Tổng hợp hệ điện cơ

Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J2, lao

Mục lục

53

53

53

53

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN 53

53

53

53

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

1.1 Giới thiệu Tiristor

Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên Anôt, Katôt và cực điều khiển G (hình vẽ)

Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor.

Nguyên lý làm việc của Tiristor:

Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực

âm của nguồn điện áp, J1 và J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược Gần như toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2 Điện trường nội tại E1 của J2 có chiều hướng từ N1 về P2 Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Tiristor mặc

dù nó được đặt dưới điện áp thuận

Mở Tiristor:

Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K), các điện tử từ N2 chạy sang P2 Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử silic, tạo nên những điện tử tự do mới Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp Kết quả của phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1 cm/100µs Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10µs.

Khóa Tiristor:

Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển Ig không còn

là cần thiết nữa Để khóa Tiristor có 2 cách:

- Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng điện duy trì IH

- Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng)

Khi đặt điện áp ngược lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cực ngược, J2 bây giờ được phân cực thuận Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính

UAK, đang có mặt tại P1, N1, P2 bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ katôt về anôt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài

Lúc đầu của quá trình, từ t0 đến t1, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J1 rồi J3 trở nên cách điện Còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J1 và J3, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển

Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải phụ thuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor: Ud = Ud0.cosα

Do đó, khi thay đổi góc điều khiển α thì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp trung bình ra tải Nếu tăng giá trị góc điều khiển α thì điện áp trung bình sẽ giảm,

ngược lại, giảm αthì điện áp trung bình sẽ tăng Giá trị lớn nhất của điện áp trung bình ra tải là Ud0, ứng với góc α=0.

Dòng điện trung bình qua tải:

d

d Z

E U

1.2 Giới thiệu động cơ một chiều

Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng

Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải Chính vì vậy mà động

cơ một chiều được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều

Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện) nhưng do những ưu điểm nổi trội của nó nên động cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản suất

1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần động

1.2.1.1 Phần tĩnh

Đây là đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:

+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép 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 từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành 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 và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống như 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 máy điện lớn thường dùng thép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm

vỏ máy

+ Các bộ phận khác:

- Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ và vừa nắp

máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.

- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại

1.2.1.2 Phần quay

Bao gồm những bộ phận chính sau :

+ Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao

do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dây quấn vào

Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió

để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto

+ Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đai chặt dây quấn Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit

+ Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng

+ Các bộ phận khác:

- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trên trục máy , khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

- Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt

1.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập

1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý:

U

_ +

+

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập

Ta có phương trình đặc tính cơ: ( )2

Φ

+

−Φ

=

K

R R K

Sau đây ta sẽ lần lượt đi xét những ảnh hưởng của từng tham số đó:

1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng :

Giả thiết : Uư=Uđm=const

Φ = Φđm=const Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng:

ω0 = K U Const

dm

dm =Φ

Độ cứng đặc tính cơ:

β = M R K R Var

f u

=+

Ta có đặc tính cơ tự nhiên:

βtn = -

u R

K )2

( Φ

βtn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đặc tính biến trở có dạng như hình 1.4 Ứng với một phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản

RfĐC

Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập

khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 1.2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:

Giả thiết : Φ = Φdm = const

Rư = const Khi thay đổi điện áp phần ứng : Uư<Uđm ta có:

Tốc độ không tải lý tưởng : K U Var

Hình 1.4: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập

khi giảm áp đặt vào phần ứng động cơ 1.2.2.4 Ảnh hưởng của từ thông:

Giả thiết : Uư = Uđm = const

Rư = const Khi ta thay đổi từ thông tức là ta thay đổi dòng kích từ (Ikt) động cơ

Tốc độ không tải lý tưởng: 0 =var

Φ

=

x

dm x

K U

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông Nên khi từ thông giảm thì ω xtăng, còn β sẽ giảm Ta có một họ đặc tính cơ với ω xtăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông

Hình1.5:Đặc tính cơ điện (a)và đặc tính cơ (b)khi thay đổi từ thông

Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:

Dòng điện ngắn mạch: Const

R

U I

U

dm

nm = =

Mô men ngắn mạch: Mnm = KΦxInm = var

Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biểu diễn trên hình 1.6

Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên (Hình 1.6 b)

1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều

1.3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều

Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện

áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trên phụ tải

Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà

có chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều

Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện

áp đập mạch Trị số điện áp một chiều, hiệu áp suất ảnh hưởng của chúng do nguồn xoay chiều rất khác nhau

Bộ biến đổi Thyristor với chuyển mạch tự nhiên có điện áp (dòng điện) ra là

1 chiều là các thiết bị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha thành điện áp 1 chiều điều khiển ngược

Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà có thể thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phần tử lực

Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:

- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha

- Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ, chỉnh lưu hình cầu, chỉnh lưu hình tia

- Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu bán điều khiển

1.3.2 Giới thiệu sơ đồ

Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều

+ FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ

+TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu

+ FX là mạch phát xung

1.3.2.1 Hoạt động của hệ thống

Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc này động cơ vẫn chưa làm việc Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt Uđ ứng với một tốc độ nào đó của động cơ Thông qua khâu TH & KH và mạch FX sẽ suất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi, nếu lúc này nhóm van nào đó đang được đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc mở α Đầu ra của BBĐ

có điện áp Ud đặt nên phần ứng động cơ→động cơ quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu

Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm thì qua biểu thức : UĐK = Uđ - ϒn

khi n giảm →UĐK tăng →α giảm →Ud tăng → n tăng về điểm làm việc yêu cầu Khi

n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại Đây là nguyên lý ổn định tốc độ

* Đặc tính cơ của hệ thống truyền động:

Chế độ dòng điện liên tục:

Dòng điện chỉnh lưu I chính là dòng phần ứng

Dựa vào sơ đồ thay thế (hình 2.2) viết được sơ đồ đặc tính.

I K

X R K

E n

dm

K dm

do

φφ

α

cos

=

M K

X R K

E n

dm

K dm

do

2

).(

cos

φφ

K

+

= ( φ )2β

Xk : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van

Thay đổi góc điều khiển:

+ Khi α = 0 ÷π  sđđ chỉnh lưu biến thiên từ Edo đến - Edo và ta được một

họ đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ [ω,M] do các van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều

Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành phần sụt áp ∆U kdo hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên.

Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:

K

d X R

E E I

+

−

=Phương trình đặc tính:

I K

X R K

E

dm

K dm

do.cos

φφ

β

- Chế độ dòng điện gián đoạn:

Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điện gián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián

đoạn Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn λ= 2π /p và góc chuyển mạch µ =0.

Đường biên liên tục gần là đường elip

Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu Tuy nhiên khi tăng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp

1.3.2.2 Đánh giá chất lượng của hệ thống

- Ưu điểm:

+ Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao

+ Công suất tổn hâo nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ

+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa

+ Trong thành phần của hệ biến đổi có MBA nên hệ số cosϕ thấp

+ Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó khăn với các hệ thống đảo chiều

+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động có tải nhỏ

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG

2.1 Lựa chọn thiết bị mạch động lực

Mạch động lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lưu, cuộn kháng, máy biến

áp động lực, các phần tử R-C Theo đề ra thì động cơ là động cơ một chiều kích từ độc lập có:

Công suất truyền động: 20kw

Tốc độ cực đại và phạm vi điều chỉnh 1500 v/p D = 20/1

Như vậy, việc thiết kế sơ đồ mạch động lực chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp

2.1.1 Chọn sơ đồ chỉnh lưu

Để lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu ta đưa ra 3 phương án sau:

Phương án 1: Sơ đồ chỉnh lưu Tiristor hình cầu 1 pha

Theo đồ thị ta nhận được:

2 0

sin2

1)

(2

1

d U

d U

=

2

)cos1(2

)cos1(22

0 2

α

απ

+

=

+

d U U

Với U 0=0,9U2

Với tải thuần trở dạng dòng điện id tương tự dạng điện áp Ud, và ta thấy dòng điện sẽ có đoạn bằng 0 trong toàn dải điều chỉnh α Do vậy dòng điện này được gọi

là dòng điện gián đoạn

Phương án 2: Sơ đồ chỉnh lưu Tiristor hình cầu 3 pha

T 1 T 3 T 5

θθθθθθ

Khi phát xung mở van cho mạch hoạt động cũng phải đồng thời cho hai tiristor cần dẫn Trên đồ thị ở hình 1.2b thể hiện điều này ở chỗ mỗi tiristor được phát hai xung: xung đầu tiên xác định góc α , xung thứ 2 đảm bảo thông mạch tải

Ở đây vẫn phải đảm bảo góc điều khiển các van phải bằng nhau:

ααα

α1 = 2 = = 6 = Theo đồ thị Ud (θ ) ta thấy góc giới hạn θth giữa dòng liên tục

và dòng gián đoạn bằng 600 Vậy:

Nếu α ≤600ta sẽ có qui luật dễ nhớ là:

αα

α U 0cos 2,34U2cos

Nếu α >600 thì dòng điện sẽ gián đoạn Điện áp chỉnh lưu nhận được (xem

đồ thị Ud với giai đoạn T1T6 dẫn khi Ud = Uab) là:

2

)60cos(

163sin

32

2 60

2

0

++

=

= ∫

+

απ

θθπ

0

++

θ

b) Hình 2.3: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha

Đồ thị điện áp Ud của mạch chỉnh lưu này thể hiện trên hình 2.3b với góc điều khiển α =300 Đây là góc đặc biệt.

