cơ, với giả thiết phần

ứng được bù đủ và f = const có thể vẽ được các đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ là

những đường thẳng

Hình 1.6 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

1.2.

Hình 1.1 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

=const

β tn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có

điện trở phụ Như vậy khi mắc nối tiếp điện trởRf vào phần ứng, nếu R f càng lớn thì độ dốc của

đường đặc tính, số vòng quay và tốc độ động cơ càng giảm

Tuy nhiên phạm vi điều chỉnh hẹp và phụ thuộc vào tải (tải càng lớn phạm vi điều

chỉnh càng 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 ở chế độ làm việc lâu dài

Ta có: R f = 0; R ưΣ = R ư =const;

=

= const

+ Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thì:

KФ =

ω đm

ω0=

U ư KФФ

∆ω) của máyc =

Hình 1.1 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:

Uđm, nên không thể tăng điện áp đặt lên cuộn dây), phạm vi điều chỉnh hẹp

1.2.3 Thay đổi từ thông

+ Dòng điện ngắn mạch không đổi:

1.3 Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng

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 bộbiến đổi van hoặc khuếch đại từ… vì là nguồn có công suất hữu hạn so với động cơcác bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều

và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu

Hình 1.1 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập dùng bộ biến đổi điều khiển

Hình 1.2 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,nghĩ̃a 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 máyA trên đặc tính cơ 1 ứng với điện áp U1 Ta giảm mạnh điện

áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc này động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm A trênđường 1 sang điểm E trên đường 3 (chuyển ngang với ω) của máyA=ω) của máyE) Vì ω) của máyE lớn hơn tốc độkhông tải lý tưởng ω) của máyo của đặc tính cơ 3 nên động cơ sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinhtrên đoạn EC của đặc tính 3

-

lí tưởng ω) của máyo = KФ U Φ thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng Do đó ta thu được

họ đặc tính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc

độ nằm dưới tốc độ định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêucầu về sai số tốc độ và về mômen khởi động Khi mômen tải là định mức thì các giá

Hình 1.3 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

phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng

gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ Do đó có thể tính sơ bộ được:

M

- Vì thế tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ cũng

không vượt quá 10 Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xác

duy 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 tĩ ̃nh của hệ truyền động

một chiều kích từ độc lập là tuyến tính Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng có

đặc tính cơ trong toàn dải là như nhau, do đó độ sụt tốc tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất

tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất

của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai số cho phép, thì hệ truyền

động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh

Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:

- Vì các giá trị M đ m, ω 0 min, S cp là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của

độ cứng 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

bởi các đường thẳng ω=ω đ m, M =M đ m và các trục tọa độ Tổn hao năng lượng chính là tổn

hao trong 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

mômen tải trên trục: M ¿=M¿c và gần đúng coi đặc tính cơ của phụ tải là M¿

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU KỲ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG C Đ Ơ Đ IỆN MỘT CHIỀU

2.1 Tổng quan về chỉnh lưu hai nửa chu kỳ

Như đã đề cập ở chương trước, phương pháp điều chỉnh điện áp được lựa chọntrong điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập Thực tế, để thay đổiđiện áp phần ứng động cơ người ta có thể thay đổi góc mở chậm α nếu dùng bộ biếnđổi là hệ thống chỉnh lưu, hoặc thay đổi tần số băm trong trường hợp bộ biến đổi là bộbăm xung áp một chiều Ở chương này sẽ giới thiệu tổng quan về chỉnh lưu và đi sâuvào chỉnh lưu có điều khiển hai nửa chu kỳ để điều khiển tốc độ động cơ điện mộtchiều kích từ động lập

2.2 Chỉnh lưu không điều khiển

Hình 2.1 Sơ đồ dạng sóng hai nửa chu kỳ không điều khiển.

Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ không điều khiển

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

+ Ở bán kỳ dương: Diode D1 phân cực thuận nên dẫn điện, trong khi đó D2 bị phân cực

ngược Dòng điện lúc này qua D1

+ Ở bán kỳ âm: Diode D2 dẫn điện trong khi D1 ngưng dẫn, dòng điện qua D2, qua tải.

