BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT - ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
Gi i thi u chung v đ ng c 1 chi u kích t đ c l p ới thiệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ừ độc lập ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ập
Khái ni m ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập
Mỗi động cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức và được sử dụng như loạt số liệu cho trước.
Các đặc tính cơ nhân tạo có thể được cải thiện thông qua việc điều chỉnh các thông số của nguồn điện, mạch điện động cơ, hoặc thay đổi cách nối dây trong mạch Ngoài ra, việc sử dụng thêm các thiết bị biến đổi cũng góp phần tạo ra những đặc tính này.
Các thông số ảnh hưởng đến hình dáng và vị trí của đặc tính cơ được gọi là thông số điều khiển động cơ, và chúng là phương pháp để tạo ra đặc tính cơ nhân tạo hoặc điều chỉnh đặc tính.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M = f(ω) hayω) hay) hay dạng ngược ω) hay = f(ω) hayM).
Trong phân tích hệ thống truyền động, đặc tính cơ M(c(ω)) của máy sản xuất thường đã được xác định Để đạt được trạng thái làm việc với các thông số yêu cầu như tốc độ, mô men và dòng điện động cơ, cần thiết phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo tương ứng cho động cơ Động cơ điện một chiều nổi bật với khả năng điều chỉnh tốc độ tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ, chẳng hạn như trong cán thép, hầm mỏ và giao thông vận tải.
C u t o ấu tạo ạo
Động cơ một chiều có cấu tạo hai phần riêng biệt: phần tĩnh (ω) haystato) và phần ứng (ω) hayroto).
Hình 1.1 Động cơ điện 1 chiều
* Phần tĩnh (ω) hayhay stato): Hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường nó gồm có:
Mạch từ và dây cuốn kích từ của động cơ được chế tạo từ vật liệu như sắt từ hoặc thép đúc, với dây quấn kích thích làm bằng dây điện từ Các cuộn dây điện từ này được kết nối nối tiếp để tạo ra mạch từ hiệu quả cho động cơ.
Cực từ chính là bộ phận tạo ra từ trường, bao gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ bên ngoài Lõi sắt được làm từ các lá thép kỹ thuật điện hoặc thép cacbon dày từ 0,5 đến 1mm, được ép chặt lại Trong các động cơ điện nhỏ, có thể sử dụng thép khối Cực từ được gắn chắc chắn vào vỏ máy bằng bulông Dây quấn kích từ được làm từ dây đồng bọc cách điện, mỗi cuộn dây được bọc cách điện cẩn thận và tẩm sơn cách điện trước khi đặt lên các cực từ Các cuộn dây kích từ này được nối tiếp với nhau để tạo ra hiệu ứng từ trường.
Cực từ phụ được lắp đặt trên các cực từ chính và thường được làm từ thép khối Thân của cực từ phụ có dây quấn tương tự như dây quấn của cực từ chính Để gắn kết, cực từ phụ sử dụng bulông để kết nối với vỏ máy.
Gông từ là thành phần quan trọng trong động cơ điện, có chức năng kết nối các cực từ và làm vỏ máy Đối với động cơ điện nhỏ và vừa, thường sử dụng thép dày được uốn và hàn, trong khi đó, động cơ điện lớn thường sử dụng thép đúc Ngoài ra, một số động cơ điện nhỏ cũng có thể sử dụng gang để làm vỏ máy.
Nắp máy có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ máy khỏi các vật thể rơi vào, ngăn ngừa hư hỏng dây quấn và đảm bảo an toàn cho người sử dụng khỏi tiếp xúc với điện Đối với các máy điện nhỏ và vừa, nắp máy còn đóng vai trò là giá đỡ ổ bi, thường được chế tạo từ chất liệu gang để tăng độ bền và khả năng chịu lực.
Cơ cấu chổi than là một phần quan trọng giúp đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài, bao gồm chổi than được đặt trong hộp chổi than, với một lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá, trong khi giá chổi than có khả năng quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong sẽ được cố định bằng vít.
* Phần động (ω) hayhay rôto): Bao gồm những bộ phận chính sau :
+ Phần sinh ra sức điện động gồm có :
1.Mạch từ: Được làm bằng vật liệu sắt từ (ω) haylá thép kĩ thuật) xếp lại với nhau Trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng.
Cuộn dây phần ứng bao gồm nhiều bối dây được kết nối theo một quy luật nhất định Mỗi bối dây chứa nhiều vòng dây, với các đầu dây được nối vào các phiến đồng, được gọi là phiến góp Các phiến góp này được cách điện với nhau và với trục, tạo thành cổ góp hay vành góp.
3.Tỳ trên cổ góp: Là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò xo
Lõi sắt phần ứng được sử dụng để dẫn từ, thường làm từ các tấm thép kỹ thuật điện dày Các tấm thép này được dập hình dạng rãnh để lắp đặt dây quấn Đối với động cơ trung bình trở lên, người ta dập thêm các lỗ thông gió nhằm tạo ra lỗ thông gió dọc trục khi ép lại thành lõi sắt Trong các động cơ điện lớn hơn, lõi sắt thường được chia thành các đoạn nhỏ, giữa các đoạn này có khe hở thông gió Khi máy hoạt động, gió sẽ thổi qua các khe hở, giúp làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được gắn chặt vào trục Đối với động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có sử dụng giá rôto, giúp tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm trọng lượng của rôto.
Dây quấn phần ứng là bộ phận tạo ra suất điện động và dẫn dòng điện, thường được làm từ dây đồng có lớp cách điện Đối với máy điện nhỏ dưới vài KW, dây quấn thường có tiết diện tròn, trong khi máy điện vừa và lớn sử dụng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép để đảm bảo an toàn Để ngăn chặn dây quấn bị văng ra do lực li tâm khi quay, nêm được sử dụng để giữ chặt dây quấn tại miệng rãnh, có thể làm từ tre, gỗ hoặc bakelit.
Cổ góp bao gồm nhiều phiến đồng được mạ cách điện bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm, tạo thành một hình trục tròn Hai đầu của trục tròn được ép chặt bằng hai hình ốp chữ V, trong khi giữa vành ốp và trụ tròn cũng được cách điện bằng mica Đuôi của vành góp được thiết kế cao lên một chút để thuận tiện cho việc hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp.
