Bài giảng Hệ thống truyền động điện - Đại học Thuỷ lợi

Việc phát triển hệ truyền dộng điện bao gồm việc phát triển các bộ biến đồi công suất dã tạo ra dột phã cho việc áp dụng lý thuyết diêu khiên trong điêu khiên hộ thông truyền động điện v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỦ

Bộ MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIẺN VÀ Tự ĐỘNG HÓA

TS PHẠM Đức ĐẠI (Chủ biên),

TS NGUYỄN TRỌNG THẮNG, TS vũ MINH QUANG

BÀI GIẢNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Bộ MÔN KỸ THUẬT ĐIÈU KHIỂN VÀ Tự ĐỘNG HÓA

Biên mục trên xuất bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam

Phạm Đức Đại

Bài giảng Hệ thống truyền động điện / Phạm Đức Đại, Nguyễn Trọng Thắng,

Vũ Minh Quang - H : Bách khoa Hà Nội, 2022 - 260 tr : hình vẽ, bảng ; 27 cm

ĐTTS ghi: Trường Đại học Thuỷ lợi Khoa Điện - Điện tử Bộ môn Kỹ thuật điều

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học Truyền động điện là một trong những môn học cơ bản của ngành Kỹ thuật

điều khiển và Tự động hóa và ngành Kỹ thuật điện Một số giáo trình hiện nay có nội dung

chuyên sâu, đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức vững vàng về điện tử công suất và truyền động Xuất phát từ những lý do trên, Bộ môn Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa biên soạn

cuốn “ Bài giảng Hệ thong truyền động điện ” nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản nhất cho sinh viên khi học môn học này Nội dung cuốn bài giảng bao gồm tám chương được viết

dựa trên cấu trúc của cuốn sách “ Fundamentals of Electric Drives” của tác giả Mohamed A.

El-Sharkawi thuộc Trường Đại học Washington Cụ thể các chương như sau:

Chương 1: Các phần tử cơ bản trong hệ thống truyền động điện.

Chương 2: Mạch điện tử công suất cơ bản.

Chương 3: Đặc tính tốc độ - mômen của động cơ và tải.

Chương 4 ’ Đặc tính tốc độ - mômen của động cơ điện một chiều.

Chương 5: Hãm động cơ điện một chiều.

Chương 6: Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.

Chương 7 ‘ Hệ truyền động điện động cơ không đồng bộ.

Chương 8: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ.

Các chương được trình bày chặt chẽ và có các ví dụ minh họa để sinh viên hiểu được

các vấn đề lý thuyết Hệ thống bài tập được cho ở cuối mồi chương giúp sinh viên nắm

rõ các vấn đề trong hệ truyền động điện từ mô hình hóa đến các phương pháp điều khiến

Để hoàn thành cuốn bài giảng này, tổ biên soạn xin chân thành cảm ơn sự đóng góp

quý báu của: TS Nguyễn Hoàng Việt - phụ trách và hiệu đính chương 2, hiệu đính chương 6;

TS Đồ Duy Hiệp - phụ trách chương 8 và hiệu đính chương 7, 8, 9; ThS Hoàng Duy Khang

- hiệu đính chương 4, 5.

Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả không thể tránh khỏi các sai sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp; các độc giả để cuốn bài giảng được hoàn thiện hơn Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về:

Bộ môn Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa - Trường Đại học Thủy lợi, 175 Tây Sơn

- Đống Đa - Hà Nội.

Các tác giả

3

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương 1 CÁC PHÀN TỬ cơ BẢN TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 9

