xây dựng hệ thống chỉnh lưu không điều khiển đảo chiều và ổn định tốc độ động cơ một chiều một cách chính xác, dễ sử dụng và vận hành và có độ ổn định cao

Website: Email : Tel : 0918.775.368

Môc lôc
Lêi më đầu.............................................................................................4
Chơng 1..................................................................................................4
Các phơng pháp điều khiển .......................................................5
động cơ một chiều............................................................................5
1.1 Khái niệm chung. ...............................................................................................................5
1.2 Động cơ điện một chiều.....................................................................................................5
1.2.1 Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều.............................................................5
1.2.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều...........................................................................6
1.2.3 Nguyên lý lm việc động cơ điện một chiều..............................................................8
1.3 Các phơng pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều..............................................9
1.3.1 Sơ đồ nối dây và đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ độc lập............................9
1.3.2 Các phơng pháp điều khiển tốc độ.............................................................................11
1.4 Các hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng điện áp phần ứng..................16
1.4.1 Hệ thống điều khiển máy phát - động cơ (F-Đ)..........................................................16
1.4.2 Hệ thống điều khiển tốc độ bằng băm áp một chiều...............................................17
1.4.3 Hệ thống điều khiển tốc độ bằng chỉnh lu.............................................................18

CHƯƠNG 2................................................................................................21
CáC Bộ NGUồN CHỉNH LƯU Có ĐIềU KHIểN...............................21
2.1 Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha có điều khiển.....................................................................22
2.2 Sơ đồ chỉnh lu tia ba pha có điều khiển.........................................................................24
2.3 Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển không đối xứng...................................................27
2.4 Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng..............................................................28

Chơng 3...................................................................................................35
tính toán mạch ®éng lùc...........................................................35
cho hƯ trun ®éng.......................................................................35
3.1 M¹ch ®éng lùc hƯ trun ®éng.........................................................................................35

3.2 TÝnh chän Tiristor.............................................................................................................36
3.3 TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p chØnh lu.......................................................................................37
3.4 ThiÕt kÕ cuén kh¸ng läc....................................................................................................44
3.4.1 X¸c định gãc mở cc tiu v cc i.........................................................................44
3.4.2 Xác định các thành phần sóng hài.............................................................................45
3.4.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc............................................................................45
3.4.4 Thiết kế cuộn kháng lọc............................................................................................46

SVTH: Nguyễn Văn Hải

1

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

3.5 TÝnh chän các thiết bị bảo vệ mạch động lực.................................................................49
3.5.1 Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ. ............................................................49
............................................................................................................................................50
3.5.2 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn......................................................................50
3.5.3 Bảo vệ quá dòng điện cho van.................................................................................51
3.5.4 Bảo vệ quá điện áp cho van......................................................................................52

Chơng 4...................................................................................................54
Tính toán thiết kế mạch điều khiển cho ..........................54
bộ nguồn chỉnh lu..........................................................................54
4.1 Nguyên tắc điều khiển. ..................................................................................................54
4.1.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính......................................................54
4.1.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos..............................................................55

4.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển..............................................................................................56
4.3 Nguyên tắc phát xung mạch điều khiển...........................................................................57
4.4 Tính toán các thông số mạch điều khiển..........................................................................59
4.4.1 Tính biến áp xung.....................................................................................................62
4.4.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng.................................................................................63
4.4.3 Chọn cổng AND.........................................................................................................64
4.4.4 Chọn R9và C3:

..................................................65

4.4.5 Tính chọn bộ tạo xung chùm......................................................................................65
4.4.6 Tính chọn tầng so sánh.............................................................................................66
4.4.7 Tính chọn khâu đồng pha........................................................................................66
4.4.8 Tạo nguồn nuôi...........................................................................................................67
4.4.9 Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha.......................................................69

Chơng 5...................................................................................................70
Tính toán thiết kế mạch điều khiển ...................................70
hệ truyền động................................................................................70
5.1 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển tác động liên tục..................................................70
5.1.1 Hệ thống điều tốc phản hồi tốc độ có phản hồi âm ngắt dòng điện.....................71
5.1.2. Hệ thống điều chỉnh tối u hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện..............73
5.2 Tính toán bộ điều chỉnh tối u hai mạch vòng kín tốc độ và dòng điện.........................74
5.2.1 Thiết kế mạch vòng dòng điện.................................................................................75
5.2.2 Thiết kế mạch vòng tốc độ........................................................................................77
5.2.3 Vấn đề hạn chế dòng I...............................................................................................79

Chơng 6...................................................................................................82

SVTH: Nguyễn Văn Hải

2

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Mô phỏng mạch điện tử công suất và đặc tính động
cơ điện MộT CHIềU............................................................................82
6.1 Mô phỏng các mạch chỉnh lu có điều khiển bằng PSIM..................................................82
6.1.1 Bộ chỉnh lu cầu một pha điều khiển ®èi xøng........................................................82
6.1.2 Bé chØnh lu cÇu mét pha ®iỊu khiĨn không đối xứng.............................................83
6.1.3 Bộ chỉnh lu tia ba pha..............................................................................................84
6.1.4 Bộ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển không đối xứng:...............................................85
6.1.5 Bộ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng...........................................................87
6.2 Mô phỏng đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng Matlab...................88
6.2.1 Mô phỏng động cơ một chiều KTĐL...........................................................................88
6.2.2 Mô phỏng hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai vòng phản hồi.................................90

Kết luận................................................................................................96
Tài liệu tham khảo........................................................................97

SVTH: Nguyễn Văn Hải

3

Lớp: TBĐ-ĐT 03

Website: Email : Tel : 0918.775.368

Lời mở đầu
Hiện nay, nền công nghiệp càng phát triển mạnh mẽ bao nhiêu thì ứng
dụng của việc điều khiển một chiều cũng nh máy điện một chiều đặc biệt là
động cơ điện một chiều càng đợc sử dụng rộng rÃi bấy nhiêu. Và để đáp ứng
những yêu cầu khắt khe nhất trong sản xuất thì chất lợng điều khiển một
chiều là hết sức quan trọng.
Những năm gần đây kĩ thuật số phát triển rất nhanh nhng kĩ thuật điện tử
và bán dẫn công suất lớn đà hoàn chỉnh hơn, cả về lý thuyết và ứng dụng do
có những u điểm u việt nh: có khả năng điều khiển rộng, có chỉ tiêu kinh tế
cao, kích thớc và trọng lợng thấp, độ tin cậy và chính xác caoứng dụng
của chúng vào việc biến đổi năng lợng là điều khiển điện áp và dòng điện
xoay chiều thành một chiều và ngợc lại ngày càng sâu rộng.
Vì vậy, mục đích của đề tài là xây dựng hệ thống chỉnh lu không điều
khiển đảo chiều và ổn định tốc độ động cơ một chiều một cách chính xác, dễ
sử dụng và vận hành và có độ ổn định cao.
Dới sự hớng dẫn tận tình của thầy Hà Xuân Hoà, em đà có thể tổng hợp đợc
tất cả các kiến thức đà có trong quá trình học đồng thời tích luỹ đợc thêm rất
nhiều kiến thức khác khi thực hiện đề tài, điều đó sẽ rất hữu ích cho bản thân
em sau này. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy, ngời đÃ
nhiệt tình chỉ bảo giúp đỡ và định hớng cho em trong suốt thời gian qua.
Xin cảm ơn cha mẹ và gia đình đà ủng hộ hết lòng cho con cả về vật
chất lẫn tinh thần. Cảm ơn bạn bè đà ở bên động viên cổ vũ cho tôi.
Với kiến thức còn nhiều hạn chế, em cảm thấy đồ án còn cần thêm nhiều
điều bổ xung để nó có thể ứng dụng đợc trong môi trờng sản xuất. Em rất
mong đợc sự góp ý chân thành và tích cực từ các thầy và các bạn. Xin chân
thành cảm ơn!
Tháng 11 năm 2008

Lê Minh Tú

Chơng 1
SVTH: Nguyễn Văn Hải

4

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Các phơng pháp điều khiển
động cơ một chiều
1.1 Khái niệm chung.
Điều khiển tốc độ l một yêu cầu cần thiết tất yếu của các máy sản
xuất. Ta biết rằng hầu hết các máy sản xuất đòi hỏi có nhiều tốc độ, tùy theo
từng công việc, điều kiện lm việc m ta lựa chọn các tốc độ khác nhau để
tối u hoá quá trình sản xuất. Muốn có đợc các tốc độ khác nhau trên máy
ta có thể thay đổi cấu trúc cơ học của máy nh tỉ số truyền hoặc thay đổi tốc
độ của chính động cơ truyền động. ở đây chúng ta chỉ khảo sát theo phơng
pháp thay đổi tốc độ động cơ truyền động.
Tốc độ lm việc của động cơ do ngời điều khiển quy định đợc gọi
l tốc độ đặt. Trong quá trình lm việc, tốc độ động cơ có thể bị thay đổi vì
tốc độ của động cơ phụ thuộc rất nhiều vo các thông số nguồn, mạch v tải
nên khi các thông số thay đổi thì tốc độ của động cơ sẽ bị thay đổi theo. Tình
trạng đó gây ra sai số về tốc độ v có thể không cho phép. Để khắc phục
ngời ta dùng những phơng pháp ổn định tốc độ.
Độ ổn định tốc độ còn ảnh hởng quan trọng đến giải điều chỉnh
(phạm vi điều chỉnh tốc độ) v khả năng quá tải của động cơ. Độ ổn định

cng cao thì dải điều chỉnh cng có khả năng mở rộng v mômen quá tải
cng lớn.
Có rất nhiều phơng pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ nh:
- Điều chỉnh tham số.
- Điều chỉnh điện áp nguồn.
- Điều chỉnh cấu trúc sơ đồ.
ở đây chỉ đề cập đến điều khiển động cơ một chiều.
1.2 Động cơ điện một chiều.
1.2.1 Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều.
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn đợc coi l một
loại máy quan trọng mặc dù ngy 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 u điểm nh khả năng điều chỉnh
tốc độ rất tốt, khả năng mở máy lớn v đặc biệt l khả năng quá tải. Chính
vì vậy m động cơ một chiều đợc dùng nhiều trong các nghnh công nghiệp
có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ nh cán thép, hầm mỏ, giao thông vận
tải... m điều quan trọng l các nghnh công nghiệp hay đòi hỏi dùng
nguồn điện.
Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhợc điểm nhất
định của nó nh so với máy điện xoay chiều thì giá thnh đắt hơn chế tạo v
bảo quản cổ góp điện phức tạp hơn (dễ phát sinh tia lửa điện)... nhng do
SVTH: Nguyễn Văn Hải

5

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

những u điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan
trọng nhất định trong sản suất.
Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vo khoảng
10000 KW, điện áp vo khoảng vi trăm cho đến 1000 V. Hớng phát triển
hiện nay l cải tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động
cơ v chế tạo những động cơ có công suất lớn hơn...
1.2.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều.

Hình 1.1 :Cấu tạo động cơ một chiều.

Động cơ điện một chiều có thể phân thnh hai phần chính: phần tĩnh
v phần động.
1.2.2.1 Phần tĩnh hay stato.
Đây l phần đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:
a) Cùc tõ chÝnh:
Lμ bé phËn sinh ra tõ trêng gồm có lõi sắt cực từ v dây quấn kích tõ
lång ngoμi lâi s¾t cùc tõ. Lâi s¾t cùc tõ lm bằng những lá thép kỹ thuật
điện hay thép cacbon dy 0,5 đến 1 mm ép lại v tán chặt. Trong động cơ
điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ đợc gắn chặt vo vỏ máy nhờ các
bulông. Dây quấn kích từ đợc quấn bằng dây đồng bọc cách điện v mỗi
cuộn dây đều đợc bọc cách điện kỹ thnh một khối tẩm sơn cách điện tr ớc
khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đợc đặt trên các cực từ ny đợc
nối tiếp với nhau.

SVTH: Nguyễn Văn Hải

6

Lớp: TBĐ-ĐT 03

Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 1.2 : Cực từ chính.

Cực từ phụ: Cực từ phụ đợc đặt trên các cực từ chính v dùng để cải
thiện đổi chiỊu. Lâi thÐp cđa cùc tõ phơ thêng lμm b»ng thép khối v
trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn m cấu rạo giống nh dây quấn
cực từ chính. Cực từ phụ đợc gắn vo vỏ máy nhờ những bulông.
c) Gông từ: Gông từ dùng lm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời
lm vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ v vừa thờng dùng thép dy
uốn v hn lại. Trong máy điện lớn th ờng dùng thép ®óc. Cã khi
trong ®éng c¬ ®iƯn nhá dïng gang lμm vỏ máy.
d) Các bộ phận khác:
Bao gồm:
- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoi rơi vo lm hỏng
dây quấn v an ton cho ngời khỏi chạm vo điện. Trong máy điện nhỏ v
vừa nắp máy còn có tác dụng lm giá đỡ ổ bi. Trong tr ờng hợp ny nắp máy
thờng lm bằng gang.
- Cơ cấu chổi than: Để đa dòng điện từ phần quay ra ngoi. Cơ cấu
chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chạy
lên cổ góp. Hộp chổi than đợc cố định trên giá chổi than v cách điện với
giá. Giá chổi than có thể quay đợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng
chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
b)

1.2.2.2 Phần quay hay rôto.
Bao gồm những bộ phận chính sau:
a) Lõi sắt phần ứng :
Dùng để dẫn từ. Thờng dùng những tấm thép kỹ thuật điện dy 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 vo. Trong những động cơ trung bình trở lên ngời ta còn dập
những lỗ thông gió để khi ép lạ thnh lõi sắt có thể tạo đ ợc những lỗ thông
gió dọc trục. Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thờng chia thnh
những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi l khe hở thông
gió. Khi máy lμm viƯc giã thỉi qua c¸c khe hë lμm ngi dây quấn v lõi
SVTH: Nguyễn Văn Hải

7

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

sắt. Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đợc ép trực tiếp vo
trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục v lõi sắt có đặt giá rôto.Dùng giá
rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện v giảm nhẹ trọng lợng rôto.
b) Dây quấn phần ứng:
Dây quấn phần ứng l phần phát sinh ra suất điện động v có dòng
điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thờng lm bằng dây đồng có bọc cách
điện.Trong máy điện nhỏ có công suất dới vi kW thờng dùng dây có tiết
diện tròn.Trong máy điện vừa v lớn thờng dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây
quấn đợc 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 lm bằng tre,gỗ hay bakelit.
c) Cổ góp:
Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiỊu thμnh mét chiỊu. Cỉ gãp
gåm nhiỊu phiÕn ®ång có đợc mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dy từ

0,4 đến 1,2mm v hợp thnh một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai
hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vnh ốp v trụ tròn cũng cách điện
bằng mica. Đuôi vnh góp có cao lên một ít để hn các đầu dây của các
phần tử dây quấn v các phiến góp đợc dễ dng.

Hình 1.3 : Lá thép roto.

Hình1.4 : Phiến đổi chiều và cổ góp.

d) Các bộ phận khác:
- Cánh quạt: Dùng để quạt gió lm nguội máy. Máy điện một chiều th ờng 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 ngoi vo động cơ.
Gió đi qua vnh góp, cực từ lõi sắt v dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoi
lm nguội máy.
- Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt v ổ bi. Trục
máy thờng lm bằng thép cacbon tốt.
1.2.3 Nguyên lý lm việc động cơ điện một chiều.
Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B thì khi đó trong
dây quấn phần ứng có dòng điện. Các thanh dẫn ab và cd mang dòng điện
nằm trong từ trờng sẽ chịu lực tác dụng tơng hỗ lên nhau tạo ra mômen quay
tác dụng lên roto làm roto quay chiều của lực tác dụng xác định theo quy tắc
bàn tay trái (hình1.5a).

SVTH: Nguyễn Văn Hải

8

Lớp: TBĐ-ĐT 03

Website: Email : Tel : 0918.775.368

Khi roto quay đợc nửa vòng vị trí thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau nhờ có
phiến góp đổi chiều dòng điện biến đổi dòng điện đổi chiều đa vào phần ứng
giữ cho chiều của lực tác dụng không đổi do đó lực tác dụng lên roto vẫn
theo một chiều không đổi, đảm bảo chiều quay của động cơ không đổi
(hình1.5b).

Hình1.5 : Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều.

1.3 Các phơng pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.
1.3.1 Sơ đồ nối dây và đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ độc lập.
1.3.1.1 Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
+

U

ã

CKT
ã

-

Iử

ẹ

+

ã

RKT

UKT

ã

ã

-

Hình 1.6 :Sơ đồ nối dây động cơ một
chiều kích từ độc lập.

1.3.1.2 Phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc
lập.
Phơng trình cân bằng điện áp phần ứng và mạch kích từ:
U= e + Rut.iu+Lut.
Ukt= Rkt.ikt+Lkt.

diu
dt

dikt
dt

———> Uu= Eu + Rut.(1+Tu.p).Iu

———> Ukt= Rkt.(1+Tkt.p).Ikt

Trong ®ã : Rut= Ru + Rfu ; Lut= Lu+Lfu ; Tu=

Lkt
Lu
; Tkt=
Rkt
Ru

(1-1)
(1-2)
(1-3)

U - điện áp phần ứng (v).
E - sức điện động phần ứng (v).

SVTH: Nguyễn Văn Hải

9

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

R - ®iƯn trở của mạch phần ứng ().
Rfu- điện trở phụ trong mạch phần ứng ().
I dòng điện mạch phần ứng (A).
Víi : R= ru+rcf+rb+rct
Trong ®ã :

ru - ®iƯn trë cn dây phần ứng.
rcf - điện trở cuộn cực từ phụ.
rb - ®iƯn trë cn bï.
rct - ®iƯn trë tiÕp xóc của chổi điện.

Sức điện động Eu của động cơ đợc xác định theo công thức:
Eu=

P.N

2
a

=K

(1-4)

Trong đó:
p số đôi cùc tõ chÝnh.
N- sè thanh dÉn t¸c dơng cđa cn dây phần ứng.
a - số đôi cự mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.
từ thông kích tõ díi mét cùc tõ (wb)

ω - tèc ®é gãc(rad/s)
K= P.N
2
a

- hệ số cấu tạo của động cơ.

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:
Eu=K n

(1-5)

2.n
n
=
60
9,55

Và

=

Vì vậy

Eu= 60a n

P.N

Trong đó hệ số sức điện động của động cơ là : Ke= P.N
K
Ke= 9,55 0,105 K

60a

Tõ (1-1) vµ (1-2) ta cã:
ω=

U u Ru + R f

Iu
K
K

(1-6)

Biểu thức trên là phơng trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác momen
điện từ Mdt của động cơ đợc xác định bởi:
.
Mdt= KI u
(1-7)
Suy ra

Iu =

M dt
K

Thay giá trị Iu và (1-6) ta đợc :
=

U u Ru + R f

M dt
K ( K ) 2

SVTH: Nguyễn Văn Hải

(1-8)

10

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 1.7 : Đờng đặc tính cơ và đặc tính cơ điện động cơ 1 chiều kích từ độc lập.

1.3.2 Các phơng pháp ®iỊu khiĨn tèc ®é.
1.3.2.1 §iỊu khiĨn b»ng thay ®ỉi ®iƯn trở phụ phần ứng.
Phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên
mạch phần ứng có thể đợc dùng cho tất cả động cơ điện một chiều. Trong
phơng pháp này điện trở phụ đợc mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động
cơ theo sơ đồ nguyên lý nh sau:
+

ã

ã

UU

IU
E

CKT
+

Rf
RKT
UKT

ã

-

ã

ã
ã

-

Hình 1.8 : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay
đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng.

Ta có phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ ®éc
lËp:
ω=

U u Ru + R f
−
M dt
KΦ ( KΦ ) 2

;

=

U u Ru + R f

Iu
K
K

Khi thay đổi giá trị ®iƯn trë phơ Rf ta nhËn thÊy tèc ®é kh«ng tải lý tởng và độ cứng của đờng đặc tính cơ:
U dm
0 =
= const
khi giá trị .Rfdm
K thay đổi.

( K dm ) 2
1
=
~
Ru
càng lớn,+RcàngRnhỏ
fu
fu

;

sẽ thay đổi
Khi Rf
nghĩa là đờng
đặc tính cơ càng dốc,ứng với giá trị R f = 0 ta có độ cứng của đờng đặc tính

cơ tự nhiên đợc tính theo công thức sau:
TN =

SVTH: Nguyễn Văn Hải

( K dm ) 2
Ru

11

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Ta nhËn thÊy TN có giá trị lớn nhất nên đờng đặc tính cơ tự nhiên có
độ cứng lớn hơn tất cả các đờng đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch
phần ứng. Vậy khi thay đổi giá trị Rf ta đợc họ đặc tính cơ nh sau:

Hình 1.9 : Đặc tính cơ động cơ 1 chiều kích từ độc lập
khi thay đổi điện trở phụ phần ứng.

Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên
mạch phần ứng đợc giải thích nh sau: giả sử động cơ đang làm việc xác lập
với tốc độ 1 ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng. Khi đó dòng điện phần
ứng I đột ngột giảm xuống, còn tốc độ động cơ do quán tính nên cha kịp biến
đổi. Dòng I giảm làm cho momen động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống,
sau đó làm việc xác lập tại tốc độ 2 với 2 > 1.
Phơng pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể ®iỊu chØnh tèc ®é ω <
ω dm. Trªn thùc tÕ không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phơng pháp

này sẽ cho những tốc độ nhảy cấp tức độ bằng phẳng xa 1 tức 1 cách xa
2.
Khi giá trị min càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh:
dm

D=
dm
Trong thực tế, Rf càng lớn thì tổn thất năng lợng phụ tăng. Khi động


cơ làm việc ở tốc độ = dm thì tổn thất này chiếm từ 40% đến 50%. Cho
2

nên, để ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ cho hƯ thèng ta chØ điều chỉnh sao cho phạm vi
điều chỉnh:
D=

2 ữ3
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 Mnm cũng giảm. Do đó, phơng
pháp này đợc dùng để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dới tốc độ cơ
bản. Và tuyệt đối không đợc dùng cho các động cơ của máy cắt kim loại.
SVTH: Nguyễn Văn Hải

12

Lớp: TBĐ-ĐT 03

Website: Email : Tel : 0918.775.368

NhËn xÐt: Ph¬ng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở
phụ trên mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và < dm.
* Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thờng dùng cho các động
cơ cho cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép.
* Nhợc 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 đổi càng kÐm. Tỉn hao phơ khi ®iỊu chØnh rÊt lín, tèc
®é càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng.
1.3.2.2 Điều khiển bằng phơng pháp thay đổi từ thông.
Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều
chỉnh momen điện từ M=K .Iu và sức điện động quay E= K . của
động cơ. Thông thờng, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng đợc giữ
nguyên giá trị định mức.
Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung
bình, ngời ta thờng 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 nh: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch
đại từ, bộ biến đổi van
Thực chất của phơng pháp này là giảm từ thông. Nếu tăng từ thông thì
dòng điện kích từ Ikt sẽ tăng dần đến khi hỏng 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 < dm nên các đặc tính cơ điện nhân tạo đều có vị trí cao
hơn đặc tính tự nhiên, tơng tự trong vùng phụ tải MC cho phép tốc độ trên các
đặc tính cơ nhân tạo lớn hơn tốc độ trên đặc tính cơ tự nhiên. Ta thấy lúc này
tốc độ tăng lên khi từ thông giảm:
=

Uu
K

Momen ngắn mạch Mnm= K .Inm nên khi giảm sẽ làm cho Mnm
giảm theo.
U dm

Dòng điện ngắn mạch : Inm= R =Inm.tn= const
u
( K) 2
= R
u

Độ cứng của đờng đặc tính cơ:
Khi giảm < dm

SVTH: Nguyễn Văn Hải

13

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 1.10 : Đặc tính cơ động cơ 1 chiều kích từ độc lập khi thay đổi từ thông.

Phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều
chỉnh đợc tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản.
Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ

tăng đến vô cùng. Nhng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn
nhất: max = 3 dm tức phạm vi điều chỉnh: D = 3/1.
Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có mét tèc ®é lín nhÊt cho phÐp. Khi
®iỊu chØnh tèc độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ
không thể đổi chiều dòng điện và chịu đợc hồ quang điện. Do đó, động cơ
không đợc làm việc quá tốc độ cho phép.
Nhận xét: Phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn . Phơng
dm
pháp này đợc dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là
máy bào giờng. Do quá trình điều chỉnh tốc độ đợc thực hiện trên mạch kích
từ nên tổn thất năng lợng ít, mang tính kinh tế. Thiết bị đơn giản.
1.3.2.3 Điều khiển bằng phơng pháp 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 tốc độ động cơ sẽ thay đổi. Để tránh
những biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phơng
pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thờng
đợc áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập.

KL

+
BBĐ

U

SVTH: Nguyễn Văn Hải
Uđk

KT

var

(a)

Rb

+

Iư

14

-

Eb

Rư

Lớp: TBĐ-ĐT 03
Iư

(b)


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Hình 1.11 :Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế khi điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phơng
pháp thay đổi điện áp phần ứng.

Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ
nguồn điều áp nh: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc
khuếch đại từ Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lới
điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho
phù hợp theo yêu cầu.
Phơng trình đặc tính cơ của ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu kÝch tõ ®éc lËp:
U u Ru + R f
−
M dt
KΦ ( KΦ ) 2
Uu
Tèc ®é không tải: 0 = K
dm

=

c

=

U u Ru + R f

Iu
K
K

c

Độ sụt tốc độ của M hay I :
c =

Ru
Ru
.M c =
.I c = ∆ω c.tn =const
2
KΦ dm
( KΦ dm )

Độ cứng đặc tính cơ:

( K ) 2
= R = tn = const
u

Uu

Dòng điện ngắn mạch : Iu= R

u

Momen ngắn mạch

Mnm= K dm.Inm= K dm.

Khi giảm Uu
SVTH: Nguyễn Văn Hải

15

Uu
Ru

~Uu

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 1.12 : Đặc tính cơ động cơ 1 chiều kích từ độc lập
khi thay đổi điện áp phần ứng.

Phơng 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 định mức .
dm
Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện
áp thay đổi một cách liên tục và ngợc lại.
Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D = . Nhng 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 = Uđm/10, nghĩa là phạm vi điều chỉnh: D =
dm 10
= 1 . Nếu điện áp phần ứng U < Umincp thì do phản ứng phần ứng sẽ
min

làm cho tốc độ động cơ không ổn định.
Nhận xét: Phơng pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp
đặt vào phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đờng đặc tính cơ nên đợc dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn tốc độ
định mức <

dm
* Ưu điểm: Đây là phơng 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 tởng.
* Nhợc điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi đợc nên vốn
đầu t cơ bản và chi phí vận hành cao.
1.4 Các hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng điện áp
phần ứng.
1.4.1 Hệ thống điều khiển máy phát - động cơ (F-Đ).
Hệ hoạt động trên nguyên tắc: khi thay đổi Uđk thì UKF = Ud sẽ thay đổi
theo. Do Ud thay đổi nên dẫn đến dòng điện IKF thay đổi v từ thông F
cịng biÕn ®ỉi, tõ ®ã Ef biÕn ®ỉi vμ lμm cho điện áp phần ứng Uu động cơ
thay đổi. Nh vậy Uu của động cơ thay đổi ta có thể thay đổ tốc độ động cơ.

SVTH: Nguyễn Văn Hải

16

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 1.13 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy phát - động cơ.

Hệ cho phép hạn chế dòng diện v mômen động cơ nhờ có khâu phản
hồi âm dòng điện v tốc độ (qua máy phát tốc), dòng điện v mô men đợc
hạn chế dới giá trị cho phép trong các trờng hợp khởi động, hÃm, đảo
chiều, quá tải lớn v ngắn mạch. Ngoi ra hệ còn cỡng bức quá trình khởi
động. Thực hiện đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều điện áp kích từ
UKF, dòng kích từ v theo đó từ thông sẽ đảo chiều. Động cơ đợc đảo

chiều quay. Hệ F - Đ cho phép động cơ lm việc trên cả 4 góc phần t của
mặt phẳng toạ độ. Các chỉ tiêu chất lợng của hệ F- Đ về cơ bản tơng tự
nh chỉ tiêu của hệ điều áp dùng bộ biến đổi nói chung.
*Ưu điểm :
+Sự chuyển đổi trạng thái rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn.
+ Điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi tốc độ.
+ Việc điều chỉnh thực hiện trên mạch kích từ nên tổn hao nhỏ, hệ
điều chỉnh đơn giản.
+ Có thể thực hiện hÃm điện.
*Nhợc điểm :
Dùng nhiều máy phát điện quay nên hiệu suất thấp không quá 75%,
thiết bị cồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt, gây ồn lớn, vốn đầu t ban đầu cao.
Ngoi ra do máy phát một chiều có từ trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ. Do
những nhợc điểm nói trên hiện nay hệ máy phát có xu hớng đợc thay
thế bằng hệ điều áp dùng bộ biến đổi van - động cơ.
1.4.2 Hệ thống điều khiển tốc độ bằng băm áp một chiều.

Hình 1.14:Hệ thống điều khiển bằng băm áp.

SVTH: Nguyễn Văn Hải

17

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

Nguyên lí hoạt động của hệ thống (hình 1.15): Khi ta đóng khoá K,
điện áp phần ứng của động cơ đợc cấp Uu=U. Dòng điện chạy từ nguồn

vo cuộn dây phần ứng tăng dần theo hm mũ. Khi khoá K cắt, động cơ đợc
cắt ra khỏi nguồn U v đóng kín mạch qua Điode V0 dòng điện đợc duy trì
nhờ năng lợng tích luỹ trong điện cảm ở mạch phần ứng v nó cũng giảm
dần theo hm mũ:
td

T

U E e Tdt − e Tdt U t Tdt
I= n −
. .e
−T
R
Tdt
e
−1 R

H×nh 1.15: Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của hệ thống băm áp một chiều.

Nếu điện cảm đủ lớn, dòng điện sẽ đợc duy trì đến nửa chu kỳ sau,
ta đợc dạng dòng điện dạng răng ca liên tục (chế độ dòng liên tục). Vì
dòng điện phần ứng biến thiên theo thời gian v cụ thể l chu kì chuyển
mạch khoá K, nên mômen v tốc độ động cơ cũng biến thiên theo thời gian
v hệ thống không có trạng thái xác lập tĩnh. Vì vậy trong truyền động điện
với yêu cầu mômen cản trên trục động cơ không đổi thì phơng pháp ny
cho ta chất lợng điều khiển không tốt.
1.4.3 Hệ thống điều khiển tốc độ bằng chỉnh lu.
Để tạo ra bộ nguồn một chiều có điện áp thay đổi đợc, ngoài các máy
phát điện một chiều, ngời ta còn dùng các bộ chỉnh lu có điều khiển. Vào
những năm cuối của thập niên 70 thế kỷ trớc, khi công nghệ chế tạo chất bán

dẫn phát triển, đặc biệt là các tiristor chịu đợc dòng điện lớn và điện áp cao
thì các bộ chỉnh lu tiristor ra đời. Các bộ chỉnh lu này ngày càng phát triển

SVTH: Nguyễn Văn Hải

18

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

mạnh mẽ vì có những u điểm nổi bật so với dùng nguồn máy phát một chiều
hoặc chỉnh lu dùng đèn khí:
- Có thể tạo ra những bộ nguồn công suất lớn hàng ngàn KW
mà các máy phát điện hoặc đèn thủy ngân cơ khí không thể tạo ra đợc.
- Tổn thất điện áp trên đèn rất bé, chỉ khoảng từ 0,5V đến 1,5V.
- Độ nhạy của hệ thống cao vì có tính quán tính điện từ bé.
- Làm việc đợc ở những nơi di chuyển, chấn động mà máy phát
điện, đèn khí, thủy ngân khó thực hiện đợc.
- Hiệu suất cao.
Hệ thống chỉnh lu đợc phân chia thành nhiều loại: chỉnh lu một pha
hay ba pha, đối xứng hay không đối xứng, có điều khiển hay không điều
khiển Nhng trong phần này chỉ xin trình bày hệ thống chỉnh lu động cơ
điện ba pha dùng linh kiện bán dẫn tiristor để điều khiển. Hệ thống này dùng
để thay đổi điện áp và dòng điện ngõ ra bằng cách thay đổi thời điểm đặt
xung kích lên cực điều khiển của tiristor, từ ®ã cã thĨ ®iỊu chØnh tèc ®é cđa
®éng c¬ ®iƯn. Việc điều chỉnh này thực hiện vô cấp và không cần tiếp điểm.
U1, f1
ã

ã

ã

ã
ã

ã

I1
BA
U2

I2

n
Uu

T1

T2

T3
ã



CK
Iu

ã

+

ã

Ckt

Rkt

ã

-

Hình 1.16 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lu tia 3 pha - động cơ.

Trong ®ã:
- BA: M¸y biÕn ¸p chØnh lu cã nhiƯm vơ:
+ Biến đổi điện áp nguồn Ung thành điện áp phù hợp U2 đặt lên bộ
chỉnh lu.
+ Biến đổi số pha nguồn thành số pha phù hợp với bộ chỉnh lu.
+ Đảm bảo cho nguồn và bộ chỉnh lu chỉ quan hệ với nhau về từ mà
không quan hệ trực tiếp về điện nên bảo vệ và điều chỉnh bộ chỉnh lu đợc dễ
dàng hơn.
- T1, T2, T3: Các tiristor, biến điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một
chiều.
- CK: Cuộn điện kháng cân bằng.
- Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đây là thành phần chủ
yếu, đối tợng cần điều chỉnh tốc độ.

SVTH: Nguyễn Văn Hải

19

Lớp: TB§-§T 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

- C0 : lọc cho những thành phần xoay chiều còn sót lại đi qua tụ. Làm
cho dòng đi qua động cơ ít nhấp nhô nên momen ít thay đổi,do đó tốc độ
động cơ đợc ổn định.
U1, f1
ã

ã

ã
ã

BA
u2a
ã

ã
ã

ã
ã

ã

u2c

u2b

T1
T3
T5

ã

ã

ã

ã

ã

ã

T4
T6
T2

ã
ã

CK

C n
C
C

+

ã

CKT

RKT

ã

-

Hình 1.17 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lu cầu 3 pha - động cơ.

Trong đó:
- BA: Máy biến áp chỉnh lu có nhiệm vụ:
+ Biến đổi điện áp nguồn Ung thành điện áp phù hợp U2 đặt lên bộ
chỉnh lu.
+ Biến đổi số pha nguồn thành số pha phù hợp với bộ chỉnh lu.
+ Đảm bảo cho nguồn và bộ chỉnh lu chỉ quan hệ với nhau về từ mà
không quan hệ trực tiếp về điện nên bảo vệ và điều chỉnh bộ chỉnh lu đợc dễ
dàng hơn.
- T1,T2,T3,T4,T5,T6: các tiristor, biến điện áp xoay chiều U2 thành điện
áp một chiều.
- CK: Cuộn điện kháng cân bằng.

- Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đây là thành phần chủ
yếu, đối tợng cần điều chỉnh tốc độ.
- C0 : lọc cho những thành phần xoay chiều còn sót lại đi qua tụ. Làm
cho dòng đi qua động cơ ít nhấp nhô nên momen ít thay đổi,do đó tốc độ
động cơ đợc ổn định.
Chế độ làm việc của chỉnh lu phụ thuộc vào phơng thức điều khiển và
các tính chất của phụ tải. Trong truyền động điện, tải của chỉnh lu thờng là
SVTH: Nguyễn Văn Hải

20

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

cuén kÝch tõ ( L, R ) và mạch phần ứng động cơ ( R, L và E ). Để tiến hành
điều chỉnh tốc độ động cơ, ngời ta thay đổi góc mở của tiristor sẽ thay đổi
đợc điện áp chỉnh lu, làm cho điện áp đặt lên phần ứng động cơ thay đổi, làm
cho tốc độ động cơ thay đổi theo.
- ¦u ®iĨm nỉi bËt cđa hƯ trun ®éng chØnh l−u điều khiển - động cơ
l độ tác động nhanh, không gây ồn v dễ tự động hoá do các van bán dẫn
có hệ số khuếch đại công suất rất cao, rất tiện cho việc thiết lập các hệ thống
điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh v
các đặc tính động của hệ thống.
- Nhợc điểm chủ yếu của hệ truyền động chỉnh lu điều khiển - động
cơ l do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lu ra có
biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy điện, v ở các hệ truyền
động có công suất lớn còn lm xấu dạng điện áp của nguồn v l−íi xoay
chiỊu. HƯ sè c«ng st cđa hƯ nãi chung l thấp.

Để lm rõ hơn về u điểm của các hệ chỉnh lu điều khiển động cơ
một chiều ta sẽ tìm hiểu các bộ nguồn chỉnh lu có điều khiển dới đây.
Từ đó có sự lựa chọn hê truyền động tối u nhất cho việc điều khiển động
cơ điện một chiều.

CHƯƠNG 2
CáC Bộ NGUồN CHỉNH LƯU Có ĐIềU KHIểN
Trong truyền ®éng ®iỊu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu sử dụng
bộ chỉnh lu - động cơ (CL Đ) thì bộ biến đổi l mạch chỉnh lu có
điều khiển để điều chỉnh điện áp đặt vo phần ứng của động cơ. Tuỳ theo
yêu cầu cụ thể của truyền động ®iƯn mμ ta cã thĨ sư dơng bé chØnh l u
thích hợp. Một số sơ đồ chỉnh lu thông dụng l:
- Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha có điều khiển.
- Sơ đồ chỉnh lu tia ba pha có điều khiển.
- Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng có điều khiển
- Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha đối xứng có điều khiển.
SVTH: Nguyễn Văn Hải

21

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

2.1 Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha có điều khiển.

Hình 2.1.Sơ đồ chỉnh lu cầu một pha điều khiển đối xứng.

Hoạt động của sơ đồ:

+ Từ 0ữ điện áp UA> 0. Tại 1 cấp xung điều khiển T 1 và T2 đồng
thời nªn T1, T2 cïng më Ud= UAB
+ Tiristo sÏ më từ 1ữ nếu tải thuần trở, nếu tải có L0 thì T1, T2
sẽ đợc mở cho đến khi dòng điện bằng 0. Nếu L=: thì T1, T2 sẽ đợc mở
cho đến khi T3, T4 đợc mở.
+ Tại 2 cấp xung ®iỊu khiĨn cho T 3, T4 ®ång thêi,U B > 0; UA < 0
do ®ã T3, T4 cïng më Ud= UBA= -UAB .
Tơng tự nh chu kì trớc T3, T4 sẽ đợc mở cho đến khi dòng điện bằng
không. Nếu L=: thì T3, T4 sẽ đợc mở cho đến khi T 1, T2 đợc mở.
- Giá trị điện áp trung bình trên tải
+ Khi tải thuần trở:

U d = 0,9U 2
d

1 + cos α
2

2

+ Khi t¶i cã L= ∞: U = 0,9U .cosα
+ Khi t¶i cã L≠0:

U d = 0,9U 2

cos + cos
2

Giá trị dòng tải: I d = Ud/Rd
Giá trị dòng qua Tiristo: I t = Id/ 2

T4

U2

T2
SVTH: Nguyễn Văn Hải

22

T3

Lớp: TBĐ-ĐT 03

R

T1

L


Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 2.2 : Đờng cong dòng điện và điện áp của chỉnh lu cầu 1 pha.

Nhận xét :
- Ưu điểm : Có thể điều khiển đợc điện áp trong dải rộng,làm việc ở cả
hai chế độ chỉnh lu và nghịch lu và có điện áp ngợc thấp.
- Nhợc điểm :
+ Phải có hai xung điều khiển cùng một lúc nên khó điều khiển.

+ Tổn hao công suất lớn, phải dùng nhiều van.

(a)

(b)

Hình 2.3 : Sơ đồ chỉnh lu cầu 1 pha điều khiển không đối xứng,
sơ đồ cùng cực tính (a), sơ đồ không cùng cực tính (b).

Hoạt động:
Sơ đồ cùng cực tính:
+ Tại 1 cấp xung điều khiển cho T 1, T1 mở. T1, D1 dẫn từ 1 ữ .
Tại điện áp đổi dấu, năng lợng cuộn dây đợc tích luỹ.
SVTH: Nguyễn Văn Hải

23

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

+ T¹i α2 cÊp xung ®iỊu khiĨn cho T 2, T2 më. D2 phân cực T1 khoá,
năng lợng cuộn dây xả qua D 1 và T2.
Sơ đồ không cùng cực tính:
+ Tại α1 cÊp xung ®iỊu khiĨn cho T 1 víi ®iƯn áp UA(+) có dòng
điện chạy từ A tới B. Từ 1 ữ : T1, D1 dẫn, tại điện áp đổi dấu T 2 dẫn,
T2 khoá, D2 dẫn. Năng lợng cuộn dây sẽ xả qua D 1, D2 trong vùng từ ữ
2
+ Tại 2 cấp xung điều khiển cho T 2, D2 phân cực thuận, T 2 mở và T1

khoá.

Hình 2.4: Đờng cong điện áp và dòng điện của các sơ đồ chỉnh lu cầu 1 pha điều
khiển không ®èi xøng.

NhËn xÐt :
+ Víi s¬ ®å chØnh lu nèi cùng cực tính ta có khi điện cảm vô cùng
lớn thì dòng điện của D và T bằng nhau.
+ Với sơ đồ không cùng cực tính D đóng vai trò xả năng l ợng nên
dòng điện của D lớn hơn dòng điện qua T.
+ Với chỉnh lu cầu điều khiển không đối xứng kể cả tải thuần trở
cũng nh tải có điện cảm ta không có phần âm điện áp nên không có phần
trả năng lợng về lới.
+ Tại thời ®iĨm më T ta chØ cÇn 1 xung më tiristor.
2.2 Sơ đồ chỉnh lu tia ba pha có điều khiển.

SVTH: Nguyễn Văn Hải

24

Lớp: TBĐ-ĐT 03


Website: Email : Tel : 0918.775.368

H×nh 2.5 : Sơ đồ chỉnh lu tia 3 pha có điều khiển.

Hoạt ®éng:
+ α 1 ÷ α 2: cã xung X1, T1 th«ng Ud = Ua , Id = IT1 .
+ α 2 ữ 3: có xung X2, T2 thông Ud = Ub , Id = IT2 .

+ α 3 ÷ α 4: cã xung X3, T3 th«ng Ud = Uc , Id = IT3 .

Hình 2.6: Đờng cong điện áp , dòng điện của chỉnh lu tia 3 pha.

- Điện áp trên tải:

SVTH: Nguyễn Văn Hải

25

Lớp: TBĐ-ĐT 03