mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiển

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC•Nhóm sinh viên thực hiệnLớp học : Ngành đào tạo : Tự Động Hóa1.Tên đề tài::“Thiết kế hệ thống truyền động điện cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập sử dụng bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu hình cầu 3 pha“.2.Thỏa mãn các yêu cầu: Hệ thống sau khi thiết kế thỏa mãn các chỉ tiêu :Dải điều chỉnh tốc độ D =301: nmax=nđmĐộ trơn điều chỉnh tốc độ : γ= 1Sai số tốc độ cho phép : St % = 5 %Có bảo vệ quá dòng điện khi sử dụng khâu phản hồi âm đóng có ngắt , bảo vệ mất kích từ.Số liệu cho trước:Thông số động cơ: Động cơ kích từ độc lập có các tham số như sau: Pđm = 220 w; Uđm = 220V; Iđm = 1,2A; nđm =2000vp.Các tài liệu và giáo trình chuyên mônNguồn điện 220V, 50Hz. 3.Nội dung cần hoàn thành:Tổng quan về các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều .Tổng quan về bộ chỉnh lưu Lựa chọn phương án truyền động Thiết kế mạch lực Thiết kế mạch điều khiển Hiệu chỉnh thiết kế

TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

 Nhóm sinh viên thực hiện

Lớp học : Ngành đào tạo : Tự Động Hóa

1.Tên đề tài::“Thiết kế hệ thống truyền động điện cho động cơ điện một chiều

kích từ độc lập sử dụng bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu hình cầu 3 pha“.

2.Thỏa mãn các yêu cầu :

* Hệ thống sau khi thiết kế thỏa mãn các chỉ tiêu :

- Dải điều chỉnh tốc độ D =30/1: nmax=nđm

- Độ trơn điều chỉnh tốc độ : γ= 1

- Sai số tốc độ cho phép : St % = 5 %

- Có bảo vệ quá dòng điện khi sử dụng khâu phản hồi âm đóng có ngắt , bảo vệ mất kích từ

 Số liệu cho trước:

- Thông số động cơ: Động cơ kích từ độc lập có các tham số như sau:

Pđm = 220 w; Uđm = 220V; Iđm = 1,2A; nđm =2000v/p

- Các tài liệu và giáo trình chuyên môn

- Nguồn điện 220V, 50Hz

3.Nội dung cần hoàn thành:

-Tổng quan về các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên Tháng 03 năm 2015. Giáo Viên Hướng Dẫn

Lời Nói Đầu

Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào công cuộc công

nghiệp hoá- hiện đại hoá đất nước, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong

công cuộc này,đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ

giữa lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất Cùng với sự phát triển của các

ngành kỹ thuật điện-điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự

động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới Tự động hoá quá trình sản xuất

đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Tự động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao

Với mục tiêu công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước, ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công suất, về truyền động điện, về vi mạch và xử lý trong công tác kỹ thuật hiện tại Trong đó điện tử công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá đất nước Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử công suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông thường như: khuếch đại từ, máy phát-động cơ Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó

em được giao nhiệm vụ làm đồ án môn điện tử công suất và truyền động điện với

đề tài::" Thiết kế hệ thống truyền động điện cho động cơ điện một chiều kích

từ độc lập sử dụng bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu hình cầu 3 pha ''.

Việc làm đồ án giúp em ôn lại phần lý thuyết đã được học ở trường kết hợp với thực tiễn lao động sản xuất của nhà máy trong thời gian em thực tập đã giúp em hiểu sâu hơn, biết vận dụng được lý thuyết được học ở trường vào thực tiễn Đồ

án của em giới thiệu về động cơ điện một chiều, các biểu thức tính toán, đưa ra phương án chọn công suất động cơ Vấn đề điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều, phân tích tính toán mạch lực và mạch điều khiển.

Với sự hướng dẫn của Thầy: Đỗ Quang Huy, chúng em đã tiến hành

nghiên cứu và thiết kế đề tài.Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp

ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn

Chúng em xin trân thành cảm ơn.!

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điện hoặc động cơ điện Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơ năng Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Động cơ điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải Động cơ điện một chiều gồm những loại sau đây:

- Động cơ điện một chiều kích từ song song

- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

1.1Cấu tạo động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và phần động (rôtor)

Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thường dùng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào

b Dây quấn phần ứng:

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra s.đ.đ và có dòng điện chạy qua Thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện với rãnh của lõi thép.

c Cổ góp:

Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ tròn Đuôi vành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng.

d Các bộ phận khác:

- Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy.

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

1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:

A

B

Hình 1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều

Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng

có dòng điện I ư các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện

từ F đt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có phiến

+

-I F

F a

góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động E ư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.

Ở động cơ điện một chiều sức điện động E ư ngược chiều với dòng điện I ư nên E ư còn gọi là sức phản điện động.

Phương trình cân bằng điện áp: U= E ư +R ư I ư

mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ.

Hình2 : Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

1.3 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập

Đặc tính cơ là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen (M) của động cơ.

Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông ) động cơ vận hành ở chế độ định mức với đặc tính cơ tự nhiên (M đm , w đm ).

Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các thông số nguồn hay nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động cơ.

Để đánh giá, so sánh các đặc tính cơ người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ

β được tính như sau Δβ= ΔM Δω

β lớn (đặc tính cơ cứng) tốc độ thay đổi ít khi M thay đổi

β nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng.

β → ∞ đặc tính cơ tuyệt đối cứng.

Khi nguồn điện 1 chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng.

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào 2 nguồn một chiều độc lập.

60a : hệ số sức điện động của động cơ

a: số mạch nhánh song song của cuộn dây

1.3.2.Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ động cơ:

R u+R f giảm Nếu R f càng lớn thì tôcf độ động

cơ càng giảm đồng thời dòng ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng và điều chỉnh tốc độ động

cơ ở phía dưới tốc độ cơ bản.

 Trường hợp thay đổi U< U đm

R u = const Khi thay đổi điện áp ta thu được 1 họ các đường đặc tính song

song Phương pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động.

 Ảnh hưởng của từ thông:

Muốn thay đổi Φ ta thay đổi dòng kích từ I kt khi đó tốc độ không tải ω=

1.4.1.1 Định nghĩa:

Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông… Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:

Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản suất.

Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh Vì vậy, ta khảo sát sự điều chỉnh tốc

độ theo phương pháp thứ hai.

Ngoài ra cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tải thay đổi của động cơ điện.

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn

so với các loại động cơ khác Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng

mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng.

1.4.1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ:

Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện:

a Hướng điều chỉnh tốc độ:

Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay bé hơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đường đặc tính cơ tự nhiên.

b.Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh):

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất n max và tốc độ bé nhất n min

mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = n max /n min

Trong đó:

- n max : Được giới hạn bởi độ bền cơ học.

- n min : Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người ta chọn n min làm đơn vị.

Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào yêu cầu của từng hệ thống, khả năng từng phương pháp điều chỉnh.

c Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ:

Độ cứng:  = M/n Khi  càng lớn tức M càng lớn và n nhỏ nghĩa là độ ổn định tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt nhất là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của đường đặc tính cơ Hay nói cách khác  càng lớn thì càng tốt.

d Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ:

Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ Độ liên tục khi điều chỉnh tốc độ  được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau:

Với n i và n i + 1 đều lấy tại một giá trị moment nào đó.

 tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ càng liên tục Lúc này hai cấp tốc độ bằng nhau, không có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vô cấp.

 1 : Hệ thống điều chỉnh có cấp.

e Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ:

Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việc của động cơ  là cao nhất khi tổn hao năng lượng P phụ ở mức thấp nhất.

f Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ:

Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao nhất là một hệ thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết

bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau.

1.4.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:

Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áp trên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi Để tránh những biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc

độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập.

Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu.

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

Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n 0 = U đm /K E  đm Độ cứng của đường đặc tính cơ:

Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi nhưng độ cứng của đường đặc tính cơ thì không thay đổi.

Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay đổi Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:

U1 U2 U3

TN ( Uđm)

n0 ncb n1 n2 n3

M n

Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n cb Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngược lại.

Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D =  Nhưng trong thực tế động cơ điện một chiều kích từ độc lập nếu không có biện pháp đặc biệt chỉ làm việc ở phạm vi cho

 Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào

phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường đặc tính cơ nên được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn n cb

 Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể

điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng.

 Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ

Eư

Ukt

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ M = K M I ư và sức điện động quay của động cơ

E ư = K E n Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyên giá trị định mức.

Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung bình, người ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn hao công suất nhỏ Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệt như: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi van…

Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông Nếu tăng từ thông thì dòng điện kích từ I kt sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức Ta thấy lúc này tốc

độ tăng lên khi từ thông giảm: n =

U

K E .Φ

Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch M n = K M Φ I n nên khi Φ giảm sẽ làm cho

M n giảm theo.

Độ cứng của đường đặc tính cơ:

Khi Φ giảm thì độ cứng  cũng giảm, đặc tính cơ sẽ dốc hơn Nên ta có họ đường đặc tính cơ khi thay đổi từ thông như sau:

1 2 đm

0 MC M2 M1 Mn

Hình 6: Họ đặc tính cơ khi thay đổi từthông

nc b

n 1 n 2

n

M

ñm>1>2 ncb< n1< n2

β=− K E K M Φ

2

R

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh được tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản.

Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đến vô cùng Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất:

n max = 3.n cb tức phạm vi điều chỉnh: D =

nmax

n cb =

3 1 Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép Khi điều chỉnh tốc

độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ không thể đổi chiều dòng điện và chịu được hồ quang điện Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ cho phép.

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều

chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn n cb Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào giường Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế.

1.4.4 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng:

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều Trong phương pháp này điện trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ

trên mạch phần ứng.

Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Khi thay đổi giá trị điện trở phụ R f ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độ cứng của đường đặc tính cơ:

sẽ thay đổi khi giá trị R f thay đổi Khi R f càng lớn,  càng nhỏ nghĩa là đường đặc tính

cơ càng dốc Ứng với giá trị R f = 0 ta có độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên được tính theo công thức sau:

Ta nhận thấy  TN có giá trị lớn nhất nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch phần ứng Vậy khi thay đổi giá trị R f ta được họ đặc tính cơ như sau:

TN Rf1 Rf2 Rf3

n3 n2 n1

nc b n0 n

M, I

0 < Rf1< Rf2< Rf3 ncb> n1> n2> n3

Hình 8:Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng được giải thích như sau: Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n 1 ta đóng thêm R f vào mạch phần ứng Khi đó dòng điện phần ứng I ư đột ngột giảm xuống, còn tốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi Dòng I ư giảm làm cho moment động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n 2 với n 2 >

n 1

Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < n cb Trên thực

tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ nhảy cấp tức độ bằng phẳng  xa 1 tức n 1 cách xa n 2 , n 2 cách xa n 3 …

Khi giá trị n min càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh:

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên

mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn n cb

Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần

trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép.

Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng

lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay

đổi càng kém Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng.

1.4.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các rẽ mạch phần ứng:

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng có sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 9: Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng.

Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn n cb và điều chỉnh nhảy cấp Hệ thống có độ cứng tương đối lớn và thiết bị vận hành đơn giản thì người ta dùng phương pháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch.

Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng thì phần ứng động cơ nối song song với điện trở và nối nối tiếp với một điện trở khác Phương pháp này giống với phương pháp thay đổi điện trở trên mạch phần ứng nhưng điện áp phần ứng lại không thay đổi Do

đó, phương pháp này đòi hỏi phải:

- Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi.

- Vì dòng kích từ không thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ thông không đổi làm cho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị số định mức.

+

Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động cơ n Đ < n cb Mặt khác ta có:

Độ cứng của đường đặc tính cơ rẽ mạch phần ứng  PM nhỏ hơn độ cứng của đặc tính

cơ tự nhiên  TN nhưng lại lớn hơn độ cứng của đặc tính cơ có điện trở phụ  Rf với điện trở phụ chính là R n

Để điều chỉnh tốc độ động cơ trong trường hợp này ta tiến hành như sau:

 Giữ nguyên R n , thay đổi giá trị R S :

- Khi R S = 0: Đây là trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm động năng

Hình 10: Họ đặc tính cơ khi R n = const, R S thay đổi.

Như vậy, khi giữ nguyên R n , thay đổi giá trị R S thì vùng điều chỉnh tốc độ bị hạn chế và modun độ lớn đặc tính cơ tăng dần khi tốc độ giảm.

 Giữ nguyên R S , thay đổi giá trị R n :

- Khi R n = 0: R S không ảnh hưởng đến đường đặc tính cơ Lúc này ta xem R S như là tải nối song song với động cơ Ta có được đường đặc tính cơ tự nhiên.

