thiết kế hệ thống truyền động thyriotor cho truyền động ăn dao của máy doa ngang

Thiết kế tốt nghiệp
Nhiệm vụ
Thiết kế tốt nghiệp
Họ và tên:
Khoá : Ngành học : Thiết bị điện - điện tử
I. Đầu đề thiết kế tốt nghiệp:
Thiết kế hệ thống truyền động Thyriotor
Động cơ một chiều cho máy doa ngang 2620, truyền động ăn dao
II. Các số liệu ban đầu:
Động cơ 1 chiều kích từ độc lập: U
đm
= 220
v
, P
đm
= 2,7 Kw, d
đm
= 1500
V
/ph,
P
O

= 4% P
đm
,
đm
= 0,86.
Lới đơn xoay chiều 220/380
V
- 50Hz

Dải điều chỉnh tốc độ 1:1000
Sai số điều chỉnh tốc độ s%= 5%.
III. Nội dung các thuyết minh và tính toán;
1/ Giới thiệu các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
2/ Khái quát các phơng án chỉnh lu dòng dùng Thyristor
3/ Tính chọn các thông số của sơ đồ mạch lực
4/ Thiết kế mạch điều khiển Thyristor vòng hở
5/ Thiết kế mạch điều khiển hệ kín theo phơng pháp 2 mạch vòng tối u moodul.
IV. Các bản vẽ đồ thị:
05 bản vẽ Ao
lờI NóI ĐàU
Điện năng là nguồn năng lợng đợc sử dụng rộng rãi và là một nhu cầu tất yếu
trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Cùng với sự phát triển của ngành công
nghiệp điện là sự phát triển của các loại máy điện nói chung, trong đó máy điện một
chiều nói riêng. Nó đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là
động cơ điện một chiều đợc dùng nhiều trong các ngành nh cán thép, hầm mỏ, giao
thông, vận tải. Mặc dù các loại máy một chiều có giá thành cao, bảo dỡng khó,
nguồn cấp một chiều bị hạn chế. Nhng do các đặc tính u việt về tự động và các đặc
tính làm việc cùng phạm vi điều chỉnh tốc độ mà các loại máy điện khác khó có thể
có đợc. Cùng với u điểm về khởi động, đổi chiều quay và có thể chịu quá tải cao,
những u điểm quan trọng trên với sự phát triển của kỹ thuật điện tử bán dẫn đã khắc
- 1 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp
phục đợc sự hạn chế về nguồn một chiều và công nghệ điều khiển động cơ một
chiều cũng hiện đại hơn góp phần tích cực trong nền công nghiệp sản suất.
Với tầm quan trọng của công nghệ điều khiển tự động động cơ một chiều nói
trên, em chọn đề tài này mong muốn đợc hiểu biết một phần trong công nghệ điều
khiển tự động, để sau khi ra trờng em có thể góp một phần nhỏ xây dựng nền công
nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc.
Đồ án tốt nghiệp của em gồm 06 phần:

Phần 1: Khái quát máy doa ngang - truyền động ăn dao
Phần 2: Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập
Phần 3: Khái quát các phơng pháp chỉnh lu dùng Thyistor
Phần 4: Lựa chọn và tính toán mạch động lực.
Phần 5: Thiết kế mạch điều khiển chỉnh lu Thyristor vòng hở.
Phần 6: Thiết kế mạch điều khiển Thyristor theo phơng pháp 02 mạch vòng tối
u Module.
Em đã hoàn thành đồ án với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn Cao
Văn Thành.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã hớng dẫn em tận tình.
Do thời gian và trình độ của bản thân em có hạn. Mặc dù đã cố gắng nhng đồ
án của em còn có điểm thiếu sót, em rất mong đợc sự chỉ bảo các thầy cô để đồ án
của em đợc hoàn thiện hơn.
Phần I: Khái quát máy doa ngang 2620,
truyền động ăn dao
I. Khái niệm
Máy cắt kim loại đợc dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt bớt
các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công chi tiết có hình dáng với độ chính xác
nhất định về kích thớc và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công
Máy doa ngang là 1 phần loại máy cơ bản của máy cắt gọt kim loại.
II. Máy doa ngang
Máy doa ngang dùng để gia công với các nguyên công: khoét lỗ trụ, khoan
lỗ, có thể dùng để phay. Thực hiện các nguyên công trên máy doa sẽ đạt độ chính
xác và độ bóng cao.
- 2 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp
Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng. Hình
dạng của máy đợc mô tả nh sau:
Trên bệ máy 1 đặt trụ trớc 6, trên đó có ụ trục chính 5. Trụ sau 2 có đặt giá đỡ
3 để giữ trục dao trong quá trình gia công. Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch chuyển

