đồ án tự động hóa Xây dựng đặc tính tĩnh, xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
lời nói đầu
Trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nớc đang bớc thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách
thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những ngời chủ tơng lai của đất nớc
những nhiệm vụ năng nề. Đất nớc đang cần sức lực và trí tuệ cũng nh lòng
nhiệt huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ s tơng lai.
Với sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói
chung và trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của
xã hội thay đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc những điều
kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi những ngời kĩ s điện tơng lai phải đợc trang
bị những kiến thức chuyên ngành một cách sâu rộng.
Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo kỹ s nghành tự động hoá - cung
cấp điện, nhằm giúp cho sinh viên trớc khi ra trờng có điều kiện hệ thống hoá
lại những kiến thức đã đợc trang bị ở trờng cũng nh có điều kiện tiếp cận với
những mô hình kỹ thuật chuyên nghành của thực tiễn trong sản xuất, đồng
thời cũng giúp cho sinh viên có cơ hội t duy độc lập nghiên cứu và thiết kế.
Cũng nh hệ thống các trờng Đại học kỹ thuật trong cả nớc để giúp sinh viên
hệ thống lại các kiến thức đã đợc học trong nhà trờng, bên cạnh đó làm cho
sinh viên trớc khi ra trờng ý thức đợc công việc của mình sau này cho nên tr-
ờng đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã tổ chức cho sinh viên trớc
khi ra trờng làm đồ án tốt nghiệp và bản đồ án tốt nghiệp này đợc thực hiện
trong điều kiện đó.
Trong thực tiễn các xí nghiệp công nghiệp hiện nay đang đặt ra vấn đề
là phải cải tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan
điểm là giữ lại những phần thiết bị đã hoàn thiện hoặc còn phù hợp, cải tạo và
thay thế những phần đã lạc hậu hoặc có nhiều nhợc điểm để cho ra những thiết
bị có độ hoàn thiện cao. Khi đa vào sản xuất cho năng suất và chất lợng sản
phẩm cao. Dựa trên nền tảng đó bản đồ án thiét kế hệ thống trang bị điện cho
truyền động cơ cấu xúc của máy xúc tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ thống
trang bị điện cho máy. Bản đồ án gồm 6 phần:

Phần I: Tìm hiểu công nghệ của máy
Phần II: Chọn phơng án truyền động
Phần III: Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Phần IV: Tính chọn thiết bị
PhầnV: Xây dựng đặc tính tĩnh, xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Phần VI : Thuyết minh sơ đồ nguyên lý
Với mục đích làm việc nghiêm túc, tinh thần học hỏi và với những nỗ
lực cao của bản thân nội dung của bản đồ án đợc xây dựng trên cơ sở những
tính toán logic, khoa học và có tính thuyết phục cao. Bản đồ án đợc trình bày
một cách logic, gọn nhằm giúp cho ngời đọc dễ hiểu, các số liệu đợc lấy từ
những tài liệu đã đợc các thầy giáo ngành Tự động hoá và Cung cấp điện
giảng dạy. Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có
hạn, lợng kiến thức lớn nên bản đồ án không khỏi còn những khiếm khuyết.
Em mong nhận đợc sự góp xây dựng của các thầy cũng nh bè bạn để bản
đồ án đợc hoàn thiện hơn.Trong qúa trình làm đồ án em đã nhận đợc sự giúp
đỡ, hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự góp ý xây dựng
của các bạn bè đồng nghiệp. Đặc biệt là sự giúp đỡ của giáo viên hớng dẫn
Lâm Tự Tiến công tác trong bộ môn máy điện của trờng. Một lần nữa em
xin chân thành cảm ơn sự giúp tận tình của các thầy, cô trong bộ môn TĐH-
CCĐ và cùng toàn thể các thầy cô trong trờng .
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2004
Sinh viên thiết kế
Hà Đức Bình
Phần I

Giới thiệu công nghệ máy xúc
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Máy xúc đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp khai thác mỏ lộ thiên,
trên các công trờng xây dựng cầu đờng, để san bạt mặt bằng, bốc xúc đất đá,
quặng
Máy xúc có rất nhiều loại khác nhau
- Máy xúc gầu thuận: Gầu xúc di chuyển từ ngoài vào đất đá theo hớng
từ máy xúc ra phía trớc đợc tác dụng của 2 lực kết hợp của cơ cấu nâng và cơ
cấu đẩy tay gầu
- Máy xúc có cơ cấu kiểu gầu cào di chuyển theo hớng từ bên ngoài vào,
với kết hợp của lực cơ cấu kéo và cơ cấu nâng
-Máy xúc có cơ cấu kiểu gầu ngoạm, qúa trình bốc xúc đất đá thực hiện
bằng cách khép kín dần 2 lửa thành gầu ngoạm dới tác dụng lực kéo của cơ
cấu kéo
- Máy xúc có cơ cấu kiểu gầu quay, gầu quay là 1 bánh xe gầu xúc đợc
gá lên bánh xe theo chu vi
- Máy xúc bốc xúc kiểu máng cào nhiều gầu xúc
Máy xúc có công xuất nhỏ có thể tích gầu từ 0,25 đến 2m
3
máy xúc trung
bình có thể tích gầu từ 2 đến 6m
3
. Máy xúc công suất lớn gầu xúc từ 6 đến
80m
3

, máy xúc có loại chạy bằng bánh xích, bánh lốp hoặc trên đờng ray để
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 3
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
nghiên cứu chế độ làm việc của máy xúc là rất phức tạp, ta phải nghiên cứu những
đặc điểm chung nhất.
Những yêu cầu của công nghệ máy xúc
I. Chế độ làm việc của máy xúc
Trong chế độ làm việc của máy xúc có 3 truyền động cơ bản
- Đào ( ra vào)
- Nâng hạ
- Quay
Ngoài ra còn có một số truyền động phụ khác nh: Nâng cần di chuyển,
đóng mở đáy gầu
Trong một chu kỳ làm việc của máy xúc gồm các giai đoạn sau:
- Quay gầu về vị trí đổ tải, mở đáy gầu đổ tải, quay về vị trí ban đầu.
Thời gian của 1 chu kỳ làm việc thờng khoảng 20 60 (s)
Cơ cấu nâng hạ và cơ cấu đẩy tay gầu thờng xuyên làm việc quá tải do
gầu xúc phải đất đá cứng
Các cơ cấu của máy móc luôn phải làm việc trong điều kiện môi trờng
nặng nề chao lắc mạnh, nhiều bụi độ ẩm cao, nhiệt độ môi trờng thay đổi
trong phạm vi rộng, do máy xúc luôn phải làm việc trong điều kiện nặng nề
lên các thiết bị của máy xúc phải đợc chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao,
làm việc an toàn, độ tin cậy cao
II. Các yếu tố cơ bản đối với hệ truyền động điện các cơ cấu
của máy xúc
Từ những đặc điểm của máy xúc, các yêu cầu công nghệ cơ bản làm việc

của hệ truyền động điện, truyền động các cơ cấu chính của máy xúc nh sau:
1. Đặc tính cơ của hệ truyền động điện các cơ cấu của máy xúc ( cơ cấu
nâng hạ, đẩy tay gầu và cơ cấu quay) phải đợc bảo vệ một cách tin cậy, khi
quá tải có nghĩa là hệ thống truyền động phải tạo ra đặc tính của máy xúc.
2. Động cơ truyền động của cơ cấu máy xúc phải chắc chắn, phải năng
chịu quá tải lớn, độ cách điện của động cơ phải đảm bảo chịu quá nhiệt, độ ẩm
cao, động cơ phải chịu đợc tần số đóng cắt lớn.
3. Động cơ truyền động của máy xúc các cơ cấu chính phải có mô men
quán tính đủ nhỏ để thời gian quá độ khi mở máy và hãm nhỏ.
4. Các thiết bị điều khiển dùng trong máy xúc phải đảm bảo làm việc tin
cậy trong điều kiện nặng nề nhất.
Các cơ cấu truyền động của máy xúc trong qúa trình làm việc thờng bị
quá tải luôn, do vậy việc hạn chế mô men nhỏ hơn trị số cho phép ở chế độ
tĩnh là yêu cầu quan trọng bậc nhất để máy xúc có năng xuất cao, đồng thời
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 4
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
bảo vệ đợc các thiết bị không bị h hỏng, khi quá tải cần thực hiện hai yêu cầu
sau:
- Hạn chế mô men dới trị số cho phép
- Đảm bảo độ cứng của đặc tính cơ trong phạm vi mô men phụ tải = mô
men của động cơ ( đờng đặc tính 1)
Trong thực tế ngời ta không dùng đặc
tính cơ lý tởng nh đờng 1 mà thờng
dùng đặc tính cơ mềm hơn đờng 2
Nh vậy đối với hệ thống truyền động
của máy xúc phải đảm bảo tạo ra

đờng đặc tính cơ có các yêu cầu cơ bản sau:
- Độ cờng cao trong vùng mô men tải nhỏ hơn
mô men dừng.
- Sai lệch tĩnh St nhỏ.
- Phạm vi điều chỉnh : D lớn.

Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 5
Wo
W
Đặc tính máy xúc
M
1
Md
2
0
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Phần II
chọn phơng án truyền động
A/ Giới thiệu chung
I/ Khái niệm chung
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các máy xúc ngày
càng đa dạng và có nhiều chức năng dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày càng
phức tạp và đòi hỏi độ chính xác, tin cậy cao.
Do bộ biến đổi năng lợng điện xoay chiều thành một chiều có thể sử
dụng nhiều thiết bị nh hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van .
Chúng đợc điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những u, nhợc

điểm khác nhau. khi kết hợp những hệ thống này với động cơ điện một chiều
ta có đợc những hệ thống truyền động có chất lợng khác nhau. Do đó để có đ-
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 6
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
ợc một phơng án truyền động phù hợp với từng loại công nghệ đòi hỏi nhà
thiết kế phải có sự so sánh logic dựa trên những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế.
II/ Nội dung chọn phơng án
Chọn đợc phơng án truyền động để phù hợp với yêu cầu công nghệ
trong máy xúc là một vấn đề hết sức quan trọng để giải quyết đợc vấn đề này
sẽ có nhiều phơng án đợc đa ra .Tuy nhiên mỗi phơng án có những u, nhợc
điểm riêng và nhiệm vụ khi thiết kế là phải chọn ra đợc phơng án tốt nhất và
có tính khả thi nhất.
Đối với các hệ thống truyền động đơn giản không có những yêu cầu cao
thì chỉ cần dùng các động cơ xoay chiều với hệ thống điều khiển đơn giản.
Còn các hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về chất lợng nh điều
chỉnh trơn, vô cấp, dải điều chỉnh rộng, đảo chiều thì phải dùng động cơ một
chiều, các hệ thống điều khiển đi với nó phải đảm bảo đợc các yêu cầu và có
khả năng tự động hoá cao.
Nh vậy, để chọn đợc hệ thống truyền động điện phù hợp với công nghệ
của máy xúc từ đó đa ra những phơng án đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ này.
Để chọn đợc phơng án tốt nhất trong các phơng án đa ra ta cần so sánh chúng
về kỹ thuật và kinh tế. Đối với truyền động động cơ điện một chiều thì bộ
biến đổi là phần tử rất quan trọng, nó quyết định đến chất lợng của hệ thống.
Do đó việc chọn lựa phơng án của ta là chọn bộ biến đổi thông qua việc xét ở
hệ thống ( bộ biến đổi - động cơ).
III/ Yêu cầu đối với các phơng án truyền động điện

1- Yêu cầu phạm vi điều chỉnh rộng với D = 2000/1 vì máy phải làm
việc ở nhiều chế độ khác nhau . Khi tiến hành điều chỉnh tốc độ yêu cầu phạm
vi điều chỉnh rộng.
2- Để đảm bảo đợc chất lợng cao. Do đó yêu cầu về điều chỉnh tốc độ
phải là vô cấp bằng phẳng ( =1).
3- Phải đảm bảo hệ thống làm việc ở chế độ duy trì đã đặt trớc với mức
độ chính xác ngay cả khi thay đổi tốc độ truyền động chính ứng với một cấp
tốc độ của truyền động cơ cấu phải đảm bảo ổn định.
4- Chuyển động của máy bao gồm : Chuyển động tịnh tiến theo phơng
ngang, chuyển động sang trái, chuyển động sang phải, chuyển động lên xuống.
5- Động cơ của cơ cấu xúc là động cơ một chiều kích từ độc lập, điều
chỉnh tốc độ ở vùng tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức nên ta dùng phơng pháp
thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì bằng phơng pháp này ta duy trì
đợc mômen.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 7
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
6- Truyền động còn phụ thuộc vào quá trình hoạt động của máy. Yêu
cầu truyền động của cơ cấu xúc nhanh, việc dừng máy phải chímh xác, thời
gian quá độ nhỏ. Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi tốc độ động cơ điện .
7- Hệ thống truyền động phải đảm bảo chiều quay của động cơ dễ dàng,
nhanh chóng và dứt khoát.
8- Phải hạn chế đợc tốc độ .
9- Cần phải có hệ thống tín hiệu, liên động và bảo vệ. Hệ thống truyền
động điện bảo đảm cho hệ thống làm việc an toàn, chắc chắn và tin cậy .
10- Cần đảm bảo tính kinh tế khi sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ và vận
hành nh : vốn đầu t ban đầu, chi phí vận hành cũng nh chi phí sửa chữa .

IV/ Phân tích và chọn phơng án truyền động
Hệ thống truyền động là tổ hợp của nhiều thiết bị điện và cơ dùng để
biến đổi, điều khiển năng lợng từ dạng điện năng sang cơ năng. Trong quá
trình sản xuất mỗi máy sản xuất hoàn thành một chức năng, công việc khác
nhau do đó các đặc tính phụ tải khác nhau nên yêu cầu điều chỉnh tốc độ của
hệ thống phù hợp với phụ tải của máy sản xuất là một yêu cầu quan trọng .
Việc điều chỉnh tốc độ phù hợp với quy trình công nghệ của máy sản
xuất sẽ đảm bảo đợc chất lợng sản phẩm, tăng năng xuất lao động và an toàn
trong quá trình sản xuất. Phần lớn các máy sản xuất đều yêu cầu là phải điều
chỉnh đợc tốc độ.Tuỳ từng tính chất công việc của máy sản xuất mà yêu cầu là
phải điều chỉnh đợc tốc độ khác nhau song chúng phải tuân theo các chỉ tiêu
kỹ thuật sau đây :
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ :
min
max
n
n
D
=
D càng lớn tức là vùng điều chỉnh tốc độ càng rộng, phạm vi điều chỉnh
tốc độ D có liên quan mật thiết với chế độ làm việc của máy sản xuất.Yêu cầu
- Dải điều chỉnh tốc độ trong máy xúc là D 10.
- Độ bằng phẳng khi điều chỉnh :
i
1i
n
n
+
=
Độ bằng phẳng khi điều chỉnh nói lên mức độ nhảy cấp khi điều chỉnh

tốc độ từ tốc độ này sang tốc độ khác .
Trong qúa trình điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện, ngời
ta mong muốn 1 khi đó hệ thống điều chỉnh vô cấp.
Với Điều kiện phụ tải: P
C
= f(n); M
C
= f(n).
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 8
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Tuỳ theo yêu cầu của máy sản xuất ta có phụ tải của nó phụ thuộc vào
tốc độ bên cạnh đó việc so sánh lựa chọn đợc phơng án hợp lý nhất có một ý
nghĩa đặc biệt quan trọng, nó đợc thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ của máy sản suất.
+ Đảm bảo hệ thống làm việc tin cậy, lâu dài.
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất lao động.
+ Khi xảy ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh
kiện, thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua.
Tính kinh tế : khi thiết kế hệ thống truyền động điện phải đảm bảo tính
u việt của phơng án là vốn đầu t thấp nhất nhng hiệu quả sử dụng và năng xuất
lao động là cao nhất .
Độ cứng đặc tính cơ đợc đặc trng bằng độ sụt tốc độ khi phụ tải thay
đổi, trong trang bị điện cho máy xúc n 5% .
Trong sản xuất có nhiều phơng án điều chỉnh tốc độ khác nhau trong đó
phơng pháp đạt hiệu quả và điều chỉnh dễ dàng nhất và đợc sử dụng rộng rãi
hiện nay là thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ điện một chiều .

B/ Các phơng án truyền động
I/ Các phơng án đa ra
Để có dợc phơng án truyền động phù hợp xét trên cả hai khía cạnh kỹ
thuật và kinh tế cho truyền động cơ cấu xúc, ở đây em đa ra một số phơng án
mà đáp ứng đợc các yêu cầu về kỹ thuật công nghệ của truyền động để từ đó
làm căn cứ chọn ra phơng án tốt nhất.
Yêu cầu công nghệ của truyền động cơ cấu xúc của máy xúc có những
đặc điểm sau:
+ Phạm vi điều chỉnh: D= 2000:1
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
= =
+
n
n
i
i
1
1
+ Độ ổn định tốc độ khi làm việc :
n
n n
n
oi dm
oi
=

