THIẾT kế và lắp ráp bộ CHỈNH lưu CHO ĐỘNG cơ một CHIỀU

Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
Khoa ®iÖn
Bé m«n tù ®éng ho¸ xncn



®å ¸n tèt nghiÖp

Hµ Néi - 2005

Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
Khoa ®iÖn
Bé m«n tù ®éng ho¸ xncn




đồ án tốt nghiệp
Đề tài : Thiết kế và lắp ráp bộ chỉnh lu cho động cơ
một chiều
Chủ nhiệm bộ môn
Giáo viên hớng dẫn
Sinh viên
Lớp
MSSV

:

:
:
:

::

Ts. Nguyễn mạnh tiến
nguyễn danh huy
vũ quang tiến
tđh3 - cđk47
C0210542

Hà Nội - 2005

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, nền công nghiệp nớc ta đã phát triển một cách nhanh
chóng dần tiếp cận với công nghệ hiện đại. Cùng với sự phát triển của công nghiêp hoá và
hiện đại hoá đất nớc. Điện là một ngành phát triển mạnh mẽ, trong đó công nghệ tự động
hoá đặc biệt đợc quan tâm hàng đầu bởi sự liên quan chặt chẽ với quá trình sản xuất ở tất
cả phân xởng của các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp.
Động cơ điện một chiều đợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện
nay. Nó dần thay thế con ngời trong các công việc nặng nhọc và nguy hiểm giúp tăng
năng suất sản xuất, sản phẩm đạt chất lợng cao, hạ giá thành sản phẩm Khi sử dụng
động cơ điện một chiều thì vấn đề đặt ra là việc điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
đợc quan tâm hàng đầu để hệ thống đạt đợc chất lợng ổn định cao nhất, đảm bảo về
kinh tế, kỹ thuật .


Là sinh viên ngành tự động hoá khi ra trờng sẽ tiếp xúc trực tiếp với
các máy sản xuất, chúng em không chỉ nắm rõ các nguyên lý hoạt động của
từng máy, từng hệ truyền động mà còn phải tìm cách thay thế các hệ truyển
động bằng các hệ truyền động khác phù hợp với yêu cầu sản xuất. Trong
phạm vi của đồ án tốt ngiệp với đề tài : Thiết kế và lắp ráp bộ chỉnh l u cho
động cơ điện một chiều.

Trong quá trình thực hiện đề tài , với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự h ớng dẫn
tận tình của thày giáo Nguyễn Danh Huy chúng em đã hoàn thành đồ án đúng kế hoạch .
Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên nội dung đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em rất
mong đợc sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô giáo và các bạn .

Em xin chân thành cảm ơn .
Sinh viên
Vũ Quang Tiến

Chơng I : Tìm hiểu về động cơ đIện một chiều
Đ 1.1.

Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một
chiều .
1.1.1.Cấu tạo của động cơ điện một chiều .
Kết cấu của động cơ điện một chiều có thể phân thành hai thành phần chính là: phần
tĩnh và phần quay .
1.1.1.1.Phần tĩnh hay Stato (phần cảm) .
Đây là thành phần đứng yên của động cơ.Phần tĩnh gồm các bộ phận chính sau :
1.1.1.1.1.Cực từ chính .
Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trờng gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng
ngoài lõi sắt kích từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hoặc thép khối
gia công thành dạng cực từ rồi cố định vào vở máy. Dây quấn kích từ đợc quấn bằng dây
đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều đợc bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn
cách điện trớc khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này đ ợc
nối nối tiếp với nhau .
Nhiệm vụ chính của cực từ chính và dây quấn kích từ tạo ra từ thông chính trong máy .
1.1.1.1.2.Cực từ phụ .
Cực từ phụ thờng làm bằng thép khối đặt xen kẽ giữa các cực từ chính và dùng để cải
thiện đổi chiều (đặt trên đờng trung tính hình học). Xung quanh cực từ phụ có dây quấn

