ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc tæng hîp hÖ ®iÖn c¬mientayvn.com/Dien tu/Tai_lieu/Dien_dan/Dieu_khien_tu_dong/Thiet_ke_he_thong_truyen...ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc tæng

ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc tæng hîp hÖ ®iÖn c¬

http://www.ebook.edu.vn 1 SVTK: TrÇn Minh C«ng

Lêi nãi ®Çu

Trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ vμ hiÖn ®¹i ho¸ hiÖn nay, ngμnh tù ®éng

ho¸ ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng. Ngμy nay, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ

cña khoa häc, ®Æc biÖt lμ ngμnh ®iÖn tö c«ng suÊt. Víi viÖc ph¸t minh ra çc linh

kiÖn b¸n dÉn ®· vμ ®ang ngμy cμng ®¸p øng ®−îc çc yªu cÇu cña çc hÖ thèng

truyÒn ®éng. ¦u ®iÓm cña viÖc sö dông çc linh kiÖn b¸n dÉn mμ lμm cho hÖ

thèng trë nªn gän nhÑ h¬n, gi¸ thμnh thÊp h¬n vμ cã ®é chÝnh x¸c t¸c ®éng cao

h¬n. Víi nhu cÇu s¶n suÊt vμ tiªu dïng nh− hiÖn nay, th× viÖc tù ®éng ho¸ cho xÝ

nghiÖp trong ®ã sö dông çc linh kiÖn gän nhÑ lμ mét nhu cÇu hÕt søc cÊp thiÕt.

§Ó ¸p dông lý thuyÕt víi thùc tÕ trong häc kú nμy chóng em ®îc giao ®å ¸n

m«n häc tæng hîp hÖ ®iÖn c¬ víi yªu cÇu “ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng Van -

§éng c¬ mét chiÒu kh«ng ®¶o chiÒu quay”.

Víi sù nç lùc cña b¶n th©n vμ sù gióp ®ì tËn t×nh cña c« gi¸o h−íng dÉn:

NguyÔn ThÞ Mai H−¬ng vμ çc thÇy c« gi¸o trong bé m«n, ®Õn nay ®å ¸n cña

em ®· ®−îc hoμn thμnh.

Do kiÕn thøc chuyªn m«n cßn h¹n chÕ, çc tμi liÖu tham kh¶o cã h¹n, nªn

®å ¸n cña em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. Em rÊt mong ®îc sù chØ b¶o,

gãp ý cña çc thÇy, c« gi¸o cïng çc b¹n ®Ó b¶n ®å ¸n cña em ®−îc hoμn thiÖn

h¬n. Em xin ch©n thμnh c¶m ¬n çc thÇy c« gi¸o trong bé m«n, ®Æc biÖt lμ c«

NguyÔn ThÞ Mai H−¬ng ®· tËn t×nh gióp ®ì em ®Ó b¶n thiÕt kÕ hoμn thμnh ®óng

thêi h¹n.

Sinh viªn thiÕt kÕ

TrÇn Minh C«ng



PhÇn I

Ph©n tÝch lùa chän ph−¬ng ¸n truyÒn ®éng ®iÖn

I. Đặt vấn đề :

Trong sản xuất giá trị, chất lượng và năng suất của sản phẩm phụ thuộc vào

rất nhiều yếu tố. Một trong những yếu tố đó là dây truyền sản xuất, dây truyền

càng hiện đại thì hệ thống càng phức tạp. Bất kỳ một dây truyền sản xuất nào

cũng có các bộ phận truyền động, nó có thể được tạo ra từ sự phối hợp nhiều

thiết bị khác nhau. Ứng với mỗi một công nghệ yêu cầu có thể đưa ra rất nhiều

phương án truyền động khác nhau. Vì vậy vấn đề đặt ra phải phân tích và lựa

chọn một phương án tối ưu nhất. Một phương án truyền động được gọi là tối ưu

khi sử dụng hợp lý các thiết bị và khai thác tối đa khả năng của chúng đáp ứng

được các yêu cầu kỹ thuật ở quá trình xác lập và quá trình quá độ đồng thời phải

đáp ứng được chỉ tiêu về kinh tế (chi phí đầu tư, chất lượng và năng suất sản

phẩm…). Hiện nay hầu hết các công nghệ đều sử dụng các động cơ điện làm

truyền động.

I.1. Chọn động cơ điện

Động cơ là một phần tử rất quan trọng trong dây truyền truyền sản xuất,

thường xuyên phải làm việc với nhiều trạng thái như là khởi động (quá trình quá

độ), trạng thái quá tải, trạng thái hãm. Hiện nay chia ra làm hai loại động cơ

chính là :

+ Động cơ điện xoay chiều .

+ Động cơ điện 1 chiều .

I.1.1. Động cơ điện xoay chiều

I. Động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công

suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác. Sở

dĩ như vậy : là do động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vật



U ~

§

§

U ~

MthMmmM

thω0ω

ωω = f(M)

0

hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha, và về

kinh tế giá thành nhỏ hơn so với động cơ một chiều. Động cơ không đồng bộ có

hai loại chính là động cơ rôto lồng sóc và động cơ rô to dây cuốn.

(hình 1).

1. Sơ đồ nguyên lý

Phương trình đặc tính cơ:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=2nm

2'2

11

'2

2f

Xs

Rr.s.ω

R.U3M

Trong đó :

Uf : Điện áp pha đặt vào stato của động cơ

Xnm: Điện kháng ngắn mạch (Xnm =X1+X’2)

r1,X1 : Điện trở và điện kháng mạch rô to .

R2’ ,X’

2 : Điện trở và điện kháng rô to đã quy đổi về phía stato.

ω1 : Tốc độ không đồng bộ Pπf2ω 1

1 =

s :là hệ số trượt 1

1

ωωω

s−

=

ω : là tốc độ làm việc của động cơ

Hình 1.1:Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ ĐC không đồng bộ

Thông thường ta hay sét phương trình đặc tính cơ như hình 1 có giá trị sth và

Mth xác định như sau:



ω3

ω2

f1

f2

f3

MthMmmM

thω0ω

ωω = f(M)

0

thth

th

thth

S.a2S

SSS

)S.a(1M2M

++

+=

2mm

21

'2

thXr

RS+

=

Trong đó : '2

1

Rra =

- Độ cứng đặc tính cơ th1

th

S.ωMβ −=

2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ

a. Phương pháp điều chỉnh tần số nguồn (f1)

Với sự ra đời của các bộ biến tần kiểu mới có thể thay đổi tần số điện áp ra 3

pha rất linh hoạt nên hiện nay nhiều công nghệ đã sử dụng phương pháp này để

điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động. Điều này được thực hiện trên nguyên tắc

sau : từ công thức Pπf2

ω 11 −= vầ

1nm

22

th fπL8UP3M −=

ta thấy khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quay thay đổi và mô men

động cơ cũng thay đổi .

Nều f1 > fđm thì tốc độ không đồng bộ tăng còn Mth giảm khi giữ nguyên điện áp

không đổi .

Nếu f1 <fđm thì tốc độ không đồng bộ giảm còn Mth tăng nhanh vì Mth ˜f1 khi

giữ nguyên điện áp không đổi .

Đặc tính cơ thay đổi tần số (hình1. 2)

Hình 1.2 Đặc tính cơ khi thay đổi tần số



0

ω = f(M)ω

ω0

ωth

M Mth M

dmU

U 12U

mm

Nhận xét :

Phương pháp điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số khi giữ nguyên điện áp phần ứng

khi điều chỉnh giảm tần số sẽ làm cho mô men khởi động lớn và dòng điện rất

lớn sẽ làm hỏng động cơ khi khởi động vì vậy khi điều chỉnh tần số không

được giữ nguyên điện áp mà phải thay đổi theo một quy luật nhất định. Thật vậy

ta có U1 =4,44w1.Kdq1.f1.Φ =C.f1.Φ

Khi điều chỉnh tần số phải giữ cho Φ =const nên sự thay đổi điện áp theo tần số

theo quy luật sau: =1

1

fU const.

Khi điều chỉnh tốc độ theo phương pháp này cần phải có bộ biến tần do đó làm

tăng giá thành đầu tư công nghệ.

b. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

)Xr.(rω2

U3M

2nm

2111

12f

th++

=

2mm

21

'2

thXr

RS+

= =const

khi điện áp lưới suy giảm mô men tới hạn giảm nhanh Mth˜U2 còn hệ số trượt

tới han không đổi .

Đặc tính cơ thay đổi điện áp (hình 1.3)

Hình 1.3 Đặc tính cơ không đồng bộ khi thay đổi điện áp



0

ω = f(M)ω

ω0

ωth

Mmm Mth M

p=1

p=2

Nhận xét :

Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ thường có hệ số trượt tới hạn

nhỏ nên không thực hiện điều chỉnh cho động cơ rô to lồng sóc. Còn khi thực

hiện cho động cơ rô to dây quấn cần nối thêm điện trở phụ vào mạch rô to để mở

rộng dải điều chỉnh tốc độ và mô men.

- Đối với phương pháp này cần phải thiết kế thêm bộ biến đổi điện áp xoay

chiều thành xoay chiều .

- Khi điện áp đặt vào phần ứng động cơ giảm Mth giảm trong khi đó giữ nguyên

f1 =const khi giảm điện áp thì độ cứng β giảm nên độ sụt tốc độ lớn làm tốc độ

động cơ không ổn định khi tăng tải đột ngột đồng thời mô men khởi động và mô

men tới hạn giảm dẫn đến trường hợp không thể khởi động được.

- Phương pháp này có thể được ứng dụng cho các động cơ có công suất lớn khi

yêu cầu dòng điện khởi động nhỏ.

c. Phương pháp thay đổi số đôi cực .(P)

Ta có công thức :

Pf2 1

1π

=ω =var và nm

'2

th XRS = const

Vì đối với các công suất lớn thì r <<X nên có nm

'2

th XRS = =const do đó độ cứng

đặc tính cơ β không đổi .

Đặc tính cơ khi thay đổi số đôi cực (hình 1.4)

Hình 1.4 .Đặc tính cơ Khi thay đổi số đôi cực P



0

ω = f(M)ω

ω0

ωth

Mmm Mth M

fR = 0

R f1

f2R

§

f1R

R f2

Nhận xét :

- Phương pháp này thay đổi số đôi cực bằng cách thay đổi cách đấu dây stato

của động cơ do đó sẽ làm thay đổi một số thông số của động cơ như Uf1 ,r1 ,X1

… làm cho Mth động cơ thay đổi vì vậy nó thường dùng cho động cơ rô to lồng

sóc -Số cấp tốc độ điều chỉnh theo phương pháp này nhỏ thông thường chỉ chế

tạo hai cấp do đó không thể điều chỉnh trơn tạo ra rung giật khi điều chỉnh tốc

độ.

d.Phương pháp đưa điện trở phụ vào mạch rô to (đối với động cơ rô to dâyquấn)

)Xr.(rω2

U3M

2nm

2111

12f

th++

= =const

2mm

21

'2

thXr

RS+

= =var

th1

th

S.ωMβ −= =var

khi đưa điện trở vào mạch rô to thì mô men tới hạn không thay đổi còn hệ số

trượt tăng và độ cứng đặc tính cơ β giảm .

Đặc tính cơ điều chỉnh (hình 1.5)

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý, đặc tính cơ ĐCKĐB rô to dây quấn có Rf

Nhận xét:

- Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ không đồng bộ rô to dây quấn



0

ω = f(M)

ωω0

ωth

Mmm Mth M

fRX f

- Khi đưa điện trở phụ vào mạch rô to động cơ thì dòng điện và mô men khởi

động giảm và có thể điều chỉnh nhiều cấp tốc độ nhưng vẫn là điều chỉnh có cấp

- Điều chỉnh theo phương pháp này còn có thêm tổn hao công suất trên các điện

trở phụ.

- Dải điều chỉnh phụ thuộc vào mô men tải.Mô men tải càng nhỏ thì dải điều

chỉnh càng hẹp.

e. Phương pháp đưa Rf và Xf vào mạch stato (Đối với động cơ rô to lồng sóc )

Từ các công thức:

)Xr.(rω2

U3M

2nm

2111

12f

th++

= =const

2mm

21

'2

thXr

RS+

= =var

th1

th

S.ωMβ −=

Khi đưa điện trở phụ và điện kháng phụ vào mạch stato động cơ ta thấy Độ cứng

đặc tính cơ giảm ,Mth và Sth đều giảm .

Đặc tính cơ (Hình 1.6)

Hình 1.6 Đặc tính cơ động cơ rô to lồng sóc khi đưa Rf và Xfvào mạch stato



U ~

§

Mmax®mM

0ω

ω

M0

Nhận xét :

- Phương pháp này áp dụng cho động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc có công

xuất trung bình và lớn khi yêu cầu cần giảm dòng điện khở động tuy nhiên sẽ

kéo theo mô men khởi động cũng nhỏ .

- Khi cần tạo ra đặc tính cơ có mô men khởi động là Mnm thì đặc tính cơ khi đưa

Xf vào cứng hơn khi đưa Rf .Điều này chứng tỏ tổn hao năng lượng khi đưa điện

trở vào mạch stato là lớn .

2. Động cơ đồng bộ

Động cơ đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong những truyền động công suất

trung bình và lớn, có yêu cầu ổn định tốc độ cao .Động cơ đồng bộ thường dùng

cho máy bơm quạt gió ,hệ truyền động trong nhà máy luyện kim và cũng thường

dùng làm động cơ sơ cấp trong các tổ máy phát -Động cơ công suất lớn.

- Động cơ đồng bộ có độ ổn định tốc độ cao hệ số cosφ và hiệu suất lớn ,vận

hành tin cậy.

a. Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ (hình 1.7)

Hình 1.7 .sơ đồ nguyên lý và đặc tính sơ đồng bộ

Nhận xét :

Khi đóng stato của động cơ đồng bộ vào lưới điện xoay chiều có tần số f1 =const

động cơ sẽ làm việc với tốc độ đồng bộ Pf2 1

1π

=ω không phụ thuộc vào tính chất

của tải .



- Trong phạm vi mô men cho phép M<Mmax thì đặc tính cơ tuyệt đối cứng ∞=β

còn khi M >Mmax thì động cơ sẽ bị mất đồng bộ.

- Động cơ này là việc động cơ tốc độ gặp khó khăn do chỉ có phương pháp duy

nhất là biến tần nguồn điện. Tuy nhiên, do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật

điện tử thì nhược điểm này đã được khắc phục bằng các bộ biến tần công nghiệp

của các hãng sản xuất thiết bị điện tử công nghiệp nổi tiếng trên thế giới như

SIEMENT( Đức ), OMRON (Pháp) v.v... nhưng do giá thành còn cao và hầu hết

các công nghệ hiện nay chưa có hệ thống truyền động thích hợp với loại động cơ

này vì vậy mà động cơ đồng bộ chưa thông dụng ở nước ta.

I.1.2. Động cơ một chiều

Động cơ một chiều được ra đời rất sớm và cơ sở lý thuyết về loại động cơ này

đã được hoàn thiện ,Hiện nay nó chiếm 70 % trong các hệ truyền động từ công

suất nhỏ đến công suất lớn .Tuỳ thuộc vào yêu cầu hệ truyền động mà động cơ

một chiều có cuộn kích từ mắc nối tiếp hay song song với phần ứng nên chia

làm hai loại động cơ một chiều :

+Động cơ một chiều kích từ độc lập

+Động cơ một chiều kích từ nối tiếp

+Động cơ một chiều hỗn hợp

I. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP

Đặc điểm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp là cuộn kích từ mắc nối tiếp

với cuộn dây phần ứng (hình 1.8), nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở

nhỏ, số vòng ít, chế tạo dễ dàng.

a.Sơ đồ nguyên lý

Phương trình đặc tính điện:

Hình 1.8 .a.Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều KT nối tiếp



IK

RRKU fuu

φ+

−φ

=ω

Hình 1.8.b) Đặc tính tính từ hoá của động cơ một chiều kích từ nối tiếp.

c) Đặc tính cơ của một động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.

trong công thức từ thông phụ thuộc vào dòng điện kích từ chính là dòng điện

phần ứng (Ikt =Iư) quan hệ giữa từ thông và dòng điện là quan hệ phi tuyến theo

đường cong từ hoá do đó để đơn giản cho việc tính toán ta tuyến tính hoá đoạn

đường cong để Φ =f(Ikt) là quan hệ tuyến tính khi đó Φ = C.I mà ta có :

M=KΦI =KCI2 → KCMI = thay vào phương trình đặc tính cơ điện ta có phương

trình đặc tính cơ :

BM

AC.KRR

M.C.KUω 2fu −=+−=

Nhận Xét :

- Do cuộn dây kích từ nối tiếp với cuộn dây phần ứng nên Ikt =Iư từ thông cuộn

kích từ phụ thuộc trực tiếp vào tải .

- Động cơ có khả năng quá tải lớn về mô men khi có cùng một hệ số quá tải

dòng điện như nhau thì mô men động cơ kích từ nối tiếp lớn hơn mô men động

cơ kích từ độc lập.

- Mô men động cơ kích từ nối tiếp không phụ thuộc vào sụt áp trên đường dây .

- Nhờ có dạng đặc tính cơ hybecbol nên động cơ có khả năng tự điều chỉnh tốc

độ khi phụ tải thay đổi để cho công suất cơ gần như không đổi nhờ đó khi nhẹ



tải động cơ sẽ quay nhanh hẳn để tăng năng suất máy ngược lại khi tải lớn động

cơ sẽ quay với tốc độ chậm.

II. Động cơ một chiều kích từ độc lập.

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ mắc vào nguồn một

chiều độc lập (hình 1.9) (đối nguồn có công suất không đủ lớn) và cũng có thể

cuộn kích từ mắc song song với mạch phần ứng (đối nguồn một chiều có công

suất vô cùng lớn).

1. Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

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

Đặc điểm : Đối với động cơ loại này cuộn kích từ mắc độc lập với phần ứng

động cơ nên tiết diện dây nhỏ ,điện trở lớn ,dòng kích từ không phụ thuộc vào

tính chất của tải .

Phương trình đặc tính cơ :

M)K(

RRKU

2dm

fu

dm

u

φ+

−φ

=ω

Nhận xét:

- Với nguồn một chiều công suất vô cùng lớn thì cuộn dây kích từ mắc song

song với phần ứng động cơ có thể được xem là không ảnh hưởng tới điện áp đặt

vào phần ứng của động cơ .



- Từ thông sinh ra trong động cơ không phụ thuộc vào tính chất của tải mà chỉ

phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ Vì vậy có thể thay đổi từ thông

để điều chỉnh tốc độ .

- §ường đặc tính cơ là đường thẳng và động cơ làm việc ổn định khi tốc độ

không đổi thì mô men điện từ bằng mô men trên trục động cơ ,điểm làm việc

trên đặc tính tương ứng giao điểm đặc tính tải với đặc tính cơ tự nhiên.

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ bền cơ khí kết

cấu cơ của máy, khả năng chuyển mạch cổ góp,độ duy trì tốc độ dặt khi có sự

dao động của phụ tải tĩnh .

- Có đặc tính cơ cứng mô men khởi động lớn có thể điều chỉnh được mô men

dùng các phương pháp cưỡng bức như đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần

ứng.

2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ

a. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

Khi thay đổi điện áp phần ứng Uư=var ,Rư =const ,Φkt =const

Tốc độ không tải lý tưởng:

ωφox

x

dm

UK

= = var

Độ cứng đặc tính cơ:

constR

)K(

u

2dm =

φ=β

Hình 1.10.Đặc tính cơ khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ



Nhận xét:

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính

song song với đặc tính cơ tự nhiên (β=const) (H×nh1.10), khi thay đổi điện áp :

mô men ngắn mạch của động cơ giảm, độ cứng β= const,tốc độ động cơ thay

đổi. Mặt khác ta thấy điện áp đặt vào phần ứng động là có thể điều chỉnh được

tuỳ ý. Do vậy ta có thể điều chỉnh và ổn định tốc độ ở mọi dải điều chỉnh.

- Khi thay đổi điện áp phần ứng động cơ phải giữ cho từ thông kích từ không đổi

và định mức .

- Ứng với một tải thì độ sụt tốc độ trong toàn dải điều chỉnh là như nhau .Sai

lệch tốc độ tương đối trên đường đặc tính thấp nhất sẽ lớn nhất.

- Dải điều chỉnh rộng và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản.

- Phương pháp này cần có bộ nguồn để thay đổi điện áp.

b. Phương pháp thay đổi từ thông

Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ :

Khi điều chỉnh từ thông ta giữ cho điện áp đặt vào phần ứng động cơ không đổi

và định mức. Uđm =const ,Rư =const ,Φkt =var

Tốc độ không tải lý tưởng:

ωφoxdm

x

UK

= = var

Độ cứng đặc tính cơ:

Hình 1.11 .Đặc tính cơ khi điều chỉnh từ thông

Nhận xét:



Do cấu tạo động cơ, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi từ thông

giảm thì ωox tăng, còn β sẽ giảm. Ta có đặc tính cơ với ωox tăng dần và độ cứng

của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông (hình 1.11).

- Khi thay đổi giảm từ thông ta thu được họ đặc tính cơ có tốc độ ω >ω0 và độ

dốc càng tăng khi từ thông càng giảm nhỏ. Khi từ thông giảm đến một giá trị

nào đó thì có thể làm cho khả năng chuyển mạch của cổ góp bị xấu đi, gây hồ

quang

- Dải điều chỉnh nhỏ và thường điều chỉnh trên tốc độ cơ bản.

- Khi tốc độ tăng làm cho truyền động mất ổn định.

- Giảm mô men khởi động, ít tổn hao do điều chỉnh, kinh tế

Như vậy điều chỉnh từ thông chỉ phù hợp với loại truyền động khi cần tăng tốc

độ lớn hơn tốc độ định mức. Vì vậy ta cũng loại bỏ phương pháp này.

c. Phương pháp đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ .

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch

phần ứng.(Uđm =const ,Φkt định mức ,R=var)

Tốc độ không tải lý tưởng: ωφ0 =

UK

dm

dm

Độ cứng đặc tính cơ: βφ

=+

=( )

varK

R Rdm

u f

2

Hình 1.12 Đặc tính cơ khi đưa thêm điện phụ

Nhận xét:



E

+_

¦I ktI

oω

M

ω

0

R =0f

f1R R f2

Khi thêm điện trở phụ vào mạch mạch phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ β

giảm đi. Với một phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ giảm,

đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm (hình 1.12).

- Phương pháp này có độ sụt tốc độ lớn khi điều chỉnh hay điều chỉnh có cấp, độ

trơn điều chỉnh lớn.

- Mô men khởi động và dòng khởi động giảm nhỏ. Khi điện trở phụ đưa vào

càng lớn thì đặc tính cơ càng mềm .

- Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản .

- Phương pháp này gây tổn hao lớn vê mặt năng lượng, làm giảm hiệu suất biến

đổi năng lượng của hệ .

- Phương Pháp này dễ dàng thực hiện khi hệ thống không yêu cầu cao về điều

chỉnh tốc độ.

III. Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp

Loại động cơ này có 2 cuộn dây kích từ một cuộn mắc song song ,một mắc nối

tiếp với phần ứng động cơ vì vậy nó tận dụng được các ưu điểm của động cơ

một chiều kích từ nối tiếp và kích từ độc lập.

1. Sơ đồ nguyên lý:

2. Đặc tính cơ (Hình 1.13)

Hình 1.13 Đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ hỗn hợp



Nhận xét:

- Đặc tính cơ có dạng trung gian đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ độc lập

và đặc tính cơ kích từ nối tiếp .

- Từ thông chính của động cơ phụ thuộc vào tính chất của tải .

- Đường đặc tính cơ mềm có thể chạy ở tốc độ không tải .

- Loại động cơ này có cấu tạo phức tạp và giá thành cao nên ít được sử dụng

trong thực tế.

I.1.3 Nhận xét chung

1. Động cơ không đồng bộ :

a. Ưu Điểm :

Có cấu tạo đơn giản đặc biệt là động cơ rô to lồng sóc, có kích thước nhỏ làm

việc tin cậy trọng lượng nhỏ dễ sử dụng,Vận hành sửa chữa, làm việc trực tiếp

với lưới điện 3 pha, giá thành đầu tư dẻ.

b. Nhược điểm :

Hệ số cosφ và hiệu suất không cao, dải điều chỉnh hẹp, độ sụt tốc độ lớn khi

điều chỉnh.

2. Động cơ đồng bộ

a. Ưu điểm:

Dùng cho các hệ truyền động yếu cầu có công suất trung bình và lớn, yêu cầu độ

ổn định tốc độ cao, hiệu suất và hệ số cosφ cao.

b. Nhược điểm:

Trong các hệ truyền động công suất nhỏ chế tạo rất khó khăn.

3. Động cơ điện một chiều

a.Ưu điểm:

Dải điều chỉnh rộng, điều chỉnh thuận lợi dễ dàng khi thay đổi một trong các

thông số vật lý của động cơ, có thể điều chỉnh trơn điều chỉnh vô cấp, mô men

khởi động lớn, quá trình khởi động êm, thời gian khởi động nhỏ hệ số quá tải

lớn.

b. Nhược điểm:



Có cấu tạo phức tạp giá thành cao gặp khó khăn trong vận hành, sửa chữa, bảo

dưỡng, phải có bộ biến đổi kèm theo làm tăng chi phí đầu tư.

I.1.4. Kết luận chọn động cơ truyền động

a. Chọn động cơ

Qua phân tích và các nhận xét về các loại động cơ ta thấy mỗi loại động cơ có

những ưu điểm riêng cho từng loại phụ tải giá thành và môi trường làm việc.

Căn cứ vào yêu cầu thiết kế của đề tài thấy động cơ một chiều có nhiều ưu điểm

hơn động cơ xoay chiều. Vì vậy em chọn động cơ một chiều làm động cơ truyền

động.

b. Chọn kích từ cho động cơ:

Qua phân tích về 3 loại kích từ của động cơ điện một chiều ta thấy loại động cơ

điện một chiều kích từ hỗn hợp có kết cấu phức tạp giá thành cao nên ít được sử

dụng. Kích từ nối tiếp thì cho đặc tính cơ mềm, từ thông phụ thuộc vào dòng

điện tải, tiết diện dây lớn, độ ổn định tốc độ kém thay đổi nhanh khi tải thay đổi.

Kích từ độc lập thì từ thông chính không phụ thuộc vào tải, tiết diện dây kích từ

nhỏ, có thể điều chỉnh tăng giảm từ thông theo mong muốn, dải điều chỉnh tốc

độ cao, có thể điều chỉnh trơn. Từ sự so sánh tương quan trên em chọn loại kích

từ độc lập.

I.1.5. Chọn Phương pháp điều chỉnh tốc độ

Hiện nay trong các nhà máy đều có các hệ truyền động điện để đáp ứng yêu cầu

công nghệ từ yêu cầu đơn giản đến phức tạp để nâng cao chất lượng sản phẩm,

năng suất lao động chẳng hạn như hệ truyền động máy tiện khi bắt đầu gia công

chi tiết thì yêu cầu tốc độ giảm để tránh mẻ dao, khi ra dao yêu cầu di chuyển

nhanh để tăng độ nhẵn bề mặt chi tiết và nâng cao năng suất. Như đã phân tích

có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ:

+ Thay đổi điện áp phần ứng

+ Thay đổi từ thông chính

+ Đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ

Mỗi phương pháp điều chỉnh có những ưu điểm riêng phụ thuộc vào yêu cầu

công nghệ mà chọn phương pháp thích hợp. Em quyết định chọn phương án



điều tốc độ dưới tốc độ cơ bản bằng cách thay đổi điện áp phần ứng đặt vào

động cơ.

I.2. Chọn Bộ biến đổi điện áp

Bộ biến đổi điện áp có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một

chiều cấp cho phần ứng của động cơ. Hiện nay người ta thường sử dụng các bộ

biến đổi sau:

- Hệ thống máy phát - động cơ (F-Đ),

- Hệ thống xung áp,

- Bộ biến đổi van - động cơ….

* Nhận xét:

- Ưu điểm nổi bật của hệ F - Đ là sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh

hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy thường sử dụng hệ truyền động F-Đ ở các

máy khai thác trong hầm mỏ.

Nhược điểm lớn 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

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.

- Bộ biến đổi van động cơ có nhiều ưu điểm như: Các van đều làm từ

những linh kiện bán dẫn điện tử đơn giản nên sơ đồ đơn giản, gọn nhẹ, không

gây ồn, chi phí thấp, hiệu suất cao, dễ thực hiện tự động hoá, tác động nhanh,

phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, điều chỉnh trơn và phù hợp với nhiều loại phụ

tải. Bên cạnh đó còn có những nhược điểm nhỏ như khả năng chịu quá tải kém

nên cần phải có bảo vệ, điện áp ra đập mạch nên cần phải có mạch lọc.

Từ nhận xét trên và theo yêu cầu của đề tài em quyết định chọn BBĐ van -

động cơ làm hệ truyền động.



PhÇn II

ThiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc

* §Æt vÊn ®Ò:

M¹ch ®éng lùc trong hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn lμ m¹ch cung cÊp ®iÖn

n¨ng cho ®éng c¬ ®iÖn biÕn ®iÖn n¨ng thμnh c¬ n¨ng trªn trôc ®éng c¬. T¶i ë ®©y

cã thÓ lμ çc m¸y c«ng cô trong c«ng nghiÖp, hoÆc çc hÖ thèng n©ng h¹, cÈu...

§iÖn n¨ng cung cÊp ë ®©y cã thÓ lμ dßng 1 chiÒu hay xoay chiÒu.

M¹ch ®éng lùc cña hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn ®· cho theo ®Ò tμi lμ hÖ thèng van-

®éng c¬ bao gåm ®éng c¬ ®iÖn, bé biÕn ®æi vμ çc thiÕt bÞ phô kh¸c.

§éng c¬ ®iÖn theo ®Ò tμi lμ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, kÝch tõ ®éc lËp, kh«ng

®¶o chiÒu, ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é 400/1 víi sai lÖch tÜnh [St]% = 5%

Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ta lùa chän lμ ph−¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt

vμo phÇn øng ®éng c¬. Víi ph−¬ng ph¸p nμy ta cã thÓ ®iÒu chØnh v« cÊp tèc ®é,

®é b»ng ph¼ng cña tèc ®é b»ng 1, ®é dèc ®Æc tÝnh b»ng const, d¶i ®iÒu chØnh

réng, chØ tiªu n¨ng l−îng ®−îc ®¸nh gi¸ tèt, b¶o ®¶m æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ tèt

h¬n nhiÒu so víi çc ph−¬ng ph¸p kh¸c. Nh− vËy vÊn ®Ò ®Æt ra lμ ta ph¶i chän s¬

®å bé biÕn ®æi vμ mét sè thiÕt bÞ phô cho m¹ch ®éng lùc, mμ chñ yÕu lμ bé biÕn

®æi.

A. chän bé biÕn ®æi

Víi ®iÖn ¸p nguån cung cÊp lμ xoay chiÒu h×nh sin vμ yªu cÇu ®Çu ra cña bé

biÕn ®æi lμ ®iÖn ¸p mét chiÒu ®iÒu chØnh ®−îc. Ta cã thÓ sö dông s¬ ®å chØnh l−u

cã ®iÒu khiÓn hoÆc mét s¬ ®å chØnh l−u kh«ng ®iÒu khiÓn kÕt hîp víi mét bé

biÕn ®æi mét chiÒu- mét chiÒu. Trong ®Ò tμi nμy ta chän s¬ ®å chØnh l−u cã ®iÒu

khiÎn cho gän nhÊt, ®¬n gi¶n nhÊt, cßn ph−¬ng ¸n dïng mét s¬ ®å chØnh l−u

kh«ng ®iÒu khiÓn kÕt hîp víi bé biÕn ®æi mét chiÒu - mét chiÒu kh«ng sö dông

v× nã cång kÒnh, kÝch th−íc lín, tèn nhiÒu van vμ gi¸ thμnh l¹i cao.

Víi yªu cÇu cô thÓ cña phô t¶i ®· cho th× çc s¬ ®å chØnh l−u sau cã thÓ ®¸p

øng ®−îc:

1). S¬ ®å chØnh l−u h×nh tia 2 pha

2). S¬ ®å chØnh l−u h×nh tia 3 pha



3). S¬ ®å chØnh l−u h×nh cÇu 1 pha b¸n ®iÒu khiÓn

Ta xÐt mét sè bé biÕn ®æi:

a. S¬ ®å chØnh l−u h×nh tia hai pha cã D0

**

BA

U1~

*

0

ud

rdLd EdW1

W21

W22

D0

T2

iD0

iT1

iT2

u21

u22

i1

* Nguyªn lý ho¹t ®éng:

Khi ωt = 0 ®Õn ωt = α = v1 th× D0 dÉn dßng nhê S§§ tù c¶m trong Ld do

vËy uT1 = u22 tøc lμ uT1> 0, uT2<0.

T¹i ωt = α = v1 ng−êi ta truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õn T1, van T1 më nªn

uT1 = 0; ud = u21 > 0. D0 bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn kho¸ uD0 = - ud. Van T2 vÉn

®ang ë tr¹ng th¸i kho¸:

ud = u21; uT1 = 0; uT2 = u22 - u21 = 2u22; iT1 = id =Id; iT2 = 0; iD0 = 0

§Õn ωt =π th× u21 = 0 vμ b¾t ®Çu chuyÓn sang ©m cßn u22 = 0 vμ b¾t ®Çu

chuyÓn sang d−¬ng. Tõ thêi ®iÓm nμy ®iÖn ¸p nguån t¸c ®éng ng−îc chiÒu dÉn

dßng cña T1 vμ ®Æt ®iÖn ¸p thuËn lªn T2 nh−ng T2 ch−a më v× ch−a cã tÝn hiÖu

®iÒu khiÓn. D0 më uD0 = 0; uT1 = u21 vμ b¾t ®Çu chuyÓn sang ©m, T1 kho¸ l¹i mμ

T2 vÉn kho¸ nªn lóc nμy trong s¬ ®å chØ cã van D0 dÉn dßng vμ ta cã:

ud = 0; uT1 = u21; uT2 = u22 ; iT1 = 0; iT2 = 0; iD0 = id = Id

T¹i ωt =ν2=π+α th× T2 cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vμ ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn nªn

T2 më uT2 = 0, uD0 = u22 >0 vμ uD0 = -ud = u22 < 0 nªn D0 kho¸. Trong giai ®o¹n

nμy chØ cã van T2 dÉn dßng nªn:

ud = u22; uT2 = 0; uT1 = u21 - u22 = 2u21; iT2 = id =Id; iT1 = 0; iD0 = 0

Trong çc chu kú tiÕp theo s¬ ®å l¹i lÆp l¹i tr¹ng th¸i lμm viÖc nh− chu kú

thø nhÊt.



0

0

0

0

0

0

uL

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

u21 u22

π 2π 3π

α

Id

iT1

iT2

iD0

i1

uT1

Id/kba

v1 v3v2 v4



* Mét sè biÓu thøc:

2/)cos1( α+= dod UU

παπ )/2-(I I d Ttb = ; παπ )/2-(I I d T =

2max .2 UUTth = ; 2max .22 UUTng =

)/(I I dD0tb πα= ; )/(I I dD0 πα=

2max0 .2 UU ngD =

b. S¬ ®å ch×nh l−u h×nh cÇu mét pha b¸n ®iÒu khiÓn

Ul

- +

rh

®c

H

ck

rKTCKT

UKT

T1 T2

D1 D2

C C

CC

R R

RR

BA**

S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®éng lùc cña hÖ thèng

Ho¹t ®éng cña s¬ ®å:

Khi ωt= α cho xung ®iÒu khiÓn më T1 trong kho¶ng thêi gian ν1÷π tiristor

T1 vμ ®i«t D2 cho dßng ch¶y qua. Khi U2 b¾t ®Çu ®æi dÊu D1 më ngay, T1 tù nhiªn

kho¸ l¹i, dßng id=Id chuyÓn tõ T1 sang D1 (lóc nμy D2 vÉn cho dßng ch¶y qua do

søc ®iÖn ®éng tù c¶m trong Ld t¹o ra).

D1 vμ D2 cïng cho dßng ch¶y qua, Ud=0

Khi ωt =ν2=π+α cho xung më T2. Dßng t¶i id=Id ch¶y qua D1 vμ T2. §ièt D2

bÞ kho¸ l¹i. Khi U2 b¾t ®Çu ®æi dÊu D2 më ngay, T2 tù nhiªn kho¸ l¹i, dßng id=Id

chuyÓn tõ T2 sang D2 (lóc nμy D1 vÉn cho dßng ch¶y qua do søc ®iÖn ®éng tù

c¶m trong Ld t¹o ra).



Khi ωt =ν3=2π+α cho xung më T1 qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña çc van t−¬ng tù nh−

chu kú tr−íc ®ã.

uT1

iD2

iD1

iT2

iT1

Id

α

3π2ππ ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

uD

0

0

0

0

0

0

§å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña m¹ch chØnh l−u cÇu b¸n ®iÒu khiÓn

Trong s¬ ®å nμy, gãc dÉn dßng cña Tiristor vμ cña ®i«t kh«ng b»ng nhau.

Gãc dÉn dßng cña ®ièt lμ λD=π+α, cßn gãc dÉn dßng cña tiristor lμ λT=π-α.

Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i:

Ud U Sin d U= = +∫1 2 2 12

2

πθ θ

πα

α

π

. ( cos )



cña dßng t¶i

∑

=RU

I dd

cña dßng trong tiristor

πα−π

=θπ

= ∫π

α 2).(Id.I

21I d

dT

cña dßng trong ®ièt

πα−π

=θπ

= ∫α+π

α 2).(Id.I

21I d

dT

Gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ch¶y trong cuén d©y thø cÊp m¸y biÕn ¸p

πα−=θ

π= ∫

π

α

1IdI1I d2d2

KÕt luËn:

S¬ ®å chØnh l−u tia 3 pha lμ mét s¬ ®å hoμn chØnh, chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra tèt

h¬n s¬ ®å h×nh tia 2 pha, nh−ng sè van nhiÒu h¬n vμ m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p

h¬n s¬ ®å h×nh tia 2 pha, do ®ã ta kh«ng sö dông s¬ ®å nμy cho ®Ò tμi.

S¬ ®å chØnh l−u h×nh cÇu 3 pha lμ mét s¬ ®å chØnh l−u tèt. Cho phÐp sö dông ë

hÖ thèng truyÒn ®éng c«ng suÊt lín, chÊt l−îng ®iÖn ¸p ra tèt, ®iÖn ¸p ®Æt trªn

van nhá h¬n mét nöa so víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn mçi van cña s¬ ®å chØnh l−u h×nh tia

2 pha vμ 3pha do ®ã dÔ chän van trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, nh−ng nh−îc ®iÓn cña

nã lμ m¹ch ®éng lùc phøc t¹p, m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p, sè l−îng van nhiÒu, gi¸

thμnh cao, trong khi yªu cÇu cña phô t¶i mμ ®Ò t¶i cho kh«ng cÇn chÊt l−îng ®iÖn

¸p ra qu¸ tèt.

S¬ ®å chØnh l−u h×nh tia hai pha cã D0 lμ s¬ ®å ®¬n gi¶n h¬n so víi s¬ ®å chØnh

l−u h×nh cÇu vμ h×nh tia 3 pha. §Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña phô t¶i mμ ®Ò tμi ®·

cho vμ b¶o ®¶m ®−îc tÝnh kinh tÕ ta chän s¬ ®å chØnh l−u h×nh tia 2 pha cã D0 lμ

m¹ch ®éng lùc cña hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn.

B. Chän ph−¬ng ph¸p h∙m.

§Ó h·m mét hÖ T§§ cã thÓ:



- H·m theo ph−¬ng ph¸p c¬.

- H·m theo ph−¬ng ph¸p ®iÖn .

H·m theo ph−¬ng ph¸p c¬ lμ dïng phanh c¬ hoÆc phanh ®iÖn-c¬,phanh ®iÖn

c¬ th−êng ®Æt ë cæ trôc ®éng c¬ vμ cã nhiÒu kiÓu,nhiÒu lo¹i nh−ng nguyªn t¾c

ho¹t ®éng chung t−¬ng tù nhau.§ã lμ khi cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ch¹y th× cuén

phanh còng ®−îc cÊp ®iÖn vμ cæ trôc ®éng c¬ ®−îc níi láng . Khi c¾t ®iÖn ®Ó

®éng c¬ dõng th× cuén phanh còng mÊt ®iÖn vμ cæ trôc ®éng c¬ bÞ Ðp l¹i.

H·m mét hÖ T§§ nh»m mét trong çc môc ®Ých sau :

Dõng hÖ T§§

Gi÷ hÖ thèng ®øng yªn khi hÖ thèng dang chÞu mét lùc cã h−íng

g©y chuyÓn ®éng.

Gi¶m tèc hÖ T§§

Gh×m cho hÖ T§§ lμm viÖc víi tèc ®é æn ®Þnh

Hai môc ®Ých sau kh«ng dïng phanh ®iÖn-c¬ v× rÊt khã thùc hiÖn.Ph−¬ng ph¸p

h·m b»ng ®iÖn tá ra cã hiÖu lùc trong tÊt c¶ çc tr−êng hîp.

Tr¹ng th¸i h·m cña ®éng c¬ lμ tr¹ng th¸i ®éng c¬ sinh ra m«men ®iÖn tõ

ng−îc víi chiÒu quay mμ r«to dang cã.

Phanh h·m c¬ vμ ®iÖn-c¬ cã m¸ phanh tú Ðp vμo trôc ®éng c¬ khi phanh.Khi

h·m ®iÖn, trôc ®éng c¬ kh«ng bÞ phÇn tö nμo tú vμo c¶ mμ chØ cã m«men ®iÖn tõ

t¸c dông vμo r«to ®éng c¬ ®Ó c¶n l¹i chuyÓn ®éng quay ®ã cña ®éng c¬.

Cã 3 tr¹ng th¸i h·m :

H·m t¸i sinh (h·m tr¶ n¨ng l−îng vÒ l−íi)

H·m ng−îc

H·m ®éng n¨ng.

§Æc ®iÓm chung cho c¶ 3 tr¹ng th¸i h·m ®iÖn lμ ®éng c¬ ®Òu lμm viÖc oÎ chÕ ®é

m¸y ph¸t,biÕn c¬ n¨ng mμ hÖ T§§ ®ang cã qua ®éng c¬ thμnh ®iÖn n¨ng ®Ó

hoμn tr¶ vÒ l−íi (h·m t¸i sinh) hoÆc tiªu thô ë d¹ng nhiÖt trªn ®iÖn trë (h·m

ng−îc, h·m ®éng n¨ng). M«men ®Ó quay ®éng c¬ ë chÕ ®é m¸y ph¸t sÏ lμ

m«men h·m ®èi víi hÖ T§§.



§èi víi ®éng c¬ 1 chiÒu KT§L ta cã çc ph−¬ng ph¸p h·m lμ :

H·m t¸i sinh .

H·m ng−îc.

H·m ®éng n¨ng :

H·m ®éng n¨ng : kÝch tõ tù kÝch.

H·m ®éng n¨ng : kÝch tõ ®éc lËp.

Ta ®i xÐt tõng ph−¬ng ph¸p h·m

a1. H·m t¸i sinh .

H·m t¸i sinh x¶y ra khi tèc ®é quay cña ®éng c¬ lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i.

Khi h·m t¸i sinh E−>U− ®éng c¬ lμm viÖc nh− mét m¸y ph¸t ®iÖn song song víi

l−íi. So víi chÕ ®é ®éng c¬, dßng vμ momen h·m ®· ®æi chiÒu vμ ®−îc x¸c ®Þnh

theo biÓu thøc:

IU E K K

hu u o o=

−=

−<

R Rφω φω

0

Mh=KφIn<0

TrÞ sè h·m lín dÇn lªn cho ®Õn khi c©n b»ng víi m«men phô t¶i cña c¬ cÊu th×

hÖ thèng lμm viÖc æn ®Þnh víi ωo®>ωo.

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ë ®o¹n h·m t¸i sinh lμ

ωφ φ

= −UK

RK

Mu u

( ).2



§−êng ®Æc tÝnh c¬ ë tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh n»m trong gãc phÇn t− thø 2 vμ thø

4 cña mÆt ph¼ng to¹ ®é.

Trong tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh, dßng ®iÖn h·m ®æi chiÒu vμ c«ng suÊt ®−îc ®−a

tr¶ vÒ l−íi cã gi¸ trÞ P=(E-U)I. §©y lμ ph−¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nhÊt v× ®éng c¬

sinh ra ®iÖn n¨ng h÷u Ých.

* H·m t¸i sinh x¶y ra trong çc tr−êng hîp sau ®©y :

+ §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch gi¶m ®iÖn ¸p nguån.

+ Víi t¶i mang tÝnh chÊt thÕ n¨ng, ta tiÕn hμnh h¹ t¶i b»ng çch ®¶o chiÒu ®iÖn

¸p ph¶n øng.ë ®ay ta nghiªn cøu t¶i mang tÝnh chÊt ph¶n kh¸ng nªn ta kh«ng xÐt

tr−êng hîp nμy .

Khi h·m t¸i sinh kh«ng nªn ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch phÇn øng v× ®−a thªm

®iÖn trë phô vμo sÏ lμm cho hiÖu suÊt cña viÖc h·m t¸i sinh gi¶m ®i vμ tèc ®é lμm

viÖc khi h·m lín g©y mÊt an toμn .

* NhËn xÐt :

H·m t¸i sinh lμ ph−¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nh−ng do ta chän lo¹i bé biÕn ®æi lμ

cÇu mét pha tøc lμ bé biÕn ®æi ®¬n. Bé biÕn ®æi ®¬n kh«ngcho phÐp dÉn dßng

ng−îc mμ chØ cho dÉn dßng theo mét chiÒu nªn hÖ truyÒn ®éng cña ta kh«ng

thùc hiÖn ®−îc h·m t¸i sinh.

a2. H·m ng−îc

Hμm ng−îc lμ tr¹ng th¸i m¸y ph¸t cña ®éng c¬, mμ khi r«to cña ®éng c¬ quay

ng−îc chiÒu so víi chiÒu quay do cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nguån g©y ra .



Cã 2 lo¹i h·m ng−îc :

+ H·m ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch phÇn øng.

+ H·m ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng vμ ®−a thªm ®iÖn trë phô .

Ta ®i xÐt çc lo¹i h·m ng−îc nªu trªn :

* H·m ®−a ®iÖn trë phô vμo m¹ch phÇn øng (sö dông víi t¶i mang tÝnh chÊt

thÕ n¨ng)

Dßng ®iÖn h·m: I U E K Kh

u u o o= + = +R + R R + Ru f u f

φω φω

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬:

2 .( )

u fdm

dm dm

R RU MK K

ωφ φ

+= −

(Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ lμ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh biÕn trë)

NhËn xÐt:

Khi h·m ng−îc ta vÉn sö dông ®iÖn l−íi do ®ã sÏ kh«ng thùc hiÖn ®−îc khi sù

cè mÊt ®iÖn.

* H·m ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p vμ ®−a thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch ph¶n øng:

Víi kiÓu h·m nμy cã nh−îc ®iÓm gièng nh− tr−êng hîp h·m trªn nã cßn cã

thªm nh−îc ®iÓm n÷a lμ ph¶i thªm thiÕt bÞ c¾t ®iÖn vμo ®óng thêi ®iÓm tèc ®é

®éng c¬ b»ng kh«ng (ω=0) nÕu kh«ng ®éng c¬ (M®c>Mc) sÏ quay ng−îc l¹i.

V× th«ng th−êng ®éng c¬ lμm viÖc ë ®iÓm a trªn ®Æc tÝnh tù nhiªn víi t¶i Mc ta

®æi chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng vμ ®−a thªm ®iÖn trë phô vμo m¹ch, ®éng c¬ chuyÓn



sang lμm viÖc ë ®iÓm b trªn ®Æc tÝnh biÕn trë. T¹i b m« men ®· ®æi chiÒu chèng

l¹i chiÒu quay cña ®éng c¬ nªn tèc ®é gi¶m theo ®o¹n bc, t¹i c tèc ®é b»ng

kh«ng nÕu ta c¾t phÇn øng ra khái ®iÖn ¸p nguån ®Æt vμo ®éng c¬ th× ®éng c¬ sÏ

dõng l¹i, cßn nÕu ta kh«ng nÕu ta kh«ng c¾t phÇn øng ra khái ®iÖn ¸p nguån ®Æt

vμo ®éng c¬ th× t¹i c (Mo>Mc) ®éng c¬ sÏ quay ng−îc l¹i vμ lμm viÖc æn ®Þnh t¹i

d.

Trong tr−êng hîp nμy dßng ®iÖn h·m rÊt lín v×:

I U E U Eh

u u u u= − − = − −R + R Ru f Σ

h hM K I= Φ

V× vËy cÇn ®−a thªm ®iÖn trë Rf ®ñ lín vμo m¹ch phÇn øng ®Ó h¹n chÕ Ih.

Tãm l¹i h·m ng−îc b»ng ph−¬ng ph¸p ®¶o cùc tÝnh ®Æt vμo phÇn øng ®éng c¬

nh¬ trªn dßng ®iÖn rÊt lín g©y tæn thÊt n¨ng l−îng lín. E− cïng chiÒu U ®éng c¬

lμm viÖc nh− mét m¸y ph¸t m¾c nèi tiÕp víi l−íi. Lóc ®ã nã võa nhËn n¨ng

l−îng tõ l−íi ®iÖn ®ång thêi n¨ng l−îng ®iÖn do nã ph¸t ra ®Òu tiªu t¸n trªn

m¹ch phÇn øng d−íi d¹ng nhiÖt lμm gi¶m tuæi thä ®éng c¬. MÆt kh¸c nÕu nh−

tèc ®é ®éng c¬ ®· gi¶m thÊp nÕu ta kh«ng c¾t ®éng c¬ ra khái l−íi mét çch

chÝnh x¸c th× ®éng c¬ sÏ quay ng−îc l¹i do ®ã kh«ng phï hîp víi yªu cÇu c«ng

nghÖ.

Trong s¬ ®å bé chØnh l−u tia 2 pha cã D0 ta chän cho hÖ thèng truyÒn ®éng

kh«ng lμm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l−u, kh«ng cã chuyÓn n¨ng l−îng vÒ nguån do

®ã kh«ng cã h·m t¸i sinh. MÆt kh¸c phô t¶i ®· cho kh«ng ®¶o chiÒu, suÊt ®iÖn

®éng E kh«ng ®æi chiÒu v× vËy tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®¶o chiÒu. Muèn h·m

ng−îc ta ph¶i cã çc c«ng t¾c t¬ ®Ó thùc hiÖn ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p, nh− vËy sÏ rÊt

phøc t¹p, gi¸ thμnh cao, kÝch th−íc l¹i lín. MÆt kh¸c vÒ mÆt n¨ng l−îng th× h·m

ng−îc cã chØ tiªu n¨ng l−îng xÊu nhÊt, cho nªn ta kh«ng chän h·m ng−îc trong

hÖ thèng truyÒn ®éng. V× vËy chØ cßn l¹i cã h·m ®éng n¨ng víi −u ®iÓm lμ ®¬n

gi¶n vμ chØ tiªu n¨ng l−îng h¬n ë h·m ng−îc lμ hîp lý h¬n c¶ cho hÖ thèng

truyÒn ®éng.

* Chọn thiết bị bảo vệ sơ đồ mạch động lực:

1- AB: Aptomat dùng để bảo vệ và đóng cắt mạch điện.



2- MBA: Máy biến áp chỉnh lưu cung cấp điện áp phù hợp cho bộ chỉnh lưu,

cách li về mặt điện giữa nguồn xoay chiều với mạch động lực bộ chỉnh lưu.

3- R,C: Các điện trở và điện dung dùng để bảo vệ quá gia tốc điện áp qua các

van.

4- CK: Cuộn kháng san bằng được mắc nối tiếp với mạch động lực để san bằng

dòng điện qua phụ tải.

5- RH: Điện trở dùng để hãm động năng, làm giảm thời gian hãm và dòng điện

hãm cho động cơ.

* S¬ ®å m¹ch ®éng lùc

UKT

CKT rKT

ck

H

®c

rh

+-*

*

BA

Ul~

* D0

ATM

RC

RC

T2

T1

- Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch h∙m:

Khi hÖ thèng lμm viÖc b×nh th−êng çc tiÕp ®iÓm K th−êng më ®ãng, çc tiÕp

®iÓm K th−êng ®ãng më nhê m¹ch ®iÒu khiÓn qua tr×nh khëi ®éng (ë ®©y kh«ng

tr×nh bμy). Khi muèn h·m ®éng c¬ ta tiÕn hμnh Ên nót dõng ë m¹ch ®iÒu khiÓn.

Lóc ®ã çc tiÕp ®iÓm K trë vÒ tr¹ng th¸i lμm viÖc b×nh th−êng ®éng c¬ ®−îc c¾t

ra khái l−íi, ®iÖn trë h·m ®−îc ®−a vμo ho¹t ®éng, cuén d©y kÝch tõ vÉn ®−îc



cÊp ®iÖn. Do qu¸n tÝnh c¬ roto ®éng c¬ vÉn quay vμ sinh ra mét søc ®iÖn ®éng

E=K.Φ.ω. Søc ®iÖn ®éng nμy khÐp m¹ch qua Rh vμ tiªu t¸n n¨ng l−îng -> ®éng

c¬ ®−îc h·m. Qu¸ tr×nh h·m tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dÇn. Khi nμo tèc ®é ®éng c¬

b»ng 0 th× qu¸ tr×nh h·m kÕt thóc.



PhÇn 3

Chän vμ ph©n tÝch m¹ch ®iÒu khiÓn

III.1. Giíi thiÖu chung:

§Ó cã ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬ th× çc Tiristo cÇn cã çc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn;

dÉn ®Õn cÇn cã m¹ch ph¸t xung cÊp cho çc Tiristo.§Ó ®¹t ®−îc sù æn ®Þnh tèc

®é cμn cã ph¶n håi ©m vμ do vËy cÇn ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ hÖ sè khuÕch ®¹i nªn

ta ph¶i cã bé khuÕch ®¹i. Ngoμi ra cÇn cã nguån nu«i çc kh©u ph¸t xung,

khuÕch ®¹i. CÇn cã bé t¹o ra ®iÖn ¸p chñ ®¹o, lÊy tÝn hiÖu ph¶n håi.

III.2. ThiÕt kÕ m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn s¬ ®å chØnh l−u

III.2.1. Giíi thiÖu chung:

Ta ®· biÕt ®Ó van cña bé chØnh l−u cã thÓ më t¹i çc thêi ®iÓm mong muèn th×

ngoμi ®iÒu kiÖn trªn van ®ã ph¶i cã ®iÖn ¸p thuËn th× trªn ®iÖn cùc ®iÒu khiÓn vμ

katot cña van ph¶i cã mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (mμ th−êng gäi lμ tÝn hiÖu ®iÒu

khiÓn). §Ó cã hÖ thèng xuÊt hiÖn theo ®óng yªu cÇu më van ng−êi ta sö dông

mét m¹ch ®iÖn t¹o ra çc tÝn hiÖu ®ã gäi lμ m¹ch ®iÒu khiÓn hay hÖ thèng ®iÒu

khiÓn bé chØnh l−u .

- Çc xung ®iÒu khiÓn ®−îc tÝnh to¸n vÒ ®é dμi xung sao cho ®ñ thêi gian cÇn

thiÕt (víi mét ®é dù tr÷ nhÊt ®Þnh) ®Ó më van víi mäi lo¹i phô t¶i cã thÓ cã khi

s¬ ®å lμm viÖc. Th«ng th−êng ®é dμi xung n»m trong kho¶ng 200 ®Õn 600 μ s .

- Çc hÖ thèng ph¸t xung ®iÒu khiÓn bé chØnh l−u hiÖn nay ®ang sö dông cã thÓ

ph©n chia lμm hai nhãm: Nhãm hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®ång bé vμ nhãm hÖ thèng

®iÒu khiÓn kh«ng ®ång bé. Nhãm thø nhÊt ®ang ®−îc sö dông phæ biÕn hiÖn nay

vμ ta chØ nghiªn cøu nhãm nμy.

Çc hÖ thèng ®ång bé th−êng sö dông hiÖn nay bao gåm:

+ HÖ thèng ®iÒu khiÓn theo pha ngang: ph−¬ng ph¸p nμy cã −u ®iÓm lμ cã

m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n nh−ng cã 1 sè nh−îc ®iÓm lμ ph¹m vi ®iÒu

khiÓn gãc më α kh«ng réng. RÊt nh¹y víi sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p nguån vμ khã

tæng hîp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Do nh÷ng nh−îc ®iÓm nμy mμ hÖ thèng ph¸t xung

®iÒu khiÓn theo ph−¬ng ph¸p pha ngang kh«ng phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ.

+ Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn dïng ®ièt hai cùc gèc (Tranzito mét tiÕp gi¸p):



M¹ch ph¸t xung ph−¬ng ph¸p nμy ®¬n gi¶n nh−ng cã nh−îc ®iÓm lμ chØ phï hîp

víi hÖ thèng c«ng suÊt nhá, ®¶o chiÒu khã kh¨n. Cho nªn trong thùc tÕ Ýt dïng.

+ Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c pha ®øng: ph−¬ng ph¸p nμy tuy cã

m¹ch ph¸t xung phøc t¹p nh−ng ®¸p øng ®−îc çc yªu cÇu chØ tiªu chÊt l−îng.

- §é réng xung ®¶m b¶o yªu cÇu lμm viÖc.

- Tæng hîp tÝn hiÖu dÔ dμng.

- Gãc më α cña tiristor cã thÓ thay ®æi ®−îc trong kho¶ng réng.

- §é dèc s−ên tr−íc cña xung ®¶m b¶o cã hÖ sè khuyÕch ®¹i phï hîp,lμm

viÑc tin cËy chÝnh x¸c víi ®é nh¹y cao.

- Cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc hÖ cã c«ng suÊt lín.

* Sau ®©y ta sÏ x©y dùng mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo pha ®øng.

S¬ ®å khèi cña m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn:

- Nguyªn t¾c thiÕt kÕ m¹ch t¹o xung trong çc bé chØnh l−u: VÒ nguyªn t¾c mçi

Tiristor cã mét kªnh. Ta sö dông m¹ch ®éng lùc lμ chØnh l−u tia 2 pha cã D0 th×

ph¶i cã hai kªnh t¹o xung, kªnh nä lÖch kªnh kia 1800

2. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn theo pha ®øng

Khèi 1: Khèi ®ång bé ho¸ vμ ph¸t sãng r¨ng c−a. Khèi nμy cã nhiÖm vô

lÊy tÝn hiÖu ®ång bé ho¸ vμ ph¸t ra sãng ®iÖn ¸p h×nh r¨ng c−a ®Ó ®−a vμo khèi

so s¸nh.

Khèi 2: Khèi so s¸nh, cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tùa h×nh

r¨ng c−a víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®Ó ph¸t ra tÝn hiÖu xung ®iÖn ¸p ®−a tíi

m¹ch t¹o xung.

u1 §BH & FSRC

SS TXurc

u®k

X§K

Khèi 1 Khèi 2 Khèi 3



Khèi 3: Khèi t¹o xung, cã nhiÖm vô t¹o ra çc xung ®iÒu khiÓn ®−a tíi

ch©n ®iÒu khiÓn cña Tiristo.

III.2.2. Ph©n tÝch lùa chän kh©u ®ång bé ho¸ vµ t¹o sãng r¨ng c−a

a. NhiÖm vô cña khèi:

T¹o ra hÖ thèng çc xung ®iÖn ¸p cã d¹ng r¨ng c−a xuÊt hiÖn lÆp ®i lÆp l¹i víi

chu kú b»ng chu kú cña ®iÖn ¸p ®ång bé (xoay chiÒu) cung cÊp cho s¬ ®å

chØnh l−u. §ång thêi ®iÒu khiÓn ®−îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña chóng trong

mçi chu kú .

b. S¬ ®å nguyªn lý:

Cã nhiÒu çch thiÕt kÕ khèi nμy . ë ®©y ta ph©n chia ra 3 çch dùa trªn c¬ së linh

kiÖn thiÕt kÕ .

- § + C : §iot vμ tô.

- Tr + C : Tranzitor vμ tô.

- IC + C : IC vμ tô.

Sau ®©y ta x©y dùng khèi ®ång bé ho¸ vμ t¹o sãng r¨ng c−a dïng IC + tô .

S¬ ®å gåm BA§BH t¹o ra ®iÖn ¸p ®ång bé ho¸ .

PhÇn t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a sö sông ®ièt, tranzitor, çc ®iÖn trë, tô ®iÖn vμ ë ®©y ®Ó

t¹o ra dßng n¹p æn ®Þnh ta øng dông tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña çc bé khuÕch ®¹i

thuËt to¸n vi ®iÖn tö K§TT .

WR1

R1D1

R2

Ic1

C

UrcR3

BA§BH

U1

Tr1

+Ucc

*

*

-Ucc

c. Nguyªn lý lµm viÖc :



§iÖn ¸p xoay chiÒu qua BA§BH ta ®−îc ®iÖn ¸p ®ång bé ®Æt lªn Tr1 m¹ch lμm

viÖc ë chÕ ®é ®îi nhËn ®iÖn ¸p vμo lμ U®b cho d·y xung ®iÖn ¸p r¨ng c−a , xung

nμy cã s−ên tr−íc biÕn ®æi tuyÕn tÝnh vμ cã thÓ ®iÒu chØnh trÞ sè cña biªn ®é

xung .

T¹i ωt = 0 (U®b = 0) D1 më, Tr1 kho¸, ®iÖn ¸p tõ – Ucc qua wR1 ®Õn R3 ®−a

®Õn ®Çu vμo cña IC1 , ®Çu ra cña IC1 cã trÞ sè d−¬ng. Tô C n¹p ®iÖn víi chiÒu

n¹p +Ucc ®Õn IC1 ®Õn C1 ®Õn R3 ®Õn w1 vÒ – Ucc.

Dßng n¹p cã trÞ sè kh«ng ®æi :

Ic1n¹p = 13 wRRUcc+

V× ®iÖn ¸p ®Çu vμo cña IC thuËt to¸n cã gi¸ trÞ rÊt nhá nªn :

Urc = Uc1 = UcodticC

T

+∫)2/(01,0

0

11

1

T¹i ωt = π (U®b = 0) b¾t ®Çu lËt tr¹ng th¸i, dÞnh chuyÓn sang chu kú ©m nªn D1

bÞ ®Æt ®iÖn ¸p ng−îc nªn D1 kho¸. D−íi t¸c dông cña nguån mét chiÒu +Ucc

qua R1 sÏ lμm cho Tr1 më tô C ngõng n¹p vμ phãng ®iÖn qua Tr1 cho ®Õn khi

®iÖn ¸p trªn tô = 0 vμ ®−îc duy tr× cho ®Õn khi ωt = 2π. Sau ®ã U®b lËt tr¹ng th¸i

chuyÓn sang chu kú d−¬ng tiÕp theo vμ l¹i ®−îc lÆp l¹i nh− cò.

Do Urc lμ ®iÖn ¸p ra cña Ic1 cã ®iÖn trë trong rÊt nhá. V× vËy ®iÖn ¸p ra cã d¹ng

kh«ng phô thuéc vμo t¶i.

Víi s¬ ®å nμy dung l−îng tô C chØ cÇn rÊt nhá th−êng chän kho¶ng 200nF.V×

vËy chän tô dÔ dμng. MÆt kh¸c tô phãng rÊt nhanh nªn an toμn cho Tr1 vμ ®iÖn

¸p rÊt gÇn víi d¹ng r¨ng c−a lý t−ëng.

d. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p :



urc

0tω

O ω t

u®b

π 2π 3π

III.2.3. Lùa chän m¹ch so s¸nh :

a. NhiÖm vô:

So s¸nh ®iÖn ¸p r¨ng c−a Urc do m¹ch §BH-SRC göi tíi víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn

Giao ®iÓm cña hai ®iÖn ¸p nμy x¸c ®Þnh gãc ®iÒu khiÓn α .

b. S¬ ®å nguyªn lý:

Phæ biÕn hiÖn nay lμ çc s¬ ®å so s¸nh dïng Tranzitor vμ K§TT b»ng vi ®iÖn

tö. ë ®©y ta sö dông khèi so s¸nh dïng IC.

r4

r5

+ucc

-ucc

ic2 Uss

+Urc

-U®k

c. Gi¶n ®å ®iÖn ¸p :



ω t0

uss

urc

0tω

®k-u

u

α

Nh×n vμo gi¶n ®å ®iÖn ¸p ta thÊy: khi t¨ng U®k th× gãc ®iÒu khiÓn α sÏ t¨ng

Lóc nμy ®iÖn ¸p ra cña bé chØnh l−u sÏ gi¶m (do Ud =Uo cos α ) . Do ®ã kh«ng

®óng víi quy luËt cña ®iÒu khiÓn.

Do ®ã ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho khi t¨ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn th× ®iÖn ¸p ra cña bé

chØnh l−u sÏ t¨ng. Lóc nμy Urc vμ U®k ph¶i cã d¹ng sau ( khi U®k t¨ng th× U’®k

sÏ gi¶m):

0

0

t

UrcU'®k1

U

U'®k2

U

0

t

t

U

α2

α1

Nh− vËy ®iÒu khiÓn lμ ®óng quy luËt : khi u®k t¨ng th× gãc α sÏ gi¶m .



Lóc nμy s¬ ®å cña khèi so s¸nh sÏ lμ:

K

U'®k UrICUrc

U®k

+Ucc

-Ucc

Víi U’®k=K/U®k

U®k

U'®k WRTr

-Ucc

R

2.3. Khèi t¹o xung vµ ph©n chia xung:

- Xung ra cña kh©u so s¸nh th−êng ch−a ®ñ çc th«ng sè yªu cÇu cña cùc ®iÒu

khiÓn. §Ó cã xung cã ®Çy ®ñ çc th«ng sè yªu cÇu ®ã ta ph¶i khuÕch ®¹i xung,

thay ®æi ®é dμi xung, trong mét sè tr−êng hîp ph¶i ph©n chia l¹i xung vμ cuèi

cïng lμ truyÒn xung tõ ®Çu ra cña m¹ch ph¸t xung tíi cùc ®iÒu khiÓn vμ cùc K

cña Tiristor.

* M¹ch söa xung:

- Khi thay ®æi u®k th× gãc ®iÒu khiÓn sÏ thay ®æi nh− vËy sÏ xuÊt hiÖn mét sè

tr−êng hîp ®é dμi xung qu¸ ng¾n hoÆc qu¸ dμi, ®Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng nμy ta

dïng m¹ch söa xung cã t¸c dông thay ®æi ®é dμi xung cho phï hîp víi yªu cÇu

chóng ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c: Khi cã çc xung vμo víi ®é dμi kh¸c nhau



m¹ch vÉn cã xung ra víi ®é dμi gièng nhau theo yªu cÇu vμ gi÷ nguyªn thêi

®iÓm b¾t ®Çu xuÊt hiÖn xung.

Trong ®a sè çc tr−êng hîp xung vμo th−êng cã ®é dμi lín h¬n xung ra ta th−êng

sö dông m¹ch söa xung sau.

S¬ ®å nguyªn lý

tr3

C2 R7

R8 R9

D2

Uss

Usx

+Ucc

Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch:

Khi ®iÖn ¸p vμo (uv) ë møc b·o hoμ d−¬ng (tøc lμ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra cña

kh©u so s¸nh cã møc b·o hoμ d−¬ng) cïng víi sù cã mÆt cña ®Þnh thiªn R8 lμm

cho Tranzitor Tr3 më b·o hoμ vμ tô C2 n¹p ®iÖn theo ®−êng +uv → C2→ Tr3. Tr3

më b·o hoμ dÉn ®Õn ura= 0 .

Khi ®iÖn ¸p ®Çu vμo ë møc b·o hoμ ©m (uv < 0) tøc lμ theo (+C2) → nguån

ucc → D2→ R7→ (-C2). ChÝnh dßng phãng cña tô C2 sÏ ®Æt thÕ ©m lªn m¹ch ph¸t

gèc cña Tranzitor Tr3 lμm cho Tr3 kho¸ dÉn ®Õn ë ®Çu ra nhËn ®−îc xung ra, nÕu

nh− bá qua gi¸ trÞ cña R9 th× ®iÖn ¸p ra ura ≅ ucc. Khi tô C2 phãng hÕt ®iÖn tÝch nã

sÏ ®−îc n¹p theo chiÒu ng−îc l¹i nhê cã R8 mμ Tr3 l¹i ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn lªn

m¹ch ph¸t gèc ura= 0 . MÆc dï cã cßn xung ©m ë ®Çu vμo nh−ng tô C2 ®· phãng

hÕt ®iÖn tÝch nªn nã kh«ng cßn t¸c dông ®Õn ®Çu vμo ®iÒu khiÓn (m¹ch ph¸t -

gèc) cña Tr3 nªn Tr3 më b·o hoμ nhê ®Þnh thiªn R8. Nh− vËy thêi gian tån t¹i

®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc.

tx = R7.C2.ln2



§é dμi cña xung ra chØ phô thuéc vμo gi¸ trÞ cña R7 vμ C2 do ®ã çc xung ra lu«n

cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi.

u

ωt0

urc

tω0

uss

usx

0

tω

U®kT

0

αtω

tω

U'd k

+ucc

0

-ucc

uc2

Gi¶n ®å ®iÖn ¸p

* M¹ch khuÕch ®¹i xung :

nhiÒu khi ®é lín xung (biªn ®é xung) th−êng ch−a ®ñ lín ®Ó më Tiristor.

Do ®ã ta dïng m¹ch khuÕch ®¹i xung. Phæ biÕn hiÖn nay lμ dïng Tranzitor vμ

biÕn ¸p xung. Trong nhiÒu tr−êng hîp ®Ó ®¬n gi¶n cho kÕt cÊu m¹ch ta sö dông 2

Tr ghÐp l¹i theo kiÓu Darlington vμ m¾c theo mét tÇng khuÕch ®¹i.

Ta sö dông m¹ch khuÕch ®¹i xung nh− sau :

S¬ ®å nguyªn lý vμ gi¶n ®å ®iÖn ¸p ®−îc tr×nh bμy nh− sau :



R

BAX

U®kT

D

D

D

Tr

+Ucc

Usx

R

D

Tr

D U®kTD

G

K

K

G

* *

*

txv

t2 t'2t'1t1

U®kT

0

0

Uv

t1 t'1 t2 t'2txr tbh

§å thÞ ®iÖn ¸p khi tbh > txv

t

t

§å thÞ ®iÖn ¸p khi tbh < txv

txr = tbh

t'2t2t'1t1

Uv

0

0

U®kT

t1 t'1 t'2t2

txv

t

t

Víi txv : Thêi gian tån t¹i xung vμo .



txr : Thêi gian tån t¹i xung ra .

tbh : thêi gian tÝnh tõ khi ®ãng ®iÖn ¸p nguån mét chiÒu kh«ng ®æi = Ucc

cho ®Õn khi tõ th«ng BAX ®¹t gi¸ trÞ b·o hoμ .

Nguyªn lý ho¹t ®éng nh− sau:

- Khi t > tbh.

Tõ t = 0 -> t1 ch−a cã xung vμo -> u®kT = 0.

Khi t = t1 cã xung vμo lμm Tr1 , Tr2 më hoμn toμn => W1 cã dßng c¶m øng sang

W2 mét ®iÖn ¸p , më D3 vμ cã u®k.

§Õn t = t’1 = t1 + txv th× mÊt xung, Tr kho¸, dßng qua cuén W1 gi¶m vÒ 0, do sù

gi¶m nμy mμ tõ th«ng qua çc cuén biÕn ¸p xung sÏ biÕn thiªn theo h−íng

ng−îc l¹i => kho¸ D3 vμ u®kT = 0.

- Khi tbh < txv.

Khi ch−a cã xung vμo th× u®kT = 0.

Khi t = t1 lμm cho Tr1 , Tr2 më => cã u®kT.

§Õn t = t1 + tbh th× m¹ch tõ cña biÕn ¸p xung bÞ b·o hoμ tõ th«ng kh«ng biÕn

thiªn n÷a nªn xung c¶m øng trªn çc cuén d©y mÊt, xung ra còng mÊt =>u®kT=0

§Õn t = t1 + txv th× mÊt xung => l¹i gièng tr−êng hîp 1

III.3. ThiÕt kÕ m¹ch tæng hîp vµ khuÕch ®¹i trung gian:

III.3.1. Giíi thiÖu chung:

§Ó ®¸p øng yªu cÇu c«ng nghÖ cña hÖ thèng th× vai trß cña m¹ch tæng hîp vμ

khuÕch ®¹i trung gian cã ý nghÜa rÊt quan träng trong viÖc tæng hîp tÝn hiÖu ®Æt

vμ tÝn hiÖu ph¶n håi ®Ó t¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn nh»m gi÷ æn ®Þnh hÖ thèng.

§Ó gi÷ cho tèc ®é cña hÖ ®−îc æn ®Þnh th× ta sö dông 2 ph¶n håi ®ã lμ ph¶n håi

©m tèc ®é vμ ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t.

III.3.2. M¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é:



®c

wr4

ft

+ucc

_Ic3+-ucc

wr3-uc®

r13

r14

r15

-Ucc

r16

wr13

wr23

γ n

uc® - γn

M¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é lμm t¨ng ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ dÉn ®Õn lμm t¨ng

chÊt l−îng æn ®Þnh tèc ®é. §Ó t¹o ra tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é ta sö dông m¸y

ph¸t tèc g¾n cøng víi trôc ®éng c¬, tÝn hiÖu ®iÖn ¸p mμ nã ph¸t ra tØ lÖ tuyÕn tÝnh

víi tèc ®é ®éng c¬.

III.3.3. M¹ch ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t:



ATM

d

-ucc

+ucc

-Ucc

_

+Ic4

r12

r10

r11

ung

βi

d3

d2d1

d4

+ -

Ul~

§Ó tr¸nh dßng ®iÖn trong ®éng c¬ t¨ng qu¸ møc cho phÐp khi khëi ®éng, h·m,

hay gÆp qu¸ t¶i th× ta ®−a thªm m¹ch vßng ph¶n håi ©m dßng ®iÖn vμo lμm cho

hÖ thèng lμm viÖc liªn tôc lμm t¨ng n¨ng suÊt. §Ó lÊy tÝn hiÖu ta dïng m¸y biÕn

dßng m¾c vμo dßng thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p chinh l−u vμ th«ng qua bé chØnh l−u

ta lÊy ®−îc tÝn hiÖu ph¶n håi ©m dong ®iÖn, mÆc dï tÝn hiÖu kh«ng trung thùc (tØ

lÖ kh«ng tuyÕn tÝnh) nh−ng chÊp nhËn ®−îc do kho¶ng Ing ÷ Id kh«ng cÇn chÝnh

x¸c l¾m.

III.3.4. M¹ch t¹o ®iÖn ¸p chñ ®¹o

§iÖn ¸p chñ ®¹o cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc nhê sù thay ®æi ®iÖn trë cña biÕn trë

WR2.

wr1

+ucc

wr3

wr2

UC§



III.3.5. M¹ch tæng hîp vµ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu:

r19

-ucc

r18tr5

d

-ucc

+ucc

-Ucc

_

+Ic4

r12

r10

r11

ung

+ucc

_Ic3+

-ucc

wr3-uc®

r13

r14

r15

-Ucc

r17

r16

wr13

wr23

U®k

γ n

βi

ë ®©y ta sö dông 2 lo¹i m¹ch vßng ph¶n håi lμ m¹ch vßng ph¶n håi ©m

tèc ®é vμ m¹ch cßng ph¶n håi ©m dßng ®iÖn cã ng¾t.



+ §iÒu chØnh tèc ®é:

Khi ®éng c¬ lμm viÖc ë mét tèc ®é nhÊt ®Þnh gi¶ sö ®ang ë ®Þnh møc lóc

nμy ta cã gãc më α®m muèn t¨ng tèc ®é tøc lμ cÇn gi¶m gãc më α ta thùc hiÖn

nh− sau: §iÒu chØnh biÕn trë WR3 ®i xuèng do ®ã gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vμo cùc E

cña Tr5. Tæng hîp gi÷a ®iÖn ¸p chñ ®¹o vμ ®iÖn ¸p ph¶n håi tõ FT sÏ lμm Tr5 më

Ýt h¬n -> DÉn ®Õn U§K gi¶m -> gãc më α cña bé biÕn ®æi gi¶m hay ®iÖn ¸p ra

cña bé biÕn ®æi t¨ng -> ®éng c¬ t¨ng tèc ®é. Lý luËn t−¬ng tù khi ®éng c¬ bÞ

gi¶m tèc ®é

+ Tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é:

Gi¶ sö hÖ thèng ®ang lμm viÖc b×nh th−êng. V× mét lý do nμo ®ã tèc ®é bÞ

gi¶m lóc nμy ®iÖn ¸p ph¸t ra tõ FT gi¶m -> TR5 më Ýt h¬n. DÉn ®Õn U§K gi¶m ->

gãc më α cña bé biÕn ®æi gi¶m hay ®iÖn ¸p ra cña bé biÕn ®æi t¨ng -> ®éng c¬

t¨ng tèc ®é. Lý luËn t−¬ng tù khi ®éng c¬ bÞ t¨ng tèc ®é.



III.4. M¹ch t¹o nguån nu«i:

Ta sö dông m¹ch chØnh l−u cÇu 3 pha dïng §ièt, sau ®ã dïng tô läc vμ IC æn ¸p

tao ra +UCC vμ -UCC ®Ó lμm nguån nu«i cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn vμ lÊy tÝn

hiÖu ph¶n håi.

S¬ ®å nh− sau:

+Ucc

-Ucc7915

7815*

*

C

C

C

C

C

C

C

C

A

O

*

BA



phÇn IV

tÝnh chän thiÕt bÞ

§Æt vÊn ®Ò

ViÖc tÝnh chän çc thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i dùa trªn c¬ së yªu cÇu cña t¶i vμ

ph−¬ng ph¸p truyÒn ®éng, dùa vμo yªu cÊu tróc cña s− ®å chØnh l−u. TÝnh chän

thiÕt bÞ ®iÖn lμ vÊn ®Ò cÇn thiÕt vμ quan träng, quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc ®−a s¬ ®å

thiÕt kÕ cã ý nghÜa trong thùc tÕ.

HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn lμm viÖc cã ®¶o chiÒu liªn tôc dïng hai bé biÕn

®æi cÇu ba pha ®èi xøng m¾c song song ng−îc. §Ó ®¸p øng çc yªu cÇu cña hÖ

thèng, ph¶i chän çc thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc vμ m¹ch ®iÒu khiÓn, sao cho çc

thiÕt bÞ lμm viÖc tin cÊy ch¾c ch¾n. ViÖc chän ®óng thiÕt bÞ ®iÖn th× hÖ thèng míi

cã hiÖu suÊt lμm viÖc cao, an toμn, tin cËy vμ gi¶m ®−îc nhiÒu háng hãc. Ngoμi

ra viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i quan t©m ®Õn chØ tiªu kinh tÕ. HÖ thèng

ph¶i gän nhÑ, ®¬n gi¶n, dÔ söa ch÷a.

IV.1. TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc:

IV.1.1. §éng c¬ ®iÖn:

Theo yªu cÇu ®Ò tμi: §éng c¬ truyÒn ®éng hÖ thèng ®−îc chän víi çc

th«ng sè sau (Theo b¶ng tra do Bé m«n T§H cung cÊp)

- C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬: P®m=1,5 (KW).

- §iÖn ¸p ®Þmh møc m¹ch phÇn øng: U®m= 220 (V).

- Dßng ®iÖn ®Þnh møc m¹ch phÇn øng: I®m=9 (A).

- Tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬: n®m=3000 (v/p).

- §iÖn trë cuén d©y phÇn øng: R− = 2,06 (Ω).

- §iÖn c¶m cuén d©y phÇn øng : L− = 0,0464 (H).

- GD2 =0,045 kg/m2.

IV.1.2. M¸y biÕn ¸p ®éng lùc.

M¸y biÕn ¸p ®éng lùc lμ thiÕt bÞ biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu tõ l−íi

®iÖn thμnh nguån ®iÖn xoay chiÒu phï hîp ®Ó cung cÊp cho çc bé biÕn ®æi.

- C«ng suÊt MBA: V× lμ bé biÕn ®æi tia hai pha nªn:



S =1,48.P®m=1,48.U®m.I®m=1,48.220.9.10-3= 2,93 (KVA)

- Chän m¹ch tõ ba trô tiÕt diÖn mçi trô ®−îc tÝnh theo c«ng thøc kinh

nghiÖm sau:

Q = K.fC

S.

Trong ®ã k = 4 ÷ 5 nÕu lμ m¸y biÕn ¸p dÇu

k = 5 ÷ 6 nÕu lμ MBA nhá

S = C«ng suÊt biÓu diÔn cña MBA

f = tÇn sè nguån xoay chiÒu

ë ®©y ta thiÕt kÕ víi MBA nhá vμ chän K = 6 ta cã:

Q = 6.50.310.93,2 3

= 27 (cm2)

Ta cã sè vßng cuén s¬ cÊp MBA lμ:

3331,1.27.50.44,4

3/10.380...44,4

3/10. 441 ===

mQfUn

β (vßng)

- §iÖn ¸p d©y thø cÊp lμ: U 2®m≥ U®m.k1.k2.k3.k4

Trong ®ã :

k1 : HÖ sè s¬ ®å chØnh l−u : 11,12.2

1 2 === πUdoUk

k2 : HÖ sè tÝnh ®Õn sù dao ®éng trong ph¹m vi cho phÐp cña ®iÖn ¸p

l−íi. k2 = 1,05 ÷ 1,1 . Chän k2 = 1,05

k3 : HÖ sè tÝnh ®Õn gãc ®iÒu khiÓn αmin ≠ 0 . k3 = 1÷ 1,15

Chän k3 = 1,15

k4 : HÖ sè tÝnh ®Õn sôt ¸p trªn ®iÖn trë thuÇn cña nguån cung cÊp vμ

sôt ¸p trªn ®iÖn c¶m nguån do chuyÓn m¹ch .

k4 = 1,15÷ 1,25 . chän k4 = 1,2

VËy U 2®m = 220.1,11.1,05.1,15.1,2 = 354 (v)

Chän U 2®m = 360 (v).

- TrÞ hiÖu dông dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p .

I2®m = kI.I®m = 1,15.9 = 10,35 (A)

Víi kI = 1,1 ÷ 1,2 Chän kI = 1,15



- TØ sè MBA lμ : Kba = 05,1360380

2

1 ==UU

.

- Dßng s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p .

)(86,905,135,102

1 AkII

ba

dmdm ===

- TÝnh to¸n çc th«ng sè cña m¸y biÕn ¸p.

+ §iÖn trë d©y quÊn

)(6,09.2201,1.50.3.

1,1.50.9220.5,2

.

.....

. 44 Ω===dd

m

md

drBa IU

fCfI

UKr ββ

Tong ®ã

Kr : HÖ sè phô thuéc vμo s¬ ®å chØnh l−u vμ ®Æc ®iÓm cña t¶i, Tra b¶ng II-2

§TTCSL ta cã Kr =2,5 víi m¸y biÕn ¸p ®Êu Y/Y t¶i c¶m kh¸ng, s¬ ®å chØnh l−u

cÇu 3 pha.

C : Sè trô cña m¸y biÕn ¸p: C = 3 trô.

f = 50 Hz : TÇn sè nguån cung cÊp .

B: §é tù c¶m. Chän B = 1,1(T).

+ §iÖn kh¸ng cña cuén d©y m¸y biÕn ¸p.

)(10.4,28

9.2201,1.50.3

1.1,1.50.9

220.3.10.1,0

.

..1.

.... 5

4

3

4

H

IUfCfI

UCKL

dd

mmd

diBA

−− ===ββ

Trong ®ã Kn = 0,1.10-3 lμ hÖ sè phô thuéc vμo s¬ ®å chØnh l−u vμ ®Æc tÝnh phô

thuéc t¶i tra b¶ng 22 §iÖn Tö C«ng SuÊt Lín.

+ §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p.

ΔUR = Id.rBA = 9.0,6 = 5,4(v).

+ §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn kh¸ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p.

ΔUL = 2π.f.LBA.Id = 2.3,14.50.28,4.10-5.9 = 0,8(v).

+ §iÖn ¸p r¬i trªn çc van (chän sôt ¸p trªn çc van) ΔUV = 2 (V)

+ §iÖn ¸p r¬i trªn cuén kh¸ng bé läc = 2 % ®iÖn kh¸ng t¶i :

ΔUCK = 220.0,02 = 4,44 (V).

+ §iÖn ¸p chØnh l−u kh«ng t¶i lμ :

Ud0 = Ud + ΣΔUd = 220 + 5,4 + 0,8 +2 + 4,44 = 232,64 (V).



IV.1.3. TÝnh chän Tiristor m¹ch ®éng lùc.

Tiristor lμ thiÕt bÞ b¸n dÉn ®Ó biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu thμnh nguån

®iÖn 1 chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬ 1 chiÒu kÝch tõ ®éng lËp. ViÖc chän çc

Tiristor ph¶i dùa vμo vμo s¬ ®å chØnh l−u. Muèn cã çc van chØnh l−u lμm viÖc

tin cËy vμ an toμn l©u dμi, th× cÇn ph¶i chän çc van chÞu ®−îc trong ®iÒu kiÖn

lμm viÖc nÆng nÒ nhÊt, c¶ khi phô t¶i thay ®æi vÉn ®¶m b¶o

®é tin cËy, chÝnh x¸c, cô thÓ lμ khi ®iÖn ¸p chØnh l−u lín nhÊt øng víi gãc ®iÒu

khiÓn α = αmin .

§iÒu kiÖn chän çc Tiristor nh− sau:

[Ung] ≥ Kung . Ungmax

[Itb] ≥ K®t .It

Trong ®ã K®t: HÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn qua van, th−êng K®t =1,8÷2

chän K®t = 1,9.

Kung: HÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p th−êng Kung =1,2 ÷1,5. Chän Kung = 1,4.

Ungmax: gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng−ùc lín nhÊt ®Æt vμo m¹ch çc cùc K-A cña van

IT: Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn trung b×nh qua van ®èi víi s¬ ®å

chØnh l−u tia hai pha.

Ungmax = 2.2 .U2

ITtbmax = I/m

Trong ®ã m: sè pha nguån (m=2)

U2: TrÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®éng lùc.

Id: Dßng ®iÖn ch¹y qua ®éng c¬ do bé chØnh l−u cung cÊp (lμ gi¸ trÞ

trung b×nh cña dßng ®iÖn t¶i). Ta cã gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p

chØnh l−u, ®èi víi s¬ ®å chØnh l−u tia 2 pha ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu

thøc.

)(2,1018360.2.2.2.2 2max VUU ng ===

)(5,429

22max AIII dmdTtb ====

[Ung] ≥ Kung . Ungmax = 1,4.1018,2 = 1425,48(V)



[Itb] ≥ K®t .It = 1,9.4,5= 8,55(A)

Nh− vËy c¨n cø vμo çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®−îc vμ ®iÒu kiÖn ®Ó chän

Tiristor tra s¸ch ®iÖn tö c«ng suÊt lín. Tiristor do h·ng International Rectifier

chÕ t¹o cã çc th«ng sè sau.

M· hiÖu I (A) Ungmax

(KV)

ΔU

(V)

tkh

(μ )

I®k

(mA)

U®k

(V)

di/dt

(V/μ s)

ST110S16P0 175 1,6 0,75 200 150 3 500

IV.1.4. TÝnh chän cuén kh¸ng san b»ng:

Cuén kh¸ng san b»ng lμ cuén ®−îc nèi gi÷a nguån chØnh l−u vμ ®éng c¬.

Chøc n¨ng ®Ó san b»ng çc xung ¸p chØnh l−u ®Õn møc ®é nμo ®ã do phô t¶i yªu

cÇu. Ngoμi ra lμm suy gi¶m m¹ch dßng ®iÖn cã tÇn sè cao. ChØ tiªu cña bé läc

san b»ng (Ksb). V× sãng hoμi bËc cao th× biªn ®é nhá (bËc cμng cao th× biªn ®é

cμng nhá), nªn ®èi víi chØnh l−u ng−êi ta chØ xÐt ®Õn läc sãng c¬ b¶n.

§iÖn kh¸ng øng víi sãng hμi bËc 1 lμ: X1= 1Lω

Bá qua ®iÖn trë cuén kh¸ng:

BACKWo

LLLIm

UL ++==Σ ¦12

...2

ω

U12 lμ biªn ®é sãng hμi c¬ b¶n cña ®iÖn ¸p chØnh l−u nã ®−îc x¸c ®Þnh

theo biÓu thøc:

U12= ∫+

+−

+απ

απωωω

π

2

2

2 )coscos.(.1 tdtstU

LÊy πα = nªn U12=230(V) víi U2=220(V)

Dßng kh«ng t¶I Io=5%.I®m=0,05.9 = 0,45(A)

)(767,045,0.314.3

230.2 HL ==Σ

§iÖn c¶m MBA: dmBA

dmKPBA IK

UUL

1

1

..%.ω

=

UKP% = 0,1 lμ sôt ¸p trªn ®Çu d©y quÊn MBA

LBA= )(0117,086,9.314.05,1

380.1,0 H=



Víi s¬ ®å h×nh tia hai pha cã:

)(7089,00117,00464,0767,0¦ HLLLL BAu =−−=−−= ΣΣΣ

IV.1.5. TÝnh chän R-C b¶o vÖ tiristor trong m¹ch ®éng lùc.

M¹ch R-C m¾c song song v¬i Tiristor cã t¸c dông ®Ó b¶o vÖ qu¸ gia tèc

du/dt cho çc tiristor khi x¶y ra qu¸ ®é trong m¹ch. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô

®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y nªn.

NÕu ®iÖn ¸p thuËn ®Æt vμo çc cùc A-K cña tiristor t¨ng ®ét ngét víi tèc

®é lín h¬n møc ®iÖn ¸p cho phÐp du/dt, lμm cho Tiristor tù ®éng më mμ kh«ng

cÇn ®iÒu khiÓn (ig = 0), ®©y lμ sù cè kh«ng mong muèn, cã 2 lo¹i nguyªn nh©n

g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p:

- Nguyªn nh©n néi t¹i (xÈy ra trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi cña çc van).

§©y lμ sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong çc líp b¸n dÉn.

- Nguyªn nh©n bªn ngoμi h−êng xÈy ra rÊt nhiÒu nh− khi ®ãng c¾t kh«ng

t¶i 1 m¸y biÐn ¸p trªn ®−êng d©y, khi cã xÐt ®¸nh.. .

M¹ch R-C m¾c song song víi çc tiristor cã thÓ tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng mμ

kh«ng mong muèn nãi trªn vμ b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do nhiÒu nguyªn nh©n gay ra .

Theo luËt ®ãng më th× ®iÖn ¸p ®ét biÕn t¨ng sÏ biÕn thiªn liªn tôc t¹i thêi ®iÓm

x©y ra qu¸ ®é qua tô C, v× thÕ mμ khi cã tèc ®é t¨ng tr−ëng ®iÖn ¸p lèn vÉn d÷

®−îc ®iÖn ¸p trªn An«t cña tiritor (so víi katot)kh«ng bÞ t¨ng ®ét ngét.

Theo tμi liÖu kü thuËt biÕn ®æi ( ®¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp ) ta cã :

+ 2

. ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=FUp

ILC

Trong ®ã : L = LBA = 0,0117(H)

I = ITtbmax = 4,5(A)

Up = 220(V)

Ta cã : 63,4220

2,1018 ==p

a

UU

Tra ®−êng cong h×nh 1-74 trang 94 ( Kü thuËt biÕn ®æi ) => F = 2,5 .



VËy )(10.3,785,2.220

5,4.0117,0.

622

FFUp

ILC −=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Tra ra G = 0,18

+ )(3610.3,78

767,018,0.22 6 Ω=== −CLGR

IV.1.6. TÝnh chän m¸y ph¸t tèc :

M¸y ph¸t tèc lμ mét thiÕt bÞ nèi ®ång trôc víi ®éng c¬. Dïng ®Ó lÊy ph¶n

håi ©m tèc ®é ®©y c¶ quan hÖ sè γ. Chän m¸y ph¸t tèc cã sè liÖu sau:

M· hiÖu U®m (V) I®m (A) n(v/p) R−Σ(Ω)

T-100 100 0,08 1000 200

§iÖn trë m¹ch ngoμi cña MFT:

( )Ω==≥ 125008,0

100Idm

dmUR

HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc kFT=1000100=

FT

FT

nU

=0,1 (vg/p)

TØ sè truyÒn cña bé truyÒn i=30001000=

DC

FT

nn

=0,333

HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc víi trôc ®éng c¬ γ1= 11,0=

ikFT =0,1

§iÖn ¸p ra cña MFT ®−îc ®−a vμo bé khuÕch ®¹i trung gian nªn chØ lÊy mét

phÇn qua triÕt ¸p UH ≤ 12 (V)

mμ : UH=γ.n§C vËy: γ=12

3000=0,004

IV.1.7.TÝnh chän ¸pt«m¸t.

¸pt«m¸t (AB) ®−îc sö dông ®Ó b¶o vÖ sù cè ng¾n m¹ch hoÆc qu¸ t¶i cã

thÓ sÈy ra trªn çc ®−êng d©y cung cÊp ®iÖn chän çc bé biÕn ®æi vμ çc ®Çu vμo



cña m¸y biÕn ¸p. Ngoμi ra ¸pt«m¸t cßn ®−îc sö dông nh− mét thiÕt bÞ ®ãng c¾t

nguån hco hÖ thèng:

§iÒu kiÖn chän U®mA ≥ U®m m¹ng .

I®mA ≥ Ilvmax.

Imax ≥ Ixk .

Tõ kÕt qu¶ tÝnh ë trªn ta chän ®−îc ¸pt«m¸t cã çc th«ng sè kü thuËt sau:

KiÓu

Dßng

®Þnh møc

I®m(A)

§iÖn ¸p

U®m(V)

Dßng ®iÖn t¸c

®éng tøc thêi (A)

Dßng ®Þnh

møc cña mãc

b¶o vÖ

Sù

cè

A3114/1 60 500 250 25 3

IV.1.8.TÝnh chän m¸y biÕn dßng

M·: BG8

Isc : 300(A)

Itc : 5(A)

Dung l−îng: 10(VA)

CÊp chÝnh x¸c: 0,5

Träng l−îng: 1,48(kg)

IV.2. TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®iÒu khiÓn:

IV.2.1.TÝnh chän biÕn ¸p xung (BAX).

Yªu cÇu ®èi víi BAX lμ ph¶i t¹o ®−îc xung theo yªu cÇu, çch ly m¹ch

®iÒu khiÓn vμ m¹ch ®éng lùc, dÔ dμng ph©n bè xung tíi çc cùc ®iÒu khiÓn cña

Tiristor.

- Chän tû sè biÕn ¸p cña BAX: Th«ng th−êng BAX ®−îc thiÕt kÕ cã tû sè

biÕn ¸p lμ n =2÷ 3 vËy chän n=2.

- TÝnh to¸n víi BAX cã n=2. Çc xung cÇn t¹o ra cã çc th«ng sè Ig=0,42

(A), Ug =10 (V), ®é réng xung ®iÒu khiÓn: Tx = 600 (μs) =6.10- 4(s). M¹ch tõ cña

BAX chän vËt liÖu lμ ∋330, lo¹i ch÷ E, cã 3 trô lμm viÖc trªn 1 phÇn cña ®Æc tÝnh

tõ hãa ΔB=0,7(T).



IV.2.2.TÝnh chän Tranzitor tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng.

TÇng khuÕch ®¹i xung sö dông çc Tranzitor ng−îc m¾c theo cÇu

Dalingtor chän dùa theo th«ng sè cña çc biÕn ¸p xung: u1=20 (v), I1=I2=0,21

(A). Tranzitor Tr1 viÖc ë chÕ ®é xung, chän lo¹i π605 cã çc th«ng sè kü thuËt

sau.

VCE= 40 (v), ICmax = 1,5(A), β =20÷ 40, Pm= 3(w), tmax = 850c

Ta chon β =20 ⇒ IB1=IC/β =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA).

Nªn cho dßng IB cμng nhá th× xung cμng Ýt mÊt ®èi xøng chän thªm tÇng

khuÕch ®¹i trung gian Tr2 lμm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i, lo¹i Mπ25 cã çc th«ng

sè kü thuËt sau.

VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), β =13÷ 25, chän Tr2 cã hÖ sè β =15.

IV.2.3. TÝnh chän m¸y biÕn ¸p ®ång pha.

M¸y biÕn ¸p ®ång pha (BA§) ®−îc sö dông lμ m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, s¬

®åi nèi Δ/Y0 ®Æt vμo ®iÖn ¸p l−íi xoay chiÒu 380 (v) phÝa s¬ cÊp, phÝa thø cÊp nèi

Y0 cã ®iÖn ¸p hiÖu dông u2=20 (v).

IV.2.4. Chän çc Tranzitor ë m¹ch ®iÒu khiÓn.

ë m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt ®ång pha khãa khèng chÕ m¹ch tÝch ph©n vμ

Tranzitor m¹ch söa xung chän lo¹i KT201A cã çc th«ng sè kü thuËt sau

VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), β = 20 ÷ 60, c«ng suÊt tiªu t¸n p

= 0,15 (w).

IV.2.5. Çc vi mach khuÕch ®¹i thuËt to¸n trong m¹ch tÝch ph©n.

T¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a vμ trong m¹ch so s¸nh sö dông lo¹i μA741 cã çc

th«ng sè kü thuËt nh− sau . Tô t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c−a trong m¹ch tÝch ph©n C =4,7

μF (v).

Çc th«ng sè kü thuËt cña vi m¹ch μA741

A0 100 HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p hë m¹ch



Zmin 1MΩ Trë nh¸y vμo

Z0 150 Ω Trë nh¸y ra

Ib 200 mA Dßng ®iÖn phÇn cùc vμo

Vminv ± 13 v §iÖn ¸p vμo cùc ®¹i

Vminr ± 14 v §iÖn ¸p ra cùc ®¹i

Vc0 2 mvi §iÖn ¸p lÖch ®Çu vμo

Ung ± 0,4 mv Ng−ìng ®iÖn ¸p b·o hßa

USmax ± 18 v §iÖn ¸p nguån cùc ®ai

f0 1MHZ tÇn sè c¾t

IV.3. TÝnh chän bé khuÕch ®¹i trung gian .

IV.3.1. TÝnh chän hÖ sè khuÕch ®¹i yªu cÇu .

S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng nh− sau :

γ

n−γUc®

ωK(-)

β I¦

ΣR

nK§KBBD

ΙK

−βI

(-)

ngI

Trong ®ã:

Uc®: TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é

Kω : HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian

KBBD: HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi

KD: HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬

KI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn

γ: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é

I−.RΣ: NhiÔu lo¹n cña phô t¶i

Ing: TÝn hiÖu dßng ®iÖn ng¾t

Khi ch−a cã m¹ch vßng dßng ®iÖn tham gia :

Tõ s¬ ®å cÊu tróc ta cã :



( )

nnK

KRIuKUcdKKK

KRIuKKKUcdn

RIuKKUcdKKnKd

n

RIuKnKKUcdKdn

RIuKKnUcdUd

ycD

DBBD

DDBBD

BBDBBD

BBD

BBD

Δ−=+−=

+−=⇒

−=+⇒

−−=⇒

−−=

ΣΣ

Σ

Σ

Σ

.1...

...1.....

...)..1.(

.....

...

γωγω

ωωγ

ωγ

ωγ

ω

Trong ®ã : §Æt K = Kω .K BBD .K D lμ hÖ sè yªu cÇu cña hÖ thèng

MÆt kh¸c ta l¹i cã :

( )(**)

1..

(*)1..

..

1

1

0

max0min0

max0

max0max0

max0

min0

minmin0

nKRIu

nnn

StDnSt

Dn

StnStn

Stn

n

nn

nnn

nnn

St

D

dm

dm

dmdm

γ+=−=Δ

−===Δ

−=⇒

−=−

=−

=

Σ

Tõ (*) vμ (**) ta cã:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−=⇒

−=+⇒

+=

−

Σ

Σ

Σ

1.

)1.(....1

.)1.(...

.1

.1..

)1.(.

StnStDKRIu

K

StnStDKRIu

K

KKRIu

StDnSt

dm

D

dm

D

Ddm

γ

γ

γ

* TÝnh hÖ sè khuÕch ®¹i BBD

§Ó x¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi ( KBB§) ta ®i x¸c ®Þnh quan hÖ

Ud = f(U®k). Sau ®ã tuyÕn tÝnh ho¸ ®Æc tÝnh nμy ra ®Æc tÝnh hÖ sè gãc. HÖ sè gãc

chÝnh lμ KBB§: dk

dBBD U

UK

ΔΔ

=

Quan hÖ Ud = f(U®k) ®−îc x¸c ®Þnh tõ hai quan hÖ: Ud = f(α) vμ α = f(U®k)

- X¸c ®Þnh quan hÖ Ud = f(α ):



XÐt hÖ thèng lμm viÖc ë chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc ta cã:

Ud = Udo cosα

Víi Udo ≈ 0,9. U2 = 0,9.360 = 324 (v)

VËy Ud = 324. cosα

§Ó x¸c ®Þnh quan hÖ Ud = f(α ) ta cho α biÕn thiªn 0 ÷ 2Π vμ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ

cña Ud. KÕt qu¶ lËp thμnh b¶ng nh− sau:

Tõ sè liÖu ë b¶ng ta vÏ ®−îc quan hÖ Ud = f(α ) nh− sau:

324

π12

Ud(v)

π6

π4

π3

π2

313280,6

229

162

0α

- X¸c ®Þnh quan hÖ U®k = f(α )

C¨n cø vμo ®å thÞ ®iÖn ¸p r¨ng c−a vμ U®k ta cã quy luËt sau:

α 0 12Π

6Π

4Π

3Π

2Π

Ud

324 313 280,6 229 162 0



α = 2Π ( 1-

maxrc

dk

UU

)

Trong ®ã Urcmax : Lμ biªn ®é ®iÖn ¸p r¨ng c−a.

Th«ng th−êng th× Urcmax = 9 ÷ 13 (V) . Ta chän Urcmax = 12 (V)

Suy ra : U®k = ( 1- Πα.2 ). Urcmax

U®k = ( 1- Πα.2 ). 12

§Ó x¸c ®Þnh quan hÖ U®k = f(α ) ta cho α biÕn thiªn 0 ÷ 2Π vμ x¸c ®Þnh gi¸

trÞ cña U®k .

KÕt qu¶ lËp thμnh b¶ng nh− sau:

Tõ sè liÖu ë b¶ng ta vÏ ®−îc quan hÖ U®k = f(α ) nh− sau :

- X¸c ®Þnh quan hÖ Ud= f(U®k)

KÕt hîp 2 b¶ng trªn ta cã quan hÖ gi÷a U®k vμ Ud vμ α nh− sau :

6

8

10

12

0

U®k

U®k = ( 1 - )Urcmax

Π2

Π3

Π4

Π 6

Π12

4

α

2αΠ

α 0 12Π

6Π

4Π

3Π

2Π

U®k 12 10 8 6 4 0



Tõ b¶ng ta vÏ ®−îc gi¶n ®å sau:

324

4

Ud(v)

313280,6

229

162

06 8 10 12

A

B

Udk(v)

TuyÕn tÝnh ho¸ çc ®o¹n ®¨c tÝnh AB ta cã:

kBB§ = dk

d

UU

ΔΔ

= dkBdkA

dBdA

UUUU

−−

= 610229313

−− = 21

• TÝnh KD:

dmdm

dmD IRU

nK

Σ−=

Trong ®ã : CKTBAu RRRRR +++=Σ

Víi )(17,09

75,0.2.2Ω==

Δ=

dm

TT I

UR

)(33,35,017,06,006,2 Ω=+++=+++=Σ CKTBAu RRRRR

VËy 8,159.33,3220

3000 =−

=−

=Σ dmdm

dmD IRU

nK

• HÖ sè truyÒn cña m¸y ph¸t tèc.

α 0 12Π

6Π

4Π

3Π

2Π

U®k (V) 12 10 8 6 4 0

Ud (V) 324 313 280,6 229 162 0



Chän ®iÖn ¸p ph¶n håi khi tèc ®é ®Þnh møc lμ 12(v)

VËy 004,030001212 ==⇒= γγ dmn

VËy hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i yªu cÇu lμ :

299650105,0.3000

)05,01.(400.8,15.33,3.9004,011

.)1.(....1 =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −−=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−=⇒ Σ

StnStDKRIuK

dm

D

γ

• HÖ sè bé khuÕch ®¹i trung gian lμ:

9038,15.21

299650.

.. ===⇒=DBBD

DBBD KKKKKKKK ωω

§Ó thùc hiÖn m¹ch khuyÕch ®¹i nμy ta sö dông K§TT μA709 víi çc th«ng sè

kü thuËt nh− sau: Ucc= V15± ; UV=Ubh=0,4(mV); Urabh=13(V);Ko= 299650. V×

kh©u ph¶n håi ©m dßng vμ ph¶n håi ©m tèc ®é dïng 2 IC gièng nhau. VËy ta cã

hÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng vμ ph¶n håi ©m tèc ®é nh−

sau: 90== IKKω .



PhÇn V

x©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh vμ kiÓm tra chÊt l−îng tÜnh

TruyÒn ®éng ®iÖn còng nh− bÊt kú hÖ thèng nμo kh¸c cã thÓ æn ®Þnh hoÆc

kh«ng æn ®Þnh. Mét hÖ thèng æn ®Þnh nÕu khi tr¹ng th¸i c©n b»ng cña nã bÞ ph¸

vì, hÖ thèng sÏ tr¶i qua mét qu¸ tr×nh qu¸ ®é nhÊt ®Þnh råi ®¹t tíi trÞ sè nhÊt ®Þnh

míi(xac lËp). Ng−îc l¹i, khi hÖ thèng kh«ng æn ®Þnh th× sau khi tr¹ng th¸i c©n

b»ng cña nã bÞ ph¸ vì th× çc ®¹i l−îng cña nã sÏ t¨ng v« h¹n hoÆc gi¶m vÒ

kh«ng mμ kh«ng thÓ lÆp l¹i ®−îc tr¹ng th¸i c©n b»ng míi. §èi víi hÖ thèng T§§

ng−êi ta chia lμm hai kh¸i niÖm lμ æn ®Þnh tÜnh vμ æn ®Þnh ®éng.

V.1. kh¶o s¸t chÕ ®é tÜnh cña hÖ thèng:

V.1.1. kh¸i niÖm chung:

X©y dùng ®Æc tÜnh cña hÖ thèng lμ x©y dùng mçi quan hÖ gi÷a tèc ®é víi

m«men (n=f(M)) hoÆc quan hÖ tèc ®é víi dßng ®iÖn (n =f (I)). Th«ng th−êng th×

x©y dùng ®Æc tÜnh c¬ ®iÖn (n = f(I)), v× dßng ®iÖn qua ®éng c¬ sÏ ph¶n ¸nh trùc

tiÕp chÕ ®é t¶i.

Khi x©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh, ®èi víi hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn cã çc phÇn

tö lμm viÖc ë vïng phi tuyÕn vμ vïng tuyÕn tÝnh nªn ta cÇn cã çc gi¶ thiÕt.

- §éng c¬ lμm viÖc dμi h¹n víi m¹ch tõ ch−a b·o hoμ.

- HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi = const.

- Tiristor lμ phÇn tö lμm viÖc kh«ng cã qu¸n tÝnh.

- §iÖn trë m¹ch phÇn øng kh«ng thay ®æi trong suÊt qu¸ tr×nh lμm viÖc.

V.1.2. X©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh:

S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng nh− sau:



γ

n−γUc®

ωK(-)

β I¦

ΣR

nK§KBBD

ΙK

−βI

(-)

ngI

Trong ®ã:

Uc®: TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é

Kω : HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é

KBBD : HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi

KD : HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬

KI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn

γ : HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é

I−.RΣ : NhiÔu lo¹n cña phô t¶i

Ing: TÝn hiÖu dßng ®iÖn ng¾t

V.1.2.1. X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh cao nhÊt:

Ta biÕt r»ng tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ th−êng ®−îc giíi h¹n bëi ®é bÒn

c¬ häc cña phÇn quay cña ®éng c¬. ë tèc ®é cao th× bé phËn nμy chÞu t¸c ®éng

cña lùc ®iÖn kh¸ lín nªn cã thÓ bÞ háng.

H¬n n÷a lóc nμy tia löa ®iÖn gi÷a chæi than vμ vμnh gãp sÏ cã thÓ lμm

háng vμnh gãp. §Ó ®¶m b¶o an toμn cho hÖ thèng khi lμm viÖc l©u dμi th× ®−êng

®Æc tÝnh cao nhÊt ph¶i lμ ®−êng øng víi tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ n®m =3000

(v/p).

C¨n cø vμo nguyªn lý cña hÖ thèng th× mçi ®−êng ®Æc tÝnh sÏ cã 3 ®o¹n

øng víi 3 tr¹ng th¸i lμm viÖc cña hÖ thèng.

§o¹n 1: §o¹n lμm viÖc æn ®Þnh, chØ cã kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng.

§o¹n 2: Cã ®ång thêi c¶ hai m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é vμ ©m dßng

®iÖn t¸c ®éng.

§o¹n 3: Lóc nμy tèc ®é gi¶m ®ñ nhá lμm cho m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc

®é bÞ b·o hoμ nªn chØ cßn kh©u ng¾t dßng t¸c ®éng.



Çc ®o¹n ®Æc tÝnh ®Òu tuyÕn tÝnh (®o¹n th¼ng) nªn ta chØ cÇn t×m ë mçi

®o¹n 2 ®iÓm lμ cã thÓ x©y dùng ®−îc ®o¹n ®Æc tÝnh c¬.

a. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt:

§©y lμ ®o¹n lμm viÖc æn ®Þnh cña hÖ thèng.Trong ®o¹n nμy chØ cã m¹ch

vßng ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh: K

kRIKun Ducd

.1...

γ+−

= Σ (I)

⇒ K

KRIKnu Du

cd..).1( Σ++

=γ

§−êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ®i qua ®iÓm ®Þnh møc (I®m, n®m) nªn ta tÝnh ®−îc.

)(03,12299650

8,15.33,3.9)299650.004,01(3000max vucd =++=

+ Tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng (®iÓn øng víi gi¸ trÞ I− = 0)

)/(3005299650.004,01

299650.13,12.1

.01 pv

KKun cd =

+=

+=

γ

+Tèc ®é øng víi ®iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh (n1) ta biÕt r»ng ®èi víi

®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× khi I− t¨ng (I− ≥ Idm.1,2) th× ph¶i tiÕn hμnh h¹n chÕ sù

t¨n cña dßng ®iÖn. VËy ®Æt Ing=1,2I®m = 1,2.9 = 10,8 (A). Thay I− =Ing vμo biÓu

thøc (I)ta x¸c ®Þnh tèc ®é nng.

K

kRIKun Dngcd

ng .1...

γ+−

= Σ

)/(5,2999299650.004,01

8,15.33,3.8,10299650.03,12 pvnng =+

−=⇒

VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt ®i qua çc ®iÓm

A (0 ; 3005)

B (9 ; 3000)

C (10,8 ; 2999,5)

b. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai:

Trong ®o¹n nμy I− > Ing nªn cã hai vßng ph¶n håi cïng t¸c ®éng.

Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh.

Tõ s¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng ta cã.



( ) [ ]{ }

( )[ ][ ]

KKKKRIIKKKU

n

RIIIKKKKUKKK

n

RIKnKIIKKnuUd

DBBDIungBBDIcd

uungBBDIBBDcdBBDD

uD

BBDungIcd

.1)..(....

...)..1(

..).(..

γββ

βγ

βγ

ωω

ω

+−+−

=⇒

−−−=+⇒

+=−−−=

Σ

Σ

Σ

§o¹n ®Æc tÝnh thø hai nμy ®i qua 2 ®iÓm ®Çu ®iÓm C. Ta cÇn x¸c ®Þnh

thªm mét ®iÓm n÷a.

Ta cã : Ing = (1,2 ÷ 1,5)I®m . Chän Ing = 1,2I®m = 1,2.9 = 10,8 (A)

Id = (2,2 ÷ 2,5)I®m . Chän Id = 2,5.I®m= 2,5.9 = 22,5 (A)

Ubh = 13(V)

(uc®-γnbh). Kω = ubh ⇒ nbh = )/(7,2989004,0

9031303,12

pvkuu bh

cd

=−

=−

γω

§Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn t¹i vÞ trÝ b·o hoμ (Ibh) ta x¸c ®Þnh hÖ sè ph¶n håi dßng

®iÖn nh− sau:

U®kbh = Uc®max - γ . nbh = 12,03 - 0,004.2989,7 = 0,0712 (V)

n = [ubh - kI β(I− -Ing )]. KBBD .kD - I− .RΣ . kD

T¹i ®iÓm dõng: n = 0, I− = Id ta ®−îc:

0 = n = [ubh - kI .β(I− -Ing )]. KBBD .kD - I− .RΣ . kD

0011,0)8,105,22.(903

1321

33,3.9

)(

.

=−

−−=

−

−−=

Σ

ngdI

bhBBD

d

IIK

UK

RI

β

T¹i ®iÓm D: I− = Ibh ta ®−îc:

nbh = [Ubh - kI β(Ibh -Ing )]. KBBD - I− .RΣ . KD

[ ]( ) )(8,12

8,15.0011,0.21.90333,37,29898,15.218,10.0011,0.90313

)...(.]..[

AKKKR

nKKIKUI

DBBDI

bhDBBDngIbhbh =

+−+=

+−+

=⇔Σ β

β

VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai ®i qua 2 ®iÓm:

C (10,8 ; 2999,5)

D(12,8; 2989,7)



c. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø ba:

Lóc nμy tèc ®é cña ®éng c¬ ®· ®¹t ®Õn møc ®ñ nhá, lμm cho m¹ch ph¶n

håi ©m tèc ®é b·o hoμ. VËy chØ cßn m¹ch vßng h¹n chÕ dßng ®iÖn t¸c ®éng

§o¹n ®Æc tÝnh nμy ®i qua hai ®iÓm :

§iÓm thø nhÊt lμ ®iÓm cuèi cña ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai .

D(12,8; 2989,7)

§iÓm thø hai øng víi ®iÓm lμm cho hÖ thèng dõng lμm viÖc .

E(22,5 ; 0)

V.1.2.2. X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt:

§−êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt lμ ®−êng giíi h¹n d−íi trong ph¹m vi ®iÒu chØnh

D = 400.

a. X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt:

TrÞ sè ®iÖn ¸p chñ ®¹o nhá nhÊt:

KKRIKn

U ddmdmcd

..).1(minmin

Σ++=

γ

)/(5,7400

3000maxmin phv

Dnn dm

dm ===

)(032,0299650

8,15.33,3.9)2996505.004,01(5,7min VU cd =++=

Tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng:

)/(89,7299650.004,01

299650.032,0.1.min

min0 pvKKUn cd =

+=

+=

γ

§iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh nμy C ' (IC', nC

'). Ta cã trÞ sè dßng ®iÖn

ng¾t (Ing) lμ kh«ng ®æi víi mäi ®−êng ®Æc tÝnh vËy IC'=Ing=10,8(A)

)/(48,7299650.004,01

8,15.33,3.8,102996505.032,0.1

...min' pvK

KRIKUn

Dngcd

C =+

−=+

∑−=

γ

§o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt nμy ®i qua çc ®iÓm

A'(0 ; 7,89)

B’(9 ; 7,5)

C'(10,8 ;7,48)



b. X©y xùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai:

Theo çc phÇn tö ë trªn phÇn tr−íc ta cã.

+ Tèc ®é b·o hoμ.

nbh = )/(4,4004,0

90313032,0

pvkuu bh

cd

=−

=−

γω

+ Dßng ®iÖn.

[ ]( ) )(59,20

8,15.0011,0.21.90333,34,48,15.21.8,10.0011,0.90313

)...(.]..[

AKKKR

nKKIKUI

DBBDI

bhDBBDngIbhbh =

+−+=

+−+

=⇔Σ β

β

§o¹n ®Æc tÝnh thø hai cña ®−êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt nμy ®i qua hai ®iÓm

®Çu vμ cuèi.

C'(10,8 ;7,48)

D'(20,59; 4,4)

c. §o¹n ®Æc tÝnh thø ba.

§o¹n ®Æc tÝnh thø 3 ®i qua hai ®iÓm lμ ®iÓm D'(20,59; 4,4) vμ ®iÓm dõng

E’ ≡ E (22,5 ; 0)

§Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng nh− sau:



n®m min

a b cd

e

a' b' c' d'

e'

n

I(A)

n0max

0

n®m max nng max nbh max

nng min

n0min

nbh min

I®m Ing Ibh Ibh' Id

KiÓm tra chÊt l−îng tÜnh:

[ ] 05,00494,089,7

5,789,7

min0

minmin0 =<=−=−= tdm

t Sn

nnS

VËy hÖ thèng thiÕt kÕ ®¶m b¶o çc chØ tiªu chÊt l−îng tÜnh.



PhÇn VI

ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý

Vi.1- Nguyªn lý khëi ®éng.

§ãng ¸p t« m¸t cung cÊp ®iÖn cho hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn (m¹ch kÝch

tõ, m¸y biÕn ¸p ®éng lùc, nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn. Khi ®ã m¹ch t¹o xung

®iÒu khiÓn t¹o ra çc xung ®iÒu khiÓn. §Ó ®iÒu khiÓn çc xung nμy,chóng ®−îc

®−a tíi m¹ch ph¸t xung ®Ó ®iÒu khiÓn më çc thyristor th«ng qua m¸y biÕn ¸p

xung. §Ó t¹o ra çc xung ®iÒu khiÓn, ta ph¶i t¹o ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k nhê

m¹ch khuÕch ®¹i trung gian vμ tÝn hiÖu nμy ®−îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p r¨ng c−a.

Do m¹ch khuÕch ®¹i trung gian t¹o ra tÝn hiÖu U®k nªn nã ®iÒu khiÓn ®−îc gãc

më α cña bé chØnh l−u . Khi khëi ®éng dßng khëi ®éng rÊt lín nªn m¹ch vßng

dßng ®iÖn tham gia vμo ®Ó tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn ®ång thêi m¹ch vßng ph¶n

håi ©m tèc ®é bÞ b·o hoμ do UVIC3 = -Uc® + γn rÊt ©m (do n nhá) , ®éng c¬ ®−îc

khëi ®éngtrªn ®o¹n ®Æc tÝnh thø 3 , tèc ®é t¨ng dÇn ®Õn ®iÓm D th× m¹ch vßng

tèc ®é tham gia vμo ®Ó t¨ng ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ , ®éng c¬ ®−îc khëi ®éng trªn

®o¹n ®Æc tÝnh DC , ®Õn ®iÓm C ( øng víi Ing) m¹ch vßng dßng ®iÖn kh«ng tham

gia n÷a (D kho¸ do I− gi¶m nhá h¬n Ing) vμ chØ cßn m¹ch vßng tèc ®é, ®éng c¬

®−îc khëi ®éng trªn ®o¹n ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vμ tiÕn tíi lμm viÖc x¸c lËp t¹i

®iÓm øng víi t¶i ®Þnh møc.

V.2. Nguyªn lý ®iÒu chØnh tèc ®é .

Víi gi¶ thiÕt ®éng c¬ ®ang lμm viÖc ë vïng kh©u ng¾t kh«ng t¸c ®éng, lóc

nμy ta thay ®æi ®iÖn ¸p trªn biÕn trë WR lμm cho Uc® thay ®æi lμm cho gãc α

thay ®æi dÉn ®Õn tèc ®é thay ®æi.

UVIC3 = -Uc® + γn

Khi thay ®æi Uc® sÏ thay ®æi ®−îc gãc më α => Ud thay ®æi vμ tèc ®é còng thay

®æi theo .

VÝ dô muèn t¨ng tèc ®é ta t¨ng Uc® : UVIC3 sÏ ©m nhiÒu lªn => URIC3 sÏ d−¬ng

nhiÒu lªn => URIC5 sÏ ©m nhiÒu lªn , Tr më nhiÒu dÉn ®Õn U®k gi¶m nhá tøc lμ

gãc α gi¶m nhá => Ud t¨ng lªn vμ tèc ®é t¨ng theo.



Qu¸ trinh gi¶m tèc còng x¶y ra t−¬ng tù khi ta gi¶m Uc® sÏ lμm cho gãc α t¨ng

lªn vμ tèc ®é gi¶m xuèng.

VI.3- Nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é.

Gi¶ sö ë chiÒu quay ®éng c¬ ®ang lμm viÖc ë mét tèc ®é quay nhÊt ®Þnh,

øng víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é nμo ®ã. NÕu v× mét lý do nμo ®ã tèc ®é ®éng c¬

t¨ng nghÜa lμ γn t¨ng lμm cho U®k t¨ng do ®ã lμm cho gãc më α t¨ng vμ ®iÖn ¸p

®Æt vμo phÇn øng ®éng c¬ gi¶m ®Ó ®éng c¬ trë vÒ gi¸ trÞ ban ®Çu. NÕu v× mét lý

do nμo ®ã lμm cho tèc ®é ®éng c¬ gi¶m th× t−¬ng tù nh− trªn γn sÏ gi¶m lμm cho

®iÖn ¸p U®k gi¶m t¹o ra gãc α gi¶m, ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ t¨ng lμm cho tèc

®é ®éng c¬ trë vÒ gi¸ trÞ ban ®Çu.

VÝ Dô : khi tèc ®é ®éng c¬ t¨ng , th× γn t¨ng lªn => UVIC3 = -Uc® + γn sÏ bít ©m

®i , URIC3 bít d−¬ng ,U®k t¨ng lªn , gãc α t¨ng lªn dÉn ®Õn Ud gi¶m nhá vμ tèc

®é ®éng c¬ còng gi¶m theo cho phï hîp l−îng ®Æt ban ®Çu .

VI.4- Nguyªn lý æn ®Þnh qu¸ t¶i .

- Khi I− < Ing th× tÝn hiÖu ph¶i håi ©m dßng ch−a t¸c dông v× ®iÖn ¸p ®Çu

vμo IC4 ©m nªn tÝn hiÖu ra IC4 d−¬ng nªn dßng qua D bÞ chÆn nªn D kho¸ khi

®ã ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn chØ phô thuéc vμo tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é γn .

- Khi I− > Ing do I− t¨ng dÇn ®Õn ®Çu vμo IC4 d−¬ng nªn tÝn hiÖu ra IC4 ©m

v× vËy D më vμ kh©u h¹n chÕ dßng ®iÖn tham gian vμo vμ khi nμy ta cã:

URIC5 = K2.[(Uc® - γn).K1 - β .( I− – Ing)]

Tr më Ýt ®i . –U®k t¨ng lªn => gãc α t¨ng , Ud gi¶m xuèng lμm gi¶m ®é cøng

®Æc tÝnh c¬ . nÕu dßng ®iÖn phÇn øng t¨ng qu¸ lín sÏ dÉn ®Õn ®é cøng ®Æc tÝnh

c¬ rÊt dèc vμ hÖ thèng dõng lμm viÖc

VI.5 : Nguyªn lý h∙m dõng hÖ thèng.

Khi muèn dõng hÖ thèng ta Ên nót dõng, c¾t toμn bé hÖ thèng ra khái

nguån cung cÊp ®ång thêi ®−a ®iÖn trë h·m vμo ®éng c¬ thùc hiÖn h·m ®éng

n¨ng , toμn bé n¨ng l−îng ®−îc tÝch luü trªn ®éng c¬ sÏ gi¶i phãng qua Rh, tèc

®é gi¶m dÇn, khi tèc ®é gÇn gi¶m vÒ 0 ta c¾t Rh ra ®Ó ®éng c¬ h·m tù do.

Documents

ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc tæng hîp hÖ ®iÖn c¬mientayvn.com/Dien tu/Tai_lieu/Dien_dan/Dieu_khien_tu_dong/Thiet_ke_he_thong_truyen...ThuyÕt minh ®å ¸n m«n häc tæng