theo chiều ngang hoặc dọc bộ máy. ụ trục chính có thể chuyển động theo chiều
thẳng đứng cùng trục chính. Bản thân trục chính có thể chuyển động theo phơng
ngang.
Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính) chuyển
động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay di
chuyển dọc của trục chính mang đầu dao.
III. yêu cầu đối với máy doa
1 truyền động chính:
Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với
công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh = 1,26. Hệ thống truyền động chính cần
phải hãm dừng nhanh.
Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thờng sử dụng động cơ không đồng
bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ, ở những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ
điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng.
2 Truyền động ăn dao:
Phạm vi điều chỉnh của truyền động ăn dao D = 1500/1.
Lợng ăn dao đợc điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ữ 600mm/ph. Khi di
chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5m/ph ữ 3m/ph.
Lợng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu đợc giữ không đổi khi
tốc độ trục chính thay đổi.
- 3 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp
Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ <10%, hệ thống truyền
động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác đảm bảo sự
liền động với truyền động chính khi làm việc tự động.
Phần II - Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều.
I. Khái niệm chung:
Điều chỉnh tốc độ truyền động điện là dùng các phơng pháp thuần tuý điện,
tác động lên bản thân hệ thống truyền động điện để thay đổi tốc độ quay của trục
động điện.

Khi thay đổi tốc độ quay của tải và gián tiếp thay đổi qua các tốc độ quay
động cơ, ngời ta xây dựng nên đặc tính = f (M) gọi là đặc tính cơ.
II. -
Phơng trình đặc tính động cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập:
Từ sơ đồ này ta có phơng trình cân bằng
điện áp của mạch phần ứng:
U = E + RI (1-1)
U : Điện áp phần ứng (V)
E : Sức điện động phần ứng (V) Hình 1
R : Điện trở của mạch phần ứng ()
Sức điện động E đợc xác định bởi biểu thức :


== K
a
pN
E
u
2
(1-2)
Trong đó:
P: Số đôi cực
N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng
a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng
- 4 - Thiết bị điện điện tử
U

U
KT
Thiết kế tốt nghiệp

: Từ thông kích từ dới 1 cực từ (Wb)
: Tốc độ góc (rad/s)
a
pN
K

2
=
hệ số cấu tạo động cơ
Từ (1-1) và (1-2) ta có


=
K
IRU
uuu

(1-3)
Mặt khác, mômen điện từ của động cơ đợc xác định theo công thức:
M
đt
= K I (1-4)
Từ đó ta có M
đt
K
Thay vào (1-3 ) ta đợc:
U RM
đt
K (K)
2

Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và thép thì mômen cơ trên trục = mômen điện từ
U R
K (K)
2
Đây là phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.
Đồ thị của phơng trình (1-6)
- Cắt trục hoành tại
U
R
- Cắt trục tung tại
U
K Hình 2
- 5 - Thiết bị điện điện tử
I =
= - (1-5)
= - M (1-6)
M
nm
= K

O
=


O

M
nm
M

Thiết kế tốt nghiệp
- Độ dốc của đờng đặc tính:
R M
(K)
2

O
: Tốc độ không tải lý tởng
: Độ sụt tốc
III. Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ:
1/ Khi điều chỉnh tốc độ ngời ta đa ra một số các chỉ tiêu sau:
* Sai số tốc độ: Là đại lợng đặc trng cho độ chính xác duy trì tốc độ đật và th-
ờng đợc tính theo %:

đ
-

đ
Trong đó:
đ
: Tốc độ đặt
: Tốc độ làm việc thực
* Độ trơn: Đợc định nghĩa:

i + 1

i
Trong đó:
i + 1
: Giá trị tốc độ ổn định đạt đợc ở cấp kế tiếp (i+1)

i
: Giá trị tốc độ ổn định đạt đợc ơ cấp i
* Dải điều chỉnh tốc độ: Là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ
làm việc ứng với momen tải đã cho:
max

min
Dải điều chỉnh căn cứ vào M
đm
và M
nm
Ngoài 3 chỉ tiêu trên còn có một số chỉ tiêu
khác nh chỉ tiêu kinh tế, sự phù hợp giữa tải và
đặc tính điều chỉnh.v.v chúng ta không xét đến
Hình 3
- 6 - Thiết bị điện điện tử
=
s% = 100%
=
D =