1.1 Giói thiệu 9

1.2 Cấu trúc hệ truyền động điện 12

1.2.1 Tải (mechanical loads) 13

1.2.2 Động cơ điện 15

1.2.3 Nguồn công suất 16

1.2.4 Các bộ biến đổi 17

1.2.5 Bộ điều khiển 19

1.3 Tài liệu tham khảo 19

Chương 2 MẠCH ĐIỆN TỬ CỒNG SUẤT cơ BẢN 20

2.1 Chỉnh lưu thyristor một pha nửa chu kỳ tải thuần trở 20

2.1.1 Giá trị hiệu dụng 23

2.1.2 Công suất tác dụng 26

2.1.3 Công suất một chiều 29

2.1.4 Hệ số công suất 30

2.2 Chỉnh lưu cầu thyristor một pha 32

2.3 Chỉnh lưu thyristor một pha nửa chu kỳ tải RL 34

2.3.1 Điện áp trung bình trên cuộn cảm và tụ điện 38

2.3.2 Công suất trung bình của cuộn cảm 39

2.3.3 Điện áp hiệu dụng 39

2.4 Chỉnh lưu thyristor một pha nửa chu kỳ tải RL với Dỉode xả 40

4

2.5 Chinh lini thyristor hình tia ba pha tãi diện trờ 44

2.6 Chinh lira thyristor hĩnh tia ba pha tăi RL 47

2.7 Chinh hiu cầu ba pha 49

2.8 Bộ biến đổi DC/DC 54

2.9 Bộ biến dổi DC/AC 57

2.9.1 Nghịch lưu một pha cầu II 58

2.9.2 Nghịch hiu ba pha 58

2.9.3 Điện áp tần số và trinh tự điều khiển 64

2.9.4 Điều chế dộ rộng xung (Pulse With Modulation - PWM) 68

2.10 Hệ thống phục hồi nâng lượng 72

2.10.1 Quá trinh nạp 72

2.10.2 Quá trình xả 76

2.11 Hệ thống phục hồi nãng lượng ba pha 79

2.12 Nghịch lưu nguồn dòng (Current Source Inverter - CSI) 82

2.13 Bài tập chương 2 85

2.14 Tài liệu tham khào 88

Chương 3 ĐẶC TÍNH róc Độ - MÔMEN CỦA DỘNG cơ VẢ TẢI 89

3.1 Hệ truyền động hai chiều 90

3.2 Truyền động bốn góc phần tư 90

3.3 Bài tập chưong 3 95

3.4 Tài liệu tham khão 95

Chuông 4 ĐẠC TÍNH TÓC ĐỌ - MÔMEN CÙA DỌNG co ĐIỆN MỌT CHIÊU 96

4.1 Dộng cơ điện một chiều 96

4.1.1 Động cơ kích tử độc lập 98

4.1.2 Động cơ kích tử song song (DC shunt motor) 101

4.1.3 Động co kích tử nôi tiép (DC series motor) 102

4.1.4 Động cơ kích tử hỗn họp (Compound) 104

4.2 Mô hình động cơ ỡ chế độ động (Dynamic) 106

4.2.1 Mỏmen quán tinh cho một so hộ tmyẽn động cơ ban 107

4.2.2 Truyền động với hệ thống hộp sô (gear) vã dây (belt) 108

4.3 Dáp ứng tốc độ dòng điện và th<yi gian giữa hai trạng thái xác lập 109

4.4 Bài tập chương 4 114

4.5 Tài liệu tham kháo 115

Chương 5 HÃM DỘNG cơ ĐIẸN MỌT CHIÈU 116

5.1 Hàm tái sinh (Regenerative Braking! 116

5.2 Hãm dộng năng (Dynamic Braking) 117

5.3 Hăm bảng cách đáo từ trường quay (Countercurrent Braking) 118

5.4 Hâm tái sinh dộng cơ DC shunt 118

5.5 Hãm tái sinh dộng cơ một chiêu kích từ nối tiêp 124

5.6 Hãm dộng năng 125

5.6.1 Hãm động nâng động cơ một chiêu kích từ độc lập và song song 125

5.6.2 Hàm động năng động co kích từ nổi tiếp 129

5.7 Hàm ngược động co diện DC shunt l30 5.7.1 Hãm động cơ bâng cách dáo chiêu diện áp (TVR tcmiinal voltage reversal) 134

5.7.2 Hãm ngược đông co kích tử nỏi tièp 143

5.7.3.1 lùm sứ dụng TVR cho động cơ điện một chiêu kích từ nối tiếp 144

5.8 Bài tập chương 5 -145

5.9 Tài liệu tham khao 147

Chương 6 DIÈL' KHIÊN TÓC ĐỘ ĐỌNG CO D1ẸN MỌT CHIÊU 148

6.1 Diều khiên tốc độ dộng c» kích lù song song và kích từ dộc lập 148

6.1.1 Diêu khiên tôc độ bàng cách thêm điện trở 148

6.1.2 Đicu khiên tòc dộ băng cách đièu chinh diện áp phân ímg 152

6.1.3 Điều khiên lõc độ bâng cách điêu chinh điện áp kích lừ 153

6.1.4 Điều khiên sữ dụng bộ biến đối với van bân dần 156

6

6.2 Điều khiên tốc (lộ dộng cơ một chiêu kích tìr nồi tiếp 165

6.2.1 Thêm điện trờ vào phần ứng 165

6.2.2 Thay đổi diện ãp 166

6.2.3 Thay đổi dông điện kich tir 167

6.3 Bài tập chirong 6 170

6.4 Tài liệu tham khảo 175

Chuông 7 HẸ TRUYÈN ĐỌNG ĐIỆN DỘNG co KHÔNG DÒNG BỌ 176

7.1 Dộng cư không đông bộ ba pha 176

7.1.1 Mỏ hình mạch diện tương dương động cơ không dòng bộ 177

7.1.2 Đòng công suất 182

7.1.3 Hiệu suất hệ truyền động điện (bộ biến đồi và động co) 184

7.1.4 Đặc tinh mômcn động cơ không đồng bộ 185

7.1.5 Phương pháp mớ máy 190

7.2 Tính thời gian chuyển giũa hai trạng thái xác lập 192

7.2.1 Trưởng hợp không tái (Unload induction motor) 193

7.2.2 Khi cỏ tái 197

7.3 Hãm dộng cơ diện không dong bộ 198

7.4 ủng dụng hãm tái sinh trong năng lượng gió 200

7.4.1 Hệ thống turbine giỏ loại I (Type 1 wind turbine) 201

7.4.2 Loại 2 Sứ dụng máy điện rotor dây quấn (Type 2 wind turbine system) 203

7.4.3 Loại 3 s» dụng máy phát (doubly fed induction generator DFIG) 207

7.5 Hãm động năng 211

7.6 Hãm bang cách đáo tù trường quay 212

7.7 Bài tập chuông 7 - 216

7.8 Tài liệu tham khão 218

Chương 8 DIÊU KHIÊN TÓC Dộ DỘNG co KHÔNG DÒNG Bộ 219

8.1 Điều khiển tốc độ sữ dụng điện trở Rotor 219

8.2 Phương pháp trà về nâng lượng trượt (SER) 223

8.2.1 Phương pháp điều khiên 224

8.2.2 Quan hệ mômcn - dòng diện 226

8.2.3 Hiệu suất 226

8.3 Phương pháp tiêm (farm) điện áp Rotor 230

8.4 Diều khiển tốc độ bang cách thay đồi điện áp Stator - 240

8.5 Diều khiển tốc dộng bàng cách thay dổi tần sổ 241

8.5.1 Anh hương cùa tàn sô cao (excessively high frequency) 242

8.5.2 Anh hướng cúa tản sổ thấp 245

8.6 Phương pháp giữ V7fkhông đôi 246

8.7 Diều khiến sú dụng nghịch lưu nguồn dòng 248

8.7.1 Động co không đỏng bộ với nghịch lưu nguồn dỏng tân so không đôi 25)

8.7.2 Động cơ không đồng bộ với nghịch lưu nguồn dòng tần số thay đối 254

8.8 Bài tập chương 8 25Ó 8.9 Tài liệu tham khao 259

8

Việc phát triển hệ truyền dộng điện bao gồm việc phát triển các bộ biến đồi công suất

dã tạo ra dột phã cho việc áp dụng lý thuyết diêu khiên trong điêu khiên hộ thông truyền động điện với hiệu quá cao Vi dụ ơ nứa đầu thế ký XX điều khiến tốc độ động cơ điện một chiều được thực hiện nhu hình I I lý do là việc điều khiển tốc độ dộng cơ điện xoay chiều

ở thời diêm đó rất phức tạp

Hệ thõng truyền dộng diện trẽn bao gôm: một động CƯ xoay chiêu; một máy phát điện một chiều và một động cơ điện một chiều Động cơ diện xoay chiều được cấp nguồn một pha hoặc nhiều pha để truyền động máy phát điện một chiêu Tốc độ dộng cơ xoay chiều gằn như không đôi Nguồn diện áp đâu ra cùa máy phát một chiều cắp cho động cơ điện một chiều Diện àp nãy được điều khiên bang dỏng điện kích lữ Thay đòi dỏng kích từ cúa máy

phát sc thay đòi dtrợc điện áp dặt lẽn dộng cơ và dơ dó tôc dộ dộng cơ được thay dõi theo

