Đồ án tổng hợp điện cơ cầu 1 pha 2T - 2D

Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
Mục lục
STT NộI DUNG TRANG
1 Lời nói đầu 2
2 Phần I : Phân tích lựa chọn phơng án
truyền động điện
4
3 Phần II : Chọn và phân tích mạch
động lực
12
4 Phần III : Chọn và phân tích mạch
điều khiển
76
5 Phần IV : Tính chọn thiết bị 93
6 Phần V : Xây dựng đặc tính tĩnh 101
7 Phần VI : Thuyết minh sơ đồ nguyên
lý
104
8 Tài liệu tham khảo
Lời nói đầu
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá hiện nay, ngành tự động hoá
đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng các hệ thống truyền động theo
GVHD: SVTK:
1
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
vòng 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 lợng 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
đợc 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 nh hiện nay, thì việc
tự động hoá 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 trờng, em đã đợc làm quen với các
môn học thuộc ngành . Để áp dụng lý thuyết với thực tế trong học kỳ này chúng em
đợc 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 trớc sử dụng bộ biến đổi chỉnh lu có điều
khiển cầu 1 pha 2T,2D .
Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn T.s
Đào Thanh và các thầy giáo trong bộ môn, đến nay đồ án của em đã đợc hoàn thành.
Bản đồ án của em gồm hai phần chính :
Phần thuyết minh : gồm 6 phần :
1. Phân tích lựa chọn phơng án truyền động điện .
2. Chọn và phân tích mạch động lực .
3. Chọn và phân tích mạch điều khiển.
4. Chọn thiết bị .
5. Xây dựng đặc tính tĩnh .
6. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý .
Phần bản vẽ : gồm 3 bản vẽ khổ A
0
1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống.
GVHD: SVTK:
2
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
2. Giản đồ dòng, điện áp trên mạch động lực và mạch điều khiển.
3. Đặc tính tĩnh hệ thống.
Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, các tài liệu tham khảo có hạn, nên đồ
án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đợc sự chỉ bảo, góp ý của
các thầy,cô giáo cùng các bạn để bản đồ án của em đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn, cảm ơn thầy Đào Thanh

đã giúp đỡ em để bản thiết kế hoàn thành đúng thời hạn.
Thái Bình, ngày Tháng năm 2007
Sinh viên thiết kế

phần I : phân tích lựachọn phơng án
truyền động điện
GVHD: SVTK:
3
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
*Khái niệm chung:
* Nội dung:
- Để thiết kế hệ thống truyền động cho một đối tợng truyền động ta phải căn
cứ vào đặc điểm công nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lợng mà đa ra phơng án
hợp lý. Với mỗi một đối tợng truyền động có thể thực hiện bằng các truyền động
khác nhau. Mỗi phơng án đều có những u nhợc điểm của nó, nói chung phơng án đa
ra cần đảm bảo các yêu cầu của đối tợng cần truyền động. Phải đảm bảo đợc các chỉ
tiêu về mặt kỹ thuật cũng nh về mặt kinh tế, trong đó chỉ tiêu kỹ thuật là quan trọng
hàng đầu. Thông thờng một hệ thống tốt hơn về mặt kỹ thuật cũng nh tốn kém hơn
về mặt kinh tế. Do vậy tuỳ thuộc yêu cầu chất lợng và độ chính xác của sản phẩm ta
cho chọn hệ thống truyền động điện nhằm đa ra một hệ thống đảm bảo yêu cầu
mong muốn.
* ý nghĩa:
- Việc lựa chọn phơng án truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng. Nó liên
quan đến chất lợng sản phẩm cũng nh ảnh hởng đến hiệu quả kinh tế của sản xuất.
Nếu nh lựa chọn đúng thì chúng ta có thể tăng năng xuất làm việc, hạn chế đợc
những hành trình thừa, chất lợng sản phẩm sẽ tốt hơn, do đó hiệu quả kinh tế sẽ cao
hơn. Kết quả sẽ hoàn toàn ngợc lại nếu ta lựa chọn không đúng và nó còn gây ra tổn
thất không ngờ trớc.
* phơng án lựa chọn:
- Muốn chọn đợc hệ thống phù hợp với yêu cầu chúng ta phải đa ra các phơng

án có thể đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật sau đó đánh giá những u nhợc điểm mà chọn
cho hợp lý.
I. chọn phơng án truyền động điện:
GVHD: SVTK:
4
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
-Để thiết kế hệ thống truyền động điện ngời thiết kế phải đa ra nhiều phơng án
khác nhau. Rồi sau đó so sánh các phơng án trên hai phơng diện kinh tế và kỹ thuật
để chọn ra phơng án tối u nhất. Phơng án tối u nhất là phơng án đáp ứng đợc yêu cầu
đề ra đồng thời là phơng án đảm bảo về mặt kỹ thuật và chi phí thấp nhất.
I.1 : phân tích chọn động cơ truyền động và phơng án điều chỉnh tốc độ
- Động cơ là thiết bị truyền chuyển động chính cho máy sản xuất , là đối tợng
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 đợc chọn phải thoả mãn các điều kiện công nghệ yêu 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 lợt 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 :
+ Động cơ không đồng bộ : bao gồm động động cơ không 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 nh các phơng pháp điều
chỉnh tốc độ của chúng .

I.1.1: Động cơ điện xoay chiều :
GVHD: SVTK:
5
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
I.1.1.1 : Động cơ không đồng bộ
- Đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế, u điểm là cấu tạo đơn giản, đặc biệt là
loại rô to lồng sóc. So với máy điện một chiều thì giá thành hạ vận hành tin cậy trực
tiếp dùng điện lới không cần dùng các thiết bị biến đổi khác nhợc điểm là điều khiển
và khống chế các quá trình quá độ khó khăn, với động cơ lồng sóc thì chỉ tiêu khởi
động xấu hơn.

đc
r
f

hình 1
i
1
i
2
u
f
i
à
x
1
r
1
x
2

r'
2
/
s
x
à
r
à
n
m
m
th
r
f = 0
r
f
#

0
n
1
hình 2 hình 3
Hình 1 : Sơ đồ nguyên lý động cơ không đồng bộ
Hình 2 : Sơ đồ thay thế
Hình 3 : đặc tính cơ

Ngời ta đã chứng minh đợc phơng trình đặc tính cơ :
GVHD: SVTK:
6
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC

Trong đó :
U
f
: là giá trị hiệu dụng của điện áp pha sta to
R
2
,
,R
1
: là điện trở rô to và stato đã quy đổi
S : hệ số trợt của động cơ
Hệ số trợt tới hạn
X
nm
=X
1
+ 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 :
Stha
Sth
S
S
Sth
SthaMth
M
2
).1.(.2

++
+
=
Trong đó :
).(.2
.3
2
1
2
11
2
nmXRR
U
Mth
f
+
=

Với Xnm = X1+X2 : là điện kháng ngắn mạch
Mth : Mô men tới hạn
a = R1/R2 : Hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch của động cơ
GVHD: SVTK:
7
1
1



=
S

nm
th
X
R
S
2
=
SX
S
R
R
s
R
U
M
nm
f








+

+
=
2
2
,
1
2
,
3
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
Sth = R2/Xnm : hệ số trợt tới hạn

1
1



=S
: Hệ số trợt .
Từ phơng trình đặc tính cơ ta đa ra các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ nh
sau :
- Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ .
- Thay đổi điện áp U khi tần số f = const .
- Thay đổi điện trở mạch roto .
- Thay đổi công suất trợt ( thay đổi số đôi cực ) .
a. Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ .

- Sức điện động của động cơ đợc cho bởi công thức sau :
U1 = E = 4,44.W1.f1.Kdq1. = C.f1. => = U1/C.f1 (*)
Giả sử f = fcb = 50Hz , U1 = const.
+ Nếu điều chỉnh f > fcb : Từ (*) ta thấy khi f tăng thì giảm ( vì U = const) muốn
giữ cho mômen không đổi ( M = K. .I2.cos = const ) thì I2 phải tăng lên I2 >
I2đm . Nh 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 tăng dòng từ hoá I
tăng mạch từ bão hoà , cos giảm , tổn hao lớn , nhiệt độ tăng quá nhiệt độ cho phép
.
Do vậy khi điều chỉnh tần số ( dùng bộ biến tần ) ngời ta thờng đi kèm với việc thay
đổi điện áp để giữ cho = const điều này rất phức tạp .
b. Thay đổi điện áp U khi f = const .
GVHD: SVTK:
8
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
đc
r
f
đaxc
n
m
m
th
r
f = 0
r
f
#

0

n
1
m
th1
m
th2
-Vì mômen động cơ tỉ lệ bình phơng điện áp vì vậy khi thay đổi điện áp đặt vào stato
sẽ thay đổi đợc mômen và thay đổi đợc tốc độ . Để điều chỉnh đợc điện áp phải có bộ
biến đổi điện áp xoay chiều ( ĐAXC ) thông thờng 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
Phơng pháp điều chỉnh điện áp mạch roto chỉ thích hợp với những truyền động mà
mômen tải là hàm tăng theo tốc độ nh quạt gió , bơm li tâm
c. Thay đổi tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto .
n
1
rf
#

0
rf = 0
mth
m
n
Ta có thể điều chỉnh trơn điện trở mạch roto bằng các van bán dẫn , u thế là dễ tự
động hoá việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch roto động cơ đợc xác định theo biểu
thức .
GVHD: SVTK:
9

Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
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 mômen tới hạn của động cơ không thay đổi và độ
trợt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở .
S = Si.Rr/Rrd
Trong đó : S : Độ trợt khi điện trở mạch roto là Rr .
Si : : Độ trợt khi điện trở mạch roto là Rrd .
Mặt khác :
Si
RrdI
Rrd
Rr
Si
RrrI
S
RrrI
M
.
3

.3
.
.3
1
2
1
2
1

2



===
Khi thay đổi điện trở mạch roto thì mômen thay đổi => tốc độ thay đổi .
Thông thờng chọn Rf ở chế độ dài hạn , chọn bằng vật liệu có nhỏ .
Phơng 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 phơng 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 nhng nó có nhợc điểm là ở vùng tốc độ thấp do hệ số trợt S lớn nên gây
tổn hao nhiều.
P
s
= P
đt
. S
d. Điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh công suất trợt ( thay đổi số
đôi cực ) .

GVHD: SVTK:
10
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
n
m
m
th
n
1
p

= 1
p
= 2
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.
I.1.1.2: Động cơ đồng bộ .
- Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ nh hình vẽ
- Hình 1 : sơ đồ nguyên lý
- Hình 2 : đặc tính cơ
đc
+
-

n
0
m
th
m
n
Hình 1 Hình2
- Động cơ đồng bộ sử dụng cho hệ truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao . Động
cơ đồng bộ thờng dùng cho các máy bơm , quạt gió , các hệ truyền động của nhà
máy luyện kim .
GVHD: SVTK:
11
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- Ưu điểm là có độ ổn định tốc độ cao hệ số cos và hiệu suất lớn , vận hành có độ
tin cậy cao .

- Mạch stato tơng 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 .
p
f
1
1
2


=
(1)
Trong phạm vi mômen cho phép M<Mmax đặc tính cơ là tuyệt đối cứng.
M>Mmax thì tốc độ động cơ sẽ mất đồng bộ .
Từ (1) ta thấy khi thay đổi f thì sẽ thay đổi đợc 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 nh bộ biến đổi của động cơ Rôto lồng sóc. Mặt khác do công nghệ là
yêu cầu có chất lợng cao nếu sử dụng máy điện đồng bộ thì thời gian mở máy sẽ lâu
và tốn nhiều thời gian nh vậy thì năng suất lao động không cao.
I.1.2 : Động cơ một chiều .
- Đặc điểm chung của động cơ điện một chiều là hoạt động tin cậy, có mô men
lớn, điều chỉnh tốc độ đơn giản hơn máy điện xoay chiều, nhng nhợc 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 .

GVHD: SVTK:
12
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- Với động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ đợc ghép nối tiếp với
phần ứng .
- Phơng trình đặc tính cơ điện :
KC
R
IKC
U
=
.

Phơng trình đặc tính cơ .
2
KCIM
KC
R
KCM
U
=
=

Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính cơ điện và đặc tính cơ cho nh trên hình vẽ .

đc
r
f
ckt
+

-
u
Ư
n
m
r
f = 0
r
f
#

0

Từ phơng 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 dòng điện có giá trị nhỏ hơn định
mức . ở vùng có dòng điện lớn hơn do mạch từ bão hoà nên từ thông hầu nh không
đổi và có dạng gần tuyến tính . Do đó loại động cơ này không nên dùng cho hệ
truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao mà sử dụng cho những hệ truyền động có
GVHD: SVTK:
13
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
yêu cầu tốc độ thay đổi theo phụ tải . Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả
năng quá 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 .
Vì từ thông phụ thuộc dòng điện nên khả năng chịu tải của động cơ không chịu ảnh
hởng của sụt áp lới .

I.1.2.2: Động cơ một chiều kích từ độc lập :
- Phơng trình đặc tính cơ điện :
I
K
R
K
U


=
- Phơng trình đặc tính cơ :
M
K
R
K
U
2
)(



=
Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính cơ và đặc tính cơ điện cho nh hình vẽ :
u
Ư
-
+
ckt
đc

m
n
n
o
* Nhận xét :
- Đặc tính cơ có dạng đờng thẳng và có độ cứng cao . Khi động cơ làm việc với tốc
độ không đổi thì mômen điện từ bằng mômen cản trên trục động cơ . Điểm làm việc
tơng ứng với điểm giao giữa đặc tính của động cơ và đặc tính mômen cản của phụ
tải .
- Từ phơng trình đặc tính cơ ta đa ra các phơng pháp điều chỉnh tốc độ nh sau :
- Phơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động cơ .
- Phơng pháp thay đổi từ thông .
GVHD: SVTK:
14
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- Phơng pháp thay đổi điện áp phần ứng .
a. Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng .
- Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ nh hình vẽ
đc
ckt
+
-
u
Ư
r
f

n
o
n

m
n
1
n
2
m
dm = Mc
r
f = 0
r
f # 0
r
f # 0
a
b
c
- Khi động cơ làm việc định mức Mđm = Mc .
- Muốn thay đổi tốc độ ta đóng các điện trở phụ khi đó I giảm đột biến , do quán tính
cơ nên tốc độ cha kịp biến đổi . Trên hệ toạ độ (M) điểm làm việc chuyển từ a sang
b . Mômen giảm M<Mc => tốc độ giảm làm I lại tăng lên và tiến tới làm việc xác lập
tại c với tốc độ
2
<
1
- Khi thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ thì :
+
2
= U/Kđm = const .
+ = -(Kđm)
2

/R Phụ thuộc vào R .
R càng tăng thì càng giảm và đặc tính cơ càng mềm . Đây là điều hoàn toàn
không mong muốn .
* Nhận xét :
- Phơng 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 phơng pháp điều chỉnh không triệt để dải điều
chỉnh phụ thuộc giá trị của mômen cản , độ chính xác duy trì tốc độ không cao , độ
tinh chỉnh kém .
GVHD: SVTK:
15
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- 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
có hạn , và việc điều chỉnh không trơn . Tất cả những nguyên nhân trên đều hạn chế
dải điều chỉnh
- Đặc biệt phơng pháp này gây tổn thất nhiều năng lợng do đó giảm hiệu suất hệ
thống .
b. Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi từ thông .
- Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi từ thông nh hình vẽ .
đc
ckt
+
-
u
Ư

n
a
'
a

b
'
a
''
b
''
tn

1

2
c
- Khi điều chỉnh từ thông ngời ta không đặt vấn đề tăng từ thông vì :
+ Không cho phép nâng dòng kích từ lớn hơn định mức . Hơn nữa nếu
= đm mà tiếp tục tăng thì mạch từ bão hoà từ thông không thể tăng đợc nữa . vì
vậy khi điều chỉnh từ thông ngời ta sẽ giảm từ đm trở xuống .
M
xK
Ru
xK
Udm
I
xK
Ru
xK
Udm
x
2
)(

==
khi giảm đm xuống 1, 2 với 1 > 2 .
Tại A có : xlA
Mc = const
= đm
GVHD: SVTK:
16
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- Khi giảm từ đm xuống 1 do quán tính cơ cha kịp thay đổi nên cha 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 đm xuống 2 do quán tính cơ cha kịp thay đổi nên cha thay đổi
và chuyển sang A , M giảm xuống M
A
> Mc => tốc độ tăng và động cơ làm việc
xác lập tại B .
- Nh vậy khi giảm từ thông tốc độ có thể tăng hoặc giảm chứng tỏ phải có một giá trị
cực trị thoả mãn .
đm giảm > cực trị thì tốc độ giảm .
đm giảm < cực trị thì tốc độ tăng .
- Khi thay đổi từ thông thì :
Mnm = KI = var .
Ru
K
2
)(

=
Khi càng giảm thì đặc tính cơ càng dốc ( đây là điều hoàn
toàn không mong muốn vì sẽ làm cho St tăng )
* Nhận xét :
Khi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông thì
- Vì công suất mạch kích từ nhỏ nên việc điều chỉnh là dễ dàng và tổn hao công suất
ít
- Khả năng tự động hoá cao .
- Độ cứng đặc tính cơ giảm mạnh khi từ thông giảm và tốc độ không tải lý tởng
tăng , sai lệch tĩnh tăng .
- Dải điều chỉnh khi thay đổi từ thông nói chung là không rộng .
GVHD: SVTK:
17
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- 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 thờng thì phải đồng thời giảm I => mômen
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 nh hình vẽ .
đc
ckt
nomax = no1
n
m
bbđ
u

đk
nomin = no5
no2
no3
no4
M
dmK
R
dmK
Ux
I
dmK
R
dmK
Ux
2
)(



==
Khi U giảm thì tốc độ giảm
dmK
Ux
x


=
0
cũng giảm khi U giảm .

R
K
2
)(


=
= const .
Dải điều chỉnh lớn :
1
1
max0


=
Kqt
Mdm
D



Trong đó Kqt : hệ số quá tải Kqt < 2
GVHD: SVTK:
18
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
Độ trơn điều chỉnh :
1
1
=
+

i
i
i



* Nhận xét :
- Đây là phơng pháp đợc đánh giá tốt , nó là phơng 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 tởng , phơng
pháp này đảm bảo sai số tốc độ nhỏ , khả năng quá tải lớn , dải điều chỉnh rộng và
tổn thất năng lợng 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 không thay đổi nên giảm sai lệch tĩnh - Đặc
biệt phơng 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 nh các phơng pháp điều chỉnh tốc độ đối
với từng loại động cơ . Đồng thời căn cứ vào yêu cầu công nghệ đòi hỏi thiết kế hệ
truyền động điện với chất lợng 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 thờng xuyên nên ta chọn động cơ một chiều kích từ độc lập làm động cơ
cho truyền động chính và chọn phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi
điện áp mạch phần ứng vì những u điểm nổi bật của chúng .
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
GVHD: SVTK:
19

Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- 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 lu bán dẫn : Chỉnh lu Tiristor hoặc Diôt
- Bộ biến đổi chỉnh lu 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 thờng 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 nh sau :
bbđ
u
đk
u
kF
đ
đk
u
F =
u
D
Ngời ta đã chứng minh đợc :
KF
F
KF
KF
KF
KFFFFFFF

i
C
R
U
i
iCKKE


=
=
==



K
F
: Hệ số cấu trúc máy phát .
C : Hệ số góc của đặc tính từ hoá .
GVHD: SVTK:
20
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
Vậy sức điện động của máy phát tỉ lệ điện áp kích thích bởi hệ số hằng K
F
KFFF
UKE =
Khi ta thay đổi U
KF
sẽ thay đổi đợc E
F
tức là thay đổi đợc điện áp đặt lên động cơ

Nếu đặt R = R
F
+ R
D
Thì ta có phơng trình đặc tính của hệ nh sau :
I
K
R
U
K
K
KF
F


=
KD
KDKF
KF
F
U
M
UU
M
K
R
U
K
K
.

).(
)(
0
2





=
=
Từ hệ trên ta thấy khi điều chỉnh dòng kích thích máy phát thì điều chỉnh đợc tốc độ
không tải còn độ cứng đặc tính cơ thì không đổi .
* Nhận xét :
_ Ưu điểm : Đây là một hệ thống cổ điển nhng vẫn thờng đợc sử dụng bởi :
+ Đơn giản , dễ điều chỉnh , độ tin cậy cao , ít phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ
môi trờng .
+ Điện áp ra bằng phẳng gần nh không có sóng hài bậc cao .
+ Dải điều chỉnh D = 10/1ữ30/1 . Khi sử dụng các biện pháp ổn định tốc độ dải điều
chỉnh D có thể đạt D= 100/1ữ200/1
+ Có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp
+ Hệ thống làm việc linh hoạt ở bốn góc phần t
+ Thực hiện tốt việc đảo chiều và các chế độ hãm
+ Phù hợp với tải Mc = const
GVHD: SVTK:
21
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
- Nhợc điểm
+Công suất lắp đặt của hệ thống lớn gấp 5 lần công suất tải
+ Việc gia công 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 nh sau :
+
-
a
b
c
Bằng cách thay đổi giá trị nguồn cấp cho KĐT ta sẽ thay đổi đợc giá trị điện áp ra
của bộ biến đổi và thay đổi đợc tốc độ động cơ .
* Nhận xét :
- Ưu điểm :
Phạm vi điều chỉnh tốc độ tơng đối rộng , dễ chế tạo , bền , giá thành hạ
- Nhợc điểm :
+ Độ linh động điều khiển kém , đảo chiều khó khăn .
+ Quán tính của hệ lớn do ảnh hởng của điện kháng khuếch đại từ .
GVHD: SVTK:
22
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
+ Hệ số công suất thấp , khi điều khiển chịu ảnh hởng phi tuyến của đặc tính từ hoá
mạch từ .
I.2.3 : Bộ biến đổi chỉnh lu không điều khiển + xung áp một chiều .
Sơ đồ nguyên lý nh sau :
bbđ
u
đk
u
d
- Điện áp đặt lên động cơ có dạng xung , muốn vậy phải có bộ nguồn một chiều ,

thông thờng bộ nguồn này lấy từ bộ biến đổi chỉnh lu không điều khiển ( chỉnh lu
điôt ) .
- Điện áp trung bình trên tải có dạng :

.
1.11
2
1
1
0
U
Tck
tU
udt
Tck
udt
Tck
Utb
t
t
t
==+=

Bằng cách thay đổi giá trị của

ta sẽ thay đổi đợc giá trị của Utb và tốc độ động cơ
thay đổi theo .
Về lý thuyết có 3 cách thay đổi

là :

+ Giữ nguyên Tck và thay đổi t1
+ Giữ nguyên t1 và thay đổi Tck
+ Kết hợp cả hai cách trên : Nhng phức tạp và ít dùng thông thờng dùng cách 1
* Nhận xét :
GVHD: SVTK:
23
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
+ 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 trờng , 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 lu bán dẫn : dùng Tiristor
u
d
u
đk
fx
- 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 đợc bằng cách
thay đổi Uđk
- Nguyên lý điều khiển : khi có Uđk thông qua bộ phát xung ( FX ) sẽ điều khiển các
Tiristor và nhận đợc điện áp chỉnh lu . bằng việc thay đổi Uđk ta sẽ thay đổi đợc góc
mở của T và thay đổi đợc 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 vòng kín , hệ thống nâng cao đợc độ cứng đặc tính cơ và mở rộng phạm
vi điều chỉnh . Có thể điều chỉnh vô 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
_ Nhợc điểm

GVHD: SVTK:
24
Thuyết minh đồ án môn học THHĐC
+ Hệ thống chịu nhiều ảnh hởng 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 lu ra có dạng đập mạch rất cao .
* Nhận xét chung :
Sau khi đa ra 4 phơng 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 phơng án
dùng T-Đ . Vì phơng án này có nhiều u điểm phù hợp với yêu cầu công nghệ
GVHD: SVTK:
25