- Khi R n = : Động cơ điện bị hở mạch nên không có điện áp rơi trên phần ứng động cơ Đây là trạng thái hãm động năng với R HĐN = R S Ta

có : I B = U đm /R S

Ta có họ đặc tính cơ như sau:

Vậy, khi giữ nguyên R S và thay đổi R n thì phạm vi điều chỉnh không bị hạn chế như trường hợp trên Nhưng khi tốc độ giảm xuống thì độ cứng đường đặc tính cơ lại bị giảm xuống.

 Ngoài ra còn có phương pháp thay đổi đồng thời giá trị của R S và R n:

Phương pháp này thường được sử dụng trong thực tế So với phương pháp điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng ta nhận thấy: Khi tốc độ và moment động cơ như nhau nghĩa là khi công suất cơ như nhau dòng điện nhận từ lưới

Hình11: họ đặc tính cơ khi RS = const, Rn thay đổi.

n1 n2

nc b

I

TN ( RN= 0 )

MC IB

n

Rn1 Rn2

n0

0 <Rn1<Rn2<Rn = n2< n1< ncb

trong sơ đồ rẽ mạch phần ứng luôn luôn lớn hơn trong sơ đồ điều chỉnh bằng điện trở phụ trên mạch phần ứng một lượng bằng dòng điện chạy qua R S

Phương pháp này chỉ dùng cho cần trục, cầu trục, thang máy, máy cán thép Đồng thời tuyệt đối không dùng cho máy cắt kim loại.

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng thì điều chỉnh

tốc độ nhảy cấp và cho những tốc độ nhỏ hơn n cb

Ưu điểm:

- Với cùng một tốc độ yêu cầu thì độ cứng của đường đặc tính cơ phân mạch có

độ cứng lớn hơn đặc tính cơ dùng điện trở phụ trên mạch phần ứng.

- Thiết bị vận hành đơn giản.

CHƯƠNG II :LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH LỰC2.1 Khái quát chung:

Như ta đã biết để điều chỉnh được động cơ điện thì ta phải chọn mạch lực để điều khiển động cơ Tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh, công suất động cơ mà ta đưa ra phương án chọn mạch lực điều khiển động cơ hợp lý, tối ưu với yêu cầu

đề ra Sau đây chúng em giới thiệu một số mạch chỉnh lưu tia 3 pha điều chỉnh động cơ điện 1 chiều dùng Thyristor như sau

2.2 Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha.

a sơ đồ và dạng sóng

 sơ đồ

-Gồm một máy biến áp 3 pha nối Y , 3 thyristor nối với tải như hình vẽ

 Dạng sóng.

- Điều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu:

+ Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung tính

+ Nếu có các pha đang dẫn thì điện áp pha tương ứng phải dương hơn pha kia,

vì thế phải xét đến thời gian cấp xung đầu tiên

Giả thiết tải: R, Eu , chuyển mạch tức thời

Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:

u1=Um sin β

u2=Um sin (β - 2 π3 )

+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u1 : ud = u1

+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 1: id = Id= i1

+ Dòng điện qua T2, T3 bằng 0: i2 =i3= 0

Trong nhịp V1: uv2 từ âm chuyển lên 0 , khi uv2 =0 thì T2 mở , lúc này uv1= u1 -

u2 = 0 và bắt đầu âm lên T1 đóng, kết thúc nhịp V1 , bắt đầu nhịp V2

+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u2: ud = u2

+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 2:

id=Id=i2

+Dòng điện qua T1, T3 bằng 0: i1=i3=0

Trong nhịp V2: uv3 từ âm chuyển lên 0, khi uv3= 0 thì T3 mở , lúc này uv2 = u2

-u3=0 và bắt đầu âm lên T2 đóng, kết thúc nhịp V2 , bắt đầu nhịp V3

+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u3: ud = u3

+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 3:

id=Id=i3

+Dòng điện qua T1, T2 bằng 0: i1 = I2 = 0

Trong nhịp V3: uv1 từ âm chuyển lên 0, khi uv1=0 thì T1 mở, lúc này uv3 = u3

- u1 = 0 và bắt đầu âm lên T3 đóng, kết thúc nhịp V3 và bắt đầu nhịp V1

Trong mạch tỉa có điện cảm L nên id thực tế là dòng liên tục, id=Id

Góc mở α được tính từ gia điểm của 2 điện áp pha

Trị trung bình của điện áp tải: