Đồ án truyền động điện:Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển hai mạch vòng điều chỉnh dòng điện và tốc độ cho hệ chỉnh lưu động cơ điện một chiều kích từ độc lập

ĐỀ BÀI BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển hai mạch vòng điều chỉnh dòng điện và tốc độ cho hệ chỉnh lưu động cơ điện một chiều kích từ độc lập Thông số của động cơ: P= 200 kW; Udm = 600 V; Ra = 0.07 ohm; La = 0.007 H; Kphi = 2.34 Vrads; ndm = 2700 vòng phút. Tải mô men ma sát có B = 0.05 Nmrads; J = 100 kg.m2. Bộ chỉnh lưu cấp điện cho phần ứng là chỉnh lưu cầu 3 pha. Tổng hợp bộ điều chỉnh dòng điện khi bỏ qua sức điện động của động cơ. Yêu cầu: Chương 1: Tổng quan về công nghệ Chương 2. Hệ truyền động Chỉnh lưu Động cơ một chiều Chương 3. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh nối cấp Chương 4. Mô phỏng hai mạch vòng điều khiển động cơ.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 Tổng quan về công nghệ 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.2 Cấu tạo và phân loại 2

1.2.1 Cấu tạo 2

1.2.2 Phân loại,ưu nhược điểm của động cơ một chiều 3

1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 4

1.4 Phương trình đặc tính cơ 5

1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập 6

1.5.1 Phương pháp thay đổi điện trở phụ 6

1.5.2 Phương pháp thay đổi từ thông 7

1.5.3 Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng 8

1.6 Kết luận 9

Chương 2 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều 10

2.1 Phân tích cấu tạo nguyên lý hệ T-Đ 10

2.1.1 Giới thiệu chung về hệ T-Đ 10

2.1.2 Giới thiệu về chỉnh lưu cầu ba pha 11

2.2 Hệ T-Đ không đảo chiều 13

2.2.1 Nguyên lý hệ T-Đ không đảo chiều 13

2.2.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ trong hệ T-Đ 14

2.3 Tổng quan về hệ T-Đ đảo chiều 15

2.3.1 Nguyên tắc cơ bản xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều 15

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc 15

2.4 Kết luận 16

Chương 3: Tổng hợp hệ thống điều chỉnh tự động hệ truyền động T-Đ 17

3.1 Mô hình hóa động cơ một chiều kích từ độc lập 17

3.1.1 Mô hình toán ở chế độ quá độ của động cơ một chiều kích từ độc lập 17

3.1.2 Trường hợp động cơ kích từ độc lập có từ thông không đổi 19

3.2 Mô hình hóa bộ chỉnh lưu (Cầu 3 pha) 20

3.3 Tổng hợp mạch vòng dòng điện 21

3.4 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 23

3.5 Tính toán các thông số của hệ thống 24

3.5.1 Tính toán các thông số động cơ 24

3.5.2 Tính toán các thông số bộ điều khiển 24

Chương 4 : Mô phỏng 26

4.1 Giới thiệu về phần mềm MATLAB 26

4.1.1 Giới thiệu chung 26

4.1.2 Giao diện 27

4.1.3 Một số thao tác cơ bản trong Matlab 28

4.2 Mô phỏng hệ thống 29

4.2.1 Mô phỏng động cơ một chiều 29

4.2.2 Mô phỏng hệ thống điều khiển hai mạch vòng điều chỉnh dòng điện và tốc độ .30

KẾT LUẬN 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

ĐỀ BÀI BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển hai mạch vòng điều chỉnh dòng điện và tốc độcho hệ chỉnh lưu - động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Thông số của động cơ: P= 200 kW; Udm = 600 V; Ra = 0.07 ohm; La = 0.007 H; Kphi =2.34 V/rad/s; ndm = 2700 vòng/ phút Tải mô men ma sát có B = 0.05 Nm/rad/s; J = 100 kg.m2

Bộ chỉnh lưu cấp điện cho phần ứng là chỉnh lưu cầu 3 pha

Tổng hợp bộ điều chỉnh dòng điện khi bỏ qua sức điện động của động cơ

Yêu cầu:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ

Chương 2 Hệ truyền động Chỉnh lưu - Động cơ một chiều

Chương 3 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh nối cấp

Chương 4 Mô phỏng hai mạch vòng điều khiển động cơ

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay động cơ điện 1 chiều đóng một vai trò quan trọng trong các ngành côngnghiệp cũng như trong cuộc sống của chúng ta Động cơ điện 1 chiều được ứng dụng rấtphổ biến trong các ngành công nghiệp cơ khí, các nhà máy cán thép, nhà máy xi măng, tàuđiện ngầm và các cánh tay robot ; để thực hiện các nhiệm vụ trong công nghiệp hiện đại với

độ chính xác cao, lắp ráp trong các dây chuyền sản xuất, yêu cầu có bộ điều khiển tốc độ

Đối với các phương pháp điều khiển kinh điển, do cấu trúc đơn giản và bền vữngnên các bộ điều khiển PID ( tỉ lệ, tích phân, đạo hàm ) được dùng phổ biến trong các hệ điềukhiển công nghiệp Mục tiêu của điều khiển là nâng cao chất lượng các hệ thống điều khiển

tự động Tuy nhiên, trên thực tế có rất nhiều đối tượng điều khiển khác nhau, với các yêucầu và đặc tính phức tạp khác nhau Do đó cần phải tiến hành nghiên cứu, tìm ra cácphương pháp điều khiển cho hệ truyền động điện ngày càng đạt được chất lượng điều chỉnhcao, mức chi phí thấp và hiệu quả đạt được là cao nhất, đáp ứng các yêu cầu tự động hóatruyền động điện và trong các dây chuyền sản xuất

Trong học kì này em đã nhận được đề tài : “Cho một hệ truyền động vị trí sử dụng động cơ – vít me truyền động cho đối tượng Xây dựng bộ điều khiển cho hệ khi sử dụng động cơ truyền động là động cơ một chiều kích từ độc lập”

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Trần Tiến Lương

trong quá trình làm đồ án môn học với đề tài trên Mặc dù đã dành nhiều cố gắng nhưng cũngkhông tránh khỏi những sai sót nhất định, em mong được sự góp ý, chỉ bảo thêm của thầy, cô

Chương 1 Tổng quan về công nghệ

1.1 Giới thiệu chung

Động cơ điện một chiều là loại máy điện biển điện năng dòng một chiều thành cơ năng.Ởđộng cơ một chiều từ trường là từ trưởng không đổi Để tạo ra từ trường không đổi người tadùng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện được cung cấp dòng điện một chiều

Động cơ điện một chiều được phân loại theo kích từ thành những loại sau:

- Kích từ độc lập

- Kích từ song song

- Kích từ nối tiếp

- Kích từ hỗn hợp

Công suất lớn nhất của máy điện một chiều vào khoảng 5-10 MW Hiện tượng tia lửa ở

cổ góp đã hạn chế tăng công suất của máy điện một chiều Cấp điện áp của máy một chiềuthường là 120V, 240V, 400V, 500V và lớn nhất là 1000V Không thể tăng điện áp lên nữa vìđiện áp giới hạn của các phiến góp là 35V

1.2 Cấu tạo và phân loại

1.2.1 Cấu tạo

Động cơ điện một chiều gồm hai phần chính là phần tĩnh và phần động

Hình 1.Cấu tạo động cơ một chiều 1- Thép, 2- Cực chính với cuộn kích từ, 3- Cực phụ với cuộn dây, 4- Hộp ổ bi, 5- Lõi thép, 6- Cuộn phần ứng, 7- Thiết bị chổi, 8 Cỗ góp, 9- Trục, 10- Nắp hộp đấu dây

* Phần tĩnh hay stato hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra trường nógồm có:

- Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ được kích từ bằngnam châm điện), mạch từ được làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kíchthích hay còn gọi là dây quấn kích từ được làm bằng dây điện từ, các cuộn dây điện

tử nay được mắc nối tiếp với nhau

- 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 cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện haythép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong động cơ điện nhỏ có thể

dùng thép khối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từđược quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹthành một khối, tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích

từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau

- Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính Lõi thép của cực từ phụthường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giốngnhư dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông

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

- Các bộ phận khác:

 Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dâyquấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máycòn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằnggang

 Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi thanbao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp Hộpchổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thểquay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thìdùng vít cố định lại

* Phần quay hay rôto: Bao gồm những bộ phận chính sau

 Tỷ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vàothành cổ góp nhờ lò xo

1.2.2 Phân loại,ưu nhược điểm của động cơ một chiều

* Phân loại động cơ điện một chiều

Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phânloại theo cách kích thích từ các động cơ Theo đó ta có 4 loại động cơ điện một chiều thường

- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, làm một cuộnmắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với tốc đi qua phần ứng.

* Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều

Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , cả máy phát vàđộng cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễ vận hành mà máyđiện (động cơ điện) xoay chiều ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến Tuy nhiênđộng cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định trong công nghiệp giao thông vận tải, vànói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng (như trongmáy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động cơ không đồng bộ đểchế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màuhơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp hơn Nhưng do những ưu điểm của nó mà máy điệnmột chiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại

- Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phátđiện trong những điều kiện làm việc khác nhau Song ưu điểm lớn nhất của động cơđiện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải Nếu như bản thân động cơkhông đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng được thì phải chi phí cácthiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần ) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiềukhông những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điềukhiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao

- Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp - chổi thannên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môi trưởng rung chấn, dễ cháynổ

1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và

mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập nhau Lúc này động cơ được gọi là

động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Hình 1.1 Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Ở đây ta dùng động cơ một chiều nam châm kích từ độc lập nên có từ thông đ không đổinên không cần quan tâm đến vấn đề kích từ Nếu momen do động cơ điện sinh ra lớn hơnmomen cản, roto bắt đầu quay và suất điện động E sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n Do sựxuất hiện và tăng lên của E, dòng điện lư sẽ giảm theo, m giảm khiến n tăng chậm hơn Tăngdần lạ bằng cách tăng U, hoặc giảm điện trở mạch điện phần ứng cho tới khi máy đạt tốc độđịnh mức Trong quá trình tăng lư cần chú ý không để lớn quả so với làm để không xảy racháy động cơ.

1.4 Phương trình đặc tính cơ

Ta có phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

Uư =Eư + (Rư + Rf) Iư (1.1)Trong đó:

rư: Điện trở cuộn dây phần ứng

rcf: Điện trở cuộn dây cực từ phụ

rct: Điện trở tiếp xúc cuộn bù

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

Trong đó

P:Số đôi cực từ chính

N:Số thanh dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng

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

Ф:Từ thông kích từ dưới một cặp từ

ω:Tốc độ góc (rad/s)

Hệ số cấu tạo của động cơ

Từ (1.1) và (1.2) ta có :

Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, mô men điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:

𝑀đ𝑡= K Ф.Iư (1.4)Với thay giá trị I vào (1.3) ta có:

(1.5)Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M Nghĩa là: Mđt = Mcơ = M

(1.6)Đây là phương tình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Phân tích phương trình đặc tính cơ (1.8) ta thấy rằng để thay đổi tốc độ động cơ, có thểdùng một số biện pháp sau:

- Thay đổi điện áp đặt vào mạch phần ứng động cơ Ud

- Thay đổi từ thông động cơ ɸ

- Thay đổi điện trở mạch phần ứng động cơ Ru, ví dụ bằng cách nối tiếp với phầnứng các điện trở phụ ngoài

1.5.1 Phương pháp thay đổi điện trở phụ

Nguyên lý điều khiển

Trong phương pháp này người ta giữ U=Uđm , ɸ = ɸđm và nối thêm điện trở phụ vàomạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng Độ cứng của đường đặc tính cơ:

β = Δ M Δω = R (K ɸ) ư +R2f

Ta thấy khi điện trở càng lớn thì B càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó

càng mềm hơn.

Hình 1.3: Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ

Ứng với RF 0 ta có độ cứng tự nhiên BTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên

có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ Như vậy, khi ta thay đổi

Rc ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên

Đặc điểm của phương pháp:

- Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính cảng lớn, đặc tính cơ càngmềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn

- Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức(chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm)

- Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điệntrở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường

- Đánh giá các chỉ tiêu: Phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phảiđiều khiển nhảy cấp Dài điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tài, tải càng nhỏ thìdải điều chỉnh D = ωmax / ωmin càng nhỏ

- Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn,chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản

1.5.2 Phương pháp thay đổi từ thông

Điều chỉnh tử thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh momen điện tửcủa động cơ M K , và suất điện động quay của động cơ E = K.D.0 = Mạch kích từ của động

cơ là mạch phi tuyến nên hệ điều chỉnh từ thông cũng là hệ phi tuyến:

ik = e k

Trong đó:

r k: điện trở dây quấn kích thích

r b: điện trở của nguồn điện áp kích thích

Khi giảm từ thông để tăng tốc độ động cơ thì độ cứng giảm.

1.5.3 Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng.

Giả thiết từ thông Ф = Фđm = const, từ phương trình đặc tính cơ tổng quát:

K ɸ - (K ɸ) R 2M ω = ω-∆ω

Khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song vớiđặc tính cơ tự nhiên

Hình 1.5 Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng cách thay đổi áp phần ứng

Ta thấy rằng, khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì momen ngắn mạch, dòng điện ngắnmạch giảm và tốc độ động cơ cũng giảm với một phụ tải nhất định nhưng độ cứng khôngđổi Do đó phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điệnkhi khởi động

1.6 Kết luận

Qua những phân tích cụ thể 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ trên ta thấy mỗi riêng

phù hợp với từng yêu cầu phương pháp điều chỉnh đều có những ưu nhược điểm côngnghệ.

Trong hệ thống truyển động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều (hay hệ T-Đ), bộbiến đổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có điện áp ra tải Ua phụ thuộc vào giá trịcủa góc điều khiển Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặcdòng điện kích thích động cơ, tuỷ theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các

sơ đồ chỉnh lưu thích hợp

Căn cứ công nghệ của đề tải ta thấy phương pháp thay đổi tốc độ bằng cách điều chỉnhđiện áp mạch phản ứng động cơ có nhiều ưu điểm như:

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng

- Điều chỉnh trơn và điều chỉnh vô cấp

- Sai lệch tĩnh nhỏ, β=const trong toàn dải điều chỉnh

Chương 2 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều

2.1 Phân tích cấu tạo nguyên lý hệ T-Đ

2.1.1 Giới thiệu chung về hệ T-Đ

Hệ T-Đ là hệ thống chỉnh lưu điều khiển – động cơ một chiều thực hiện điều khiển động

cơ theo nguyên lý thay đổi điện áp phần ứng

Hình 2.1: Hệ truyền động T-Đ

Phân loại :

* Dựa theo số pha nguồn cấp cho các van chỉnh lưu: có mạch một pha, ba pha,sáu pha, Các mạch chỉnh lưu cơ bản gồm 6 sơ đồ sau:

- Sơ đồ chỉnh lưu một pha, nửa chu kỳ

- Sơ đồ chỉnh lưu một pha hình tia

- Sơ đồ chỉnh lưu một pha cầu

- Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia

- Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha

- Sơ đồ chỉnh lưu sáu pha có cuộn kháng cân bằng

* Dựa theo loại van bán dẫn:

- Mạch dùng hoàn toàn bằng diode: Chỉnh lưu không điều khiển

- Mạch dùng kết hợp diode và thyristor: Chỉnh lưu bán điều khiển

- Mạch dùng hoàn toàn bằng thyristor: Chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn

* Dựa theo sơ đồ mắc van có 2 kiểu:

- Sơ để hình tia: Trong sơ đồ này số van dùng cho chỉnh lưu sẽ bằng số pha nguồn cấpcho mạch chỉnh lưu Các van đấu chung một đầu nào đó với nhau: hoặc Á chung,hoặc K chung

- Sơ đồ hình cầu: Trong sơ đồ này số lượng van gấp đôi số pha nguồn cấp cho mạchchỉnh lưu, trong đó một nửa số van mắc chung nhau A, một nửa số van mắc chung K Trong đồ án này sử dụng chỉnh lưu cầu ba pha nên đi sâu về tìm hiểu sơ đồ này

2.1.2 Giới thiệu về chỉnh lưu cầu ba pha

- Xung điều khiển được phát lần lượt theo đúng thử tự đánh số từ Tị đến To cáchnhau 60° điện, còn trong mỗi nhóm thì xung phát cách nhau

- Để thông mạch điện tải cần hai van cùng dẫn, trong đó mỗi nhóm phải có 1 vantham gia, do đó 2 van có thứ tự cạnh nhau phải được phát xung cùng lúc Vì vậydạng xung là xung kép, xung thứ nhất được xác định theo góc điều khiển cần có,xung thứ hai đảm bảo điều kiện thông mạch, thực tế là xung của van khác gửi đến

Ví dụ xung Ig của van Tị đồng thời gửi đến van T6, sau đó đến lượt xung của T2 gửiđến T1

Hình 2.3: Đô thị làm việc của chính lưu cầu 3 pha tải RLE

2.2 Hệ T-Đ không đảo chiều

2.2.1 Nguyên lý hệ T-Đ không đảo chiều

Khi ta dùng các bộ chính lưu có điều khiển hay là các bộ chỉnh lưu dùng thyristor để làm

bộ nguồn một chiều cung cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều như các phần trước ta

đã giới thiệu, ta có điện áp chỉnh lưu của hệ là:

K Ф dm là tốc độ không tải lý tưởng, vì lúc đó ở vùng dòng điện gián đoạn, hệ

sẽ có thêm một lượng sụt áp nên đường đặc tính điều chỉnh đốc hơn, tốc độ không tải lýtưởng thực ω0 ở sẽ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng giả tưởng ω’0 có ở như hình (2.4).Vậy khi thay đổi góc điều khiển α = 0 → π thì Ed0, thay đổi từ Ed0 đến - Ed0 và ta sẽđược một họ đặc tính cơ song song với nhau nằm ở nữa bên phải của mặt phẳng toạ độ [ω,1] hoặc [ω, M]

Trong đó: E2m: Biên độ sức điện động thứ cấp máy biến áp chỉnh lưu

Đường giới hạn tốc độ cực đại:

(2.7)

2.2.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ trong hệ T-Đ

Trong hệ T-Đ để điều chỉnh tốc độ động cơ ta điều chỉnh góc mở a của Vi khi ta điềuchỉnh góc mở a thì cosa thay đổi Dựa vào phương trình điện áp ra trình bày ở dưới thì tathấy U, sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch với a, a càng lớn thì U, càng nhỏ và ngược lai

Quy luật điều chỉnh:

Với a < 60o ta có quy luật điều chỉnh dạng:

Với tải RL hay RLE, các quy luật trên vẫn không đổi

2.3 Tổng quan về hệ T-Đ đảo chiều

2.3.1 Nguyên tắc cơ bản xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều

 Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ

 Giữ nguyên dòng kích tử và đảo chiều dòng phản ứng nhưng được phân ra thành

4 sơ đồ chính:

 Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay

 Tinh bằng cách đảo chiều dòng kích từ theo Truyền động bằng 1 bộ biếnđổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay

 bằng công tắc từ chuyển mạch ở phần ứng (từ thông giữ không đổi) Truyềnđộng dùng 2 bộ biến đổi cấp cho phẩn ứng điều khiển riêng

 Truyền động dùng 2 bộ biến đổi mắc song song ngược điều khiển chung.Tuy nhiên, mỗi loại sơ đồ đề có ưu nhược điểm riêng và thích hợp với từng loại tải vàcông nghệ

Ta chọn bộ truyền động dùng 2 bộ biến đổi nổi song song ngược điều khiển chung,bởi chúng cho dải công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao và thực hiện đảo chiều

êm hơn

2.3.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc

Sơ đồ gốm 2 bộ biến đổi G1 và G2, đấu song song ngược với các cuộn kháng cânbằng Lc Từng bộ biến đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu phụthuộc

Cả 2 bộ biến đổi G1 và G2 đều nhận được xung mở tại mọi thời điểm Ta gọi a1 làgóc mở đối với G1, a, là góc mở với G2, thì sự phối hợp giữa 2 giá trị a, và 02 phải đượcthể hiện theo quan hệ:

α α = 180o

Sự phối hợp này là tuyến tính

Giả sử động cơ quay thuận ta cho G1 làm việc ở chế độ chỉnh lưu α1 = 0-90o G2 làmviệc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc α2 =90-180o

Ud1 = Udcosα1 > 0

Ud2 = Udcosα2 < 0

Cả 2 điện áp Ud1 và Ud2 đều dặt lên phần ứng của động cơ Động cơ chỉ tuân theo Ud1

và quay thuận Động cơ không thể quay ngược theo Ud2

Hình 2 5: Sơ để điều khiển động cơ điện một chiều có đảo chiều quay

2.4 Kết luận

Trong chương 2, em đã phân tích cấu tạo về nguyên lý hệ truyền động T-Đ đồng thời

đi sâu phân tích 2 hệ thống:

 Hệ T-Đ không đảo chiều

 Hệ T-Đ đảo chiều

Trong đồ án này, với những phân tịch mục 2.2, em lựa chọn hệ thống T-Đ không đảochiều xây dựng hệ thống điều khiển truyền động điện