Phaàn I: TOÅNG QUAN VEÀ ÑIEÀU CHÆNH

I. KHAÙI NIEÄM CHUNG:1. Ñònh nghóa:

Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô laø duøng caùc bieän phaùp nhaân taïo ñeå thay ñoåi caùc thoâng soá nguoàn nhö ñieän aùp hay caùc thoâng soá maïch nhö ñieän trôû phuï, thay ñoåi töø thoâng… Töø ñoù taïo ra caùc ñaëc tính cô môùi ñeå coù nhöõng toác ñoä laøm vieäc môùi phuø hôïp vôùi yeâu caàu. Coù hai phöông phaùp ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô:

Bieán ñoåi caùc thoâng soá cuûa boä phaän cô khí töùc laø bieán ñoåi tyû soá truyeàn chuyeån tieáp töø truïc ñoäng cô ñeán cô caáu maùy saûn suaát.

Bieán ñoåi toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô ñieän. Phöông phaùp naøy laøm giaûm tính phöùc taïp cuûa cô caáu vaø caûi thieän ñöôïc ñaëc tính ñieàu chænh. Vì vaäy, ta khaûo saùt söï ñieàu chænh toác ñoä theo phöông phaùp thöù hai.

Ngoaøi ra caàn phaân bieät ñieàu chænh toác ñoä vôùi söï töï ñoäng thay ñoåi toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi cuûa ñoäng cô ñieän.

Veà phöông dieän ñieàu chænh toác ñoä, ñoäng cô ñieän moät chieàu coù nhieàu öu vieät hôn so vôùi caùc loaïi ñoäng cô khaùc. Khoâng nhöõng noù coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä deã daøng maø caáu truùc maïch ñoäng löïc, maïch ñieàu khieån ñôn giaûn hôn, ñoàng thôøi laïi ñaït chaát löôïng ñieàu chænh cao trong daõy ñieàu chænh toác ñoä roäng.

2. Caùc chæ tieâu kyõ thuaät ñeå ñaùnh giaù heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä:Khi ñieàu chænh toác ñoä cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng

ñieän ta caàn chuù yù vaø caên cöù vaøo caùc chæ tieâu sau ñaây ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän:

a) Höôùng ñieàu chænh toác ñoä: Höôùng ñieàu chænh toác ñoä laø ta coù theå ñieàu

chænh ñeå coù ñöôïc toác ñoä lôùn hôn hay beù hôn so vôùi toác ñoä cô baûn laø toác ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän treân ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân.b) Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä (Daõy ñieàu chænh):

Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä D laø tæ soá giöõa toác ñoä lôùn nhaát nmax vaø toác ñoä beù nhaát nmin maø ngöôøi ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc taïi giaù trò phuï taûi laø ñònh möùc: D = nmax/nmin.

Trong ñoù:- nmax: ñöôïc giôùi haïn bôûi ñoä beàn cô hoïc.

- nmin: ñöôïc giôùi haïn bôûi phaïm vi cho pheùp cuûa ñoäng cô, thoâng thöôøng ngöôøi ta choïn nmin laøm ñôn vò.

Phaïm vi ñieàu chænh caøng lôùn thì caøng toát vaø phuï thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa töøng heä thoáng, khaû naêng töøng phöông phaùp ñieàu chænh.c) Ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô khi ñieàu chænh toác ñoä:

Ñoä cöùng: = M/n. Khi caøng lôùn töùc M caøng lôùn vaø n nhoû nghóa laø ñoä oån ñònh toác ñoä caøng lôùn khi phuï taûi thay ñoåi nhieàu. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä toát nhaát laø phöông phaùp maø giöõ nguyeân hoaëc naâng cao ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô. Hay noùi caùch khaùc caøng lôùn thì caøng toát.d) Ñoä baèng phaúng hay ñoä lieân tuïc trong ñieàu chænh

toác ñoä:Trong phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä, coù nhieàu caáp

toác ñoä. Ñoä lieân tuïc khi ñieàu chænh toác ñoä ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá giöõa hai caáp toác ñoä keà nhau:

= ni/ni+1

trong ñoù: - ni: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù i.

- ni + 1: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù ( i + 1 ).Vôùi ni vaø ni + 1 ñeàu laáy taïi moät giaù trò moâmen

naøo ñoù. tieán caøng gaàn 1 caøng toát, phöông phaùp ñieàu

chænh toác ñoä caøng lieân tuïc. Luùc naøy hai caáp toác ñoä baèng nhau, khoâng coù nhaûy caáp hay coøn goïi laø ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp.

1 : Heä thoáng ñieàu chænh coù caáp.e) Toån thaát naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä:

Heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän coù chaát löôïng cao laø moät heä thoáng coù hieäu suaát laøm vieäc cuûa ñoäng cô laø cao nhaát khi toån hao naêng löôïng Pphuï ôû möùc thaáp nhaát.f) Tính kinh teá cuûa heä thoáng khi ñieàu chænh toác ñoä:

Heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä truyeàn ñoäng ñieän coù tính kinh teá cao nhaát laø moät heä thoáng ñieàu chænh phaûi thoûa maõn toái ña caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa heä thoáng. Ñoàng thôøi heä thoáng phaûi coù giaù thaønh thaáp nhaát, chi phí baûo quaûn vaän haønh thaáp nhaát, söû duïng thieát bò phoå thoâng nhaát vaø caùc thieát bò maùy moùc coù theå laép raùp laãn cho nhau.

II. ÑAËC TÍNH CÔ CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN:1. Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích

töø ñoäc laäp:Khi nguoàn ñieän moät chieàu coù coâng suaát voâ cuøng

lôùn vaø ñieän aùp khoâng ñoåi thì maïch kích töø thöôøng

Uæ

CKTRKT

Rf

I

IKT

E

ERf

Uæ

IKT

CKTRKT

UKT

maéc song song vôùi maïch phaàn öùng, luùc naøy ñoäng cô ñöôïc goïi laø ñoäng cô kích töø song song.

Sô ñoà noái daây cuûa ñoäng cô Sô ñoà noái daây cuûa ñoäng cô

kích töø song song kích töø ñoäc laäp

Khi nguoàn ñieän moät chieàu coù coâng suaát khoâng ñuû lôùn thì maïch ñieän phaàn öùng vaø maïch kích töø maéc vaøo hai nguoàn moät chieàu ñoäc laäp vôùi nhau, luùc naøy ñoäng cô ñöôïc goïi laø ñoäng cô kích töø ñoäc laäp.

a) Phöông trình ñaëc tính cô:Theo sô ñoà treân coù theå vieát phöông trình caân

baèng ñieän aùp cuûa maïch phaàn öùng nhö sau:Uö = Eö + (Rö + Rt)Iö (1-1)

trong ñoù: Uö _ ñieän aùp phaàn öùng.(V)Eö _ söùc ñieän ñoäng phaàn öùng.(V)Rö _ ñieän trôû cuûa maïch phaàn öùng.( )Rt _ ñieän trôû phuï trong maïch phaàn öùng.( )Iö _ doøng ñieän maïch phaàn öùng.(A)

Vôùi Rö = rö + rcf + ri + rct

rö _ ñieän trôû cuoän daây phaàn öùng.rcf _ ñieän trôû cuoän cöïc töø phuï.rb _ ñieän trôû cuoän buø.rct _ ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi ñieän.

Söùc ñieän ñoäng Eö cuûa phaàn öùng ñoäng cô ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc:

(1-2)

trong ñoù:p _ soá ñoâi cöïc töø chính,N _ soá thanh daãn taùc duïng cuûa cuoän daây

phaàn öùng.a _ soá ñoâi maïch nhaùnh song song cuûa

cuoän daây phaàn öùng,_ töø thoâng kích töø döôùi moät cöïc töø, Wb. _ toác ñoä goùc, rad/s.

Iâm Inm I Mâm Mnm M

_ heä soá caáu taïo cuûa ñoäng cô.

Neáu bieåu dieãn söùc ñieän ñoäng theo toác ñoä quay n (vong/phuùt) thì

(1-3)

vaø

Vì vaäy

: Heä soá söùc ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô,

.

Töø ñoù ta coù:

(1-4)

ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô ñieän cuûa ñoäng cô.Maët khaùc moâmen ñieän töø Mñt cuûa ñoäng cô ñöôïc xaùc ñònh bôûi:

Mñt = K Iö (1-5)

suy ra

thay giaù trò Iö vaøo (1-4) ta ñöôïc:

(1-6)

Neáu boû qua caùc toån thaát cô vaø toån thaát theùp thì moâmen cô treân truïc ñoäng cô baèng moâmen ñieän töø, ta kyù hieäu laø M. Nghóa laø Mñt = Mcô = M.

(1-7)

Ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp.

Giaû thieát phaàn öùng ñöôïc buø ñuû, töø thoâng cuûa ñoäng cô , thì caùc phöông trình ñaëc tính cô ñieän (1-4) vaø phöông trình ñaëc tính cô (1-7) laø tuyeán tính. Ñoà thò cuûa chuùng ñöôïc bieåu dieãn treân hình laø nhöõng ñöôøng thaúng.

Ñaëc tính cô ñieän cuûa ñoäng cô ñieän Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieänmoät chieàu kích töø ñoäc laäp. moät chieàu kích töø ñoäc laäp.

Theo caùc ñoà thò treân, khi Iö = 0 hoaëc M = 0 ta coù:

(1-8)

ñöôïc goïi laø toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng cuûa ñoäng cô. Coøn khi ta coù:

(1-9)

vaø(1-10)

Inm , Mnm ñöôïc goïi laø doøng ñieän ngaén maïch vaø moâmen ngaén maïch.

Maët khaùc, phöông trình ñaëc tính (1-4), (1-7) cuõng coù theå ñöôïc vieát ôû daïng:

(1-11)

(1-

12)trong ñoù:

ñöôïc goïi laø ñoä suït toác ñoä öùng vôùi giaù trò cuûa M.

Ta coù theå bieåu dieãn ñaëc tính cô ñieän vaø ñaëc tính cô trong heä ñôn vò töông ñoái, vôùi ñieàu kieän töø thoâng laø ñònh möùc ,

trong ñoù

TN(Rn)

Rf1

Rf2

Rf3

Rf4

Mc M

( ñöôïc goïi laø ñieän trôû cô baûn).

Töø (1-4), (1-7) ta vieát ñöôïc ñaëc tính cô ñieän vaø ñaëc tính cô ôû ñôn vò töông ñoái:

(1-13) (1-14)

2. Xeùt aûnh höôûng caùc tham soá ñeán ñaëc tính cô:Töø phöông trình ñaëc tính cô (1-7) ta thaáy coù ba tham

soá aûnh höôûng ñeán ñaëc tính cô: töø thoâng ñoäng cô , ñieän aùp phaàn öùng Uö vaø ñieän trôû phaàn öùng ñoäng cô. Ta laàn löôït xeùt aûnh höôûng cuûa töøng tham soá ñoù.

a) AÛnh höôûng cuûa ñieän trôû phaàn öùng:Giaû thieát Uö = Uñm = const vaø .Muoán thay ñoåi ñieän trôû maïch phaàn öùng ta noái

theâm ñieän trôû phuï Rt vaøo maïch phaàn öùng.Trong tröôøng hôïp naøy toác ñoä khoâng taûi lyù

töôûng:

Ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô:

Khi Rt caøng lôùn, caøng nhoû nghóa laø ñaëc tính cô caøng doác. ÖÙng vôùi Rf = 0 ta coù ñaëc tính cô töï nhieân:

(1-

17) coù giaù trò lôùn nhaát neân ñaëc tính cô töï nhieân

coù ñoä cöùng hôn taát caû caùc ñöôøng ñaëc tính coù ñieän trôû phuï.

