Thiết Kế Và Chế Tạo Bộ Điều Khiển AC-DC Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC

Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sứcđiện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng 1 vai trò rất quan trọng trong quátrình công nghiệp hoá đất nước Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ thốngtruyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tựđộng hoá cho các quá trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tửcông suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so vớicác hệ truyền động thông thường như: khuếch đại từ, máy phát - động cơ

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong nội dung môn học Điện tử công suất vàtruyền động điện chúng em đã được giao thực hiện đề tài:

“Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển AC-DC điều chỉnh tốc độ động cơ DC”

Với sự hướng dẫn của Thầy: Đỗ Công Thắng, 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 nênkhông thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiệnhơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 4

1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều 4

1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều 4

1.2.1 Phần quay (rotor): 5

1.2.2 Phần quay (rotor): 5

1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều: 6

1.4 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập 7

1.4.1 Phương trình đặc tính cơ 8

1.4.2 Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ động cơ 9

1.5 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCĐ một chiều kích từ độc lập 9

1.5.1 Khái niệm chung 9

1.5.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng: 11

1.5.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông: 13

1.5.4 Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng: 14

1.6 Đảo chiều quay động cơ điện một chiều 16

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH LỰC 18

2.1 Khái quát chung: 18

2.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ 18

2.2.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu 1 pha: 18

2.2.2 Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển: 21

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN 24

3.1 Lựa chọn mạch điều khiển 24

3.2 Giới thiệu về vi mạch TCA 785 25

3.2.1 Giới thiệu chung 25

3.2.2 Giới thiệu về cấu tạo nguyên lý của TCA 785 25

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ , THIẾT KẾ MẠCH 31

4.1 Mục đích và ý nghĩa 31

4.2 Tính chọn mạch động lực: 32

4.2.1 Tính toán chọn van động lực 32

4.2.2 Bảo vệ quá nhiệt cho van 34

4.2.3 Chọn cầu chì 35

4.2.4 Thiết kế cuộn kháng san bằng LD: 35

4.3 Tính toán mạch điều khiển: 36

4.3.1 Tính toán các phần tử mạch điều khiển 36

4.3.2 Tính chọn khuếch đại cách ly 37

4.4 Chọn và tính toán mạch nguồn 39

4.5 Thiết kế mạch 41

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều

Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điện hoặcđộng cơ điện Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơnăng Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Động cơ điện mộtchiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải Động cơ điệnmột 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

1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều

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

Hình 1.2.1: Động cơ điện một chiều

Gồm các phần chính sau:

- Cực từ chính: 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 Cực từ được gắn chặt vào vỏ nhờ các bulông.Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.

- Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổichiều

- Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy

c Cổ góp:

Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điệnxoay chiều thành một chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cáchđiện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ tròn Đuôivành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vàocác 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 máythường làm bằng thép Cacbon tốt

1.2.2 Phần quay (rotor):

Gồm các bộ phận sau:

c Cổ góp:

Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điệnxoay chiều thành một chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cáchđiện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ tròn Đuôivành góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vàocác 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 máythường làm bằng thép Cacbon tốt

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

A

B

Hình 1.3.1: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 Iư các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện

từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái

+

-I F

F a

Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có phiếngóp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ cóchiều quay không đổi Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sứcđiện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.

Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư

Theo yêu cầu của đề bài ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều kích

rừ độc lập Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ không phụthuộc vào dòng điện phần ứng nghĩa là từ thông của động cơ không phụ thuộc vào phụtải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ

Hình 1.3.2 : Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ độc l

1.4 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 độđịnh mức với đặc tính cơ tự nhiên (Mđm , wđm)

Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các thông số nguồnhay 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 được tính như sau

 nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng, đặc tính cơ tuyệt đốicứng.

1.4.1 Phương trình đặc tính cơ

Trường hợp Rf= 0:

U= E + Iư.Rư (1)Trong đó: E= Ke  n (2)

Ke = 60p.n a : hệ số sức điện động của động cơ

a: số mạch nhánh song song của cuộn dây

K

R K

R K

U

e

u e

.    :là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1chiều kích từ độc lập

Hoặc:  = M

K

R K

2 ) (

trong đó:  0 : tốc độ không tải lý tưởng

U u u f

2

) (  

dm

R R

K





2 ) ( 

giảm Nếu Rf càng lớn thì tốc độđộng cơ càng giảm đồng thời dòng ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm Chonên

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

b Trường hợp thay đổi U< Uđm

c Ảnh hưởng của từ thông:

d Muốn thay đổi  ta thay đổi dòng kích từ Ikt khi đó tốc độ không tải

1.5 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCĐ một chiều kích từ độc lập