Rõ răng, việc thực hiện hộ thòng tniyên động như trên rat tôn kém không hiệu quá phức tạp và yen cáư việc báo trì phái dược thực hiện thường xuycn Tuy nhicn, trong nứa dâu thè

kỷ XX, hệ thòng truyền dộng trên ràt phò bicn

Trong những nãni trớ lại đây, lình vực điện tứ công suât, điện tử sô, vi xứ lý phát trièn nhanh, do đó, việc điêu khiên tốc độ động co trờ nen de dàng thực hiện, đạt hiệu quà cao và giá thành rè Vởi sự phát triền các thiết bị bán dần các nguồn công suất có thế dược sử dụng

đe truyền dộng cho nhiều loại động cư Diều khiển tốc độ có thế được thực hiện bằng cách

SỬ dụng một bộ biên đòi còng suất duy nhất vã động cơ có thè được SŨ dụng trong các ửng dụng đòi hói cớ độ chinh xác như điêu khiên vị tri cùa robot, điêu khiên cơ câu chấp hành cùa mây bay Ngày nay cảc hệ thống truyền động thúy lực và khi nén có thê được thay thê bâng hệ truyền động điện

Một sổ ứng dụng hệ thống truyền động diện

Truyền động theo trục thẳng, một động cơ cho nhiều tái cỏ thế thấy, hệ truyền động này không linh hoạt vì không thê điều chinh tốc độ cua tái riêng rê Hệ thòng nãy hiện nay

ít được sư dụng

Hình 1.2 Truyền động trục thằng một động cơ cho nhiồu tài.

- Truyền động một động cơ cho một tài Vi dụ: động cơ truyền động đìa, máy rửa bát máy sấy xe ỏ tô Với ô tỏ động cơ thay the máy nổ truyền thổng

10

c) Xe golf d) Thiết bị gia dụng

Hĩnh 1.3 Trtiyển dộng một dộng cơ.

Truyền dộng nhicu dộng cơ Nhicu dộng cơ truyền dộng hệ thông cơ phức tọp, như trong máy sán xuất giây, robotics; máy bay Trong mây bay, hệ thõng nâng (flap) ơ hai cánh trước kia được truyền dộng bâng hệ thòng thúy lực (hydraulic) nặng Tuy nhién, hiện nay,

hệ thống truyền động điện (sừ dụng điện) được sứ dụng với ưu điểm lủ nhẹ hon và lác động nhanh hon

Hình 1.4 Truyén động nhíiti động cơ.

Xe thám hicm sao Hóa (Mars rover) là xe sáu bánh được thiẽt kê đê di chuyên lự tránh vật cán Động co xe được điều khiển thông qua hệ thống định vị Hoạt động cùa xe sử dụng các tắm nâng lượng mặt trởi và ác quy.

1.2 CÂU TRÚC HẸ TRUYÉN ĐỌNG ĐIẸN

Càu trúc chung cũa hệ thống truyền động điện cho như hình 1.5 bao gôm các thảnh phẩn: tái; động cơ; bộ biến dối còng suất; nguồn công suất; bô diều khiên; hệ thống cám biên; thiêt bị kct nôi

Hình 1.5 Cấu ưúc hệ ưuyển động điện.

Các thành phần cấu thành nên hệ truyền dộng điện

Nguồn có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cần cho hệ thống truyền động

Bộ biến đối cõng suất cấp diện áp (U) dông điện (I) vả/hoặc tần số ự) phũ hợp cho động co

Bộ diều khiến giâm sát hoạt động cũa toàn hệ thống: nâng cao hiệu quá hoạt động

và đám báo ồn định

Thông thưởng, nguôi thiết kế không lựa chọn tãi hoặc nguồn cõng suat, mã thay vảo

đó tái dược xảc định bôi đói tượng can truyền dộng trong công nghiệp vã nguõn công suãt được xãc định bởi nguồn hiện có tại noi sán xuất Nhiệm vụ cùa người thiết kế là lựa chọn động co; bộ biến đôi; bộ điều khiên Việc lựa chọn dựa trên ứng dụng cân truyền động cụ thè đáp úng dưọc cõng suat, thóa màn đậc tinh (response) cùa hệ thong ở chế độ hoạt dộng xác lập vã dộng Vi dụ, với dặc tinh cùa một sò loại tãi nhắt định cân mômen khởi động lớn, thì việc lựa chọn động co một chiều kích tií nôi tiếp cỏ thê sê tốt hon so vởi động co xoay

I2

chiểu (không dông bộ) Vói ímg dụng ycu cảu tóc độ không dôi, dộng cơ dông bộ (synchronous motors) phù hợp hơn so với dộng cơ không dông bộ hoặc dộng cơ diện một chiêu.

Các yếu tỏ mỏi trường cũng ánh hướng đen việc lựa chọn dỏng cơ Ví dụ trong sán xuât thức ăn, cồng nghiệp hóa và hàng không, ỡ đố môi trường yẽu càu phái sạch, động cơ điện một chiêu (IX? motors) thưởng không dược sứ dụng (trử khi chúng dược bọc kin) Đõ

là vì giữa chói than và thanh cổ góp sinh ra tia lứa điện khi hoụt động Trong những trường họp như vậy, dộng cơ không dỏng bộ rotor lóng sóc (induction motors) hoặc động cơ không chôi than (brushless motors) lả sự lựa chọn tốt hơn Giá thành cùa dộng cơ cùng lã một yếu

tồ quan trọng khác Thõng thường, động cơ một chiều vã động cơ một chiều không chổi than thuộc loại có giá thành đãt trong khi dộng cơ không đỏng bộ rotor lỏng sóc thường có giá thành rè

Chức nủng cùa bộ biến đồi công suất, như ten cùa nó là biến đói dạng sóng diện áp (dỏng điện) từ nguồn còng suât thành dạng sóng (điện áp dỏng điộn) mã động co có thè sứ dụng Vi dụ, nêu nguôn còng suàt vào lã dạng nguôn xoay chiêu (AC) và động cơ lã một chiêu (DC), bộ biên dôi công suất sẻ chuyên đôi dạng sóng xoay chiểu (AC waveform) thành một chiêu Them nừa bộ biển đỏi công suat cỏn có nhiệm vụ điẽu chinh điện áp (hoặc dòng diện) băng giá tri mong muôn (Setpoint - giá trị dặt) Bộ đièu khicn (controllers) dược thiêt

kế đê thục hiện nhiêu chức năng nham nâng cao tinh ôn định của hệ thống truyền dộng, tảng hiệu suãt lảng khá nâng thực hiện Nó có thê được sứ dụng đẽ bao vệ bộ biên đôi v.Vhoặc động cơ khói quá dòng hoặc quá diện áp

