ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

LỜI NĨI ĐẦU
Trong cơng cuộc cơng nghiệp hố và hiện đại hố hiện nay, ngành tự động hố
đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng các hệ thống truyền động theo
vịng kín nhằm tăng năng suất và tăng hiệu quả kinh tế. Một hệ thống làm việc ổn
định thì sẽ cho ra những sản phẩm đảm bảo chất lượng cao.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, đặc biệt là ngành điện tử
công suất. Với việc phát minh ra các linh kiện bán dẫn đã và đang ngày càng đáp
ứng được các yêu cầu của các hệ thống truyền động. Ưu điểm của việc sử dụng các
linh kiện bán dẫn mà làm cho hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn, giá thành thấp hơn và
có độ chính xác tác động cao hơn. Với nhu cầu sản suất và tiêu dùng như hiện nay,
thì việc tự động hố cho xí nghiệp trong đó sử dụng các linh kiện gọn nhẹ là một nhu
cầu hết sức cấp thiết.
Sau gần 4 năm học tập và nghiên cứu ở trường, em đã được làm quen với các
môn học thuộc ngành . Để áp dụng lý thuyết với thực tế trong học kỳ này chúng em
được giao đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ với yêu cầu “ Thiết kế hệ thống
truyền động Van - Động cơ với các yêu cầu cho trước sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu
có điều khiển cầu 1 pha 2T,2D” .
Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của cơ giáo hướng dẫn Trần
Thị Vân Anh và các thầy giáo trong bộ môn, đến nay đồ án của em đã được hoàn
thành.
Bản đồ án của em gồm hai phần chính :
Phần thuyết minh : gồm 6 phần :
1. Phân tích lựa chọn phương án truyền động điện .
2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực .
1

1

Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển.
4. Chọn thiết bị .
5. Xây dựng đặc tính tĩnh và hiệu chỉnh hệ thống
6. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý .
Phần bản vẽ : gồm 3 bản vẽ khổ A0
1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống.
2. Giản đồ dòng, điện áp trên mạch động lực và mạch điều khiển.
3. Đặc tính tĩnh hệ thống.
Do kiến thức chun mơn cịn hạn chế, các tài liệu tham khảo có hạn, nên đồ
án của em khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý
của các thầy,cô giáo cùng các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, cảm ơn cô Trần Thị Vân
Anh đã giúp đỡ em để bản thiết kế hoàn thành đúng thời hạn.
Thái Nguyên, ngày

Tháng

Sinh viên thiết kế
Tới
Nguyễn Văn Tới

2

2

năm 2021

Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

PHẦN I : PHÂN TÍCH LỰACHỌN PHƯƠNG ÁN
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
*KHÁI NIỆM CHUNG:

* Nội dung:
- Để thiết kế hệ thống truyền động cho một đối tượng truyền động ta phải căn
cứ vào đặc điểm cơng nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng mà đưa ra phương
án hợp lý. Với mỗi một đối tượng truyền động có thể thực hiện bằng các truyền động
khác nhau. Mỗi phương án đều có những ưu nhược điểm của nó, nói chung phương
án đưa ra cần đảm bảo các yêu cầu của đối tượng cần truyền động. Phải đảm bảo
được các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế, trong đó chỉ tiêu kỹ thuật
là quan trọng hàng đầu. Thông thường một hệ thống tốt hơn về mặt kỹ thuật cũng
như tốn kém hơn về mặt kinh tế. Do vậy tuỳ thuộc yêu cầu chất lượng và độ chính
xác của sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền động điện nhằm đưa ra một hệ thống
đảm bảo yêu cầu mong muốn.

* ý nghĩa:
- Việc lựa chọn phương án truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng. Nó liên
quan đến chất lượng sản phẩm cũng như ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của sản
xuất. Nếu như lựa chọn đúng thì chúng ta có thể tăng năng xuất làm việc, hạn chế
được những hành trình thừa, chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn, do đó hiệu quả kinh tế
3

3

Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

sẽ cao hơn. Kết quả sẽ hoàn toàn ngược lại nếu ta lựa chọn khơng đúng và nó cịn
gây ra tổn thất khơng ngờ trước.