+ Nếu α ≥300, điện áp Ud sẽ có đoạn bằng 0, vì vậy khi tải thuần trở, dòng điện tải Id sẽ gián đoạn, tức là có những đoạn id = 0, và dòng điện qua van luôn kết thúc khi điện áp pha về 0 Đồ thị Ud có dạng ở trên hình 2.4b , theo đó có:

3

)30cos(

1

3

)30cos(

12

63

)30cos(

12

23

sin22

3)

(2

1

0 0

0 2

0 2

2 2

0

++

=

++

=

++

απ

θθπ

θθπ

π

α

π α

d

d d

U U U

d U

d U U

(2.1)

u d u a u b u c

0 a)

Hình 2.4: Dạng điện áp U d mạch hình tia 3 pha

+ Nếu α <300, dạng điện áp Ud ở hình 2.4b Ta thấy rằng điện áp Ud luôn lớn hơn 0 Như vậy với tải thuần trở, dòng điện id sẽ luôn tồn tại và chạy liên tục qua tải, vì vậy dạng dòng này gọi là dòng liên tục Ở đây qui luật điện áp Ud khác đi, không tuân theo biểu thức (2.1) vừa có Với lưu ý rằng 3 van sẽ thay nhau dẫn trong một chu kỳ, nên mỗi van dẫn một khoảng

3

2π, do đó:

αα

πθθπ

22

3

0 2

120 30

30

2

0 0 0

d, Lựa chọn phương án:

Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ Tuy nhiên ở mỗi

sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lượng khác nhau, giá thành khác nhau Vấn đề đặt ra là lựa chọn cho phù hợp

Các sơ đồ một pha tuy rẻ, song có chất lượng điện áp ra kém, nhất là khi góc

mở α lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc mở α dao động

rộng và như vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng được (khi góc α có nguy cơ hệ thống làm việc ở chế độ dòng gián đoạn).

Vì những lẽ đó ta chỉ lựa chọn ở sơ đồ ba pha Sơ đồ cầu ba pha tuy có chất lượng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song nó có giá thành cao và mạch diều khiển cũng phức tạp hơn Sơ đồ tia ba pha có chất lượng điện áp ra kém hơn (điều này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng) song nó hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu công nghệ Vì những lý do này ta chọn sơ đồ tia ba pha

2.2.2 Lựa chọn phương án đảo chiều hai bộ chỉnh lưu

Ta có thể sử dụng 2 phương án để đảo chiều hai bộ chỉnh lưu:

+ Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ

+ Dùng hai bộ chỉnh lưu đấu song song ngược hoặc đấu chéo

Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc thường xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm mòn tiếp điểm Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn gây giật và quá trình hãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn vì:

u u

= − − = −( + ) Dòng điện này có giá rị rất lớn

- Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp

- Khi dùng hai BBĐ đấu song song ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết những nhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi đảo chiều nhanh nên phương án này là phù hợp hơn cả

2.2.3 Lựa chọn phương án điều khiển hai bộ chỉnh lưu

Để điều khiển hai bộ biến đổi làm việc song song ngược có hai phương pháp:+ Điều khiển riêng

+ Điều khiển chung

2.2.3.1 Phương pháp điều khiển riêng

Ở phương pháp này hai bộ biến đổi làm việc độc lập với nhau Khi phát cho

bộ biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược không được phát xung sẽ khoá lại

và ngược lại Phương pháp này có ưu điểm là không phát sinh dòng cân bằng song nhược điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn Vì để đảm bảo cho sơ đồ làm việc an toàn thì yêu cầu phải có thời gian ngừng dòng để cho các van của bộ biến đổi làm việc ở giai đoạn trước phục hồi lại tính chất điều khiển và như vậy làm giảm độ tác động nhanh của hệ thống

Tuy vậy vẫn có thể tăng độ tác động nhanh của hệ thống bằng cách giảm thời gian ngừng dòng xuống cực thiểu nhờ những mạch kiểm tra tác động nhanh

2.3.2.2 Phương pháp điều khiển chung

Trong phương pháp này lại gồm có:

+Điều khiển phối hợp tuyến tính

+ Điều khiển phối hợp phi tuyến

Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính: ở phương pháp này người ta đồng thời phát xung đến mở cho cả hai BBĐ, với quan hệ góc mở: α1 + α2 = 1800 Khi hệ thống làm việc luôn tồn tại một BBĐ làm việc ở chế độ chỉnh lưu (α < 900) và một BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu (α> 900 )

Phương pháp này có ưu điểm: là đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện áp trung bình ra và Uđk là đơn trị Song nhược điểm của nó là: làm phát sinh dòng cân bằng gây tổn thất trong BBĐ dẫn đến phải tăng công suất tính toán của các phần tử Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách mắc thêm các cuộn kháng cân bằng.