cực từ phụ . Dây quấn cực từ phụ đợc đấu nối tiếp với dây quấn phần ứng (dây quấn
Roto) .
Nhiệm vụ của cực từ phụ là để làm giảm sự xuất hiện tia lửa điện trên bề mặt chổi than
và cổ góp .
1.1.1.1.3.Vỏ máy (gông từ) .
Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máy bảo vệ các bộ
phận bên trong vỏ máy. Vỏ máy điện một chiều đợc làm bằng thép dẫn từ .
1.1.1.1.4.Chổi than .
Chổi than dùng để điện áp từ bên ngoài vào động cơ. Cơ cấu chổi than gồm có chổi
than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp . Hộp chổi than đợc cố
định trên giá chổi than và cách điện với giá.Chổi than thờng đợclàm bằng bột đồng bột
than và một số phụ gia chống mài mòn khác .Chổi than đợc đặt trên đờng trung tính hình
học .
1.1.1.2.Phần quay hay Roto (phần ứng) .
1.1.1.2.1.Lõi sắt phần ứng .
Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ . Thờng làm bằng lá thép kĩ thuật điện dầy 0.5(mm)
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 đặt dây quấn vào .
1.1.1.2.2.Dây quấn phần ứng .
Dây quấn phần ứng là thành phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây
quấn phần ứng thờng làm bằng dây đồng có bọc cách điện .Dây quấn đợc bọc cách điện
cẩn thận với rãnh của lõi thép .
1.1.1.2.3.Cổ góp .
Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay
chiều thành một chiều .Cổ góp gồm nhiều phiến đồng ghép cách điện với nhau. Bề mặt
cổ góp phải đợc gia công với độ nhẵn bang cao để đảm bảo tiêp xúc giũa chổi than và cổ
góp . Cổ góp đặt đồng tâm với trục quay để hạn chế phát sinh tia lửa điện .
1.1.1.2.4.Các bộ phận khác .

- Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy .
- Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi.Trục máy thờng làm
bằng thép cácbon tốt .
1.1.2.Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều .
Động cơ điện một chiều hoạt đông dựa trên hiện tợng cảm ứng điện từ
Khi đặt vào trong từ trờng một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trờng sẽ
tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm cho dây dẫn chuyển động ,chiều
của từ lực đợc xác định bằng quy tắc bàn tay tráI .
* Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ , sẽ tạo ra từ trờng tác dụng
một lực từ vào các dây dẫn của rôto khi có dòng chạy qua sẽ tạo mô men làm quay rôto .
1.1.3.Phân loại động cơ điện một chiều .


Dựa vào cách nối dây quấn phần ứng với dây quấn kích từ động cơ điện một chiều đợc
chia ra làm bốn loại sau :
1.1.3.1.Động cơ điện một chiều kích từ độc lập .
Uđm = Eđm + RIđm

I

đm

= Iđm =

Pđm

đm Uđm

+

-

U

Iđc
E
Ikt
Ck
+

Rkt
U kt

-

Hình1.1: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Trong đó :Uđm- điện áp định mức .
Iđm- dòng điện định mức trong mạch chính .
Iktđm- dòng điện kích từ định mức .
Pđm- công suất cơ đầu cần trục cân bằng với tải .
đm- hiệu suất định mức của động cơ .
1.1.3.2.Động cơ điện một chiều kích từ song song .
Uđm = Eđm + RIđm

I

đm

= Iđm - Ikt =

Pđm

đm Uđm

-

Ikt


-

U

+
I đc

E

Ikt
Ck

Rkt
Hình1.2: Động cơ điện một chiều kích từ song song
1.1.3.3.Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp .
+

U

Iđc

-

Ikt
E
Ck

Rkt

Hình1.3: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
Với :

Uđm = Eđm+ RIđm .
R= R + Rkt .

I

đm

= Iđm = Ikt =

Pđm

đm Uđm

1.1.3.4.Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp .

Động cơ điện kích từ hỗn hợp là động cơ điện
vừa có kích từ song song vừa có kích nối tiếp
trong đó kích từ song song đóng vai trò chủ
yếu .

Đ 1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập .

1.2.1. Sơ đồ nguyên lý .


-

U

+

Iđc
E
Ikt
Ck

Rkt
-

U kt

+

Hình1.4: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
1.2.2.Phơng trình đặc tính cơ .
Từ phơng trình cân bằng áp:
U = E + IR .

