Tính toán, thiết kế, chế tạo mạch điều khiển và ổn định tốc độ động cơ DC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Trường ĐHSP Kỹ thuật Hưng Yên
Khoa điện - điện tử
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn Văn Thức
2. Nguyễn Thị Vân
3. Phạm Đăng Hưng
Lớp : 112071
Khoá học : 2007-2012
Ngành đào tạo :
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo mạch điều khiển và ổn định tốc độ
động cơ DC
v
Số liệu cho trước:
- Các trang thiết bị đo, kiểm tra, biến tần, nguồn công suất tại xưởng thực tập,
thí nghiệm điện
- Các tài liệu, giáo trình chuyên môn.
v
Nội dung cần hoàn thành:
1.
Lập kế hoạch thực hiện
Page 1
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
2.
Phân tích một số phương pháp, đặc điểm, yêu cầu mạch điều chỉnh ổn định
tốc độ động cơ DC.
3.
Tính toán, thiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ DC
đảm bảo yêu cầu:

- P = 300-370W; U = 220V ( Các thồng tin khác được khảo sát trên động cơ
tại phòng TNMĐ)
-
Dải điều chỉnh D = 1/8
-
Sai lệch tĩnh 10%.
-
Kiểm tra chạy thử sản phẩm.
4.
Sản phẩm của đề tài đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật. Quyển thuyết minh
và các bản vẽ mô tả đầy đủ nội dung của đề tài.
5.
Trình bày quyển thuyết minh theo yêu cầu: font – times new roman; lề phải
2.5cm; lề trái 3cm; cách trên 2cm, cách dưới 2cm; đề mục các chương
(phần) chữ viết hoa cỡ 13, các đề mục chính chữ thường in đậm, nội dung
chính chữ 14. Cấu trúc thuyết minh theo yêu cầu hiện hành của bộ môn.
Giáo viên hướng dẫn:
1. Nguyễn Đình Hùng
Ngày giao đề tài: 18-10-2010
Ngày hoàn thành: 18-12-2010
Page 2
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
YÊU CẦU THỰC HIỆN
1.
SV TỰ LẬP KẾ HOẠCH THỰC HIỆN VÀ THÔNG QUA GVHD NGAY
TUẦN ĐẦU TIÊN.
2.
MỖI TUẦN 1 LẦN SV PHẢI CHỦ ĐỘNG THÔNG QUA NỘI DUNG ĐỒ ÁN
(NHỮNG NỘI DUNG ĐƠN GIẢN NGẮN GỌN CÓ THỂ THÔNG QUA MAIL
KHI ĐƯỢC SỰ THỐNG NHẤT CỦA GV).

3.
CHẾ TẠO SẢN PHẨM CẦN ĐƯỢC THỰC HIỆN NGAY SAU TUẦN THỨ 2
VÀ CẦN THƯỜNG XUYÊN THÔNG QUA GVHD, KẾ HOẠCH THÔNG QUA
ĐỘT XUẤT ĐƯỢC BÁO TRƯỚC CHO GVHD 01 NGÀY.
4.
KHI THÔNG QUA ĐỀ TÀI SV PHẢI MANG ĐẦY ĐỦ CÁC HỌC LIỆU CÓ
LIÊN QUAN (VD: TÀI LIỆU THAM KHẢO, BẢN VẼ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ
BOARD, CATALOG….)
5.
TRONG THỜI GIAN THỰC HIỆN NẾU SV KHÔNG THỰC HIỆN ĐÚNG THè
GV SẼ NHẮC NHỞ NẾU TIẾP TỤC TÁI PHẠM GVHD SẼ PHẢN HỒI GỬI
THÔNG TIN VỀ BỘ MÔN, KHOA VÀ NHÀ TRƯỜNG
6.
7.
SAU KHI HOÀN THÀNH SẢN PHẨM VÀ THUYẾT MINH GVHD SẼ CÓ
MỘT BÀI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ XEM CÁC SV CÓ ĐỦ ĐIỀU KIỆN THAM
GIA BẢO VỆ HAY KHÔNG.
8.
TRONG THỜI GIAN THỰC HIỆN SV CÓ THỂ LIÊN HỆ VỚI (GVHD)
THẦY NGUYỄN ĐÌNH HÙNG.
ĐT: 0982331742
MAIL:

Page 3
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG
I. Thyristor
1.1. Cấu tạo
Thyristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn PNPN liên tiếp tạo nên anốt, catôt
và cực điều khiển.

Thyristor gồm một đĩa Silic từ đơn thể loại N, trên lớp đệm loại bán dẫn P
có cực điều khiển bằng dây nhôm, các lớp chuyển tiếp được tạo nên bằng kỹ thuật
bay hơi của Gali
1.2. Nguyên lý hoạt động.
Đặt thyristor dưới một điện áp một chiều , anốt nối vào cực dương, catốt nối
vào cực âm của nguồn điện áp, J
1,
J
3
phân cực thuận, J
2
phân cực ngược. Gần như
toàn bộ điện áp nguồn đặt trên mặt ghép J
2
. Điện trường nội tại Ei của J
2
có chiều
từ N
1
hướng về P2. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với Ei vùng chuyển tiếp
cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra không có dòng điện chạy qua thyristor
mặc dù nó bị đặt dưới điện áp thuận.
Page 4
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Đặc tính volt-ampe của thyristor.
+) Mở thyristor:
Cho một xung điện áp dương U
s
tác động vào cực G (dương so với K), Các
điện tử từ N

2
sang P
2
. Đến đây một số ít điện tử chảy vào cực G và hình thành
dòng điều khiển I
s
chạy theo mạch G- J
3
- K-G còn phần lớn điện tử chịu sức hút
của điện trường tổng hợp của mặt ghép J
2
lao vào vùng chuyển tiếp này, tăng tốc,
động năng lớn bẻ gãy các liên kết nguyên tử silíc tạo nên các nguyên tử tự do mới.
Số nguyên tử mới được giải phóng tham gia bắn phá trong vùng kế tiếp. Kết quả là
phản ứng dây truyền xuất hiện nhiều điện tử chạy vào N
1
qua P
1
và đến cực dương
của nguồnđiện ngoài gây nên hiện tượng dẫn ào ạt, J
2
trở thành mặt ghép dẫn điện,
bắt đầu từ một điểm ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép.
Thyristor khi + U
AK
> 1V hoặc I
G
> I
Gst
thì thyristor sẽ mở. Trong đó I

Gst
là dòng
điều khiển được tra ở sổ tay tra cứu.
+) Khoá Thyristor có 2 cách :
Làm giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng duy trì I
H

Đặt một điện áp ngược lên thyristor, khi đó U
AK
< 0, J
1
và J
3
bị phân cực ngược, J
2

phân cực thuận, điện tử đảo chiều hành trình tạo nên dòng điện ngược chảy từ catốt
về anốt, về cực âm của nguồn điện ngoài.
+) Xét sự biến thiên của dòng điện i(t) khi thyristor khoá :
Page 5
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Từ t
0
đến t
1
dòng điện lớn, sau đó J
1
, J
3
trở nên cách điện. Do hiện tượng

khuếch tán một ít điện tử giữa hai mặt J
1
và J
3
ít dần cho đến hết, đồng thời J
2
khôi
phục tính chất của mặt ghép điều khiển.
1.3. Ứng dụng:
Thyristor được sử dụng trong các bộ nguồn đặc biệt trong mạch chỉnh lưu,
bộ băm và bộ biến tần trực tiếp hoặc các bộ biến tần có khâu trung gian một chiều
Ứng dụng của thyristor trong mạch điều khiển động cơ
Chuyển mạch tĩnh
Khống chế pha
Nạp ăcquy
Khống chế nhiệt
Page 6
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
II . KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP – AM)
1. Giới thiệu chung về khuếch đai thuật toán
Sơ đồ cấu trúc của OP – Am
Mặc dù các thiết kế có thể khác nhau giữa các sản phẩm và các nhà chế tạo,
nhưng tất cảcác mạch khuếch đại thuật toán đều có chung những cấu trúc bên
trong, bao gồm 3 tầng:
a)Mạch khuếch đại vi sai
- Tầng khuếch đại đầu vào — tạo ra độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở
vào cao, thường có đầu ra vi sai
b)Mạch khuếch đại điện áp
- Tầng khuếch đại điện áp, tạo ra hệ số khuếch đại điện áp lớn, độ suy
giảm tần số đơn cực, và thường có ngõ ra đơn

Page 7
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
c)Mạch khuếch đại đầu ra:
- Tầng khuếch đại đầu ra, tạo ra khả năng tải dòng lớn, tổng trở đầu ra
thấp, có giới hạn dòng và bảo vệ ngắn mạch.
1.1. Gương dòng điện
Các phần mạch điện được tô màu đỏ cam là các gương dòng điện. Dòng điện ban
đầu để có thể sinh ra các dòng điện khác được xác định bởi điện áp cấp nguồn và
điện trở 39 kΩ cùng với 2 mối nối pn tạo ra. Dòng điện được tính gần đúng bằng:
(V
S+
− V
S−
− 2V
be
)/39 kΩ.
Trạng thái của tầng khuếch đại đầu vào được điều khiển bởi hai gương dòng điện
bên phía trái. Q10 and Q11 hình thành một nguồn dòng Widlar trong đó điện trở
5 kΩ sẽ đặt dòng điện của cực thu Q10 đến một trị số có tỷ lệ rất nhỏ so với dòng
điện ban đầu. Dòng điện cố định của Q10 cấp dòng cực nền cho transistor Q3 và
Q4 nhưng cũng cấp dòng cực thu cho Q9, trong khi gương dòng điện Q8 và Q9
sẽ cố bám theo độ lớn của dòng cực thu Q3 và Q4. Dòng nay cũng bằng với dòng
điện yêu cầu cho đầu vào, và sẽ là một tỷ lệ nhỏ của dòng điện Q10 vốn đã nhỏ.
Một cách khác để nhìn nhận vấn đề là nếu dòng điện của đầu vào có khuynh hướng
tăng cao hơn dòng điện Q10, thì gương dòng điện Q8, Q9 sẽ tháo bớt dòng điện ra
khỏi chực nền chung của Q3 và Q4, hạn chế dòng đầu vào, và ngược lại. Như vậy,
điều kiện về một chiều của tầng đầu vào sẽ được ổn định nhờ một hệ thống hồi tiếp
âm có độ lợi cao. Vòng hồi tiếp này cũng loại trừ những thay đổi theo hướn đồng
pha của các thành phần khác trong mạch bằng cách làm cho điện áp cực nền của
Q3/Q4 bám theo 2V

be
thấp hơn trị số của điện áp đầu vào.
Page 8
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Gương dòng điện ở góc trái trên Q12/Q13 tạo ra dòng điện cố định cho tầng
khuếch đại điện áp lớp A qua cực thu của Q13, và độc lập với điện áp ngõ ra.
1.2. Tầng khuếch đại vi sai đầu vào
Phần mạch điện tô màu xanh dương đậm là một tầng khuếch đại vi sai. Q1 và Q2
là transistor đầu vào, lắp theo kiểu theo cực phát (hay kiểu cực thu chung) phối hôp
bới đôi transistor Q3 và Q4 nối cực gốc chung thành mạch vi sai đầu vào. Ngoài ra,
Q3 và Q4 cũng tác động như một bộ dời mức điện áp và tạo ra một độ lợi để kéo
tầng khuếch đại lớp A Chúng cũng tăng cường khả năng chịu điện áp ngược của
V
be
rating cho các transistor đầu vào.
Mạch khuếch đại vi sai Q1 - Q4 sẽ kéo một tải tích cực là gương dòng điện Q5 -
Q7. Q7 làm tăng độ chính xác của gương dòng điện bằng cách giảm trị số dòng
điện tín hiệu cần thiết đi từ Q3 để kéo cực nền của Q5 và Q6. Gương dòng điện
này sẽ biến đổi tín hiệu vi sai thành tín hiệu đơn theo cách sau:
Dòng điện tín hiệu của Q3 sẽ là đầu vào của gương dòng điện trong khi đầu ra của
gương dòng điện (cực thu của Q6) được nối đến cực thu của Q4. Ở đây, dòng tín
hiệu của Q3 và Q4 sẽ được cộng lại với nhau. Đối với nguồn vi sai đầu vào, tín
hiệu của Q3 và Q4 bằng và ngược dấu với nhau. Như thế, tổng này sẽ bằng hai lần
dòng điện tín hiệu. Mạch này đã hoàn tất quá trình biến từ tín hiệu vào vi sai thành
tín hiệu ra đơn.
Điện áp tín hiệu hở mạch xuất hiện ở điểm này do tổng dòng điện trên và các điện
trở cực thu của Q4 và Q6 nối song song. Do điện trở cực thu của Q4 và Q6 đối với
tín hiệu sẽ rất lớn, nên độ li75 của điện áp hở mạch của tầng này sẽ rất lớn.
Page 9
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II

Cần lưu ý rằng dòng điện cực nền của đầu vào khác không, và tổng trở đầu vào vi
sai của 741 sẽ xấp xỉ 2 MΩ. Chân "offset null" có thể được dùng để lắp các điện
trở ngoài song song với điện trở 1 kΩ (thông thường đó sẽ là 2 đầu cuối của 1 biến
trở tinh chỉnh) để điều chỉnh cân bằng cho gương dòng điện Q5, Q6, và như thế sẽ
gián tiếp điều chỉnh điện áp ra khi tín hiệu đầu vào = 0.
1.3. Tầng khuếch đại điện áp lớp A
Phần nằm trong khối màu tím là một mạch khuếcvh đại lớp A. Nó bao gồm 2
transistor NPN nối Darling ton và sử dụng đầu ra của một gương dòng điện làm
tải cực thu nhằm có hđộ lợi lớn. Tụ điện 30 pF tạo ra hồi tiếp âm chọn lọc tần số
cho tầng khuếch đại này, hình thành một bộ bù tần số để tạo sự ổn định. Kỹ thuật
này gọi là bù kiểu Miller và chức năng của nó giống như một mạch tích phân dùng
mạch khuếch đại thuật toán. Đặc tuyến biên độ tần số của nó có độ dốc bắt đầu từ
10 Hz và giảm 3 dB / bát độ theo tần số. Nó sẽ kết thúc khi độ lợi giàm xuống một.
1.4. Mạch định thiên đầu ra
Khối màu xanh lá cây (Q16) là một mạch dời mức điện áp, hoặc một mạch nhân
V
be
,một dạng của nguồn điện áp. Trong mạch điện như hình vẽ, Q16 tạo ra một sụt
áp không đổi giữa cực thu và cực phát bất kể dòng điện qua mạch. Nếu dòng điện
cực nền gần bằng không, điện áp giữa hai cực phát và cực nền là 0.625 V (trị số
tiêu chuẩn của BJT trong miền tích cực), Do đó dòng điện đi qua điện trở 4.5 kΩ sẽ
bằng với dòng đi qua điện trở 7.5 kΩ, và sẽ gây ra giảm áp trên đó là 0.375 V. Do
đó nó sẽ duy trì điện áp trên 2 đầu transistor và 2 điện trở là 0.625 + 0.375 = 1 V.
Nó sẽ định thiên cho 2 transistor đầu ra ở vùng dẫn gần và giảm méo xuyên tâm.
Trong một số mạch khuếch đại linh kiện rời, chức năng này được thực hiện với chỉ
2 diode.
Page 10
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
1.5. Tầng xuất
Tầng xuất (khối màu xanh lạt) là một mạch khuếch đại đầy kéo lớp AB (Q14,

Q20) được định thiên bằng bộ nhân điện áp V
be
Q16 và các điện trở cực thu của nó.
Tầng này đucợ kéo bằng cực thu của Q13 và Q19. Dải điện áp ra khoảng thấp hơn
1 volt so với nguồn cấp ứng bao gồm phần điện áp của V
be
transistors Q14 và Q20.
Điện trở 25 Ω trong mạch ra tác động như một mạch nhạy dòng, để tạo chức
năng giới hạn dòng ra của transistor Q14 đến trị số khoảng 25 mA đối với 741.
Giới hạn cho dòng điện ra âm bằng cách sử dụng điện áp ngang qua điện trở cực
phát của Q19 và dùng điện áp này để giảm bớt dòng điện kéo cực nền của Q15.
Với các phiên bản mới hơn có thể thấy những sai biệt nhỏ trong mạch giới hạn
dòng ra này.
Điện trở ra không bằng 0 nhưng nếu sử dụng hồi tiếp thì có thể tiến đến gần
0 nếu có sử dụng hồi tiếp âm.
Ghi chú: Vì mạch 741 đã từng được dùng trong các thiết bị âm thanh và
các thiết bị nhạy cảm khác, nhưng giờ đây nó ít được dùng hơn, vì những
mạch khuếch đại đời mới hiện đại đã có nhiều tiến bộ trong việc loại trừ tạp
âm. Bên cạnh những tạp âm phát sinh, 741 và các mạch cũ hơn cũng có tỷ
số nén tín hiệu đồng pha không tốt lắm nên chúng cũng sinh ra tiếng hù và
những tương tác đồng pha khác thí dụ như tiếng "click" khi đóng ngắt nguồn
trong những thiết bị nhạy cảm.
Page 11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
2. LM324
LM324 là IC khuếch đại thuật toán gồm 4 khối khuếch đại thuật toán giống nhau
và được sử dụng như nhau.
Hình ảnh thực của LM324
Cấu tạo và sơ đồ chân LM324
Page 12

N CHUYấN NGNH II
III . Gii thiu ng c mt chiu v cỏc phng phỏp iu chnh tc ng
c mt chiu
1.
Tng quan v ng c mt chiu
1.1 Cấu tạo
Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều gồm 2 phần chính là phần cảm
và phần ứng.
a. Phần cảm: để tạo ra từ trờng một chiều, đó là các cuộn dây 5 (cuộn
kích từ ) quấn quanh các cực từ 4 đợc làm bằng thép đúc (hình1.1).
b. Phần ứng: là cuộn dây 7 có dòng điện một chiều chạy qua, đặt trong
từ trờng của phần cảm. Khi đó các dây dẫn phần ứng bị một lực từ tác
dụng, roto sẽ quay.
Do roto quay nên dòng một chiều cấp cho phần ứng phải đa vào qua hệ
chổi than - cổ góp.

Cấu tạo của động cơ điện một chiều
1. cổ góp điện ; 2. chổi than ; 3. rôto ; 4. cực từ ; 5. cuộn cảm (cuộn kích từ )
6. stato ; 7. cuộn ứng ; 8. quạt làm mát ; 9. nắp
Page 13
N CHUYấN NGNH II
Tuỳ theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động cơ
điện một chiều đợc chia ra :
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập (hình a)
- Động cơ điện một chiều kích từ song song (hình b)
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (hình c)
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp (hình d)

Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập (a)
kích từ song song (b), kích từ nối tiếp ( c) ; kích từ hỗn hợp (d)

1.2) nguyên lý
Page 14
N CHUYấN NGNH II
Hình di õy mô tả nguyên lý làm việc của động cơ điện một
chiều. Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn
phần ứng có dòng điện I

. các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong
từ trờng sẽ chịu tác dụng lực từ F
đt
tác dụng làm rôto quay.
Khi phần ứng quay đợc nửa vòng, vị trí ab, cd đổi chỗ cho nhau
do có phiến góp đổi chiều dòng diện, giữ cho chiều lực tác dụng không
đổi đảm bảo cho động cơ có chiều quay không đổi.

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trờng, sẽ cảm ứng sđđ E

,
Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải. ở động cơ điện một
chiều E

ngợc chiều với dòng.
Phơng trình điện áp là:
U = E

+ I

R

1.3. Cỏc phng trỡnh c tớnh c ca ng c in

a) c tớnh c in: =


I.
.K
R
.K
U



Page 15
N CHUYấN NGNH II
b) c tớnh c: =
M.
).K(
R
.K
U

2



2 . Cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c in mt chiu
a)
Điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp thay đổi điện áp phần ứng.
Sơ đồ nguyên lý nối dây nh hình dới đây. Từ thông động cơ đợc
giữ không đổi, điện áp phần ứng đợc cấp từ một bộ biến đổi. Khi thay
Page 16

N CHUYấN NGNH II
đổi điện áp U cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ các đặc tính cơ
ứng với các tốc độ khác nhau, song song nhau (cùng độ cứng) . Điện áp U
chỉ có thay đổi về phía giảm (U U
đm
) nên phơng pháp này chỉ cho
phép điều chỉnh giảm tốc độ.
->
_
Ikt
Ck t
+
->
DC
BBD
+
_
Iu

Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng phơng pháp thay
đổi điện áp phần ứng. Quá trình điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện
áp phần ứng đợc giải thích trên hình vẽ.
Page 17
N CHUYấN NGNH II
Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp
Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên độc tính cơ 1 ứng với
điện áp U
1
trên phần ứng. Khi giảm điện áp từ U
1

xuống U
2
động cơ thay
đổi từ điểm A có tốc độ
A
trên đờng 1 xuống điểm 0 có tốc độ nhỏ
hơn (
D
<
A
) trên đờng 2 (ứng với điện áp U
2
).
Trong khi giảm tốc độ theo cách giảm điện áp phần ứng, nếu giảm
mạnh điện áp nghĩa là chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp
thì cùng với quá trình giảm tốc độ có thể xảy ra quá trình hãm tái sinh. Đồng
thời với quá trình tăng tốc mô men động cơ bị giảm và quá trình tăng tốc
chậm dần. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập
bằng biện pháp thay đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm:
ỹ
Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
ỹ
Điều chỉnh trơn toàn bộ dải điều chỉnh.
ỹ
Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn giải điều chỉnh.
Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mô men
là nh nhau. Độ sụt tốc tơng đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của
dải điều chỉnh. Do vậy sai số tốc độ tơng đối (sai số tỉnh) của đặc
tính cơ thấp nhất không đợc vợt quá sai số cho phép cho toàn dải điều
chỉnh.

Page 18
N CHUYấN NGNH II
Dải điều chỉnh của phơng pháp này có thể: D ~ 10 : 1
ỹ
Chỉ thay đổi đợc tốc độ về phía giảm (vì có thể thay đổi U


U
đm
)
ỹ
Phơng pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn có thể thay đổi
trên điện áp ra.
b)
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
Muốn thay đổi từ thông ta tiến hành thay đổi dòng kích từ của
động cơ qua một cấp điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ. Phơng
pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nghĩa là chỉ
có thể giảm dòng kích từ (I
KT
I
KTđm
). Do đó chỉ có thể thay đổi về
phái giảm từ thông, khi giảm từ thông, đặc tính dốc hơn và có tốc độ
không tải lớn hơn. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có
các đặc điểm:
ỹ
Từ thông càng giảm thì tốc độ không tới lý tởng của đặc tính cơ
càng tăng, tốc độ động cơ càng lớn.
ỹ

Độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thông
Page 19
DC
_
+
_
+
Iu
Ikt
Ck t
Rkt
->
>
N CHUYấN NGNH II
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi từ
thông kích từ có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh:
D 3:1
Phơng pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực
hiện ở mạch kích từ nên tổn hao điều chỉnh thấp.
c)
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng
Khi tăng điện trở mạch phần ứng đặc tính cơ dốc hơn nh ng vẫn giữ
nguyên tốc độ không tải lý tởng. Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở
mạch phần ứng:
DC
_
+
_
+
Iu

Ikt
Ck t
Rkt
->
->
Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng phơng
pháp thay đổi điện trở phần ứng:
Page 20
N CHUYấN NGNH II
ỹ
Điện trở mạch phần ứng tăng tốc độ đặc tính cơ càng lớn. Đặc tính
cơ càng mềm và ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn.
ỹ
Phơng pháp chủ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm (do chỉ
có thể tăng thêm điện trở).
ỹ
Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng nên
tổn hao công suất dới dạng nhiệt trên điện trở khi điều chỉnh khá
lớn.
ỹ
Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số mô men tải. Tải càng nhỏ (M1) thì
dải điều chỉnh càng nhỏ.
D 5:10
ỹ
Về nguyên tắc phơng pháp này cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi
đều điện trở, nhng vì dòng điện Rôto lớn nên việc chuyển đổi
điện trở sẽ khó khăn phức tạp. Thực tế thờng sử dụng chuyển đổi
theo từng cấp điện trở.
Page 21
N CHUYấN NGNH II

CHƯƠNG II : Thiết kế hệ thống truyền động điện điều chỉnh và ổn
định tốc độ động cơ điện một chiều dùng chỉnh l-u - động cơ
Với thông số của động cơ nh sau:
Mã
hiệu
U
đm
(V)
P
đm
(W)
n
đm
(v/ph)
I
đm
(A)
dm

dm

(%)
R

(

)
31
220 370 2390 2.51 67 14.462
Đảm bảo các yêu cầu đề tài :

dải điều chỉnh tốc độc: D =8/1
sai lệch tĩnh : S
x
=10%
1 . Khảo sát chất lợng tĩnh của hệ hở
Từ thông số của động cơ đa cho U= 220 V R

= 14.462 n
đm
=2390vg/
ph
Page 22
N CHUYấN NGNH II
L

= 0.1 H; = 67 %
E
đm
= U
đm
-R

.I
đm
= 220 14.462. 2.51= 183.7 (V)

đm
=
)/(26.250
55,9

2390
55,9
srad
n
dm
==
Mà E
đm
=k
đm

đm
k
đm
=
734.0
26.250
7.183
==
dm
udm
E

Lợng giảm tốc độ ở phụ tải định mức là

đm
=
)/(454.49
734.0
462.14.51.2

.
.
srad
K
RI
dm
udm
==

Ta có D =
1
8
min
max
=




)/(75.298
8
2390
8
max
min
srad===


Ta vẽ đợc đờng đac tính cơ khi cha có khâu phản hồi tốc độ
Page 23

N CHUYấN NGNH II
Đặc tính cơ của động cơ khi cha có khâu phản hồi
Sai lệch tĩnh lớn nhất (ứng với đờng đặc tính cơ thấp nhất)
S
tmax
=
142.0
)454.4975.298(
454.49
min
=
++

dm
dm


So với đề bài yêu cầu thì S
tmax
=0.142 >>S

=10%
Nhận xét :
+ Để thoả mãn dải điều chỉnh D=8/1 thì sai lệch tĩnh của hệ thống
quá lớn so với yêu cầu bài toán, do đó không thoả mãn một trong số các chỉ
tiêu chất lợng quan trọng của hệ thống là sai lệch tĩnh S
t.
. Tất nhiên, có
thể dễ dàng suy ra điều ngợc lại.
+ Khả năng quá tải: K

M
K
M
=
8,9
10
98
min
max
==
M
M
K
Mmin
=
3,1
10
13
min
==
dm
M
M
Nh vậy: khi thoả mãn dải điêu chỉnh D thì khả năng quá tải của hệ thống
bị suy giảm mạnh.
Page 24
N CHUYấN NGNH II
+Dòng khởi động I
mm
=

)(21.15
464.14
220
A
R
U
u
dm
==
lớn gấp rất nhiều lần I
đm.
. Việc
khởi động của động cơ lúc này không thể thực hiện trực tiếp.Vì vậy,
cần có khâu phản hồi âm dòng để bảo vệ động cơ khi dòng lớn.
Tóm lại khi hệ thống hở thì chất l ợng tĩnh của hệ rất kém.Vì vậy,
chúng ta cần thực hiện điều khiển hệ thống bằng hệ kín có phẩn hồi
âm tốc độ và phản hồi âm dòng có ngắt nhằm thoả mãn hai yêu cầu:
Chất lợng tĩnh của hệ và bảo vệ dòng điện .
2. Thiết kế hệ kín
Hệ thống kín gồm phản hồi âm tốc độ và phản hồi âm dòng có ngắt.
-
Ta chọn máy tốc có các thông số sau: Máy phát tốc kiểu kích từ
vĩnh cửu,dạng ZYS231/100; Các số liệu định mức:
-
P
đm
= 23,1 W, U
đm
= 100V, I
đm

=0,08A; n
đm
= 1500 vg/ph .Dựa
vào số liệu của máy phát tốc ta có :
+Hệ số truyền của máy phát tốc:
Ta có: K
FT
=
)/(067,0
1500
100
pv
n
U
dm
dm
==
Page 25
P
đm
(w) U
đm
(V) I
đm
(A) n
đm
(v/p)
23,1 100 0,08 1500