ữ( )%3 5
Ta thấy rằng do phạm vi điều chỉnh đòi hỏi rộng D = 2000 : 1 do vậy
các hệ thống khuyếch đại từ - động cơ, máy phát - động cơ không thoả mãn đ-
ợc chỉ tiêu này. Do vậy ta loại hai phơng án này và đa ra ba phơng án sau:

Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 9
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
+ Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ .
+ Hệ thống van - động cơ.
+ Hệ thống xung áp - động cơ.
II/ Phơng án I: Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ (MY-Đ )
1,Giới thiệu hệ thống
a, Sơ đồ
+ FT : Là máy phát tốc, có nhiệm vụ phản hồi âm tốc độ.
+ CKĐ, CKF : Là cuộn kích từ của động cơ và máy điện khuyếch đại.
+ KĐ : Là khâu khuyếch đại, thực hiện nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu
điều khiển U
ĐK
+U
đ
: Là điện áp đặt.
2, Hoạt động của hệ thống: Giả sử động cơ sơ cấp ĐC quay với tốc độ
= const, khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt U
đ
, thông qua mạch
khuyếch đại, cuộn dây CKF đợc cấp điện, MY đợc kích thích sẽ phát ra điện
áp một chiều cấp cho động cơ động cơ quay.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA

Trang 10
a b c
MY
ĐC
CKĐ
Đ
FT
CKF
KĐ
u
đk
n
u
cđ
Hình 1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
- Do đặc điểm của MY là có cuộn dọc, cuộn ngang. Cuộn ngang đợc
nối ngắn mạch nên có dòng điện lớn và sinh ra từ thông lớn. Do vậy hệ thống
có hệ số khuyếch đại rất lớn.
- Nếu trong quá trình làm việc vì một nguyên nhân nào đó mà làm cho
tốc độ đông cơ giảm, qua biểu thức U
đk
= U
đ
- n ta thấy khi n giảm thì U
đk
tăng qua mạch khuyếch đại I
CKF
tăng và U
đ

tăng tốc độ động cơ tăng về trị
số yêu cầu.
Khi tốc độ động cơ tăng quá mức thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đó là
nguyên lý ổn định tốc độ.
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
- Ta có : I
CKF
= K
KĐ
U
đk
= K
KĐ
( Uđ - n )
E

= K
d
K
N
I
CK



E

= K
d
K

N
K
KĐ



(Uđ- n )
- Đặt : K
d
K
N
K
KĐ
= K

E

MY
= K(U

- n )
Xây dựng phơng trình đặc tính cơ của hệ thống:
n
U
K
R R
K
I
U E
n

E
K
R R
K
I
n
K U n
K
R R
K
I
u
d d
ud uE
d d
u
u EMY
EMY
d d
uE ud
d d
u
cd
d d
uE ud
d d
u
=
+
=

=
+
=


+




( )
Sau khi biến đổi biểu thức này ta đợc:

n
KU
K K
R
K
I
cd
d d d d
u
=
+

.
(*)
Trong đó : K = K
đ
K

N
K
KĐ


U
đ
: là điện áp đặt.
R = R

+ R
đ

Phơng trình (

) là phơng trình đặc tính cơ của hệ thống.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 11
I,M
Hình 2: Đặc tính cơ của
động cơ trong hệ MY- Đ
0
n
0 max
n
0 min
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN

Ta thấy rằng độ cứng của đặc tính là:


=
+
R
K K
d d
.

Độ cứng khi có mạch vòng phản hồi âm tốc độ đã đợc cải thiện rất
nhiều. Họ đặc tính cơ của hệ thống đợc vẽ trên (hình 2 ).
III/ Phơng án II: Hệ thống van - động cơ (T - Đ )
1,Giới thiệu
a, Sơ đồ

Hình 3
b,Các phần tử của sơ đồ
+ Đ : Là động cơ một chiều kích từ độc lập,thực hiện chức năng biến
năng lợng điện một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất.
+ BBĐ: Là bộ biến đổi van có điều khiển, thực hiện chức năng biến năng l-
ợng điện xoay chiều thành năng lợng điện một chiều cung cấp cho động cơ.
+ U
đ
: Tín hiệu điện áp đặt.
+ FT: Máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+TH & KĐ: Là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
+ FX: Là mạch phát xung.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đã đợc đóng vào lới với điện áp thích hợp, lúc

này động cơ vẫn cha làm việc. Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt U
đ
ứng
với một tốc độ nào đó của động cơ. Thông qua khâu TH & KH và mạch FX sẽ
xuất hiện các xung đa tới các chân điều khiển của các van bộ biến đổi, nếu lúc
này nhóm van nào đó đang đợc đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc mở .
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 12
a b c
BBĐ CKĐ
XĐK
FX
TH
&
KĐ
n
U
đ
Đ
FT
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Đầu ra của BBĐ có điện áp U
d
đặt nên phần ứng động cơ động cơ quay
với tốc độ ứng với U
đ
ban đầu.

Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc
độ động cơ giảm thì qua biểu thức : U
ĐK
= U
đ
- n khi n giảm U
ĐK
tăng
giảm U
d
tăng n tăng về điểm làm việc yêu cầu. Khi n tăng quá mức
cho phép thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đây là nguyên lý ổn định tốc độ.
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
E
b
= E
bm
cos = U
b
( U
b
=U : điện áp đầu ra của bộ biến đổi)
E
b
= K
KĐ
K
b
( U

đ
- n )


=

actg
K K U n
E
KD b d
bm
( )

+ Phơng trình đặc tính cơ của hệ thống:
u
bKDdd
ub
dd
cdbKD
dd
ub
dd
dbKD
u
dd
ub
dd
b
I
KK.K

RR
K
UKK
n
I
K
RR
K
UKK
I
K
RR
K
U
n
+
+


=

+


=

+


=

Đây là phơng trình đặc tính cơ của hệ thống.Từ đây ta vẽ đợc họ đặc
tính cơ của hệ thống trên hình 4.
TN
90
0
= 90
0
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 13
M
Hình 4 Đặc tính
cơ
n
n
0max
0
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
IV/ Phơng án III: Hệ thống xung áp - động cơ:
1, Giới thiệu
a, Sơ đồ
Hình 2-5
b, Các phần tử của hệ thống
+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện chức năng biến đổi
điện năng một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. Cuộn
khởi động là cuộn kích từ của động cơ.
+ MK : là mạch khoá van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngợc đặt nên
van để khoá van.

+ T : Tiristor chức năng nh một khoá đóng mở để băm điện áp nguồn
một chiều.
+ FT : là máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+ U
đ
: là tín hiệu điện áp chủ đạo.
+ KĐ : là mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp
U
đk
để đa vào mạch FX.
+ FX : là mạch phát xung có nhiệm vụ phát ra xung mở cho van T và
xung khoá cho mạch khoá van MK.
+ D
O
: là van điốt.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu ta đặt vào hệ thống một điện áp chủ đạo U
đ
(khi hệ
thống đã đợc đóng vào nguồn một chiều) qua nút tổng hợp tín hiệu ta có:
U
đk
= U
đ
- n
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 14

+
-
U
D
0
MK
CKĐ
XM
XK
FX KĐ
u
đk
n
u
cđ
Đ
FT
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Tuy nhiên ban đầu n = 0 U
đk
= U
đ
, tín hiệu này qua mạch KĐ đợc đa
tới mạch FX sẽ pháp ra xung mở đa tới chân điều khiển của van T và ở đầu ra
có sức điện động ra E
b
:
E
t
T

U
b
CK
=
1
Sức điện động này đợc đặt nên động cơ và động cơ sẽ quay với tốc độ t-
ơng ứng với điện áp đặt ban đầu. Khi muốn thay đổi tốc độ động cơ ta thay
đổi U
đ
.
Trong quá trình làm việc giả sử nguyên nhân nào đó mà tốc độ động cơ
giảm khi đó qua mạch phản hồi âm tốc độ ta có: U
đk
= U
đ
- n
Khi n giảm U
đk
tăng t
1
=KU
đk
tăng E
b
tăng và tốc độ động cơ sẽ tăng
về giá trị đặt.
Nếu tốc độ động cơ tăng quá tốc độ đặt thì quá trình diễn ra ngợc lại.
Đây là nguyên lý ổn định tốc độ .
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:

E
t
T
U
b
CK
=
1

Phơng trình đặc tính cơ của hê thống:

u
ddCK
ub
ddCK
cd
cddk
u
dd
ub
ddCK
u
dd
ub
dd
b
I
KKT
RR
KKT

UK
n
nUKuKt
I
K
RR
KT
Ut
I
K
RR
K
E
n



11
1
111
1
).(
+
+

+
=
==
+
=

+
=
Đây là phơng trình đặc tính cơ của hệ thống từ phơng trình này ta có họ
đặc tính cơ của hệ thống nh hình vẽ.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 15
u
t
t
1
T
ck
n
p =1n
0max

0
-n
0max
Hình 2-6
I(M)
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN

p = 0
V/ Nhận xét
1, Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ.
a, Ưu điểm

+ Dải điều chỉnh lớn, họ đặc tính cơ có dạng tuyến tính, hệ số khuyếch
đại lớn, hệ thống làm việc rất linh hoạt, nếu thực hiện các biện pháp ổn định
tốc độ thì D có thể đạt tới mức độ cao. Động cơ có thể làm việc ngoài vùng
phụ tải, chuyển đổi linh hoạt.
+Việc điều chỉnh đều đợc thực hiện trên mạch kích từ nên thuận tiện cho
tự động hoá, nâng cao chất lợng hệ thống.
b, Nhợc điểm
+ Công suất lắp đặt của hệ thống lớn, hệ thống cồng kềnh, khi hoạt động
có nhiều thiết bị quay, gây ồn, hiệu suất sử dụng điện năng thấp:
=
ĐC



đ
= 0,3 - 0,5
+ Vốn đầu t lớn, khi bị sự cố khó sửa chữa mặt khác còn đòi hỏi diện tích
lắp đặt lớn, phải có nền móng đặc biệt.
2, Hệ thống van - động cơ
a, Ưu điểm
+ Do sử dụng các thiết bị bán dẫn ở bộ biến đổi nên hệ thống có độ tác
động nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao.
+ Là bộ biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu nền móng đặc biệt.
+ Dễ thiết lập các hệ thống tự động kín để nâng cao chất lợng hệ thống.
b, Nhợc điểm
+ Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ. Khi có gia tốc dòng và áp
du/dt, di/dt có nguy cơ làm hỏng các lớp tiếp giáp.
+ Sức điện động của bộ biến đổi có dạng đập mạch làm phát sinh thành
phần sóng hài bậc cao gây phát nóng động cơ (có thể khắc phục nhợc điểm
này bằng cách mắc thêm các cuộn kháng).

+ Hệ thống làm việc có hệ số cos nhỏ.
3, Hệ thống xung áp - động cơ
a, Ưu điểm
+ Hệ thống này đợc dùng ở những nơi có nguồn một chiều có công suất
lớn hơn công suất của động cơ và khi đó trong sơ đồ thay thế có thể bỏ qua R
b
và đặc tính cơ có độ cứng cao.
+ Hệ thống này dùng ít van động lực .
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 16
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
+Dễ tự động hoá.
b, Nhợc điểm
+ Phải có nguồn một chiều hoặc kèm theo bộ nguồn xoay chiều - một chiều.
+ Dạng điện áp ra có dạng xung gây tổn thất phụ trong động cơ.
+ Bộ biến đổi này khi làm việc có thể rơi vào chế độ dòng gián đoạn.
VI/ Kết luận
Trong cả ba phơng án đa ra đều đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ truyền
động của máy xúc. Tuy nhiên, phơng án I với những nhợc điểm căn bản là:
+ Giá thành đắt vì phải sử dụng nhiều máy điện quay.
+ Gây tiếng ồn, tốn diện tích lắp đặt.
+ Hiệu suất thấp , chi phí vận hành lớn.
Vì những lý do đó ta loại phơng án này. Vấn đề là lựa chọn một trong
hai phơng án còn lại.
Trong hai phơng án còn lại ta thấy rằng phơng án III đòi hỏi phải có
nguồn một chiều với công suất lớn, điều này không phải nhà máy cơ khí nào
cũng có đợc. Trong trờng hợp không có nguồn một chiều thì ta phải tạo ra nó

từ nguồn xoay chiều, khi đó phơng án III trở nên phức tạp hơn phơng án II.
Mặt khác đối với truyền động của máy xúc đòi hỏi phạm vi điều chỉnh rất lớn
( D= 2000:1). Nh vậy nếu sử dụng phơng án III ở vùng tốc độ thấp hệ thống
rất dễ rơi vào làm việc ở chế độ dòng gián đoạn mà muốn khắc phục điều này
cần phải có cuộn kháng với L
K
rất lớn.
Từ những phân tích nh vậy ta thấy rằng phơng án II có tính u việt hơn
cả. Ta chọn phơng án II làm phơng án truyền động cho truyền động của máy
xúc.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 17
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN

Phần III
THIếT kế sơ đồ nguyên lý

* Mạch điện nguyên lý của hệ thống truyền động điện gồm hai phần:
+ Mạch động lực.
+ Mạch diều khiển.
Mạch động lực là phần tử trực tiếp thực hiện các quá trình năng lợng theo
yêu cầu công nghệ đặt ra. Mạch điều khiển có chức năng điều khiển mạch
động lực thực hiện các quá trình công nghệ . Nh vậy khi thiết kế sơ đồ nguyên
lý phải đi từ mạch động lực.
A/ Thiết kế mạch động lực
Mạch động lực bao gồm các phần tử, sơ đồ chỉnh lu, cuộn kháng, máy
biến áp động lực, các phần tử R- C. Theo phơng án đã chọn thì động cơ là

Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 18
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
động cơ một chiều kích từ độc lập. Nh vậy việc thiết kế sơ đồ mạch động lực
chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp.
I / Chọn sơ đồ chỉnh lu
Có nhiều sơ đồ chỉnh lu đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ. Tuy nhiên ở
mỗi sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lợng khác nhau, giá thành khác nhau . Vấn
đề đặt ra là lựa chọn cho phù hợp.
- Các sơ đồ một pha tuy rẻ, song có chất lợng điện áp ra kém, nhất là
khi góc mở lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc
mở dao động rộng và nh vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng đợc (khi góc có
nguy cơ hệ thống làm việc ở chế độ dòng gián đoạn ).
- Vì những lẽ đó ta chỉ lựa chọn ở sơ đồ ba pha. Sơ đồ cầu ba pha tuy có
chất lợng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song nó có giá thành cao và
mạch diều khiển cũng phức tạp hơn. Sơ đồ tia ba pha có chất lợng điện áp ra
kém hơn ( điều này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng ) song nó hoàn
toàn đáp ứng đợc các yêu cầu công nghệ. Vì những lý do này ta chọn sơ đồ tia
ba pha.
II/ Lựa chọn phơng án đảo chiều
Để đảo chiều cho động cơ điện một chiều có hai hớng là đảo chiều dòng
kích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
1, Đảo chiều dòng kích từ
Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ
thì ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu không động cơ có
nguy cơ bị ngắn mạch. Ta biết rằng:

I
U E
R
U K
R
u
u
u
u
u
=

=


Khi = 0 ( R rất nhỏ ) thì I tăng rất lớn có nguy cơ phá hỏng động cơ.
Nh vậy khi thực hiện đảo chiều dòng kích từ (đảm bảo an toàn ) thì thời gian
đảo chiều lớn làm giảm năng suất của hệ thống.
Mặt khác, ở phơng pháp này hệ thống có họ đặc tính cơ sấu hơn so với
phơng pháp đảo chiều điện áp phần ứng .
2, Đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ
Phơng pháp này có thể dùng:
+ Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ.
+ Dùng hai bộ chỉnh lu đấu song song ngợc hoặc đấu chéo.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 19
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN

Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc th-
ờng xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm mòn
tiếp điểm. Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngợc lớn gây
giật và quá trình hãm ngợc còn làm dòng phần ứng lớn vì:
I
U E
R
U E
R
u
u
u
u
u
=

=
+( )

Dòng điện này có giá rị rất lớn.
- Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến
áp phải có hai cuộn dây thứ cấp.
- Khi dùng hai BBĐ đấu song song ngợc sẽ đảm bảo khắc phục hết
những nhợc điểm của các phơng pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi
đảo chiều nhanh nên phơng án này là phù hợp hơn cả.
III/ Lựa chọn phơng án điều khiển
+ Điều khiển độc lập ( điều khiển riêng ).
+ Điều khiển phối hợp ( điều khiển chung ).
1, Điều khiển riêng
Phơng pháp này hai bộ biến đổi làm việc độc lập với nhau. Để điều khiển

hai bộ biến đổi làm việc song song ngợc có hai phơng pháp: cho bộ biến đổi
thuận làm việc thì bộ biến đổi ngợc không đợc phát xung sẽ khoá lại và ngợc
lại. Phơng pháp này có u điểm là không phát sinh dòng cân bằng song nhợc
điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn. Để đảm bảo cho sơ đồ làm việc an
toàn thì yêu cầu phải có thời gian ngừng dòng để cho các van của bộ biến đổi
làm việc ở giai đoạn trớc phục hồi lại tính chất điều khiển và nh vậy làm giảm
độ tác động nhanh của hệ thống. Tuy vậy vẫn có thể tăng độ tác động nhanh
của hệ thống bằng cách giảm thời gian ngừng dòng xuống cực thiểu nhờ
những mạch kiểm tra tác động nhanh.
2, Điều khiển chung
Trong phơng pháp này lại gồm có:
+ Điều khiển phối hợp tuyến tính.
+ Điều khiển phối hợp phi tuyến.
- Phơng pháp điều khiển phối hợp tuyến tính: Phơng pháp này ngời ta đồng thời
phát xung đến mở cho cả hai BBĐ, với quan hệ góc mở: 1 + 2 = 180
0
. Khi hệ
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 20
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
thống làm việc luôn tồn tại một BBĐ làm việc ở chế độ chỉnh lu ( < 90
0
) và
một BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lu ( > 90
0
).
Phơng pháp này có u điểm là: đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện áp