Nhö vaäy khi thay ñoåi ñieän trôû phuï Rf ta ñöôïc moät hoï ñaëc tính bieán trôû coù daïng nhö hình veõ.

TN Uâm

U1

U2

U3

U4

M(I)Mc

Hình veõ: Caùc ñaëc tính cuûa ñoäng cô moät chieàukích töø ñoäc laäp khi thay ñoåi ñieän trôû phuï maïch

phaàn öùng

ÖÙng vôùi moät phuï taûi Mc naøo ñoù, neáu Rf caøng lôùn thì toác ñoä cô caøng giaûm, ñoàng thôøi doøng ñieän ngaén maïch vaø moâmen ngaén maïch cuõng giaûm. Cho neân ngöôøi ta thöôøng söû duïng phöông phaùp naøy ñeå haïn cheá doøng ñieän vaø ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô phía döôùi toác ñoä cô baûn.b) AÛnh höôûng cuûa ñieän aùp phaàn öùng:

Giaû thieát töø thoâng , ñieän trôû phaàn öùng Rö = const. Khi thay ñoåi ñieän aùp theo höôùng giaûm so vôùi Uñm , ta coù:

Toác ñoä khoâng taûi:

Ñoä cöùng ñaëc tính cô: .

Nhö vaäy khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô ta ñöôïc moät hoï ñaëc tính cô song song vôùi ñaëc tính cô töï nhieân.

Hình veõ: Caùc ñaëc tính cuûa ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp khi giaûm aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng

cô.

Ta thaáy raèng khi thay ñoåi ñieän aùp (giaûm aùp) thì moâmen ngaén maïch, doøng ñieän ngaén maïch cuûa ñoäng cô giaûm vaø toác ñoä cuõng giaûm öùng vôùi moät phuï taûi nhaát ñònh. Do ñoù phöông phaùp naøy cuõng

Inm I

TN Mc

Mnm2 Mnm1 Mnm M

ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô vaø haïn cheá doøng ñieän khi khôûi ñoäng.c) AÛnh höôûng cuûa töø thoâng:

Giaû thieát ñieän aùp phaàn öùng Uö = Uñm =const. Ñieän trôû phaàn öùng Rö = const. Muoán thay ñoåi töø thoâng ta thay ñoåi doøng ñieän kích töø Ikt ñoäng cô.

Trong tröôøng hôïp naøy:

Toác ñoä khoâng taûi:

Ñoä cöùng ñaëc tính cô: .

Do caáu taïo cuûa ñoäng cô ñieän, thöïc teá thöôøng ñieàu chænh giaûm töø thoâng. Neân khi töø thoâng giaûm thì taêng, coøn seõ giaûm. Ta coù moät hoï ñaëc tính cô vôùi taêng daàn vaø ñoä cuûa ñaëc tính giaûm daàn khi giaûm töø thoâng.

Ta nhaän thaáy raèng khi thay ñoåi töø thoâng:

Doøng ñieän ngaén maïch:

Moâmen ngaén maïch:Caùc ñaëc tính cô ñieän vaø ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô

khi giaûm töø thoâng ñöôïc bieåu dieãn nhö hình veõ:

Hình veõ: Ñaëc tính cô ñieän vaø ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän

moät chieàu kích töø ñoäc laäp

Vôùi daïng moâmen cuûa phuï taûi Mc thích hôïp vôùi cheá ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô thì khi giaûm töø thoâng toác ñoä ñoäng cô taêng leân.

III. TOÅNG QUAN VEÀ ÑIEÀU CHÆNH:

Ñoäng cô ñieän moät chieàu coù nhieàu öu ñieåm so vôùi caùc ñoäng cô khaùc, khoâng nhöõng coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä deã daøng maø caáu truùc maïch ñieàu khieån ñôn giaûn.

Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän 1 chieàu trong thöïc teá coù 2 phöông phaùp:

. Ñieàu chænh ñieän aùp caáp cho phaàn öùng ñoäng cô

. Ñieàu chænh ñieän aùp caáp cho maïch kích töø cuûa ñoäng cô

Ñoái vôùi maùy ñieän nhieàu khi giöõ töø thoâng khoâng ñoåi vaø ñieàu chænh ñieän aùp treân phaàn öùng thì moâmen seõ thay ñoåi. Do ñoù ñoù toác ñoä seõ thay ñoåi.

Ñeå ñieàu chænh ñieän aùp phaàn öùng ta phaûi duøng nhöõng boä nguoàn ñieän aùp nhö maùy phaùt 1 chieàu, boä bieán ñoåi van hay khueách ñaïi töø.

Boä bieán ñoåi BD duøng ñeå bieán ñoåi doøng ñieän xoay chieàu cuûa löôùi thaønh doøng 1 chieàu vaø ñieàu chænh giaù trò suaát ñieän ñoäng Eb cuûa noù theo yeâu caàu veà caùc chæ tieâu kó thuaät vaø naêng löôïng, phöông phaùp ñieàu aùp ñöôïc ñaùnh giaù toát. Tröôùc heát noù laø phöông phaùp ñieàu chænh trieät ñeå, nghóa laø noù coù theå ñieàu chænh toác ñoä trong baát kyø vuøng taûi naøo, keå caû khi khoâng taûi lyù töôûng. Phöông phaùp naøy ñaûm baûo ñöôïc sai soá toác ñoä nhoû, khaû naêng quaù taûi lôùn, daûi ñieàu chænh roäng vaø toån naêng löôïng ít.

Maët khaùc, vì phaàn töû ñieàu chænh ñaët trong maïch ñieàu khieån cuûa boä bieán ñoåi vaø maïch coù coâng suaát nhoû neân tính ñieàu khieån cao, thao taùc nheï nhaøng vaø coù khaû naêng caûi thieän heä thaønh töï ñoäng voøng kín.

Nhöôïc ñieåm lôùn nhaát cuûa phöông phaùp ñieàu aùp laø phaûi duøng boä bieán ñoåi ñieàu khieån khaù phöùc taïp neân voán ñaàu tö cô baûn cao vaø vaän haønh phí cao.

Tuy nhieân, nhôø nhöõng öu ñieåm ñaõ neâu, phöông phaùp naøy taïo ra cho maùy saûn xuaát moät naêng suaát cao, ñoàng thôøi toån thaát naêng löôïng ít neân thôøi gian hoaøn voán nhanh. Do ñoù phöông phaùp ñieàu aùp ñöôïc söû duïng roäng raõi, chính vì vaäy noù ñem laïi cho ñoäng cô 1 chieàu moät vò trí quan troïng trong thöïc teá maø maùy ñieän xoay chieàu raát khoù caïnh tranh.

Caáu truùc maïch ñoäng löïc cuûa heä truyeàn ñoäng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän 1 chieàu bao giôø cuõng caàn coù boä bieán ñoåi. Caùc boä bieán ñoåi naøy caáp cho phaàn öùng cuûa ñoäng cô hoaëc maïch kích töø cuûa ñoäng cô. Hieän nay, trong coâng nghieäp söû duïng caùc boä bieán ñoåi chính:

uâk BBÂ

LK~

Â

Rb Ræâ

Eb(uâk) u Eæ

Boä bieán ñoåi maùy ñieän goàm: ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt 1 chieàu hoaëc maùy ñieän khueách ñaïi (KÑM)

Boä bieán ñoåi ñieän töø: khueách ñaïi töø (KÑT) Boä bieán ñoåi chænh löu baùn daãn : chænh löu Tiristor

(CLT) Boä bieán ñoåi xung aùp 1 chieàu: Tiristor hoaëc Transitor

(BBÑXA)Töông öùng vôùi vieäc söû duïng caùc boä bieán ñoåi maø ta coù caùc heä truyeàn ñoäng nhö:

Heä truyeàn ñoäng maùy phaùt – ñoäng cô (F – Ñ) Heä truyeàn ñoäng maùy ñieän khueách ñaïi – ñoäng cô

(MÑKÑ – Ñ) Heä truyeàn ñoäng khueách ñaïi töø – ñoäng cô (KÑT –

ÑC) Heä truyeàn ñoäng chænh löu Tiristor – ñoäng cô (T – Ñ) Heä truyeàn ñoäng xung aùp – ñoäng cô (XA – ÑC).Theo caáu truùc maïch ñieàu khieån caùc heä truyeàn

ñoäng, ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu coù loaïi ñieàu khieån theo maïch chính (ta coù heä truyeàn ñoäng ñieàu chænh töï ñoäng) vaø loaïi ñieàu khieån maïch hôû (heä truyeàn ñoäng ñieàu khieån “hôû”). Heä ñieàu chænh töï ñoäng truyeàn ñoäng ñieän coù caáu truùc phöùc taïp, nhöng coù chaát löôïng ñieàu chænh cao vaø daûi ñieàu chænh roäng hôn so vôùi heä truyeàn ñoäng “hôû”.

Ngoaøi ra caùc heä truyeàn ñoäng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu coøn ñöôïc phaân loaïi theo truyeàn ñoäng coù ñaûo chieàu quay vaø khoâng ñaûo chieàu quay. Ñoàng thôøi tuøy thuoäc vaøo caùc phöông phaùp haõm, ñaûo chieàu maø ta coù truyeàn ñoäng laøm vieäc ôû moät goùc phaàn tö, hai goùc phaàn tö vaø boán goùc phaàn tö.

Trong phaàn naøy, chuùng ta nghieân cöùu caùc tính chaát toång quaùt, cuõng nhö tính chaát rieâng cuûa töøng heä truyeàn ñoäng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu.

1. Nguyeân lyù ñieàu chænh ñieän aùp phaàn öùng:Ñeå ñieàu chænh ñieän aùp phaàn öùng ñoäng cô moät

chieàu caàn coù thieát bò nguoàn nhö maùy phaùt ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp, caùc boä chænh löu ñieàu khieån v.v... Caùc thieát bò nguoàn naøy coù chöùc naêng bieán naêng löôïng ñieän xoay chieàu thaønh moät chieàu coù söùc ñieän ñoäng Eb ñieàu chænh ñöôïc nhôø tín hieäu ñieàu khieån Uñk . Vì laø nguoàn coù coâng suaát höõu haïn so vôùi ñoäng cô neân caùc boä bieán ñoåi naøy coù ñieän trôû trong Rb vaø ñieän caûm Lc khaùc khoâng.

Hình: Sô ñoà khoái vaø sô ñoà thay theá ôû cheá ñoä xaùc laäp

ÔÛ cheá ñoä xaùc laäp coù theå vieát ñöôïc phöông trình ñaëc tính cuûa heä thoáng nhö sau:

Eb – Eö = Iö(Rb + Röñ)

Vì töø thoâng cuûa ñoäng cô ñöôïc giöõ khoâng ñoåi neân ñoä cöùng ñaëc tính cô cuõng khoâng ñoåi, coøn toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng thì tuøy thuoäc vaøo giaù trò ñieän aùp ñieàu khieån Uñk cuûa heä thoáng, do ñoù coù theå noùi phöông phaùp ñieàu chænh naøy laø trieät ñeå.

Ñeå xaùc ñònh giaûi ñieàu chænh toác ñoä ta ñeå yù raèng toác ñoä lôùn nhaát cuûa heä thoáng bò chaën bôûi ñaëc tính cô baûn, laø ñaëc tính öùng vôùi ñieän aùp phaàn öùng ñònh möùc vaø töø thoâng cuõng ñöôïc giöõ ôû giaù trò ñònh möùc. Toác ñoä nhoû nhaát cuûa daûi ñieàu chænh bò giôùi haïn bôûi yeâu caàu veà sai soá toác ñoä vaø veà moâmen khôûi ñoäng. Khi moâmen taûi laø ñònh möùc thì caùc giaù trò lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa toác ñoä laø:

Ñeå thoûa maõn khaû naêng quaù taûi thì ñaëc tính thaáp nhaát cuûa daûi ñieàu chænh phaûi coù moâmen ngaén maïch laø:

,trong ñoù KM laø heä soá quaù taûi veà moâmen. Vì hoï ñaëc tính cô laø caùc ñöôøng thaúng song song nhau, neân ñònh nghóa veà ñoä cöùng ñaëc tính cô coù theå vieát:

Mâm Mnm min

M,I

0

Hình: Xaùc ñònh phaïm vi ñieàu chænh

Vôùi moät cô caáu maùy cuï theå thì caùc giaù trò , Mñm, KM laø xaùc ñònh, vì vaäy phaïm vi ñieàu chænh D phuï thuoäc tuyeán tính vaøo giaù trò cuûa ñoä cöùng . Khi ñieàu chænh ñieän aùp phaàn öùng ñoäng cô baèng caùc thieát bò nguoàn ñieàu chænh thì ñieän trôû toång maïch phaàn öùng gaáp khoaûng hai laàn ñieän trôû phaàn öùng ñoäng cô. Do ñoù coù theå tính sô boä ñöôïc:

Vì theá vôùi taûi coù ñaëc tính moâmen khoâng ñoåi thì giaù trò phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä cuõng khoâng vöôït quaù 10. Ñoái vôùi caùc maùy coù yeâu caàu cao veà daûi ñieàu chænh vaø ñoä chính xaùc duy trì toác ñoä laøm vieäc thì vieäc söû duïng caùc heä thoáng “hôû” nhö treân laø khoâng thoûa maõn ñöôïc.

Trong phaïm vi phuï taûi cho pheùp coù theå coi caùc ñaëc tính cô tónh cuûa truyeàn ñoäng moät chieàu kích töø ñoäc laäp laø tuyeán tính. Khi ñieàu chænh ñieän aùp phaàn öùng thì ñoä cöùng caùc ñaëc tính cô trong toaøn daûi ñieàu chænh laø nhö nhau, do ñoù ñoä suït toác töông ñoái seõ ñaït giaù trò lôùn nhaát taïi ñaëc tính thaáp nhaát cuûa daûi ñieàu chænh. Hay noùi caùch khaùc, neáu taïi ñaëc tính cô thaáp nhaát cuûa daûi ñieàu chænh maø sai soá toác ñoä khoâng vöôït quaù giaù trò sai soá cho pheùp, thì heä truyeàn ñoäng seõ laøm vieäc vôùi sai soá luoân nhoû hôn sai soá cho pheùp trong toaøn boä daûi ñieàu chænh. Sai soá töông ñoái cuûa toác ñoä ôû ñaëc tính cô thaáp nhaát laø:

M

Mâm

1

1

Vì caùc giaù trò Mñm, , scp laø xaùc ñònh neân coù theå tính ñöôïc giaù trò toái thieåu cuûa ñoä cöùng ñaëc tính cô sao cho sai soá khoâng vöôït quaù giaù trò cho pheùp. Ñeå laøm vieäc naøy, trong ña soá caùc tröôøng hôïp caàn xaây döïng caùc heä truyeàn ñoäng ñieän kieåu voøng kín.

Trong suoát quaù trình ñieàu chænh ñieän aùp phaàn öùng thì töø thoâng kích töø ñöôïc giöõ nguyeân, do ñoù moâmen taûi cho pheùp cuûa heä seõ laø khoâng ñoåi:

Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä vaø moâmen naèm trong hình chöõ nhaät bao bôûi caùc ñöôøng thaúng vaø caùc truïc toïa ñoä. Toån hao naêng löôïng chính laø toån hao trong maïch phaàn öùng neáu boû qua caùc toån hao khoâng ñoåi trong heä.

Eb = Eö + Iö (Rb + Röñ),IöEb = IöEö + Iö2(Rb + Röñ).

Neáu ñaët Rb + Röñ = R thì hieäu suaát bieán ñoåi naêng löôïng cuûa heä seõ laø:

Khi laøm vieäc ôû cheá ñoä xaùc laäp ta coù moâmen do ñoäng cô sinh ra ñuùng baèng moâmen taûi treân truïc: M* = Mc

* vaø gaàn ñuùng coi ñaëc tính cô cuûa phuï taûi laø thì

Hình: Quan heä giöõa hieäu suaát truyeàn ñoäng vaø toác ñoä vôùi caùc loaïi taûi khaùc nhau.

Hình treân moâ taû quan heä giöõa hieäu suaát vaø toác ñoä laøm vieäc trong caùc tröôøng hôïp ñaëc tính taûi khaùc nhau. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng laø raát thích hôïp trong caùc tröôøng hôïp moâmen taûi laø haèng soá trong toaøn daûi ñieàu chænh. Cuõng thaáy raèng khoâng neân noái theâm ñieän trôû phuï vaøo maïch phaàn öùng vì nhö vaäy seõ laøm giaûm ñaùng keå hieäu suaát cuûa heä.

2. Nguyeân lyù ñieàu chænh töø thoâng ñoäng cô:Ñieàu chænh töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô ñieän

moät chieàu laø ñieàu chænh moâmen ñieän töø cuûa ñoäng cô vaø söùc ñieän ñoäng quay cuûa ñoäng cô . Maïch kích töø cuûa ñoäng cô laø maïch phi tuyeán, vì vaäy heä ñieàu chænh töø thoâng cuõng laø heä phi tuyeán:

,

trong ñoù rk _ ñieän trôû daây quaán kích thích,rb _ ñieän trôû cuûa nguoàn ñieän aùp kích thích,

_ soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích.Trong cheá ñoä xaùc laäp ta coù quan heä:

Thöôøng khi ñieàu chænh töø thoâng thì ñieän aùp phaàn öùng ñöôïc giöõ nguyeân baèng giaù trò ñònh möùc, do ñoù ñaëc tính cô thaáp nhaát trong vuøng ñieàu chænh töø thoâng chænh laø ñaëc tính coù ñieän aùp phaàn öùng ñònh möùc, töø thoâng ñònh möùc vaø ñöôïc goïi laø ñaëc tính cô baûn (ñoâi khi chính laø ñaëc tính töï nhieân cuûa ñoäng cô). Toác ñoä lôùn nhaát cuûa daûi ñieàu chænh töø thoâng bò haïn cheá bôûi khaû naêng chuyeån maïch cuûa coå goùp ñieän. Khi giaûm töø thoâng ñeât taêng toác ñoä quay cuûa ñoäng cô thì ñoàng thôøi ñieàu kieän chuyeån maïch cuûa coå goùp cuõng bò xaáu ñi, vì vaäy ñeå baûo ñaûm ñieàu kieän chuyeån maïch bình thöôøng thì caàn phaûi giaûm doøng ñieän phaàn öùng cho pheùp, keát quaû laø moâmen cho pheùp treân truïc ñoäng cô giaûm raát nhanh. Ngay caû khi giöõ nguyeân doøng ñieän phaàn öùng thì ñaëc tính cô cuõng giaûm raát nhanh khi giaûm töø thoâng kích thích:

hay .

Do ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch giaûm töø thoâng neân ñoái vôùi caùc ñoäng cô maø töø thoâng ñònh möùc naèm ôû choã tieáp giaùp giöõa vuøng chuyeån tính vaø vuøng baõo hoøa cuûa ñaëc tính töø hoaù thì coù theå coi

KT DM F Â

vieäc ñieàu chænh laø tuyeán tính vaø haèng soá C phuï thuoäc vaøo thoâng soá keát caáu cuûa maùy ñieän:

3. Heä truyeàn ñoäng MF-DC: (F – Ñ)Phaàn öùng cuûa ñoäng cô ñieän 1 chieàu ñöôïc cung caáp

töø 1 maùy phaùt ñieän rieâng coù khaû naêng bieán ñoåi söùc ñieän ñoäng trong 1 phaïm vi rieâng, maùy phaùt naøy do ñoäng cô sô caáp khoâng ñoàng boä 3 pha quay vaø coù toác ñoä quay cuûa maùy phaùt laø khoâng ñoåi.

. Öu ñieåm noåi baät cuûa heä truyeàn ñoäng F – Ñ laø vieäc chuyeån ñoåi traïng thaùi laøm vieäc raát linh hoaït, khaû naêng ñieàu chænh vaän toác töông ñoái roäng, khaû naêng quaù taûi lôùn.

. Nhöôïc ñieåm quan troïng cuûa heä F – Ñ laø duøng nhieàu maùy ñieän quay trong ñoù ít nhaát laø 2 maùy ñieän 1 chieàu, gaây tieáng oàn lôùn, coâng suaát laép maùy ít nhaát phaûi gaáp 3 laàn coâng suaát ñoäng cô chaáp haønh. Ngoaøi ra do maùy phaùt 1 chieàu coù töø dö, ñaëc tính töø hoùa coù treã neân khoù ñieàu chænh saâu toác ñoä.

4. Heä truyeàn ñoäng khueách ñaïi töø ñoäng cô:

A B C

Sô ñoà nguyeân lyù Khueách ñaïi töø ñöôïc duøng roäng raõi trong kyõ thuaät

ñeå ñieàu chænh doøng ñieän vaø ñieän aùp. Trong tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta duøng noù ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô 1 chieàu ÑM.

Phaàn töû ñieàu chænh chuû yeáu laø KÑT laø cuoän khaùng baõo hoøa ñöôïc noái theo sô ñoà treân. Trong maïch laøm vieäc ngöôøi ta noái caùc ñioát laøm nhieäm vuï chænh löu cho phuï taûi vaø taïo ra thaønh phaàn doøng töø hoaù KÑT.

Ñieän aùp chænh löu treân ñaàu ra cuûa khueách ñaïi töø ñöôïc ñieàu chænh baèng caùc bieán ñoåi doøng trong cuoän daây ñieàu khieån cuûa noù. Cuoän ñoù coù theå quaán bao taát caû caùc loõi cuûa KÑT nhö baèng caùch bieán ñoåi doøng ñieàu khieån ta seõ bieán ñoåi ñöôïc maät ñoä töø thoâng trong loõi töø ôû nöûa cuoái chu kì ñieàu khieån ( töùc nöûa chu kì laøm vieäc). Chính maät ñoä töø thoâng naøy quyeát ñònh goùc baõo hoøa . Ñoái vôùi khueách ñaïi töø lyù töôûng trò soá cuûa suaát ñieän ñoäng chænh löu:

EKÑT =

Vieäc ñaûo chieàu quay ñoäng cô ñöôïc thöïc hieän baèng caùch ñaûo chieàu kích töø hoaëc ñoåi caùc daáu doøng phaàn öùng ñoäng cô.+ Öu ñieåm : heä thoáng naøy hieäu suaát trung bình cao

hôn heä thoáng F – Ñ nhöng thaáp hôn T – Ñ.+ Nhöôïc ñieåm : khi duøng heä thoáng ñeå caáp ñieän aùp

cho ñoäng cô ñieän 1 chieàu, vieäc duøng heä bieán ñoåi khueách ñaïi töø coù cöïc tính ñieän aùp ra thay ñoåi laø khoâng kinh teá, neân vieäc ñaûm baûo chieàu quay ñöôïc thöïc hieän baèng vieäc thöïc hieän ñaûo chieàu ñaàu daây phaàn öùng hoaëc ñaûo chieàu doøng kích töø. Do ñoù, vieäc ñaûo chieàu maát nhieàu thôøi gian.

KÑT

T N

N T

ÑM5. Heä truyeàn ñoäng T – Ñ:

Hieän nay ngöôøi ta söû duïng roäng raõi caùc boä bieán ñoåi van ñieàu khieån ñeå bieán naêng löôïng ñieän xoay chieàu thaønh ñieän 1 chieàu ñeå cung caáp cho caùc ñoäng cô ñieän 1 chieàu. Toác ñoä ñoäng cô ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp chænh löu baèng caùch thay ñoåi thôøi ñieåm thoâng van. Öu ñieåm : öu ñieåm noåi baät cuûa heä T – Ñ laø ñoä taùc

ñoäng nhanh khoâng gaây oàn vaø deã töï ñoäng hoùa, do caùc van baùn daãn coù heä soá khueách ñaïi coâng suaát raát cao, ñieàu ñoù raát thuaän tieän cho vieäc thieát laäp cho heä thoáng töï ñoäng ñieàu chænh nhieàu vuøng ñeå naâng cao chaát löôïng ñaëc tính tónh vaø caùc ñaëc tính ñoäng cuûa heä thoáng.

Nhöôïc ñieåm : chuû yeáu do caùc van baùn daãn coù tính phi tuyeán, daïng chænh löu cuûa ñieän aùp coù bieân ñoä ñaäp maïch gaây toån hao phuï trong maùy ñieän.Heä soá coâng suaát cos cuûa heä noùi chung laø thaáp.

Tính daãn ñieän 1 chieàu cuûa van buoäc ta phaûi söû duïng 2 boä bieán ñoåi ñeå caáp ñieän cho ñoäng cô coù ñaûo chieàu quay.6. Choïn phöông aùn: Trong thöïc teá truyeàn ñoäng naøo coù öu

ñieåm thì cuõng coù nhöôïc ñieåm khaùc. Do ñoù tuøy tröôøng hôïp thöïc teá cuï theå ngöôøi ta choïn phöông aùn truyeàn ñoäng cho phuø hôïp vaø treân nguyeân taéc nhöôïc ñieåm laø ít nhaát.

Trong phaàn ñoà aùn naøy ta duøng heä truyeàn ñoäng T – Ñ.

Phaàn II: TOÅNG QUAN VEÀ PHÖÔNG AÙN ÑAÕ CHOÏN

I. Heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng cô:

I.1. a Sô ñoà nguyeân lyù:Sô ñoà nguyeân lyù cuûa heä thoáng chænh löu ba

pha hình caàu – ñoäng cô coù ñieàu khieån, sô ñoà ñaúng trò maïch thöù caáp maùy bieán aùp vaø phaàn öùng ñoäng cô ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:

Hình 3. 11 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng cô.

Caàu chænh löu coù ñieàu ba pha goàm 6 tiristor ñöôïc chia laøm hai nhoùm:

- Nhoùm anoát chung ( nhoùm chaún ): T2, T4 vaø T6.

- Nhoùm katoát chung ( nhoùm leû): T1, T3 vaø T5.Goùc kích ñöôïc tính töø giao ñieåm cuûa caùc nöûa hình

sin soùng ñieän aùp.I.1. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø daïng soùng:Chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng cô muoán khôûi

ñoäng heä thoáng ta phaûi kích ñoàng thôøi 2 tiristor: 1 tiristor ôû nhoùm leû T1, T3, T5 vaø 1 tiristor ôû nhoùm chaún T2, T4, T6. Ñaàu tieân ta kích T1 cho T1 daãn, sau 600 ñieän ta kích tieáp T3 nghóa

ÑK

n

Uñk

C0

T1

T3

T5

T4

T6

T2

u2a u2b u2c

BA

U1, f1

+ -CKÑ RKÑ

CCSX

Ñ

BKC

laø caùc tiristor ñöôïc kích caùch nhau 1/6 chu kyø. Ngoaïi tröø 1 trong 2 tiristor laàn ñaàu tieân chæ daãn trong 600 ñieän coøn taát caû caùc tiristor khaùc khi ñaõ ñöôïc kích noù phaûi daãn trong 1200 ñieän. ÔÛ caùc thôøi ñieåm bình thöôøng coù 2 tiristor daãn: 1 ôû nhoùm chaún vaø 1 ôû nhoùm leû, rieâng trong thôøi gian chuyeån maïch ñieän töû öùng vôùi goùc chuyeån maïch coù 3 tiristor cuøng daãn:

- 1 tiristor ñöôïc kích ñang daãn daàn leân.- 1 tiristor daàn ñang daãn vaø taét daàn.- 1 tiristor seõ daãn tieáp.

Giaû söû T5 vaø T6 ñang daãn ñieän.Khi ta cho = 1 = /6 + , kích xung ñieàu khieån cho

T1. T1 môû vì Ua > 0. T1 môû seõ laøm cho T1 bò khoùa moät caùch töï nhieân vì Ua > Uc. Luùc naøy T1 vaø T6 cho doøng chaïy qua. Ñieän aùp treân taûi Ud = Uab = Ua – Ub.

Khi cho = 2 = 3/6 + , kích xung ñieàu khieån cho T2, T2 môû vì khi T6 daãn doøng, noù ñaët leân anoát cuûa T2

ñieän aùp Ub, khi = 2 thì Ub > Uc, T2 môû laøm cho T6 bò khoùa laïi.

Caùc xung ñieàu khieån leäch nhau /3 ñöôïc laàn löôït ñöa ñeán cöïc ñieàu khieån cuûa caùc tiristor theo thöù töï 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1… Trong moãi nhoùm coù moät tiristor môû noù seõ khoùa ngay tiristor daãn doøng tröôùc noù theo baûng toùm taét sau:

Thôøi ñieåm

Môû Khoùa

1 = /6 + 2 = 3/6 + 3 = 5/6 + 4 = 7/6 + 5 = 9/6 + 6 =11/6 +

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T5

T6

T1

T2

T3

T4

Ñoà thò ñieän aùp ngoõ ra, doøng ñieän cöïc ñieàu khieån vaø doøng ñieän chaïy qua caùc tiristor ñöôïc trình baøy nhö sau:

ud u2a u2b u2c

1 3 5

6 2 4

0

Hình 3. 13 Ñoà thò daïng soùng ñieän aùp ngoõ ra Töông töï nhö trong heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô, ñeå tìm hieåu nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng cô ta xeùt goùc kích trong caùc tröôøng hôïp sau:

* Khi = 0: Ta kích taïi thôøi ñieåm chuyeån maïch töï nhieân.

m: Soá pha cuûa heä thoáng chænh löu, trong tröôøng hôïp naøy thì m = 6.

* Khi 0:

Ta xeùt trong caùc khoaûng thôøi gian:Trong khoaûng thôøi gian O1O2, caëp T1, T6 daãn cho

doøng ñieän chaïy qua. Khi ñoù giaù trò cuûa ñieän aùp chænh

löu:Trong khoaûng thôøi gian O2O3, caëp T1, T2 daãn cho doøng ñieän chaïy qua neân: Töông töï, ta ñöôïc:

Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu:

( 3. 25 )m

Em

UU dcdcd

sin3 2max00

)2

sin(6)( 243

UUOOU bcd

)6

5sin(6)( 254

UUOOU bad

)6

7sin(6)( 265

UUOOU cad

)2

3sin(6)( 276

UUOOU cbd

( 3. 27 )

cos

63)

6sin(6

26

2

36

6

2 UdUUd

cossin3cos 2max00 mE

mUU dcdcd ( 3. 26 )

2

Do ñoù, ta thaáy khi thay ñoåi goùc kích thì ta coù theå thay ñoåi ñöôïc giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô. Khi bieán ñoåi töø 0 ñeán thì giaù trò ñieän aùp trung bình Ud bieán thieân töø +Udmax ñeán –Udmax.

Trong khoaûng thôøi gian OO1, T5 daãn ñieän neân UngT1 = Uc – Ua.

Trong khoaûng thôøi gian O3O5, T3 daãn ñieän neân: UngT1 = Ub –Ua.

Giaù trò cuûa ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi ñaët leân moãi tiristor laø:

Ñeå sô ñoà chænh löu ba pha hình caàu coù theå laøm vieäc ñöôïc, caùc xung ñieàu khieån caàn coù ñoä roäng lôùn hôn 600 ñieän môùi coù theå ñaûm baûo cho vieäc môû ñoàng thôøi 2 tiristor ôû hai nhoùm.

I.1.c Hieän töôïng chuyeån maïch:Ñoái vôùi sô ñoà chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng

cô coù ñieàu khieån, ñoái xöùng, quaù trình chuyeån maïch chæ xaûy ra giöõa caùc tiristor trong cuøng moät nhoùm. Ñoà thò bieåu dieãn daïng soùng ñieän aùp ra cuûa chænh löu, doøng ñieän chaïy qua tiristor vaø ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi tiristor nhö sau:

ud

51 3

6 2 4

0

Khi heä thoáng hoaït ñoäng, giaû söû van T1, T2 ñang môû. Taïi thôøi ñieåm O1, ta kích xung ñeå T3 môû. Luùc naøy seõ baét ñaàu xaûy ra söï chuyeån maïch cuûa doøng ñieän töø T1

sang T3. T1 vaø T3 môû ñoàng thôøi seõ laøm ngaén maïch hai ñaàu cuoän thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. Trong thôøi gian naøy doøng ñieän chaïy qua T3 taêng daàn töø 0 ñeán Id, ñoàng thôøi doøng qua T1 giaûm daàn töø Id xuoáng 0, T1 baét ñaàu ngöng daãn. Sau moät khoaûng thôøi gian chuyeån maïch naøo

ñoù thì doøng iT1 môùi thöïc söï giaûm veà 0 vaø doøng iT3 ñaït ñeán giaù trò Id.

Moái töông quan giöõa goùc chuyeån maïch vôùi caùc ñaïi löôïng cuûa heä thoáng:

Neáu choïn O1 laøm goác thôøi gian, ta ñöôïc:

Giaù trò trung bình cuûa suït aùp do hieän töôïng truøng daãn gaây neân:

Thay giaù trò bieåu thöùc ( 3. 30 ) vaøo ( 3. 31 ) ta ñöôïc:

Xeùt trong khoaûng thôøi gian O2O3: UT1 = ub – ua

Trong khoaûng thôøi gian O3O4: T2 vaø T4 truøng daãn neân ta coù:

UT1 = ub – ua vaø UT1 = ub – uc neân UT1 = ub – ( ua + uc )/2.

Xeùt trong khoaûng thôøi gian O4O5: UT1 = ub – uc

Trong khoaûng thôøi gian O5O6: T3 vaø T5 truøng daãn neân ta coù:

UT1 = ub – ua vaø UT1 = uc – ua neân UT1 = ( ub + uc )/2 – ua.

Töông töï cho caùc khoaûng coøn laïi.Khi keå ñeán söï chuyeån maïch ñieän töû, giaù trò

trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu ba pha hình caàu:

I. 2. Nhaän xeùt:So vôùi heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng

cô thì heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu coù nhieàu öu ñieåm hôn:

Giaù trò ñieän aùp ngoõ ra cuûa chænh löu hình caàu lôùn hôn ñieän aùp chænh löu hình tia. Ñoä nhaáp nhoâ cuûa soùng ñieän aùp chænh löu hình caàu thaáp hôn hình tia neân chaát löôïng cuûa chænh löu ba pha hình caàu laø toát nhaát. Ñaây laø heä thoáng ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát trong thöïc teá.

( 3. 28 )( 3. 29 )

)] cos([cos2

621 U

XIi

tddT

)] cos([cos2

623 U

Xi

tdT

( 3. 30 )

dtd IU

X

26

2)cos(cos

)6

sin(2 2

UUa

)6

sin(2 2

UUa

( 3. 31 )

)]cos([cos2

632

UU

( 3. 32 )

dtd IXU

3

( 3. 33 )

dtdd

IXUU

3cos

632

Ngaøy nay, ôû caùc heä thoáng hieän ñaïi ta coù theå ñieàu chænh toác ñoä lôùn hay nhoû hôn so vôùi toác ñoä cô baûn vôùi phaïm vi ñieàu chænh lôùn: D = ( Haøng traêm haøng ngaøn )/1.

Nhö vaäy, heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu laø moät heä thoáng coù:

- Ñaëc tính cô cöùng.- Töï ñoäng oån ñònh ñöôïc toác ñoä khi phuï taûi

thay ñoåi.- Coù ñoä nhaïy cao, hieäu suaát lôùn.

Nguyeân taéc cô baûn ñeå xaây döïng heä truyeàn ñoäng T – Ñ ñaûo chieàu:

Giöõ nguyeân chieàu doøng ñieän phaàn öùng vaø ñaûo chieàu doøng kích töø

Giöõ nguyeân doøng kích töø vaø ñaûo chieàu doøng phaàn öùng nhöng ñöôïc phaân ra 4 sô ñoà chính:. Truyeàn ñoäng duøng 1 boä bieán ñoåi caáp cho phaàn

öùng vaø ñaûo chieàu quay baèng caùch ñaûo chieàu doøng kích töø

. Truyeàn ñoäng duøng 1 boä bieán ñoåi caáp cho phaàn öùng caø ñaûo chieàu quay baèng coâng taéc töø chuyeån maïch ôû phaàn öùng ( töø thoâng giöõ khoâng ñoåi)

. Truyeàn ñoäng duøng 2 boä bieán ñoåi caáp cho phaàn öùng ñieàu khieån rieâng

. Truyeàn ñoäng duøng 2 boä bieán ñoåi noái song song ngöôïc ñieàu khieån chung

Tuy nhieân, moãi loaïi sô ñoà ñeàu coù öu nhöôïc ñieåm rieâng vaø thích hôïp vôùi töøng loaïi taûi vaø coâng ngheä.Ta choïn boä truyeàn ñoäng duøng 2 boä bieán ñoåi noái song song ngöôïc ñieàu khieån chung, bôûi noù duøng cho daõi coâng suaát vöøa vaø lôùn coù taàn soá ñaûo chieàu cao vaø thöïc hieän ñaûo chieàu eâm hôn.

II . Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc:Sô ñoà goàm 2 boä bieán ñoåi G1 vaø G2 , ñaáu song song

ngöôïc vôùi caùc cuoän khaùng caân baèng Lc. Töøng boä bieán ñoåi coù theå laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu hoaëc nghòch löu.

Caû 2 boä bieán ñoåi G1 vaø G2 ñeàu nhaän ñöôïc xung môû taïi moïi thôøi ñieåm. Ta goïi laø goùc môû ñoái vôùi G1, laø goùc môû ñoái vôùi G2, thì söï phoái hôïp giöõa 2 giaù trò vaø phaûi ñöôïc thöïc hieän theo quan heä:

+ = 180o

Söï phoái hôïp naøy laø tuyeán tính

0°

30°

60°

90°

120°

150°

180°

uc2 uc1

Giaû söû ta caàn ñoäng cô quay thuaän ta cho G1 laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu

= , Ud > 0, G2 laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu Ui2 < 0 baáy giôø >

Ud1 = Uo cos > 0Ui2 = Uo cos < 0

Caû 2 ñieän aùp Ud1 vaø Ui2 ñeàu ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô. Ñoäng cô chæ tuaân theo Ud1 vaø quay thuaän. Ñoäng cô khoâng theå quay ngöôïc theo Ui2 vì caùc tiristor khoâng theå cho doøng chaïy qua.

Lc Lc

Lc Lc

Sô ñoà maïch heä T-D coù ñaûo chieàu

0 0

Bieåu ñoà phoái hôïp tuyeán tính

Khi = = thì Ud1 = Ud2 = 0. Luùc naøy ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô baèng khoâng. Ñoäng cô ôû traïng thaùi döøng.

Giaû söû Uc laø ñieän aùp ñieàu khieån ôû boä ñieàu khieån caàn khôûi ñoäng ÑM quay thuaän ta cho Uc = Uc1

= ,

Ud1 = , Ui2 =

G1 laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu, coøn G2 laøm vieäc ôû cheá ñoä ñôïi

Neáu baây giôø caàn giaûm cheá ñoä quay cuûa ñoäng cô

ta cho Uc = Uc2 , caùc goùc môû , , ,

. Luùc naøy do quaùn tính, neân söùc ñieän ñoäng E

cuûa ñoäng cô vaãn coøn giöõ nguyeân trò soá öùng vôùi traïng thaùi tröôùc ñoù, --> boä bieán ñoåi G1 bò khoaù laïi.Maët khaùc, neân boä bieán ñoåi G2 laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu phuï thuoäc, traû naêng löôïng tích luyõ trong ñoäng cô veà nguoàn ñieän xoay chieàu. Doøng ñieän phaàn öùng ñoåi daáu, chaûy töø M vaøo G2 ñoäng cô bò haõm taùi sinh, toác ñoä giaûm xuoáng giaù trò töông öùng vôùi .

Neáu cho ñieän aùp ñieàu khieån Uc < 0 thì G2 seõ laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu, coøn G1 laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu phuï thuoäc.

Ñaëc ñieåm cuûa sô ñoà ñaûo doøng ñang xeùt laø coù 1 doøng ñieän luùc thì chaûy töø G1 vaøo G2 , luùc thì chaûy töø G2 vaøo G1 maø khoâng qua maïch taûi. Ngöôøi ta goïi noù laø doøng tuaàn hoaøn.

Doøng tuaàn hoaøn laøm cho MBA vaø caùc tiristor seõ laøm vieäc naëng neà hôn, ñeå haïn cheá doøng ñieän tuaàn hoaøn ngöôøi ta duøng 1 ñieän caûm Lc.Giaù trò trung bình cuûa doøng tuaàn hoaøn:

Ñaët : goïi laø giaù trò töông ñoái cuûa doøng ñieän

tuaàn hoaøn

Trong ñoù: : giaù trò cöïc ñaïi cuûa doøng tuaàn

hoaønQuan heä ñöôïc trình baøy treân hình veõ. Ñieän caûm Lc phaûi ñöôïc tính toaùn sao cho giaù trò trung bình cuûa

6 2 4

1 3 5

0

0.1

0.2

0.3

0.9

30 60 90 120 150 180o o o ooo

doøng ñieän tuaàn hoaøn trong tröôøng hôïp xaáu nhaát khoâng vöôït quaù giaù trò ñònh möùc cuûa Id .

Phaàn III: TÍNH CHOÏN MAÏCH ÑOÄNG LÖÏC

A B C

1. Choïn ñoäng cô ñieän 1 chieàu:Coù caùc thoâng soá:Pñm = 31.5 kWUñm = 220 V

= 0.95Toác ñoä cuûa roâto: = 1500 voøng/phuùt.

* Ñieän aùp chænh löu khoâng taûi bao goàm:

vôùi:Uñ : ñieän aùp chænh löu 220V

: suït aùp treân ñieän trôû daây quaán MBA: =3%Ud

: suït aùp treân ñieän khaùng daây quaán MBA vaø suït aùp do hieän töôïng truøng daãn: = 2%Ud

: suït aùp treân 2 tiristor: = 2 * 2 = 4V

: suït aùp treân ñieän khaùng caân baèng: = 0.8%Ud

Vaäy ñieän aùp chænh löu khoâng taûi laø:

(V)

+ Giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän pha thöù caáp MBA:

+ Ñieän aùp ngöôïc lôùn nhaát ñaët leân tiristor:

+ Doøng ñieän trung bình chaûy trong moãi tiritor:

vôùi

Vaäy

+ Do toàn taïi doøng tuaàn hoaøn chaûy qua caùc boä bieán ñoåi G1 , G2 vaø MBA maø khoâng qua phuï taûi neân cheá ñoä laøm vieäc cuûa MBA vaø tiristor naëng neà hôn.Tröôøng hôïp toài teä nhaát doøng tuaàn hoaøn: Icc = 4% Id.

2. Choïn tiristor:Theo thöïc teá ñeå choïn Tiristor laøm vieäc an toaøn ta

phaûi choïn: Heä soá döï tröõ veà doøng ñieän Ki = 1.2 Heä soá döï tröõ veà ñieän aùp Ku= 1.6

Phaûi choïn Tiristor ít nhaát chòu ñieän aùp ngöôïc:Uim = 1.6 * 495.7 = 793.12 (V)

vaø doøng ñieän trung bình Itb = 1.2 * 25.12 = 30.144 (A)Tra baûng ta choïn Tiristor T4-50 do Lieân Xoâ cheá taïo coù

caùc thoâng soá sau:Itb = 50 (A)Uim = 0.1 1 (V)

= 1.3 (V)toof =Ig = 0.9 (A)Ug = 3 (V)

3. Tính toaùn MBA ñoäng löïc:MBA trong heä thoáng naøy coù coâng suaát côõ trung bình.

Do ñoù seõ coù lôïi veà daây quaán neáu ta taêng soá voøng daây sô caáp leân laàn vaø giaûm tieát dieän ñi laàn. Ñeå laøm ñöôïc vieäc naøy phía sô caáp phaûi noái vaø phía thöù caáp noái Y. Luùc naøy tæ soá bieán aùp laø:

Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy trong moãi pha thöù caáp cuûa MBA:

(A)

Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng chaûy trong moãi pha sô caáp:

I1 = n * I2 = 0.266 * 61.53 = 16.37 (A)Maïch töø:

Coâng suaát bieåu kieán cuûa MBA:

S = (S1 + S2) = 37346 W- Choïn maïch töø 3 truï, tieát dieän cuûa moãi truï

tính theo coâng thöùc kinh nghieäm:

vôùi MBA khoâ, k= 5 6S : coâng suaát bieåu kieán cuûa MBAc : soá truïf : taàn soá nguoàn ñieän xoay chieàu;

(cm2)

Maïch töø ñöôïc laøm baèng caùc laù theùp kó thuaät ñieän gheùp laïi vôùi nhau ñeå giaûm doøng ñieän xoaùy, toån thaát 1.3 W/kg , troïng löôïng 7.5 Kg/dm3.

Truï:- Tieát dieän thoâ cuûa truï: 10 * 6 + 2 * 2 * 6 =

84 cm2

- Tieát dieän hieäu quaû: 0.95 * 84 = 79.8 cm2

- Troïng löôïng: 7.5 * 0.798 * 2.4 * 3 = 43.1 kgQuilat (culasse):- Tieát dieän thoâ: 10 * 10 = 100 cm2

- Tieát dieän hieäu quaû: 0.95 * 100 = 95 cm2

- Troïng löôïng: 7.5 * 0.95 * 5 * 2 = 71.25 Kg- Troïng löôïng loõi theùp: 43.1 + 71.25 = 114.35 Kg

Töø caûm:* Trong caùc truï treân Bm = 1.1 (T) thì trong caùc qui laùt

ta seõ choïn:

(T)

* Daây quaán:o Soá voøng daây treân moãi pha:

Sô caáp:

voøng

Thöù caáp: voøng

o Choïn maät ñoä doøng ñieän: J1 = J2 = 3 (A/mm2)

o Ñöôøng kính daây phía sô caáp:

mm

o Ñöôøng kính daây phía thöù caáp:

mm

Tra baûng ta choïn daây coù:

d1 = 2.38 mm ; S = 6.92 mm2 ; 55.97 g/m ; 0.00278

d2 = 5.2 mm ; S = 21.24 mm2; 189g/m; r = 0.000811

OÁng daây quaán: loàng vaøo moãi truï 1 oáng daây quaán laøm baèng vaät lieäu caùch ñieän daøy 1 mm, coù baùn kính trong laø 72 mm. Vaäy baùn kính cuûa voøng daây sô caáp laø 74 mm.* Daây quaán sô caáp: 188 voøng chia thaønh 4 lôùp, giöõa 2 lôùp ñaët 1 tôø giaáy caùch ñieän, daøy 0.1 mm

Beà daøy cuûa moãi daây quaán sô caáp laø:e1 = 4 * 2.83 + 0.4 = 11.72 mm

Baùn kính trung bình cuûa moãi daây quaán: 74 +

mm

Chieàu daøi cuûa daây quaán sô caáp: m

Ñieän trôû ôû nhieät ñoä laø:

* Daây quaán thöù caáp:Giöõa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp ñeå moät khoaûng

caùch 8mm. Daây quaán thöù caáp goàm 100 voøng vaø chia thaønh 3 lôùp (3 * 30 + 10) giöõa 2 lôùp ñaët moät tôø giaáy caùch ñieän daøy 0.1mm. Beà daøy daây quaán thöù caáp:

(mm) Baùn kính trung bình cuûa daây quaán thöù caáp:

74 + 11.72 + 8 + 8 = 101.72 (mm) Ñieän trôû daây quaán ôû nhieät ñoä laø:

Chieàu daøi cuûa daây quaán thöù caáp: m

Ñieän khaùng moãi pha:

trong ñoù:r: baùn kính trung bình cuûa 2 cuoän daây

r = e1 + e2 + 4 = 11.72 + 16 + 4 = 31.72 (mm)h: chieàu cao 2 daây quaán

h = 236 mm: taàn soá goùc, a= 0.008

Ñieän aùp rôi treân ñieän khaùng:

(V)

Ñieän aùp rôi treân ñieän trôû:

(V)

Ñieän aùp chænh löu khi ñaày taûi: (V)

4. Tính choïn cuoän khaùng san baèng doøng taûi: Cuoän khaùng san baèng doøng taûi ñöôïc maéc noái tieáp vôùi ñoäng cô nhaèm muïc ñích giaûm ñoä nhaáp nhoâ cuûa doøng ñieän chænh löu ñeå ñoäng cô laøm vieäc ñöôïc toát hôn, giaûm caùc toån thaát phuï trong ñoäng cô. Thaønh phaàn soùng baäc cao cuûa doøng chænh löu

khoâng vöôït quaù 5% doøng taûi

giaù trò cuoän khaùng phaûi choïn sao cho ñaûm baûo ñieàu kieän naøy luùc ñoäng cô laøm vieäc ôû giaù trò ñònh möùc goùc môû thì doøng taûi lôùn nhaát, thaønh phaàn xoay chieàu ñieän taûi lôùn nhaát. Khai trieån Furier ñieän aùp chænh löu:

Pt maïch taûi luùc laøm vieäc:

Caân baèng caùc thaønh phaàn 1 chieàu vaø xoay chieàu:

Ud = E + RId

thöïc teá thì neân gaàn ñuùng ta coù:

töùc laø:

=>

Giaù trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn soùng haøi naøy laø:

theo ñieàu kieän raøng buoäc (A)

L: toång giaù trò cuûa ñieän caûm cuoän khaùng san baèng vaø ñieän caûm cuûa phuï taûi ñoäng cô Lpt .

L = Lsb + Lpt .

vôùi

Trong ñoù:: heä soá phuï thuoäc kieåu ñoäng cô, ta choïn ñoäng cô

daïng coù buø p : soá ñoâi cöïc tö,ø p = 2

=>

Vaäy cuoän khaùng san baèng ñöôïc choïn laø:Lsb = L – Lpt = 1.1 – 1.06 = 0.04 (mH)

5. Tính choïn cuoän khaùng caân baèng Lc

Do ñaëc tính cuûa sô ñoà ñaûo doøng noái song song ngöôïc hình caàu coù 1 doøng tuaàn hoaøn icc luùc thì chaûy töø G1 vaøo G2 , luùc thì chaûy töø G2 vaøo G1. Ñeå haïn cheá doøng tuaàn hoaøn ngöôøi ta maéc theâm cuoän ñieän caûm Lc nhö trong sô ñoà maïch löïc goïi laø cuoän khaùng caân baèng. Doøng caân baèng ñaït giaù trò lôùn nhaát khi goùc môû hoaëc Giaù trò cöïc ñaïi cuûa doøng tuaàn hoaøn

vôùi XCT = 2XC + 2Xha

=>

Trong tröôøng hôïp xaáu nhaát laø doøng iccmax khoâng vöôït quaù 10% giaù trò doøng ñieän taûi. Töùc laø:

=>

Vaäy

vôùi LCT = 2LC + 2Lba

=> vôùi

=>

6. Tính choïn thieát bò baûo veä:a) Coâng suaát toån thaát vaø laøm maùt:

Khi Tiristor môû cho doøng chaûy qua, coâng suaát beân trong seõ ñoát noùng chuùng. Maët gheùp nôi bò noùng nhaát, ta duøng kí hieäu ñeå chæ nhieät ñoä maët gheùp.

laø nhieät ñoä lôùn nhaát cho pheùp Ñoái vôùi baùn daãn Ge : Ñoái vôùi baùn daãn Si :

Tiristor raát nhaïy vôùi nhieät ñoä. Neáu khi laøm vieäc nhieät ñoä vöôït quaù nhieät ñoä cho pheùp thì duø thôøi gian raát nhoû cuõng coù theå phaù hoûng Tiristor. Vì vaäy vieäc tính toaùn nhieät ñoä maët gheùp laø caàn thieát.

Nhieät ñoä khoâng khí moâi tröôøng laøm aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï laøm vieäc an toaøn cuûa Tiristor. Khi khoâng laøm maùt thì khaû naêng chòu ñöôïc doøng khoaûng doøng ñònh möùc. Bieän phaùp laøm maùt thoâng duïng nhaát laø duøng quaït khoâng khí bao quanh caùnh taûn nhieät. Ñoái vôùi coâng suaát lôùn thì ta cho nöôùc tröïc tieáp chaûy qua caùnh taûn nhieät hoaëc ngaâm caùc thieát bò baùn daãn trong daàu bieán theá.b) Baûo veä quaù taûi vaø ngaén maïch baèng daây chaûy:

Ñeå baûo veä Tiristor traùnh bò doøng ñieän phaù hoaïi, ngöôøi ta thöôøng duøng daây chaûy taùc ñoäng nhanh. Loaïi daây chaûy naøy thöôøng laøm baèng baïc laù ñaët trong voû söù coù chöùa caùt thaïch anh hoaëc nöôùc caát.

Hoaït ñoäng cuûa doøng chaûy chia thaønh 2 giai ñoaïn: Giai ñoaïn chaïy töø t = 0 ñeán khi xuaát hieän hoà

quang. Giai ñoaïn hoà quang töø thq ñeán tc.

imax

imax

thq tc

t

Doøng ñieän chaûy qua daây daãn sinh ra nhieät löôïng Q = i2Rt, coù nhieàu caùch ñaët daây chaûy ñeå baûo veä thieát bò baùn daãn.

+ Ñaët noái tieáp vôùi töøng Tiristor+ Ñaët ôû töøng pha thöù caáp cuûa MBA+ Ñaët noái tieáp vôùi nhoùm Tiristor noái song

song+ Ñaët ôû ñaàu ra cuûa thieát bò bieán ñoåi+ Ñaët phía sô caáp cuûa MBA

Caùc thoâng soá ñaët tröng cho doøng chaûy laø ñieän aùp ñònh möùc vaø doøng ñieän ñònh möùc. Khoâng neân ñaët ñaët daây chaûy vaøo ñieän aùp cao hôn ñieän aùp cuûa daây chaûy. Doøng ñieän ñònh möùc cuûa daây chaûy phaûi baèng hoaëc lôùn hôn doøng ñieän noù baûo veä, nhöng khoâng quaù 10%.

Baûo veä rieâng bieät töøng Tiristor ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp khi 1 Tiristor bò choïc thuûng nhöng vaãn yeâu caàu boä bieán ñoåi tieáp tuïc laøm vieäc. Neáu coù n Tiristor gheùp song song maø 1 Tiristor bò choïc thuûng thì doøng taûi chia ñeàu cho (n-1) Tiristor coøn laïi. Vaäy khi choïn doøng ñinh möùc cuûa doøng taûi caàn löu yù tröôøng hôïp naøy.

c) Baûo veä quaù ñieän aùp cho Tiristor:Tiristor raát nhaïy caûm vôùi quaù ñieän aùp. Quaù ñieän

aùp ñöôïc chia thaønh 2 nguyeân nhaân chính: Nguyeân nhaân noäi taïi: ñaây laø söï tích tuï ñieän tích

döông trong caùc lôùp baùn daãn. Khi khoaù Tiristor baèng ñieän aùp ngöôïc, caùc ñieän aùp noùi treân ñoåi ngöôïc laø haønh trình taïo ra doøng ñieän ngöôïc trong thôøi gian raát ngaén. Söï bieán thieân nhanh choùng cuûa doøng ñieän ngöôïc gaây ra suaát ñieän ñoäng caûm öùng raát lôùn trong caùc ñieän caûm, luoân luoân coù caùc ñöôøng daây nguoàn daãn ñeán caùc Tiristor. Vì

i

t

t

URC

vaäy giöõa caùc anod vaø catod cuûa caùc Tiristor xuaát hieän quaù ñieän aùp.

Nguyeân nhaân ngoaøi: nguyeân nhaân naøy xaûy ra ngaãu nhieân khi caét khoâng taûi 1 MBA, khi coù saám seùt…

Ñeå baûo veä quaù ñieän aùp ngöôøi ta duøng maïch RCMaïch RC noái song song vôùi caùc Tiristor nhaèm baûo veä quaù ñieän aùp do tích tuï ñieän tích khi chuyeån maïch gaây neân.

Thoâng soá cuûa maïch RC vaøo möùc quaù ñieän aùp coù theå xaûy ra toác ñoä bieán thieân cuûa doøng ñieän chuyeån maïch, ñieän caûm treân ñöôøng daây, doøng ñieän töø hoaù MBA, vieäc tính toaùn töông ñoái phöùc taïp.

Theo kinh nghieäm, vôùi sô ñoà naøy ta coù theå choïnR = 25 , C =

Tuy nhieân, caùc loaïi Tiristor saûn xuaát gaàn ñaây coøn coù

khaû naêng chòu ñöïng cao côõ cho pheùp baûo veä

RC.

PHAÀN IV: TÍNH CHOÏN MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅNTrong thöïc teá, ngöôøi ta duøng 2 nguyeân taéc ñieàu khieån

* Nguyeân taéc ñieàu khieån thaúng ñöùng arccos:Theo nguyeân taéc naøy ngöôøi ta duøng 2 ñieän aùp

Ñieän aùp ñoàng boä Ur vöôït tröôùt ñieän aùp anod – catod

Ñieän aùp ñieàu khieån Uc laø ñieän aùp 1 chieàu coù theå ñieàu chænh ñöôïc bieân ñoä theo 2 höôùng aâm vaø döông.

Ñöôøng neùt ñöùt laø ñieän aùp anod – catod Tiristor, töø ñieän aùp naøy ngöôøi ta taïo ra Ur :

ur + uc

uc

ur

Toång ñaïi soá Ur + Uc ñöôïc ñöa ñeán ñaàu vaøo cuûa khaâu so saùnh

=>

Ngöôøi ta laáy B = Ucmax

Nhö vaäy, khi Uc bieán thieân töø - Ucmax ñeán Ucmax thì goùc bieán thieân töø . Trong ñoà aùn naøy phaàn töû ta choïn laø vi maïch TCA 780 döïa treân nguyeân taéc ñieàu khieån thaúng ñöùng (nguyeân taéc naøy seõ ñöôïc ñeà caäp trong khaâu so saùnh ôû phaàn döôùi)

TCA 780

16

1

9

8

TCA 780 laø moät vi maïch phöùc hôïp thöïc hieän ñöôïc 4 chöùc naêng cuûa moät maïch ñieàu khieån ñieän aùp ñoàng

boä, taïo ñieän aùp raêng cöa ñoàng boä, so saùnh vaø taïoxung ra.

Coù theå moâ taû hoaït ñoäng cuûa vi maïch TCA 780 baèng giaûn ñoà thoâng soá chuû yeáu cuûa TCA 780:

Ñieän aùp nuoâi : Us = 18 V. Doøng ñieän tieâu thuï : Is = 10 mA. Doøng ñieän ra : I = 50 mA. Ñieän aùp raêng cöa : Urmax = ( Us – 2) (V).

us

ucm

-usm

ucm

us

0

Ñieän trôû trong maïch taïo ñieän aùp raêng cöa:.

Ñieän aùp ñieàu khieån : (V). Doøng ñieän ñoàng boä : . Tuï ñieän : . Taàn soá xung ra : .* Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng ñieàu khieån:

Ñoái vôùi tiristor môû cho doøng ñieän chaïy qua khi ñieän aùp döông ñaët leân anoát vaø coù xung aùp döông ñaët leân cöïc ñieàu khieån.

Sau khi tiristor ñaõ môû thì xung ñieàu khieån khoâng coøn taùc duïng, doøng ñieän chaïy qua tiristor do thoâng soá cuûa maïch ñoäng löïc quyeát ñònh.* Maïch ñieàu khieån coù caùc chöùc naêng sau:

-Ñieàu chænh ñöôïc vò trí xung ñieàu khieån trong phaïm vi nöõa chu kyø döông cuûa ñieän aùp ñaët leân anoât-catoât-tiristor

-Taïo ra caùc xung ñuû ñieàu kieän môû ñöôïc tiristor, xung ñieàu khieån thöôøng coù bieân ñoä khoaûng 215v ñoä roäng xung tx phaûi lôùn hôn hoaëc baèng 10s. Tröôøng hôïp taûi coù tính caûm thì tx phaûi lôùn hôn nhieàu coù khi tx = 500s.

-Döøng ñöôïc söï phaùt xung khi coù söï coá-Phaân phoái caùc xung cho caùc keânh ñieàu khieån

theo qui luaät yeâu caàu Quaù trình taïo ra moät xung ñieàu khieån phaûi laàn löôït ñi qua caùc khaâu:

-khaâu taïo ra ñieän aùp raêng cöa cuûa ñoàng pha-khaâu so saùnh-khaâu khueách ñaïi xung

1. Khaâu taïo ra ñieän aùp raêng cöa cuûa ñoàng pha vaø khaâu so saùnh :

Khaâu taïo ñieän aùp raêng cöa cuûa ñoàng pha vaø so saùnh do vi maïch TCA780 ñaûm traùch.

TCA780 laøm vieäc theo nguyeân taéc ñieàu khieån thaúng ñöùng tuyeán tính: Theo nguyeân taéc naøy ngöôøi ta cuõng duøng 2 ñieän aùp

_Ñieän aùp ñoàng boä Ur coù daïng raêng cöa, ñoàng boä vôùi ñieän aùp ñaët treân anod – catod cuûa Tiristor.

_Ñieän aùp ñieàu khieån Uc laø ñieän aùp 1 chieàu coù theå thay ñoåi ñöôïc Toång ñaïi soá Ur + Uc ñöôïc ñöa ñeán ñaàu vaøo cuûa 1 khaâu so saùnh. Nhö vaäy, baèng caùch laøm bieán ñoåi Uc

ngöôøi ta coù theå ñieàu khieån ñöôïc thôøi ñieåm xuaát hieän xung ra, töùc laø ñieàu khieån ñöôïc goùc môû .

Quan heä giöõa vaø Uc laø:

ngöôøi ta laáy Ucmax = Urmax ñeå coù theå chaïy töø

u5

u11u10

u15

u14

u'15

u'14

u11

u10

chán 12 näúi âáút

SÔ ÑOÀ VI MAÏCH TCA780

V(t) ñieän aùp ñoàng phaTuï ñieän C10 tham gia vaøo khaâu taïo ñieän aùp xung

raêng cöa, noù ñöôïc naïp baèng doøng ñieän i töø chaân soá 10 vaø doøng i ñöôïc ñieàu chænh baèng R9 (thöôøng thì R9 = 20500k)

Doøng ñieän ñöôïc tính:

Taïi thôøi ñieåm t = to ; U10 = Uc = U11. Nhaän ñöôïc xung ra taïi chaân 15 neáu V(t) > 0 hoaëc moät xung ra ôû chaân 14 neáu V(t) < 0.

to = (C10 . U10)/I = (R9 . C10 . Uc ) / U8 goùc môû = .to

goùc môû bieán thieân töø 0180o cuõng coù theå thay ñoåi baèng caùch thay ñoåi Uc hoaëc R9

Tuï C12 coù taùc duïng khueách ñaïi ñoä roäng xung ra. Coù theå choïn C12 töø 0300pF ñeå coù ñoä roâng cuûa xung töø 30200s .Neáu muoán coù ñoä roäng xung lôùn hôn ta coù theå choïn C12 coù trò soá lôùn hôn 300pF

Us : ñieän aùp nguoàn nuoâi töø caùc chaân 6,13,16 vôùi ñieän aùp moät chieàu (Us = 18v)

Uc : ñieän aùp ñieàu khieån laáy töø chaân 11 coù ñieän aùp khoaûng 0.516v2. Khaâu khueách ñaïi xung:

Xung ra treân vi maïch TCA780 chöa ñuû lôùn ñeå coù theå môû tiristor do ñoù caàn khueách ñaïi xung coù bieân ñoä ñuû lôùn ñeå coù theå môû tiristor.

Khaâu khueách ñaïi xung bao goàm: transistor, bieán aùp xung , diot vaø caùc ñieän trôû phaân cöïc cho transistor.

Sô ñoà khaâu khueách ñaïi xung:

Us

Rc

D2

R2

BAX

R1

Rg

C

F

* Hoaït ñoäng cuûa sô ñoà:Tín hieäu vaøo laø Ve ( laø moät tín hieäu logic) ñöôïc laáy töø

chaân 14 vaø 15 cuûa TCA-Khi Ve = “1” thì transistor T baõo hoaø-Khi Ve = “0” thì Dz1 bò chaën laïi vaø transistor bò khoaùChöùc naêng töøng linh kieän trong sô ñoà:

D3 : coù nhieäm vuï höôùng doøng cung caáp cho transistor

D4 : laø diot ngaên chaën xung aâm coù theå coù khi tiristor khoaù

Rc : ñieän trôû haïn cheá doøng colectôD2 : haïn cheá quaù ñieän aùp treân caùc cöïc C,E cuûa

transistorRg : laø ñieän trôû haïn cheá doøng ñieàu khieån tiristorR3 : laø ñieän trôû aûnh höôûng bieân ñoä vaø söôøn

xung raR1 vaø R2 : laø ñieän trôû haïn cheá doøng phaân cöïc Ib

cuûa transistorGiaû thieát khi t = 0 ;Ve =”1” T môû, ñieän caûm L1 cuûa bieán

aùp xung ngaên caûn khoâng cho Ic ñaït ngay giaù trò baõo hoaø cuûa noù laø

vaäy doøng ic chæ coù theå taêng tröôûng töø töø theo luaät haøm muõ

vôùi

sau thôøi gian khoaûng 5 thì ic I1 Beân thöù caáp maùy bieán aùp xuaát hieän moät xung aùp

treân R3 ñeå môû tiristor

T

Dz1

D3

D4

R3

L

R1+

-

U

Khi t = t1 = T1 , Ve = “0”, baáy giôø iL môùi ñaït tôùi giaù trò

T bò khoaù laïi , ic = 0

Neáu khoâng coù diot D2 thì naêng löôïng seõ sinh ra

quaù ñieän aùp treân caùc cöïc C vaø E cuûa transistor. Quaù ñieän aùp naøy coù theå vöôït quaù 100v, transistor T coù theå bò phaù huyû

Diot D2 loaïi tröø hieän töôïng quaù ñieän aùp noùi treân, bôûi vì vöøa khi Ucf = Vc – Vf = 0.8v thì D2 môû cho doøng chaûy qua, noù laøm ngaén maïch hai ñieåm C vaø F. Do ñoù UCE = U+0.8 Töø t = t1 trôû ñi iL suy giaûm theo luaät

trong ñoù , R’ laø ñieän trôû cuûa cuoän caûm L1

Xeùt phaàn töû quan troïng trong khaâu khueách ñaïi xung laø BAX. Trong thöïc teá tính toaùn ngöôøi ta thöôøng boû qua ñieän caûm taûn cuûa BAX, baáy giôø coù sô ñoà thay theá sau:

R2’ ñieän trôû thöù caáp qui ñoåi sang phía sô caáp

L ñieän caûm chính cuûa BAXDöôùi daïng toaùn töû Laplace, toång trôû cuûa toaøn maïch laø:

trong ñoù ,

do ñoù Ñoä roäng cuûa xung ra:

R2’

trong ñoù: W2 soá voøng daây thöù caáp BAXS dieän tích loõi saétU2max bieân ñoä xung ran

3. Phoái hôïp goùc ñieàu khieån:Ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng cuûa ñoäng cô:

Trong ñoù: Udo = const do vaäy toác ñoä cuûa ñoäng cô phuï thuoäc vaøo . Theo nguyeân taéc ñieàu khieån thaúng ñöùng, muoán thay ñoåi goùc môû thì thay ñoåi Udk. Vôùi 2 boä Tiristor G1 vaø G2 laøm vieäc phoái hôïp ta duøng ñieàu khieån chung. Do ñoù ñieàu kieän:

vôùi ta coù Udk1, vôùi ta coù Udk2. Do ñoù, ta phaûi ñieàu khieån sao cho Udk1+ Udk2 = const. Muoán coù ñieàu ñoù, ta duøng maïch tröø sao cho:

Udk2 = Uconst – Udk1

15v uâk1

R

Ru1

R

R

u2

uâk2

Udk1 ñöa vaøo chaân 11 cuûa 3 TCA 780 ñieàu khieån G1

Udk2 ñöa vaøo chaân 11 cuûa 3 TCA 780 ñieàu khieån G2

Ñieàu khieån toác ñoä töùc laø thay ñoåi goùc môû hay chính laø thay ñoåi Udk. Trong tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta duøng 1 bieán trôû.

PHAÀN IV: TÍNH CHOÏN MAÏCH BAÛO VEÄÑoái vôùi chænh löu baùn daãn, khi tính toaùn cuõng nhö vaän haønh ta phaûi ñaët bieät löu yù ñeán vaán ñeà baûo veä quaù doøng ñieän vaø quaù ñieän aùp.

Vì van baùn daãn coù kích thöôùc nhoû, nhieät dung beù vaø maät ñoä doøng ñieän qua maët tieáp giaùp p-n lôùn neân noù raát nhaïy vôùi quaù taûi veà doøng. Haèng soá thôøi gian phaùt noùng cuûa 1 baûn Silic trong van coâng suaát lôùn côõ chæ vaøi phaàn traêm giaây. Do ñoù, khaâu baûo veä doøng ñieän ñoøi hoûi phaûi coù ñoä taùc ñoäng nhanh.

Maët van baùn daãn cuõng raát nhaïy vôùi quaù ñieän aùp. Chæ caàn toàn taïi 1 ñieän aùp ngöôïc lôùn hôn giaù trò cho pheùp trong khoaûng thì maët tieáp giaùp coù theå bò choïc thuûng veà ñieän. Tính choïn thieát bò baûo veä: a) Coâng suaát toån thaát vaø laøm maùt:

Khi Tiristor môû cho doøng chaûy qua, coâng suaát beân trong seõ ñoát noùng chuùng. Maët gheùp nôi bò noùng nhaát, ta duøng kí hieäu ñeå chæ nhieät ñoä maët gheùp. laø nhieät ñoä lôùn nhaát cho pheùp Ñoái vôùi baùn daãn Ge : Ñoái vôùi baùn daãn Si :

Tiristor raát nhaïy vôùi nhieät ñoä. Neáu khi laøm vieäc nhieät ñoä vöôït quaù nhieät ñoä cho pheùp thì duø thôøi gian raát nhoû cuõng coù theå phaù hoûng Tiristor. Vì vaäy vieäc tính toaùn nhieät ñoä maët gheùp laø caàn thieát.

Nhieät ñoä khoâng khí moâi tröôøng laøm aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï laøm vieäc an toaøn cuûa Tiristor. Khi khoâng laøm maùt thì khaû naêng chòu ñöôïc doøng khoaûng doøng ñònh möùc. Bieän phaùp laøm maùt thoâng duïng nhaát laø duøng quaït khoâng khí bao quanh caùnh taûn nhieät. Ñoái vôùi coâng suaát lôùn thì ta cho nöôùc tröïc tieáp chaûy qua caùnh taûn nhieät hoaëc ngaâm caùc thieát bò baùn daãn trong daàu bieán theá.b) Baûo veä quaù doøng ñieän: Coù 2 loaïi quaù doøng ñieän, ngaén maïch vaø quaù taûi

a. Ngaén maïch:Duøng ñeå chæ caùc tröôøng hôïp söï coá taïo ra doøng ñieän quaù lôùn nhö ngaén maïch treân taûi, treân thanh daãn thöù caáp cuûa MBA ( ngaén maïch beân ngoaøi), ngaén maïch caùc pha do choïc thuûng van ( ngaén maïch beân trong), do ñoät bieán nghòch löu.

b. Quaù taûi:Xuaát hieän trong khoâng gian laøm vieäc xaùc laäp hoaëc

quaù ñoä. Noù coù giaù trò khoâng lôùn laém vaø cho pheùp toàn taïi laâu daøi hôn.

Ñeå baûo veä Tiristor traùnh bò doøng ñieän phaù hoaïi, ngöôøi ta thöôøng duøng daây chaûy taùc ñoäng nhanh. Loaïi daây chaûy naøy thöôøng laøm baèng baïc laù ñaët trong voû söù coù chöùa caùt thaïch anh hoaëc nöôùc caát.

Hoaït ñoäng cuûa doøng chaûy chia thaønh 2 giai ñoaïn: Giai ñoaïn chay töø t = 0 ñeán khi xuaát hieän hoà

quang Giai ñoaïn hoà quang töø thq ñeán tc.

Doøng ñieän chaûy qua daây daãn sinh ra nhieät löôïng Q = i2Rt, coù nhieàu caùch ñaët daây chaûy ñeå baûo veä thieát bò baùn daãn.

+ Ñaët noái tieáp vôùi töøng Tiristor+ Ñaët ôû töøng pha thöù caáp cuûa MBA+ Ñaët noái tieáp vôùi nhoùm Tiristor noái song

song+ Ñaët ôû ñaàu ra cuûa thieát bò bieán ñoåi+ Ñaët phía sô caáp cuûa MBA

Caùc thoâng soá ñaët tröng cho doøng chaûy laø ñieän aùp ñònh möùc vaø doøng ñieän ñònh möùc. Khoâng neân ñaët ñaët daây chaûy vaøo ñieän aùp cao hôn ñieän aùp cuûa daây chaûy. Doøng ñieän ñònh möùc cuûa daây chaûy phaûi baèng hoaëc lôùn hôn doøng ñieän noù baûo veä, nhöng khoâng quaù 10%.

Baûo veä rieâng bieät töøng Tiristor ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp khi 1 Tiristor bò choïc thuûng nhöng vaãn yeâu caàu boä bieán ñoåi tieáp tuïc laøm vieäc. Neáu coù n Tiristor gheùp song song maø 1 Tiristor bò choïc thuûng thì doøng taûi chia ñeàu cho (n-1) Tiristor coøn laïi. Vaäy khi choïn doøng ñinh möùc cuûa doøng taûi caàn löu yù tröôøng hôïp naøy.

imax

imax

thq tc

t

Ta choïn loaïi daây chaûy coù thoâng soá:Uñm = 220v , Iñm = 2.5A

c) Baûo veä quaù ñieän aùp cho Tiristor:

Tiristor raát nhaïy caûm vôùi quaù ñieän aùp. Quaù ñieän aùp ñöôïc chia thaønh 2 nguyeân nhaân chính:

Nguyeân nhaân noäi taïi: ñaây laø söï tích tuï ñieän tích döông trong caùc lôùp baùn daãn. Khi khoaù Tiristor baèng ñieän aùp ngöôïc, caùc ñieän aùp noùi treân ñoåi ngöôïc laø haønh trình taïo ra doøng ñieän ngöôïc trong thôøi gian raát ngaén. Söï bieán thieân nhanh choùng cuûa doøng ñieän ngöôïc gaây ra suaát ñieän ñoäng caûm öùng raát lôùn trong caùc ñieän caûm, luoân luoân coù caùc ñöôøng daây nguoàn daãn ñeán caùc Tiristor. Vì vaäy giöõa caùc anod vaø catod cuûa caùc Tiristor xuaát hieän quaù ñieän aùp.

Nguyeân nhaân ngoaøi: nguyeân nhaân naøy xaûy ra ngaãu nhieân khi caét khoâng taûi 1 MBA, khi coù saám seùt…

Ñeå baûo veä quaù ñieän aùp ngöôøi ta duøng maïch RCMaïch RC noái song song vôùi caùc Tiristor nhaèm baûo veä

quaù ñieän aùp do tích tuï ñieän tích khi chuyeån maïch gaây neân.

Thoâng soá cuûa maïch RC vaøo möùc quaù ñieän aùp coù theå xaûy ra toác ñoä bieán thieân cuûa doøng ñieän chuyeån maïch, ñieän caûm treân ñöôøng daây, doøng ñieän töø hoaù MBA, vieäc tính toaùn töông ñoái phöùc taïp.

i

t

i

URC

Theo kinh nghieäm, vôùi sô ñoà naøy ta coù theå choïnR = 25 , C =

Tuy nhieân, caùc loaïi Tiristor saûn xuaát gaàn ñaây coøn coù

khaû naêng chòu ñöïng cao côõ cho pheùp baûo veä

RC.