1.2.1 Tải (mechanical loads)

Tãi cơ (mechanical loads) thê hiện độc tinh tốc độ inôinen (speed-torque characteristics)

Cụ the, mômen tài (Load torques) thường phụ thuộc vào toe đỏ vã có thê dược biêu diễn thòng qua phtrơng trình thực nghiệm sau:

o dày, c là hăng sô ty lệ, Tr là mômcn tai tại tòc độ định mức (rated speed) »ir, n là

tóc dô làm việc (operating speed) và k là hộ so mũ thè hiộn sự phụ thuộc giữa mõmcn và tốc

độ Hình I 6 thè hiộn các đặc tinh cùa tái điên hình

Cóng suất tái được cho ó phương trinh (1.2), ơ đỏ <ư lã tốc độ góc (rad/s) và n là tỏc

độ theo đon vị vòngphũt (rotation per minute - rpm) Hình 1.7 the hiện đặc tinh công suât tái vói cãc tái khác nhau tương ứng Công thức liên hệ công suắt vả tốc độ góc (rad/s) tốc

dộ (rpni) như sau:

P = Tũ>; ú) = 2/r n.

60T: mômcn tái (N m); I’: công suất cơ (W)

' 1.2)

Hình 1.7 Đường đặc tính điền hình tóc độ - công suẳt cùa tài Cữ ban.

I4

a) Mômcn không phụ thuộc vào tòc độ Đặc tính cùa loại tai này dược biêu diễn bời phương trinh (1.1), ỡ đó hệ so Ar = 0 và c = 1 Trong khi mômen là độc lập với tóc độ thì

cóng suất cùa tái lại tý lệ tuyển tinh VỚI tốc độ Nhiều loại tai có đặc tinh nãy ví dụ nhu máy bơm nước với áp lục cột nước không đồi

b) Môrnen tý lệ tuyến tinh với tốc độ ứng với trưởng họp = 1 (ở phương trinh (1.1)),

và cóng suat tãi tỹ lệ với binh phương tốc độ Đậc tinh lãi nãy không phô biên và thưởng là dạng phức họp cùa tái Vi dụ động cơ dược truyền động bói một máy phát điện một chiều

và từ thông động co lã không đôi

Quạt: k ■ 2

Hình 1.8 Giá trị k cùa các loại tài thông thường.

c) Mômcn - tôc dộ có dạng hình parabol, hộ sô k = 2 Ví dụ cua loại tái này là quạt (tans), bơm hướng trục (centrifugal pumps) và động cơ truyền động dày (propellers) Cõng suất tái ty lệ mũ ba với tốc độ và nó có giá trị lớn khi hoạt dộng ơ tôc độ cao

d) Mômen tỹ lệ nghịch với tốc độ Trong trưởng hợp này k = —1 Vi dụ của loại tãi

nảy là các máy khoan Loại tái nảy thường yêu cầu inôinen khới động lởn tại tốc độ thấp Công suất của tái độc lập với tốc độ Vi lý do đỏ, động cơ cưa (cưa điện) không bị quã dõng khi bánh cưa bị cán

1.2.2 Động cơ điện

Dộng cư điện có các dặc tinh môinen - tốc độ trãi rộng, một số đặc tinh cho trên hình l 9 Dộng cơ đồng bộ hoặc reluctance có đặc tinh tốc độ không dôi giống như đặc tinh cho bởi đường cong I o điểu kiện xác lập, những động cơ đó hoạt dộng ờ tốc độ không dồi với bâl kỳ giá trị mômen nào cúa tái trong giói hạn Dưỡng cong II thê hiện đặc tinh cùa động cư diện một chiều kích từ song song (DC shunt motor) và dạng kích từ độc lập

(separately excited), ờ đó, tôc dộ giám it khi momen tai tảng Động cơ một chiêu kích từ nòi tiep (Direct current scries) the hiện đặc tính như dường cong III, với dậc diêm là dộng cơ hoạt động với tôc dộ cao ớ tai nhọ (light load) và tòc dộ tháp ớ tai nặng (heavy load» Động

co không dông bộ có dường dặc tính phức tạp hơn và đặc tinh giông với dường cong IV; ơ trang thái lãm việc xác lập, dộng cơ làm việc tại phàn tuyên tinh cua dường dặc tính, giông như dặc tính cua dộng cơ kích từ song song (DC shunt) hoặc dộng cơ kích từ dộc lặp Mômen lớn nhát dược giới hạn là Trong ứng dụng truyền dộng điện, dộng cơ diện dược lựa chọn đẽ phù họp với ứng dụng (tài) Ví dụ, với các ứng dụng truyèn động tôc dộ không dõi, động cơ diện dóng bộ là sự lụa chọn có lẽ là tót nhât Các dộng cơ khác như động cơ không dòng bộ hoặc dộng cơ điện một chiêu có thê sứ dụng trong các ứng dụng yêu cảu tòc dộ không đôi ờ đó diêu khiên phan hôi kín dược sứ dụng dè bù tôc dộ khi mômcn tái thay đôi

Hình 1.9 Dạc tinh của các loại động cơ điện cơ bán.

1.2.3 Nguồn công suất

Hai loại nguôn công suât chinh dược sứ dụng trong các ứng dụng trong còng nghiệp: nguồn xoay chiều (AC) và nguồn một chiều (DC) Nguồn xoay chiều phò biến trong các khu dân cư khu công nghiệp Nguôn xoay chiêu có thê là một pha hoặc nhiêu pha Nguôn một pha thường phò biên trong các khu dân cư, òdõ nhu câu tièu thụ điện là giới hạn Ngược lại, nguòn nhiêu pha thường sứ dụng trong các ứng dụng đòi hói còng suât tiêu thụ lớn o Mỹ, nguồn diện phố biến là nguồn ba pha, tần số 60 Hz Ó châu Âu Trung Dông, châu Phi, châu Á, nguồn điện phô biền lã ba pha, tẩn số 50 Hz Các ứng dụng có thê yêu cầu các nguồn khác nhau vói diện áp và tân sò khác nhau Ví dụ như mãy bay thương mại sir dụng nguồn xoay chiêu với tàn sô 400 I lz và nguôn một chiêu có diện áp 270 V

I6

1.2.4 Các bộ biến đồi

Chức nàng chinh của bộ biến đôi lả biên đói dạng sõng cùa nguồn sang dạng phù hợp

sử dụng cho động cơ Hâu het cãc bộ biến đỏi cung câp chức nàng điều chinh điện áp, dõng điện và/hoặc tần số dè điều khiến lốc độ mômen hoặc công suất của động cơ Các bộ biến đôi cơ bàn được cho trong hình 1.10