Phương pháp điều khiển phối hợp phi tuyến: ở phương pháp này người ta cho hai BBĐ làm viện với quan hệ góc mở: α1 +α2 = 1800 +2θ

Phương pháp này có ưu điểm là giảm được dòng cân bằng Song nhược điểm của nó là tạo ra một khoảng mà với cùng một góc điện áp điều khiển sẽ có hai giá trị điện áp ra khác nhau, thời gian ngừng dòng khi đảo chiều lớn làm sấu các chỉ tiêu chất lượng động khi tải có sức điện đông lớn và tải có điện cảm lớn

Từ những phân tích như vậy ta chọn phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính

20000

A U

P I

dm

η

U2a,U2b,U2c sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn

E : sức điện động của động cơ

R, L :điện trở, điện cảm trong mạch

R = 2.Rba + Ru + Rk + Rdt

L = 2.Lab + Lu + Lk

Rba, Lba: điện trở, điện cảm của MBA qui đổi về thứ cấp

Rk, Lk: điện trở và điện cảm cuộn kháng lọc

Rdt: điện trở mạch phần ứng động cơ được tính :

)()

1.(

5,

=

udm

udm u

60.220

25,0

2

60

dm dm

dm

ππ

γ

I n p

2.2.2 Tính chọn công suất máy biến áp động lực.

Như ở phần thiết kế ta đã chọn máy biến áp động lực có tổ đấu dây Y/Y0 ở phần này ta tính toán các thông số cho nó Máy biến áp được chọn theo điều kiện:

+ SđmBA≥ Stt

+ I1fđm ≥ I1đm

+ I2fđm ≥ I2đm

+ U2fđm≥ K K K KU

* Điện áp thứ cấp được chọn theo biểu thức:

+ Kα là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (αmin) nhằm đảm bảo chắc chắn

hệ thống không rơi vào trạng thái lật nhào nghịch lưu, ta chọn:αmin = 100

⇒αmax = arc cos(

2

min

.34

20

1 (220+ (20-1)114.0,139) = 26 (V)

Có Ud0 = U2fdm

2

63

π = 2 220

63

π = 257,3 (V)

U2 =

u

d K

U 0

= 2571,1,3 = 234 (V)

⇒αmax = arc cos(2,3431..2349 ) = 870

⇒ Kα = 1/cosαmin = 1.015+ KR là hệ số xét đến sụt áp trên điện trở thuần của máy biến áp,trên điện cảm cuộn dây thứ cấp máy biến áp, do chuyển mạch, sụt áp trên dây nối và cuộn kháng, trên các van KR thường được chọn : KR = 1,15 ÷ 1,25, ta chọn: KR = 1,15

Ka là hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu

85,06322

63

2

2 0

fdm d

fdm a

U

U U

U K

Cuối cùng thay các giá trị hệ số vào ta được:

U2đm≥ 0,85.1,1.1,015.1,15.220 = 240 (V)

* Chọn giá trị hiệu dụng của dòng pha thứ cấp

Để đơn giản ta bỏ qua giá trị của dòng cân bằng, khi đó ta có:

,0

20000.05,1

=

η

P K P K

Dựa vào các số liệu đã tính được ở trên ta chọn máy biến áp có các số liệu sau:

2.2.3 Tính chọn Tiristo

Tristo được chọn theo hai điều kiện chủ yếu sau:

+ Điều kiện về dòng điện: ITtb≥ Ki ITtbmax

+ Điều kiện về điện áp: Ungmax≥ Ku 6U2

a Chọn theo điều kiện dòng điện

ITtb≥ Ki ITtbmax

Trong đó: Ki là hệ số dự trữ dòng điện, ta lấy Ki = 3

ITtbmax = Iđm / 3

Như vậy ta có: ITtb≥ 114(A)

b Chọn theo điều kiện điện áp

Sơ đồ mạch chỉnh lưu của ta là hình tia do đó điện áp mà các van phải chịu là điện áp dây có giá trị bằng 6U2f

di/dt (A/µs)

T - 114 114 900 100 100

2.2.4 Tính chọn cuộn kháng cân bằng

Khi hệ thống làm việc sẽ có những thời điểm hai van của hai bộ biến đổi ở hai pha cùng mở Lúc đó dòng cân bằng sẽ chạy từ pha có điện áp tức thời lớn hơn sang pha kia; dòng cân bằng này khiến cho bộ biến đổi phải làm việc nặng nề hơn

và nó có khả năng phá hỏng các tiristo nếu ta không tìm cách hạn chế Vì vậy nhất thiết phải đặt thêm cuộn kháng cân bằng Để minh hoạ ta xét α1 = 300, α2 = 1500:

Qua hình vẽ ta thấy rằng: trong khoảng thời gian từ 0 ÷ θ1 dòng cân bằng chảy từ T5 vào T2 Từ θ2 ÷θ3 dòng cân bằng chạy từ T1 vào T4

Chênh lệch điện áp giữa hai bộ biến đổi là:

⇔ i = 6 u2 (cosωt - cosθ2) / 2XGiá trị trung bình của dòng điện cân bằng:

α π

θ θ

)cos(cos

2

62

3

2 2

2

6

3

2 2

Qua giản đồ điện áp ta dễ thấy với α = 600 thì thời gian tồn tại dòng cân bằng

là lớn nhất Ta cần tính toán giá trị X sao cho Icb≤ 10 % Iđm

Với α = 600 thì :

Icb = 0,3424 6u2 / 2πX

⇒ L CK1≥ 0,3424 6u2 / (2πω 0,1.0,9 ) ⇒ LCK1≥ 0,123 (H)

Ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số:

LCK = 123 (mH)

RCK = 0,48 (Ω)

2.2.5 Tính chọn cuộn kháng san bằng

Cuộn kháng san bằng có tác dụng lọc thành phần xoay chiều của dòng điện

Ta biết rằng khi góc mở α = π/2 thì điện áp ra có phần nửa âm bằng nửa dương Tức là lúc này thành phần xoay chiều là dữ dội nhất, ta sẽ tính cuộn kháng theo góc

α này Để đơn giản ta bỏ qua ảnh hưởng của cuộn cân bằng

Nếu lấy gốc toạ độ là 01 thì ta có thể viết:

0

Ucb

ωt0

Ucb

ω t

Ud = 2 u2sinωt

Khai triển Furie của điện áp ud ta có:

Ud = b1 sin3ωt + b2sin6ωt + + bnsin3nωt

b n U d nωt dωt

π

π

.3sin

6 3 0

6

2 3

13

4sin4

1(23

Trị hiệu dụng của các thành phần xoay chiều:

Ud1 =  (b1/ 2) = 161,26 (V)

Ud2 =  (b2/ 2) = 73,72 (V)Giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều ( khi bỏ qua điện cảm của động cơ và điện trở thuần ) là:

)(

6

)(

3

1

2 2

1

1 1

CK CK

d

CK CK

d

L L

U I

L L

U I

CK, CK1là cuộn kháng cân bằng và san bằng

* Tổng giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều:

⇒ Ixc = Id21 + Id

2 2

Ixc phải thoả mãn nhỏ hơn 10 % Iđm

9 , 0 6

4

4 12 22

ω d

d CK

U U

Từ đó ta tính được: I1 = 0,877 (A) ; I2 = 0,2 (A)

+ Công suất tác dụng của cuộn kháng san bằng:

P = (I2

đm + I1 + I2 )RCK = 39 (W)+ Công suất phản kháng của cuộn kháng:

Q = X1I1 + X2I2 = 56 ( VAR)+ Công suất biểu kiến của cuộn kháng:

S = P2 + Q2 = 68 (VA)

2.2.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực.

Ta biết rằng các tiristo là phần tử rất nhạy với sự biến thiên đột ngột của điện

áp hay dòng điện, đặc trưng cho những hiện tượng này là gia tốc dòng điện và điện

áp di/ dt và du/dt Các nguyên nhân gây ra những hiện tượng này bao gồm:

+ Quá gia tốc dòng, áp do quá trình chuyển mạch

+ Quá gia tốc dòng, áp do cộng hưởng

+ Quá gia tốc dòng, do cắt máy biến áp ở chế độ không tải hay tải nhỏ

Để bảo vệ an toàn cho các van trước những tác nhân nêu trên ta dùng các phần tử R-C mắc song song với các tiristo như hình vẽ

Trị số của R, C có thể tra theo các đường

cong được xây dựng bằng máy tính

R

=b vì

×

×

=

k U C

L I F

L : Là điện cảm quy đổi của toàn bộ mạch,tra đường cong ta được

C = 0,346 µF và R = 3,9 KΩ

2.3 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ truyền động

R C T

2.3.1 Sơ đồ

ck CB1

2.3.2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực

Ban đầu đưa hệ thống vào làm việc, ta đóng áptômát AB hệ thống được cấp nguồn Tuy nhiên lúc này động cơ chưa làm việc