TN
M
đm
M
nm
=(1,5-2)M
đm
M

Thiết kế tốt nghiệp
2/ Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều kích từ độc lập:
* Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điện trở phần ứng
Nguyên lý: Chúng ta đa thêm điện trở phụ
vào mạch phần ứng. Làm điện trở phần ứng tăng
lên thay đổi tốc độ (làm giảm tốc độ động cơ)
Phơng trình cơ bản
U (R + R
f
)
K (K)
2
=
O
-
Ta thấy khi cha có R
f
tốc độ là
tốc độ định mức tơng ứng với đờng
ĐTC tự nhiên. Khi thêm R
f1
đờng ĐTC Hình 5
chuyển xuống dốc lớn hơn đờng ĐTC Tn, tiếp tục thêm R
f2
ĐTC càng dốc. Nó bị
chận dới tại
nm
và chặn trên tại
đm

Phơng pháp này
O
không đổi, đợc thay đổi liên tục.
Phơng pháp này thay đổi điện trở gián đoạn theo từng cấp đặc tính và tốc
độ nhảy cấp.
* Ưu, nhợc điểm:
Ta thấy: Công suất nhận từ lới UI
đc
= M

+ (R + R
f
)I
2
đc
= M

+ RI
2
đc
+P
f
- Khi thấy R
f
càng tăng R
f
tăng tổn hao điện trở phụ lơn tính kinh tế
không cao
- 7 - Thiết bị điện điện tử
Ư

R
f
K1 K2
KT
Hình 4
= - M


đm

1

2

nm
TN
R
f1
R
f1
+R
f2
M
nm
M
Thiết kế tốt nghiệp
- Là phơng pháp có vốn đầu t chế tạo ít, hiệu quả thấp, tổn hao nhiều, hiện nay
không sử dụng phơng pháp này
* Điều khiển động cơ bằng cách thay đổi từ thông mạch kích từ động cơ:
Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch từ cũng chính là điều khiển từ thông của

động cơ hay điều chỉnh M điện từ của động cơ
M = K.I
Và sức điện động quay của động cơ: E = K
: Chỉ thay đổi bằng cách giảm từ thông, giảm bằng cách thêm điện trở.
Hiện nay cuộn dây kích từ đợc cấp
Bởi một điện áp nguồn ngoài khi cần thay
đổi ta thay đổi dòng kích từ I
KT
tỉ lệ với
e
k
d

r
b
+ r
k
dt
Trong đó:
r
b
: Điện trở dây quấn kích thích
r
b
: Điện trở nguồn điện áp kích thích. Hình 6

k
: Số vòng dây quấn của dòng kích thích.
Khi điều chỉnh từ thông ta thấy tốc độ động cơ tăng cao hơn so với tốc độ
định mức.

Tốc độ lớn nhất bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện.
Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay động cơ thì đồng thời điều khiển
chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi và bộ cảm ứng điều khiển cũng giảm rất
nhanh khi giảm từ thông kích thích theo biểu thức:
(K)
2
- 8 - Thiết bị điện điện tử
I
k
= +
k
M M
dm
M I


max
ĐT cơ bản ĐT cơ tự nhiên

2

1

đm
+ -
I
E

r
k

W
k
r
bk
I
k
Thiết kế tốt nghiệp
K
Do điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm từ
Thông nên đối với các động cơ mà từ thông định
mức năm ở chỗ tiếp giáp vòng tuyến tính bão
hoà của đặc tính từ hoá thì có thể coi việc điều
chỉnh là tuyến tính và hằng số C phụ thuộc vào
thông số kết cầu của máy điện
k
kb
k
C
rr
C
iC

+
==
.
Hình 8
* Đánh giá:
- Giải điều khiển tốc độ : Hạn chế trong khoảng (2 ữ 3)
đm
, lý thuyết có thể

tăng hơn nhng thực tế không tăng đợc vì phần cơ máy không chịu nổi.
- Sai số: Dùng phơng pháp này Đ TC giảm từ thông dốc hơn đờng ĐTC tự
nhiên sai số nhiều hơn
- Độ trơn: : đợc điều chỉnh bằng 2 cách: dùng điện trở phụ, quá
nguồn điện áp. Cả hai phơng pháp này cho phép điều khiển liên tục bởi đờng kích từ
chỉ chiếm (2ữ5)%I.
- Kinh tế : Tổng hao điểu khiển là không đáng kể và đạt kết quả, điểu khiển tốc
độ động cơ bằng chỉ áp dụng loại có tải P không đổi.
* Điều khiển tốc độ bằng điện áp phần ứng:
Nguyên lý: Để điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng (U) động cơ điện một
chiều KTĐL cần có các thiết bị nguồn nh máy phát điện một chiều KTĐL, các bộ
biến đổi, v v. Các bộ biến đổi này chức năng biến đổi năng lợng điện xoay chiều
thành điện một chiều có sức điện động E đợc điều khiển bởi U
đk
. Các bộ phận có R
b
và L
b
.
Hình 9
Sơ đồ khối Sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập
ở chế độ xác lập có thể viết đợc phơng trình đặc tính của hệ thống nh sau:
E
b
- E = I(R
b
+ R
đ
)
E

b
R
b
+ R
đ
K
đ
K
đ
- 9 - Thiết bị điện điện tử
L
k
(U
đk
)
I
kk
BBĐ
Đ
LK
U
đk
E
b
(U
đk
) U E

R
b

R
đ
= - I



= hay
*

= (
*
)
2
kết quả ta có điện tích cảm ứng
Thiết kế tốt nghiệp
M

Vì từ thông của động cơ đợc giữ nguyên không đổi nên độ cảm ứng đặc tính
cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp U
đk
của hệ thống, do đó có thể nói phơng pháp điều chỉnh này là triệt để.
Để xác định giải điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống
bị chặn bởi các đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với phần ứng định mức và từ thông
cũng đợc giữ nguyên ở các giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị
giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về momen khởi động. Khi momen tải là
định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là :
M
đm

M

đm

Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải tần điều chỉnh
phải có momen ngắn mạch là:
M
nmin
= M
c max
= K
M
.M
đm
Trong đó K
M
là hệ số quá tải về moomen
Vì đặc tính là những đờng song song nên theo định nghĩa về độ cảm ứng điều
khiển có thể viết
1 M
đm

M
đm

Omax
.
M
đm
(K
M
- 1).M

đm
/ K
M
- 1
- 10 - Thiết bị điện điện tử
=
O
(U
đk
) -

max
=
Omax
-

min
=
Omin
-

min
= (M
nmmin
- M
đm
) = (K
M
- 1 )

Omax
- - 1
D = =


Omax

max

Omin

min

đk1

đk i
M,I
M
đm
M
nmmin
Thiết kế tốt nghiệp
Hình 10
Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cảm ứng các đặc tính cơ trong toàn bộ
dải điều chỉnh là nh nhau, do đó độ sụt dốc tơng đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc
tính thấp nhất của các dải điều chỉnh. Hay nói cách khác nếu tại đặc tính cơ thấp
nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vợt quá giá trị sai số cho phép thì hệ
truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép.
Sai số tơng đối của tốc độ ở ĐTC thấp nhất là:

Omin
-
min
M
đm

Omin

Omin
.
Omin
Nếu các giá trị M
đm
,
Omin
, s
CD
là xác định thì có thể tính đợc giá trị tối thiểu
của độ cảm ứng điều chỉnh sao cho sai số không vợt quá giá trị cho phép trong suốt
quá trình điều khiển điện áp phần ứng thì trong kích thích đợc giữ nguyên , do đó
momen tải cho phép của hệ số sẽ là không đổi
M
C
= K
đm
.I
đm
= M
đm
Phạm vi điều chỉnh tốc độ và momen năm trong HCN bao bởi các đờng thẳng

=
đm
, M=M
đm
và các trục toạ độ. Tổn hao năng lợng là tổn hao trong mạch phản
ứng, nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ.
E
b
= E + I ( R
b
+ R
đ
)
IE
b
= I E + I
2
( R
b
+ R
đ
)
Nếu đặt R
b
+ R
đ
= R thì hệ số biến đổi năng lợng của hệ sẽ là:
I E
I E

+ I
2
R + [ MR/(K
đm
)
2
]
Hình 11
* Nhận xét:
- Giải điều khiển có thể đạt 5 ữ 10, nếu đờng đặc tính càng dốc thì giải điều
khiển càng phức tạp.
- 11 - Thiết bị điện điện tử
s = = s =
= =

M 1

1
x=0
x=-1
Thiết kế tốt nghiệp
- Bộ biến đổi có điện trở càng lớn thì sai số càng nhiều.
- Độ trơn : Các bộ phận biến đổi có thể điều chỉnh đợc liên tục vì đờng
dòng điều khiển bé.
- Đối với động cơ điện 1 chiều đây là phơng pháp kinh tế nhất vì tổn hao công
suất ít.
- Nếu xét về động cơ: Là phơng pháp không kinh tế vì giá thành đầu t cao, chỉ
sử dụng phơng pháp này trong vùng t/độ < t/độ định mức.
Phần III - Khái quát các phơng pháp chỉnh lu dùng Thyristor
I. Chỉnh lu nửa chu kỳ

1/ Sơ đồ mạch điện
2/ Nguyên lý: Khi đặt vào cuộn sơ cấp một điện áp
xoay chiều U
1
= U
1m
sint thì thứ cấp biến áp cảm ứng
một điện áp xoay chiều U
2
= U
2m
sint. Tại nửa chu kỳ Hình 12
đầu A có điện thế (+) hơn đầu B, ta có điện áp thuận (+) đặt trên Anode và điện thế
(-) đặt vào Katode của Thyristor. Nếu ta cấp xung điều khiển tại góc mở nào đó
thì Thyristor sẽ dẫn dòng điện qua tải. ở nửa chu kỳ sau A(-) và B(+), lúc này có
điện thế ngợc đặt trên Thyristor, lúc này Thyristor chuyển từ trạng thái mở sang
trạng thái khóa, nửa chủ kỳ tiếp theo khi A(+) và B(-), lại có xung điểu khiển cho
Thyristor , Thyristor lại dẫn tuần tự nh trên, ở sơ đồ này có điện áp đập mạnh.
3/ Đồ thị điện áp sẽ có dạng nh sau:
- 12 - Thiết bị điện điện tử
U
U
1
U
2
R L
T

1

2
t
2 3 4
Thiết kế tốt nghiệp
Hình 13
Từ đó điện áp trung bình ( đối với tải thuần trở)






+
=
2
cos1

dcd
UU
(V)
: Góc mở van
U
d
: Điện áp trung bình
U
do
: Điện áp chỉnh lu khi =0 với U
do
= 0,45U
2

(V)
Điện áp ngợc van phải chịu: U
NV
= 2 U
2
(V)
Hệ số sử dụng biến áp: S
ba
= 3,09.U
d
i
d
Nhận xét: Đây là loại chỉnh lu cơ bản, sơ đồ nguyên lý mạch đơn giản, tuy
vậy các chất lợng điện áp kỹ thuật nh chất lợng điện áp 1 chiều, hiệu suất sử dụng
biến áp xấu. Do đó loại chỉnh lu này ít đợc ứng dụng trong thực tế.
II. Chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp có trung tính
1/ Sơ đồ mạch điện
2/ Nguyên lý:
Tại nửa chu kỳ đầu: Khi A(+), B(-) ta cấp
xung điều khiển cho T1 có dòng tải đi từ A qua T1
đến E qua L,R về F.
Nửa chu kỳ sau: Khi A(-), B(+) ta cấp xung
điều khiển cho T2 có dòng tải đi từ B qua T2 , đến E
qua L, R về F. Hình 14
Nh vậy có dòng qua tải trong 2 nửa chu kỳ của điện áp xoay chiều
3/ Đồ thị

- 13 - Thiết bị điện điện tử
U
1

B T2
A T1
F R L E
U
2
U
2
0
t1 t2 t3
Ud Id
I1
I2
t
t
t
t
0
t1 t2 t3
Ud
Id
I1
I2
t
t
t
t
b. Tải R-La: Tải R
p1 p2 p3
UT1 UT1
Thiết kế tốt nghiệp

Hình 15


- Điện áp trung bình tính trên tải khi tải thuần trở:






+
=
2
cos1

dcd
UU
(V)
Với U
do
: Điện áp chỉnh lu không điều khiển
U
do
= 0,9 U
2
(V)
- Điện áp trung bình khi tải điện cảm lớn, dòng điện và điện áp trên tải liên tục
U
d
= U

do
. cos (V)
- Điện áp ngợc mà van phải chịu
U
nv
= 2 2 U
2
(V)
- Mỗi van dẫn thông 1/2 chu kỳ do đó:
dv
II
2
1
=

- Công suất máy biến áp:
S
ba
= 1,48 I
d
.U
d
Nhận xét: Sơ đồ này chất lợng điện áp tốt hơn so với chỉnh lu 1/2 chu kỳ
nhng phải chế tạo biến áp trung tính và 2 cuộn dây W
1
và W
2
giống nhau.
III. Chỉnh lu cầu 1 pha
1/ Sơ đồ mạch lực

2/ Nguyên lý hoạt động
Tại nửa chu kỳ đầu, điện áp Anốt của T1 (+),
lúc đó Katốt D1 âm (-), nếu có xung điều khiển cho
van T1, đồng thời thì các van này sẽ đợc mở Hình 16
thông để dẫn điện áp lới lên tải, điện áp tải 1 chiều còn bằng điện áp xoay chiều
chừng nào các Thyristor còn dẫn
Nửa chu kỳ sau: Điện áp đổi dấu, Anốt của D2(+), lúc này Katốt T2(-), nếu
có xung điểu khiển cho van T2, đồng thời thì các van này mở thông, dẫn điện áp lới
lên tải.
- 14 - Thiết bị điện điện tử
T2 T1
D1 D2
R L
d
Hính 15
Thiết kế tốt nghiệp
Với sơ đồ này ta nhận đợc điện áp và dòng trên tải và van ở dạng sau:
3/ Đồ thị:
Hình 17
- Điện áp trung bình tính trên tải khi tải thuần trở:






+
=
2
cos1

dcd
UU
(V)
- Điện áp trung bình khi tải điện cảm lớn, dòng điện và điện áp trên tải liên tục
U
d
= U
do
. cos (V)
Với U
do
= 0,9 U
2
- Điện áp ngợc mà van phải chịu
U
nv
= 2 2 U
2
(V)
- Mỗi van dẫn thông 1/2 chu kỳ do đó:
dv
II
2
1
=

- Công suất máy biến áp:
- 15 - Thiết bị điện điện tử

22
0
t1 t2 t3
Ud
Id
IT1
IT2
ID1
ID2
t
t
t
t
t
t
b.
Thiết kế tốt nghiệp
S
ba
= 1,48 I
d
.U
d
= I
d
.U
d
III. Sơ đồ chỉnh lu điện áp 3 pha
1. Sơ đồ mạch điện.
2. Nguyên lý hoạt động

Ba pha điện áp a,b,c dịch pha nhau một
Góc 120
0
, theo các đờng cong điện áp pha, ta
có chênh lệch điện áp của 1 pha dơng hơn 2
pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ (120
0
)
Nguyên tắc mở thông và điều khiển của van ở đây là khi Anốt của van này d-
ơng hơn van đó mới đợc kích mở. Thời điểm hai điện áp của 2 van giao nhau đợc
coi là góc mở thông tự nhiên. Các thyristor chỉ đợc mở thông với góc mở nhỏ nhất
tại thời điểm góc thông tự nhiên.
Nh vậy ta thấy trong chỉnh lu 3 pha, góc mở nhỏ nhất = 0
0
sẽ dịch pha 1
góc là 30
0
3/ Đồ thị điện áp và dòng điện
- Điện áp tải trung bình khi dòng điện liên tục qua tải
U
d
= U
O
. cos Với U
do
= 1,17 U
21
U
21
: Điện áp pha thứ cấp biến áp

- Điện áp ngợc pha van phải chịu:
- 16 - Thiết bị điện điện tử
A B C
a b c R
T1 T2 T3 L
Ud
Id
UT1
t1 t2 t3 t4
I1
I2
I3
t
t
t
t
t
0
Hình 19
Thiết kế tốt nghiệp
U
NV
= 6 U
21
- Giá trị dòng hiệu dụng thứ cấp:
I
hd
= I
d
/ 3

- Dòng điện qua van là:
I
V
= I
d
/ 3
- Công suất máy biến áp:
S
6a
= 1,35 U
d
I
d
Nhận xét: So với chỉnh lu 1 pha thì chỉnh lu 3 pha có chất lợng điện áp 1
chiều tốt hơn, biên độ đập mạch thấp hơn và số lần đập mạch trong một chu kỳ
nhiều hơn, việc điều khiển van bán dẫn trong trờng hợp này cũng tơng đối đơn giản.
Phía thứ cấp máy biến áp tồn tại dòng 1 chiều cho nên lõi sắt máy biến áp
chóng bị bão hoà
Phía thứ cấp máy biến áp phải đấu sao cho co dây trung tính (
0
) và dây
trung tính phải có tiết diện lớn hơn dây pha.
V. Chỉnh lu cầu 3 pha
1/ Sơ đồ mạch điện
2/ Nguyên lý hoạt động
Dòng chạy qua tải là dòng chạy từ
pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm
cần mở Thyristor chúng ta cần cấp 2 xung
điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm
Anốt <+>,một xung ở nhóm Katốt <->).

Nhóm Anốt gồm 3 Thyristor T1, T3, T5
tạo thành nhóm chỉnh lu biến áp 3 pha cho
điện áp (+).
Nhóm Katốt gồm Thyristor T2, T4, T5
Tạo thành nhóm chỉnh lu biến áp 3 pha cho
điện áp (-). Hình 20
Hai nhóm này ghép lại thành cầu 3 pha điều khiển đối xứng
Ví dụ: Tại thời điểm T1 cần mở T1 của pha A phía Anốt, ta cấp xung điểu
khiển X1 đồng thời tại đó chúng ta cấp thêm xung X4 cho T4 của pha B phía Katốt.
Các thời điểm tiếp theo cũng tơng tự. Thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuần tự
theo đúng thứ tự pha.
X anốt X Katốt