Bộ btón đôi DC/AC

Thời gian

Thơi gian

Đại lượng mót chiều

không đôi hoặc méo Bien V vã f

a) BỢ nghịch lưu

Bỏ biẻn đóiDODC

Thời gianThơi gian -

Dại lượng một chiều không đòi

hoặc méo

BiềnVb) Bộ biền đói điện một chiều

Thời gian

Bộ biền đôi AC/DC

Đại lượng xoay chiều bií-n độ

không đủi hoỊc méo c) Bộ chinh lưu

Thời gian

Bộ biến đổiAC/AC

Thời gian

Biền V

Thơi gian

Dflĩ lượng xoay chiểu biên đõ

không doi hoặc tnco di Bộ biến dõi điện xoay chiều - Biến V và f

Hình 1.10 Bốn loại bộ biổn đỗi.

a) Bộ biến đòi một chiều sang xoay chiều (DC to AC converter) Dạng sóng một chiêu được biến đôi sang dạng sóng xoay chiều tnộl pha hoặc nhiều pha Tan so ra dõng

điện, và/hoặc điện áp có thê dược diêu chinh tùy theo ứng dụng, Bộ biên dôi dạng này thích hợp cho động cơ diện xoay chiêu như động cơ không dóng bộ dộng cơ đỏng bộ.

b) Bộ bièn dồi một chicu sang một chicu (DC to DC converter) Loại bộ biền dời này còn được gọi lã "chopper" Dạng sóng đau vảo không đôi một chiều (vi dụ điện áp) được biển đồi thảnh dạng sóng một chiều VỚI biên độ có thế thay đổi được, ứng dụng điển hình của bộ biên đôi này là trong hộ truyền dộng điộn một chiêu

c) Bộ biền đôi xoay chiêu sang một chiều (AC to DC converter) Dạng sóng xoay chiều (AC waveform) dược biên đòi thành dạng sóng một chiêu (de waveform) với biên dộ

có thê thay đôi dược Dâu vào xoay chiêu có thê là nguôn một pha hoặc nhiêu pha Loại bộ biển đồi nãy cỏ thê được sứ dụng (rong truyền động một chiều

Bộ VI’S (uninterruptable power supply)

Ngoải các hệ tniyển động điện, bộ biển đối liên kết một chiểu (DC link) cùng được sử dụng trong nhùng ững dụng như bộ nguồn UPS (uninterruptable power supply) Hình III the hiện các thành phân cơ ban cua một bộ UPS Liên kết một chicu giữa hai bộ biên đôi có một ác quy có thê sạc Trong chế độ lãm việc binh thường, dỏng điện vào im được biến đồi thành dòng một chiêu /dci Dòng diện này được chia (hành hai phàn: một là dòng diện /b nụp cho ắc quy; hai lã dòng điện /*2, được biến đỗi thành dòng xoay chiều jl(UI cung cấp cho lãi

/<fci Afc2

a) Chỏ dỏ lầm việc binh Ihirõng

AC/1X

b) Che đỏ mát nguồn

Hình 1.11 UPS trong trường hựp hoạt động bình thường và khi nguồn xoay chiểu bị ngit.

IX

Khi nguồn bị mất (mat diện power outage), dòng diện vào ÍI- vã dòng diện một chicu /.1.1 băng 0 Trong tnròng hợp này, nâng lượng tích lũy trong ãc quy sẽ dược sư dụng de câp cho tài Dõng điện ãc quy /b trò thành dòng điện vảo cho hộ biên đòi DC/AC, chính vì vậy

mà nguôn cung câp cho tâi không bị ngãt Dung lượng cua ãc quy và độ lớn dòng điện qua tãi sè xác định thôi gian mã hệ thổng UPS có thê cung cấp cho tái trong thời gian nguồn bị mất (outage)

1.2.5 Bộ diều khién

Bộ điều khiên được thiêt ke tót có nhiêu chức năng Chức năng co bán nhất là giám sát (monitor) các dại lượng cua hệ thống (cỏn gọi là các biên hộ thòng, vi dụ như lòe dộ dòng diện, vị tri), so sánh chúng với các giá trị mong muôn (vi dụ các dại lượng dặt) và diêu chinh dâu ra bộ chuyên dôi công suat (converter) cho đen khi hộ thông đạt dược diem làm việc mong muòn Một sỏ hộ truycn dộng có thê mât ôn định do nhũng hạn chê cùa bộ biên đòi hoặc do đặc tinh tai Trong những trường hợp dó, bộ điều khiên dược thiềt kề nhằm dám bao tinh tôn dinh toàn hộ thòng Vi dụ, các cánh tay robot dược thiêt kẽ đê chuyên động theo một quỹ đạo xác dịnh nhằm thực hiện một nhiệm vụ Tinh ôn định cùa hệ thống phái được đám bão trong các điều kiện làm việc của cánh tay robot Các bộ diều khiến trong những ứng dụng nãy là phức tạp Hon nữa câu trúc điều khiẽnlham số phải được chinh định thích nghi đê đạt được hai mục đích co bàn là: (a) thực hiện chuyên động theo quỹ đạo một cách

tốt nhất có thê; (b) nâng cao tinh ổn định và hen vừng.

1.3 TÀI LIẸU THAM KHẢO

111 Mohamed A El-Sharkawi, Fundamentals of Electric Drives, Cengage Learning®, 2019

Chương 2

MẠCH ĐIỆN TÚ CÒNG SUÁT co BÁN

Nội dung cùa chương nãy được than) kháo ở chương 3 11) bàn về các mạch điện tứ cóng suat cơ ban phục vụ cho phân tích, tinh toán hệ thông truyền dộng điện Điện tứ cõng suầt và truyền dộng điện cỏ mối liên hệ chật chè với nhau, cấu trúc bộ biến dồi và dộng cơ

là một câu trúc rât phô biên trong công nghiệp vi cấu trúc nảy cõ hiệu suât cao Các bộ biến đôi điện từ công suât làm nhiệm vụ biên dôi nâng lượng mà nguôn diện cung câp cho các động cơ điện, đẽ động cơ điện hoạt động phú hợp với yêu càu cua lái

Vi lý do trên, chương này sẽ tông kct lại một sò kiên thức co bán VC mạch điện

từ cõng suất được sử dụng trong truyền động điện với già thiết rủng các van bán dẫn (Solid-State Switching) là lý tương, bó qua tòn that và quá trình quá độ

2.1 CHÌNH LƯU THYRISTOR MỌT PHA NỪA CHU KỲ TÁI THUÀN TRỚ

Đè có các khái niệm cơ ban vê các mạch điện tư công suất, cụ the là các mạch AC/DC

chúng ta hãy xem xét cấu trúc mạch đơn gián nhất là chinh lưu thyristor một pha nua chu kỳ như hĩnh 2.1

Hình 2.1 Chinh lưu thyristor một pha nứa chu kỳ tài thuẳn trứ.