Giả sử BBĐ1(gồm các van: T1, T2, T3) khi làm việc ở chế độ chỉnh lưu thì động cơ quay thuận; BBĐ2 (gồm các van: T4, T5, T6) khi làm việc ở chế độ chỉnh lưu thì động cơ quay ngược Khi ta phát xung đến mở cho các van ở BBĐ1 với góc

mở α1< 900 và BBĐ2 với góc mở α2> 900 với quan hệ góc mở: α1 + α2 = 1800

Lúc này ở đầu ra của hai BBĐ có điện áp ra là: ud1 và ud2

)2

(2

2 1

2 1

1 1

d d

d

d d

d

cb d

d

u u

u

u u

u

u u

Điện áp ud đặt nên phần ứng động cơ và động cơ sẽ quay thuận Ta có giản

đồ điện áp ud, ud1, ud2, ucb, icb và dòng qua các van như hình vẽ (trên hình vẽ α1= 300 ,

α2 = 1500) Ta thấy rằng do tồn tại điện áp ucb mà sinh ra dòng điện icb và như vậy dòng qua các van ngoài thành phần dòng Id qua động cơ còn dòng icb Dòng icb chỉ chạy quẩn giữa hai BBĐ, do điện trở thuận của các van nhỏ nên với một ucb nhỏ cũng sinh ra dòng icb có biên độ lớn có nguy cơ phá hỏng các van, vì vậy phải có biện pháp hạn chế dòng icb này Trong sơ đồ sử dụng hai cuộn kháng CK1 và CK2 có

Lk lớn để đảm bảo Icb≤ 10% Id

Như ta biết rằng cuộn kháng có Rk nhỏ Lk lớn và dòng cân bằng là dòng đập mạch Như vậy cuộn kháng dễ dàng cho thành phần dòng một chiều Id đi qua và cản hiệu quả dòng đập mạch icb

Cuộn kháng CK có nhiệm vụ san phẳng dòng điện tải Id

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN

3.1 Đặt vấn đề

Như ta đã biết, để cho các van của hai bộ chỉnh lưu mở tại những thời điểm mong muốn ta cần phải có các mạch điện phát ra các xung điều khiển đưa đến mở các tiristo tại các thời điểm yêu cầu Xung điều khiển phải đáp ứng đủ các yêu cầu như: biên độ, công suất và thời gian tồn tại để mở chắc chắn các van với mọi loại tải

mà sơ đồ gặp phải khi làm việc Mạch điện phát ra các xung như vậy gọi là mạch điều khiển

Hiện nay các hệ thống phát xung điều khiển được chia làm hai nhóm:

+ Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: là nhóm mà các hệ thống điều khiển đưa ra các xung xuất hiện trên cực điều khiển của các tiristo đúng thời điểm cần mở và lặp đi lặp lại với chu kì thường bằng chu kì nguồn xoay chiều cấp cho

bộ chỉnh lưu (ngoài ra trong một số trường hợp chu kì xung có thể bằng 1/2 chu kì nguồn)

Nhóm hệ thống này được sử dụng rất phổ biến

+ Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: nhóm này tạo ra các chuỗi xung điều khiển với tần số thường cao hơn nhiều tần số nuồn cung cấp và trong quá trình làm việc tần số xung được tự động thay đổi để đảm bảo một lượng ra nào đó (Ud, Id ) không thay đổi Để đạt được điều này thì tần số xung phải được khống chế theo sai lệch giữ tín hiệu đặt và tín hiệu ra của đại lượng cần ổn định Các hệ thống điều khiển theo nguyên tắc này khá phức tạp nên ít được dùng, ở đây ta chỉ nghiên cứu hệ thống thứ nhất

3.2 Thiết kế mạch phát xung điều khiển

3.2.1 Lựa chọn phương pháp phát xung

Các hệ thống điều khiển đồng bộ hiện nay thường sử dụng ba phương pháp phát xung chính là:

+ Phát xung điều khiển theo pha đứng

+ Phát xung điều khiển theo pha ngang

+ Phát xung điều khiển sử dụng điốt hai cực gốc

* Phương pháp phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng:

Hệ thống này tạo ra các xung điều khiển nhờ việc so sánh giữa tín hiệu điện

áp tựa hình răng cưa thay đổi theo chu kì điện áp lưới và có thời điểm suất hiện phù hợp góc pha của lưới với điện áp điều khiển một chiều thay đổi được

Hệ thống này có nhược điểm là khá phức tạp, song nó có những ưu điểm nổi bật như: khoảng điều chỉnh góc mở α rộng, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của điện áp nguồn, dễ tự động hoá, mỗi chu kì của điện áp anốt của tiristo chỉ có một xung được đưa đến mở nên giảm tổn thất trong mạch điều khiển Do đó hệ thống này được sử dung rộng rãi

* Phương pháp phát xung điều khiển sử dụng điốt hai cực gốc (UJT).