1
T1 T4

4
T2 T3

3
T3 T6
- 17 - Thiết bị điện điện tử
A B C
T2 a b c T1
T4 T3
T6 T5
F R L E
Khi cần xung điều khiển, sẽ có
dòng 1 chiều chạy từ pha có điện áp (+)
hơn về pha có điện áp thấp hơn. Khi

góc mở van nhỏ hoặc tại điện cảm lớn,
trong mỗi khoảng dẫn của 1 van ở
nhóm này sẽ có hai van ở nhóm kia đỗi
chỗ cho nhau.
A B C A
X1
X2
X3
X4
X5
X6
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
Ud
Uf
I1
I3
I5
I2
I4
I6
0
UT1
Thiết kế tốt nghiệp

6
T4 T5

5
T5 T2

2
T6 T1
3. Đồ thị điện áp và xung điều khiển



Hình 21
- Điện áp tải trung bình khi dòng điện liên tục qua tải
U
d
= U
do
. cos Với U
do
= 2,34 U
2
- Điện áp ngợc pha van phải chịu:
U
NV
= 6 U
2f
Với U
2f
= U
d
/ 3 (V)
- Giá trị dòng hiệu dụng chạy trong mỗi Thyristor:
I
hd
= I

d
/ 3
- 18 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp
- Dòng điện hiệu dụng của tứ cấp máy biến áp
d
II
3
2
2
=
- Công suất máy biến áp:
S
6a
= 1,05 U
d
I
d
Nhận xét: Hiện nay chỉnh lu cầu 3 pha là cơ sở để có chất lợng điện áp tốt
nhất, hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt nhất. Nhng đây cũng là sơ đồ phức tạp nhất.
+ Công suất MBA:
S
BA
= 1,05 . I
d
. U
d
* Các sơ đồ chỉnh lu ở trên dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển đợc
khi mở, còn khoá theo điện áp lới cho nên truyền động ran đảo chiều khó khăn và
phức tạp. Cấu trúc mạch lực cũng nh cấu trúc mạch điều khiển có yêu cầu an toàn

cao và logic điều khiển chặt chẽ.
VI. Truyền động Tiristo - động cơ 1 chiều có đảo chiều quay.
Có 2 nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động đảo chiều.
- Giữ nguyên chiều dòng điện phản ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ.
- Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng phần ứng. Trong thực tế các sơ
đồ đảo chiều đều thực hiện theo 1 trong 2 nguyên tắc trên và phân ra 5 loại sơ đồ
chính:
a. Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng đảo
chiều dòng kích từ.
b. Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng công
tắc chuyển mạch ở phần ứng (giữ từ thông không đổi)
- 19 - Thiết bị điện điện tử
U
s
L
KT
ThiÕt kÕ tèt nghiÖp
c. TruyÒn ®éng dïng 2 bé biÕn ®æi cÊp cho phÇn øng ®iÒu khiÓn riªng.
d. truyÒn ®éng dïng 2 bé biÕn ®ái nèi song song ngîc ®iÒu khiÓn chung
- 20 - ThiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn tö
U
t
n
n
t
~
kt
L
u
cl

1
cl
2
kt
L
Thiết kế tốt nghiệp
e. Truyền động dùng 2 bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung:
u
kt
Mỗi loại đều có những u nhợc điểm riêng và thích hợp với từng loại tải và yêu cầu
công nghệ
- Loại a: Dùng cho công suất lớn, rất ít đảo chiều
- Loại b: Dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp
- Loại c: Dùng cho * giải công suất, tần số đảo chiều lớn
- Loại d,e: Dùng cho công suất vừa và lớn có tần số đảo chiều cao
So với 3 loại trên thì nó đảo chiều êm hơn nhng có kích thớc cồng kềnh, vốn đầu t
và tổn thất lớn hơn.
- 21 - Thiết bị điện điện tử
u
kt
L
O
G
FX
2
FX
1
A B C
U
1

1
I
UI
SI
1
SI
2
b
1
b
2
U
2

2
Thiết kế tốt nghiệp
Về nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển có thể chia làm 2 loại chính điều khiển
riêng và điều khiển chung
* Truyền động đảo chiều điều khiển riêng
Khi điều khiển riêng hai bộ biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, tại một thời điểm chỉ
phát xung điều khiển vào 1 bộ biến đổi còn bộ kia bị khoá do không có xung điều
khiển
Hệ có 2 bộ biến đổi là BĐ
1
và BĐ
2
có các mạch phát xung điều khiển tơng ứng là
FX
1

và FX
2
. Trật tự hoạt động của các bộ phát xung này đợc quy định bởi các tín
hiệu logic b
1
và b
2
. Quá trình hãm và đảo chiều có thể đợc mô tả bằng đồ thị thời
gian.
Trong khoảng thời gian 0 ữ t
1
, BĐ
1
làm việc ở chế độ chỉnh lu với góc
1
<
2

còn
bộ BĐ
2
khoá. Tại t
1
phát lệnh đảo chiều bởi i
Lđ
, góc điều khiển
1
tăng đột biến đến
lớn Rơn /2, dòng phần ứng giảm dần về 0. Lúc này cắt xung điều khiển để khoá
BĐ