Trong đó :U- điện áp đặt vào phần ứng động cơ .

E- sức điện động sinh ra trong phần ứng động cơ .
I- dòng điện phần ứng động cơ .
R- điện trở mạch phần ứng gồm R và Rf .
E = U - IR.

Mặt khác ta có : E = Ke .
Ke- hệ số cấu tạo của động cơ và Ke =

PN
.
2 .a

P - là số đôi cực .
N - là số thanh dẫn tác dụng trong mạch phần ứng .
a - là hệ số thanh dẫn .

- từ thông kích từ .
- tốc độ quay của động cơ .
Ke = U - I R .
=

U
Ke

Mà mô men động cơ là: M = K M

I =

M
KM

I.

R I
Ke




=

U
Ke



=

0

R
M
KeKM

-

với : 0- gọi là tốc độ không tải lý tởng .
- độ sụt tốc độ .
1.2.3.Đồ thị đặc tính cơ .


0



M

0

Hình1.5: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

1.3. Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một
chiều .
Đ

Từ phơng trình đặc tính cơ :



=

U
Ke

R
M
KeKM

Ta có ba phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều :
1.3.1.Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ .
Trong thực tế ngời ta thờng dùng phơng pháp giảm điện áp phần ứng động cơ và giữ từ
thông = đ m

= const , điện trở R = R

Khi giảm điện áp thì :

.


0

=

U

Ke



=

R
M = const
KeKM 2



Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ sau :

0
1

Uđm

2

U1
U2

0

M

Hình1.6: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp
+ Nhận xét : Khi ta giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ thì tốc độ không tải giảm
xuống,còn độ xụt tốc độ không đổi. Điện áp phần ứng càng giảm ,tốc độ động cơ càng
nhỏ. Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ song song với đờng đặc tính cơ tự nhiên
,tức độ cứng đặc tính cơ không đổi.
1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động
cơ .
Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ của động cơ

qua một điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ .
Trong thực tế ngời ta thờng dùng phơng pháp giảm từ thông

và vẫn giữ

điện áp U =

Uđm , điện trở R = R và cũng không đợc giảm từ thông gần về 0 .
Khi từ thông giảm thì :

0 = U

Ke
=

R

KeKM 2

M

Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ sau :



02
2

01
1

0

đm

0

M

Hình1.7: Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông mạch kích từ động cơ

+ Nhận xét : Nh vậy khi giảm từ thông thì tốc
độ không tải tăng lên nhng độ xụt tốc độ tăng
gấp 2 lần. Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính
cơ có độ dốc hơn và có tốc độ không tải lớn
hơn. Vì vậy càng giảm từ thông thì tốc độ không
tải lý tởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ
động cơ càng lớn . Độ cứng đặc tính cơ giảm .
Phơng pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh
tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ
là (1 ữ 10)% dòng định mức phần ứng .
1.3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ .
Trong thực tế ngời ta thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ :
R = RƯ + Rf , và giữ điện áp U = Uđ m , từ thông =

đ m = const .

Ta có :

=

U

Ke

R + Rf

KeKM 2

Khi tăng điện trở phụ thì :

0

=

=

U
Ke

= const

R + Rf

KeKM 2

Ta đợc họ các đờng đặc tính cơ nh sau :

M



TN

0

R f1
R f2

0

M

Hình1.8: Họ đặc tính cơ động cơ khi thay đổi điện trở phụ
mạch phần ứng động cơ.
+ Nhận xét : Khi tăng điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ thì độ dốc đặc tính cơ
càng lớn ,đặc tính cơ mềm và độ ổn định tốc độ càng kém sai số tốc độ càng lớn. Tốc
độ không tải không đổi và =

0, còn độ xụt tốc độ tăng. Khi đó ta đợc họ các đờng

đặc tính cơ nhân tạo cùng đi qua điểm tốc độ không tải (0, 0) và độ rốc tăng khi điện trở
Rf càng lớn,tức là độ cứng của đặc tính cơ giảm .
Kết Luận : Cả 3 phơng pháp trên đều điều chỉnh đợc tốc độ động cơ điện một chiều
nhng chỉ có phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi
điện áp U đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay đợc sử dụng nhất vì nó thu đợc

đặc tính cơ có độ cứng không đổi ,điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn hao .
Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
Đ

2.1. Phơng pháp chỉnh lu .

2.1.1.Chỉnh lu cầu một pha đối xứng tải R_L tổng quát .
2.1.1.1.Sơ đồ nguyên lý.


i1
T4

i2

T2

Rd

T1

T3

Ld

id

Hình2.1: Chỉnh l u cầu một pha đối xứng tải R-L
2.1.1.2.Nguyên lý làm việc .

U2

0

t


2


Ud

0



t1



t
t2

2

id
Id

0

t

iT1,3
Id

t

0
iT2,4
Id

i1=i

t

2

IdId

t

0
- Id
Ung T1
t

0

2U 2

Hình 2.2: Đồ thị dạng điện áp ra chỉnh l u cầu một pha tải R-L


- Nửa chu kỳ đầu t = 0 ữ thì T1, T2 thoả mãn điều kiện cần để dẫn dòng điện .Tại
thời điểm t = t1 đa xung nên cực điều khiển để mở T1,T2T1,T2 dẫn khi đó điện áp tải Ud =
U2 ,đến thời điểm t = thì U2 đổi dấu nhng do tải trở cảm nên điện cảm tiếp tục cấp dòng
duy trì theo chiều cũ nên T1,T2 vẫn dẫn cho đến thời điểm t = t2 khi đa xung nên cực điều
khiển mở T3,T4 ,khi đó T1,T2 bị khoá cỡng bức còn T3, T4 sẽ dẫn dòng. Và T3,T4 dẫn cho
đến khi đa xung nên cực điều khiển mở T1,T2 và điện áp trên tải Ud = U2 .
- Đồ thị dạng điện áp tải nh hình vẽ .
- Vì tải trở cảm nên dòng điện tải Id đợc san phẳng .
- Dạng dòng điện i1,i2 có dạng hình sin chữ nhật nh hình vẽ .
- UngT1 có dạng nh hình vẽ .
- Các công thức tính toán :

2 2 U2
cos

Ud
Id =
Zd
Ud =

IT =

Id
2

UngT 1 =

2 U2

2.1.2.Chỉnh lu cầu một pha không đối xứng .

2.1.2.1.Sơ đồ mắc catốt chung .

2.1.2.1.1.Sơ đồ nguyên lý .


D1

U1

i1

U2

i2

D2

T1

T2

Rd

Ld

id

H×nh2.3: CÇu kh«ng ®èi xøng t¶i R-L m¾c catèt chung
2.1.2.1.2.Nguyªn lý lµm viÖc .


Ud


T2

T1

0

t1



t

t2

id
Id

0

t

IT1

t

0
IT2

t

0
ID1

t

0

ID2
t

0

Hình2.4: Đồ thị dạng điện áp ra

Sơ đồ các van Thyristor mắc theo kiểu catốt chung chúng đợc mở ở các thời điểm góc
mở của nó. Các van điốt chúng luôn mở tự nhiên theo điện áp nguồn .
- Tại thời điểm t = t 1 cho xung điều khiển vào mở T1. Trong khoảng thời gian từ t 1 đến
, Thyristor T1 và điốt D2 mở cho dòng chảy qua. Khi U2 bắt đầu đổi dấu,điốt D1 mở
ngay ,T1 tự nhiên bị khoá lại,dòng id = Id chuyển từ T1 sang D1 .


- Từ thời điểm t = ữ(+ ) thì có điốt D1 và T1 cùng dẫn cho dòng chảy qua nên Ud =

0.
- Tại thời điểm t = t2 = (+) thì cho xung điều khiển mở T2 . Dòng tải
i d = Id chảy
qua điốt D1 và Thyristor T2. Điốt D2 bị khoá lại .
- Trong sơ đồ này ,góc dẫn dòng của Thyristor và điốt là không bằng nhau . Góc dẫn
dòng của điốt là D = (0 ữ ) , còn góc dẫn dòng của Thyristor là T = ( ữ +) .
Nh vậy ở sơ đồ này có hai đoạn dẫn của của hai nhóm van T1,D1 và T2,D2 do đó ở những
đoạn này tải bị ngắn mạch nên U d = 0. Nh vậy dòng id vẫn liên tục, song dòng i2 lại đứt
đoạn do dòng id chảy qua hai van điốt thẳng hàng mà không về nguôn. Điều này sẽ có lợi
về năng lợng vì năng lợng không bị trả về nguôn mà giữ lại trong tải .

- Trị trung bình điện áp tải :

Ud = 0.9U2

1 + cos
2

- Trị trung bình dòng điện tải: Id =

Ud
.
Rd

- Trị trung bình dòng điện qua Thyristor là: I T =

Id
.
2

2.1.2.2.Sơ đồ thyristor mắc thẳng hàng .
2.1.2.2.1.Sơ đồ nguyên lý .

i1

T2

i2

D2

Rd

T1

D1

Ld

id

Hình2.5: Cầu không đối xứng tải R-L thyristor mắc thẳng hàng


2.1.2.2.1.Nguyên lý làm việc .
Trong sơ đồ này các điôt D 1 ,D2 vẫn mở tự nhiên ở nửa đầu các chu kỳ: D 1 mở khi U2
âm; D2 mở khi U2 dơng. Các Thyristor mở theo góc mở .Tuy nhiên các van khoá theo
nhóm :D1 dẫn sẽ làm T1 khoá,T1 dẫn thì D1 bị khoá .
Tơng tự D2 dẫn thì T2 khoá và ngợc lại,T2 dẫn thì D2 khoá .
- Tại thời điểm t =t1 cho xung điều khiển mở Thyristor T1. Trong khoảng thời gian từ t1

ữ , Thyristor T1và điốt D2 cho dòng chảy qua. Khi U2 bắt đầu đổi dấu, điốt D1 mở ngay
làm cho Thyristor T1 tự nhiên bị khoá lại, dòng id = Id chuyển từ T1 sang D1. Điốt D1 và D2
cùng cho dòng chảy qua,Ud = 0 .
- Trong khoảng ữ (+) thì điốt D1,D2 dẫn .
- Tại thời điểm t = t 2 = ( + ) cho xung điều khiển mở T2. Dòng tải id = Id chảy qua
điốt D1 và T2. Điốt D2 bị khoá lại. Nh vậy từ thời điểm
t = (+) ữ 2 thì T2
,D1 cùng dẫn, T1 dẫn làm D2 khoá Ud = - U2 .
- Trong sơ đồ này ta thấy góc dẫn dòng của Thyristor và của điốt không bằng nhau. Góc
dẫn của điốt là D = ( + ) , còn góc dẫn của Thyristor là T = ( - ) .
Trong khoảng thời gian t = ữ (+) thì chỉ có điốt D1,D2 dẫn dòng, tải bị ngắn mạch
nên ở các đoạn này điện áp tải Ud = 0 .
- Dạng điện áp Ud nh hình vẽ ,đồ thị dẫn của van cho thấy chúng dẫn không bằng nhau :
+ Thyristor dẫn trong khoảng ( - ) .
+ Điốt dẫn trong khoảng ( + ) .
- Trị trung bình điện áp tải :

Ud = 0.9U2

1 + cos
2

- Trị trung bình của dòng điện tải :
Id =

Ud
Rd

- Trị trung bình dòng điện qua van là :
IT =

1
2

ID =

1
2






Id d =


Id ;
2

Id d =

+
Id ;
2

+


0

Ud

t

0

t1

t2

IT1

t

0
IT2

t

0
ID2

t

0
ID1

t

0

Hình2.6: Đồ thị dạng điện áp ra

Đ 2.2.

Phơng pháp xung áp .

2.2.1.Định nghĩa bộ điều chỉnh xung áp một chiều .


Bộ điều chỉnh xung áp một chiều dùng để biến đổi điện áp một chiều cố định thành các
mức điện áp một chiều khác nhau cấp ra phụ tải. Tuỳ theo nhịp độ đóng - cắt mà có thể
điều chỉnh công xuất nguồn cấp ra phụ tải. Bộ điều chỉnh xung áp còn gọi là bộ biến đổi
một chiều - một chiều hay bộ băm điện áp một chiều.

2.2.2.Bộ điều chỉnh xung áp một chiều .

2.2.2.1.Sơ đồ nguyên lý .

+

U

OFF

ON

T

Do

Hình 2.7: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều.
2.2.2.2.Nguyên lý làm việc .
- Khi bộ khoá đóng thì tải đợc cấp nguồn, khi bộ khoá cắt thì tải bị ngắt khỏi nguồn.
Nếu thời gian đóng là tt ,thời gian cắt là tK thì chu kỳ đóng cắt là : T = tt + tK .
- Điện áp, cấp cho phụ tải sẽ không liên tục mà có dạng một chuỗi xung điện áp chữ
nhật .
- Giá trị trung bình của điện áp cấp cho phụ tải sẽ là :

UT =
Nếu đặt =

1 T
U dt =
T 0 ng

t t U ng
T

tt
, gọi là hệ số lấp đầy xung thì : Ud = Ung .
T

Từ đó ta có thể điều chỉnh đợc điện áp cấp ra tải bằng 3 phơng pháp :
+ Thay đổi tt, trong khi giữ nguyên T (phơng pháp điều chỉnh độ rộng xung): tt tăng thì
Ut tăng . Khi tt =T thì Ut = Ung .
+ Thay đổi T trong khi giữ nguyên t t hay

thay đổi tK còn giữ nguyên tt

(phơng

pháp điều chỉnh tần số xuất hiện xung áp): T tăng thì Ut giảm .
+ Thay đổi cả tt và T (phơng pháp điều chỉnh thời gian xung) do đó thay đổi : tăng
thì Ut tăng .
2.2.3.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều nối tiếp .
2.2.3.1.Sơ đồ nguyên lý.


+
OFF

U

ON

Do

PT

Hình 2.8: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp.

2.2.3.2.Nguyên lý hoạt động .

Nguồn cấp đặt một điện áp U gần nh không đổi lên tải. Bộ khoá điên tử một hớng .
- Khi có xung mở vào cực ON thì sẽ cho dòng iu qua tải trong thời gian tt .
- Khi có xung khoá vào cực OFF sẽ cắt mạch và iu = 0 .
- Do tải cảm kháng nên lúc này dòng điện sẽ khép kín qua điốt đệm D 0 và dòng tải là
liên tục .

- Nếu chu kỳ băm xung T đủ ngắn thì dòng điện phụ tải ít thay đổi .
- Điện áp U đợc băm có giá trị trung bình là :
Utb = U .
- Với là hệ số lấp đầy .
Tà còn gọi bộ điều chỉnh xung áp một chiều là bộ giảm điện áp một chiều.
- Giá trị trung bình Itb của dòng điện qua tải phụ thuộc vào bản chất của phụ tải .
- Nếu tải có cảm kháng lớn thì dòng trung bình Itb càng ít nhấp nhô .
- Khi tải có cảm kháng nhỏ , thời gian t K lớn hoặc tải là thuần trở thì dòng điện là gián
đoạn .
- Khi tải có sức điện động (loại R+L+E) thì dòng điện trung bình qua tải là :

Itb =

Utb - E0
U - E0
=
R
R


Ut
Utb

t

0

tt

tK

iu
t

0
i DO
t
it
i tb

t

0

Hình2.9: Đồ thị dạng điện áp ra
- Nếu phụ tải là động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì do U tb=U nên ta có phơng
trình đặc tính cơ của động cơ khi sử dụng bộ điều chỉnh xung áp :

=

R
U
M
( K ) 2
K

Đồ thị đờng đặc tính cơ là những đờng thẳng song song giống hệt các đờng đặc tính cơ
khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ .
2.2.4.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều điện áp .
2.2.4.1.Sơ đồ nguyên lý .

iu

+
OFF

K1

ON

D2

PT

U=const
I
D4

Ut

OFF
K3

ON

-

Hình2.10: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo chiều điện áp dùng 2
khoá điện tử

2.2.4.2.Nguyên lý làm việc .
Cả hai bộ khoá điều khiển thông khoá đồng thời nên đầu ra của K 1 qua tải sẽ là sẽ là
đầu vào của K3 .

Utb = U (1 )U = U ( 2 1)
1
2
1
Utb< 0 khi <
2
1
Utb = 0 khi =
2

Vậy : Utb > 0 khi >

Điện áp ra phụ tải sẽ bị đảo dấu .

Ut
Utb

t

0

t1
I

t2
t

0

Hình2.11: Đồ thị dạng điện áp ra

2.2.5.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều cả điện áp và dòng điện .
2.2.5.1.Sơ đồ nguyên lý .


+

OFF
D1

K1

OFF
ON

ON

K2
D2

Pt

U=const

D4

OFF
ON

-

K4

OFF
ON

D3
K3

Hình2.12: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo chiều điện áp và dòng điện
2.2.5.2.Nguyên lý làm việc .
- Việc điều khiển thông khoá của các khoá điện tử có thể theo các phơng pháp sau :
+ Điều khiển đối xứng: Nhóm khoá điện tử K1, K3 cùng thông trong thời gian t 1 thì
nhóm khoá điện tử K2, K4 không làm việc và ngợc lại khi nhóm khoá điện tử K2, K4 làm
việc thông trong thời gian t2, thì nhóm khoá điện tử K1, K3 khoá .

+ Điều khiển không đối xứng: Nhóm khoá điện
tử thẳng hàng, chẳng hạn K1,K4 làm việc thôngkhoá ngợc pha nhau (một khoá thông, một khoá
khoá) còn hai khoá còn lại thì một khoá luôn
khoá (chẳng hạn K2) và một luôn thông (K3), trờng hợp này điện áp ra tải không đảo cực tính.
Và cuối cùng dòng và áp ra tải sẽ bị đảo dấu .

Kết Luận : Từ nguyên lý làm việc của hai bộ biến đổi là chỉnh lu cầu dùng thyristor
và bộ điều chỉnh xung áp một chiều ta quyết định dùng bộ chỉnh lu cầu dùng thyristor vì
nó đơn giản tin cậy điều chỉnh rễ dàng và ít tốn kém về kinh tế so với bộ điều chỉnh xung
áp một chiều .

Đ 2.3.

Hệ truyền động chỉnh lu-động cơ một chiều .
2.3.1.Giới thiệu chung .

- Hệ truyền động T - Đ là hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh
tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ thông qua bộ biến
đổi chỉnh lu thyristor, điện áp thay đổi luôn nhỏ hơn giá trị định mức U đm còn từ thông là
định mức đm .
- Hệ thống T - Đ có khả năng điều chỉnh trơn ( ~1) với phạm vi điều chỉnh rộng (D ~
102ữ103).Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn ,không gây ồn. Nhng có nhợc


điểm là trị số cos thấp, nhất là điều chỉnh sâu. Dòng điện chỉnh lu có biên độ đập mạch
cao, gây ra tổn hao phụ trong động cơ và có thể làm xấu dạng điện áp nguồn .
2.3.2.Hệ truyền động chỉnh lu - động cơ một chiều .
2.3.2.1.Sơ đồ nguyên lý .
i1
T4

T1

i2

T2

T3

Rf
Đ

CK

Rf

U kt
-

+

Hình2.13: Hệ truyền động chỉnh l u - động cơ một chiều (T-Đ)
Dòng điện chỉnh lu Id chính là dòng điện phần ứng động cơ điện .
Phơng trình đặc tính cơ của hệ T- Đ là :

=
Trong đó

R

u

R
E d0 cos

M
( K Đ)2
K Đ

là tổng trở toàn mạch phần ứng động cơ .

- Góc mở càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng động cơ càng nhỏ. Khi đó đặc tính cơ
hạ thấp và ứng với một mô men cản Mc nào đó, tốc độ động cơ giảm (A > B > C) .
2.3.2.2.Chế độ dòng điện liên tục .
Từ phơng trình đặc tính cơ :

R
cos
= E0

M
(K Đ )2
KĐ