Phương pháp này cũng tạo ra các xung nhờ việc so sánh giữa điện áp răng cưa xuất hiện theo chu kì nguồn xoay chiều với điện áp mở của UJT Phương pháp này mặc dù đơn giản nhưng có nhược điểm là góc mở α có phạm vi điều chỉnh hẹp

vì ngưỡng mở của UJT phụ thuộc vào điện áp nguồn nuôi Mặt khác, trong một chu

kì điện áp lưới mạch thường đưa ra nhiều xung điều khiển nên gây tổn thất phụ trong mạch điều khiển

* Phương pháp phát xung điều khiển theo pha ngang:

Ở phương pháp này người ta tạo ra điện áp điều khiển hình sin có tần số bằng tần số nguồn và góc pha điều khiển được (dùng các cầu R-C hoặc cầu R-L) Thời điểm suất hiện xung trùng với góc pha đầu của điện áp điều khiển Phương pháp này có nhược điểm là: khoảng điều chỉnh góc mở α hẹp, rất nhạy với sự thay đổi của dang điện áp nguồn, khó tổng hợp nhiều tín hiệu điều khiển do vậy thường

ít được sử dụng

* Chọn phương pháp điều khiển:

Qua những phân tích ở trên ta thấy rằng phương pháp điều khiển theo nguyên tắc pha đứng là phù hợp hơn cả, ta chọn phương pháp này

3.2.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng

Khối 3: khối tạo xung, có nhiệm vụ tạo ra các xung điều khiển đưa tới chân điều khiển của tiristo

3.2.2.1 Mạch đồng bộ hoá

Để thực hiện chức năng đồng bộ hoá, ta có thể sử dụng mạch phân áp bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm.Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là không cách ly được diện áp cao giữa mạch điều khiển với mạch động lực, do vậy phương pháp này ít được dùng

Phương pháp phổ biến hiện nay là sử dụng máy biến áp đồng bộ trong đó cuộn sơ cấp nối vào lưới còn cuộn thứ cấp là điện áp đồng bộ Góc lệch pha giữa cuộn sơ và cuộn thứ được tính toán sao cho góc pha của uđb phù hợp với thời điểm

mở tự nhiên của các tiristo

Với sơ đồ chỉnh lưu hình tia ba pha ta dùng một máy biến áp đấu Y/∆-1 để thực hiện chức năng này Sơ đồ đấu dây và đồ thị véctơ như hình vẽ:

Hình 3.2: Sơ đồ mạch phát sóng răng cưa

Nguyên lý hoạt động của mạch:

UBE tr1> Udb > 0 làm cho Tr1 khoá, Tr2 nhờ phân áp bởi R2, R3 dẫn đến Tr2 mở

UA=0 Đầu ra của NOR có mức logic 1 Tụ C phóng điện từ (+C → Tr5

UBE tr1> Udb > 0 làm cho Tr1 khoá, Tr2 nhờ phân áp bởi R2, R3 dẫn đến Tr2 mở

UA=0 Đầu ra của NOR có mức logic 1 Tụ C phóng điện từ (+C → Tr5

→-C )

3.2.2.3 Khối so sánh

Việc so sánh với điện áp răng cưa và điện áp điều khiển có thực hiện bằng Tranrito hay vi mạch điện tử Việc ghép nối các tín hiệu có thể là nối tiếp hay song song miễn là đảm bảo tín hiệu răng cưa và tín hiệu điều khiển có tác dụng ngược chiều nhau Phương pháp so sánh nối tiếp có ưu điểm là chính xác nhưng khi tín hiệu răng cưa có dạng xoay chiều thì việc so sánh gặp nhiều khó khăn Do đó ta chỉ

sử dụng phương pháp so sánh song song Trong đồ án này sử dụng sơ đồ so sánh song song dùng vi mạch

- Xét trong khoảng từ (0÷θ1)

Uv=0-(Urc+Uđk)>0 →UR=-Ucc

- Xét trong khoảng từ (θ1÷θ2)

Uv=0-(Urc+Uđk)<0 →UR=+Ucc

3.2.2.4 Khâu tạo xung

Để đảm bảo độ chính xác của thời điểm xuất hiện xung và tính đối xứng của các xung ở các kênh khác nhau Nên khâu so sánh thường cho công suất xung ra nhỏ nó chưa đảm bảo các thông số yêu cầu vì vậy cần có mạch tạo xung Mạch tạo xung gồm nhiều khâu như: truyền xung, khuyếch đại xung, sửa xung

*

R1

C1

D1 Tr1

Hình 3.5: Giản đồ tạo xung

Giả thiết trước thời điểm θ1 tụ C đã được nạp đầy

Tại θ=θ1, uss lật trạng thái từ uss>0 sang uss<0 dẫn đến tụ C phóng điện từ C→D1→R1→-C)

(-Tại θ = θ2 dung lượng trên tụ C phóng hết và sẽ được nạp theo chiều ngược lại và khi đó dung lượng trên tụ C sẽ tăng dần, khi tụ C được nạp đầy nó giữ nguyên mức điện áp đến khi uss lập trạng thái