2 chu kỳ của điện áp nguồn Do

đó, trị trung bình dòng điện qua diode:

Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu hai

nửa chu kỳ có điều khiển

Hình 2.1 Dạng sóng Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điều khiển diode xả năng lượng

Hình 2.2 Chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ có điều khiển với diode xả năng lượng

2.5 Hiện tưởng chuyển mạch

2.5.1 Sơ đồ và dạng sóng khi dòng điện tải liên tục

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁ́C PHẦ̀N TỬ MẠCH

ĐỘNG LỰC

3.1 Sơ đồ mạch động lực

Hình 3.1 Mạch động lực

3.2 Nguyên lý hoạt động

Bộ biến đổi Thyristor có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều của lưới thành dòngđiện một chiều cung cấp cho phần ứng động cơ Nó có thể điều khiển suất điện động

bộ biến đổi nên có khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ

Trong bộ biến đổi Thyristor: máy Biến áp lực có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới chophù hợp với điện áp cung cấp cho động cơ, tạo điểm trung tính, tạo pha cho chỉnh lưunhiều pha, hạn chế biên độ dòng ngắn mạch, giảm di/dt < di/dt cp nhằm bảo vệ van…

Hệ thống Thysitor: nắn dòng cho phù hợp với động cơ

Bộ điều khiển dùng làm biến thiên góc α, do đó biến thiên Uo dẫn đến thay đổi ω) của máy

Bộ lọc gồm tụ điện Co và cuộn kháng L nhằm lọc các thành phần sóng hài bậc cao saocho K sb < K sb cp, với K sb cp phụ thuộc yêu cầu của tải

- Các thông số cơ bản còn lại của động cơ được tính:

U2a; U2b; U2c: Sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn

E – Sức điện động của động cơ

R, L – Điện trở và điện cảm trong mạch

Rk, Lk là điện trở và điện kháng cuộn lọc

Rdt là điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau :

Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, điều kiện tỏa nhiệt, điện áp làm

việc, các thông số cơ ban của van được tính như sau:

- Điện áp ngược mà thyristor phải chịu:

I hdωtlà dòng điện hiệu dụng của van. I uđm là dòng điện qua tải

Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tích tản nhiệt,

không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng định mức của van cần chọn:

I

=γ*

i

*

lv

=γ* 1,2*55,15=γ* 66,18 (A)

Trong đó: KФ i là hệ số dự trữ dòng điện, chọn KФ i = 1,2

 Từ cac thông sốU nv,I đm ta chọn 3 Thysistor loại 36RT100A co cac thông số :

đm

= 80

-

dωtt

3.4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

3.4.1 Tính công suất biểu kiến của máy biến áp

S =

*

=

*

P dωtm

Trong đó:

3.4.2 Điện áp pha sơ cấp của máy biến áp

U1= 220 (V)

U

*cosa

= U

+ 2∆U

+ 2∆U

+ 2∆U

- amin = 10º là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới

- ∆Uv = 1,8 (V) là sụt áp trên Thyristor

- ∆Udn ≈ 0 là sự sụt áp trên dây nối

- ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux là sự sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp Chọn sơ bộ:

Từ phương trình cân bằng điện áp, khi có tải ta có:

U

=

=

= 241,5 (V)

Điện áp pha thứ cấp pha máy biến áp:

π2 ≈ 0,9 la hê số điện áp của sơ đồ

3.4.4 Công suất tối đa của tải

3.4.5 Công suất biểu kiến máy biến áp

Trong đo :

KФ s= 1,48 la hê số công suất máy biến áp

3.4.6 Công suất biểu kiến thứ cấp máy biến áp

KФ 2 =

√

3.4.9 Dòng điện hiệu dụng thứ cấp của máy biến áp

kQ là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6

m là số trụ của máy biến áp, lấy m = 1

3.5.4 Chọn tỷ số

m = h dωt = 2,3 →h = 2,3*d = 2,3*14 = 32,2 (cm)

Thông thường m = 2 ÷ 2,5

Ta chọn chiều cao trụ là h = 33 (cm)