Diện áp đâu vào V, có dạng hình sin

= KnaxSln^t)Thyristor (SCR) có góc mo «

(2.1)

20

Tai là thuân trờ nên dòng điện tai dóng d^ing vói điện ãp dâu ra cùa tai Do dỏ dòng điện lãi có thẻ bieu diên (heo công chức (2.2).

(2.2)Trong dó, Ua và lift lã cãc hàm bước nhay (step function) và dược dinh nghía như sau:

ua = u(ù)t — (ỉ), ua = 0 với O)t < a, thi ua = 1

Up = u(ọit — n) Up = 0 vối lùt < 180', thi Up = ì

Dạng sóng diện áp tài, dõng điện tái và điện áp trên thyristor được mô tã trong hình 2.2

Hình 2.2 Dạng sóng của điện áp tài, dỏng điện tài vá điện ãp trẽn thyristor (SCR).

Từ phương trình (2.2), điện áp trên tai được biêu diên như sau:

Từ phương trinh (2.3) diện áp trung bình v.r,, cua diện áp tái dược tinh toán như (2.4) y,,, (uB-ufi)d<ot = ^-J\díơf -~~ị ỵint,sin (ớx)díớt

y-=ỉs~(1+cos") (2-4>

w'2 X a

Hình 2.3 Mối Hin hệ giữa góc mờ a vá điện áp trung bình trôn tái v.„.

Chú V rằng, góc mở a nằm trong đoạn [0", 180°] Từ phương trinh (2.4) điện úp lãi trung binh có giá trị cực đụi là Vmu/ic khi góc mở a = 0” và có giá trị cục tiêu lã 0 khi góc

mờ a = K. Từ dó, dô thi moi liên hệ giữa góc mơ a và điện áp trung binh V,|v, dược dưa ra như hình 2.3

Dòng điện tái trung binh được tinh theo định luật Ohm:

Theo phương trinh (2.4), điện áp trên tài là:

Vave = ^(1 + cosa) = + cos(90’)| = 24.75 V

22

Sau khi có dược giá tri điện áp trung binh thi giá tri diện trớ dược tinh như sau:

Trong đó v»a, là giã trị đinh cua điện áp vm là giã trị hiệu dụng của điện áp

Neu dại lượng lã hình sin giống như dợng diộn áp dảu ra cua chính lưu ơ hình 2.2 thi việc xác dinh giá hiệu dụng đơn gian như trên, tuy nhiên, ncu một đại lượng không sin thi việc tinh toán giá trị hiệu dụng không dè dàng và phái luân theo định nghía cơ bán VC giá trị hiệu dụng

Htnh 2.4 Di thị mối Hôn hệ giữa đìộn Ap hlộu dụng đàu ra của chình lưu vá góc mớ a.

Phương trình (2.8) cùng chi ra rằng, điện ảp đau ra cùa chinh lưu là hãm cùa góc mớ

a. moi lien hệ này cũng dược thè hiện trên hình 2.4 Khi a = 0° nó là trường hợp cùa chinh lưu diode và giá trị hiệu dụng lã:

V

Dõng điện hiệu dụng cùng có the được tính tương tự theo còng thức (2.6) Tuy nhiên,

vi tai lá thuần trờ nen chúng ta cỏ thê tinh đon gian như sau:

V

Ví dụ 2.2

Cho nguồn điện áp xoay chiêu với diộn áp hiệu dụng 110 V kêt nối vói một điện trò

2 n thòng qua chinh lưu một pha một chu kỳ Tinh toán các thòng số sau đày trong hai trưởng hợp gõc mơ a = 45” và a = 90”

a) Diện áp hiệu dụng trên lãi

b) Dỏng điện hiệu dụng trên tái

c) Điện áp trung binh rơi tren thyristor

I.íri giái:

Trường hợpa = 45"

a) Diện áp hiệu dụng trên lái:

24

= j 1 _45 ) =74.13 V

b) Dòng điện tái hiệu dụng:

,ra = !^ = Z«!_37.07A

c) Diện áp trung bình trẽn thyristor:

Từ dụng điện áp trên thyristor dược đưa ra ở hĩnh 2.2 chúng ta tính dược giá trị điện

áp trung binh roi trên thyristor

/•2"

1 fa fỉrr VKSCR = 2“ 1 + J ^dait = ^(l+cos«)

V2110, _

Vscr = - |1 + cos(45’)I = -42.27 V

znĐiện áp trung binh trên thyristor có giá trị âm Điều nãy là hoãn toàn họp lý vì hầu hết thời gian thyristor không dần là ờ nứa chu kỳ âm cùa điện lưới

c> Giá trj trung binh cua điện áp trcn thyristor:

I'scr = -^ (1 + cos a) = - = -24.76 VGiã trị điện áp trung binh trên thyristor đủ giám so vởi trưởng hợp « = 45” Điêu nảy hoàn toàn hợp lý, vì khi góc mỡ lớn thì phân điện áp ỡ nứa chu kỳ dương rơi trên thyristor cũng tăng lèn

2.1.2 Công suất tác dụng

Cõng suất tác dụng lả giã trị trung binh của cỏng suãt tức thởi, lã tích giữa dông điện

và diện áp tửc thời Tich phản cùa còng suàt là nãng lượng Việc tính toán công suất rat cân thiết trong mạch điện tứ cóng suất vi nõ cung cãp thòng tin về hướng cháy cùa nâng lượng trong mạch cùng như hiệu suât và hiệu quá cùa mạch Trong trường hợp các sóng là hình sin thi công suất được tinh đon gián một cách trực tiếp Tuy nhiên, đối vói các dạng sóng trong mạch điện từ cõng suất thưởng ờ dọng không liên tục, do đó, cõng suât phái được tính toán theo cãc phương pháp đặc biệt Có ba phương pháp được tháo luận sau dãy

2.1.2.1 Phương pháp hiệu dụng - phương pháp RMS

Dây lả phương pháp thòng thưởng đè linh toán giá trị công suãt tác dụng, nõ dựa trên giá trị hiệu dụng cua dòng diện và diện áp

