Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động điện

Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
Tính chất của máy phát điện đợc xác định bởi hai đặc tính: đặc tính từ hoá là sự
phụ thuộc của điện áp trên hai cực của máy phát vào dòng điện tải. Các đặc tính này
nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt do các phản ứng của dòng điện phần
ứng v.v...Trong tính toán gần đúng có thể tuyến tính hoá các đặc tính này:
E
F
=K
F
.
F
.
F
= K
F
.
F
.c.i
KF
Trong đó K
F
là hệ số kết cấu của máy phát.
C=
F
/i
Nếu dây quấn kích thức của máy phát đợc cấp bởi nguồn áp lý tởng U
KF
thì
i
U
r

KF
KF
KF
=
Sức điện động của máy phát trong trờng hợp này sẽ tỉ lệ với điện áp kích thích
bởi hệ số hằng K
F
, nh vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kích từ độc
lập là một bộ khuyếch đại tuyến tính
E
F
=K
F
.U
KF
Nếu đặt R=R
ƯF
+R
ƯD
thì có thể viết đợc phơng trình các đặc tính của hệ F-Đ nh
sau:


=
K
K
U
RI
K
F

KF
(1)


=
K
K
U
R
K
M
F
KF
( )
2
(2)


=
O KF KD
KD
U U
M
U
( , )
( )
(3)
Các biểu thức (1), (2), (3) chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dòng điện kích thích của
máy phát thì điều chỉnh đợc tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ thì
giữ nguyên. Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh rộng

hơn.
-Các chế độ làm việc của hệ F-Đ.
Trong mạch động lực của hệ F-Đ không có phần tử phi tuyến nào nên có đặc
tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc. Với sơ đồ căn bản
nh hình 10 động cơ chấp hành Đ có thể làm việc đợc chế độ điều chỉnh cả hai phía;
kích thích máy phát F và kích thích động cơ Đ, đảo chiều quay bằng cách điều chỉnh
dòng kích thích máy phát, hãm dộng khi dòng kích thích máy phát bằng không, hãm
tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm ngợc cuối giai đoạn
hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc ổn định với momen tải có tính chất thế
năng v.v... Hệ F-Đ có các đặc tính cơ điền đầy cả 4 góc phần t của mặt phẳng toạ độ
[,M] (hình 11).
8
1
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
3
ở góc phần t thứ I và thứ III tốc độ quay và mômen quay của động cơ luôn cùng
chiều nhau, sẽ điện động máy phát và động cơ có chiều xung đối nhau và |E
F
| > |E|, |

C
| > ||. Công suất điện từ của máy phát và động cơ là:
P E I
P E I
P M
F F
D F
Co
= >

= <
= >





.
.
.
0
0
0
(4)
Các biểu thức này nói lên rằng năng lợng điện vận chuyển thuận chiều từ nguồn
máy phát động cơ tải.
Nhận xét:
u điểm nổi bật của hệ F-Đ là sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả
năng qúa tải lớn. Do vậy thờng sử dụng hệ truyền động F-Đ ở các máy khai thác trong
hầm mỏ.
Nhợc điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay trong đó ít
nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, công suất lắp đặt máy ít nhất gấp 3 lần
Hình 11. Đặc tính cơ hệ F-Đ trong chế độ động cơ
14
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
1
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
công suất động cơ chấp hành. Ngoài ra các máy phát một chiều có từ d, đặc tính từ
hoá có trễ nên khó khăn điều chỉnh sâu tốc độ.
2. Hệ truyền động chỉnh lu - động cơ (CL-Đ)
Trong hệ truyền động chỉnh lu điều khiển
động cơ một chiều (CL-Đ), bộ biến đổi là các
mạch chỉnh lu điều khiển có suất điện động E
đ
phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển
(góc điều khiển). Chỉnh lu có thể dùng làm nguồn
chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích
động cơ. Sơ đồ nguyên lý nh hình 12.
Với bộ biến đổi là chỉnh lu hình tia 3 pha
(hình 13 a,b,c):
Trong mạch tải có điện cảm L nên i
d
thực tế
là dòng điện liên tục i
d
=I
d
. Góc mở đợc tính từ

giao điểm 2 điện áp pha (phần giá trị dơng).
Giá trị trung bình của điện áp tải:
U U Sin d
U
Cos
d
= =
+
+

3
2
2
3 6
2
6
5
6
2
2








. .
(5)

Hình 12. Sơ đồ nguyên lý của hệ
truyền động chỉnh lu động cơ
Hình 13 -a) Sơ đồ nối dây; b) Sơ đồ thay thế của chỉnh lu tia ba pha c)
Đồ thị thời gian
8
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
3
Hình 14 -a) Sơ đồ nối dây;
b) Sơ đồ thay thế của chỉnh lu cầu không đỗi xứng c) Đồ thị thời gian
Với chỉnh lu cầu một pha không đối xứng (hình 14):
U U Sin d
U
Cos

d
= = +

1
2
2
2
1
2
2






. . ( )
(6)
của dòng tải
I
U
R
d
d
=

(7)
Dòng điện chỉnh lu I
d
chính là dòng điện phần ứng động cơ điện dựa vào sơ đồ

thay thế có thể viết phơng trình đặc tính:


=
U
K
R X
K
I
d
dm
t k
dm
.
.
(8)


=
U
K
R X
K
M
d
dm
t k
dm
.
( )

.
2
(9)
Đặc tính có độ cứng =
( )
.
K
R X
dm
t k

2
còn tốc độ không tải lý tởng thì tuỳ thuộc vào
góc điểu khiển .



o
dm
U
K
Cos=
3 6
2
2
. .
(đối với chỉnh lu tia 3 pha)

o
dm
U
K
Cos= +
2
2
1
2
. .
( )
(đối với chỉnh cầu 1 pha)
Thay đổi góc điều khiển từ 0 đến , suất điện động chỉnh lu thay đổi từ +E
dmax
-E
dmax
và ta đợc họ đặc tính song song (hình 15) nhau nằm ở nửa bên phải của mặt
16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
1
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
phẳng toạ độ [,I] do van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều. Các đặc tính cơ
của hệ CL-Đ mềm hơn các đặc tính của hệ F-Đ bởi thành phần sụt áp U
k
do hiện t-
ợng chuyển mạch giữa cac van bán dẫn gây nên.
Nhận xét:
Ưu điểm nổi bật của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự
động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuyêch đại công suất rất cao, điều đó rất
thuận lợi cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao
chất lợng các các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống.
Nhợc điểm chủ yếu của hệ thống T-Đ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến
mạnh, dạng điện áp chỉnh lu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy
điện, và các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lới
xoay chiều. Hệ số công suất cos của hệ nói chung là thấp.
Kết luận:
Qua các nhận xét về hai hệ truyền động trên cùng với u nhợc điểm của chúng em
quyết định chọn hệ truyền động chỉnh lu động cơ vì nó có nhiều u điểm hơn, và
truyền động cho máy mài không cần công suất lớn nên tránh đợc nhợc điểm của nó là
xấu điện áp nguồn và lới điện xoay chiều.
IV. Chọn bộ biến đổi
Hình 15- Đặc tính cơ của hệ CL-Đ
8

1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
3