Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều

Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Mục lục
....................................................................................................................................53
....................................................................................................................................53
....................................................................................................................................53
....................................................................................................................................53
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
....................................................................................................................................53
....................................................................................................................................53
....................................................................................................................................53
....................................................................................................................................53
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:1
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
1.1 Giới thiệu Tiristor
Tiristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn gồm pnpn liên tiếp nhau tạo nên Anôt,
Katôt và cực điều khiển G (hình vẽ).
Hình 1.1 Cấu tạo và ký hiệu của Tiristor.
Nguyên lý làm việc của Tiristor:
Khi đặt Tiristor dưới điện áp một chiều, anôt vào cực dương, katôt vào cực âm
của nguồn điện áp, J
1
và J
3
được phân cực thuận, J
2
bị phân cực ngược. Gần như toàn
bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J
2

. Điện trường nội tại E
1
của J
2
có chiều hướng từ
N
1
về P
2
. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E
1
, vùng chuyển tiếp cũng là
vùng cách điện càng mở rộng ra, không có dòng điện chảy qua Tiristor mặc dù nó
được đặt dưới điện áp thuận.
Mở Tiristor:
Nếu cho một xung điện áp dương U
g
tác động vào cực G (dương so với K),
các điện tử từ N
2
chạy sang P
2
. Đến đây một số ít trong chúng chảy vào nguồn U
g
và
hình thành dòng điều khiển I
g
chảy 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,
chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên , bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử
silic, tạo nên những điện tử tự do mới. Số điện tử mới được giải phóng này lại tham
gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của phản ứng dây
chuyền này làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tử chảy vào N
1
, qua P
1
và đến cực
dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J
2
trở thành mặt ghép
dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ
mặt ghép với tốc độ khoảng 1 cm/100
s
µ
. Thời gian mở Tiristor kéo dài khoảng 10
s
µ
.
Khóa Tiristor:
Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển I
g
không còn là
cần thiết nữa. Để khóa Tiristor có 2 cách:
- Giảm dòng điện làm việc I xuống dưới giá trị dòng điện duy trì I
H
.

- Đặt một điện áp ngược lên Tiristor (biện pháp thường dùng)
Khi đặt điện áp ngược lên Tiristor U
AK
< 0, hai mặt ghép J
1
và J
3
bị phân cực
ngược, J
2
bây giờ được phân cực thuận. Những điện tử, trước thời điểm đảo cực tính
U
AK
, đang có mặt tại P
1,
N
1
, P
2
bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược
chảy từ katôt về anôt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài.
Lúc đầu của quá trình, từ t
0
đến t
1
, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J
1
rồi J
3
trở nên cách điện. Còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa hai mặt ghép J

1
và J
3
, hiện
tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J
2
khôi phục lại tính chất của
mặt ghép điều khiển.
Trong các sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải phụ
thuộc vào góc điều khiển mở của Tiristor: U
d
= U
d0
.cos
α
Do đó, khi thay đổi góc điều khiển
α
thì ta sẽ thay đổi được giá trị điện áp
trung bình ra tải. Nếu tăng giá trị góc điều khiển
α
thì điện áp trung bình sẽ giảm,
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:2
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
ngược lại, giảm
α
thì điện áp trung bình sẽ tăng. Giá trị lớn nhất của điện áp trung
bình ra tải là U
d0
, ứng với góc

α
=0.
Dòng điện trung bình qua tải:

d
d
Z
U
I
=
với
22
RXZ
Ld
+=
Trường hợp trong mạch tải có thêm suất điện động phản kháng:

d
d
Z
EU
I
−
=
1.2 Giới thiệu động cơ một chiều
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy
quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện
xoay chiều thông dụng.
Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ
rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động

cơ một chiều được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu cao về điều
chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải,các nghành công nghiệp hay
đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều...
Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định
của nó như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản cổ
góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện)... nhưng do những ưu điểm nổi trội
của nó nên động cơ điện một chiều vẫn có một tầm quan trọng nhất định trong sản
suất.
1.2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần
động.
1.2.1.1. Phần tĩnh
Đây là đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:
+ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn
kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện
hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể
dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. Dây quấn kích từ
được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ
thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ
được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau.
+ Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện
đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ
có đặt dây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn
vào vỏ máy nhờ những bulông.
+ Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ
máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong
máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm
vỏ máy.
+ Các bộ phận khác:
- Náp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây

quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:3
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng
gang.
- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than
bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp. Hộp
chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể
quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì
dùng vít cố định lại.
1.2.1.2. Phần quay
Bao gồm những bộ phận chính sau :
+ Lõi sắt: Là phần ứng dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật
điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do
dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt
dây quấn vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió
để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ,
giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy làm việc gió
thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong
động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể tiết kiệm
thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.
+ Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động
và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc
cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết
diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn
được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt
hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
+ Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều. Cổ góp
gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến
1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ
V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có
cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ
dàng.
+ Các bộ phận khác:
- Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường chế
tạo theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên trục
máy , khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ. Gió đi qua vành góp,
cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy.
- Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy
thường làm bằng thép cacbon tốt.
1.2.2 Động cơ một chiều kích từ độc lập
1.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý:
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:4
U
u
_
+
+
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập
Ta có phương trình đặc tính cơ:
( )
2
Φ

+
−
Φ
=
K
RR
K
U
fu
u
ω
Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy Có ba thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ
đó là:
- Từ thông động cơ (Φ).
- Điện áp phần ứng (U
ư
).
- Điện trở phần ứng.
Sau đây ta sẽ lần lượt đi xét những ảnh hưởng của từng tham số đó:
1.2.2.2 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng :
Giả thiết : U
ư
=U
đm
=const
Φ = Φ
đm
=const
Khi ta đổi điện trở mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng:
ω

0
=
Const
K
U
dm
dm
=
Φ
Độ cứng đặc tính cơ:
β =
Var
RR
KM
fu
=
+
Φ
−=
∆
∆
2
)(
ω
Khi R
f
càng lớn,
β
càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với R
f

= 0
Ta có đặc tính cơ tự nhiên:
β
tn
= -
u
R
K
2
)(
Φ
β
tn
có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường
đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở phụ R
f
ta được một họ đặc
tính biến trở có dạng như hình 1.4. Ứng với một phụ tải M
c
nào đó, nếu R
f
càng lớn
thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch
cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện
và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:5
R
f
ĐC

C
KT
D
+
_
R
KT
U
KT
I
I
KT
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập
khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng
1.2.2.3 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết : Φ = Φ
dm
= const
R
ư
= const
Khi thay đổi điện áp phần ứng : U
ư
<U
đm
ta có:
Tốc độ không tải lý tưởng :
Var
K

U
dm
x
x
=
Φ
=
0
ω
Độ cứng đặc tính cơ : β
ox
=
Const
R
K
u
=
Φ
2
)(

Như vậy khi ta thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc
tính cơ song song đặc tính cơ tự nhiên (hình 1.5). Ta thấy khi thay đổi điện áp (giảm
áp) thì mô men ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm ứng với phụ tải
nhất định. Do đó phương pháp này cũng có thể sử dụng để điều chỉnh tốc độ và hạn
chế dòng điện khởi động.
Hình 1.4: Các đặc tính của động cơ một chiều kích từ độc lập
khi giảm áp đặt vào phần ứng động cơ
1.2.2.4 Ảnh hưởng của từ thông:
Giả thiết : U

ư
= U
đm
= const
R
ư
= const
Khi ta thay đổi từ thông tức là ta thay đổi dòng kích từ (I
kt
) động cơ.
Tốc độ không tải lý tưởng:
var
0
=
Φ
=
x
dm
x
K
U
ω

SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:6
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Độ cứng đặc tính cơ:
var
)(
2

=−=
u
x
R
K
φ
β
Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi
từ thông giảm thì
x0
ω
tăng, còn
β
sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với
x0
ω
tăng
dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông.

Hình1.5:Đặc tính cơ điện (a)và đặc tính cơ (b)khi thay đổi từ thông
Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:
Dòng điện ngắn mạch:
Const
R
U
I
U
dm
nm
==

Mô men ngắn mạch: M
nm
= KΦ
x
I
nm
= var
Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông được biểu diễn
trên hình 1.6.
Với dạng mômen phụ tải M
c
thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi
giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên (Hình 1.6 b)
1.3 Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều
1.3.1 Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều
Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là đổi điện
áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trên phụ tải.
Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc quy mà có
chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều.
Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nhưng thực sự là điện áp
đập mạch. Trị số điện áp một chiều, hiệu áp suất ảnh hưởng của chúng do nguồn
xoay chiều rất khác nhau.
Bộ biến đổi Thyristor với chuyển mạch tự nhiên có điện áp (dòng điện) ra là 1
chiều là các thiết bị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha thành điện áp 1 chiều điều
khiển ngược.
Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nhờ đó mà có thể
thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các phần tử lực.
Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:
- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha...
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh

Trang:7
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
- Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ, chỉnh lưu
hình cầu, chỉnh lưu hình tia...
- Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển,
chỉnh lưu bán điều khiển.
1.3.2 Giới thiệu sơ đồ
Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều
Trong đó:
+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập, thực hiện chức năng biến năng lượng
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
lượng điện xoay chiều thành năng lượng 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
1.3.2.1 Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp, lúc này
động cơ vẫn chưa 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 suất hiện các
xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi, nếu lúc này nhóm van
nào đó đang được đặt điện áp thuận, van sẽ mở với góc mở α. 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
- ϒn.
khi n giảm →U
ĐK
tăng →α giảm →U
d
tăng → n tăng về điểm làm việc yêu cầu. Khi
n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại. Đây là nguyên lý ổn định tốc
độ.
* Đặc tính cơ của hệ thống truyền động:
Chế độ dòng điện liên tục:
Dòng điện chỉnh lưu I
d
chính là dòng phần ứng.
Dựa vào sơ đồ thay thế (hình 2.2) viết được sơ đồ đặc tính.
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:8
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
I
K
XR
K
E
n

dm
K
dm
do
φφ
α
..
cos.
+
−=
M
K
XR
K
E
n
dm
K
dm
do
2
).(
.
cos.
φ
φ
α
+
−=
Đặc tính cơ có độ cứng

K
dm
XR
K
+
=
2
)(
φ
β
X
k
: Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van.
Thay đổi góc điều khiển:
+ Khi
πα
÷= 0
 sđđ chỉnh lưu biến thiên từ E
do
đến - E
do
và ta được một họ
đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ độ
[ ]
M,
ω
do các van
không cho dòng điện phần ứng đổi chiều.
Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ bởi thành
phần sụt áp

k
U∆
do hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây nên.
Hình 1.7: Họ đặc tính cơ của hệ
+ Khi
2
0
π
α
≤≤
: Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ có thể
làm việc ở chế độ động cơ nếu sđđ E > 0 và ở chế độ hãm ngược nếu sđđ E đổi
chiều.
+ Khi
max
2
αα
π
≤≤
: Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc,
biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần số lưới và trả về lưới điện.
Động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng.
Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:
K
d
XR
EE
I
+
−

=
Phương trình đặc tính:
I
K
XR
K
E
dm
K
dm
do
.
cos.
φφ
β
ω
+
+=
- Chế độ dòng điện gián đoạn:
Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng dòng điện
gián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn.
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:9
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn
λ
=
π
2
/p và góc chuyển mạch

0=
µ
.
Đường biên liên tục gần là đường elip.
Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu. Tuy nhiên khi
tăng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp.
1.3.2.2 Đánh giá chất lượng của hệ thống
- Ưu điểm:
+ Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn
có hệ số khuếch đại công suất cao.
+ Công suất tổn hâo nhỏ, kích thước và trọng lượng nhỏ
+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa.
- Nhược điểm:
+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao,
gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.
+ Chuyển mạch làm việc khó khăn do đường đặc tính nằm trong mặt
phẳng toạ độ.
+ Trong thành phần của hệ biến đổi có MBA nên hệ số cos
ϕ
thấp.
+ Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc
khó khăn với các hệ thống đảo chiều.
+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền
động có tải nhỏ.
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:10
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG
2.1 Lựa chọn thiết bị mạch động lực

Mạch động lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lưu, cuộn kháng, máy biến
áp động lực, các phần tử R-C. Theo đề ra thì động cơ là động cơ một chiều kích từ
độc lập có:
Công suất truyền động: 20kw
Tốc độ cực đại và phạm vi điều chỉnh 1500 v/p. D = 20/1
Như vậy, việc thiết kế sơ đồ mạch động lực chỉ còn là lựa chọn các phần tử
khác cho phù hợp.
2.1.1 Chọn sơ đồ chỉnh lưu
Để lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu ta đưa ra 3 phương án sau:
Phương án 1: Sơ đồ chỉnh lưu Tiristor hình cầu 1 pha

π 2π
θ
α α α
π
2π
u
2
-u
2
u
2
θ
θ
θ
θ
θ
I
G1
I

G2
I
G3
I
G4
b)
Hình 2.1: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 1 pha
Theo đồ thị ta nhận được:
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:11
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
∫∫
==
ππ
α
θθ
π
θθ
π
0
2
2
0
sin2
1
)(
2
1
dUdUU
dd