trung bình ra và U
đk
là đơn trị. Song nhợc điểm của nó là: làm phát sinh dòng
cân bằng gây tổn thất trong BBĐ dẫn đến phải tăng công suất tính toán của
các phần tử. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách mắc thêm các
cuộn kháng cân bằng.
- Phơng pháp điều khiển phối hợp phi tuyến: ở phơng pháp này ngời ta
cho hai BBĐ làm viện với quan hệ góc mở: 1 +2 = 180
0
+2 . Ưu điểm là
giảm đợc dòng cân bằng. Song nhợc điểm của nó là tạo ra một khoảng mà với
cùng một góc điện áp điều khiển sẽ có hai giá trị điện áp ra khác nhau, thời
gian ngừng dòng khi đảo chiều lớn làm sấu các chỉ tiêu chất lợng động khi tải
có sức điện động lớn và tải có điện cảm lớn.
Từ những phân tích nh vậy ta chọn phơng pháp điều khiển phối hợp tuyến
tính.
IV/ Sơ đồ mạch động lực


Thuyết minh sơ đồ
Ban đầu đa hệ thống vào làm việc, ta đóng áptômát AB hệ thống đợc
cấp nguồn. Tuy nhiên lúc này động cơ cha làm việc. Giả sử BBĐ1 (gồm các
van: T1 , T2, T3 ) khi làm việc ở chế độ chỉnh lu thì động cơ quay thuận.
BBĐ2 ( gồm các van : T4 , T5, T6 ) khi làm việc ở chế độ chỉnh lu thì động
cơ quay ngợc. Khi ta phát xung đến mở cho các van ở BBĐ1 với góc mở
1 < 90
0
và BBĐ2 với góc mở 2 > 90
0
với quan hệ góc mở: 1 + 2 = 180

0
Lúc này ở đầu ra của hai BBĐ có điện áp ra là: U
d1
và U
d2

U
d1
= U
d0
cos
1
U
d2
= U
d0
cos
2

Điện áp đặt nên động cơ là U
d
, điện áp cân bằng là điện áp giữa hai
điểm N- M
U
d
= u
k
- O
U
cb

= u
d1
+ u
d2
= u
d1
- ( - u
d2
)
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 21
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
u u
u
u
u u
u
u u
d d
cb
d
d d
d
d d
= =
+
=

1 1
1 2
1 2
2 2
2
( )
Điện áp U
d
đặt nên phần ứng động cơ và động cơ sẽ quay thuận. Ta có
giản đồ điện áp U
d
, U
d1
, U
d2
, U
cb
, i
cb
và dòng qua các van nh hình vẽ (trên hình
vẽ
1
= 30
0
,
2
= 150
0
) . Ta thấy rằng do tồn tại điện áp u

cb
mà sinh ra dòng
điện i
cb
và nh vậy dòng qua các van ngoài thành phần dòng I
d
qua động cơ còn
dòng i
cb
. Dòng i
cb
chỉ chạy quẩn giữa hai BBĐ , do điện trở thuận của các van
nhỏ nên với một u
cb
nhỏ cũng sinh ra dòng i
cb
có biên độ lớn có nguy cơ phá
hỏng các van, vì vậy phải có biện pháp hạn chế dòng i
cb
này. Trong sơ đồ sử
dụng hai cuộn kháng CK
1
và CK
2
có L
k
lớn để đảm bảo I
cb
10% I
d

.
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 22
A B C

AB
* * *
* * *
MBA
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
R
C
C
R
C K
1

C K
2
Đ
CKĐ
CK
0
N M
K
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Sơ đồ mạch động lực
Nh ta biết rằng cuộn kháng có R
k
nhỏ L
k
lớn và dòng cân bằng là dòng
đập mạch. Nh vậy cuộn kháng dễ dàng cho thành phần dòng một chiều Id đi
qua và cản hiệu quả dòng đập mạch i
cb
.
Cuộn kháng CK có nhiệm vụ san phẳng dòng điện tải I
d
.
B/ Thiết kế mạch điều khiển
I/ Giới thiệu chung
Nh ta đã biết, để cho các van của hai bộ chỉnh lu mở tại những thời điểm
mong muốn ta cần phải có các mạch điện phát ra các xung điều khiển đa đến
mở các Tiristo tại các thời điểm yêu cầu. Xung điều khiển phải đáp ứng đủ các
yêu cầu nh: biên độ, công suất và thời gian tồn tại để mở chắc chắn các van
với mọi loại tải mà sơ đồ gặp phải khi làm việc. Thông thờng đối với các bộ
chỉnh lu thì độ rộng xung nằm trong khoảng từ (200 - 600 ) às là đảm bảo mở

chắc chắn các Tiristo. Mạch điện phát ra các xung nh vậy gọi là mạch điều
khiển.
Hiện nay các hệ thống phát xung điều khiển đợc chia làm hai nhóm:
+ Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: Là nhóm mà các hệ thống
điều khiển đa ra các xung suất hiện trên cực điều khiển của các Tiristo đúng
thời điểm cần mở và lặp đi lặp lại với chu kì thờng bằng chu kì nguồn xoay
chiều cấp cho bộ chỉnh lu ( ngoài ra trong một số trờng hợp chu kì xung có thể
bằng 1/2 chu kì nguồn).
Nhóm hệ thống này đợc sử dụng rất phổ biến.
+ Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: Nhóm này tạo ra các
chuỗi xung điều khiển với tần số thờng cao hơn nhiều tần số nguồn cung cấp
và trong quá trình làm việc tần số xung đợc tự động thay đổi để đảm bảo một
lợng ra nào đó (U
d
, I
d
) không thay đổi. Để đạt đợc điều này thì tần số xung
phải đợc khống chế theo sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu ra của đại lợng
cần ổn định. Các hệ thống điều khiển theo nguyên tắc này khá phức tạp nên ít
đợc dùng, ở đây ta chỉ nghiên cứu hệ thống thứ nhất.
II/ Thiết kế mạch phát xung
1, Lựa chọn phơng pháp phát xung
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 23
Sơ đồ mạch động lực
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN
Các hệ thống điều khiển đồng bộ hiện nay thờng sử dụng ba phơng pháp

phát xung chính là:
+ Phát xung điều khiển theo pha đứng.
+ Phát xung điều khiển theo pha ngang.
+ Phát xung điều khiển sử dụng diốt hai cực gốc.
a, Phơng pháp phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng
Hệ thống này tạo ra các xung điều khiển nhờ việc so sánh giữa tín hiệu
điện áp tựa hình răng ca thay đổi theo chu kì điện áp lới và có thời điểm suất
hiện phù hợp góc pha của lới với điện áp điều khiển một chiều thay đổi đợc.
Hệ thống này có nhợc điểm là khá phức tạp, song nó có những u điểm nổi bật
nh: Khoảng điều chỉnh góc mở rộng, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của điện
áp nguồn, dễ tự động hoá, mỗi chu kì của điện áp anốt của Tiristo chỉ có một
xung đợc đa đến mở nên giảm tổn thất trong mạch điều khiển Do đó hệ
thống này đợc sử dung rộng rãi.
b, Phơng pháp phát xung điều khiển sử dụng diốt hai cực gốc ( UJT )
Phơng pháp này cũng tạo ra các xung nhờ việc so sánh giữa điện áp răng
ca xuất hiện theo chu kì nguồn xoay chiều với điện áp mở của UJT. Phơng
pháp này mặc dù đơn giản nhng có nhợc điểm là góc mở có phạm vi điều
chỉnh hẹp vì ngỡng mở của UJT phụ thuộc vào điện áp nguồn nuôi . Mặt khác,
trong một chu kì điện áp lới mạch thờng đa ra nhiều xung điều khiển nên gây
tổn thất phụ trong mạch điều khiển.
c, Phơng pháp phát xung điều khiển theo pha ngang
ở phơng pháp này ngời ta tạo ra điện áp điều khiển hình sin có tần số
bằng tần số nguồn và góc pha điều khiển đợc ( dùng các cầu R- C hoặc cầu R
- L ) . Thời điểm xuất hiện xung trùng với góc pha đầu của điện áp điều khiển.
Phơng pháp này có nhợc điểm là: Khoảng điều chỉnh góc mở hẹp, rất nhạy
với sự thay đổi của dạng điện áp nguồn, khó tổng hợp nhiều tín hiệu điều
khiển do vậy thờng ít đợc sử dụng.
d, chọn phơng pháp điều khiển
Qua những phân tích ở trên ta thấy rằng với yêu cầu công nghệ của
truyền động cơ cấu xúc của máy xúc là khoảng điều chỉnh rất rộng, độ sụt tốc

độ nhỏ nên phải sử dụng các phản hồi - tức là cần phải tổng hợp nhiều tín hiệu
điều khiển. Do vậy, phơng pháp điều khiển theo nguyên tắc pha đứng là phù
hợp hơn cả, ta chọn phơng pháp này.
II/Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 24
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn TĐH - XNCN


Khối 1: khối đồng bộ hoá và phát sóng răng ca. Khối này có nhiệm vụ
lấy tín hiệu đồng bộ hoá và phát ra sóng điện áp hình răng ca để đa vào khối
so sánh.
Khối 2: khối so sánh, có nhiệm vụ so sánh giữa tín hiệu điện áp tựa hình
răng ca với điện áp điều khiển Uđk để phát ra tín hiêu xung điện áp đa tới
mạch tạo xung.
Khối 3: khối tạo xung, có nhiệm vụ tạo ra các xung điều khiển đa tới
chân điều khiển của Tiristo.
1,Mạch đồng bộ hoá
Để thực hiện chức năng đồng bộ hoá, ta có thể sử dụng mạch phân áp
bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm. Tuy nhiên, ph-
ơng pháp này có nhợc điểm là không cách ly đợc điện áp cao giữa mạch điều
khiển với mạch động lực, do vậy phơng pháp này ít đợc dùng.
Phơng pháp phổ biến hiện nay là sử dụng máy biến áp đồng bộ trong đó
cuộn sơ cấp nối vào lới còn cuộn thứ cấp là điện áp đồng bộ. Góc lệch pha
giữa cuộn sơ và cuộn thứ đợc tính toán sao cho góc pha của Uđb phù hợp với
thời điểm mở tự nhiên của các Tiristo.
Với sơ đồ chỉnh lu hình tia ba pha ta có thể dùng một máy biến áp đấu

- Y
O
để thực hiện chức năng này. Sơ đồ đấu dây và đồ thị véctơ nh hình vẽ:

2, Mạch phát sóng răng ca
Sinh viên : Hà Đức Bì
nh
-
Lớp TC 99IA
Trang 25
A B C
* * *
* * *
u
a
u
b
u
c
0
U
A
U
B
U
C
u
b
u
c

u
a
u
1
ĐBH
&
FSRC
SS
TX
u
rc
u
đk
XĐK
Khối 1 Khối 2 Khối 3