Khi tụ C phóng và nạp ngược lại làm cho Tr1 khoá dẫn đến Tr2,Tr3 mở có dòng qua cuộn sơ cấp của máy biến xung khi đó bên thứ cấp của máy biến áp xung xuất hiện xung đến cực điều khiển của tiristor

Do trong mạch có sử dụng các vi mạch khuyếch đại thuật toán, ta cần phải

sử dụng hai nguồn nuôi ngược dấu nối tiếp nhau và có điểm chung là điểm nối mát Ta thiết kế mạch này như sau:

Hình 3.6: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi

Điện áp xoay chiều được chỉnh lưu nhờ hai sơ đồ chỉnh lưu hình tia, điện áp

ra được ổn định nhờ các vi mạch ổn áp và được lọc bởi các tụ đưa ra hai nguồn +15V và -15V có điểm chung là điểm 0 của biến áp Hai nguồn này sẽ nuôi cho các

vi mạch và làm nguồn điện áp ngưỡng

Sở dĩ phải có nguồn -24V là do công suất của các vi mạch hạn chế, nếu sử dụng cho mạch khuyếch đại xung đòi hỏi công suất lớn thì các vi mạch ổn áp sẽ bị quá nhiệt Do đó nguồn nuôi cho mach khuyếch đại xung được lấy ở trước các vi mạch ổn áp Nguồn này cần có điện áp lớn để khi điện áp lưới dao động vẫn đảm bảo điện áp ra của BAX đủ mở chắc chắn các tiristo Mặt khác, điện áp lưới lớn khiến cho ta chỉ cần chọn các Tranrito khuyếch đại công suất có dòng nhỏ

b Khối tạo điện áp chủ đạo

Khối tạo điện áp chủ đạo chỉ yêu cầu công suất nhỏ nên ta lấy trực tiếp từ nguồn +15V và -15V "Đảo chiều điện áp chủ đạo nhờ cặp tiếp điểm T-N”

Hình 3.7: Sơ đồ khối tạo điện áp chủ đạo

c Khâu phản hồi tốc độ

Để nâng cao độ cứng đặc tính cơ biện pháp tốt nhất là sử dụng phản hồi âm tốc độ Tốc độ động cơ được truyền đến máy phát tốc Máy phát tốc là một máy phát điện một chiều có điện áp ra tỉ lệ với tốc độ động cơ Tín hiệu phản hồi được lấy trên R1 đưa vào khâu tổng hợp tín hiệu

7915

Hình 3.8: Khâu phản hồi tốc độ

d Khối phản hồi âm dòng điện

Để tránh dòng điện trong động cơ tăng qúa mức cho phép khi khởi động, hãm, đảo chiều hay gặp quá tải; ta phải sử dụng mạch điện để hạn chế dòng điện phần ứng ở đây ta sử dụng mạch phản hồi âm dòng điện Sơ đồ mạch như hình vẽ :

Máy biến dòng TI nhằm cách ly giữa mạch động lực và mạch điều khiển Điện áp ra của TI được chỉnh lưu nhờ cầu chỉnh lưu ba pha (để đảm bảo cho dòng điện trong cuộn thứ cấp của TI là dòng điện xoay chiều) Tín hiệu phản hồi dòng điện được lấy một phần trên biến trở R rồi được đưa vào lọc và khuyếch đại bởi IC1,

IC2 Điện áp âm tên điện trở R4 có tác dụng như một ngưỡng; điện áp đầu ra IC2 được tính như sau:

Ta chọn R5 = R6

)15.(

)(

2

)15.(

2

4 6 41

42

6 7

1

1

β α

β α

rIC

rIC r

I

I I R

R u

R R

I u

u R

R u

- α Là hệ số phân áp

Hình 3.9: Sơ đồ khối phản hồi âm dòng điện

Khi Iư < Ing ,điện áp đầu ra IC2 có dấu dương nên các diốt khoá , mạch phản hồi chưa có tác dụng

Khi Iư > Ing , điện áp ra có giá trị âm , lúc này mạch phản hồi dòng tham gia khống chế góc mở α làm giảm dòng phần ứng

3π 0

0 0 0 0 0

3.3 Tính chọn thiết bị mạch điều khiển

3.3.1 Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo

Chọn biến trở : RWR3 = 4,7 KΩ công suất tiêu tán trên biến trở là

100

Idm

dm 31

U R

Điện áp phản hồi lấy ra là 12V từ đó ta chọn R31 = 47KΩ , 2w

Hệ số phản hồi tốc độ: Khi tốc động cơ là định mức thì điện áp ra là 12V do

đó hệ số phản hồi tốc độ ϒ được tính

( / phút)0075

,01500

12

v v

)(6,03

0

104,15010

7,0