=
2
)cos1(
2
)cos1(22
02
αα
π
+
=
+
d
UU
Với U
0d
=0,9U
2
Với tải thuần trở dạng dòng điện i
d
tương tự dạng điện áp U
d
, và ta thấy dòng
điện sẽ có đoạn bằng 0 trong toàn dải điều chỉnh
α
. Do vậy dòng điện này được gọi
là dòng điện gián đoạn.
Phương án 2: Sơ đồ chỉnh lưu Tiristor hình cầu 3 pha
T
1
T

3
T
5
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
T
6
T
2
T
4
T
6
I
G1
I
G2
I
G3
I
G4
I
G5
I
G6

U
d
α1 α2 α3 α4 α5 α6 α1
b)
Hình 2.2: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình cầu 3 pha
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:12
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Khi phát xung mở van cho mạch hoạt động cũng phải đồng thời cho hai
tiristor cần dẫn. Trên đồ thị ở hình 1.2b thể hiện điều này ở chỗ mỗi tiristor được phát
hai xung: xung đầu tiên xác định góc
α
, xung thứ 2 đảm bảo thông mạch tải.
Ở đây vẫn phải đảm bảo góc điều khiển các van phải bằng nhau:
αααα
====
621
...
. Theo đồ thị U
d
(
θ
) ta thấy góc giới hạn
th
θ
giữa dòng liên tục
và dòng gián đoạn bằng 60
0
. Vậy:
Nếu

0
60
≤
α
ta sẽ có qui luật dễ nhớ là:
αα
α
cos34,2cos
20
UUU
dd
==
Nếu
α
>60
0
thì dòng điện sẽ gián đoạn. Điện áp chỉnh lưu nhận được (xem đồ
thị U
d
với giai đoạn T
1
T
6
dẫn khi U
d
= U
ab
) là:
2
)60cos(163

sin32
3
0
2
60
2
0
++
==
∫
+
α
π
θθ
π
π
α
α
UdUU
d
2
)60cos(1
0
0
++
=
α
d
U
Phương án 3: Sơ đồ chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha

u
2
u
a
u
b
u
c
u
a
u
a
u
b
u
c
u
d
I
G1
I
G2
I
G3
α α α α
θ
θ
θ
θ

θ
b)
Hình 2.3: Sơ đồ (a), đồ thị (b) chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha
Đồ thị điện áp U
d
của mạch chỉnh lưu này thể hiện trên hình 2.3b với góc điều
khiển
α
=30
0
. Đây là góc đặc biệt.
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:13
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
+ Nếu
0
30
≥
α
, điện áp U
d
sẽ có đoạn bằng 0, vì vậy khi tải thuần trở, dòng
điện tải I
d
sẽ gián đoạn, tức là có những đoạn i
d
= 0, và dòng điện qua van luôn kết
thúc khi điện áp pha về 0. Đồ thị U
d
có dạng ở trên hình 2.4b , theo đó có:

[ ]
3
)30cos(1
3
)30cos(1
2
63
)30cos(1
2
23
sin2
2
3
)(
2
1
0
0
0
2
0
2
2
2
0
++
=
++
=
++=

==
∫∫
α
α
π
α
π
θθ
π
θθ
π
π
α
π
α
d
dd
U
U
U
dUdUU
(2.1)
u
d
u
a
u
b
u
c

0
a)
u
d
u
a
u
b
u
c
0
b)
30
o
30
o
120°
Hình 2.4: Dạng điện áp U
d
mạch hình tia 3 pha
+ Nếu
α
<30
0
, dạng điện áp U
d
ở hình 2.4b. Ta thấy rằng điện áp U
d
luôn lớn
hơn 0. Như vậy với tải thuần trở, dòng điện i

d
sẽ luôn tồn tại và chạy liên tục qua tải,
vì vậy dạng dòng này gọi là dòng liên tục. Ở đây qui luật điện áp U
d
khác đi, không
tuân theo biểu thức (2.1) vừa có. Với lưu ý rằng 3 van sẽ thay nhau dẫn trong một chu
kỳ, nên mỗi van dẫn một khoảng
3
2
π
, do đó:
αα
π
θθ
π
α
α
α
coscos
2
63
sin2
2
3
02
12030
30
2
00
0

dd
UUdUU
===
∫
++
+
(2.2)
Như vậy, với mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia, qui luật điện áp U
α
d
phụ thuộc
vào chế độ dòng: Nếu dòng gián đoạn tuân theo qui luật (2.1); nếu dòng liên tục lại
theo (2.2).
d, Lựa chọn phương án:
Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Tuy nhiên ở mỗi
sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lượng 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 lượng điện áp ra kém, nhất là khi góc
mở α lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc mở α dao động
rộng và như vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng được (khi góc α 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
lượng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song nó có giá thành cao và mạch diều
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:14
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
khiển cũng phức tạp hơn. Sơ đồ tia ba pha có chất lượng điện áp ra kém hơn (điều
này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng) song nó hoàn toàn đáp ứng được các yêu
cầu công nghệ. Vì những lý do này ta chọn sơ đồ tia ba pha.
2.2.2 Lựa chọn phương án đảo chiều hai bộ chỉnh lưu

Ta có thể sử dụng 2 phương án để đảo chiều hai bộ chỉnh lưu:
+ Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ
+ Dùng hai bộ chỉnh lưu đấu song song ngược hoặc đấu chéo.
Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc thường
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 ngược lớn gây giật và quá trình
hãm ngược 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 ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết những
nhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi đảo chiều
nhanh nên phương án này là phù hợp hơn cả.

2.2.3 Lựa chọn phương án điều khiển hai bộ chỉnh lưu
Để điều khiển hai bộ biến đổi làm việc song song ngược có hai phương pháp:
+ Điều khiển riêng
+ Điều khiển chung
2.2.3.1 Phương pháp điều khiển riêng
Ở phương pháp này hai bộ biến đổi làm việc độc lập với nhau. Khi phát cho
bộ biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược không được phát xung sẽ khoá lại
và ngược lại. Phương pháp này có ưu điểm là không phát sinh dòng cân bằng song
nhược điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn. Vì 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 trước phục hồi lại tính chất điều khiển và như 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.
2.3.2.2 Phương pháp điều khiển chung
Trong phương pháp này lại gồm có:
+Điều khiển phối hợp tuyến tính.
+ Điều khiển phối hợp phi tuyến.
Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính: ở phương pháp này người ta
đồng thời phát xung đến mở cho cả hai BBĐ, với quan hệ góc mở: α1 + α2 = 1800.
Khi hệ thống làm việc luôn tồn tại một BBĐ làm việc ở chế độ chỉnh lưu (α < 90
0
) và
một BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu (α > 90
0
) .
Phương pháp này có ưu điểm: là đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện áp trung
bình ra và Uđk là đơn trị. Song nhược 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.

SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:15
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Phương pháp điều khiển phối hợp phi tuyến: ở phương pháp này người ta cho
hai BBĐ làm viện với quan hệ góc mở: α1 +α2 = 1800 +2θ .
Phương pháp này có ưu điểm là giảm được dòng cân bằng. Song nhược 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 lượng động khi tải có sức điện đông lớn và tải có điện cảm lớn.
Từ những phân tích như vậy ta chọn phương pháp điều khiển phối hợp tuyến
tính.
2.2 Tính chọn thiết bị mạch động lực
2.2.1 Tính chọn động cơ
Động cơ được chọn là động cơ 1 chiều kích từ độc lập có:
U
đm
=220 V, n
đm
=1500v/p, P =20kW
Các thông số cơ bản còn lại của động cơ
)(114
220.8,0
20000
A
U
P
I
dm
udm
===

η
U
2a
,U
2b
,U
2c
sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn
E : sức điện động của động cơ
R, L :điện trở, điện cảm trong mạch
R = 2.R
ba
+ R
u
+ R
k
+ R
dt
L = 2.L
ab
+ L
u
+ L
k
R
ba
, L
ba
: điện trở, điện cảm của MBA qui đổi về thứ cấp.
R

k
, L
k
: điện trở và điện cảm cuộn kháng lọc
R
dt
: điện trở mạch phần ứng động cơ được tính :
)().1.(5,0
Ω−=
udm
udm
u
I
U
R
η
= 0.5(1-0.8).
114
220
= 0.193 (
Ω
)
L
ư
: điện cảm mạch phần ứng động cơ được tính theo công thức:
00154,0
114.1500.2.2
60.220
.25,0
...2

60.
.
dmdm
dm
u
===
ππ
γ
Inp
U
L
(H)=1,54(mH)
Trong đó :
Lấy γ = 0,25 là hệ số lấy cho động cơ điện một chiều có cuộn bù.
Kiểu
)(kWP
dm
)(VU
dm
)(AI
dm
)/( phvgn
dm
20 220 114 1500
2.2.2 Tính chọn công suất máy biến áp động lực.
Như ở phần thiết kế ta đã chọn máy biến áp động lực có tổ đấu dây Y/Y
0
ở
phần này ta tính toán các thông số cho nó. Máy biến áp được chọn theo điều kiện:
+ S

đmBA
≥ S
tt
+ I
1fđm
≥ I
1đm

+ I
2fđm
≥ I
2đm

+ U
2fđm
≥ K
u
K
R
K
α
K
a
U
đm

* Điện áp thứ cấp được chọn theo biểu thức:
U
2đm
≥ K

u
K
α
K
R
K
a
U
đm
Trong đó:
+ U
đm
là điện áp định mức động cơ
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:16
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
+ K
u
là hệ số xét tới ảnh hưởng khả năng ảnh hưởng dao động trong phạm vi
cho phép của điện áp lưới. thường lấy K
u
= 1,05 ÷ 1,1 , ta chọn K
u
= 1,1.
+ K
α
là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (α
min
) nhằm đảm bảo chắc chắn
hệ thống không rơi vào trạng thái lật nhào nghịch lưu, ta chọn:α

min
= 10
0

⇒ α
max
= arc cos(
2
min
.34.2 U
U
d
)
Có U
dmin
=
D
1
(U
dmax
+ (D-1)I
đm
R
u
) =
20
1
(220+ (20-1)114.0,139) = 26 (V)
Có U
d0

=
fdm
U
2
2
63
π
=
220
2
63
π
= 257,3 (V)
U
2
=
u
d
K
U
0
=
1,1
3,257
= 234 (V)
⇒ α
max
= arc cos(
234.34,2
9.31

) = 87
0
⇒ K
α
= 1/cosα
min
= 1.015
+ K
R
là hệ số xét đến sụt áp trên điện trở thuần của máy biến áp,trên điện cảm
cuộn dây thứ cấp máy biến áp, do chuyển mạch, sụt áp trên dây nối và cuộn kháng,
trên các van. K
R
thường được chọn : K
R
= 1,15 ÷ 1,25, ta chọn: K
R
= 1,15.
K
a
là hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu
85,0
63
2
2
63
2
2
0
2

====
π
π
fdm
fdm
d
fdm
a
U
U
U
U
K

Cuối cùng thay các giá trị hệ số vào ta được:
U
2đm
≥ 0,85.1,1.1,015.1,15.220 = 240 (V)
* Chọn giá trị hiệu dụng của dòng pha thứ cấp
Để đơn giản ta bỏ qua giá trị của dòng cân bằng, khi đó ta có:
I
2đm
= I
đm
/
3
= 114/
3
= 65,8 (A)
+ Giá trị hiệu dụng của dòng pha sơ cấp:

I
1đm
= (m
2
I
đm
)/
3
, với m = U
2
/U
1
= 240/220 = 1,09 là hệ số biến áp
⇒ I
1đm
= 101,5 (A)
* Công suất máy biến áp
26250
8,0
20000
.05,1..
====
η
P
KPKS
SdS
(V.A)
Dựa vào các số liệu đã tính được ở trên ta chọn máy biến áp có các số liệu sau:
U
1fđm

(V)
U
2fđm
(V)
S
đm
(KVA)
I
1đm
(A)
I
2đm
(A)
220 240 26250 114 66
2.2.3 Tính chọn Tiristo
Tristo được chọn theo hai điều kiện chủ yếu sau:
+ Điều kiện về dòng điện: I
Ttb
≥ K
i
I
Ttbmax
+ Điều kiện về điện áp: U
ngmax
≥ K
u

6
U
2

a. Chọn theo điều kiện dòng điện
I
Ttb
≥ K
i
I
Ttbmax
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:17
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Trong đó: K
i
là hệ số dự trữ dòng điện, ta lấy K
i
= 3
I
Ttbmax
= I
đm
/ 3
Như vậy ta có: I
Ttb
≥ 114(A)
b. Chọn theo điều kiện điện áp
Sơ đồ mạch chỉnh lưu của ta là hình tia do đó điện áp mà các van phải chịu là
điện áp dây có giá trị bằng
6
U
2f
U

ngmax
≥ K
u
6
U
2f
Trong đó : K
u
là hệ số dự trữ về điện áp , ta chọn K
u
= 1,5
⇒ U
ngmax
≥ 1,5.
6
. 220 = 808 (V)
Dựa trên cơ sở tính toán về điều khiện dòng điện và điện áp ta chọn tiristo có
các thông số sau:
Mã hiệu I
aT
(A)
U
im
(V)
du/dt
(V/µs)
di/dt
(A/µs)
T - 114 114 900 100 100
2.2.4 Tính chọn cuộn kháng cân bằng

Khi hệ thống làm việc sẽ có những thời điểm hai van của hai bộ biến đổi ở hai
pha cùng mở. Lúc đó dòng cân bằng sẽ chạy từ pha có điện áp tức thời lớn hơn sang
pha kia; dòng cân bằng này khiến cho bộ biến đổi phải làm việc nặng nề hơn và nó có
khả năng phá hỏng các tiristo nếu ta không tìm cách hạn chế. Vì vậy nhất thiết phải
đặt thêm cuộn kháng cân bằng. Để minh hoạ ta xét α
1
= 30
0
, α
2
= 150
0
:
Qua hình vẽ ta thấy rằng: trong khoảng thời gian từ 0 ÷ θ
1
dòng cân bằng chảy
từ T
5
vào T
2
. Từ θ
2
÷ θ
3
dòng cân bằng chạy từ T
1
vào T
4
.
Chênh lệch điện áp giữa hai bộ biến đổi là:

u
12
= u
T5
- u
T2
= u
T1
- u
T4
= u
a
- u
b
=
6
u
2
sin(ωt + π/6)
Gọi X
1
= X
2
= X là điện kháng của hai cuộn kháng cân bằng. Dịch gốc toạ độ
theo chiều ωt một góc 150
0
điện thì:
u
12
= -

6
u
2
sinθ , với θ = ωt
u
12
= 2X(di/ dωt) ⇔
6
u
2
sinθ = 2X (di/dωt)
⇒i = (
6
u
2
cosωt)/ 2X + C
Khi ωt = θ
2
thì i
cb
= 0
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:18
U
cb
U
d2
U
d1
ωt

ωt
ωt
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
⇔ i =
6
u
2
(cosωt - cosθ
2
) / 2X
Giá trị trung bình của dòng điện cân bằng:

tdt
u
I
cb
ωθω
α
π
θ
θ
)cos(cos
2
6
2
3
2
2
3
2

−=
∫
Lưu ý rằng với gốc mới 0
'
thì θ
2
= - θ
3
)cos(sin
2
63
2222
θθθ
π
−=
u
X
I
cb
Qua giản đồ điện áp ta dễ thấy với α = 60
0
thì thời gian tồn tại dòng cân bằng
là lớn nhất. Ta cần tính toán giá trị X sao cho I
cb
≤ 10 % I
đm
.
Với α = 60
0
thì :

I
cb
= 0,3424
6
u
2
/ 2πX
⇒ L
CK1
≥ 0,3424
6
u
2
/ (2πω. 0,1.0,9 )
⇒ L
CK1
≥ 0,123 (H)
Ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số:
L
CK
= 123 (mH)
R
CK
= 0,48 (Ω)
2.2.5 Tính chọn cuộn kháng san bằng
Cuộn kháng san bằng có tác dụng lọc thành phần xoay chiều của dòng điện .
Ta biết rằng khi góc mở α = π/2 thì điện áp ra có phần nửa âm bằng nửa dương. Tức
là lúc này thành phần xoay chiều là dữ dội nhất, ta sẽ tính cuộn kháng theo góc α này.
Để đơn giản ta bỏ qua ảnh hưởng của cuộn cân bằng.
Nếu lấy gốc toạ độ là 0

1
thì ta có thể viết:
U
d
=
2
u
2
sinωt
Khai triển Furie của điện áp u
d
ta có:
U
d
= b
1
sin3ωt + b
2
sin6ωt + ... + b
n
sin3nωt

tdtnUb
dn
ωω
π
π
.3sin
6
3

0
∫
=
n = 1, 2, 3, ...

tdtnub
ωωω
π
π
.3sin3sin2
6
2
3
0
1
∫
−=



)(06,228)
3
2
sin
2
1
3
4
sin
4

1
(
23
2
Vu
−=−=
ππ
π

SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:19
0
Ucb
ωt
0
Ucb
ωt
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
Tương tự ta có:

)(26,104.6sinsin2
6
2
3
0
2
Vtdtntub
=−=
∫
ωωω

π
π
Trị hiệu dụng của các thành phần xoay chiều:
U
d1
=  (b
1
/
2
) = 161,26 (V)
U
d2
=  (b
2
/
2
) = 73,72 (V)
Giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều ( khi bỏ qua điện cảm
của động cơ và điện trở thuần ) là:

)(6
)(3
1
2
2
1
1
1
CKCK
d

CKCK
d
LL
U
I
LL
U
I
+
=
+
=
ω
ω
CK, CK
1
là cuộn kháng cân bằng và san bằng.
* Tổng giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều:
⇒
I I I
xc d d
= +
1
2
2
2
I
xc
phải thoả mãn nhỏ hơn 10 % I
đm

9,0.6
44
2
2
2
1
ω
dd
CK
UU
L
+
=
⇒ L
CK
≥ 0,193 (H)
Từ đây ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số sau:
L
CK
= 200 (mH)
R
CK
= 0,48 (Ω)
Từ đó ta tính được: I
1
= 0,877 (A) ; I
2
= 0,2 (A)
+ Công suất tác dụng của cuộn kháng san bằng:

P = (I
2
đm
+ I
1
2
+ I
2
2
)R
CK
= 39 (W)
+ Công suất phản kháng của cuộn kháng:
Q = X
1
I
1
2
+ X
2
I
2
2
= 56 ( VAR)
+ Công suất biểu kiến của cuộn kháng:

22
QPS
+=
= 68 (VA)

2.2.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực.
Ta biết rằng các tiristo là phần tử rất nhạy với sự biến thiên đột ngột của điện
áp hay dòng điện, đặc trưng cho những hiện tượng này là gia tốc dòng điện và điện
áp di/ dt và du/dt. Các nguyên nhân gây ra những hiện tượng này bao gồm:
+ Quá gia tốc dòng, áp do quá trình chuyển mạch.
+ Quá gia tốc dòng, áp do cộng hưởng.
+ Quá gia tốc dòng, do cắt máy biến áp ở chế độ không tải hay tải nhỏ
Để bảo vệ an toàn cho các van trước những tác nhân nêu trên ta dùng các phần
tử R-C mắc song song với các tiristo như hình vẽ
Trị số của R, C có thể tra theo các đường
cong được xây dựng bằng máy tính.
các quan hệ U
a
/U
p
;
G
b
H U
k
= = ×
ω
ω
0
0
;
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:20
R C
T

Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
phụ thuộc vào
L2
R
=b vì
×
×
=
k
U
C
L
I
F
L : Là điện cảm quy đổi của toàn bộ mạch,tra đường cong ta được
C = 0,346 µF và R = 3,9 KΩ
2.3 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ truyền động
2.3.1 Sơ đồ
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:21
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
ck
CB1
T 5
T 3
C
T

1
R

CB2
T 2
T 6
R
C
T 4
ab
a B C
MBA
k k k
* * *
* * *
ckt
Ð
Hình 2.5 Sơ đồ mạch động lực
2.3.2 Nguyên lý làm việc của mạch động lực
Ban đầu đưa hệ thống vào làm việc, ta đóng áptômát AB hệ thống được cấp
nguồn. Tuy nhiên lúc này động cơ chưa làm việc.
Giả sử BBĐ1(gồm các van: T1, T2, T3) khi làm việc ở chế độ chỉnh lưu thì
động cơ quay thuận; BBĐ2 (gồm các van: T4, T5, T6) khi làm việc ở chế độ chỉnh
lưu thì động cơ quay ngược. Khi ta phát xung đến mở cho các van ở BBĐ1 với góc
mở α
1
< 90
0
và BBĐ2 với góc mở α
2
> 90
0
với quan hệ góc mở: α1 + α2 = 180

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

u
d1
= U
d0
cosα
1
u
d2
= U
d0
cosα
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
- 0
u
cb
= u

d1
+ u
d2
= u
d1
- ( - u
d2
)
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:22
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
2
)
2
(
2
21
21
11
dd
d
dd
d
cb
dd
uu
u
uu
u
u

uu
−
=⇒
+
−=−=
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 như hình vẽ (trên hình vẽ α
1
= 30
0
, α
2
=
150
0
) . Ta thấy rằng do tồn tại điện áp u
cb
mà sinh ra dòng điện i

cb
và như 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
.
Như ta biết rằng cuộn kháng có R

k
nhỏ L
k
lớn và dòng cân bằng là dòng đập
mạch. Như vậy cuộn kháng dễ dàng cho thành phần dòng một chiều I
d
đi qua và cản
hiệu quả dòng đập mạch i
cb
.
Cuộn kháng CK có nhiệm vụ san phẳng dòng điện tải I
d
.
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:23
α
1
=30
0
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt

Ud1
Ud2
α
2
=120
0
Ud
Ucb
Icb
i
T1
i
T2
i
T3
i
T4
i
T5
i
T6
I
d
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
a)
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:24
ωt
ωt
ωt

ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
α
1
=90
0
Ud1
Ud2
α
2
=90
0
Ud
Ucb
Icb
i
T1
i
T2
i
T3
i
T4
i

T5
i
T6
Tổng hợp điện cơ hệ truyền động chỉnh lưu-động cơ một chiều
b)
Hình 2.6 Giản đồ điện áp và dòng điện mạch động lực
với
α
=30
0
(a) và
α
=90
0
(b)
CHƯƠNG III
SV thực hiện: Nguyễn Thị Chinh
Trang:25