Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu 1 pha điều khiển động cơ điện 1 chiều

KHOA IN - IN T

N MễN HC 3

TRNG HSP K THUT HNG YấN
VIT NAM
Khoa in - in T
----------o0o--------------------***----------

CNG HO X HI NGHA
c Lp - T Do - Hnh Phỳc

N MễN HC
Nhúm sinh viờn thc hin:

Khoỏ hc
Nghnh o to

1. Nguyn c Trng
2.Dng Minh Tun
3. Dng Thanh Tựng

: 2009 2013
: T ng Húa

Tờn ti: Thit k ch to b ngun chnh lu cụng sut mt pha iu
khin ng c.
S liu cho trc:
Cỏc ti liu, giỏo trỡnh chuyờn mụn.
Trang thit b, mỏy múc ti Xng thc tp.
Ni dung cn hon thnh:

1. C s ca vit tớnh toỏn thit k b chnh lu cụng sut mt pha.
2. Tớnh toỏn thit k v ch to b chnh lu cụng sut mt pha iu
chnh in ỏp cho ng c in mt chiu cú cỏc thụng s:
3. Sn phm ca ti m bo yờu cu sau:
+ Cú bo v quỏ dũng.
+ Cú s dng thit b o dũng in.
+ Sn phm ca ti m bo cỏc yờu cu v m thut v k thut.
4.Quyển thuyết minh và các bản vẽ mô tả đầy đủ nội dung của đề tài.
GIO VIấN HNG DN:

THNH HIU

Ngy giao :
Ngy hon thnh:

Ngy . Thỏng. nm 200.
CH TCH HI NG

GVHD: THNH HIU

SVTH: NHểM SV _TK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Lời nói đầu
Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng 1 vai trò rất quan trọng trong quá
trình công nghiệp hoá đất nước. Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ

thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ
dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất. Các hệ thống truyền động điều khiển
bơỉ điện tử công suất đem lại hiệu suất cao. Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất
nhiều so với các hệ truyền động thông thường như: Khuếch đại từ, máy phát - động
cơ ...
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong nội dung môn học Điện tử công suất
chúng em đã được giao thực hiện đề tài: Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu 1 pha điều
khiển động cơ điện 1 chiều. Với sự hướng dẫn của Đỗ Thành Hiếu , chúng em đã
tiến hành nghiên cứu và thiết kế đề tài.
Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nên
không thể tránh khỏi sai sót kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện
hơn.
Chúng em xin trân thành cảm ơn !
Nhóm Sinh Viên Thực Hiện:
Nguyễn Đức Trọng
Dương Thanh Tùng
Dương Minh Tuấn

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

PHẦN I:
Cơ sở lý thuyết chung về động cơ điện một chiều
1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện 1 chiều:

Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điện hoặc
động cơ điện. Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơ
năng. Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện một
chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải. Động cơ
điện một chiều gồm những loại sau đây:

- Động cơ điện một chiều kích từ song song
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần :Phần tĩnh (stator) và phần động (rôtor)
1.2.1. Phần tĩnh (stator)
Gồm các phần chính sau:
a. Cực từ chính:
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. Cực từ
được gắn chặt vào vỏ nhờ các bulong. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng
bọc cách điện.
b. Cực từ phụ:
Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều
c. Gông từ:
Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
d. Các bộ phận khác
- Nắp máy
- Cơ cấu chổi than.
1.2.2. Phần quay (rotor)
Gồm các bộ phận sau:
a. Lõi sắt phần ứng:
Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. thông thường dùng những lá thép kỹ thuật điện dày
0,5 mm phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để

sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào
b. Dây quấn phần ứng:

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra s.đ.đ và có dòng điện chạy qua. Thường làm bằng
dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn,
trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được
cách điện với rãnh của lõi thép.
c. Cổ góp:
Cổ góp hay còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay
chiều thành một chiều. cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điện với
nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một hình trụ tròn. Đuôi vành
góp có cao hơn lên một ít để để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các
phiến góp được dễ dàng.
d. 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 thường
làm bằng thép Cacbon tốt.
1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều:
b

A

F®t

+

n

I

a
I
c
F

B

®t

d

Hình 1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều
-

Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng
có dòng điện Iư các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực
điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn
tay trái. Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau
do có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo
động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ
cảm ứng sức điện động Eư chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.