Phân lo i, u nh ạo ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều ưu nhược điểm của động cơ điện một chiềuợc điểm của động cơ điện một chiều c đi m c a đ ng c đi n m t chi u ểm của động cơ điện một chiều ủa động cơ điện một chiều ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ơ 1 chiều kích từ độc lập ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập
Phân loại động cơ điện một chiều:
Khi phân loại động cơ điện một chiều và máy phát điện một chiều, người ta dựa vào phương pháp kích thích từ Có bốn loại động cơ điện một chiều phổ biến được sử dụng hiện nay.
+ Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ.
+ Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc song song với phần ứng.
+ Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối tếp với phần ứng.
Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có hai cuộn dây kích từ: một cuộn được mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng Loại động cơ này kết hợp ưu điểm của cả hai hệ thống kích từ, mang lại hiệu suất cao và khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm như độ phức tạp trong thiết kế và chi phí sản xuất cao hơn so với các loại động cơ khác.
Hệ thống điện xoay chiều mang lại nhiều ưu điểm vượt trội trong sản xuất và truyền tải điện năng Cả máy phát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu trúc đơn giản, công suất lớn và dễ dàng vận hành Nhờ những lợi ích này, máy điện xoay chiều ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Động cơ điện một chiều vẫn đóng vai trò quan trọng trong ngành giao thông vận tải và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục, như máy cán thép và đầu máy điện Mặc dù giá thành cao hơn so với động cơ không đồng bộ do sử dụng nhiều kim loại màu và quy trình chế tạo phức tạp, nhưng những ưu điểm của động cơ điện một chiều khiến nó trở thành thiết bị không thể thiếu trong sản xuất hiện đại.
Động cơ điện một chiều có ưu điểm nổi bật là khả năng hoạt động linh hoạt cả trong vai trò động cơ và máy phát điện, đồng thời cho phép điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải hiệu quả So với động cơ không đồng bộ, động cơ điện một chiều không chỉ đáp ứng tốt hơn mà còn tiết kiệm chi phí cho các thiết bị biến đổi đi kèm, nhờ vào cấu trúc mạch lực và mạch điều khiển đơn giản nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cao.
Động cơ điện một chiều gặp nhược điểm chính là hệ thống cổ góp và chổi than, dẫn đến hiệu suất vận hành kém tin cậy Điều này làm cho động cơ không an toàn khi hoạt động trong môi trường có rung chấn và dễ xảy ra cháy nổ.
Đ c tính c c a đ ng c đi n 1 chi u kích t đ c l p ặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập ơ 1 chiều kích từ độc lập ủa động cơ điện một chiều ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ơ 1 chiều kích từ độc lập ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ừ độc lập ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ập
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập gồm hai phần chính: phần tĩnh với các cuộn dây kích từ tạo ra từ thông, và phần ứng quay nối với điện áp lưới qua vành góp và chổi than Sự tương tác giữa từ thông và dòng điện trong phần ứng tạo ra mô men quay cho động cơ Khi động cơ hoạt động, các thanh dẫn trong phần ứng cắt qua từ thông, tạo ra sức điện động.
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Giả sử mạch từ của động cơ chưa bão hòa với khe hở không khí đồng đều và phản ứng phần ứng bù đủ, các thông số động cơ được giữ không đổi Dựa trên giả thuyết này, ta có thể xây dựng sơ đồ thay thế cho động cơ điện một chiều.
Hình 1.3: Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Từ sơ đồ thay thế ta có phương trình cân bằng điện áp:
𝑈 ư = 𝐸 ư + (𝑅 ư + 𝑅 𝑓 )𝐼 ư (ω) hay 1.1 ) Trong đó: 𝑈ưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều: đi n áp ph n ngện: ầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ứng V
Yêu cầu điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng cầu chỉnh lưu 3 pha là một giải pháp hiệu quả Việc sử dụng cầu chỉnh lưu 3 pha giúp điều chỉnh tốc độ động cơ một cách linh hoạt và chính xác Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất hoạt động mà còn đảm bảo độ bền cho động cơ.
Yêu cầu điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng nguồn điện 3 pha là một phương pháp hiệu quả Sử dụng mạch chỉnh lưu 3 pha giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và cải thiện hiệu suất hoạt động của động cơ Việc ứng dụng công nghệ này không chỉ nâng cao khả năng điều chỉnh tốc độ mà còn đảm bảo độ bền và ổn định cho hệ thống.
𝐼ưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều: dòng đi n ph n ng Aện: ầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ứng
𝑅 𝑓 : đi n ph trong m ch ph n ng Ω ện: ụ ạch chỉnh lưu ầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ứng
V i ớp: D14CNKTDK2 𝑅ưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều= 𝑟ưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều+ 𝑟 𝑐𝑓 + 𝑟 𝑏 + 𝑟 𝑐𝑡
Yêu cầu về điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng cầu chỉnh lưu 3 pha là rất quan trọng Hệ thống này cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách hiệu quả thông qua việc điều khiển dòng điện Việc sử dụng cầu chỉnh lưu 3 pha giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của động cơ, đồng thời giảm thiểu tổn thất năng lượng.
𝑟 𝑐𝑓 : đi n tr cu n c c t phện: ở phụ ộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ực hiện: ừ độc lập ụ.
𝑟 𝑏 : đi n tr cu n bùện: ở phụ ộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều
𝑟 𝑐𝑡 : đi n tr ti p xúc c a ch i đi nện: ở phụ ủa động cơ điện 1 ổi điện trở phụ ện:
Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Nó cho phép điều chỉnh hiệu suất hoạt động của động cơ, mang lại hiệu quả cao trong các ứng dụng công nghiệp Việc sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và nâng cao độ bền cho động cơ điện một chiều.
Eưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều = p N 2 πα Ф ω = K Ф ω (1.2 )
Momen đi n t c a đ ng c :ện: ừ độc lập ủa động cơ điện 1 ộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ơ điện 1 chiều
Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng cầu chỉnh lưu ba pha dựa trên các đặc tính cơ-điện của động cơ Công thức tính toán tốc độ động cơ điện một chiều được biểu diễn như sau: ω = (U - kΦ) / (R + Rf) Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng điều khiển của động cơ.