Kết họp diện áp hiệu dụng ó (2.7) đen (2.9), chúng ta thu được giá trị còng suất lác dụng:

2.1.2.2 Phương pháp cóng suắt tức thời

Cóng suất lác dụng dược định nghĩa lã giã trị trung bình của còng suất tức thòi p(í):

p(t) = i(t)v(0 (2 II)Trong đó, i(r), y(í) là dòng điện và điện áp lức thời Dối vói tnrờng hợp cụ the tái là thuần trô thi cõng suất lức thôi cùng cỏ thê được biêu diễn như sau:

Phương trinh (2.14) giông hệt phương trinh (2.10) Từ hai phương trinh này chúng ta cùng thấy được công suất tác dụng lã hãm cùa góc mỡ a Hình 2.5 mô tã moi lien hệ giừa còng suất tác dụng vả gỏc mơ a Giá tri công suãt tác dụng dọt cực đạt khi góc mớ a = 0° Công suãt tác dụng có giá trị nhó nhất bâng 0 khi góc mờ a = X.

Hình 2.5 Mói liên hệ giữa cõng suât tãc dụng và góc mờa.

2.1.2.3 Phương pháp sóng hài

Dựa theo định luật bao toàn nâng lượng, cõng suất tác dụng tiêu thụ bơi tài cũng cỏ thè được tinh toán thông qua các phương trinh cùa phía nguồn diện Diều này rất hữu ích khi điện áp nguồn liên tục trong khi dỏng điện tai không liên tuc Chúng ta định nghĩa cõng suãt túc thời phía nguồn:

p(t) = vs(t)i(t) (2.15)Trong đó Vi(l) lã điện áp nguồn /Ỵr) là dỏng điện tái

Nêu dòng diện iỊt) là không liên tục nhưng tuân hoàn, (hì nó có phân tích Fourier nhưsau:

(2.17)Trong đó là góc lệch pha giữa điện áp nguồn và thành phân Cữ bán cùa dỏng điện lải; /lrms là giá trị hiệu dụng của thành phân cơ bán cùa điện áp lãi l^nns là giá Irị hiệu dụng cùa điện áp nguồn

Cá hai dại lượng ự>! và /lrnii đều có thê dược linh bâng công thức Fourier cho thànhphần cơ bán

iỵịt) = Cjsin(ũ»t + ộị) (2.18)Trong đó

0 đó i(tl là dỏng diện tai băng tông cùa các dòng sóng hài được bicu dicn ớ (2.16)

Nỏ có giá trị bàng điện áp nguồn chia cho điện trờ lãi trong khoáng thởi gian thyristor dần Ngoài khoáng dan nãy thì dòng tái có giá trị bảng 0 Các hệ sò ai vã bi dược tính như sau:

GÓC lệch pha của thành phần dòng cơ bán là:

= tan ■’ ly1-1 = tan 1 2(cos(2«)-l)

Cosine của góc lệch pha 01 được gọi lả hệ số công suất góc lệch hay DPF (Displacement

Power Factor).

2X

2.1.3 Công suắt một chiều

Một loại công suất được sư dụng rộng rãi là công suat một chiồu, Pdc được đinh nghĩa như sau:

Pđc ^ve^aveCần nhớ ràng công suâl một chiều không bang công suất tảc dụng ỡ phương trinh (2.17), nỏ thường được dùng như một số đơn giàn và gần dũng

Ví dụ 2.3

Chinh lưu thyristor một pha một nữa chu kỹ kềt nối với lãi điện trớ 10 íỉ điện áp hiệu dụng phía nguồn là 110 V Góc mớ a = 60" Tinh toán cõng suầt tiêu tân trên tãi điện trớ sữ dụng phương pháp công suất tức thời và phương pháp sỏng hài

Lửi giãi:

Công suat dược tinh toán bới phương pháp công suat tức thởi dược đưa ra ở (2.17):

^[2(4-a) + sin(2«)] = 60" -2L-i + sin(12<r) = 486 w

8/r(10)[ L 180°) ' 'J

Bây giờ, chúng ta sú dụng phương pháp sóng hãi

Bicu dicn công suât tức thời qua các giá trị hiệu dụng như sau:

PƠ) = Kms/rmsCOS <ỉ> - Vrmslmscos(2íat - <P) (2.27)Thành phần thử nhất cũa phương trinh (2.27) lả công suất tảc dụng vả thành phân thử hai là còng suat phán kháng Công suất tạo ra còng là giá trị trung binh cua /»(d Khi chúng

ta sữ dụng còng thức (2.27) đế tính công suất trung binh thi chi có thành phần thú nhất là khác 0

1 lệ sô công suât lã một chi sò the hiện lượng công suàt biêu kiên dã chuyên đen cóng suất tác dụng.

Trong mạch điện có sóng hài dòng điện thì hệ sỏ cóng suât cũng dược định nghĩa tương tụ

p/ = A = = Am-cos^ = Anm D/’F (2.30)IIỘ so costf, được gọi là hệ số còng suất góc lệch hay DPF (Displacement Power

Factor)

Ví dụ 2.4

Trong ví dụ 2.3 chúng ta đã tính toán các thông sô sau:

«, = -3.716) = 6.24C| = Jo, + bỊ = 7.26

0! = tan-1 = 30.73° trễ pha

Bây giở chúng ta tinh toán giá tri hiệu dụng cua thành phân dỏng điện cơ bán

Đỏng điện hiệu dụng tông có thê được tinh toán như sau:

/ = O'nns K

2.2 CHÍNH LƯU CẢU THYRISTOR MỌT PHA

Cấu trúc chinh lưu câu một pha thyristor được đưa ra ở hình 2.6 Dạng điện áp đầu ra cùa nõ lây dược cá hai phân sóng phia dương và phía âm cua diện áp lưới giong như hình 2.7 Trong mạch chinh lưu nãy các cặp (Si, S’) và (Ss, Si) cũng dản Dạng sóng đầu ra nãy giỏng hệt vói chinh lưu hình tia thyristor một pha hai nưa chu kỳ

Hình 2.6 Chình lưu cẳu thyristor một pha.

Việc phân tích mạch chinh lưu câu thyristor một pha hoàn toàn tương tự như đà thực hiện đôi với mạch chinh lưu thyristor một pha nứa chu kỳ ớ mục 2.1

32

Vì chinh lưu cảu thyristor một pha láy dạng sóng cua cá hai nứa chu kỳ nên giã tri trung bình cùa điện áp trên tái gâp đôi so với cũa chinh lưu thyristor một pha hai nữa chu kỳ.

= — J \„sin(ếwr)rfếwr = ^-(l+cosơ) (2.31)

Tuy nhiên, cần chú ý rang điện áp hiệu dụng trùn tái trong trường hợp chinh lưu cầu thyristor một pha không gâp đỏi điện áp hiệu dụng trong trường hợp chinh lưu thyristor một pha nứa chu kỳ Công thức tính giá trị diện áp hiệu dụng trên lãi cho trưởng họp này là:

Công suất tác dụng cùa tái p trong mạch chinh lưu cầu thyristor một pha cỏ the tinh toán theo phương pháp dược mô tá ờ phương trình (2.9) vả (2.10)

Vỉ V1 r- , n

(2.35)

Chú ý răng, công suất tiêu thụ trên tai cùa chinh lưu càu thyristor một pha gấp đôi so với chinh lưu thyristor một pha hai nữa chu kỳ

Ví dụ 2.5

Chinh lưu cầu thyristor một pha kết nổi với tái thuần trở 5 Í2 Điện áp hiệu dụng cũa nguồn là 110 V Diện áp hiệu dụng rơi trên tãi là 55 V Tinh góc inớ « vả công suất lãi ticu thụ

Công suất tái tiêu thụ được tinh từ điện áp hiệu dụng rơi trên tãi:

2.3 CHÍNH LƯU THYRISTOR MỌT PHA NỬA CHU KỲ TÀI RL

Cuộn cám không lieu thụ nàng lượng mà trao đối nàng lượng vói nguồn Trong bất kỳ nữa chu kỳ nào cùa nguồn, cuộn cảm sê nạp nàng lượng trong một phần tư chu kỳ và xã nàng lượng đen nguôn trong một phân tư chu kỳ tièp theo

Ó trạng thái xác lập, điện áp trên hai đằu cuộn câm sớm pha hơn dõng điện một góc 90"

v(0 = KnaxSin(we)'(0 = -/maxcos(wt)Công suât tức thời với tái thuần cam:

Chúng ta thu được hai dặc diêm thú vị tir (2.36) Thứ nhắt, cõng sưàt trung binh băng 0 Thử hai tản sô cùa cõng suảt tức thời gâp dõi tân sô cua dòng diện hoặc điện áp

34

Hình 2.8 trinh bày các dạng sóng cua mạch thuân cam Giã tri trung binh cua còng suât túc thời bâng 0 trong mồi nứa chu kỳ cùa nguôn điện.

Hình 2.8 Dạng sóng dòng điện, điện áp vá cóng suit tức thời trong mạch tài thuắn cãm.

Xem xét mạch chinh lưu thyristor một pha nứa chu kỳ lãi RL giong như hình 2.9

Giá sử làng góc mớ thyristor là o, dỏng điện tái qua 0 tại góc ff Đê tính được dòng tăi trtiởc tiên chúng ta tính điện áp rơi trên toàn bộ tái như sau

Ví = vs(ua - "fí) = i^maxSinCwOKua - H/0 (2.37)

Trong đó, «o và Uf, tương ứng lả hàm bước nháy được định nghía như sau:

Dòng điện tái bằng điện áp tái chia cho tòng trờ cùa mạch Khi điện ảp lái lủ một hàm bước nháy và tông trờ cứa tái lã một biên phức thi việc tính toán dòng diện tái có the thực hiện đơn giãn bằng chuyến đôi Laplace Chúng ta kỷ hiệu V(S) là anh Laplace cùa điện áp tãi V ị

Trong đỏ, z, <l>, T lẩn lượt là tống trò, góc lệch pha và hẩng số thôi gian cùa mạch tài

z = ự/?2 + (a»L)20=tan-(^)

Hình 2.10 trinh bây dạng sóng dòng diện tai cùa chinh lưu thyristor một pha nưa chu

kỳ Rỏ rùng, dòng điện cãi (rong (rường hợp nảy đà bị méo Đẽ (im được góc tại đó dòng diện đạt giá (rị cực dại, chúng ta tính VI phân cùa (2.41)

Góc fi trong phương trình (2.42) có the được giài bàng phương pháp lặp.

Hình 2.10 Dạng sóng dòng diện tài và điện áp nguồn của

chinh lưu thyristor một pha nứa chu kỳ tài RL.

Dè tinh toán dõng tài trung bình, chúng ta có the tinh tích phàn phương trinh (2.41) cách làm này tương đói khó khăn Một phương pháp khác đơn gián hơn là tinh dỏng tái trung bình thông qua việc tính điện áp trang bình Từ (2.37), điện áp trung bình cùa lãi được tính như (2.43)

2.3.1 Điện áp trung binh trên cuộn cám vả tụ điện

Điện áp trung binh rơi trên tài Vave băng tông điện áp trung binh rơi trên điện trớ

và điện áp trung bình rơi trên cuộn căm yUw

K1W = Affave ^tai*Điện áp trung binh rơi trên cuộn cám bảng 0 điêu này có thê chứng minh băng cách lây tích phân điện áp tức thởi trên hai đầu cuộn cám

Hình 2.11 trinh bày bồn dạng sống: diện áp nguồn, điện áp lãi, điện áp trên điện trư và điện áp trên cuộn cam Dòng điện bảt đãu xuất hiện ơ góc mơ a vã kết thúc tại góc /A khoang thời gian này được gọi lã chu kỳ dẫn dòng Diện áp rơi Iren tãĩ trùng với một phán cùa điện

áp nguồn trong chu kỹ dẫn dõng Chú ỹ ràng, điện áp tái cỏ phần âm lã do có thành phần cuộn cám, dòng diện dẩn sau góc 180"

Hình 2.11 D$ng sóng điộn áp nguồn, điện áp til, điện ắp trỂn điện trờ

và điện áp trân cuộn câm.

38

Diện áp rơi trên thảnh phàn diện trơ phai có hình dạng giông với dọng dòng diện tái

do đỏ nó cùng là một chiểu Diện áp rơi trên thảnh phần cuộn cam là hiệu giữa điện áp tái

vã thảnh phân đtện ãp trẽn điện trờ Diện áp trên cuộn cám lã hai chiều (có phần âm và phần dương), trong dó khu vực phân âm phái băng với khu vực phản dương

2.3.2 Công suất trung binh của cuộn càm

Gióng như trinh bày ớ hĩnh 2.8 cuộn cam không tích trữ năng lượng và công suất trung bình trẽn cuộn cám P/, băng 0 Điều này có (he trờ nên rõ ràng hơn khi chúng ta tích phân công suất tức thời cùa cuộn câm