CHƯƠNG 2 điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ DC

Đặc tính động cơ DC kích từ nối tiếpNếu động cơ làm việc trong vùng tuyến tính của đặc tính từ hoá:... Đặc tính động cơ DC kích từ nối tiếpĐộng cơ kích từ nối tiếp:  Khả năng quá tải ca

Chương 2

ĐiỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC

Các loại động cơ DC thông dụng

+

-+ -

Động cơ DC kích từ độc lập

i ư

+ -

Động cơ DC kích từ song song

i ư

+ -

A1

A2

S 1 S 2

+ - V

i ư

+ -

wđm

Đặc tính động cơ DC kích từ độc lập

Phuơng trình đặc tính cơ của động cơ DC:

u u

R V

Đặc tính động cơ DC kích từ nối tiếp

Nếu động cơ làm việc trong vùng tuyến tính của đặc tính từ hoá:

Đặc tính động cơ DC kích từ nối tiếp

Động cơ kích từ nối tiếp:

 Khả năng quá tải cao

 Không dùng trong các ứng dụng có thể hoạt động với tải nhỏ hoặc không tải Động cơ kích từ hỗn hợp:

 Dùng trong các ứng dụng cần khả năng chịu quá tải + hạn chế tốc độ không tải

Sơ lược các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC

• Điều khiển điện trở phần ứng

• Điều khiển điện áp phần ứng

• Điều khiển từ thông

• Điều khiển hỗn hợp điện áp

Giới hạn momen và tốc độ khi điều

Hãm tái sinh

theo hướng ngược lại so với chế độ động cơ Cần có hệ thống BBĐ-ĐC thích hợp

• Động cơ DC kích từ nối tiếp: Nối động cơ như một động

cơ kích từ song song, hoặc dùng bộ chopper có cấu

hình thích hợp

Hãm động năng động cơ DC kích từ độc lập

+ -

Hãm động năng kích từ độc lập

Rh Vkt

i ư

+ -

Hãm động năng động cơ DC kích từ nối tiếp

i ư

+ -

1 Điện áp cung cấp cần thiết cho phần ứng để động cơ hoạt động ở 400v/ph

2 Kích từ động cơ cần giảm bao nhiêu so với định mức để động cơ hoạt động với n = 800v/ph

Ví dụ tính toán

Ví dụ 2:

Động cơ ở ví dụ 1 bây giờ hoạt động với tải thế năng có M = 800Nm Điện áp nguồn cung cấp cho động cơ V = 230V, kích từ động cơ giữ bằng định mức Nếu động cơ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh, hãy tính tốc độ động cơ khi đó

Nếu động cơ hoạt động ở chế độ hãm động năng với tải Mc=400Nm và

n=500v/ph thì cần thêm điện trở phụ lả bao nhiêu vào mạch phần ứng Giả thiết tổn hao cơ không đáng kể và có thể bỏ qua

Tu thong

Momen

Tổng quan về hệ thống

Bộ chỉnh lưu – Động cơ

Các dạng mạch thông dụng

+ -

Các dạng mạch thông dụng

+ -

s

E

I ư

Đánh giá chất lượng hệ thống

Các thông số đặc trưng ảnh hưởng của hệ lên nguồn cung cấp:

1 Hệ số công suất (HSCS) ngõ vào BBĐ (nếu điện áp ngõ vào hình sin):

P HSCS

I

I I THD



Lưu ý: Dùng phân tích Fourier, dòng điện i có thể phân tích thành:

thành phần trung bình và các hài từ bậc 1 trở lên:

0 2 n sin( n)

i  I  I n tw 

Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu

 Giả thiết BCL ở chế độ dòng liên tục

 Vd: điện áp trung bình ngõ ra BCL

 Vs: trị hiệu dụng áp pha ngõ vào BCL

  : góc kích

Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu

+ -

i ư

+ -

+ -

Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu

Chỉnh lưu 3 pha tia:

3 6

cos2

V s

n

V d

a b c

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần

-500

0 500

-100

0 100

-500

0 500

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần

-500

0 500

-100

0 100

-500

0 500

0 50

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần

-500

0 500

-100

0 100

-500

0 500

0 50 100

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha

Ảnh hưởng Lư lên đặc tính cơ của hệ thống

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần

-500

0 500

-100

0 100

-500

0 500

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

50 100 150

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần

-500

0 500

-100

0 100

-500

0 500

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

50 100 150

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha

Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần

-500 0 500

-100 0 100

-500 0 500

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

50 100 150

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập

Chỉnh lưu 1 pha ĐK toàn phần + ĐCDC

Chỉnh lưu 1 pha ĐK toàn phần + ĐCDC

0 50 100 150 -400

Chỉnh lưu 1 pha ĐK toàn phần + ĐCDC

Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần

-200

0 200

-100

0 100

-200

0 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

50 100

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 3 pha

điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập

Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 3 pha

-100

0 100

-200

0 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

50 100

Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần

-200 0 200

-10 0 10

-200 0 200

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0

5 10

Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 3 pha

điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập

Ảnh hưởng Lư lên đặc tính cơ của hệ thống

Chỉnh lưu 3 pha ĐK toàn phần + ĐCDC

Hiện tượng chuyển mạch

Chuyển mạch từ T3,T4 sang T1,T2

T2 T3

T4

Hiện tượng chuyển mạch

Hiện tượng chuyển mạch

Chuyển mạch từ T5 sang T1

v d

Hiện tượng chuyển mạch

Chuyển mạch từ T5 sang T1

Mạch tuơng đuơng trong quá trình chuyển mạch như hình duới

vd

Hiện tượng chuyển mạch

Ảnh hưởng của Ls lên đáp ứng của bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần

Ánh hưởng của chuyển mạch khi có L s = 1mH trên đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha

Ảnh hưởng của Ls lên đáp ứng của bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần

Ảnh hưởng của Ls lên đáp ứng của bộ chỉnh lưu 3 pha điều khiển toàn phần

Ánh hưởng của chuyển mạch khi có L s = 1mH trên đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 3 pha điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập

Ảnh huởng của h i ện tuợng chuyển mạch

Điện áp ngõ ra của cầu chỉnh lưu bị giảm xuống V cm

Điện áp trung bình ngõ ra chỉnh lưu khi tính đến hiện tượng chuyển mạch:

X I V

Ảnh huởng của h i ện tuợng chuyển mạch

Góc chuyển mạch  tính từ công thức:

cos cos( )

2

do cm

V

 Vdo: điện áp ra cực đại của bộ chỉnh lưu (  0 )

Góc kích tối đa của bộ chỉnh lưu khi kể tới chuyển mạch:

max max

  : góc tắt của SCR (tương ứng với thời gian tắt t off của SCR)

Ảnh huởng của hiện tuợng chuyển mạch

lên góc kích tối đa của chỉnh lưu

i s

vd

L 1

Tổng quan về hệ thống

Bộ Chopper – Động cơ DC

Bộ chopper lớp A

Đáp ứng của hệ thống

Chopper lớp A + động cơ DC kích từ độc lập (L = 10mH, R = 0.25  , f = 100Hz

Nguyên lý mạch PWM cho bộ chopper

a Nguyên lý mạch tạo tín hiệu PWM

v st

(sóng răng cưa)

Bộ so sánh

Tín hiệu điều khiển khóa bán dẫn

Bộ chopper lớp E

Đáp ứng của hệ thống

Chopper lớp E + động cơ DC kích từ độc lập (L = 10mH, R = 0.25  , f = 500Hz

Bộ chopper lớp E

Đáp ứng của hệ thống Chopper lớp E + động cơ DC kích từ độc lập (L = 10mH, R = 0.25  , f = 500Hz