Đặc tính cơ-điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 3x380V/50Hz, bao gồm đặc điểm tải động cơ và khả năng điều khiển tốc độ thông qua bộ chỉnh lưu cầu 3 pha Những đặc tính này rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và ứng dụng của động cơ điện trong các hệ thống công nghiệp.
Các ph ưu nhược điểm của động cơ điện một chiềuơ 1 chiều kích từ độc lập ng pháp đi u ch nh t c đ đ ng c ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ỉnh tốc độ động cơ ốc độ động cơ ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ơ 1 chiều kích từ độc lập
Ph ưu nhược điểm của động cơ điện một chiềuơ 1 chiều kích từ độc lập ng pháp thay đ i đi n tr ph ổi điện trở phụ ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ở phụ ụ
Phương pháp này được sử dụng để giảm dòng điện khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ dưới mức định mức Tuy nhiên, cách thức này không hoàn toàn kiểm soát được tốc độ.
Hình 1.5: Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ.
Ph ưu nhược điểm của động cơ điện một chiềuơ 1 chiều kích từ độc lập ng pháp thay đ i t thông ổi điện trở phụ ừ độc lập
Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều liên quan đến việc điều chỉnh mômen điện từ và sức điện động quay của động cơ Mômen điện từ được xác định bởi công thức 𝑀 𝑑𝑡 = 𝐾𝛷𝐼, trong khi sức điện động quay được tính theo công thức 𝐸 ư = 𝐾𝛷𝜔 Do mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến, hệ điều chỉnh từ thông cũng mang tính chất phi tuyến.
Khi điều chỉnh điện áp phần ứng, giá trị này thường được giữ nguyên ở mức định mức, dẫn đến việc đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là đặc tính với điện áp phần ứng định mức và từ thông định mức, được gọi là đặc tính cơ bản.
Hình 1.6: Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng cách thay đổi từ thông
Ph ưu nhược điểm của động cơ điện một chiềuơ 1 chiều kích từ độc lập ng pháp thay đ i đi n áp ph n ng ổi điện trở phụ ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ần ứng ứng
Khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên.
Hình 1.7 Đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thay đổi điện áp
Khi thay đổi điện áp, moment ngắn mạch và dòng điện ngắn mạch sẽ giảm, dẫn đến tốc độ động cơ cũng giảm tương ứng với một phụ tải nhất định Phương pháp này được áp dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện trong quá trình khởi động.
Gi i thi u chung v ch nh l u ới thiệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ỉnh tốc độ động cơ ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều
Khái ni m, c u trúc, phân lo i m ch ch nh l u ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ấu tạo ạo ạo ỉnh tốc độ động cơ ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều
a, Khái ni m ch nh l uệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ỉnh tốc độ động cơ ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều
Chỉnh lưu là quá trình biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều. b, Cấu trúc mạch chỉnh lưu
Chỉnh lưu cầu 3 pha là thiết bị điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, sử dụng van Thyristor để đạt hiệu suất tối ưu Đặc tính cơ-điện của động cơ điện một chiều cho phép ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha được thiết kế để hoạt động với điện áp 3x380V/50Hz, phù hợp cho tải động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Việc sử dụng van Thyristor trong cấu trúc mạch chỉnh lưu mang lại hiệu quả cao và độ tin cậy trong quá trình điều khiển tốc độ động cơ.
Hình 1.8 mô tả cấu trúc mạch chỉnh lưu cầu 3 pha, được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều Nhiệm vụ chính của mạch chỉnh lưu này là cung cấp điện áp ổn định cho động cơ, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Chuyển đổi điện áp để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều là một yêu cầu quan trọng trong hệ thống điện Đặc biệt, việc sử dụng bộ điều khiển 3 pha cho động cơ điện một chiều với kích từ độc lập, như D14CNKTDK2, rất phổ biến Hệ thống này hoạt động với điện áp 3x380V/50Hz và cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu của người sử dụng Việc sử dụng cầu chỉnh lưu 3 pha cũng góp phần nâng cao hiệu suất và ổn định của động cơ điện một chiều, giúp đáp ứng tốt hơn các yêu cầu trong sản xuất và công nghiệp.
Trong hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, động cơ kích từ độc lập là lựa chọn phổ biến nhất Hệ thống này thường sử dụng nguồn điện 3 pha với điện áp 380V/50Hz, cho phép điều chỉnh tốc độ hiệu quả Để đạt được yêu cầu này, mạch chỉnh lưu được thiết kế phù hợp, giúp chuyển đổi điện áp và điều khiển tốc độ động cơ một cách linh hoạt Việc ứng dụng công nghệ này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn nâng cao độ tin cậy trong vận hành của động cơ điện một chiều.
Mạch van bán dẫn chỉnh lưu ở phụ được sử dụng phổ biến trong việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Các mạch chỉnh lưu này có thể được mắc theo nhiều cách khác nhau để đáp ứng yêu cầu điều khiển 3 pha, giúp tối ưu hóa quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ Sự linh hoạt trong cách mắc mạch cho phép cải thiện hiệu suất và hiệu quả trong ứng dụng thực tế.
Mạch chỉnh lưu là một phần quan trọng trong việc điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Để điều chỉnh tốc độ động cơ, có thể thay đổi điện trở phụ trong mạch chỉnh lưu Cấu trúc mạch chỉnh lưu 3 pha giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển tốc độ, đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật Phân loại các mạch chỉnh lưu cũng rất cần thiết để lựa chọn phương pháp điều khiển phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể.
Chỉnh lưu 3 pha là phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều phổ biến và hiệu quả Phương pháp này được phân loại theo nhiều cách khác nhau, giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng hoạt động của động cơ Việc sử dụng chỉnh lưu 3 pha mang lại lợi ích lớn trong việc kiểm soát tốc độ và tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng công nghiệp.
Phân loại mạch chỉnh lưu theo số ngữ cấp bao gồm 1 pha, 2 pha, 3 pha và 6 pha Mạch chỉnh lưu được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều ồn 3x380V/50Hz, cùng với tải động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Cấu trúc mạch chỉnh lưu đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và tối ưu hóa hiệu suất của động cơ.
Trong hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, việc phân loại theo van bán dẫn rất quan trọng, đặc biệt là Diode và Thyristor Mạch chỉnh lưu có thể được cấu hình để tối ưu hóa đặc tính cơ-điện của động cơ Đối với việc điều khiển tốc độ, mạch chỉnh lưu cầu ba pha với Diode sẽ có những yêu cầu khác biệt so với Thyristor Ngoài ra, còn có mạch chỉnh lưu bán điều khiển sử dụng hai loại van Diode, giúp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều với kích từ độc lập.
Hình 1.9 minh họa các mạch chỉnh lưu cầu ba pha, cho phép điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Việc sử dụng hệ thống này mang lại hiệu quả cao trong việc điều chỉnh tốc độ cho động cơ điện một chiều.
Hình 1.10 Các mạch chỉnh lưu có điều khiển
Do yêu cầu đề bài nên ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về chỉnh lưu sử dụng Thyristor và dùng mạch cầu 3 pha
Gi i thi u v Thyristor ới thiệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập
Thyristor là một linh kiện bán dẫn quan trọng, được cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn p-n-p-n, tạo ra 3 tiếp giáp Linh kiện này thường được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Thyristor có 3 chân: anot (A), catot (K) và chân điều khiển (G) Nó có khả năng được mắc theo nhiều cách khác nhau để thực hiện các mạch chỉnh lưu độc lập và điều khiển hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp.
NPNP b, Đ c tính Vôn – ampe c a Thyristorặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập ủa động cơ điện một chiều
Van Thyristor hoạt động dựa trên đặc tính Vôn – ampe, với hiện tượng đóng mạch xảy ra khi Thyristor ở trạng thái khóa áp thuận (UAK > 0) và có xung IGK > 0 vào cổng GK Mạch tương đương với hai transistor mắc đối diện nhau, và xung Ig làm cho hai transistor này bão hòa nhanh chóng Khi Thyristor đã dẫn, nó hoạt động như một diode, do đó dòng Ig không còn cần thiết nữa Hiện tượng ngắt mạch diễn ra qua hai giai đoạn.
Giai đoạn 1: Giai đoạn này tập trung vào việc điều chỉnh dòng điện đầu ra của mạch chỉnh lưu thông qua việc thay đổi điện trở phụ Việc thay đổi điện trở phụ sẽ ảnh hưởng đến đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ của động cơ điện Cấu trúc mạch chỉnh lưu cũng sẽ được xem xét để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Giai đoạn 2 là giai đoạn phức hợp với tính năng khóa của Thyristor, sử dụng dòng điện 3x380V/50Hz để điều khiển tải động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Giai đoạn này cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều với thời gian tắt an toàn, nhằm đảm bảo tính năng hoạt động ổn định và hiệu quả của động cơ điện 1 pha.
Ch nh l u c u 3 pha s d ng van Thyristor ỉnh tốc độ động cơ ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều ần ứng ử dụng van Thyristor ụ
a, Góc đi u khi n ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều α
Góc điều khiển α được xác định từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm Thyristor nhận tín hiệu xung vào cực điều khiển để mở van Thời điểm mở tự nhiên là thời điểm mà nếu van hoạt động như một Diode, nó sẽ bắt đầu dẫn dòng điện.
Hình 1.12 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha sử dụng van Thyristor
Hình 1.13 D ng sóng ngõ raạch chỉnh lưu Công th c tính toán các thông s :ứng ốc độ động cơ điện 1 chiều
Ung.max = √ 6 U 2 , Sba = 1,05Pd, I2 = 0,816Pd
Nhận xét: Chỉnh lưu cầu ba pha là loại được sử dụng rộng rãi nhất vì ưu điểm lớn hơn cả.
Thiết bị này cho phép kết nối trực tiếp với điện lưới 3 pha, với độ đập mạch nhỏ hơn 5% Khi sử dụng máy biến áp, nó gây ra méo điện lưới ít hơn so với các loại thiết bị khác Công suất của mạch chỉnh lưu này có thể đạt tới hàng trăm kW Tuy nhiên, nhược điểm là sụt áp trên van lớn gấp đôi so với sụt áp trên van của sơ đồ hình tia.
CH ƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU VÀ CHỈNH LƯU NG 2: TÍNH TOÁN VÀ THI T K M CH L C ẾT KẾ MẠCH LỰC ẾT KẾ MẠCH LỰC ẠCH LỰC ỰC
M ch đ ng l c ạo ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ực
S đ m ch l c ơ 1 chiều kích từ độc lập ồ mạch lực ạo ực
Hình 2.1 S đ m ch l cơ điện 1 chiều ồn 3x380V/50Hz, tải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ạch chỉnh lưu ực hiện:
Aptomat là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện, có khả năng tự động ngắt khi quá tải và điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Việc điều khiển tốc độ động cơ này thường được thực hiện thông qua các mạch chỉnh lưu cầu ba pha, sử dụng các phương pháp như Thyristor và điện trở phụ Đặc tính cơ- điện của động cơ điện một chiều cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều chỉnh Các mạch chỉnh lưu cầu ba pha giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo hoạt động ổn định cho động cơ.
+ R1, C1 : Dùng đ b o v vanển tốc độ động cơ điện 1 chiều ải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ện: Thyristor.
Động cơ điện một chiều có thể điều khiển tốc độ thông qua bộ chỉnh lưu cầu ba pha, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động Bộ chỉnh lưu này cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách độc lập, mang lại sự linh hoạt trong ứng dụng Việc sử dụng bộ chỉnh lưu cầu ba pha trong hệ thống điện một chiều là một giải pháp hiệu quả cho các yêu cầu điều khiển chính xác.
+ Lk: Cu n kháng l c đ dòng liênộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều " ển tốc độ động cơ điện 1 chiều t c.ụ.
Ch n thông s cho m ch l c ọn thông số cho mạch lực ốc độ động cơ ạo ực
Tính toán ch n van đ ng l c ọn thông số cho mạch lực ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập ực
Khi chọn van cho động cơ điện một chiều, cần chú ý đến điện áp và dòng điện Điện áp U càng lớn, dòng rò trên van càng nhỏ, giúp tăng hiệu suất hoạt động Để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, mạch chỉnh lưu cầu ba pha là lựa chọn tối ưu, với công suất điều khiển càng nhỏ càng hiệu quả Việc điều chỉnh này giúp kiểm soát tốc độ động cơ một cách chính xác và hiệu quả.
Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều được thực hiện thông qua việc điều chỉnh điện áp, trong đó Thyristor đóng vai trò quan trọng Mạch chỉnh lưu D14CNKTDK2 được sử dụng để điều khiển động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Đặc tính cơ- điện và các thông số kỹ thuật của động cơ điện một chiều là những yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình điều khiển và ứng dụng.
Ung.max = √ 6 U 2 = √ 6 380 = 930,8 (V) Đi u ki n ch n van: Uều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ện: " v ≥ Ung.max Ku
Uv ≥ Ung.max Ku = 930,8 1,7 = 1582,36 (V) + Ch n van theo đi u ki n dòng đi n: " ều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ện: ện:
Dòng đi n trung bình trên van: Iện: tbv = Id 3 = 5 (V) Đi u ki n ch n van: Iều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ện: " v ≥ KI Itbv
Ta ch n h s K" ện: ốc độ động cơ điện 1 chiều I đây là 1,3ở phụ.
Dựa trên các dữ liệu và tính toán, van Thyristor T15-32 được lựa chọn để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Các thông số của thiết bị này đáp ứng yêu cầu điều khiển động cơ 3 pha một cách độc lập và hiệu quả.
∆U Max (ω) hayV) dU/dT (ω) hayV/s) tcm (ω) hays)
Unmax - Điện áp ngược cực đại Ug - Điện áp xung điều khiển
Iđm - Dòng điện làm việc cực đại Ih - Dòng điện tự giữ.
Ipik - Dòng điện đỉnh cực đại Ir - Dòng điện rò.
Dòng điện xung điều khiển (Ig) là yếu tố quan trọng trong việc điều khiển tiristor, trong khi ΔU biểu thị sụt áp trên tiristor ở trạng thái dẫn Đạo hàm điện áp (dU/dt) là chỉ số quan trọng trong các ứng dụng điện tử Nhiệt độ làm việc cực đại (Tmax) là giới hạn an toàn cho thiết bị Thời gian chuyển mạch (tcm) là khoảng thời gian cần thiết để tiristor mở và khóa, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống.
Tính toán ph m vi góc đi u khi n ạo ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Tốc độ động cơ điện một chiều có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi góc mở, với giá trị tối thiểu α min = 10° Góc mở này được coi là góc dự trữ, giúp bù đắp cho sự giảm điện áp lưới.
Khi góc mở nhỏ nhất α = α min thì điện áp trên tải là max.
Khi góc mở lớn nhất α max = α thì điện áp trên tải là min.
Khi hệ số điều chỉnh D = 2:1, ta có thể sử dụng động cơ điện một chiều với kích từ độc lập và điều khiển tốc độ bằng van Thyristor Tốc độ của động cơ điện một chiều được điều chỉnh thông qua việc điều khiển điện áp, trong đó Udmax và Udmin được xác định bởi cosα ở các giá trị α max và α min, với D = 2.
B o v quá áp cho van đi u khi n ảo vệ quá áp cho van điều khiển ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Để bảo vệ thyristor khỏi quá điện áp trong quá trình đóng cắt, cần mắc R-C song song với thyristor Khi chuyển mạch, các điện tích trong lớp bán dẫn phóng ra, tạo ra dòng điện ngược trong thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện này tạo ra suất điện động cảm ứng lớn trong các điện cảm, dẫn đến quá điện áp giữa anot và katot Tuy nhiên, việc sử dụng mạch R-C song song giúp tạo ra vòng bảo vệ điện tích, ngăn chặn thyristor khỏi bị quá điện áp.
Ta chọn thông số R, và C, như sau: R 1 = 5 - 30 (ω) hayΩ))
CH ƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU VÀ CHỈNH LƯU NG 3: PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN M CH ĐI U KHI N ẠCH LỰC Ề ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU VÀ CHỈNH LƯU ỂN
C s lý thuy t đi u khi n Thyristor ơ 1 chiều kích từ độc lập ở phụ ết điều khiển Thyristor ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Thyristor chỉ hoạt động khi có điện áp dương tại cực anode và xung điện áp dương tại cực điều khiển Sau khi được mở, xung điều khiển không còn tác dụng; dòng điện qua Thyristor phụ thuộc vào thông số mạch động lực Thyristor sẽ tự động khóa khi dòng điện qua nó giảm xuống 0, và để mở lại, cần cung cấp xung điều khiển một lần nữa.
Với điện áp hình sin, việc điều khiển dòng điện Thyristor phụ thuộc vào thời điểm cấp xung điều khiển Để đạt được những đặc điểm này, có thể áp dụng hai nguyên tắc sau.
- Nguyên tắc điều khiển ngang.
- Nguyên tắc điều khiển dọc.
Hiện nay, việc điều khiển Thyristor trong sơ đồ chỉnh lưu thường áp dụng nguyên tắc điều khiển ngang Do đó, tôi sẽ sử dụng phương pháp này để thiết kế mạch điều khiển.
Sơ đồ khối mạch điều khiển thể hiện rằng, U tựa tạo ra điện áp cố định với dạng răng cưa theo chu kỳ nhờ nhịp đồng bộ của U db Khâu so sánh SS xác định điểm cân bằng giữa hai điện áp U tựa và U dk, từ đó kích hoạt khâu tạo xung TX Do đó, thời điểm phát xung hay góc mở van sẽ thay đổi theo sự biến đổi của trị số U dk.
C u trúc m ch đi u khi n ấu tạo ạo ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Hình 3.2 C u trúc m ch đi u khi nấu trúc mạch chỉnh lưu ạch chỉnh lưu ều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ển tốc độ động cơ điện 1 chiều
Thi t k m ch đi u khi n ết điều khiển Thyristor ết điều khiển Thyristor ạo ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Khâu đ ng pha và t o đi n áp đ ng b ồ mạch lực ạo ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ồ mạch lực ộng cơ 1 chiều kích từ độc lập
Khâu tô đi n áp đ ng bạch chỉnh lưu ện sử dụng nguồn 3x380V/50Hz để cung cấp điện cho động cơ điện một chiều với kích từ độc lập Hệ thống này áp dụng chỉnh lưu cầu 3 pha nhằm điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều một cách hiệu quả.
Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, thường sử dụng diode D1 và van Thyristor Để điều chỉnh tốc độ, mạch này áp dụng điện áp chỉnh lưu Ucl, cung cấp nguồn cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập Mạch này được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp, với cấu trúc mạch cho phép điều chỉnh hiệu quả Điện áp đầu vào thường là 3x380V/50Hz, đảm bảo hoạt động ổn định cho động cơ Sự kết hợp giữa mạch chỉnh lưu và thiết bị điều khiển giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy trong quá trình vận hành.
Để điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều, cần sử dụng ba pha điều khiển và áp bão hòa của OA Việc điều chỉnh tốc độ có thể thực hiện bằng cách thay đổi điện trở phụ, đảm bảo rằng điện áp đầu vào Uđb đạt được giá trị mong muốn.
Tưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiềuơ điện 1 chiềung t n u Uực hiện: cl < Ung thì Udb âm và Udb =-Ubh
Các thông số kỹ thuật của mạch điều khiển động cơ điện một chiều có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ Mạch chỉnh lưu ba pha là phương pháp phổ biến nhất để kiểm soát tốc độ động cơ điện một chiều Điều này cho phép điều chỉnh điện áp đầu vào, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tính năng hoạt động của động cơ.
Khâu t o đi n áp t a ạo ệu chung về động cơ 1 chiều kích từ độc lập ực
Khâu tô đi n áp răng c a sử dụng mạch tô răng c a hai n a chu kỳ b ng' ạch chỉnh lưu ện, yêu cầu điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách sử dụng van Thyristor Mạch chỉnh lưu này cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua việc thay đổi điện trở phụ, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 3.4 Khâu t o đi n áp răng c a dùng OAạch chỉnh lưu ện: ưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều Tính ch n linh ki n:" ện:
Ch n OA lo i TL082 ch a hai OA trong m t v IC" ạch chỉnh lưu ứng ộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ỏng
Thời gian tụ chính là thời gian cần thiết để điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều Việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều thông qua điều khiển 3 pha là rất quan trọng, và ứng dụng của chỉnh lưu trong quá trình này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát góc điều khiển.
168 ° quy đ i sang th i gian là:ổi điện trở phụ. tp = 168.10 180 msα = 9,33 ms
Ch n diode n áp BZX79 có U" ổi điện trở phụ dz = 10V;
Ch n đi n tr R" ện: ở phụ 3 có giá tr 51k Ωị đặc tính cơ- điện và đặc tính cơ của động cơ điện 1
Để tính R2, thời gian đạt đến tốc độ động cơ điện một chiều được xác định bằng công thức tn = T2 - tp msα - 9,33 msα, trong đó msα = 0,67 msα Điện áp bão hòa của OA là Uện, với giá trị được tính là bh = E - 1,5 = 12 - 1,5 = 10,5(V).
Tính khâu đ ng b :ồn 3x380V/50Hz, tải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều
Nhóm chính l u D1, D2 có điện áp vào là điện áp dòng pha với trạm điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều 3 pha, sử dụng điện áp 3x380V/50Hz Tải động cơ điện một chiều có kích từ độc lập, P ớp: D14CNKTDK2, cho thấy đặc tính cơ- điện và đặc tính cơ của động cơ Để điều chỉnh tốc độ động cơ, có thể thay đổi điện trở phụ, giúp đáp ứng yêu cầu điều khiển tốc độ một cách linh hoạt.
Công thức Ungmax = 2√2U dp = 2.1,414 111V áp dụng cho diode loại 1N4002, với thông số I" cho mạch chỉnh lưu D14CNKTDK2 Động cơ điện một chiều hoạt động với dòng điện trung bình 1A và điện áp U = 100V Điện trở Rện được xác định ở phụ tải, trong khi động cơ điện một chiều có kích từ độc lập với công suất P" = 1kΩ.
Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều có thể đạt được thông qua việc điều chỉnh góc điều khiển, với góc tối thiểu là 6° Cấu trúc mạch chỉnh lưu cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập cho phép điều chỉnh điện áp đầu ra, và việc thay đổi điện trở phụ là phương pháp hiệu quả để kiểm soát tốc độ Yêu cầu này cũng có thể áp dụng cho các hệ thống 3 pha nhằm tối ưu hóa hiệu suất của động cơ.
Điện áp đầu ra Ung của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều đạt giá trị tối thiểu là 1,626 V Tuy nhiên, điện áp trên diode sẽ giảm đi 0,7 V, dẫn đến điện áp thực tế Uải của động cơ điện một chiều kích từ độc lập chỉ còn khoảng 1 V Đặc tính cơ-điện của động cơ điện một chiều có mối liên hệ chặt chẽ với cấu trúc mạch chỉnh lưu 3 pha, ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng điều khiển tốc độ của động cơ.
Dòng chảy qua phân áp (R" 5 + P1) là 1mA, cho thấy tác động của các thành phần trong mạch phân áp và điện trở phụ Điều này liên quan đến động cơ điện một chiều với kích từ độc lập, sử dụng chỉnh lưu cầu 3 pha để điều khiển tốc độ của động cơ.
T đây ch n phân áp g m đi n tr Rừ độc lập " ồn 3x380V/50Hz, tải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ện: ở phụ 5 = 10kΩ và bi n tr Pở phụ 1 = 2kΩ.
Chúng tôi đã thực hiện quá trình tạo điện áp ba pha 3x380V/50Hz cho tải động cơ điện một chiều với kích từ độc lập Đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều được điều khiển bằng bộ chỉnh lưu cầu ba pha, cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách hiệu quả.
Hình 3.5 mô tả quá trình điều khiển động áp đ ng b và động áp răng c aồn 3x380V/50Hz, với tải là động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Bài viết phân tích đặc tính cơ- điện cũng như đặc tính cơ của động cơ điện một chiều được chỉnh lưu bằng cầu 3 pha, nhấn mạnh vào việc điều khiển tốc độ động cơ.
Khâu so sánh
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều thông qua việc sử dụng chỉnh lưu cầu ba pha Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng công nghiệp Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ chỉnh lưu cầu ba pha giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển, mang lại độ chính xác cao và khả năng hoạt động ổn định cho động cơ điện một chiều.
Công thức xác định điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều dựa trên đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ của động cơ Để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, cần đảm bảo rằng điều kiện áp dụng là U = Urcmax (1 - α) Việc hiểu rõ các yếu tố này là rất quan trọng trong quá trình điều khiển và tối ưu hóa hiệu suất của động cơ điện.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều thông qua mạch chỉnh lưu 3 pha Đặc biệt, mạch chỉnh lưu α có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động Việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại sẽ nâng cao khả năng điều khiển động cơ, mang lại hiệu quả cao trong các ứng dụng công nghiệp.
Hình 3.7 Đ th khâu so sánhồn 3x380V/50Hz, tải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ị đặc tính cơ- điện và đặc tính cơ của động cơ điện 1
Khâu tách xung
Để điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều, có thể sử dụng các phương pháp như chỉnh lưu và điều khiển bằng van Thyristor Việc áp dụng các kỹ thuật này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ, đặc biệt trong các hệ thống điều khiển 3 pha Chỉnh lưu là một trong những phương pháp phổ biến để điều chỉnh tốc độ động cơ, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả trong ứng dụng công nghiệp.
Việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều thông qua chỉnh lưu cầu ba pha là một phương pháp phổ biến và hiệu quả Sử dụng van Thyristor trong quá trình này giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác trong việc điều chỉnh tốc độ Các hệ thống như D14CNKTDK2 thường được áp dụng để đảm bảo khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả của động cơ.
Tách xung là phương pháp sử dụng OA để phân biệt chính xác hai nửa chu kỳ của động cơ điện một chiều Mạch chỉnh lưu được thiết kế để điều khiển tốc độ động cơ, trong đó van Thyristor đóng vai trò quan trọng Yêu cầu sử dụng nguồn điện 3 pha giúp cải thiện hiệu suất và độ ổn định trong việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.
Ch n 2 đi n tr R11, R12 có giá tr là 10k " ện: ở phụ ị đặc tính cơ- điện và đặc tính cơ của động cơ điện 1 Ω
Khâu t o xung chùm ạo
Dòng xung chùm là dòng thông dụng trong mạch chỉnh lưu, cho phép điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Mạch chỉnh lưu 3 pha được sử dụng phổ biến để điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập, với yêu cầu vận hành 3 pha và tải động cơ 3x380V/50Hz Chùm xung có tần số cao, thường đạt 12kHz, giúp tối ưu hóa hiệu suất điều khiển Để điều chỉnh tốc độ động cơ, cần phải quản lý điện áp trên van, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và hiệu quả Việc sử dụng mạch chỉnh lưu cầu 3 pha là giải pháp hiệu quả cho việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
T o dao đ ng b ng IC logicạch chỉnh lưu ộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ằng cách thay đổi điện trở phụ.
Có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều sử dụng IC logic Một trong những cách phổ biến là sử dụng mạch chỉnh lưu cầu ba pha để điều khiển động cơ điện 1 chiều với nguồn 3x380V/50Hz, kết hợp với tải động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Việc điều chỉnh tốc độ có thể thực hiện bằng cách thay đổi điện trở phụ, và mạch điều khiển thường sử dụng logic NAND để đảm bảo hiệu suất cao.
Chu kỳ giao động của mạch RC sử dụng ba cổng logic NOT trong mạch chỉnh lưu cầu ba pha giúp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều Sử dụng mạch chỉnh lưu cầu ba pha cho phép điều chỉnh hiệu quả tốc độ động cơ thông qua điện trở phụ.
Hình 3.9 M ch phát xungạch chỉnh lưu
V i t n s mong muôn là 7kHzớp: D14CNKTDK2 ầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ốc độ động cơ điện 1 chiều
Sau đó s d ng c ng logic AND đ t o xung chùmử dụng van Thyristor ụ ổi điện trở phụ ển tốc độ động cơ điện 1 chiều ạch chỉnh lưu
Hình 3.10 Dùng c ng AND đ t o xung chùmổi điện trở phụ ển tốc độ động cơ điện 1 chiều ạch chỉnh lưu
Hình 3.11 K t qu sau khi t o xung chùmải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ạch chỉnh lưu
Khâu khu ch đ i xung ết điều khiển Thyristor ạo
Khâu khu điều chỉnh có trách nhiệm trong việc chỉnh lưu nhiện mệnh, đặc biệt là trong việc điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều Việc khuyết điều chỉnh đòi hỏi mạch chỉnh lưu nhằm kiểm soát tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động và khả năng điều khiển của hệ thống.
+ Đ l nộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ớp: D14CNKTDK2 c aủa động cơ điện 1 xung
+ Công su t xungấu trúc mạch chỉnh lưu đi uều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều khi nển tốc độ động cơ điện 1 chiều
+ Cách ly m chạch chỉnh lưu l cực hiện: v i m chớp: D14CNKTDK2 ạch chỉnh lưu đi uều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều khi n.ển tốc độ động cơ điện 1 chiều
Hình 3.12 Khâu khu ch đ i dùng bi n áp xungạch chỉnh lưu + Tính toán máy BAX:
Để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, mạch chỉnh lưu ba pha là giải pháp phổ biến nhất Van 2N353 được sử dụng với các thông số dòng tối đa Gmax = 400mA và điện áp tối đa U Gmax = 4V Những giá trị này rất quan trọng trong việc xác định hiệu suất hoạt động của động cơ Đặc tính cơ-điện và cấu trúc mạch chỉnh lưu của động cơ điện một chiều cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả điều khiển.
Theo kinh nghiệm, tỷ số điều chỉnh tốc độ cho động cơ điện một chiều trong hệ thống điều khiển ba pha thường nằm trong khoảng từ 1,2 đến 1,5, và ta chọn m = 1,2 Để đáp ứng nhu cầu điều khiển tốc độ, cần xác định giá trị đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều, bao gồm cấu trúc mạch chỉnh lưu của động cơ điện một chiều.
Đặc tính cơ- điện của động cơ điện 1 chiều được thể hiện qua giá trị dòng điện 333(mA) và cấu trúc mạch chỉnh lưu Điện áp đầu vào Usc được tính bằng công thức Usc = U tc m + Ug max, với U tc m là 4.1,2 và Ug max là 2, cho kết quả tổng cộng là 6,8 (V).
Giá trị dòng điện trung bình của động cơ điện 1 chiều phụ thuộc vào cấu trúc mạch chỉnh lưu, trong đó giá trị dòng điện ngắn mạch là Isc và có mối quan hệ với tần số t và thời gian T Đặc tính cơ-điện của động cơ điện 1 chiều rất quan trọng trong việc xác định hiệu suất và khả năng hoạt động của nó.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về việc điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều thông qua tín hiệu tx, với giá trị tx được chọn là 80 Việc điều chỉnh tốc độ này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Giá tr trung bình dòng th c p BAX: Iị đặc tính cơ- điện và đặc tính cơ của động cơ điện 1 ứng ấu trúc mạch chỉnh lưu tctb = Itc √ t T x = 400 √ 80.10 2.10 −3 −6 = 80 (mA)
Ta ch n ngu n c p cho BAX là E" ồn 3x380V/50Hz, tải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ấu trúc mạch chỉnh lưu cs = 18V
Tính toán kh i khu ch đ i xung chùm: ốc độ động cơ điện 1 chiều ạch chỉnh lưu
Ch n T1 lo i BD135 có các tham s nh sau:" ạch chỉnh lưu ốc độ động cơ điện 1 chiều ưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều
Ch n đi n tr R17 = 15" ện: ở phụ
Kiểm tra điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều với bộ chỉnh lưu cầu ba pha là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động Động cơ điện một chiều có thể được mắc theo nhiều cách khác nhau nhằm tối ưu hóa tốc độ và hiệu quả làm việc Việc điều khiển tốc độ động cơ giúp nâng cao khả năng vận hành và tiết kiệm năng lượng.
Ta cho t C3 đ tăng xung kích cho van:ụ ển tốc độ động cơ điện 1 chiều
Giới thiệu về tần số gi s t n s xung là 10kHz khi sử dụng tải động cơ điện một chiều có kích từ độc lập Việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều được thực hiện thông qua van Thyristor 3 pha, với thời gian đáp ứng của động cơ là xc = 0,1ms.
Ch n T2 là BC107 có các thông s : U" ốc độ động cơ điện 1 chiều ce = 45V, Icmax = 0,1A, β min = 110
Hình 3.13 minh họa sơ đồ khâu khu vực điều khiển nguồn 3x380V/50Hz cho động cơ điện một chiều với kích từ độc lập Bài viết phân tích đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi sử dụng mạch chỉnh lưu.
Chương 1: Giới thiệu chung về động cơ 1 chiều và chỉnh lưu Mô phỏng và kết quả mô phỏng mạch lực ảnh hưởng và kết quả mô phỏng.
Chúng tôi sử dụng phần mềm PSIM để mô phỏng điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Việc điều khiển tốc độ này được thực hiện thông qua hệ thống ba pha, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Mô ph ng m ch l c và m ch đi u khi n ỏng mạch lực và mạch điều khiển ạo ực ạo ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Mô ph ng m ch l c ỏng mạch lực và mạch điều khiển ạo ực
Hình 4.1 S đ m ch l c mô ph ngơ điện 1 chiều ồn 3x380V/50Hz, tải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ạch chỉnh lưu ực hiện: ỏng
Mô ph ng m ch đi u khi n ỏng mạch lực và mạch điều khiển ạo ề động cơ 1 chiều kích từ độc lập ểm của động cơ điện một chiều
Hình 4.2 minh họa sơ đồ mạch điều khiển cho hai van T1 và T4 trong hệ thống điện một chiều ồn 3x380V/50Hz Hệ thống này sử dụng động cơ điện một chiều với kích từ độc lập, cùng với bộ chỉnh lưu để điều khiển tốc độ động cơ một cách hiệu quả.
Hình 4.3 mô tả sơ đồ mạch điều khiển 2 van T3 và T6 cho động cơ điện một chiều, sử dụng nguồn điện 3x380V/50Hz Hệ thống này bao gồm tải động cơ điện một chiều với kích từ độc lập và bộ chỉnh lưu để điều khiển tốc độ động cơ.
Hình 4.4 minh họa sơ đồ mạch điều khiển hai van T5 và T2 của hệ thống điện một chiều 3x380V/50Hz Hệ thống này sử dụng động cơ điện một chiều với kích từ độc lập, cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua bộ chỉnh lưu.
K t qu mô ph ng ết điều khiển Thyristor ảo vệ quá áp cho van điều khiển ỏng mạch lực và mạch điều khiển
K T LU N ẾT KẾ MẠCH LỰC ẬN
Sau khi nghiên cứu và thiết kế, bài viết này tập trung vào việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cụ thể là động cơ D14CNKTDK2 Chúng tôi sẽ trình bày các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều và cách mắc nối dây để đạt được hiệu quả tối ưu trong quá trình vận hành.
TS Nguyễn Duy Trung đã hoàn thành dự án liên quan đến động cơ điện một chiều kích từ độc lập, với thông số P ồn 3x380V/50Hz Dự án này tập trung vào việc điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, một công nghệ phổ biến và được sử dụng rộng rãi Mặc dù đã đạt được các đặc tính cơ-điện cần thiết, nhưng quá trình thiết kế vẫn gặp một số hạn chế do điều kiện thực tế Để cải thiện tốc độ động cơ, cần áp dụng các phương pháp chỉnh lưu cầu 3 pha Dự án này cũng nhận được sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô, nhằm hoàn thiện hơn nữa quy trình điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn em về động cơ điện một chiều, đặc biệt là động cơ điện một chiều kích từ độc lập Trong dự án này, em đã tìm hiểu về cách điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều sử dụng hệ thống 3 pha, với cấu trúc mạch chỉnh lưu 3 pha Việc sử dụng van Thyristor trong mạch chỉnh lưu đã giúp em đạt được công suất yêu cầu, đồng thời em cũng đã học hỏi được nhiều kiến thức từ thầy cô trong khoa Điện Em hy vọng những kiến thức này sẽ hỗ trợ em trong quá trình thực hiện dự án.
Em xin chân thành c m n.ải động cơ điện một chiều kích từ độc lập, P ơ điện 1 chiều