1
, thời điểm t
2
đợc xác định bởi cảm biến dòng điện không SI
1
. Trong khoảng
thời gian trên t = t
3
t
2
BĐ
1
bị khoá hoàn toàn, dòng điện phần ứng bị triệt tiêu. Tại
t
3
, đông cơ I vẫn còn dơng, tín hiệu logic b
2
tính cho FX
2
mở ĐB
2
với góc
2
> /2
và sao cho dòng phần ứng không vợt quá giá trị cho phép, động cơ đợc tái sinh, nếu
nhịp điệu giảm
2
phù hợp với quán tính của hệ thì có thể duy trì dòng điện bám và
dòng điện khởi động ngợc không đổi, điều này đợc thực hiện bởi các mạch vòng
điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống

- 22 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp
t
t
0
1
i
Lđ
t
1
0
t
i
t
2
t
0
t
i
1L
t
0
i
2L
t
0
b
1
1
1

1
t
0
1
b
2
Trên sơ đồ của khối logic LOG, i
Ld
, i
1L
, i
2L
là các tín hiệu logic đầu vào; b
1
, b
2
là các
tín hiệu logic đầu ra để khoá các bộ phát xung điều khiển
i
Lđ
= 1 phát xung điều khiển mở BĐ
1
L
iđ
= 0 phát xung điều khiển mở BĐ
2
i
1L
(i
2L

) = 1 có dòng chạy qua BĐ
1
(BĐ
2
)
b
1
(b
2
) = 1 khoá bộ phát xung FX
1
(FX
2
)
* Truyền động đảo chiều kiểu chung:
Hình bên là 1 ví dụ về hệ Tisisto động cơ đảo chiều điều khiển chung, tại 1 thời
điểm có cả hai bộ biến đổi đều nhận đợc xung mở nhng chỉ có 1 bộ biến đổi cấp
dòng cho nghịch lu, còn bộ biến đổi lu làm việc ở chế độ đợi.
- 23 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp
i
ii
i
d1
L
CB
K
CB
i
cb

E
L
R
BĐ
2
I
cb
L
CB
L
CB
i
d1
BĐ
1
a
b
c
Đặc tính điều khiển của BĐ
1
là dòng I, đờng II là của BĐ
2
. Giả thiết
1
< /2;
2
<
/2 sao cho
21 dd
EE

thì dòng điện chỉ có thể chảy từ BĐ
1
sang động cơ mà
không thể chảy từ BĐ
1
sang động cơ mà không chảy từ BĐ
1
sang BĐ
2
đợc. Để đạt
đợc trạng thái này thì góc điều khiển phải thoả mãn điều kiện:
2
-
1
hay
2



1
Ii
i
1
0
-1
1
E
d/E

o
E


2

2


1
>E


1
(

1
)

2
/
2

min

2
max
Nếu tính góc chuyển mạch à và góc khoá

thì giá trị lớn nhất của góc điều khiển

của bộ biến đổi đang ở chế độ nghịch lu phải đợi là
max
= - (à
max
+

)
Giá trị nhỏ nhất của góc điều khiển của bộ biến đổi đang làm việc ở chế độ chỉnh lu
là:
- 24 - Thiết bị điện điện tử
Thiết kế tốt nghiệp

min
à +
Nếu chọn
21 dd
EE =
thì
1
+
2
= và ta có phơng pháp điều khiển chung đối
xứng, lúc này dòng điện trong mạch vòng giữa 2 bộ biến đổi sẽ triệt tiêu và dòng
điện trung bình chảy vòng qua 2 bộ biến đổi cũng triệt tiêu:
I
cb
=
0
21
=

+
cb
dd
R
EE
Trong đó R
cb
là điện trở trong mạch vòng cân bằng
Trong thực tế điều khiển, thờng dùng phơng pháp điều khiển chung không đổi xứng,
tức là
2
> -
1
, khi đó
21 dd
EE >
và không có dòng cân bằng
Trong các phơng pháp điều khiển chung, mặc dù đã đảm bảo
2d
E

1
E
tức là
không xuất hiện giá trị trung bình của dòng cân bằng, song giá trị tức thời của sđđ
các bộ chỉnh lu C
d1
(t), C
d2
(t) luôn khác nhau, do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay

chiều của dòng điện cân bằng. Để hạn chế biên độ dòng cân bằng thờng dùng các
cuộn kháng cân bằng L
cb
- 25 - Thiết bị điện điện tử