1.5.1 Khái niệm chung

a 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 tạpcủa 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 phụtải 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 chấtlượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng

b 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 vàocác chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện:

- Hướng điều chỉnh tốc độ:

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

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh):

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất nmax và tốc độ bé nhất

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

Trong đó:

 nmax: Được giới hạn bởi độ bền cơ học

 nmin: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người

ta chọn nmin làm đơn vị

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

- 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 ổnđịnh tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốtnhất 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

- 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 chỉnhtốc độ  được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau:

Trong đó: ni: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ i

ni + 1: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ ( i + 1 )

Với ni và ni + 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 nàyhai 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

- 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 làmviệc của động cơ  là cao nhất khi tổn hao năng lượng Pphụ ở mức thấp nhất

- 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 hệthống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống Đồng thời hệthống 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

1.5.2 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 biếnđộng 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 cơmột chiều kích từ độc lập.

Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều ápnhư: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biếnđổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điềuchỉnh 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:

n0 =

đm E

đm

K

U



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 thayđổi Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:

M K

K

R R K

U n

M E

f u

M E

R R

K K dn

Hình 1.5.2.1: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ

1.5.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:

Hình 1.5.3.1: 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 momentđiện từ của động cơ M = KMIư và sức điện động quay của động cơ

Eư = KEn Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữnguyên 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 haocông suất nhỏ Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệtnhư: 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 dòngđiện kích từ Ikt sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ Do đó, để điều chỉnh tốc độchỉ có thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức Ta thấy lúcnày tốc độ tăng lên khi từ thông giảm: n = .

E

K U

Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KMIn nên khi  giảm sẽ làm cho

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

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnhđược 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 vôcùng Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất:

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 ncb Phương pháp này được dùng

để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào giường Do quá trìnhđiều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang

tính kinh tế

1.5.4 Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng:

1 2 đm

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

Hình 1.5.4.1: 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 Rf ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độcứng của đường đặc tính cơ:

Sẽ thay đổi khi giá trị Rf thay đổi Khi Rf càng lớn,  càng nhỏ nghĩa là đườngđặc tính cơ càng dốc Ứng với giá trị Rf = 0 ta có độ cứng của đường đặc tính cơ tựnhiên được tính theo công thức sau:

Ta nhận thấy TN có giá trị lớn nhất nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứnglớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch phần ứng

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứngđược giải thích như sau:Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n1 ta đóng

M K

K

R R K

U n

M E

f u

U n

dm E

dm M E

R R

K K

thêm Rf vào mạch phần ứng Khi đó dòng điện phần ứng Iư đột ngột giảm xuống, còntốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi Dòng Iư giảm làm cho momentđộng cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n2 với n2

D = ( 213)

Khi giá trị Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm Đồng thời dòng điện ngắnmạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm Do đó, phương pháp này được dùng đểhạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản Và tuyệt đối không đượcdùng cho các động cơ của máy cắt kim loại

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 ncb

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

1.6 Đảo chiều quay động cơ điện một chiều

Chiều quay của động cơ điện một chiều phụ thuộc vào chiều của mô men, để

thay đổi chiều của mô men ta có thể dùng hai phương pháp sau:

- Đổi chiều quay bằng cách đổi chiều dòng điện trong phần ứng

- Đổi chiều quay bằng cách đổi chiều từ thông, cụ thể là chiều dòng kích từ.Đổi chiều quay của động cơ điện lúc đang quay về nguyên tắc cũng có thể thựchiện được bằng cả hai phương pháp trên, tuy nhiên trên thực tế chỉ được dùng phươngpháp đổi chiều dòng điện phần ứng Iư , còn phương pháp đổi chiều quay động cơbằng cách đổi chiều dòng kích từ không được sử dụng vì cuộn kích từ có nhiều vòngdây do đó hệ số tự cảm Lt rất lớn và việc thay đổi chiều dòng điện kích từ dẫn đến sựxuất hiện sức điện động tự cảm rất cao, gây quá điện áp đánh thủng cách điện của dâyquấn kích thích Ngoài ra, dùng phương pháp đảo chiều từ thông thì khi từ thông quatrị số không có thể làm tốc dộ tăng quá, không tốt

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH LỰC

2.1 Khái quát chung:

Như ta đã biết để điều chỉnh được động cơ điện thì ta phải chọn mạch lực để điềukhiển động cơ Tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh, công suất động cơ mà ta đưa raphương án chọn mạch lực điều khiển động cơ hợp lý, tối ưu với yêu cầu đề ra Sau đâychúng em giới thiệu một số mạch chỉn lưu cầu 1 pha điều chỉnh động cơ điện 1 chiều

dùng Thyristor như sau:

2.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ

2.2.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu 1 pha:

 Ưu điểm :

- Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển đơn giản

- Không cần sử dụng bộ đổi nguồn 3 pha

- Điện áp ra sau chỉnh lưu tương đối ổn định, có tính liên tục

 Nhược điểm:

- Điện áp sau khi chỉnh lưu nhỏ (U1/Ud lớn)

- Sử dụng không hiệu quả công suất MBA

- Sử dụng các mạch chỉnh lưu công suất nhỏ

B

i1

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

b Nguyên lý làm việc:

Giả sử Ld = điện áp phía thứ cấp u2 = 2U2 .sin t với góc điều khiển  Xét mạch đang làm việc ở chế độ xác lập Khi van dẫn sụt áp trên nó bằng 0

Trước thời điểm  t= v1 cặp van T1 và T3 dẫn điện khi đó ta có: uT2 = uT3 = 0;

utải=-u2 ; uT1 = uT4 = u2; iT2 = iT3 = itải ; iT1 = iT4 = 0.Đến thời điểm  t= v1 cấp xung điềukhiển mở cặp van T1 và T4 lúc này cặp van T1 và T4 sẽ dẫn điện, cặp van T2 và T3 bịphân cực ngược nên không dẫn điện, khi đó ta có: uT1 = uT4 = 0; utải = u2; uT2 = uT3 = -

u2; iT1= iT4= itải; iT2 = iT3 = 0

Đến thời điểm  t = , u2 = 0 có xu hướng âm dần và - u2 = 0 có xu hướng dươngdần Tuy nhiên điện áp nguồn lúc này tác động ngược chiều với chiều dẫn dòng củadòng điện qua tải, cho nên suất điện động cảm ứng do Ld tạo ra cho cặp van T1 và T4

tiếp tục dẫn điện, còn cặp van T2 và T3 chưa dẫn do chưa có xung điều khiển kích mở.Lúc này ta có: uT1= uT4= 0; utải = u2 < 0; uT2 = uT3 = - u2 > 0; iT1 = iT4= itải; iT2 = iT3= 0.Đếnthời điểm  t =+ phát xung điều khiển mở cặp van T2 và T3, lúc này cặp van T2 và

T3 sẽ dẫn điện còn cặp van T1 và T4 bị phân cực ngược nên không dẫn điện Ta có:

uT2= uT3 = 0; uT1 = uT4 = u2 < 0; utải = - u2; iT2 = iT3 = itải; iT1= iT4= 0

Đến thời điểm  t =2, u2= 0 và có xu hướng dương dần, còn - u2 = 0 có xuhướng âm dần, tuy nhiên cặp van T2 và T3 sẽ tiếp tục dẫn do suất điện động của cuộncảm tải tạo ra để chống lại sự biến thiên của dòng điện Cặp van T1 và T4 chưa dẫnđiện do chưa có xung điều khiển kích mở ta có:

c Giản đồ dòng điện, điện áp:

Điện áp thuận, điện áp ngược trên thyristor:

R

2 T

1 D

A

B L

U2

T1

D2 E

2

D

F

d L d

2 U

0 1

I­(L= d

Đến  điện áp đổi dấu (A âm, B dương) ,T1 khóa Nếu tải điện cảm dòng điện tải

là đường thẳng Năng lượng của cuộn dây sẽ được tích lũy xả qua D2 tới D1 điện áptải trong vùng   2 là bằng 0

Đến 2 cấp xung điều khiển T2, T2 dẫn Từ 2  2 dòng tải là dòng điện của 2van T2 và D2 Đến 2 điện áp đổi dấu (B âm, A dương) D2 khóa, D1 mở để nănglượng của cuộn dây xả qua D1 về T2

2  3 mở thông D1, T2 điện áp tải bằng 0 Kết quả là chuyển mạch các vanbán dẫn có điều khiển được thực hiện bằng việc mở các van kế tiếp Các van được dẫnthông trong nửa chu kỳ

Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như Hình2.2.2.c

- Sơ đồ nối ngược cực tính:

Tại 1 cấp xung điều khiển T1 với A dương, T1 sẽ mở cho dòng điện chạy qua từ

A qua T1 qua tải về D1 về B T1 và D1 dẫn từ (1   )

Đến  điện áp đổi dấu (A âm, B dương) ,D2dẫn làm khóa T1 năng lượng củacuộn dây sẽ được tích lũy xả qua D1 và D2

Đến 2 cấp xung điều khiển T2 với A âm, T2phân cực thuận nên t2 mở làm khóaD1 cho dòng điện chạy từ B qua D2 qua tải về T2 về A Đến 2 điện áp đổi dấu (B

âm, A dương) T2 phân cực ngược nên T2 bị khóa

Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như Hình 2.2.2.d

- Biểu thức tính toán:

Điện áp trung bình trên tải: