Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn điều khiển động cơ 1 chiều kích từ độc lập

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN
CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA & ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP
Thiết kế bộ chỉnh tốc độ cho động cơ một chiều sử dụng chỉnh
lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn.
Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Thị Thùy Linh
Sinh viên thực hiện:
Phạm Xuân Thành -19810430227
Phạm Văn Thanh -19810430347
Nguyễn Văn Trường - 19810430226
Nguyễn Văn Trường - 19810430276
Đặng Khánh Toàn - 19810430246
Lớp: D14TĐH&ĐKTBCN3
HÀ NỘI, …../2021


Lời mở đầu
Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa
học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong cơng nghiệp điện tử thì các
thiết bị điện tử có cơng suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt
các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã
và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ.
Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của
cơng nghiệp thì ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm ra giải ph
áp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ trương cơng nghiệp hố hiện đại hố của Nhà
nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đa công nghệ tự
động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó địi hỏi phải có thiế bị và phương

pháp điều khiển an tồn, chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất
cần phải giải quyết.
Cũng với lý do đó, trong học kỳ này chúng em được nhận đồ án môn học
điện tử công suất với đề tài: “Thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ cho động cơ một
chiều sử dụng chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hồn tồn”. Với sự hướng dẫn
tận tình và chỉ bảo của cô giáo, TS. Phạm Thị Thùy Linh chúng em đã tiến hành
nghiên cứu và thiết kế đồ án. Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và
kiến thức thực tế cịn chưa tốt nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, kính
mong thầy cơ và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của chúng em hoàn thiện hơn.
Chúng em xin trân thành cảm ơn!


Đề tài đồ án
Thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ cho ĐC MC sử dụng Chỉnh lưu cầu 1 pha
điều khiển hồn tồn. Thơng số của động cơ: P = 0,45 kW; Udm= 220V ; Idm =
5A,Ikt=0,1A,ndm=1300v/ph.Dải điều chỉnh tốc độ D = 5 :1
Chương 1 : Kiến thức tổng quát
Giới thiệu về van bán dẫn Thyristor
Van Thyristo: đặc điểm cấu tạo, ký hiệu, đặc tính vơn –ampe, điều kiện mở van,
khóa van, các thơng số cơ bản của van
Giới thiệu chung về bộ chỉnh lưu
- Khái niệm, phân loại, đặc điểm nguyên lý hoạt động của các bộ chỉnh lưu.
- Phân tích sơ đồ chỉnh lưu được lựa chọn.
Chương 2 : Nghiên cứu tính tốn thiết kế mạch lực
Thiết kế mạch lực.
- Vẽ sơ đồ mạch lực đầy đủ bao gồm các phần tử bảo vệ.
- Phân tích chức năng của từng phần tử trong mạch.
Tính tốn lựa chọn các phần tử trong mạch lực.
Chương 3 : Tính tốn thiết kế mạch điều khiển
Cấu trúc tổng quát của mạch điều khiển

-Phân tích nguyên lý hoạt động của từng khâu
Tính tốn sơ đồ mạch điều khiển
- Từ thơng số của van đã lựa chọn, và dựa trên đặc tính điều khiển lựa chọn từng
khâu trong mạch điều khiển (R, C, OA,…) đưa ra bảng thông số :
- Khâu đồng pha
- Khâu tạo điện áp răng cưa
- Khâu so sánh
- Khâu tạo xung
- Khâu khuếch đại
- Khâu tạo điện áp điều khiển
Chương 4: Mơ phỏng mạch lực và mạch điều khiển
Trình bày về phần mềm được sử dụng để mô phỏng (PSIM, Tina, Multisim,
Pspice, Matlab...)
Mô phỏng mạch điều khiển + mạch lực
Chỉ rõ các thông số cài đặt, thời gian mô phỏng, bước tính tốn…
Đưa ra các đồ thị kết quả và phân tích kết quả.
5: Tài liệu tham khảo


Mục lục

Lời mở đầu................................................................................................................
Đề tài đồ án ...............................................................................................................
Chương 1 Kiến thức tổng quát...............................................................................1
1. Giới thiệu chung về động cơ kích từ độc lập...................................................1
1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều kích từ độc lập. .1
1.2. Phương trình đặc tính cơ............................................................................2
1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ..........................................................4
2. Giới thiệu chung về bộ chỉnh lưu.....................................................................7
2.1. Van Thyristor.............................................................................................7

2.2. Các thông số cơ bản của Thyristor............................................................9
2.3. Phân loại các bộ chỉnh lưu.........................................................................9
2.4. Phân tích chỉnh lưu được lựa chọn..........................................................11
Chương 2: Ngun cứu tính tốn thiết kế mạch lực.............................................13
1. Thiết kế mạch động lực.................................................................................13
2. Tính tốn thơng số động cơ...........................................................................13
3.Tính chọn các phần tử trong mạch lực...........................................................14
3.1 Tính chọn Thyristor:................................................................................14
3.2Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu..............................................................15
Chương 3. Thiết kế các phần tử mạch điều khiển................................................18
1. Giới thiệu chung.............................................................................................18
1.1. Sơ đồ khối điều khiển thyristor:..............................................................18
1.2.Yêu cầu của mạch điều khiển:.................................................................18
1.3 Nhiệm vụ mạch điều khiển:.....................................................................18
1.4 Nguyên tắc điều khiển:............................................................................19
2. Thiết kế mạch điều khiển...............................................................................19
2.1.Khâu đồng pha.........................................................................................19
2.2.Khâu tạo điện áp tựa................................................................................20
2.3.Khâu so sánh............................................................................................21
2.4.Khâu tạo xung..........................................................................................21
2.5.Khâu khuếch đại và biến áp lực...............................................................22
Chương 4 Mô phỏng mạch và điều khiển động cơ...............................................23
1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng Psim............................................................23
2. Sơ đồ mạch điều khiển...................................................................................27
KẾT LUẬN..........................................................................................................30
Danh mục tài liệu tham khảo................................................................................31


Chương 1 Kiến thức tổng quát
1. Giới thiệu chung về động cơ kích từ độc lập

1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều gồm hai phần chính là phần tĩnh và phần động.
-Phần tĩnh hay stato hay cịn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra
từ trường gồm có:
+ Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngồi mạch từ, Cực từ chính, Cực từ,
Gông từ, Nắp máy, Cơ cấu chổi than.
-Phần quay hay rơto gồm có các bộ phận sau: Mạch từ, Cuộn dây phần ứng,
trổi than, Lõi sắt phần ứng, Dây quấn phần ứng, Cổ góp

Hình 1.Cấu tạo động cơ một chiều
1- Thép, 2- Cực chính với cuộn kích từ, 3- Cực phụ với cuộn dây, 4- Hộp ổ bi, 5Lõi thép, 6- Cuộn phần ứng, 7- Thiết bị chổi, 8 Cỗ góp, 9- Trục, 10- Nắp hộp đấu
dây
Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Khi nguồn một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng và
mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập nhau. Lúc này động cơ được gọi là
động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1


Hình2.Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
1.2. Phương trình đặc tính cơ

Ta có phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

Uư =Eư + (Rư + Rf). Iư

(1.1)

Trong đó:
Uư: Điện áp phần ứng(V)
Eư:Sức điện động phần ứng(V)

Rư: Điện trở mạch phần ứng(Ω)
Iư:Dòng điện mạch phần ứng
(A) Với: Rư = rư + rcf + rb

+ rct rư: Điện trở cuộn dây
phần ứng rcf: Điện trở cuộn dây
cực từ phụ rct: Điện trở tiếp xúc
cuộn bù
Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
E=
Trong đó:

𝑃.𝑁
2𝜋
𝑎

. Ф. ω = K. Ф. ω

(1.2)

P:Số đơi cực từ chính
N:Số thanh dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng
a:Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng
Ф:Từ thơng kích từ dưới một cặp từ
2

ω:Tốc độ góc (rad/s)

3


K=

𝑃.
𝑁

Hệ số cấu tạo của động cơ

2𝜋
𝑎

Từ (1.1) và (1.2) ta có
:

ω=

𝑈

𝐾.Ф

−

Ru+R𝐹
𝐾.Ф

.I

(1.3)

Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ
Mặt khác, mô men điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:
𝑀đ𝑡= K. Ф.Iư
Với I=
𝑀đ𝑡

(1.4)

thay giá trị I vào (1.3) ta có:

K.Ф

ω=

𝑈

(1.5)

Ru+R𝐹

−

𝐾.Ф

.𝑀

(𝐾.Ф
)2

đ𝑡

Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mơmen cơ trên trục động cơ
bằng mô men điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là: Mđt = Mcơ = M.

ω=

𝑈

𝐾.Ф −

Ru+R𝐹
(𝐾.Ф)2

.M

(1.6)

Đây là phương tình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thơng Ф = const, thì các phương trình
đặc tính cơ điện (1.3) và phương trình đặc tính cơ (1.6) là tuyến tính. Đồ thị của
chúng được biểu diễn trên hình 1.2 là những đường thẳng.
Theo các đồ thị, khi Iư =0 hoặc M = 0 ta có : ω =

𝑈

𝐾.Ф

= 𝜔0

𝜔0: được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ điện một chiều kích từ
độc lập.

4


Hình 3. Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều

5


Khi ω = 0 ta có:
𝑈

I=

= 𝐼𝑛𝑚

𝑅𝑢 +
𝑅𝑓

M = K. Ф.𝐼𝑛𝑚=𝑀𝑛𝑚
𝐼𝑛𝑚 và 𝑀𝑛𝑚 được gọi là dòng điện ngắn mạch và mơ men ngắn mạch. Ngồi ra
phương trình đặc tính (1.3)và(1.6) cũng có thể được viết dưới dạng
𝑈

ω=

ω=

-

𝑅

K.Ф K.Ф

𝑈
K.
Ф

Trong đó:

.I= ω0 - ∆ω

𝑈

.
− 𝛥𝜔
�
𝐾.Ф)
2
�=𝜔0

-(

R=𝑅ư + 𝑅𝑓

ω0 =

𝛥𝜔

𝑅
= K.
Ф

𝑈

K.Ф

.I =

𝑈

.𝑀

(

𝐾.Ф
)

2

𝛥𝜔 được gọi là độ sút tốc độ ứng với giá trị của M. Từ phương trình đặc
tính cơ ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thông động cơ( Ф),
điện áp phần ứng (Uư), điện trở phần ứng động cơ (Ru).
1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ
1.3.1. Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng

Nguyên lý điều khiển: Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm, Ф =

Ф đm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng[3].
Độ cứng của đường đặc tính cơ :
∆𝜙
(𝐾.𝜙)2
(1.11)
β=
=
∆𝜔

𝑅𝑢+𝑅
𝑓

Ta thấy khi điện trở càng lớn thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc
và mềm hơn.

6


Hình 4. Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ

7


Ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên β TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính
cơ tự hiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ. Như
vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên.
Đặc điểm của phương pháp:
 Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính
cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn.
 Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ

định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm).
 Chỉ áp dụng cho động cơ điện có cơng suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng
trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở
động cơ điện trong cần trục.
 Đánh giá các chỉ tiêu: Phương pháp này không thể điều khiển liên tục
được mà phải điều khiển nhảy cấp. Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen
tải, tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = ωmax / ωmin càng nhỏ. Phương pháp này
có thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1
 Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở
phụ lớn, chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản.
1.3.2 Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn
như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển …
Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một
chiều có sức điện động Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển Uđk. Vì nguồn có
cơng suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong Rb và
điện cảm Lb khác không. Để đưa tốc động cơ với hiệu suất cao trong giới hạn
rộng rãi 1:10 hoặc hơn nữa.

Hình 5. Sơ đồ dung bộ biến đổi điều khiển điện áp phần ứng
1.3.3 . Phương pháp thay đổi từ thông
Nguyên lý điều khiển:
Giả thiết U= Uđm, Rư = const. Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi
dịng điện kích từ, thay đổi dịng điện trong mạch kích từ bằng cách nối nối tiếp
biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ. Bình
thường khi động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (ϕ = ϕmax )
mà phương pháo này chỉ cho phép tang điện trở vào mạch kích từ nên chỉ có thể
8

điều chỉnh theo hướng giảm ϕ tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ
định mức. nên khi giảm từ thơng thì tốc độ khơng tải lý tưởng.

9


2. Giới thiệu chung về bộ chỉnh lưu

2.1.Van Thyristor
Cấu tạo của thyristor gồm 3 lớp NPN và mắc vào mạch ngoài gồm 3 cổng:
cực dương A, cực âm C và cổng điều khiển G. Về mặt lý thuyết tồn tại cấu trúc
thyristor PNPN và NPNP, nhưng trong thực tế người ta chỉ phát triển và sử dụng
loại PNPN.
Ký hiệu của SCR là một diode bán dẫn có thêm cực điều khiển G.

A.Cấu tạo

B. Kí hiệu

Hình.6. Cấu tạo và kí hiệu của Thyristor
Nguyên lý hoạt động:
Ta thấy SCR có thể coi như tương tương với hai transistor PNP và NPN liên kết
với nhau qua ngõ nền và thu.

Hình7. Nguyên lý hoạt động của Thyristor
Khi đưa vào mạch G, K (tương ứng với B – E của transistor NPN) một
xung dòng IG, transistor sẽ đóng. Dịng điện dẫn tiếp tục qua mạch E – B của
transistor PNP và đóng nó. Các transistor sẽ tiếp tục đóng ngay cả khi dịng I G bị
ngắt.

10


Dịng qua cực C của một transistor cũng chính là dòng đi qua cực B của
transistor thứ hai và ngược lại. Các transistor vì vậy cùng nhau duy trì ở trạng
thái đóng.
-Trạng thái ban đầu của Thyristor:
Khi thyristor bị ngắt (khơng dẫn điện) thì cực A có thể chịu được điện áp
dương so với cực K (tức ở trạng thái khóa), hoặc điện áp âm so với cực K (trạng
thái nghịch).
Hiện tượng Thyristor: Quá trình chuyển từ trạng thái ngắt sang trạng thái
dẫn thỏa mãn 2 điều kiện:
+ Khi thyristor ở trạng thái khóa (UAK > 0)
+ Khi có xung dịng điện kích iG đủ lớn.
Hiện tượng ngắt thyristor Q trình chuyển từ trạng thái dẫn diện sang khơng dẫn
điện (tức trạng thái nghịch hoặc trạng thái khóa). Q trình này gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn làm dòng thuận bị triệt tiêu bằng cách thay đổi điện trở hoặc điện áp
giữa cực A và K.
+ Giai đoạn khôi phục khả năng khóa của thyristor. Sau khi dịng thuận bị triệt
tiêu, cần có một thời gian ngắt để chuyển thyristor vào trạng thái khóa.
-Đặc tính Vơn-Ampe của thyristor:

A

Hình 8. Đặc tính Vơn-ampe của thyristor
– Nhánh thuận (1): thyristor ở trạng thái dẫn điện. Độ sụt áp giữa A-K nhỏ không
đáng kể.
+ Thơng thường, ta đóng thyristor bằng xung dịng qua mạch G, K. Điện trở
thuận rT và điện áp thuận UTO được định nghĩa tương tự như trường hợp ở diode.
+ Khác với diode, các nhánh thuận của thyristor không bắt đầu từ góc zero của hệ

trục mà từ giá trị iH (holding current) dịng duy trì ở trạng thái dẫn. Nếu giá trị
dịng giảm nhỏ hơn iH thì thyristor trở về trạng thái khóa.
11


+ Ngay sau khi đóng thyristor, trước khi dịng cổng iG tắt, đòi hỏi dòng thuận
phải đạt đến giá trị dịng chốt iL (Latching), trong đó iL > iH.
– Nhánh nghịch (3): ứng với trạng thái nghịch.
Tương tự như diode, dịng qua thyristor chỉ là dịng ngược bão hịa có giá trị
rất nhỏ. Nếu điện áp phân cực ngược đạt đến giá trị điện áp đánh thủng (U BR) thì
dịng qua thyristor tăng động ngột, lớp tiếp giáp của thyristor bị đánh thủng.
Khi thyristor ở trạng thái nghịch việc kích vào cổng G sẽ làm tăng dịng
nghịch một cách vơ ích.
– Nhánh khóa (2): ứng với trạng thái khóa.
Nếu dịng iG = 0 thì dạng nhánh khóa tương tự như nhánh nghịch. Tương
tự ta có điện áp đóng uBO thay vì điện áp đánh thủng uBR. Khi điện áp đạt đến giá
trị uBO, thyristor sẽ chuyển từ trạng thái khóa sang trạng thái dẫn điện.
Khi iG thay đổi, tùy thuộc vào độ lớn iG mà giá trị của điện thế khóa thay
đổi theo, điện thế khóa sẽ giảm khi i G tăng. Hiện tượng thyristor dẫn diện do tác
dụng điện áp vượt quá u BO (iG = 0) là sự cố do quá điện áp xuất hiện trên điện
lưới gây ra.
2.2. Các thơng số cơ bản của Thyristor
Giá trị dịng trung bình cho phép chạy qua Thyristor, Iv
Điện áp ngược cho phép lớn nhất, Ung.max
Thời gian phục hồi tính chất khóa của Thyristor, tr
(∆s) Tốc độ tăng điện áp cho phép
Tốc độ tăng dòng cho phép
2.3.Phân loại các bộ chỉnh lưu
Bộ chỉnh lưu dùng để biến đổi điện áp xoay chiều thành dòng điện một
chiều cấp cho tải. Sơ đồ cấu chúc của Bộ chỉnh lưu thường gồm các khâu cơ bản

sau đây:

12


Hình 9. Sơ đồ cấu trúc bộ chỉnh lưu
BAL - biến áp lực có chức năng chuyển cấp điện áp và số pha chuẩn của
lưới điện sang giá trị điện áp và số pha thích hợp với mạch chinh lưu - tải. Nếu cả
điện áp và số pha nguồn đã phù hợp với tải có thể khơng cần dùng Bị lực khi sử
dụng sơ đồ đấu van kiểu cầu; trường hợp dùng sơ đồ đấu van hình tia ln bắt
buộc phải có BA.
My - mạch vạn, các van bán dẫn được đấu theo một kiểu sơ đồ nào đó, ở
đây trực tiếp thực hiện q trình biến đổi dịng điện xoay chiều thành dịng điện
một chiều. Vì vậy đây là khâu không thể thiếu được trong MCL.
MEK - mạch điều khiển. Khi MV sử dụng van bán dẫn điều khiển được
(như thyristor) sẽ có mạch này để thực hiện việc cho van dẫn dòng vào các thời
điểm cần thiết nhằm khống chế năng lượng đưa ra tải. Khi dùng van điốt sẽ
khơng có mạch này. Tùy thuộc van sử dụng mà các chỉnh lưu được phân thành
ba loại sau:
• Nếu các van đều là thyristor thì gọi là chỉnh lưu điều khiển.
• Nếu van được dùng là điốt, gọi là chỉnh lưu khơng điều khiển,
• Nếu mạch van dùng cả điặt và thyristor, gọi là chỉnh lưu bán điều khiển.
LSB - mạch lọc san bằng. Khâu này nhằm đảm bảo điện áp hay dòng điện
ra bằng phẳng theo mong muốn của tài. Nếu điện áp sau MV đã đạt yêu cầu, có
thể bỏ khâu LSB.
HT - khối hỗ trợ, gồm các mạch giúp theo dõi và đảm bảo BCL hoạt động
bình thường, thí dụ như mạch tín hiệu, mạch đo lường điện áp và dòng điện,
mạch bảo vệ, nguồn một chiều ổn định cho mạch điều khiển và khống chế...
Nhiệm vụ của người thiết kế là xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật cụ thể của
BCL để xây dựng sơ đồ cấu trúc các khâu chức năng cần có. Từ đó tiến hành

triển khai tính tốn tỉ mỉ từng khâu để có một BCL hồn chỉnh. Trong chương
này sẽ trình bày chi tiết trình tự thiết kế BCL, trước tiên người thiết kế phải có
hiểu biết những vấn đề cơ bản trong thiết kế BCL được đề cập trong các mục đầu
tiên dưới đây.

13


Sơ đồ các mạch chỉnh lưu chính:

Hình 10. Sơ đồ mạch chỉnh lưu cơ bản
a. Chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ (chinh lưu hành tia một pha), hình 9a.
b. Chỉnh lưu một pha có điểm trung tính (chinh lưu hình tia hai pha), hình 9b.
c. Chỉnh lưu hình tia ba pha, hình 9c.
d. Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển, hình 9d.
e. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển, hình 9e.
g. Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng (đấu song song hai mạch chỉnh
lưu hình tia
ba pha), hình 9g.
h. Chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển có thyristor đấu thẳng hàng, hình 9h.
i. Chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển với thyristor đấu katột chung, hình 9i.
k. Chỉnh lưu cầu ba pha bản điều khiển các thyristor đấu katột chung, hình 9k.
2.4.Phân tích chỉnh lưu được lựa chọn
Chỉnh lưu cầu 1 pha

Hình11. Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

14

Số lượng van phải gấp đơi sơ đồ hình tia nên sụt áp trong mạch van cũng
tăng gấp đôi. Để đưa dịng điện ra tải ln cần có hai van dẫn, vì vậy xung điều
khiển cũng phải đưa tới hai van cùng một thời điểm: Ig1 đồng thời Ig2 Ig3 cùng
với Ig4

Hình a
hình b
Hình12.. Đồ thị làm việc của chỉnh lưu hình cầu 1 pha.
a)Tải thuần trờ(dòng tải gián đoạn); b)tải RL hoặc RLE(dịng tải liên tục)
Với góc điều khiển 𝖺.
Ở nửa chu kì dương khi chưa có góc kích thì điện áp tải = 0V, khi xuất hiện
góc kích ở cực G làm T1 và T2 dẫn . Khi đó dịng điện đi từ nguồn dương qua
T1, qua tải, qua T2 sau đó quay về nguồn âm.
Ở chu kì âm T1 và T2 ngưng dẫn và T3 và T4 chưa được kích nên mở
V0V. Đến khi có xung điều khiển kích dẫn T3, T4 thì dịng điện đi từ nguồn qua
T3, qua tải, qua T4 và quay lại nguồn.
Mạch này được sử dụng nhiều trong dải công suất nhỏ, nhất là phần nguồn
cho mạch điều khiển. Với cấp điện áp dưới 100V và dịng tải khơng lớn hơn vài
Ampe thường dùng lọc bằng tụ điện. Trường hợp dùng lọc kiểu điện cảm thì
dịng điện tải cho phép tăng đến hàng chục Ampe, Loại chỉnh lưu này chiếm ưu
thế so với chỉnh lưu Sơ đồ cấu khi điện áp ra tải thấp dưới 10 V do sụt áp trong
mạch van thấp hơn. Nhược điểm chính của chỉnh lưu hình tia là buộc phải có
biến áp nguồn để tạo điềm giữa cho mạch hoạt động được, mặt khác công suất
của máy biến áp lớn gấp 1,5 lần so với công suất một chiều cần thiết của tải.
Hình 7 là đồ thị minh hoạ boạt động với các dạng tải, lg là các xung dòng điện
đưa vào cực điều khiển của các thyristor ở thời điểm góc ( quy định, xung của hai
van cách nhau đúng một nửa chu kỳ điện áp nguồn (180° điện).

15

Chương 2: Ngun cứu tính tốn thiết kế mạch lực
1. Thiết kế mạch động lực

Hình 13. Mạch lực chỉnh lưu cầu 1 pha tải động cơ
Chức năng của các phần tử trong sơ đồ:
-Biến áp cấp nguồn cho mạch.
-Van thyristor là van động lực.
-R và C mạch bảo vệ van q điện áp
-Tải động cơ
2. Tính tốn thơng số động cơ
Thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ cho ĐC MC sử dụng Chỉnh lưu cầu 1 pha
điều khiển hoàn toàn. Thông số của động cơ: P = 0,45 kW; Udm= 220V ; Idm =
5A, Ikt = 0,1A, ndm = 1300 v/ph. Dải điều chỉnh tốc độ D = 5 :1
Ta có :
ωdm =

𝑛𝑑𝑚

=136.12 (rad/s)

9.55
𝑃đ𝑚

kΦđm =

ωdm.Iđm

0.45.103

=

136.12.5

= 0.66

(wb) Eu = kΦđm. ωdm =0.66. 136.12
=89.8 (V)
Rư
=

𝑈đ𝑚.𝐼đ𝑚−𝑃đ
𝑚

=

𝐼đ𝑚2
16