Ở động cơ điện một chiều sức điện động E ư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư còn
gọi là sức phản điện động.
Phương trình cân bằng điện áp: U= Eư+Rư.Iư
Trong đó:

Rư: điện trở phần ứng

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Iư: dòng điện phần ứng
Eư: sức điện động
Theo yêu cầu của đề bài ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điên một chiều kích rừ
độc lập. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ không phụ
thuộc vào dòng điện phần ứng nghĩa là từ thông của động cơ không phụ thuộc vào
phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ.
+

-

U

I

E
KT

IKT
UKT

Hình2 : Sơ đồ nối dây+động cơ điện 1 chiều -kích từ độc lập
1.4. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện kích từ độc lập
Đặc tính cơ là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen (M) của động cơ.
Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông...) động cơ vận hành ở chế độ
định mức với đặc tính cơ tự nhiên (Mđm , wđm).
Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các thông số nguồn hay
nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động cơ.
Để đánh giá, so sánh các đặc tính cơ người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ
∆β =

được tính như sau
β

β

∆M
∆ω

lớn (đặc tính cơ cứng) tốc độ thay đổi ít khi M thay đổi
nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng.

β →∞

đặc tính cơ tuyệt đối cứng.

U­ lý:
1.4.1.+ Sơ đồ nguyên

+

E­

CKT

Rf

RKT

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU
E­

-

U­

Rf

SVTH:
IKTNHÓM SV _ĐĐTK7.1
CKT

RKT

β

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động cơ điện 1 chiều
Khi nguồn điện 1 chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ
thường mắc song song với mạch phần ứng.
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và
mạch kích từ mắc vào 2 nguồn một chiều độc lập.
1.4.2. Phương trình đặc tính cơ:
Trường hợp Rf= 0:
U= E + Iư.Rư
(1)
Φ
Trong đó; E= Ke. .n
(2)

Ke =

p.n
60a

: hệ số sức điện động của động cơ

a: số mạch nhánh song song của cuộn dây
p.n
2 aπ

K=
: hệ số cấu tạo của động cơ
ω
: tốc độ góc tính bằng rad/s
p: số đôi cực chính
N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.

Thế (2) vào (1) ta có:

ω

=

Uu
R
− u Iu
K .φ K .φ

(3)

Uu
R
− u Iu
K e .φ K e .φ

Hoặc: n=
(4)
Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(Iư) gọi là phương trình đặc tính cơ điện.
Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5): là mômen điện từ của động cơ.
Uu

Ru
−
.M
K e .φ K e .φ .K Φ

Suy ra: n=
kích từ độc lập.

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Hoặc:

ω

Uu
Ru
−
M
K .φ ( K .φ ) 2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

ω 0 − ∆ω

=
=
ω
trong đó: 0 : tốc độ không tải lý tưởng
∆ω
: độ sụt tốc độ
1.4.3.Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ động cơ:

Từ phương trình đặc tính cơ:
ω

ω

U u Ru + R f
−
M
K .φ ( K .φ ) 2

=

ta nhận thấy muốn thay đổi tốc độ

φ

ta có thể thay đổi , Rf , U.
• Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const):
∆M
β=
∆ω

−

( Kφ dm ) 2
Ru + R f

Độ cứng đặc tính cơ:
=
giảm. Nếu Rf càng lớn thì tôcf độ động cơ
càng giảm đồng thời dòng ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên
người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng và điều chỉnh tốc độ
động cơ ở phía dưới tốc độ cơ bản.
• Trường hợp thay đổi U< Uđm
ω0 =

U
Kφ

∆M
β=
∆ω

−

( Kφ ) 2
=
Ru

Tốc độ không tải
giảm trong khi độ cứng đặc tính cơ

=
const. Khi thay đổi điện áp ta thu được 1 họ các đường đặc tính song song. Phương
pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động.
• Ảnh hưởng của từ thông:

Muốn thay đổi

Φ

ω=

ta thay đổi dòng kích từ Ikt khi đó tốc độ không tải

Độ cứng đặc tính cơ:

∆M
β=
∆ω

−

=

( Kφ ) 2
Ru

U dm
Kφ

tăng.

giảm.

1.5. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
1.5.1. Khái niệm chung:
1.5.1.1. Định nghĩa:

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông
số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông…
Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu
cầu. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ:
Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp
từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản suất.
Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp
của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh. Vì vậy, ta khảo sát sự điều chỉnh tốc
độ theo phương pháp thứ hai.
Ngoài ra cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tải
thay đổi của động cơ điện.
Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt
hơn so với các loại động cơ khác. Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ
dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt

chất lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng.
1.5.1.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ:
Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào
các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện:
a. Hướng điều chỉnh tốc độ:
Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay bé
hơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đường đặc tính cơ
tự nhiên.
b.Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh):
Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất n max và tốc độ bé nhất
nmin mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = nmax/nmin.
Trong đó:
- nmax: Được giới hạn bởi độ bền cơ học.
- nmin: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người ta
chọn nmin làm đơn vị.
Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào yêu cầu của từng hệ
thống, khả năng từng phương pháp điều chỉnh.
c. Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ:

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Độ cứng: β = ∆M/∆n. Khi β càng lớn tức ∆M càng lớn và ∆n nhỏ nghĩa là độ ổn
định tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều. Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt

nhất là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của đường đặc tính cơ.
Hay nói cách khác β càng lớn thì càng tốt.
d. Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ:
Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ. Độ liên tục khi điều chỉnh
tốc độ γ được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau:

γ=

ni
ni +1

Trong đó: ni : Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ i.
ni + 1: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ ( i + 1 ).
Với ni và ni + 1 đều lấy tại một giá trị moment nào đó.
γ tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ càng liên tục. Lúc này hai
cấp tốc độ bằng nhau, không có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vô cấp.
γ ≠ 1 : Hệ thống điều chỉnh có cấp.
e. Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ:
Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm
việc của động cơ η là cao nhất khi tổn hao năng lượng ∆Pphụ ở mức thấp nhất.
f. Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ:
Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao nhất là một hệ
thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Đồng thời
hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng
thiết bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau.
1.5.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:
Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện
áp trên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi. Để tránh những
biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh
tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động

cơ một chiều kích từ độc lập.
Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp
như: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều
chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu.
n=

Ru + R f
U
−
M
KEΦ KE KM Φ2

Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một

chiều kích từ độc lập:
dM
KE KM Φ2
β =
=−

dn
Ru + R f

Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n 0 = Uđm/KEΦđm. Độ

cứng của đường đặc tính cơ:
Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ
thay đổi nhưng độ cứng của đường đặc tính cơ thì không thay đổi.
Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay
đổi. Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:
n
n0
ncb
n1
n2
n3

TN ( Uđm )
U1
U2
U3

MC

Uđm > U1 > U2 > U3
ncb > n1 > n2 > n3
M

Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là

giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n cb. Đồng thời điều chỉnh nhảy
cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và
ngược lại.
Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D = ∞. Nhưng trong thực tế động cơ điện
một chiều kích từ độc lập nếu không có biện pháp đặc biệt chỉ làm việc ở phạm vi

cho phép: Umincp =

U đm
10

nghĩa là phạm vi điều chỉnh:

D = ncb/nmin = 10/1. Nếu điện áp phần ứng U < U mincp thì do phản ứng phần ứng sẽ làm
cho tốc độ động cơ không ổn định.

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
•
t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào
phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường đặc tính cơ nên được
dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb.

• Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể
điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng.
• Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư
cơ bản và chi phí vận hành cao.
1.5.3. Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thơng:

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng
Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment
điện từ của động cơ M = KMφIư và sức điện động quay của động cơ
Eư = KEφn. Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ
nguyên giá trị định mức.
Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung bình, người
ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn hao
công suất nhỏ. Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệt
như: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi van…
U pháp này là giảm từ thông. Nếu tăng từ thông thì dòng điện
Thực chất của phương
kích từ Ikt sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ. Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có
thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức. Ta thấy lúc này tốc

độ tăng lên khi từ thông giảm: n =

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

U
K E .Φ

-

+

Iư

SVTH: NHÓM
Ckt SV
Rkt _ĐĐTK7.1
+

-


KHOA IN - IN T

N MễN HC 3

Mt khỏc ta cú: Moment ngn mch M n = KM
gim theo.

=

KE KM 2
R



In nờn khi

gim s lm cho Mn

cng ca ng c tớnh c:


Khi
gim thỡ cng cng gim, c tớnh c s dc hn. Nờn ta cú h
ng c tớnh c khi thay i t thụng nh sau:
n

n1
n2
ncb

ủmư>ư1ư>ư2
ncbư<ưn1ư<ưn2

1
2
m

M

0 MC M2 M1 Mn
Phng phỏpHỡnhư6:ưHoùưủaởcưtớnhưcụưkhiưthayưủoồiưtửứưthoõng.ư
iu chnh tc bng cỏch thay i t thụng cú th iu chnh

c tc vụ cp v cho ra nhng tc ln hn tc c bn.
Theo lý thuyt thỡ t thụng cú th gim gn bng 0, ngha l tc tng n vụ
cựng. Nhng trờn thc t ng c ch lm vic vi tc ln nht:

nmax = 3.ncb tc phm vi iu chnh: D =

nmax
ncb

=

3
1

Bi vỡ ng vi mi ng c ta cú mt tc ln nht cho phộp. Khi iu chnh
tc tựy thuc vo iu kin c khớ, iu kin c gúp ng c khụng th i chiu
dũng in v chu c h quang in. Do ú, ng c khụng c lm vic quỏ tc
cho phộp.
Nhn xột: Phng phỏp iu chnh tc bng cỏch thay i t thụng cú th iu
chnh tc vụ cp v cho nhng tc ln hn ncb. Phng phỏp ny c dựng
iu chnh tc cho cỏc mỏy mi vn nng hoc l mỏy bo ging. Do quỏ trỡnh
iu chnh tc c thc hin trờn mch kớch t nờn tn tht nng lng ớt, mang
tớnh kinh t.
1.5.4. iu chnh tc bng cỏch thay i in tr ph trờn mch phn ng:
Phng phỏp iu chnh tc bng cỏch thay i in tr ph trờn mch phn
ng cú th c dựng cho tt c ng c in mt chiu. Trong phng phỏp ny

GVHD: THNH HIU

SVTH: NHểM SV _TK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

điện trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý
như sau:

UKT

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ
trên mạch phần ứng.
E
n=

Ru + R f
U
−
M
KEΦ
KE KM Φ2

Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ

điện một chiều kích từ độc lập:
Khi thay đổi giá trị điện trở phụ Rf ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độ
cứng của đường đặc tính cơ:
n0 =

U dm
= const
K E Φ dm

;

β =−

K E K M Φ 2 dm
Ru + R f

U

sẽ thay đổi khi giá trị Rf thay đổi. Khi Rf càng lớn, β càng nhỏ nghĩa là đường đặc
tính cơ càng dốc. Ứng với giá trị Rf = 0 ta có độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên
được tính theo công thức sau:
β TN = −

K E K M Φ 2 dm
Ru

Ta nhận thấy βTN có giá trị lớn nhất nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng
lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch phần ứng. Vậy
khi thay đổi giá trị Rf ta được họ đặc tính cơ như sau:
n
n0
ncb
n1

TN
Rf1

n2

GVHD: ĐỖ THÀNH
n3 HIẾU
0

0 < Rf1 < Rf2 < Rf3
+
ncb > n1 > n2 > n3

MC

Rf2
Rf3

Iö

Rf

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1

M, I

Ckt Rkt


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Hình 8:Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng
được giải thích như sau: Giả sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n 1 ta đóng
thêm Rf vào mạch phần ứng. Khi đó dòng điện phần ứng I ư đột ngột giảm xuống, còn
tốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi. Dòng I ư giảm làm cho moment
động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n 2 với n2
> n1 .
Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < n cb. Trên thực
tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ
nhảy cấp tức độ bằng phẳng γ xa 1 tức n1 cách xa n2, n2 cách xa n3…
Khi giá trị nmin càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh:

D=

ncb
nmin ≈ ∞

Trong thực tế, Rf càng lớn thì tổn thất năng lượng phụ tăng. Khi động cơ làm việc
ở tốc độ n = ncb/2 thì tổn thất này chiếm từ 40% đến 50%. Cho nên, để đảm bảo tính
kinh tế cho hệ thống ta chỉ điều chỉnh sao cho phạm vi điều chỉnh:

D=

( 2 ÷ 3)
1

Khi giá trị Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm. Đồng thời dòng điện ngắn
mạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm. Do đó, phương pháp này được dùng để
hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản. Và tuyệt đối không được
dùng cho các động cơ của máy cắt kim loại.
Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên

mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn ncb.
Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần
trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép.
Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng
lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

đổi càng kém. Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ
càng tăng.
1.5.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các rẽ mạch phần ứng:
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch
phần ứng có sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 9: Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần
ứng.
Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn n cb và điều chỉnh nhảy cấp. Hệ
thống có độ cứng tương đối lớn và thiết bị vận hành đơn giản thì người ta dùng
phương pháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch.
Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng thì phần ứng động cơ nối song song với
điện trở và nối nối tiếp với một điện trở khác. Phương pháp này giống với phương
pháp thay đổi điện trở trên mạch phần ứng nhưng điện áp phần ứng lại không thay
đổi. Do đó, phương pháp này đòi hỏi phải:

- Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi.
- Vì dòng kích từ không thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ thông không đổi
làm cho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị số định mức.
Ta có phương trình đặc tính cơ:
R S Rn
RS
R S + Rn
U
n=
−
M
K E Φ R S + Rn
KE KM Φ2
R S Rn
Ru +
RS
R S + Rn
n = n0
−
M
R S + Rn
KE K MΦ2
Ru +

⇒ n' 0 = n0

RS
< n0
R S + Rn

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động cơ nĐ < ncb. Mặt khác ta có:
Ru + Rn > Ru +

RS
> Ru
R S + Rn

β R f = β Rn < β PM < β TN

Độ cứng của đường đặc tính cơ rẽ mạch phần ứng βPM nhỏ hơn độ cứng của đặc
tính cơ tự nhiên βTN nhưng lại lớn hơn độ cứng của đặc tính cơ có điện trở phụ βRf với
+
U
điện trở phụ chính là Rn.
IS

RS như sau:
Để điều chỉnh tốc độ động cơ trong trường hợp này ta tiến hành
• Giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS:
Iư
In

E
- Khi RS = 0: Đây là trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm động năng
nHĐN = 0.
CktttttT

U
− Khi : R S = ∞ : I A = dm
Rn
Ta­coù­hoï­ñaëc­tính­cô­nhö­sau :sau:

Rkt

n
n0
RS2
RS1

TN

RS1 < RS2
n1 < n2

n3
n2
n1

IA
MC

I

RS = 0
RS =

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

Rn

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA IN - IN T

N MễN HC 3

Hỡnh 10: H c tớnh c khi Rn = const, RS thay i.
Nh vy, khi gi nguyờn Rn, thay i giỏ tr RS thỡ vựng iu chnh tc b hn
ch v modun ln c tớnh c tng dn khi tc gim.
Gi nguyờn RS, thay i giỏ tr Rn:
-

Khi Rn = 0: RS khụng nh hng n ng c tớnh c. Lỳc ny ta
xem RS nh l ti ni song song vi ng c. Ta cú c ng c
tớnh c t nhiờn.

-

Khi Rn = : ng c in b h mch nờn khụng cú in ỏp ri trờn
phn ng ng c. õy l trng thỏi hóm ng nng vi R HN = RS. Ta
cú : IB = Um/RS. Ta cú h c tớnh c nh sau:
n

n0
ncb

TN ( RN = 0 )

n1

Rn1

n2

Rn2

IB

MC

0 n2 < n1 < ncb
I

Hỡnh11:HoùưủaởcưtớnhưcụưkhiưRSư=ưconst,ưRnưthayưủoồi.
Vy, khi gi nguyờn RS v thay i Rn thỡ phm vi iu chnh khụng b hn
ch nh trng hp trờn. Nhng khi tc gim xung thỡ cng ng c tớnh
c li b gim xung.


Ngoi ra cũn cú phng phỏp thay i ng thi giỏ tr ca RS v Rn:

Phng phỏp ny thng c s dng trong thc t. So vi phng phỏp

iu chnh bng cỏch thay i in tr ph trờn mch phn ng ta nhn thy: Khi tc
v moment ng c nh nhau ngha l khi cụng sut c nh nhau dũng in nhn

GVHD: THNH HIU

SVTH: NHểM SV _TK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

từ lưới trong sơ đồ rẽ mạch phần ứng luôn luôn lớn hơn trong sơ đồ điều chỉnh bằng
điện trở phụ trên mạch phần ứng một lượng bằng dòng điện chạy qua RS.
Phương pháp này chỉ dùng cho cần trục, cầu trục, thang máy, máy cán thép. Đồng
thời tuyệt đối không dùng cho máy cắt kim loại.
Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng thì điều chỉnh
tốc độ nhảy cấp và cho những tốc độ nhỏ hơn ncb.

Ưu điểm:
- Với cùng một tốc độ yêu cầu thì độ cứng của đường đặc tính cơ phân mạch
có độ cứng lớn hơn đặc tính cơ dùng điện trở phụ trên mạch phần ứng.
- Thiết bị vận hành đơn giản.
1.5.6. Điều chỉnh tốc độ bằng hệ thống máy phát động cơ: ( F - Đ)
1.5.6.1 Sơ đồ nguyên lý:
Với những hệ thống điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh tốc độ tương
đối rộng. Cần những tốc độ lớn hơn hay nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản và cần điều
chỉnh liên tục như truyền động chính của một số máy bào giường có năng suất thấp,
truyền động quay trục cán thép có công suất trung bình và nhỏ, truyền động đúc ống
trong phương pháp đúc liên tục… thì người ta dùng hệ thống F - Đ có sơ đồ nguyên

lý như sau:

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Hình 12: Sơ đồ nguyên lý hệ thốngF–Đ.
Trong đó:
ĐSC: Động cơ sơ cấp, cung cấp động lực cho toàn hệ thống. Nhận công suất điện
xoay chiều, biến đổi điện năng thành cơ năng kéo máy phát F và máy phát kích thích
K. ĐSC có thể là động cơ nổ, động cơ điện tùy thuộc vào chỉ tiêu kỹ thuật của hệ
thống.
F: Máy phát một chiều kích thích độc lập, cung cấp trực tiếp nguồn một chiều cho
phần ứng động cơ.
Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập kéo cơ cấu sản xuất ( CCSX ), là đối
tượng cần điều chỉnh tốc độ trong phạm vi tương đối nhỏ.
K: Máy phát kích thích, thực chất là máy phát điện một chiều đặc biệt có từ dư lớn
nên có khả năng tự kích. Phát ra điện một chiều UK cung cấp cho mạch kích thích
máy phát CKF và kích thích của động cơ CKĐ.
1.5.6.2. Nguyên lý hoạt động:
Để khởi động hệ thống F - Đ ta tiến hành các bước như sau:
- Mở tất cả các cầu dao CD1, CD2.
- Điều chỉnh biến trở ở mạch kích thích của động cơ R KĐ ở trị số cực tiểu sao cho
ΦĐmax và điều chỉnh biến trở ở mạch kích thích của máy phát R KF ở trị số cực đại sao
cho ΦFmin.

- Đóng cầu dao CD1 ( lúc này CD2 vẫn hở ) khởi động động cơ ĐSC. Động cơ
ĐSC sẽ quay và đợi cho tốc độ ổn định. ĐSC quay làm cho máy phát F và máy phát
kích thích K quay.
- Đóng cầu dao CD2 để chọn chiều quay cho động cơ là thuận hay ngược. Lúc này
có ΦF nhưng rất bé sẽ làm cho EF bé nên UĐ = EF – IưRưF bé. Động cơ sẽ khởi động và
quay với tốc độ thấp.
- Để tăng dần điện áp đặt vào động cơ, ta điều chỉnh biến trở R KF giảm dần về trị
số cực tiểu ( tăng dòng kích từ của máy phát ), do đó, dòng I ư tăng dần, động cơ tăng
tốc độ cho đến khi đạt đến ncb. Quá trình khởi động đến đây là chấm dứt.
- Để ngừng truyền động ta điều chỉnh RKF tăng dần để giảm dòng kích thích của
máy phát làm cho điện áp phát ra của máy phát U F giảm. Do đó, tốc độ của động cơ
giảm xuống và ngừng hẳn vào lúc UF = 0. Sau đó mở cầu dao CD2 dừng động cơ
ĐSC.
Muốn thay đổi chiều quay của động cơ ta gạt cầu dao CD2 sang vị trí 2.
Với hệ thống F - Đ ta có thể điều chỉnh tốc độ theo hai hướng như sau:

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

•

Để cho nĐ < ncb: Điều chỉnh biến trở RKF của máy phát đạt giá trị cực đại để
giảm dòng kích từ của máy phát làm cho UF giảm, tốc độ động cơ giảm xuống
đạt nĐ < ncb.

Gọi DUĐ: Phạm vi điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động

cơ. Ta có: DUĐ =
•

ncb
nmin

=

10
1

Để cho nĐ > ncb : Ta giữ UF ở trị số định mức và điều chỉnh biến trở R KĐ đạt giá
trị cực đại để giảm từ thông kích thích của động cơ. Lúc này tốc độ của động
cơ tăng lên đạt nĐ > ncb.

Gọi DΦĐ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông của động cơ. Ta

có: DΦĐ =

nmax
ncb

=

3
1

Kết hợp hai phương pháp điều chỉnh là giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ U Đ

và giảm từ thông ΦĐ ta được phạm vi điều chỉnh chung:

D = DUĐ.DΦĐ =

nmax
nmin

=

30
1

1.5.6.3. Thành lập phương trình đặc tính cơ của hệ thống F - Đ:
Phương trình đặc tính cơ tổng quát:
U
R
n=
−
Iu
KEΦ KEΦ

RuD
U
−
Iu
KEΦD
KEΦD
EF
RuD + RuF
n=

−
M
KEΦD
KE KM Φ2D

⇒n=

Phương trình cân bằng sức điện động của máy phát: UĐ = EF – IưRưF
Thay vào phương trình đặc tính cơ ta được:

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
n=

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

R + RuF
EF
− uD
Iu
KEΦD
KEΦD

Đây là phương trình đặc tính tốc độ của hệ thống.
nD =

R + RuF
EF
− uD
M
KEΦD KE KM Φ2D
M
K M .Φ Đ

Thay Iư =
vào phương trình đặc tính tốc độ ta được phương trình đặc tính
cơ của động cơ trong hệ thống F - Đ như sau:
Từ phương trình đặc tính cơ của hệ thống ta nhận thấy: Ứng với mỗi hướng điều
chỉnh tốc độ động cơ khác nhau ( lớn hay nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản ) ta sẽ có
những họ đặc tính điều chỉnh khác nhau như đã trình bày ở trên.

Hình 13:Họ đặc tính cơ điều chỉnh trong hệ thống F - Đ.
1.5.6.4 Đánh giá hệ thống F - Đ:
a. Ưu điểm:
- Hệ thống này có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh rộng:
(10 ÷ 30)
1

D=
bởi vì quá trình điều chỉnh được thực hiện bằng mạch kích thích của
máy phát và động cơ. Có thể dùng phương pháp biến trở.
- Hệ thống có sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn
nên thường được sử dụng ở các máy khai thác trong công nghiệp nhỏ.

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

b. Nhược điểm:
- Dùng 4 máy để quay nên khi làm việc sẽ gây tiếng ồn lớn, chiếm nhiều diện tích
để đặt máy. Đồng thời tổng công suất đặt vào hệ thống F - Đ quá lớn: Gấp 3 lần so
với yêu cầu nên vốn đầu tư lớn.
- Hiệu suất hoạt động của hệ thống tương đối thấp:

η=

Pco 2n
Pđ

< 0,75

n’3

3

- Đặc tính cơ dốc nên khi có dao động ở phụ tải thì thể hiện rõ hơn nữa.
n’2

RKĐ

2

- Ngoài ra, do các máy phát một chiều
có từ dư,Đđặc tính từ hóa có trể nên khó
n’1
điều chỉnh sâu tốc độ.
1
ncb

c. Nhận xét:

Uđm, đm

n1

Với hệ thống F - Đ vòng n2
hở như trên, ta không thể thực hiện việc ổn định tốc độ
RKF
UĐ
U1
động cơ là nhiệm vụ cần thiết đối với các hệ thống truyền động nhằm nâng cao chất
U2
lượng sản phẩm được gia công trên máy, nâng cao chất lượng
M kỹ thuật của một qui
0 MC
trình công nghệ mà máy sản xuất tham gia hoặc nâng cao năng suất của máy.
Để thực hiện nhiệm vụ đó, ta thường dùng các hệ thống F-Đ có khuếch đại máy
điện dùng phản hồi vòng kín. Trong các hệ thống này, các bộ khuếch đại máy điện sẽ
sư ûdụng các liên hệ phản hồi, nghĩa là đưa một tín hiệu đầu ra của hệ thống quay trở
lại đầu vào của nó. Tín hiệu đầu ra có thể là điện áp, dòng điện trong mạch chính
hoặc tốc độ quay của động cơ. Tín hiệu đầu vào là sức từ động của khuếch đại máy
điện. Các khuếch đại máy điện thường dùng hiện nay là máy kích từ nhiều cuộn dây

điều chỉnh được, khuếch đại máy điện tự kích và khuếch đại máy điện từ trường giao
trục.
1.3. Giới thiệu về van bán dẫn điều khiển.
1.3.1. Cấu tạo, ký hiệu:
a.Cấu tạo:
Thyristor là một thiết bị gồn 4 lớp bán dẫn P1,N1,P2,N2 ghép lại tạo ra 3 lớp tiếp
xúc J1,J2,J3.
c. Ký hiệu:
J1 J2
A

J3

G

P1 N2­­­­­­­­­­
­P2 N2

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU
G

K

A

K

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

1.3.2. Nguyên lý làm việc:
Khi đặt Thyristor vào điện áp một chiều, anot nối vào cực dương, catot nối vào
cực âm của nguồn. Khi đó J1,J3 được phân cực thuận, J2 bị phân cực ngược. Gần như
toàn bộ điện áp đặt lên mặt ghép J 2. Điện trường nội tai Ei của J2 có chiều từ N1 đến
P2. Điện trường ngoài tác dụng cùng chiều với E i vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách
điện càng mở rộng ra, không có dòng chảy qua Thyristor mặc dù nó được đặt điện áp.
Để mở Thyristor ta đạt một xung điện áp dương U g tác động vào cực G
→

(dương so với K) các điện tử chảy từ N2 P2 và một số ít chảy vào nguồn Ug và hình
thành dòng điều khiển ig chảy theo mạch G-J3-K-G. Còn các phần tử chịu sức hút của
điện trường tổng hợp của mặt ghép J 2 lao vào vùng chuyển tiếp này chúng được tăng
tốc bắn phá J2, vùng chuyển tiếp J2 bị chọc thủng làm xuất hiện ngày càng nhiều điện
tủ chảy vào N1 qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoaid gây nên hiện tượng
dãn điện ào ạt. J2 trở thành mặt ghép dẫn điện bắt đầu từ một điểm nào đó ở xung
quanh cực G rồi phát ra toàn bộ mặt ghép nên Thyristor được mở.

A

P1 N2­­­­­­­­­­
­P2 N2

K

G

+

E

-

R1
Rt

Rt
K

T

+
- E

R2

Hình 14: Mở Thyristor
Mở Thyristor bằng cách ấn công tắc K là đơn giản nhất. Một Thyristor đã mở
thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển ig không còn là cần thiết nữa.
Khóa Thyristor:
Có 2 các để khóa Thyristor:
Cách 1: Giảm dòng điện ở anot xuống đến giá trị của dòng điện duy trì. Khi
Thyristor được phân cực thuận thì mặt ghép J 2 có điện trở rất lớn làm cho dòng qua
thyristor rất nhỏ nên thyristor bi khóa lại.

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Cách 2: Đặt một điện áp ngược lên Thyristor (biện pháp thường dùng)
Khi đặt điện áp ngược lên thyristor có U AK <0 hai mạt ghép J1 và J3 bị phân
cực ngược
còn J2 được phân cực thuận. Những điện tur trước thời điểm đảo cực tính U AK
đang có mặt tại P1,N1, P2 bây giờ đảo chiều hình thành dòng điện ngược chảy
từ catot về anot và về cực âm của nguồn điện ngoài. Lúc đầu của quá trình từ
t0 đến t1,dòng điện ngược khá lớn sau đó J 1, J3 trở nên cách điện. òn lại một ít
điện tử ở giữa hai mặt ghép J1 và J3, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần
đicho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển. Thời gian
khóa toff tính từ khi bắt đầu có điện áp ngược cho tới khi dòng điện ngược bằng
0 (t2). Đấy là khoảng thời gian mà ngay sau đó nếu mà đặt điện áp thuận lên
thyristor thì thyristor cũng không mở. Trong bất kỳ trường hợp nào cũng
không được đặt Thyristos đươi điện áp thuận khi thyristor chưa bị khóa nếu
không có thể gây nguy cơ làm ngắn mạch nguồn.
Việc khóa thyristor bằng đặt điện áp ngược bằng cách ấn nút K

A

J1

J2

J3

P1 N2­­­­­­­­­­
­P2 N2

K

R1

G
+ E-

T

Rt

Ing

R2

+
-

E

K

Hình 15: Khóa thyristor
1.3.3 Đặc tính Vôn-ampe của thyristor:
i
3

IH

Ung
4

1
0

2
Uch

Hình 16: Đặc tính Vôn-ampe
-

Đoạn 1: Trạng thái khóa của Thyristor. Khi điện áp tăng đến Uch bắt
đầu qua trình tăng dòng điện, Thyristor chuyển sang trạng thái mở.

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

SVTH: NHÓM SV _ĐĐTK7.1


KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

-

Đoạn 2: Giai đoạn ứng với phân cực thuận (J2) mỗi một lượng tăng
nhỏ của dòng điện ứng với một lượng giảm lớn của điện áp đặt lên

Thyristor.

-

Đoạn 3: Trạng thái mở của Thyristor J1, J2, J3 trở thành mặt ghép dẫn
điện.

-

Đoạn 4: Thyristos bị đặt điện áp ngược, Thyristor bị chọc thủng (do U
tăng nên ing cũng tăng lên).

PHẦN II : Lựa chọn và phân tích mạch lực
2.1. Khái quát chung:
Như ta đã biết để điều chỉnh được động cơ điện thì ta phải chọn mạch lực để
điều khiển động cơ. Tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh, công suất động cơ mà ta đưa
ra phương án chọn mạch lực điều khiển động cơ hợp lý, tối ưu với yêu cầu đề ra. Sau
đây chúng em giới thiệu một số mạch chỉn lưu cầu 1 pha điều chỉnh động cơ điện 1
chiều dùng Thyristor như sau:
2.2. Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ
2.2.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu 1 pha:
Ưu điểm:
- Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển đơn giản
- Không cần sử dụng bộ đổi nguồn 3 pha.
- Điện áp ra sau chỉnh lưu tương đối ổn định, có tính liên tục.
Nhược điểm:
- Điện áp sau khi chỉnh lưu nhỏ (U1/Ud lớn)
- Sử dụng không hiệu quả công suất MBA
- Sử dụng các mạch chỉnh lưu công suất nhỏ.
a. Sơ đồ nguyên lý:

i1

A
u1

i2

uT1

T1 uT2

itải
­T2
R

u2

utải

Ld
B

GVHD: ĐỖ THÀNH HIẾU

uT3

uT4

SVTH:­ NHÓM SV _ĐĐTK7.1

T3

­T4