Thiết kế hệ thống truyền động val động cơ không đảo chiều, phụ tải MC=const với các chỉ tiêu kỹ thuật nh− sau
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (631.47 KB, 151 trang )
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Ng
ư
ời
thiết kế: LÊ
THÀNH
ĐỒNG.
Lớp K33IC
Giáo
viên
h
ư
ớng
dẫn:
NGUYỄN
NGỌC
KIÊN.
Nội
dung
đề
tài: Thiết
kế
hệ
thống
t
ruyền
động
val
động
cơ
không
đảo chiều,
phụ
tải
M
C
=const
với các chỉ tiêu
kỹ
thuật
nh
−
sau:
-
Dùng
sơ
đồ
cầu
ba
pha
-
Công
suất
động
cơ:
1,5
kW
-
Dải
điều
chỉnh
công
suất:
50/1
-
Sai lệch tĩnh: S
t
=
5%.
-
số
l
ư
ợng
bản
vẽ:
3
bản
A
0
+Sơ
đồ
nguyên
lý
hệ
thống
+Giản
đồ
điện
áp
+Đặc
tính
tĩnh
Thái
Nguyên,
ngày tháng năm
2001.
Giáo
viên
h
ư
ớng
dẫn
NGUYỄN
NGỌC
KIÊN
TR
Ư
ỜNG
ĐẠI
HỌC
KỸ
THUẬT
CÔNG
NGHIỆP
KHOA ĐIỆN
BỘ
MÔN
TỰ
ĐỘNG
HOÁ
XÍ
NGHIỆP
CÔNG
NGHI
ỆP
=====****======
ĐỒ
ÁN
MÔN
HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Họ và tên : LÊ
THÀNH
ĐỒNG
Lớp : K33IA
Gv h
ư
ớng dẫn :NGUYỄN NGỌC KIÊN
Ngày hoàn thành: 10 tháng 8 năm 2001
1
Phần 1
GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày
nay, nền
khoa
học
kỹ
thuật
phát
triển
không
ngừng,với
sự
yêu
cầu
ngày
càng
cao của
sản
xuất
tự
động
hoá,
đơn
giản,
thuận
tiện
trong
quá
trình
thao tác,
vận
hành
và
mong
muốn
gi
ảm
đ
ư
ợc
sức
lao
động
của
ng
ư
ời
sản
xu
ất, và
chi
phí
ở
mức
thấp
nhất.
Nh
ư
ng
yêu
cầu về mặt chất l
ư
ợng
sản
phẩm
không
ngừng
nâng
cao.
Chính,
vì
những
yêu
cầu
ấy
mà
có
nhiều
hệ
thống
truyền
động
đ
ư
ợc
đ
ư
a
vào
ứng
dụng
nh
ư
:
- Hệ
thống
truyền
động
máy
phát
động
cơ
- Hệ
thống
truyền
động
máy
điện
khuyếch
đại
động
cơ
- Hệ
thống
truyền
động
xung
áp
động
cơ
- Hệ
thống
truyền
động
chỉnh
l
ư
u
tiristor
động
cơ
Trong
phạm
vi
đề
tài thì ta xét
hệ
thống
truyền
động
van
động
cơ
Ch
ư
ơng 1
GIỚI
THIỆU
MẠCH
ĐỘNG
LỰC
Ta
thấy,
ngành
vật li
ệu
mới
không
ngừng
phát
triển, đặc biệt là vật liệu
bán
dẫn
đang
đ
ư
ợc
ứng
dụng
rộng
rãi
trong
nhiều
ngành.
Với
mong
muốn
tạo
ra
đ
ư
ợc
những
linh
kiện
có
khả
năng
làm việc với
độ
chính
xác
cao
nhất,
đem
lại lợi ích
kinh
tế
nhất,
trong
hệ
thống
truyền
động
va
n
động
cơ
bộ
biến
đổi
là các
van
mạch
chỉnh
l
ư
u
điều
khiển
có
suất
điện
động
E
d
hoàn
toàn
phụ
thuộc
vào
giá
trị của
pha
xung
điều
khiển.
Hơn
nữa,
bộ
chỉnh
l
ư
u
có
thể làm
nguồn
điều
chỉnh
điện
áp
phần
ứng
hoặc
dòng
điện
kích
t
ừ
của
động
cơ.
Xong
tuỳ
theo
yêu
cầu
cụ
thể của
truyền
động
mà
có
thể
dùng
các
sơ
đồ
chỉnh
l
ư
u
cho
phù
hợp.Có
thể
phân
biệt
theo
số
pha
- Số
pha:
1
pha,
3
pha,
6
pha,
12
pha
...
- Sơ
đồ:
hình
tia,
hình
cầu...
- Số
nhịp:Số
xung
áp
đập
mạch
trong
thời
gian
một
chu
kỳ
điện
áp
nguồn
Hơn
nữa,
bộ
chỉnh
l
ư
u
có
thể
dùng
làm
nguồn
chỉnh
điện
áp
phần
ứng
hoặc
dòng
điện
kích
từ
của
động
cơ.
Xong
tuỳ
theo
yêu
cầu
cụ
thể của
truyền
động
mà
có
thể
dùng
các
sơ
đồ
chỉnh
l
ư
u
cho
phù
hợp.
Có
thể
phân
biệt
theo
số
pha.
- Số
pha:
1
pha,
3
pha,
6
pha
...
- Sơ
đồ
:
hình
tia,
hình
cầu
...
- Số
nhịp
:
Số
xung
áp
đập
mạch
trong
thời
gian
một
chu
kỳ
điện
áp
nguồn.
- Khoảng
điều
chỉnh:
Là
vị trí c
ủ
a
đ
ặc
tính
ngoài
trên
mặt
phẳng
toạ
độ
[U
d
,
I
d
]
- Chế
độ
năng
l
ư
ợng
:
Chỉnh
l
ư
u,
nghịch
l
ư
u.
- Tính
chất
dòng
:
Liên
tục,
gián
đoạn
...
2
M
ch
lm vic ca
chnh
l
u
ph
thuc
vo
ph
ng
thc
iu
khin
v
cỏc
tớnh
cht ca ti
.
Trong
tr
uyn
ng
in
ti ca
chnh
l
u
th
ng
l
cun
kớch
t
(L
-
R)
hoc
l
mch
tn
ng
ng
c
(L
-
R
-
E).
1-
B
bin
i
v
sut
in
ng
ca
nú.
a-
Mỏy
bin
ỏp
chnh
l
u
(th
ng
l
mỏy
bin
ỏp
ng
lc)
- Dựng
bin
in
ỏp
xoay
chi
u
thnh
in
ỏp
xoay
chiu
phự
hp
vi
cp
in
ỏp
ca
ng
c.
- To
s
pha
theo
yờu
cu,
to
ra
im
trung
tớnh
khi
cn thit.
- Cỏc
cun
dõy
mỏy
bin
ỏp
cú
tỏc
dng
nh
cun
khỏng
hn
ch
dũng
ngn
mch
khi
b
bin
i
val lm vic
do
ú
lm
tng
tui
th
ca val,
trong
tr
ng
hp
khụng
dựng
mỏy
bin
ỏp
thỡ
ng
i
ta ch to
cun
khỏng
u
vo
ca
mỏy
bin
ỏp.
- Nh
cú
mỏy
bin
ỏp
m
h
thng
c
cỏch
ly
vi l
i
in.
b-
Cỏc
t
van
:
Cú
nhim
v
dựng
chnh
l
u
dũng
xoay
chiu
thnh
dũng
mt
chiu
v
iu
chnh
in
ỏp
ra
ca
b
bin
i.
c-
Cun
khỏng
:
CK
gi
l
cun
khỏng
l
c
dựng
ci thin
hỡnh dỏng
dũng
in
mt
chiu
bng
phng.
2-
Phõn
tớch
ch
lm
vic
h
truyn
ng
(V
-
)
B
bin
i
val
ng
c
cú
th lm vic
3
ch
:
-
ch
dũng
liờn
tc.
-
ch
dũng
giỏn
on.
-
ch
dũng
biờn
liờn
tc.
Cỏc
ch
lm vic ca
b
bin
i
ph
thuc
vo
ph
ng
t
hc
iu
khin
v
tớnh
cht ca ti.
tỡm
hiu
truyn
ng
(V-
).
Ta xet
s
chnh
l
u
hỡnh
tia
3
pha
(hinh
a):
S
thay
th :
trng
thỏi
tc
thi
xõy
dng.
A B
C
~
e
E
V
i
U
v
R
L
Hình
b
BA
+
Đ
-
T T T
CK
H
ì
nh
a
Vì
hệ
3
pha
đối
xứng
nên
khi
nghiên
c
ứu
ta
tách
riêng
mỗi
pha
để
nghiên
cứu,
từ
sơ
đồ
nguyên
lý
ta
có
sơ
đồ
thay
thế
(hình
b):
0
e
2
: Suất
điện
động
thứ
cấp
máy
biến
áp.
e
2
= E
2m
.
sin
t.
V:
Ký
hiệu
dùng
để
chỉ
chiều
dòng
điện
U
v
: Sụt
áp
rơi
thuận
trên
val.(Có
thể
bỏ
qua
vì
nó
rất
nhỏ
<
2V).
R:
Điện
trở
phần
ứng
động
cơ
và
điện
trở
cuộn
dây
máy
biến
áp.
L:
Điện
kháng
phần
ứng
động
c
ơ
và
điện
kháng
máy
biến
áp
cộng
điện
kháng
cuộn
lọc.
E:
suất
điện
động
của
động
cơ
điện
: E=
K
Từ
sơ
đồ
thay
thế ta viết
đ
ợc
ph
ơng
trì
nh
cân
bằng
điện
áp.
Giả
thiết ta
mở
val
với
góc
mở
:
áp
dụng
Kiếchốp
2
ta có:
E
2
m
Sin(
t +
0
)
=
E
+
iR
+
L
di
dt
Giải
ra
ta
đ
ợc: i(t) =
Giả
thiết các val
dẫn
dòng
trong
khoảng
và
p
: là
số
lần
đập
mạch.
Trong
đó
:
p=
2m
khi
m
lẻ và
p
=
m
khi
m
chẵn.
I
=
p
i
d (
t )
=
p
[E
sin
.
1
sin
+
E ]
=>
2
(t
)
2
2
m
0
2 2
2
2
nhau
.
Vậy
tuỳ
t
huộc
vào
mà
bộ
biến
đổi
val
có
thể làm việc
ở
các chế
độ
khác
a
-
Chế
độ
dòng
liê
n
tục :
Khi
một
val
nào
đó
đang
dẫn
dòng
mà
dòng
điện
qua
val
đó
giảm
dần
nh
ng
ch
a giảm về
0
thì val
kế
tiếp
sau
đ
ợc
mở
gọi
là chế
độ
dòng
liên t
ụ
c
(đồ
thị
dòng
và
áp
hình
bên
).
Trong
đó
ta
thấy
suất
điện
động
chỉnh
l
u
là
những
đoạn
hình
sin
nối
tiếp
nhau,
giá
trị
trung
bình
của
suất
điện
động
chỉnh
l
u
đ
ợc
tính
nh
sau:
+
2
P
E
b
=
2
p
E
2
m
sin(
t
)d
(
t
)
=
E
bm
cos
Với
:
=
0
(
)
2
p
p
E
bm
=
.sin
.E
2
m
p
(E
bm
:
biên
độ
lớn
nhất
suất
điện
động
ra
t
ơng
ứng
với
=0)
E
2m
:
suất
điện
động
lớn
nhất
của
thứ
cấp
máy
biến
áp.
Sơ
đồ
thay
thế của
hệ
thống
truyền
động
val
khi
nó
làm việc
ở
chế
độ
dòng
liên
tục.
Đây
là chế
độ
làm việc
cơ
bản
của
hệ
thống
truyền
động
van
động
cơ.
u
u
a
u
b
u
c
t
i i
a
i
b
i
c
t
=
2
p
E
b
E
V
R
u
R
b
I
b
-
Chế
độ
dòng
gián
đoạn
:
Đó
là
h
iệ
n
t
ợng
khi
dòng
qua
một
van
nào
đó
giảm
dần
về
0,
khi
dòng
bằng
0
thì val
kế
tiếp
sau
ch
a
mở.
Dẫn
đến
tồn
tại
một
thời
gian
dòng
qua
động
cơ
bằng
0.
vậy
bộ
biến
đổi
van
động
cơ
cung
cấp
xung
dòng
điện
vào
phần
ứng
động
cơ.
Lúc
này
động
cơ
điện
đ
ợc
làm việc
giống
nh
đ
ợc
đóng
cắt
vào
nguồn
điện
mộ
t
cách
xen
kẽ
dẫn
đến
:
Tốc
độ
động
cơ
không
ổn
định
vì vậ
y
mà
trong
t
hực
tế
ng
ời
ta
không
sử
dụng
.
Nguyên
nhân
:
- Do
tải
hoặc
dòng
điện
phần
ứng
không
đủ
lớn
nó
là
m
cho
năng
l
ợng
tích
luỹ
vào
trong
điện
cảm
không
đủ
lớn.
E
- Do
điện
cảm của
mạch
không
đủ
lớn
Khắc
phục
nguyên
nhân
trên
bằng
ph
ơng
pháp
sau:
- Hạn
chế làm việc
ở
vùng
tải
nhỏ.
- Tăng
điện
cảm
trong
mạch
phần
ứng
lên.
- Tăng
số
lần
đập
mạch.
- Dùng
điốt
D
0
.
Vậy
ở
chế
độ
dòng
gián
đoạn
thì tốc
độ
động
cơ
trong
hệ
t
hống
không
ổn
định
nên
ng
ời
ta
không
dùng
chế
độ
này.
u
e
2a
e e
2b
2c
t
i i
a
i
b
i
c
t
=
2
p
c
-
Chế
độ
dòng
biên
liên tục
.
Đó
là chế
độ
dòng
qua
val
nào
đó
vừa
giảm về
0
th
ì val
kế
tiếp
sau
đ
ợc
mở.
Kiểu
dòng
biên
liên tục
cũng
sẽ
không
tốt
cho
động
cơ
vì
nó
có
xung
dòng
điện.
Để
khắc
phục
chế
độ
này
ta
tăng
điện
kháng
t
rong
mạch
hoặc
tăng
số
lần
đập
mạch
của
sơ
đồ
hoặc
nối
song
song
điốt
D
0
.
3- Đặc tính cơ bản của hệ thống truyền động val động cơ.
Ta xét
ở
chế
độ
dòng
liên tục:
Ta
thấy,
dòng
điện
chỉnh
l
u
chính
là
dòng
phần
ứng
động
cơ
điện.
Dựa
vào
sơ
đồ
thay
thế ta
có
t
h
ể viết
đ
ợc
ph
ơng
trình
đặc
tính.
Trong
đó
:
E
b
= E
Bm
.
cos
(V)
E=
k..
(V)
Ph
ơng
trì
nh
cân
bằng
suất
điện
động:
R
b
R
E
cb
I
E
Bm
cos
I
.
R
b
=
E
+
IR
u
E
Bm
cos
I
.
R
b
=
K
+
IR
u
=
E
Bm
cos
K
R
b
+
R
u
.I
K
Mặt
khác
M=
K.
.I
=>
Ph
ơng
trình
đặc
tính
cơ
của
động
cơ.
=
E
Bm
cos
R
b
+
R
u
.M
K
(K
)
2
Khi
thay
đổi
góc
mở
từ
(
0
ữ
180
0
)
thì E
b
biến
thiê
n
từ
(E
Bm
ữ
-E
Bm
)
và ta
đ
ợc
một
họ
đ
ờng
đặc
tính
song
song
lằ
m
ở
bên
phải
mặt
phẳng
toạ
độ
(
,I).
Do
các val
không
cho
dòng
điện
phần
ừng
đổi
chiều
Biên
liên tục
TN
=
0
0
/2
I
(M)
Giới
hạn
max
*
Nhận
xét
:
Từ
đặc
tính
cơ
của
hệ
truyền
dộng
val
động
cơ
ta
thấy
vùng
ngoài
đ
ờng cong
elip làm việc
ở
chế
độ
dòng
liên tục
.
Vùng
phí
a
trong
đ
ờng
cong
Elip và
d
ới thuộc
chế
độ
dòng
gián
đoạn
có
đặc
tính
cơ
cong,
dốc
suy
ra
động
cơ
làm việc
kém
ổn
định,
ta
có
thể
dùng
biện
pháp
tăng
điện
kháng,
tăng
số
lần
đập
mạch
hoặc
mắc
D
o
song
song
với tải
để
nhằm
hạn
chế
vùng
làm việc
gián
đoạn
này.
Nguyên
nhân:
Do
năng
l
ợng
tích
luỹ
trong
động
cơ
đủ
lớn
dẫn
đến
khi
dòng
điện
giảm
không
duy
trì
đ
ợc
dòng
t
rên
tải.
Vì
vậy
không
nên
cho
động
cơ
làm việc
ở
chế
độ
non
tải
hoặc
không
tải,
những
điểm làm viềc
thuộc
cung
Eli
p
t
h
ì
bộ
biến
®æi
lµm viÖc
ë
chÕ
®é
biªn
liªn
tôc.
Phân
tích chế
độ
làm việc
trên
của
bộ
biến
đổi
khi
điều
chỉnh
+
Để
cho
động
cơ
quay
thuận
: Ta
mở
val với
góc
mở
<
90
0
bộ
biến
đổi
làm việc
ở
chế
độ
chỉnh
l
u
suất
điện
động
E
b
= E
bm
.cos
>
0,
nó
cung
cấp
năng
l
ợng
cho
động
cơ
dẫn
đến
máy
điện
làm việc
ở
chế
độ
động
cơ
ta
có
sơ
đồ
thay
thế
I
=
E
Bm
cos
E
M
E
b
>0
R
b
+
R
u
E
V
R
u
R
b
I
Vậy
đây
là chế
độ
làm việc
cơ
bản
của
hệ
thống
truyền
động
val
động
c
ơ.
Ta
có
thể
điều
chỉnh
vô
cấp
bằng
cách
thay
đổi
.
+
Khi
động
cơ
quay
thuận
ta
điều
khiển
>
90
0
thì
suất
điện
động
:
E
b
= E
Bm
cos
<
0.
Dẫn
đến
bộ
biến
đổi
làm việc
ở
chế
độ
nghịch
l
u.
Sơ
đồ
thay
thế
:Do
val
V
không
cho
dòng
qua
theo
chiều
ng
ợc
=>
I
=
0
và
động
cơ
là
m
việc
ở
chế
độ
hăm
tự
do.
Đối
với tải là t
h
ế
năng
khi
E
b
<
0
=>
I
=
0
=
0
=> E <
0
.
Cho
đến
khi
|
E
|
>
|
E
b
|
thì
xuất
hiện
dòng
điện,
đây
chính
là
dòng
điện
hãm
I
h
=
E E
b
( A
)
=>
Hãm
tái
sinh.
Sơ
đồ
thay
thế :
E
b
<0
R
b
+
R
u
M
E
E
b
<0
E
V
R
u
R
b
I
|E|
>
|E
b
|
V
R
u
R
b
I=0
H
ã
m
t
á
i
s
i
nh
Khi
động
cơ
đang
làm việc
bình
th
ờng
: Ta
điều
chỉnh
góc
mở
=
90
0
=>
E
b
=0
=>
M
=
0
=>
hãm
tự
do
.
Nếu
hệ
thống
làm việc với tải thế
năng
=>
<
0
=> E <
0
=>
Trong
động
cơ
có
dòng
điện
hãm
I
h
khác
0
=>
động
cơ
làm việc
ở
chế
độ
hãm
động
năng.
M
E E
V V
R
u
R
u
R
b
I
R
b
Hãm
động
năng Hãm
tự
do
4-
Đánh giá các
u nh
ợc điểm của ph
ơng án
.
*
Ưu
điểm :
Hệ
thống
t
ruyền
động
van
động
cơ
đơn
giản,
tác
động
nhanh,
không
gây
ồn,
dễ
tự
động
hoá
do
các val
bán
dẫn
có
hệ
số
khuếch
đại
công
suất
cao
thích
hợp
với
hệ
truyền
động
có
công
suất
trung
bình
và
lớn,
thuận
ti
ện
cho
việc
thiết lập các
hệ
thống
tự
động
điều
chỉnh
để
nâng
cao chất l
ợng
các đặc
tính
tĩnh
và đặc
tính
động
của
hệ
thống.
*
Nh
ợc
điểm: các val
có
tính
phi
tuyến,
dạng
điện
áp
chỉnh
l
u
ra
có
biên
độ
đập
mạch
cao,
gây
tổn
thất
phụ
trong
mạch
điện
và
ở
các
truyền
động
có
công
suất
lớn
c
òn
làm
xấu
dạng
điệ
n
áp
của
nguồn
và l
ới
xoay
chiều.
Hệ
số
công
suất
cos
của
hệ
thống
nói
chung
là
thấp.
Ch
ơng
2
Giới thiệu mạch điều khiển
Nh
ta
đã
biết,
để
các val của
bộ
chỉnh
l
u
có
thể
mở
tại
thời
điểm
mong
muốn,
thì
ngoài
điều
khiển
tại
thời
điểm
đó
trên
val
phải
có
điện
áp
thuận
thì
trên
điện
cực
điều
khiển
và Catốt của val
phải
có
một
điện
áp
điều
khiển
(gọi
là tín
hiệu
điều
khiển).
Để
có
hệ
thống
tí
n
hiệu
điều
khiển
suất
hiện
đúng
theo
yêu
cầu
mở
val
đã
nêu
ng
ời
ta
phải
sử
dụng
một
mạch
điện
tạo
ra
tín
hiệu
đó.
Mạch
điện
tạo
ra
tín
hiệu
điều
khiển
gọi
là
mạch
điều
khiển
hay
còn
gọi
là
hệ
thống
điều
khiển
bộ
chỉnh
l
u.
Điện
áp
điều
khiển
các Tiristo
phải
đáp
ứng
các
yêu
cầu thiết
kế
về
công
suất,
biên
độ
cũng
nh
thời
gian
tồn
tại.
Các
thông
số
cần thiết của tín
hiệu
điều
khiển
đ
ợc
cho
sẵn.
Do
đặc điểm của Tiristo là
khi
val
đã
mở
thì
còn
tín
hiệu
điều
khiển
nữa
hay
không,
không
ảnh
h
ởng
đến
dòng
qua
val.
Vì
vậ
y,
để
hạn
chế
công
suấ
t
của
mạch
phát
tín
hiệu
điều
khiển
và giảm
tổn
thất
trên
vùng
điện
cực
điều
khiển
ng
ời
ta
th
ờng
tạo
ra
các tín
hiệu
điều
khiển
Tiristo
có
dạng
xung,
do
đó
mạch
điều
khiển
còn
gọi
là
mạch
phát
xung
điều
khiển.
Các
xung
điều
khiển
đ
ợc
tính toán
về
độ
dài
xung
sao
cho
đủ
thời
gian
cần thiết
(với
độ
dự
trữ
nhất
định)
để
mở
val với
mộ
t
phụ
tải
có
thể
có
khi
sơ
đồ
làm việc.
Thông
t
h
ờng
độ
dài
xung
nằm
trong
giới
hạn
200
=>
600
às.
Các
hệ
thống
phát
xung
điều
khiển
bộ
chỉnh
l
u
hiện
nay
sử
dụng
có
thể
phân
thành
2
nhóm
:
-
Nhóm
các
hệ
thống
điều
khiển
đồng
bộ
:
Đây
là
nhóm
các
hệ
thống
điều
khiển
mà các
xung
điều
khiển
xuất
hiện
tr
ên
điện
cực của Tiri
sto
đúng
thời
điểm
cần
mở
val và lặp
đi
lặ
p
lại
mang
tính
chu
kỳ,
th
ờng
gần
bằng
chu
kỳ
nguồn
xoay
chiều.
Hệ
thống
này
đ
ợc
sử
dụng
rộng
rãi
nhất
hiện
nay.
-
Nhóm
các
hệ
thống
điều
khi
ể
n
không
đồng
bộ:
Các
hệ
thống
điều
khiển
thuộc
nhóm
này
tạo
ra
các
xung
điều
khiển
không
t
uân
theo
giá
trị
góc
điều
khiển.
Vậy
ta chỉ xét
đến
nhóm
hệ
t
hống
điều
khiển
đồng
bộ.
Mà
ở
đây
là
điều
khiển chỉnh
l
u
t
heo
nguyên
tắc
khống
chế
pha
đứng:
1-
Sơ
đồ
khối:
U
1
ĐBH
U
nc
U
đk
FSRC
SS TX
U
đk
Gồm
3
khối:
+
Khối1
:
Khối
đồng
bộ
hoá
và
phát
điện
áp
răng
c
a.
+
Khối
2
:
Khối
so
sánh.
Trong
đó
:
-
U
1
là
điện
áp
l
ới
(
nguồn)
xoay
chiều
cung
cấp
cho
sơ
đồ
chỉnh
l
u.
-
U
nc
là
điện
áp
tựa
th
ờng
có
rạng
hình
răng
c
a lấy
từ
đầu
khối
ra
ĐBH-
FSRC.
- U
đk
là
điện
áp
điều
khiển,
đây
là
điện
áp
một
chiều
đ
ợc
đ
a
từ
ngoài
vào dùng
để
điều
khiển
giá
trị
góc
.
- U
đkt
là
điện
áp
điều
khiển
Tiri
sto
là
chuỗi
các
xung
điều
khiển
lấy
từ
đầu
ra
hệ
thống
điều
khiẻn
(cũng
là
đầu
ra
của
khối
tạo
xung)
và
đ
ợc
truyền
trên
điện
cực
điều
khiển
(G)
và katốt
(K)
của các
Tiristo.
Nguyên
lý
cơ
bản
của
hệ
thống
điều
khiển
theo
nguyên
tắc
pha
đứng,
có
thể
đ
ợc
tóm
tắt
nh
sau:
Tín hiệ
u
điện
áp
cung
cấp
cho
mạch
động
lực
bộ
chỉnh
l
u
đ
ợc
đ
a
đến
mạch
đồng
bộ
hoá
của
khối
1
và t
rên
đầu
ra
của
mach
đồng
bộ
ta
có
điện
áp
th
ờng
có
dạng
hình
sin
với tần
số
bằng
tần
số
nguồn
cung
cấp
cho
sơ
đồ
chỉnh
l
u
và
trùng
pha
hoặc
lệch
pha
1
góc
xá
c
định
so
với
điện
áp
nguồn
,
điện
áp
này
đ
ợc
gọi
là
điện
áp
đồng
bộ
và
ký
hiệu
U
đb
.
Các
điện
áp
đồng
bộ
đ
ợc
đ
a
vào
mạch
phát
điện
áp
răng
c
a
để
khống
chế
sự
làm việc của
mạch
này,
kết
quả
là
đầu
ra
của
mạch
phát
điện
áp
răng
c
a ta
có
hệ
thống
điện
áp
dạng
hình
răng
c
a
đồng
bộ
về tần
số
và
góc
pha
với các
điện
áp
đồng
bộ.
Các
điện
áp
này
gọi
là
điện
áp răng
c
a
U
rc
.
Các
điện
áp
răng
c
a
đ
ợc
đ
a
vào
đầu
vào
khối
so
sánh
và
ở
đó
còn
có
một
tín
hiệu
điện
áp
khác
nữa
là
điện
áp
điều
khiển
1
chiều
điều
chỉ
nh
đ
ợc
và
đ
ợc
đ
a t
ừ
ngoài
vào,
hai tín
hiệu
này
đ
ợc
mắc với cực
tính
sao
cho
tác
động
của
chúng
nén
mạch
và
khối
so
sánh
là
ng
ợc
chiều
nhau.
Khối
so
sánh
là
m
nhiệm
vụ
so
sánh
hai tín
hiệu
này
và tại
những
thời
điểm hai tín
hiệu
này
có
giá
trị tuyệt
đối
bằng
nhau
thì
đầu
ra
khối
so
sánh
sẽ
thay
đổi
trạng
thái.
Nh
vậy,
khối
so
sánh
là
một
mạch
điện
hoạt
động
t
heo
nguyên
tắc
biến
đổi
t
ơng
t
ự
số
do
tí
n
hiệu
ra
của
mạch
so
sánh
là
dạng
tín
hiệu
số
nên
chỉ
có
2
giá
t
r
ị
có
hoặc
không.
tí
n
hiệu
trên
đầu
ra
khối
so
sánh
là các
xung
xuất
hiện
với
chu
kỳ
bằng
chu
kỳ
của
U
rc
.
Nếu
thời
điểm bắt
đầu
xuất
hiện
của
môt
xung
nằm
trong
vùng
s
ờn
xung
nào
của
U
rc
đ
ợc
sử
dụng,
điều
đó
có
nghĩa
là tại
thới
điểm
|U
rc
|
=
|U
đk
|
ở
phần
s
ờn
sử
dụng
t
rong
một
chu
kỳ
của
điện
áp
răng
c
a thì
trên
đầu
ra
của
khối
so
sánh
sẽ
bắt
đầu
xuất
hiẹn
một
xung
điện
áp.
Từ
đó
ta
thấy
có
th
ể
thay
đổi
thời
điểm
xuất
hiện
xung
đầu
ra
khối
so
sánh
bằng
cách
thay
đồi
giá
t
r
ị của
U
đk
khi
giữ
nguyên
U
rc
.
Trong
một
số
tr
ờng
hợp
thì
xung
ra
từ
khối
so
sánh
đ
ợc
đ
a
đến
cựa
điều
khiển
của Tiristo
,
nh
ng
trong
đa
số
c
á
c tr
ờng
hợp
thì tín
hiệu
ra
khối
so
sánh
ch
a
đủ
các
yêu
cầu
cần thiết
đối
với tín
hiệu
điều
khiển
Tiri
sto.
Để
cod
tín
hiệu
đủ
yêu
cầu
ng
ời
ta
thực
hiện
khuếch
đại
thay
đổi
hình
dáng
của
xung.
Các
nhiệm
vụ
này
đ
ợc
thực
hiện
bởi
một
mạch
gọ
là
mạch
tạo
xung.
Trong
sơ
đồ
chỉnh
l
u
cầu
hoặc
sơ
đồ
hình
tia
nhiều
pha
ta
có
nhiều
Tiristo
để
tạo
ra
tín
hiêu
điề
u
khiển
cho
nhiều
val
trong
hệ
thống
điều
khiển
có
2
ph
ơng
pháp.
- Sử
dụng
nhiều
mạch
phát
xung
giống
hệt
nhau,
trong
mỗi
mạch
đều
có
các
khối
giống
nhau
và
chúng
chỉ
khác
nhau
tín
hiệu
điện
áp
l
ới
(khá
c
pha)
đặt
vào
mạch
đồng
bộ.
Mỗi
mạch
phát
xung
đ
ợc
dùng
để
tạo
xung
điều
khiển
cho
một
val
hoặc
một
số
val mắc
nối
tiếp
hoặc
song
song. mạch
điều
khiển
loại
này
gọi
là
mạch
nhiều
kênh
phát
xung
cho
một
val
gọi
là
một
kênh
điều
khiển.
- Ng
ời
ta
sử
dụng
chung
một
mạch
đồng
bộ,
một
mạch
tạo
điện
áp
răng
c
a,
một
khối
so
sánh.
Nh
vậy
xung
đầu
ra
của
khối
so
sánh
th
ờng
có
tần
số
gấp
n
lần tần
số
nguồn
(n=q)
lú
c
đó
để
có
n
(hay
q)
kênh
xung
khá
c
nhau
có
tầ
n
số
bằng
tần
số
nguồn
thì
trong
khối
tạ
o
xung
phải
có
thêm
một
mạch
điện
làm
nhiệm
vụ
phân
chia
xung
đièu
khiển
loại
này
gọi
là
mạch
điều
khiển
một
kênh.
Phần 2
thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống
Sơ
đồ
khối
của
toàn
hệ
thống
:
Mạch
Điều
khiển
Mạch
Động
lực
Đại
l
ợng
ra
cần thiết là
tốc
độ
(
)
n
Ch
ơng
1
:
Thiết
kế
sơ
đồ
nguyên
lý
mạch
động
lực
Sơ
đồ
khối
của
mạch
động
l
ự
c
BBĐ Động
cơ
chấp
hành
Khâu
ổn
định
tốc
độ
I- Chọn động cơ chấp hành của hệ thống
.
A-Động
cơ
xoay
chiề
u
1-Động
cơ
không
đồng
bộ.
Ta
thấy,
xu
thế
sử
dụng
rộng
dãi loại
động
cơ
này
t
rong
hầu
hết các
lĩnh
vực.
Do
cấu tạo
đơn
giản,
đặc biệt là
động
cơ
rôto
lồng
sóc,
dùng
t
rực
tiếp l
ới
điện
xoay
chiều
mà
không
cần
sử
dụng
đến
bộ
biến
đổi.
Mặt
khác
giá
thành
hạ,
vận
hành
ti
n
cậy,
ch
ắc
chắn.
Nh
ng
việc
điều
chỉnh
tốc
độ,
khống
chế
quá
trình
là rất
khó
khăn
do
mômen
mở
máy
nhỏ,
dòng
l
ớn
và tốc
độ
rất
khó
ổn
định
đặc biệt là tr
ờng
hợp
tải
M
c
phản
kháng.
Nh
vậy,
loại
động
cơ
này
là
không
phù
hợp
với
yêu
cầu của
đề
tài.
2-Động
cơ
đồng
bộ.
Ưu
điểm
nổi
bật của
động
cơ
này
là
có
đặc
tính
cơ
t
uyệt
đối
cứng,
nh
vậy
về
ph
ơng
diện
nào
đó
có
thể kết
luận
đ
ợc
nó
đáp
ứng
tốt về
yêu
cầu
công
nghệ.
Nh
ng,
việc chế tạo rất
phức
tạp,
gặp
nhiều
khó
khăn,
th
ờng
chế tạo
máy
có công
suất
trung
bình
và
lớn,
giá
thành
cao.
Đặ
c biệt là
quá
trình
điều
chỉnh
tốc
độ
là
rất
khó
khăn,
luôn
luôn
cần
có
bộ
biến
tần
đi
kèm.
Nh
vậy,
loại
động
cơ
này
có
yêu
cầu cao về chỉ tiêu
kỹ
thuật,
công
nghệ
cũng
nh
về chỉ tiêu
kinh
tế
nên
không
phù
hợp
với
yêu
cầu của
đề
tài.
B-
Động
cơ
một
chiều
.
1-
Động
cơ
một
chiều
kích
từ
nối
tiếp
.
+
_
CKT
TN
N. Tạo
0
Sơ
đồ
nguyên
lý
M
Đặc tính cơ
Ta
thấy
loại
này
có
cuộn
kích
t
ừ
nối
tiếp với
phần
ứng
động
cơ
nên
dòng
kích
từ
chính
là
dòng
phần
ứng
động
cơ
.
Do
vậ
y
khi
I
b
i
ến
đổ
i
th
ì
từ
thông
cũng
biến
đổi
sẽ
gây
ra
hiện
t
ợng
t
ừ
d
(tổn
thất
phụ)
lớn.
d
=
(2
ữ
10).
đm
Mà
động
cơ
một
chiều
kích
từ
nối
tiếp
có
đặc
tính
cơ
ở
dạng
phi
tuyến
(hypecbol
),
nên
đặc
tính
cơ
mềm và
độ
cứnglại
thay
đổi
theo
phụ
tải.
Mặt
khác,
từ
thông
của
động
cơ
phụ
thuộc
vào
dòng
phần
ứng
nên
khả
năng
chịu
tải của
động
cơ
bị
ảnh
h
ởng
rất
lớn
của
điện
áp
l
ới.
Điều
này
gây
khó
khăn
trong
quá
t
rình
điều
chỉnh
và
ổn
định
tốc
độ,
quá
trình
này
chỉ
có
hiệu
quả
ở
tốc
độ
rất
thấp
và
hiệu
quả
không
cao,
ở
tốc
độ
cao đạt
đ
ợc
điều
này
là rất
khó
khăn.
Do
vậy,
động
cơ
này
không
phù
hợp
với
yêu
cầu.
2-Xét
động
cơ
điện
một
chiều
kích
từ
độc
lập.
Cuộn
kích
từ
hoàn
toàn
độc
lập với
phần
ứng
động
cơ
và cần
phải
có
2
nguồn,
nguồn
cung
cấp
cho
phần
ứng
động
cơ
và
nguồn
cung
cấp
cho
mạch
kích
từ.
Ta
có
ph
ơng
trì
nh
đặc
tính
cơ
của
động
cơ
một
chiều
kích
từ
độc
lập là :
=
U
u
R
u
+
R
f
.M
(*)
K (K)
2
Giả
thiểt
rằng
phản
ứng
phần
ứng
đ
ợc
bù
đủ
=
const
thì
đ
ờng
đặc tí
nh
cơ
có
dạng
tuyến
tính.
Ta xét các
thông
số
ảnh
h
ởng
đến
đặc
tính
cơ
của
động
cơ
một
chiều
kích
từ
độc
lậ.
a- ảnh h
ởng
của
điện trở phần ứn g .
Xuất
phát
từ
ph
ơng
trình
đặc
tính
cơ
ở
trên
ta thấy:
Giả
thiết
U
=
U
đm
=
const
và
=
đm
=
const
+
I
kt
+
CKT
U
-
R
f
I
R
kt
-
0
đm
M
đm
M
nm
M
Sơ
đồ
nguyên
lý Đặc
tính
cơ
=
U
u
R
u
+
R
f
.M
K (K)
2
.
Ta
thay
đổi
R
tức là
đ
a
R
f
ào
mạch
phần
ứng
của
động
cơ
với tr
ờng
hợp này
thì :
0
=
U
dm
=
const
K
dm
Nh
ng
độ
cứng
đặc
tính
cơ
lại
thay
đổi
theo
biều
thức
2
=
M
=
(K
dm
)
R
u
+
R
f
Nh
vậy
,
R
f
càng
lớn
thì đặc
tính
càng
dốc.
và
ứng
với
một
phụ
tải
nào
đó
thì
R
f
càng
lớn
thì tốc
độ
động
cơ
càng
giảm
đồng
thời
dòng
điện
ngẵn
mạch
và
mômen
ngắn
mạch
cũng
giảm
theo.
01
02
03
0
M
c
0
0
M,I
R
f
= 0
R
f1
R
f3
R
f2
M
c
M
Thay
®æi
®iÖn
¸p
phÇn
øng Thay
®æi
®iÖn
trë
phô
Nên
sự
ảnh
h
ởng
của
thông
số
này
th
ờng
đ
ợc
ứng
dụng
để
hạn
chế
dòng
điện
và
điều
chỉnh
tốc
độ
thấp
hơn
tốc
độ
định
mức
<
đm
.
b- ảnh h
ởng
của
điện áp phần ứng .
Từ
ph
ơng
trình
đặc
tính
cơ
:
=
U
u
R
u
+
R
f
.M
K (K)
2
U
u
Giả
thiết
=
đm
=
const
và
R
=
const
(
R
f
=
0
).
Khi
đó
đổi
nếu
U
thay
đổi
và
độ
cứng:
=
K
sẽ
thay
=
M
=
(
K
)
2
dm
=
const
R
u
+
R
f
Ta
dùng
ph
ơng
pháp
này
để
hạn
chế
dòng
điện
khi
mở
máy
và
điều
chỉnh
tốc
độ
động
cơ
d
ới
định
mức
<
dm
.
c- ảnh h
ởng
của
từ thôn g .
=
U
u
R
u
+
R
f
.M
K (K)
2
Giả
thiết
U
=
const
,
R
=
const
và
= var thì ta
có
:
U
dm
0
=
var
K
2
=
(K
)
R
u
=
var
Do
cấu tạo của
động
cơ
điện,
nên
th
ờng
điều
chỉnh
<
đm
.
Nên
khi
giảm thì ta
có
0
tăng
lên
còn
độ
cứng
đặc
tính
cơ
giảm
dần
.
Đặc
tính
cơ
khi
giảm
từ
thông
02
01
0
0
1
đm
2
M
2
M
1
M
nm
M
E
b
II- Các ph
ơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều và chọn
ph
ơng pháp điều chỉnh tốc độ cho hệ thống
.
Tr
ớc
hết,
ta
thấyđ
ợc
về
ph
ơng
diện
điều
chỉnh
t
ố
c
độ
t
h
ì
động
cơ
1
chiều
có
nhiều
u
việt
hơn
so
với các loại
động
cơ
khác.
Nó
không
những
có
khả
năng
điều
chỉnh
tốc
độ
dễ
dàng
mà cấu
trúc
mạ
ch
động
lực,
mạch
điều
khi
ể
n
đơn
giản hơn
đồng
t
hời
lại đạt hất l
ợng
điều
chỉnh
cao
,
trong
giải
điều
chỉnh
tốc
độ
rộng.
Thực
tế
có
3
ph
ơng
pháp
điều
chỉnh
tốc
độ
của
động
cơ:
1-Đ
a
R
f
và
mạch
phần
ứng
động
cơ.
2-Điều
chỉnh
điện
áp
cấp
cho
phần
ứng
động
cơ.
3-Điều
chỉnh
điện
áp
cấp
cho
mạch
kích
từ
động
cơ.
Nh
ng
thực
tế
có
ph
ơng
pháp
2
và
3
đ
ợc
coi là hai
ph
ơng
pháp
cơ
bản
và
đ
ợc
ứng
dụng
nhiều
hơn.
A-
Nguyên
lý
điều
chỉnh
điện
áp
phần
ứng
động
cơ.
Để
điều
chỉnh
điện
áp
đặt
vào
phần
ứng
động
cơ
1
chiều
cần các thiết
bị
là
nguồn
điệ
n
1
chiều
nh
máy
phát
,
bộ
biến
đổi...
Vớ
i
bộ
biến
đổi
biến
điện
áp
xoay
chiều
thành
suất
điện
động
E
b
là
một
chiều,
muốn
điều
chỉnh
đ
ợc
phải
nhờ
vào
U
đk
.
Ta
có
sơ
đồ
:
CK
R
b
I R
U
đk
BBĐ
+
CKĐ E
b
-
U
E
Sơ
đồ
khối Sơ
đồ
thay
th
ế
Từ
sơ
đồ
thay
thế
ở
chế
độ
xác
lập ta
có
:
E
b
-
E
=
I
(R
b
+
R
đ
)
Mà
: E
=
.k.
đm
.
=> E
b
-
I
(R
b
+
R
đ
)
=
.k.
đm
=
E
b
k
dm
R
+
R
b ud
k
dm
M
.I
u
=
0
(U
dk
)
Do
từ
thông
của
động
cơ
đ
ợc
giữ
không
đổi
nên
ta
có
độ
cứng
đặc
tính
cơ (đặc
tính
c
ơ
điện)
=
const.
Xong
t
ố
c
độ
không
tải
lý
t
ởng
phụ
t
huộc
vào
U
đk
.
Do
đó
ta
chọn
ph
ơng
pháp
điều
chỉnh
này
là
hợp
lý.