* phương án lựa chọn:
- Muốn chọn được hệ thống phù hợp với yêu cầu chúng ta phải đưa ra các
phương án có thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật sau đó đánh giá những ưu nhược
điểm mà chọn cho hợp lý.
I. CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN:

-Để thiết kế hệ thống truyền động điện người thiết kế phải đưa ra nhiều
phương án khác nhau. Rồi sau đó so sánh các phương án trên hai phương diện kinh
tế và kỹ thuật để chọn ra phương án tối ưu nhất. Phương án tối ưu nhất là phương án
đáp ứng được yêu cầu đề ra đồng thời là phương án đảm bảo về mặt kỹ thuật và chi
phí thấp nhất.
I.1 : PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ

- Động cơ là thiết bị truyền chuyển động chính cho máy sản xuất , là đối
tượng điều khiển của hệ thống điều khiển tự động truyền động điện việc chọn động
cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọng trong công việc thiết kế hệ thống
truyền động điện , động cơ được chọn phải thoả mãn các điều kiện cơng nghệ u
cầu, phải phụ thuộc tính chất công suất của tải đồng thời phải thoả mãn các yếu tố
sao cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàng năm nhỏ,
lắp đặt thay thế dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động cơ quay chi tiết ta xét lần lượt
các loại động cơ :
Trong công nghiệp động cơ dùng trong hệ truyền động điện gồm hai loại :
- Động cơ điện xoay chiều : Chia là hai loại :

4

4


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

+ Động cơ không đồng bộ : bao gồm động động cơ khơng đồng bộ roto lồng sóc và
động cơ không đồng bộ roto dây quấn .
+ Động cơ đồng bộ .
- Động cơ điện một chiều : Chia làm ba loại :
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập .
+ Động cơ một chiều kích từ nối tiếp .
+ Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp .
Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu đặc điểm của từng loại cũng như các phương pháp điều
chỉnh tốc độ của chúng .
I.1.1: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU :
I.1.1.1 : ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

- Được sử dụng rộng rãi trong thực tế, ưu điểm là cấu tạo đơn giản, đặc biệt là
loại rơ to lồng sóc. So với máy điện một chiều thì giá thành hạ vận hành tin cậy trực
tiếp dùng điện lưới không cần dùng các thiết bị biến đổi khác nhược điểm là điều
khiển và khống chế các q trình q độ khó khăn, với động cơ lồng sóc thì chỉ tiêu
khởi động xấu hơn.

®c

rf

hình 1
5

5


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

i1

x1

r1

n

x2

n1

i2

xµ

r f =0

iµ

rf# 0

r '2/s

uf
rµ

mth

hình 2

hình 3

Hình 1 : Sơ đồ ngun lý động cơ khơng đồng bộ
Hình 2 : Sơ đồ thay thế
Hình 3 : đặc tính cơ

Người ta đã chứng minh được phương trình đặc tính cơ :

M=

3 Uf

R, 2
s

2


R,2 
+

X
 R1 +
÷
nm  S
S 



Trong đó :
Uf : là giá trị hiệu dụng của điện áp pha sta to
R2, ,R1 : là điện trở rô to và stato đã quy đổi
S : hệ số trượt của động cơ
6

6

m


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

S =

Sth =

ω1 − ω
ω1

R2

X nm

Hệ số trượt tới hạn

Xnm =X1 + X’2 : là điện kháng ngắn mạch là tổng trở của điện kháng

tản

sta to và rô to đã quy đổi
Cũng có thể viết :
M=

2.Mth.(1 + a.Sth)
Sth
S
+
+ 2.a.Sth
S
Sth

Mth =

Trong đó :

3.U f

2

2.ω1 .( R1 ± R 21 + X 2 nm)

Với Xnm = X1+X’2 : là điện kháng ngắn mạch
Mth

: Mô men tới hạn

a = R1/R2

: Hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch của động cơ

Sth = R’2/Xnm : hệ số trượt tới hạn
S=

ω1 − ω
ω1 : Hệ số trượt .

Từ phương trình đặc tính cơ ta đưa ra các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
như sau :
- Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ .
- Thay đổi điện áp U khi tần số f = const .
7

7


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

- Thay đổi điện trở mạch roto .
- Thay đổi công suất trượt ( thay đổi số đôi cực ) .

a. Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ .
- Sức điện động của động cơ được cho bởi công thức sau :
U1 = E = 4,44.W1.f1.Kdq1.Ф= C.f1. Ф => Ф = U1/C.f1 (*)
Giả sử f = fcb = 50Hz , U1 = const.
+ Nếu điều chỉnh f > fcb : Từ (*) ta thấy khi f tăng thì Ф giảm ( vì U = const) muốn
giữ cho mơmen khơng đổi ( M = K. Ф.I2.cosư = const ) thì I2 phải tăng lên I2 >
I2đm . Như vậy sẽ làm cho mạch từ non tải và dây quấn roto quá tải .
+ Nếu điều chỉnh cho f < fcb : Từ (*) ta thấy khi f giảm thì Ф tăng dịng từ hố Í tăng
mạch từ bão hoà , cosФ giảm , tổn hao lớn , nhiệt độ tăng quá nhiệt độ cho phép .
Do vậy khi điều chỉnh tần số ( dùng bộ biến tần ) người ta thường đi kèm với việc
thay đổi điện áp để giữ cho Ф = const điều này rất phức tạp .

b. Thay đổi điện áp U khi f = const .
n
n1

®a x c

r f =0

®c

rf# 0
rf

8

mth2 mth1 mth

8

m


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

-Vì mơmen động cơ tỉ lệ bình phương điện áp vì vậy khi thay đổi điện áp đặt vào
stato sẽ thay đổi được mômen và thay đổi được tốc độ . Để điều chỉnh được điện áp
phải có bộ biến đổi điện áp xoay chiều ( ĐAXC ) thông thường không áp dụng điều
chỉnh U cho động cơ roto lồng sóc vì Sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ . Với động
cơ roto dây quấn khi điều chỉnh điện áp cần nối thêm Rf mạch roto để mở rộng
phạm vi điều chỉnh
Phương pháp điều chỉnh điện áp mạch roto chỉ thích hợp với những truyền động mà
mômen tải là hàm tăng theo tốc độ như quạt gió , bơm li tâm …

c. Thay đổi tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto .
n
n1
r f =0
rf# 0
mth

m

Ta có thể điều chỉnh trơn điện trở mạch roto bằng các van bán dẫn , ưu thế là dễ tự
động hoá việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch roto động cơ được xác định theo
biểu thức .
Rr = Rrd + Rf .
Trong đó : Rrd : Điện trở mạch dây quấn roto .

Rf : Điện trở ngoài mắc thêm vào mạch roto .
Khi thay đổi điện trở mạch roto thì mơmen tới hạn của động cơ khơng thay đổi và độ
trượt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở .
S = Si.Rr/Rrd
Trong đó : S : Độ trượt khi điện trở mạch roto là Rr .
9

9


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

Si : : Độ trượt khi điện trở mạch roto là Rrd .
3I 2 r.Rr
3I 2 r.Rr
3I 2 Rrd
M =
=
=
Rr
ω1 .S
ω1 .Si
ω1 .Si.
Rrd
Mặt khác :

Khi thay đổi điện trở mạch roto thì mơmen thay đổi => tốc độ thay đổi .
Thông thường chọn Rf ở chế độ dài hạn , chọn bằng vật liệu có ρ nhỏ .
Phương pháp này làm tăng tổn hao , do đó giảm hiệu suất .

Với máy điện không đồng bộ rô to dây cuốn, ta có thể dùng phương pháp thay
đổi điện trở mạch phần ứng để thay đổi tốc của nó. Ưu điểm là kết cấu bộ biến đổi
rất đơn giản nhưng nó có nhược điểm là ở vùng tốc độ thấp do hệ số trượt S lớn nên
gây tổn hao nhiều.
∆Ps = Pđt . S

d. Điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh công suất trượt ( thay
đổi số đôi cực ) .
n
n1

p=1
p=2

mth

m

n = n1.(1-s) =f1.(1-s)/p
Khi thay đổi p thì n thay đổi .
Tuy nhiên việc thay đổi p sẽ làm cho tốc độ bị nhảy cấp và việc điều chỉnh là không
trơn.
10

10


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT
I.1.1.2: ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ .

- Sơ đồ ngun lý và đặc tính cơ như hình vẽ
- Hình 1 : sơ đồ nguyên lý
- Hình 2 : đặc tính cơ

n
n0
®c

+

mth

-

Hình 1

m

Hình2

- Động cơ đồng bộ sử dụng cho hệ truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao .
Động cơ đồng bộ thường dùng cho các máy bơm , quạt gió , các hệ truyền động của
nhà máy luyện kim .
- Ưu điểm là có độ ổn định tốc độ cao hệ số cosö và hiệu suất lớn , vận hành có độ
tin cậy cao .
- Mạch stato tương tự động cơ không đồng bộ , mạch roto có cuộn kích từ và cuộn
dây khởi động .
- Khi đóng điện động cơ làm việc với tốc độ không đổi và bằng tốc độ đồng bộ .

ω1 =

2.π . f1
p (1)

Trong phạm vi mômen cho phép MM>Mmax thì tốc độ động cơ sẽ mất đồng bộ .
11

11


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

Từ (1) ta thấy khi thay đổi f thì sẽ thay đổi được tốc độ do đó cấu trúc của hệ truyền
động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ bao giờ cũng có bộ biến tần kèm theo .
Với máy đồng bộ thì bộ biến đổi cũng là bộ biến tần, nên hệ thống cũng phức
tạp và đắt tiền như bộ biến đổi của động cơ Rôto lồng sóc. Mặt khác do cơng nghệ là
u cầu có chất lượng cao nếu sử dụng máy điện đồng bộ thì thời gian mở máy sẽ
lâu và tốn nhiều thời gian như vậy thì năng suất lao động khơng cao.
I.1.2 : ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .

- Đặc điểm chung của động cơ điện một chiều là hoạt động tin cậy, có mơ men
lớn, điều chỉnh tốc độ đơn giản hơn máy điện xoay chiều, nhưng nhược điểm là giá
thành đắt .
Động cơ một chiều có 3 loại chính :
+ Động cơ một chiều kích từ độc lập .
+ Động cơ một chiều kích từ nối tiếp .
+ Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp .

Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp ít dùng vì vậy ta sẽ đi nghiên cứu hai loại trên .
I.1.2.1 : ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP .

- Với động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ được ghép nối tiếp
với phần ứng .
- Phương trình đặc tính cơ điện :

ω=

U
R
−
KC.I KC

Phương trình đặc tính cơ .

12

12


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

ω=

U
R
−
KCM KC

M = KCI 2
Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính cơ điện và đặc tính c cho nh trờn hỡnh v .

n
uƯ

+

-

ckt

r f =0

rf# 0

rf

đc

m

T phương trình đặc tính cơ ta thấy : có thể điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
kích từ nối tiếp bằng cách thay đổi điện áp phần ứng hoặc thay đổi điện trở phần ứng
bằng cách mắc thêm điện trở phụ .

* Nhận xét :
- Đặc tính cơ có dạng hypebol và mềm ở phạm vi dịng điện có giá trị nhỏ hơn định
mức . ở vùng có dịng điện lớn hơn do mạch từ bão hoà nên từ thơng hầu như khơng

đổi và có dạng gần tuyến tính . Do đó loại động cơ này khơng nên dùng cho hệ
truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao mà sử dụng cho những hệ truyền động có
yêu cầu tốc độ thay đổi theo phụ tải . Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả
năng q tải lớn về mômen ( nhờ cuộn CKT mắc nối tiếp vào mạch phần ứng ) =>
Có khả năng khởi động tốt hơn động cơ một chiều kích từ độc lập nên loại động cơ
này sử dụng cho những hệ truyền động yêu cầu quá tải cao và mômen khởi động lớn
.
13

13


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

Vì từ thơng phụ thuộc dịng điện nên khả năng chịu tải của động cơ không chịu ảnh
hưởng của sụt áp lưới .
I.1.2.2: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP :

- Phương trình đặc tính cơ điện :

ω=
- Phương trình đặc tính cơ :

ω=

U
R
−
I

Kφ Kφ

U
R
−
M
Kφ ( Kφ ) 2

Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính cơ và đặc tính cơ điện cho như hình vẽ :
n
+

uƯ

-

no

đc
ckt

m

* Nhn xột :
- c tớnh c cú dng ng thẳng và có độ cứng cao . Khi động cơ làm việc với tốc
độ khơng đổi thì mơmen điện từ bằng mômen cản trên trục động cơ . Điểm làm việc
tương ứng với điểm giao giữa đặc tính của động cơ và đặc tính mơmen cản của phụ
tải .
- Từ phương trình đặc tính cơ ta đưa ra các phương pháp điều chỉnh tốc độ như sau :
- Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động cơ .

-

Phương pháp thay đổi từ thông .

-

Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng .

a. Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng .
14

14


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

- Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ như hình vẽ

n
u¦

+

no
n1
n2

-

a

b

c

r f =0
r f #0
r f #0

®c

rf
ckt

mdm =Mc

m

- Khi động cơ làm việc định mức Mđm = Mc .
- Muốn thay đổi tốc độ ta đóng các điện trở phụ khi đó Iư giảm đột biến , do qn
tính cơ nên tốc độ chưa kịp biến đổi . Trên hệ toạ độ (ωM) điểm làm việc chuyển từ
a sang b . Mômen giảm M<Mc => tốc độ giảm làm Iư lại tăng lên và tiến tới làm
việc xác lập tại c với tốc độ ω2< ω1
- Khi thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ thì :
+ ω2 = U/KФđm = const .
+ β = -(KФđm)2/R Phụ thuộc vào R .
R càng tăng thì β càng giảm và đặc tính cơ càng mềm . Đây là điều hồn tồn
khơng mong muốn .

* Nhận xét :
- Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản bằng cách
giảm độ cứng đặc tính cơ . Nó là phương pháp điều chỉnh khơng triệt để dải điều
chỉnh phụ thuộc giá trị của mômen cản , độ chính xác duy trì tốc độ khơng cao , độ
tinh chỉnh kém .
- Khi điều chỉnh tốc độ xuống thấp , sai số tốc độ càng lớn và mômen ngắn mạch
càng nhỏ nghĩa là độ duy trì tốc độ và khả năng quá tải kém , ngoài ra số cấp điện trở
15

15


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

có hạn , và việc điều chỉnh khơng trơn . Tất cả những nguyên nhân trên đều hạn chế
dải điều chỉnh
- Đặc biệt phương pháp này gây tổn thất nhiều năng lượng do đó giảm hiệu suất hệ
thống .
b. Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng .
- Sơ đồ ngun lý và đặc tính cơ khi thay đổi từ thơng như hình vẽ .

n
+

u¦

a'

a

b''
a ''

b'

tn

φ2 φ1

®c
ck t

c

- Khi điều chỉnh từ thơng người ta khơng đặt vấn đề tăng từ thơng vì :
+ Khơng cho phép nâng dịng kích từ lớn hơn định mức . Hơn nữa nếu
Փ = Փđm mà tiếp tục tăng thì mạch từ bão hồ từ thơng khơng thể tăng được nữa .
vì vậy khi điều chỉnh từ thơng người ta sẽ giảm từ Փđm trở xuống .

ωx =

Udm Ru
Udm
Ru
−
I=
−
M
Kφx Kφx

Kφx ( Kφx) 2

khi giảm Փđm xuống Փ1, Փ2 với Փ1 > Փ2 .
Tại A có :
Mc = const
Փ = Փđm

16

16


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

- Khi giảm từ Փđm xuống Փ1 do quán tính cơ chưa kịp thay đổi nên ω chưa thay
đổi và chuyển sang A’ , M giảm xuống M A’ < Mc => tốc độ giảm và động cơ làm
việc xác lập tại B’
- Khi giảm từ Փđm xuống Փ2 do quán tính cơ chưa kịp thay đổi nên ω chưa thay
đổi và chuyển sang A’’ , M giảm xuống MA’’ > Mc => tốc độ tăng và động cơ làm
việc xác lập tại B’’ .
- Như vậy khi giảm từ thơng tốc độ có thể tăng hoặc giảm chứng tỏ phải có một giá
trị Փcực trị thoả mãn .
Փđm giảm > Փcực trị thì tốc độ giảm .
Փđm giảm < Փcực trị thì tốc độ tăng .
- Khi thay đổi từ thơng thì :
Mnm = KՓI = var .

( Kφ ) 2
β =−

Ru Khi Փ càng giảm thì đặc tính cơ càng dốc ( đây là điều hồn
tồn khơng mong muốn vì sẽ làm cho St tăng )

* Nhận xét :
Khi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng thì
- Vì cơng suất mạch kích từ nhỏ nên việc điều chỉnh là dễ dàng và tổn hao cơng suất
ít
- Khả năng tự động hố cao .
- Độ cứng đặc tính cơ giảm mạnh khi từ thơng giảm và tốc độ không tải lý tưởng
tăng , sai lệch tĩnh tăng .
- Dải điều chỉnh khi thay đổi từ thơng nói chung là khơng rộng .

17

17


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

- Khi giảm từ thông để tăng tốc độ thì điều kiện chuyển mạch cổ góp xấu đi vì vậy
để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì phải đồng thời giảm Iư =>
mơmen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh .
- Do điện cảm lớn nên hằng số thời gian lớn , thời gian quá độ dài .

c. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt lên phần ứng
động cơ .
- Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng cho như hình vẽ .

n

u ®k

nomax =no1
no2
no3
no4
nomin =no5

bb®

®c
ckt

ω=

m

Ux
R
Ux
R
−
I=
−
M
Kφdm Kφdm
Kφdm ( Kφdm) 2

Khi U giảm thì tốc độ giảm

18

ω0 x =

Ux
Kφdm cũng giảm khi U giảm .

β =−

( Kφ ) 2
R = const .

18


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

Dải điều chỉnh lớn :

D=

β
−1
Mdm
Kqt − 1

ω 0 max

Trong đó Kqt : hệ số quá tải Kqt < 2

ψi =
Độ trơn điều chỉnh :

ωi +1
→1
ωi

* Nhận xét :
- Đây là phương pháp được đánh giá tốt , nó là phương án điều chỉnh triệt để , nghĩa
là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi không tải lý tưởng ,
phương pháp này đảm bảo sai số tốc độ nhỏ , khả năng quá tải lớn , dải điều chỉnh
rộng và tổn thất năng lượng ít.
- Phần tử điều khiển nằm ở mạch điều khiển bộ biến đổi nên độ tinh điều khiển cao ,
thao tác nhẹ nhàng và khả năng tự động hoá cao .
- Khi thay đổi U độ cứng đặc tính cơ khơng thay đổi nên giảm sai lệch tĩnh - Đặc
biệt phương pháp này rất thích hợp với loại tải mang tính chất phản kháng và bằng
hằng số ( Mc = const ) .

* Nhận xét chung :
Qua việc phân tích cấu tạo , đặc điểm cũng như các phương pháp điều chỉnh tốc độ
đối với từng loại động cơ . Đồng thời căn cứ vào yêu cầu cơng nghệ địi hỏi thiết kế
hệ truyền động điện với chất lượng cao , Mc = const mang tính chất phản kháng với
dải điều chỉnh rộng , điều chỉnh tốc độ dễ dàng , yêu cầu có đảo chiều và quá trình
quá độ xảy ra thường xuyên nên ta chọn động cơ một chiều kích từ độc lập làm động
cơ cho truyền động chính và chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
điện áp mạch phần ứng vì những ưu điểm nổi bật của chúng .
19

19

Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

I.2. PHÂN TÍCH CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI :

Cấu trúc phần mạch lực của hệ thống truyền động điều chỉnh động cơ bao giờ
cũng cần có bộ biến đổi , các bộ biến đổi này cấp điện cho mạch phần ứng hoặc kích
từ của động cơ . Cho đến nay trong công nghiệp sử dụng 4 bộ biến đổi chính
- Bộ biến đổi máy điện gồm : Động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc máy
khuếch đại .
- Bộ biến đổi điện từ : Khuếch đại từ
- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn : Chỉnh lưu Tiristor hoặc Diôt
- Bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển + xung áp một chiều : Tranzitor hoặc
Tiristor
I.2.1 : BỘ BIẾN ĐỔI MÁY ĐIỆN

- Bộ biến đổi này gồm máy phát một chiều kích từ độc lập phát ra điện áp cung cấp
cho mạch phần ứng động cơ , máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng
bộ 3 pha ĐK kéo quay và tốc độ quay của máy phát là không đổi .
Sơ đồ nguyên lý như sau :

®k

®

u kF
u ®k

bb®

Người ta đã chứng minh được :

20

20

u F =u D


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

E F = K F .φ F .ω F = K F .ω F .C.i KF
i KF =
C=

U KF
R KF

∆φ F
∆i KF

KF : Hệ số cấu trúc máy phát .
C : Hệ số góc của đặc tính từ hoá .
Vậy sức điện động của máy phát tỉ lệ điện áp kích thích bởi hệ số hằng KF
E F = K F U KF

Khi ta thay đổi UKF sẽ thay đổi được EF tức là thay đổi được điện áp đặt lên động cơ

Nếu đặt R = RưF + RưD Thì ta có phương trình đặc tính của hệ như sau :

ω=

KF
R
U KF −
I
Kφ
Kφ

KF
R
U KF −
M
Kφ
( Kφ ) 2
M
ω = ω 0 (U KF .U KD ) −
β .U KD

ω=

Từ hệ trên ta thấy khi điều chỉnh dịng kích thích máy phát thì điều chỉnh được tốc
độ khơng tải cịn độ cứng đặc tính cơ thì khơng đổi .

* Nhận xét :
_ Ưu điểm : Đây là một hệ thống cổ điển nhưng vẫn thường được sử dụng bởi :
+ Đơn giản , dễ điều chỉnh , độ tin cậy cao , ít phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ
môi trường .

21

21


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

+ Điện áp ra bằng phẳng gần như khơng có sóng hài bậc cao .
+ Dải điều chỉnh D = 10/1÷30/1 . Khi sử dụng các biện pháp ổn định tốc độ dải điều
chỉnh D có thể đạt D= 100/1÷200/1
+ Có thể điều chỉnh tốc độ vơ cấp
+ Hệ thống làm việc linh hoạt ở bốn góc phần tư
+ Thực hiện tốt việc đảo chiều và các chế độ hãm
+ Phù hợp với tải Mc = const
- Nhược điểm
+Công suất lắp đặt của hệ thống lớn gấp 5 lần cơng suất tải
+ Việc gia cơng nền móng tốn kém , diện tích lắp đặt lớn
+ Bảo quản phức tạp , gây tiếng ồn lớn
+ Hiệu suất không cao do sử dụng nhiều máy điện .
I.2.2 : BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN TỪ :

Sơ đồ nguyên lý như sau :
a b c

+

-

22

22


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

Bằng cách thay đổi giá trị nguồn cấp cho KĐT ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp ra
của bộ biến đổi và thay đổi được tốc độ động cơ .

* Nhận xét :
- Ưu điểm :
Phạm vi điều chỉnh tốc độ tương đối rộng , dễ chế tạo , bền , giá thành hạ
- Nhược điểm :
+ Độ linh động điều khiển kém , đảo chiều khó khăn .
+ Qn tính của hệ lớn do ảnh hưởng của điện kháng khuếch đại từ .
+ Hệ số công suất thấp , khi điều khiển chịu ảnh hưởng phi tuyến của đặc tính từ hố
mạch từ .
I.2.3 : BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN + XUNG ÁP MỘT CHIỀU .

Sơ đồ nguyên lý như sau :
u ®k

bb®

ud

- Điện áp đặt lên động cơ có dạng xung , muốn vậy phải có bộ nguồn một chiều ,
thơng thường bộ nguồn này lấy từ bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển ( chỉnh
lưu điôt ) .

- Điện áp trung bình trên tải có dạng :

23

23


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

1 t1
1 t2
U .t1
Utb =
udt
+
udt
=
= U .γ
Tck ∫0
Tck t∫1
Tck
Bằng cách thay đổi giá trị của γ ta sẽ thay đổi được giá trị của Utb và tốc độ động cơ
thay đổi theo .
Về lý thuyết có 3 cách thay đổi γ là :
+ Giữ nguyên Tck và thay đổi t1
+ Giữ nguyên t1 và thay đổi Tck
+ Kết hợp cả hai cách trên : Nhưng phức tạp và ít dùng thông thường dùng cách 1

* Nhận xét :

+ Đặc điểm của bộ biến đổi xung áp là : Sử dụng các linh kiện bán dẫn nên tổn hao ít
, không phụ thuộc nhiệt độ môi trường , khả năng tự động hoá cao , tuy nhiên sơ đồ
phức tạp , mạch điều khiển cũng phức tạp .
I.2.4 : BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU BÁN DẪN : DÙNG TIRISTOR

ud

fx
u ®k

- Trong bộ biến đổi van , các van làm nhiệm vụ biến nguồn xoay chiều thành nguồn
một chiều cấp cho phần ứng động cơ và giá trị này có thể thay đổi được bằng cách
thay đổi Uđk

24

24


Xem thêm tài liệu miễn phí tại nhóm facebook Share Tài Liệu TNUT || Học miễn phí tại kênh
youtube Share Tài Liệu TNUT

- Nguyên lý điều khiển : khi có Uđk thông qua bộ phát xung ( FX ) sẽ điều khiển các
Tiristor và nhận được điện áp chỉnh lưu . bằng việc thay đổi Uđk ta sẽ thay đổi được
góc mở của T và thay đổi được giá trị điện áp đầu ra .

*Nhận xét :
_ Ưu điểm
+Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là tính tác động nhanh hệ thống gọn nhẹ , dễ tạo
ra hệ thống vịng kín , hệ thống nâng cao được độ cứng đặc tính cơ và mở rộng phạm

vi điều chỉnh . Có thể điều chỉnh vơ cấp , sai lêch tĩnh nhỏ .
+ Dễ tự động hoá hệ thống , tác động nhanh ,hoạt động tin cậy không gây ồn ,
không cần nền móng đặc biệt và hiệu suất cao
_ Nhược điểm
+ Hệ thống chịu nhiều ảnh hưởng của nhiệt độ khi dòng nhỏ suất hiện vùng gián
đoạn , khả năng linh hoạt khi di chuyển trạng thái không cao , hệ thống đảo chiều
phức tạp , khả năng quá tải của các van kém .
+ Do các van có tính phi tuyến nên điện áp chỉnh lưu ra có dạng đập mạch rất cao .

* Nhận xét chung :
Sau khi đưa ra 4 phương án trên kết hợp với các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và
khả năng vận hành cùng với điều kiện phát triển của khoa học kỹ thuật chọn phương
án dùng T-Đ . Vì phương án này có nhiều ưu điểm phù hợp với u cầu cơng nghệ

25

25