Tài liệu Đề tài "thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện " docx

Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện

Tính chất của máy phát điện được xác định bởi hai đặc tính: đặc tính từ hoá là
sự phụ thuộc của điện áp trên hai cực của máy phát vào dòng điện tải. Các đặc tính
này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt do các phản ứng của dòng điện
phần ứng v.v...Trong tính toán gần đúng có thể tuyến tính hoá các đặc tính này:
8
9
10
11
12
13
14
15
E
F
=K
F
.φ
F
.ω
F
= K
F
.φ
F
.c.i
KF
Trong đó K
F
là hệ số kết cấu của máy phát.

C=Δφ
F
/Δi
Nếu dây quấn kích thức của máy phát được cấp bởi nguồn áp lý tưởng U
KF
thì
i
U
r
KF
KF
KF
=

16
17
18
19
20
21
22
Sức điện động của máy phát trong trường hợp này sẽ tỉ lệ với điện áp kích thích
bởi hệ số hằng K
F
, như vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kích từ độc
lập là một bộ khuyếch đại tuyến tính
E
F
=K
F

.U
KF
Nếu đặt R=R
ƯF
+R
ƯD
thì có thể viết được phương trình các đặc tính của hệ F-Đ
như sau:
ω
φ
=−
K
K
U
RI
K
F
KF
φ
23
(1)
ω
φφ
=−
K
K
U
R
K
M

F
KF
()
2
(2)
24
ωω
β
=−
OKFKD
KD
UU
M
U
(, )
()
(3)
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37

38
39
Các biểu thức (1), (2), (3) chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dòng điện kích thích của
máy phát thì điều chỉnh được tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ
thì giữ nguyên. Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh rộng
hơn.
-Các chế độ làm việc của hệ F-Đ.
Trong mạch động lực của hệ F-Đ không có phần tử phi tuyến nào nên có đặc
tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc. Với sơ đồ căn bản
như hình 10 động cơ chấp hành Đ có thể làm việc được chế độ điều chỉnh cả hai phía;
kích thích máy phát F và kích thích động cơ Đ, đảo chiều quay bằng cách điều chỉnh
dòng kích thích máy phát, hãm dộng khi dòng kích thích máy phát bằng không, hãm
tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm ngược cuối giai đoạn
hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc ổn định với momen tải có tính chất thế
năng v.v... Hệ F-Đ có các đặc tính cơ điền đầy cả 4 góc phần tư của mặt phẳng toạ độ
[ω,M] (hình 11).

8
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện

Ở góc phần tư thứ I và thứ III tốc độ quay và mômen quay của động cơ luôn
cùng chiều nhau, sẽ điện động máy phát và động cơ có chiều xung đối nhau và |E
8
9
10
11
12
13
14
15

16
17
18
19
20
F
| >
|E|, |ω
C
| > |ω|. Công suất điện từ của máy phát và động cơ là:
PEI
PEI
PM
FF
DF
Co
=>
=<
=>
⎫
⎬
⎪
⎭
⎪
.
.
.
0
0
0ω

(4)



Hình 11. Đặc tính cơ hệ F-Đ trong chế độ động cơ
Các biểu thức này nói lên rằng năng lượng điện vận chuyển thuận chiều từ
nguồn → máy phát → động cơ → tải.
Nhận xét:
Ưu điểm nổi bật của hệ F-Đ là sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt,
khả năng qúa tải lớn. Do vậy thường sử dụng hệ truyền động F-Đ ở các máy khai thác
trong hầm mỏ.
Nhược điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay trong đó
ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, công suất lắp đặt máy ít nhất gấp 3 lần

8
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện

công suất động cơ chấp hành. Ngoài ra các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ
hoá có trễ nên khó khăn điều chỉnh sâu tốc độ.
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

19
20
21
22
23
2. Hệ truyền động chỉnh lưu - động cơ (CL-Đ)
Trong hệ truyền động chỉnh lưu điều khiển
động cơ một chiều (CL-Đ), bộ biến đổi là các
mạch chỉnh lưu điều khiển có suất điện động E
đ

phụ thuộc vào giá trị của pha xung điều khiển
(góc điều khiển). Chỉnh lưu có thể dùng làm
nguồn chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện
kích thích động cơ. Sơ đồ nguyên lý như hình 12.

Hình 12. Sơ đồ nguyên lý của hệ
truyền động chỉnh lưu động cơ
Với bộ biến đổi là chỉnh lưu hình tia 3 pha
(hình 13 a,b,c):
Trong mạch tải có điện cảm L nên i
d
thực tế
là dòng điện liên tục i
d
=I
d
. Góc mở α được tính
từ giao điểm 2 điện áp pha (phần giá trị dương).

Hình 13 -a) Sơ đồ nối dây; b) Sơ đồ thay thế của chỉnh lưu tia ba pha c)
Đồ thị thời gian
Giá trị trung bình của điện áp tải:
UUSind
U
Cos
d
==
+
+
∫
3
2
2
36
2
6
5
6
2
2
π
θθ
π
α
π
α
π
α
..

(5)
24

8
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện


8
9
10
11
12
Hình 14 -a) Sơ đồ nối dây;
b) Sơ đồ thay thế của chỉnh lưu cầu không đỗi xứng c) Đồ thị thời gian

Với chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng (hình 14):
UUSind
U
Cos
d
==
∫
1
2
2
2
1
2
2
π

θθ
π
α
α
π
.. ( )+
13
14
(6)
của dòng tải
I
U
R
d
d
=
∑
(7)
15
16
17
Dòng điện chỉnh lưu I
d
chính là dòng điện phần ứng động cơ điện dựa vào sơ đồ
thay thế có thể viết phương trình đặc tính:
ω
φφ
=−
U
K

RX
K
I
d
dm
tk
dm
.
.
(8)
18
ω
φφ
=−
U
K
RX
K
M
d
dm
tk
dm
.
()
.
2
(9)
19
Đặc tính có độ cứng β=

()
.
K
RX
dm
tk
φ
2
còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào
góc điểu khiển α.
20
21
ω
πφ
α
o
dm
U
K
Cos=
36
2
2
..
(đối với chỉnh lưu tia 3 pha)
22
ω
πφ
α
o

dm
U
K
Cos=+
2
2
1
2
..
(
)
23
24
25
(đối với chỉnh cầu 1 pha)
Thay đổi góc điều khiển α từ 0 đến π, suất điện động chỉnh lưu thay đổi từ
+E
dmax
→ -E
dmax
và ta được họ đặc tính song song (hình 15) nhau nằm ở nửa bên phải

8
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện

của mặt phẳng toạ độ [ω,I] do van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều. Các đặc
tính cơ của hệ CL-Đ mềm hơn các đặc tính của hệ F-Đ bởi thành phần sụt áp ΔU
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
k
do
hiện tượng chuyển mạch giữa cac van bán dẫn gây nên.


Hình 15- Đặc tính cơ của hệ CL-Đ
Nhận xét:
Ưu điểm nổi bật của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự
động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuyêch đại công suất rất cao, điều đó rất
thuận lợi cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao
chất lượng các các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống.
Nhược điểm chủ yếu của hệ thống T-Đ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến
mạnh, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ trong máy
điện, và các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và

lưới xoay chiều. Hệ số công suất cosφ của hệ nói chung là thấp.
Kết luận:
Qua các nhận xét về hai hệ truyền động trên cùng với ưu nhược điểm của chúng
em quyết định chọn hệ truyền động chỉnh lưu động cơ vì nó có nhiều ưu điểm hơn, và
truyền động cho máy mài không cần công suất lớn nên tránh được nhược điểm của nó
là xấu điện áp nguồn và lưới điện xoay chiều.
IV. CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI

8