Thiết kế hệ thống điều khiển và truyền động điện máy mài mô phỏng qua matlan simulink ( có link ggdrive mô phỏng cuối bài hoặc liên hệ 0799008541 )

Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................1
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY MÀI................................................3
1.1. Đặc điểm công nghệ...............................................................................3
1.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài..........5
1.2.1. Truyền động chính:..............................................................................5
1.2.2. Truyền động ăn dao.............................................................................5
1.2. 3. Truyền động phụ:................................................................................6
1.3. Máy mài 3A 130.....................................................................................6
1. 3.1. Giới thiệu thiết bị điện của máy..........................................................6
1.3.2. Nguyên lý làm việc của sơ đồ:( hình 1.3 )...........................................6
1.3.3. Liên động và bảo vệ............................................................................8
1.3.4. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ động cơ..........................................................................................................8
Chương 2 THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG................................11
2.1. Giới thiệu Phương án truyền động dùng hệ T - Đ................................11
2.1.1. Nguyên lý để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:.................12
2.1.2. Đặc tính cơ của hệ thống...................................................................12
2.1.3. Đánh giá chất lượng hệ thống............................................................14
2.2. Tính chọn mạch động lực.....................................................................14
2.2.1. Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu.................14
2.2.2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực
.....................................................................................................................17
Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN.............................24
3.1. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển.....................................................24
3.1.1. Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển...........................................24
3.1.2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng..........................................25
3.1.3. Nguyên lý làm việc............................................................................25

3.2. Thiết kế mạch phát xung điều khiển.....................................................26
3.2.1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cưa.........................................26
3.2.2. Khâu so sánh......................................................................................27
3.2.3 . Khâu tạo xung...................................................................................28
3.3. Tính tốn các thơng số của mạch điều khiển........................................32
3.3.1. Tính biến áp xung..............................................................................32
3.3.2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng.........................................................33
GVHD: Nguyễn Minh Thư

1

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

3.3.3. Tính chọn tầng so sánh......................................................................34
3.3.4. Chọn khâu đồng pha..........................................................................34
3.3.5. Tính chọn máy biến áp nguồn ni và đồng pha...............................35
3.3.6. Thiết kế mạch vịng tự động ổn dịnh tốc độ và hạn chế dịng điện.. .36
3.3.7.Tính hệ số khuếch đại của bộ biến đổi Kπ :.......................................40
3.3. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện và tốc độ cho động cơ.....................41
3.3.1. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện......................................................41
3.3.2. Thiết kế bộ điều khiển tốc độ............................................................43
Chương 4 XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ
TRUYỀN ĐỘNG................................................................................................46
4.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động...........................................46
4.1.1. Giới thiệu sơ đồ:................................................................................46

4.1. 2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống..........................................................47
4.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống:........................................................49
4.2.1. Nguyên lý khởi động:........................................................................49
Chương 5 XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG..............................52
5.1. Tiêu chuẩn ổn định đại số.....................................................................52
5.2. Xét tính ổn định của hệ thống...............................................................52
KẾT LUẬN.........................................................................................................54

GVHD: Nguyễn Minh Thư

2

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY MÀI
1.1. Đặc điểm cơng nghệ

Hình 1.1: Hình dáng chung của máy mài
Máy mài có hai loại chính: Máy mài trịn và máy mài phẳng. Ngồi ra cịn
có các máy khác như : máy mài vô tâm, máy mài rãnh, máy mài cắt, máy mài
răng v.v… Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi tiết và ụ
đá mài, trên đó có trục chính với đá mài. Cả hai ụ đều đặt trên bệ máy. Sơ đồ
biểu diễn cơng nghệ mài được giới thiệu ở hình 1.2.
Máy mài trịn có hai loại: máy mài trịn ngồi (h 2a), máy mài tròn trong (h

2b). Trên máy mài trịn chuyển động chính là chuyển động quay của đá mài;
chuyển động ăn dao là di chuyển tịnh tiến của ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục)
hoặc di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang trục (ăn dao ngang) hoặc chuyển
động quay của chi tiết (ăn dao vòng). Chuyển động phụ là di chuyển nhanh ụ đá
hoặc chi tiết v.v…
a) Máy mài trịn ngồi
b) Máy mài trịn trong
c) Máy mài mặt phẳng bằng biên đá
d) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn chữ nhật)
e) Máy mài mặt phẳng bằng mặt đầu (bàn tròn)

GVHD: Nguyễn Minh Thư

3

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Hình 1.2: Sơ đồ gia cơng chi tiết trên máy mài
1. Chi tiết gia công
2. Đá mài
3. Chuyển động chính
4. Chuyển động ăn dao dọc
5. Chuyển động ăn dao ngang.
Máy mài phẳng có hai loại: mài bằng biên đá (hình 2c) và mặt đầu (h 2d).
Chi tiết được kẹp trên bàn máy tròn hoặc chữ nhật. Ở máy mài bằng biên đá, đá

mài quay tròn và chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi
tiết chuyển động tịnh tiến qua lại. Chuyển động quay của đá là chuyển động
chính, chuyển động ăn dao là di chuyển của đá (ăn dao ngang) hoặc chuyển
động của chi tiết (ăn dao dọc). Ở máy mài bằng mặt đầu đá, bàn có thể là trịn
hoặc chữ nhật, chuyển động quay của đá là chuyển động chính, chuyển động ăn
dao là di chuyển ngang của đá (ăn dao ngang) hoặc chuyển động tịnh tiến qua lại
của bàn mang chi tiết (ăn dao dọc).
Một tham số quan trọng của chế độ mài là tốc độ cắt (m/s):V= 0,5d.ωđ.10-3
GVHD: Nguyễn Minh Thư

4

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

với d - đường kính đá mài, [mm]; ωđ - tốc độ quay của đá mài, [rad/s]
Thường v = 30 ÷ 50 m/s.
1.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài
1.2.1. Truyền động chính:
Thơng thường máy khơng u cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động cơ
không đồng bộ rơto lồng sóc. Ở các máy mài cỡ nặng, để duy trì tốc độ cắt là
khơng đổi khi mịn đá hay kích thước chi tiết gia cơng thay đổi, thường sử dụng
truyền động động cơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = (2 ÷ 4):1 với cơng suất
khơng đổi.
Ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ÷ 80 m/s nên đá mài có đường kính
lớn thì tốc độ quay đá khoảng 1000vg/ph. Ở những máy có đường kính nhỏ, tốc

độ đá rất cao. Động cơ truyền động là các động cơ đặc biêt, đá mài gắn trên trục
động cơ, động cơ có tốc độ (24000 ÷ 48000) vg/ph, hoặc có thể lên tới (150000
÷ 200000) vg/ph. Nguồn của động cơ là các bộ biến tần, có thể là các máy phát
tần số cao (BBT quay) hoặc là các bộ biến tần tĩnh bằng Tiristor.
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ÷ 20% momen định mức.
Mơ men qn tính của đá và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ÷ 600% momen qn
tính của động cơ, do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá. Không yêu cầu
đảo chiều quay đá.
1.2.2. Truyền động ăn dao
a. Máy mài tròn :
Ở máy cỡ nhỏ, truyền động quay chi tiết dùng động cơ không đồng bộ
nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh số đôi cực) với D = (2 ÷ 4):1. Ở các máy lớn thì
dùng hệ thống biến đổi - động cơ một chiều (BBĐ-ĐM), hệ KĐT – ĐM có D =
10/1 với điều chỉnh điện áp phần ứng.
Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ BBĐĐM với D = (20 ÷ 25)/1.
Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực.
b. Máy mài phẳng:
Truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lặp lại nhiều chu kỳ, sử dụng thuỷ
lực. Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ truyền động một chiều
với phạm vi điều chỉnh tốc độ D = (8 ÷ 10):1

GVHD: Nguyễn Minh Thư

5

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

1.2. 3. Truyền động phụ:
Truyền động phụ trong máy mài và truyền động ăn di chuyển nhanh đầu
mài, bơm dầu của hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát thường dùng hệ truyền
động xoay chiều với động cơ khơng đồng bộ roto lồng sóc.
1.3. Máy mài 3A 130
1. 3.1. Giới thiệu thiết bị điện của máy.
Trên máy có 6 động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto lồng sóc cấp điện áp ∆/Y220/380V và một động cơ một chiều quay chi tiết mài.
+ Động cơ ĐMN quay đá mài trịn ngồi kiểu A051-4 cơng suất 4,5kW, tốc
độ 1440 vòng/phút.
+ Động cơ ĐT bơm thủy lực kiểu A042-6, (1,7kW-930 v/p).
+ Động cơ ĐML quay đá mài lỗ kiểu A0 Π 31-2, (1kW-2680 v/p).
+ Động cơ ĐD bơm dầu bôi trơn ở trục đá kiểu A0 Π 012-4, (0,08kW-1400
v/p).
+ Động cơ ĐM bơm chất lỏng làm mát kiểu Π A22, (0,15kW-2800 v/p).
+ Động cơ ĐG để gạt phoi kiểu A0 Π 012-4, (0,08kW-1400v/p).
+ Động cơ ĐC quay chi tiết mài; cơng suất 0,75kW; số vịng quay định
mức là 2500 vòng/phút.
Mạch điều khiển máy cấp điện áp 127V, mạch chiếu sáng cục bộ 36V.
Trong công nghiệp gia công chi tiết kim loại, máy mài dùng để gia công láng
sau khi gia công trên máy tiện, máy phay, máy bào, vì lượng thừa trên gia cơng
máy mài rất ít, phạm vi lượng thừa cũng vài phần 10 ly. Gia công những chi tiết
tôi mà nhiều máy khác không làm nổi. Máy mài gia cơng đạt độ chính xác cao
do lực cắt tương đối lớn đặc biệt độ dày của lát mài mỏng vì thế khơng thể mài
một lần mà sử dụng nhiều lần mài.
1.3.2. Nguyên lý làm việc của sơ đồ:( hình 1.3 )
Đóng các aptomat A1, A2, A3. Ấn nút khởi động M1 khởi động từ KT tác
động, động cơ ĐT bơm thủy lực và động cơ ĐD bơm dầu bơi trơn làm việc.
Chọn chế độ mài trịn ngồi hoặc mài lỗ do vị trí của hãm cắt HC 1 quyết định.

Khi mài trịn ngồi, tiếp điểm HC 1 39- 41 đóng, ấn nút khởi động M2, khởi động
từ KMN tác động, động cơ quay đá mài ngoài ĐMN làm việc. Khi mài lỗ, tiếp
điểm HC1 39- 45 đóng, ấn nút M2 khởi động từ KMT tác động, động cơ quay đá
mài lỗ ĐML làm việc.
Động cơ quay chi tiết ĐC có hai chế độ làm việc:
GVHD: Nguyễn Minh Thư

6

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Làm việc không tự động: Tiếp điểm của cơng tắc CT 49-51 đóng. Khống chế sự
làm việc của động cơ quay chi tiết ĐC bằng nút ấn khởi động M Đ và ngừng làm
việc của động cơ ĐC bằng nút dừng DĐ.
Làm việc tự động: Tiếp điểm của cơng tắc CT 51-53 đóng. Khống chế sự làm
việc của động cơ quay chi tiết bằng hãm cắt HC 2. Khi ụ đá mài tiến vào chi tiết,
tiếp điểm hãm cắt HC2
35-53 đóng, rơ le trung gian R TG tác động kéo theo khởi động từ K ĐC tác
động, động cơ quay chi tiết làm việc. Cùng lúc đó khởi động từ KH làm việc,
động cơ bơm chất lỏng làm mát ĐM và động cơ tách phoi ĐG quay. Khi ụ đá lùi
về phía sau, tiếp điểm của hãm cắt HC 2 mở ra, rơ le trung gian R TG, khởi động từ
KĐC, KH bị cắt điện làm cho động cơ ĐC ngừng làm việc.
Để dừng nhanh động cơ ĐC, thực hiện quá trình hãm động năng, trong lúc
máy làm việc các tiếp điểm thường kín RTG 35-61 và KĐC 61-63 mở ra, khởi động
từ H không làm việc. Khi ấn nút dừng D để dừng toàn bộ máy hoặc khi ấn nút

dừng DĐ hay chuyển tay gạt thủy lực đưa ụ đá lùi về phía sau, hãm cắt HC 2 3553 rơ le RTG và công tắc tơ KĐC mất điện. Khởi động từ H tác động, tiếp điểm H
50-56 đóng lại khép mạc phần ứng động cơ vào điện trở hãm R h để hãm động
năng.
Hệ thống khuếch đại động cơ có tác dụng điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ
H. Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động
cơ. Điện áp phần Ưư trên phần ứng động cơ tỷ lệ với hiệu số điện áp theo cơng
thức :
Un – Uw1 = Uư
Trong đó: Un là điện áp phụ thuộc vào lưới điện.
Uw1 là điện áp trên cuộn dây công tác W1 của khuếch đại từ.
Muốn thay đổi Ưư phải thay đổi Uw1 tức là thay đổi từ hóa lỗi thép của
khuếch đại từ. Cuộn dây khống chế w2 làm nhiệm vụ thay đổi mức độ từ hóa lõi
thép. Trên cuộn day w2 có ba thành phần điện áp tác dụng :
- Điện áp trên phần ứng động cơ H là Ưư.
- Điện áp lấy trên chiết áp 1R – P – 2R gọi là Uz lấy từ nguồn chỉnh lưu 2B
theo mạch 4 – 14 – 13 – 26 – 1.
- Điện áp trên điện trở 5R là điện áp phản hồi dương dòng điện phần ứng
động cơ H lấy từ biến dòng TT qua chỉnh lưu 3B gọi là U1.
Sức từ động tổng cộng của cuộn dây khống chế W2 là :
FT = K.( Uz – Ưư + U1 ).
GVHD: Nguyễn Minh Thư

7

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

K là hệ số tỷ lệ.
Chiều dây quấn của w2 là chiều sao cho nếu điện áp U z lớn hơn điện áp Uư
thì dịng điện qua cuộn dây w2 sẽ từ hóa lõi thép khuếch đại từ. Nếu điện áp U z +
U1 nhỏ hơn điện áp Uư thì dịng điện qua cuộn dây w2 sẽ khử tù lõi thép. Khi di
chuyển đầu con trượt trên điện trở P về phía đầu 14 lõi thép được từ hóa.
Điện kháng của cuộn dây cơng tác w1 giảm làm cho điện áp rơi trên nó
giảm. Như vậy điện áp đặt vào động cơ tăng lên và tốc độ động cơ tăng. Nếu
dịch chuyển con trượt P về phía đầu 13 q trình sẽ xảy ra ngược lại.
Điện áp phản hồi U1 làm nhiệm vụ ổn định tốc độ động cơ. Nếu vì một lý
nào đó dịng điện phụ tải của động cơ H tăng lên điện áp Uư giảm làm cho tốc độ
động cơ giảm. khi đó dịng điện phía thứ cấp máy biến dịng TT tăng lên làm cho
điện áp U1 tăng.
Theo biểu thức tính tốn thì sức từ động của cuộn dây khống chế w2 tăng
từ hóa lõi thép. Điện áp Uư được phục hồi về trị số cũ và giữ tốc độ động cơ
không đổi. Thay đổi trị số điện trở 5R sẽ làm thay đổi mức độ phản hồi dòng
điện tức là làm thay đổi độ cứng của đặc tính cơ.
Khi điều chỉnh điện trở 5R cần chú ý hai điểm :
Khi tốc độ cực đại và cực tiểu của động cơ thay đổi, phải điều chỉnh lại điện trở
2R để đạt tốc độ cực đại và điều chỉnh 1R để đạt tốc độ cực tiểu.Trong khuếch
đại từ cịn bố trí cuộn w3 là cuộn chuyển dịch.
Dòng điện của cuộn chuyển dịch lấy từ nguồn chỉnh lưu 2B.
1.3.3. Liên động và bảo vệ.
Bảo vệ quá tải các động cơ bằng các rơle nhiệt.
Bảo vệ ngắn mạch bằng các aptomat và cầu chì.
Bảo vệ mất kích từ động cơ H bằng rơle PO. Khi động cơ có kích từ hệ thống
khuếch đâị từ động cơ mới làm việc.
Liên động giữa chế độ mài tròn và mài lỗ bằng hãm cắt KB.
1.3.4. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ động cơ.
a. Ưu điểm

+ Khả năng khởi động và làm việc tin cậy.
+ Thực hiện điều khiển một cách tuyến tính.
+ Sơ đồ thực hiện điều chỉnh bộ khuếch đại từ tương đối đơn giản.
b. Nhược điểm:
+ Tổn hao riêng tương đối lớn, hiệu suất thấp
GVHD: Nguyễn Minh Thư

8

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

+ Phạm vi điều chỉnh hẹp
+ Độ chính xác khơng cao, tính trễ lớn
+ Kết cấu của sơ đồ cịn cồng kềnh, chi phí đắt, khơng phổ biến.
Vậy để khắc phục được những nhược điểm trên mà vẫn đảm bảo yêu cầu
của công nghệ của máy ta phải thay thế bởi phương án truyền động mới.

GVHD: Nguyễn Minh Thư

9

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

A1

A2

A3

RN1

D

Kdc

RN2

RN3

RN4

RN5

RN6

M1

M2

D1

HC

KM

KMN

RN7

KMN

KMT

KMT
1B

KM
1B

1W2

1W2

MÐ

DÐ
CT
KM

KH

KMN

RTg

KMT
HC2

KT

Kdc
RTg

1W2

PO

KT
KT

RTg
RN1

RN2

RN3

RN4

RN5

Kdc

2W2

RN6

KH

RTg
Ð1
Ð2
th?y l?c d?u
ch?y bom

Ð3
mài
ngồi

Ð4
thốt
phoi

Ð5
bom
nu?c

Ð6
mài
trong

RN7

Kdc

H

PO

3W3

GVHD: Nguyễn Minh Thư

10

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Chương 2
THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG
2.1. Giới thiệu Phương án truyền động dùng hệ T - Đ
Hệ T- Đ động cơ một chiều là hệ truyền động mà bộ biến đổi điện là các
mạch chỉnh lưu tirsistor dùng để làm nguồn điều chỉnh điện áp để cấp cho phần
ứng hoặc cho cuộn kích từ của động cơ.
Điện áp được điều chỉnh bằng cách biến đổi thời gian làm việc của van
trong khoảng thông. Trong thực tế ta dùng các loại van có điều khiển hạn chế,

nghĩa là có thể điều chỉnh thời điểm đầu của khoảng thơng, nhưng khơng thể
ngắt mạch khi dịng điện chưa giảm về khơng. Do đó việc điều chỉnh điện áp bộ
biến đổi van được thực hiện bằng cách biến đổi thời điểm thông van. Việc rút
ngắn thời hạn trạng thái thông của van trong những khoảng dẫn được đặc trưng
bởi góc thơng α.
Trị số trung bình của điện áp và dòng điện bộ biến đổi được xác định bởi
các thơng số của nó và sơ đồ nối dây. Trong thực tế có rất nhiều sơ đồ khác nhau
tuy nhiên theo nguyên lý và cách thiết lập, tất cả sơ đồ chia thành hai loại : các
sơ đồ có đầu khơng ( cịn gọi là sơ đồ tia, sơ đồ một nữa chu kỳ ) và các sơ đồ
cầu ( còn gọi là sơ đồ hai nữa chu kỳ ). Trong các sơ đồ có đầu khơng, điện áp
chỉnh lưu là một nữa sóng của hẹ điện áp xoay chiều. Trong các sơ đồ cầu, điện
áp được chỉnh lưu là cả hai nữa sóng của hệ điện áp xoay chiều.
Đặc điểm của các sơ đồ một nữa chu kỳ là ngoài các thời gian chuyển mạch
các van ứng với γ ( là các khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm
việc và van tiếp sau đang bắt đầu làm việc ) dòng điện phụ tải id bằng dịng điện
trong van đang mở. Do đó dịng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức
điện động pha đang làm việc của máy biến áp, còn độ sụt áp trong bộ biến đổi
thì được xác định bởi độ sụt áp bên trong pha đó.
Ở sơ đồ cầu, bên ngồi chu kỳ chuyển mạch, vẫn có hai van làm việc đồng
thời, dòng điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha máy biến áp dưới
tác dụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghĩa là dưới tác
dụng của sức điện động dây. Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều
cả sáu van của bộ biến đổi đều tham gia làm việc
Hiện nay Tiristor được dùng phổ biến để tạo ra các bộ chỉnh lưu có điều
khiển bởi các tính chất ưu việt của chúng : Gọn nhẹ, tổn hao ít, tác động nhanh.

GVHD: Nguyễn Minh Thư

11

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

2.1.1. Nguyên lý để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:
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.
Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.1 : Sơ đồ khối hệ truyền động T- Đ
Thay đổi điện áp điều khiển Uđk trên đầu vào của khối tạo xung, thời điểm
tạo xung sẽ thay đổi dẫn đến góc mở α thay đổi dẫn đến điện áp ra của chỉnh lưu
đặt lê phần ứng động cơ Ud thay đổi dẫn đến thay đổi được thông số đầu ra của
động cơ
2.1.2. Đặc tính cơ của hệ thống
a. Chế độ dịng liên tục :
Phương trình đặc tính cơ
ω=

U cl
R + Rcl
U .Cosα R + Rcl
−
.M = do
−
.M

2
K e .Φ K e .KµΦ
KeΦ
K e .Kà

Thay i gúc iu khin = ( 0ữ π ) điện áp của chỉnh lưu và ta được đặc
tính họ song song nằm 1/2 bên phải hệ tọa độ (M0ω). Những đặc tính đó khơng
thuộc nửa bên trái là do các van khơng cho dịng điện phản ứng đổi chiều.
R BA

W
= R2 + R1 . 2
 W1

2

2


 262 
 = 0,82 + 0,65.
 = 1,62( Ω )
 236 

220

U đm

Rư = 0,5.(1 – η ). I = = 0,5.0,15 .
= 4,11 ( Ω )

4,01
đm
U d min =

Do đó :

[

]

1
. 0,9.U 2 cos10 0 + ( 30 − 1).4,01.5,73 = 29,43(v)
30
U d min

29,43

αmax = arccos U
= arccos
= 82,310
220
do
K

dmV
Theo ĐTCS (Võ Minh Chính) Tr 118 ta có: K sb = K
dmR

GVHD: Nguyễn Minh Thư

12

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Đảm bảo thoả mãn hệ số đập mạch ra K dmR = (5% ÷ 10%) chọn K dmR = 5%
K dmV 0,667
=
= 13,34
K dmR
0,05

K sb =

Theo giả thiết :

K sb

Rt2 + X L2

Z
=
=
Rt

Rt

X
=  L
 Rt

2


 + 1


X L = ω dm .L = mdm .ω1 .L

Với :
⇒L=

K sb2 − 1
mdm .ω1

.Rt =

13,34 2 − 1
.5,73 = 0,12(mH )
2.2π .50

Khi đó tốc độ khơng tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α.
ω0 =

Và độ cứng đặc tính cơ :

U do . cos α
K e Φ m

β=

( kφ dm ) 2
R + Rcl

b. Chế độ dịng gián đoạn :
Phương trình đặc tính cơ :
ω=

U .Cosγ . sin(α o − γ ) Sin(α o − γ + λ ) exp(λ cot gγ )
1
. 2m
KΦ  m
1 − exp(λ cot gγ)

Khi làm việc ở chế độ dòng gián đoạn đường đặc tính cơ khơng là đường
thẳng mà là đường cong có độ cứng thấp hơn .
Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là dòng phân cách giữa vùng dịng điện
liên tục và dịng gián đoạn chính là tập hợp đường trạng thái biên độ. Khi thay
đổi gúc α = ( 0 ÷ π ) gần đúng là đường elip có các trục chính là trục tọa độ.
Họ đặc tính cơ như hình vẽ :

Hình 2.2 : Đặc tính cơ hệ truyền động T - Đ
GVHD: Nguyễn Minh Thư

13

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

2.1.3. Đánh giá chất lượng hệ thống
*Ưu điểm:
- Tăng phạm vi điều chỉnh tốc độ.
- Nâng cao hệ số cos ϕ .
- Khắc phục đặc tính trễ.
- Độ tác động nhanh cao, tổn thất ít, giảm tiếng ồn, hiệu suất lớn có khả
năng điều chỉnh trơn (8-1)với phạm vi điều chỉnh rộng (D = 102 – 103 ).
- Có thể thiết lập hệ tự động phịng kín để mở rộng dải điều chỉnh và cải
thiện điều kiện làm việc của hệ.
- Giá thành thiết bị rẻ, có mặt phổ biến trên thị trường.
* Nhược điểm:
Khả năng linh hoạt khi đổi trạng thái làm việc không cao, khả năng quá
tải về dòng và áp của van kém sức điện động của bộ biến đổi có biên độ đập
mạch lớn
gây tổn hao phụ trong động cơ và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ góp
của động cơ làm xấu điện áp nguồn.
2.2. Tính chọn mạch động lực.
2.2.1. Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu.
Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều , bộ
biến đổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có sđđ E d phụ thuộc vào giá trị
của pha xung điều khiển (góc điều khiển). Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn
điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dịng điện kích thích động cơ. Tùy theo yêu
cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp. Đối

với truyền động ăn dao máy mài trịn có công suất nhỏ,nguồn cấp là lưới điện
một pha nên ta chỉ xét sơ đồ cầu một pha và sơ đồ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ có
biến áp trung tính.
a. Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có biến áp trung tính
*Sơ đồ mạch điện :

L
L

R

L

L
Hình 2.3: Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ với biến áp trung tính
GVHD: Nguyễn Minh Thư

14

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Theo sơ đồ hình 2.3, biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thơng số
giống hệt nhau, có thể coi đây là sơ đồ chỉnh lưu một nữa chu kỳ hoạt động dịch
pha nhau 1800 . Ở mỗi chu kỳ có một van dẫn cho dòng điện chạy qua. Cho nên
cả hai nữa chu kỳ sóng điện áp tải trùng với điện áp cuộn dây có van dẫn. điện

áp tải đập mạch trong hai nữa chu kỳ, có tần số đập mạch bằng hai lần tần số
điện áp xoay chiều. Hình dạng các đường cong điện áp và dòng điện tải, dòng
điện các van bán dẫn I1, I2 và điện áp trên van T1 khi tải điện cảm

Hình 2.4: Giản đồ dịng điện và điện áp
Ưu điểm, nhược điểm của sơ đồ: So với chỉnh lưu nữa chu kỳ chỉnh này có
chất lượng điện áp tốt hơn. Dịng điện qua van khơng lớn, tổng điện áp rơi trên
van nhỏ. Đối với chỉnh lưu có điều khiển thì sơ đồ này việc điều khiển các van
tương đối đơn giản. Tuy vậy việc chế tạo máy biến áp với hai cuộn dây thứ cấp
giống nhau mà mỗi cuộn chỉ làm việc một nữa chu kỳ, làm cho việc chế tạo máy
biến áp phức tạp hơn. Mặt khác điện áp ngược của các van bán dẫn phải chịu có
trị số lớn nhất, làm cho vệc chon van bán dẫn khó chon hơn.

GVHD: Nguyễn Minh Thư

15

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

b. Sơ đồ cầu một pha.
*Sơ đồ mạch điện:
U2
T1

T2

T3

T4
R

L

Hình 2.5 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng
Hoạt động của sơ đồ : Trong nữa chu kỳ UAB> 0, điện áp anot của Tiristor
T1 dương (catot T2 âm), nếu có xung điều khiển cho cả hai van T1, T 2 đồng thời,
thì các van này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên tải. Điện áp tải một chiều còn
trùng với điện áp xoay chiều chừng nào các Tiristor còn dẫn (khoảng dẫn của
Tiristor tùy thuộc vào tính chất của tải). Đến nữa chu kỳ sau, điện áp đổi dấu
(UAB<0), anot của Tiristor T3 dương, catot T4 âm, nếu có xung điều khiển cho cả
hai van T3,T4 đồng thời thì các van này sẽ được dẫn để đặt điện áp lưới lên tải,
với điện áp một chiều trên tải có chiều trùng với nữa chu kỳ trước.
Mạch chỉnh lưu cầu một pha có thể khơng dùng máy biến áp, giá trị điện
áp trung bình một chiều ra tải, nếu tăng giá trị góc điều khiển α thì điện áp
trung bình sẽ giảm, ngược lại nếu giảm góc điều khiển α thì điện áp trung bình
sẽ tăng, giá trị điện áp trung bình ra tải là U d 0 ứng với α = 0 dịng điện trung
U

d
bình qua tải I = Z với Z d = R 2 + X L2 .
d

Với sơ đồ này ta nhận được điện áp, dòng trên tải và van ở dạng sau:

Hình 2.6 : Giản đồ dòng điện và điện áp

GVHD: Nguyễn Minh Thư

16

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Ưu, nhược điểm của sơ đồ : Nhìn chung chỉnh lưu cầu có điều khiển một
pha có điện áp chỉnh lưu tương dương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có
trung tính. Chất lượng điện một chiều như nhau, dòng điện làm việc các van
bằng nhau nên việc ứng dụng tương đương nhau. Mặc dù vậy chỉnh lưu cầu một
pha có ưu điểm hơn ở chỗ : điện áp ngược trên van bé hơn, máy biến áp dễ chế
tạo và có hiệu suất cao hơn .
2.2.2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực
Đối với máy mài 3A130 động cơ một chiều quay chi tiết không yêu cầu
đảo chiều quay và có các cấp tốc độ khác nhau với công suất nhỏ 0,75 kw, so
sánh ưu nhược điểm của các bộ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ với biến áp trung tính
và sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha nên ta chọn sơ đồ nối dây của bộ biến đổi là sơ
đồ chỉnh lưu cầu có điều khiển một pha
*Sơ đồ động lực

KC
T1

T2

T3

T4

D0
Rh
CK

KC
ÐC

Hình 2.7. Sơ đồ mạch động lực
GVHD: Nguyễn Minh Thư

17

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Diốt D0 có tác dụng: giảm độ nhấp nhơ của điện áp và dịng điện tải; tăng
hiệu suất của bộ chỉnh lưu; không cho phép chế độ nghịch lưu phụ thuộc.
*Tính chọn các thiết bị mạch lực:
Sơ đồ nguyên lý mạch lực :

U1
U2

T1

T2

T3

T4

E

R

L

Các thông số của động cơ một chiều quay chi tiết :
Pđm= 0,75 kW, nđm= 2500 (v/p), U d max = U dm = 220(V )
Pđm
750
Id = Iđm = η .U đm = 0,85.220 = 4,01 ( A )

Điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau :
Ru = 0,5.(1 − η ).

U uddm
220
= 0,5.(1 − 0,81).
= 4,11 (Ω)
I udm
4,01

Điện cảm mạch phần ứng động cơ được xác định theo công thức Umanxki –
Lindvit :
Lu = γ .

U dm .60
220.60
= 0,25.
= 0,0026 (H) = 2,6 (mH)
2π . p.ndm .I dm
2π .2.2500.4,01

γ = 0,25 là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù; p = 2 là số cặp cực
a. Tính chọn máy biến áp :
Tra bảng 2-1 trang 81 sách ĐTCS Võ Minh Chính
U d max = 220(V ) , U d max = 0,9.U 2 (V ) , U 2 =

U d max
= 244(V )
0,9

I 2 = 1,11 .I d max = 4,45( A)
I1 =

I2
4,45
=
= 4,94( A)
220
K ba
244

GVHD: Nguyễn Minh Thư

18

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Công suất biểu kiến của máy biến áp :
S = k s .Pđ max = k s .U đ max .I đ = 1,23.220.4,01 = 1085(VA )

Số vòng dây của cuộn sơ cấp :
W1 =

U1
U1
=
4,44. f .φ dm 4,44. f .B.QT

Trong đó :
QT = K Q

S
, tiết diện trụ của lõi thép biến áp; K Q - hệ số phụ thuộc
m. f

phương thức làm mát, chọn KQ = 6 (máy biến áp khô).
B = 1,5T (thường chọn trong khoảng 1-1,8 T tùy thuộc chất lượng tôn), với
thép cán nguội chọn B = 1,5T.
QT = K Q
W1 =

(

S
1085
=6
= 28 cm 2
m. f
1.50

)

U1
220
=
.10 4 = 236 (vòng)
4,44. f .QT .B 4,44.50.28.1,5

Mặt khác:
U .W
244.236
U 1 W1
W2 = 2 1 =
= 262 (vòng)
=

suy
ra
U 1'
220
U 2 W2

Sử dụng máy biến áp có kết cấu lõi thép.
Ta có: y = 2a , b = 2,5a , l = 3a , c = a , H = 5a
Chọn trụ chữ nhật với các kích thước :
Mơ hình lõi thép:

Y

a

H
b
C

Hình 2.8: Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp
Suy ra:

a = QT

Chọn:

J = 2,5 A / mm 2

S1 =

(

5

= 28 = 2,36( cm ) = 24( mm )
5

(

)

S
1085
=
= 1,973 mm 2
U 1 .J 220.2,5

GVHD: Nguyễn Minh Thư

)

;

d1 =

19

4.S1
= 1,59( mm )
π

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh
S2 =

Khoa Điện

S
1085
=
= 1.78 (mm2); d 2 =
U 2 .J 244.2,5

Chọn :

4.S 2
= 1,51( mm )
π

d2 = 1,56mm, d2cd = 1,645 mm
d1 = 1,6 mm, d1cd = 1,685 mm

Chọn chiều dày cách điện δ cd = 1( mm )
Tính số vịng dây của cuộn sơ cấp trên mỗi lớp :
WS

 l
  3a


= 
− 2  = 
− 2  = 41 (vòng/lớp)
1lop

 d1cd
  1,685

Số lớp cần quấn ở cuộn dây sơ cấp :
SLs =

W1
WS

=

1lop

236
=6
(lớp)
41

Bề dày cuộn dây sơ cấp :
Bs = SLS .d1cd = 6.1,685 = 10,11( mm )

Tính số vịng dây của cuộn thứ cấp trên mỗi lớp :
 l
  72


WT / 1lop = 
− 2  = 
− 2  = 42 (vòng/lớp)

 d 2 cd
  1,645

Số lớp cần quấn ở cuộn dây thứ cấp :
SLT =

W2
262
=
= 7 (lớp)
WT / 1lop
42

Bề dày cuộn dây thứ cấp :
BT = SLT .d 2 cd = 7.1,645 = 11,52( mm )

Tổng bề dày các cuộn dây :
B = Bs + BT +…+ cdt + cdn + cd12
Trong đó: cdt, cdn – bề dày ccsh điện trong cùng và ngoài cùng.
cd12 – khoảng cách cách điện giữa các cuộn dây.
B = 9,5 +8,9 +1 +1 +1 = 21,4 mm < c =23mm.
Vậy kết cấu của lõi hép máy biến áp ta chọn là phù hợp với điện áp ra là:
U 2 = 244( v ) .

b. Tính chọn Tiristor

Điện áp ngược lớn nhất đặt lên Tiristor : U n = k nv = 2U 2 = 244 2 = 345( v )
Điện áp ngược Tiristor cần chọn :
Dòng điện qua Tiristor :

GVHD: Nguyễn Minh Thư

Unv = kdtUUn = 1,6 . 345 = 552 (v)

I T = k hd I d =

20

1
2

.4,01 = 2,84( A)

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Với khd - hệ số xác định dòng điện hiệu dụng (CL cầu 1 pha ĐKĐX chọn k hd
=

1
2

).

Cần chọn Tiristor có: IđmT = ki IT = 1,2.2,84 = 3,408 (A)
Ta chọn hệ số dự trữ điện áp và dòng điện kdtU = 1,6 ; ki = 1,2
Từ các thông số Unv, IđmT ta chọn loại Tiristor TLS106-6 với các thông số :
Ký hiệu
Un
Iđm Ipik
Ig
Ug Ih
Ir
∆U dU/dt tcm
Tmax
Tiristor
(v) (A) (A) (µA) (v) (A) (A) (v) v/s
(µs) (°C)
TLS106600 4
35
200 1
5m 300 1,9 10
40
110
6
Trong đó :
Un – Điện áp ngược cực đại;
Ir – Dòng điện rò.
Iđm – Dòng điện làm việc cực đại;
∆U- Sụt áp trên Tiristor ở trạng thái dẫn.
Ipik – Dòng điện đỉnh cực đại;
dU/dt – Đạo hàm điện áp.

Ig - Dòng điện xung điều khiển;
tcm - Thời gian chuyển mạch.
Ug – Điện áp xung điều khiển;
Tmax – Nhiệt độ làm việc cực đại.
Ih - Dòng điện tự giữ.
c. Tính chọn các thiết bị bảo vệ
Các tiristor là các linh kiện bán dẫn công suất lớn nên cần được bảo vệ tốt
khi chúng làm việc trong mạch điện, chống các sự cố bất ngờ. Đối với các hệ
thống dùng tiristor có 2 loại bảo vệ:
- Bảo vệ các tiristor khỏi bị hỏng. Đó là các bảo vệ khỏi quá tải, ngắn mạch
khỏi quá áp và độ tăng trưởng dịng q mức.
- Bảo vệ hệ tiristor khơng bị ảnh hưởng của nhiễu bên ngồi cũng như
khơng gây nhiễu cho các hệ thống khác. Đó là các bảo vệ khỏi độ tăng trưởng
điện áp

du
quá mức và chống nhiễu cho radio.
dt

d. Bảo vệ quá điện áp :
Do quá trình đóng cắt các Tiristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song
song với Tiristor. Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán
dẫn phóng ra ngồi tạo ra dịng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến
thiên nhanh chóng của dịng điện ngược, gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn
trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa anot và catot của Tiristor.

GVHD: Nguyễn Minh Thư

21

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Mạch R – C thường được dùng để bảo vệ quá điện áp nhờ quá trình nạp tụ
C. Mạch R – C mắc song song với tiristor để chống quá áp khi dịch chuyển.
(Theo tài liệu trang bị điện điện tử công ngiệp trang 189 Vũ Quang Hồi).

Hình 2.9. Sơ đồ bảo vệ quá điện áp
Ta có thể chọn gần đúng giá trị: R = (5 - 30)Ω; C = (0,25- 4)µF
Chọn: R1 = 5 (Ω); C1 = 0,25µF
Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện ta mắc R-C như hình 15, nhờ có mạch lọc
này mà đỉnh xung nằm hoàn toàn trên điện trở đường dây.

CC
R2

C2

Hình 2.10 : Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới
Tính chọn Diot đệm : (Thoả mãn điều kiện)
U AK < U ng max (U KA ≥ U d max = 244(V )
I D ≥ I d 0 = 3,41( A)

Ta chọn Diot B – 10 Liên Xô cũ chế tạo.
e. Tính chọn cuộn kháng lọc
Chọn góc mở cực tiểu αmin = 100. Với góc αmin là dự trữ để có thể bù được

sự giảm điện áp lưới. Khi góc mở nhỏ nhất α = αmin thì điện áp trên tải lớn nhất :
Udmax = Ud0.cosαmin và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất nmax = nđm.
Khi góc mở lớn nhất α = αmax thì điện áp trên tải là nhỏ nhất:
Ud min = Ud0.cosαmax và tương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất nmin.
Ta có :

U d min

αmax = arccos U
do

GVHD: Nguyễn Minh Thư

22

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Trong đó Udmin được tính như sau:
U max − I u dm .Ru ∑
n
D = max =
nmin U d min − I u dm .Ru ∑

[

]

1
. U d max + ( D − 1).I u dm. .Ru ∑
D
RưΣ = Rư + RBA = 4,11 + 1,62 =5,73 (Ω)
U d min =

Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 750C :
60,52
l1
= 0,02133 .
= 0,65 ( Ω )
1,973
S1

R1 = ρ.

l1 = [ ( 24.2 + 10,11) + ( 24.2,5 + 10,11) ].2.236 = 60,52( m )

Với: ρ75 = 0,02133 (Ω.mm2/m).
Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C :
l2

68,66

2

1,78

R2 = ρ. S = 0,02133 .

= 0,82 ( Ω )

l 2 = [ ( 24.2 + 11,52.) + ( 24.2,5 + 11,52 ) ].2.262 = 68,66( m )

Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp :
R BA

W
= R2 + R1 . 2
 W1

2

2


 262 
 = 0,82 + 0,65.
 = 1,62( Ω )
 236 

220

U đm

Rư = 0,5.(1 – η ). I = = 0,5.0,15 .
= 4,11 ( Ω )
4,01

đm

Do đó:

[

]

1
. 0,9.U 2 cos10 0 + ( 30 − 1).4,01.5,73 = 29,43(v)
30
U d min
29,43
αmax = arccos U
= arccos
= 82,310
220
do

U d min =

K

dmV
Theo ĐTCS (Võ Minh Chính) Tr 118 ta có: K sb = K
dmR

Đảm bảo thoả mãn hệ số đập mạch ra K dmR = (5% ÷ 10%) chọn K dmR = 5%
K sb =

Theo giả thiết :

K sb

K dmV 0,667
=
= 13,34
K dmR
0,05

Z
=
=
Rt

Rt2 + X L2
Rt

X
=  L
 Rt

2


 + 1


X L = ω dm .L = mdm .ω1 .L

Với :
⇒L=

K sb2 − 1
mdm .ω1

GVHD: Nguyễn Minh Thư

.Rt =

13,34 2 − 1
.5,73 = 0,12(mH )
2.2π .50

23

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

Chương 3
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN
3.1. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển
Điều khiển tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiển
theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Nội dung của phương pháp này có thể
mơ tả theo sơ đồ hình 3.1 như sau.
Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào anod của tiristor, để có thể điều

khiển được góc mở α của tiristor trong vùng điện áp + anod, ta cần tạo một điện
áp tựa tam giác, ta thường gọi điện áp tựa là điện áp răng cưa U RC. Như vậy điện
áp tựa cần có trong vùng điện áp dương anod.
Dùng điện áp một chiều UĐK so sánh với điện áp tựa. Tại thời điểm ( t1, t4 )
điện áp tựa bằng điện áp điều khiển bằng nhau ( U RC = UĐK ), trong vùng điện áp
dương anod thì phát xung điều khiển X đk. Tiristor được mở từ thời điểm có xung
điều khiển ( t1, t4 ) cho tới cuối bán chu kỳ ( hoặc cho tới khi dịng điện bằng 0 )

Hình 3.1 : Nguyên lý điều khiển chỉnh lưu
3.1.1. Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển.
Tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các van động
lực của bộ chỉnh lưu.
Tiristor chỉ mở cho dòng điện chảy qua khi có điện áp dương đặt trên Anốt
và có xung áp dương đặt vào cực điều khiển khơng còn tác dụng.
Chức năng của mạch điều khiển :
- Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương
của điện áp đặt trên anot – catot của tiristor.

GVHD: Nguyễn Minh Thư

24

SVTH: Lê Viết Lực


Trường ĐH SPKT Vinh

Khoa Điện

- Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở tiristor, xung điều khiển thường có

biên độ từ 2 – 10 V, độ rộng xung tx = 20 – 100 (µs).
Biểu thức độ rộng xung:

tx =

I dt
di
dt

Trong đó:
Iđt là dịng duy trì của tiristor.
di/dt : tốc độ tăng trưởng của dòng tải.
Đối tượng cần điều khiển được đặc trưng bởi đại lượng điều khiển là góc α.
3.1.2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng.

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
Khối 1: là khối đồng bộ hoá và phát xung răng cưa, khối này có nhiệm vụ
lấy tín hiệu đồng bộ và phát ra điện áp hình răng cưa.
Khối 2: là khối so sánh, có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu điện áp Urc và U đk
để phát ra xung điện áp đưa tới mạch phát xung.
Khối 3 : là khối tạo xung có nhiệm vụ tạo ra xung điều khiển đưa tới các
cực điều khiển tiristor.
U : là điện áp lưới xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu.
Urc : Điện áp tựa thường có dạng hình răng cưa lấy từ đầu ra khối
ĐBH&PXRC.
Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào
dùng để điều khiển giá trị góc α.
UđkT : Điện áp điều khiển tiristor là chuỗi xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ
thống điều khiển (cũng là đầu ra của khâu truyền xung) và được truyền đến điện
cực điều khiển G và K của tiristor.

3.1.3. Nguyên lý làm việc.
Điện áp cấp cho mạch động lực BBĐ được đưa đến mạch đồng bộ hoá và
phát xung răng cưa của khối 1. Đầu ra của mạch đồng bộ hố có điện áp hình sin
cùng tần số với điện áp nguồn cung cấp và được gọi là điện áp đồng bộ. Điện áp
đồng bộ được đưa vào mạch phát xung răng cưa để tạo ra điện áp răng cưa cùng
tần số với điện áp cung cấp. Điện áp răng cưa và điện áp điều khiển ( thay đổi được trị số ) đưa vào mạch so sánh sao cho cực tính của chúng ngược nhau. Tại
GVHD: Nguyễn Minh Thư

25

SVTH: Lê Viết Lực