Bam Xung Dc 1c_tdh4k50

§å ¸n m«n häc §iÖn tö c«ng suÊt

Néi dung : ThiÕt kÕ bé b¨m xung ¸p cho ®éng c¬ «t« mét chiÒu víi c¸c th«ng sè sau: + P = 1 kW. + U = 48 VDC. + n = 1000 v/ph. Gi¸o viªn híng dÉn:

T.S D¬ng V¨n Nghi.

Nhãm sinh viªn thùc hiÖn: NguyÔn TuÊn NghÜa. TrÇn B×nh D¬ng. NguyÔn C«ng ChiÕn. NguyÔn H÷u Nam.

1

Lêi nãi ®Çu Trong giai ®o¹n c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ nÒn kinh tÕ ®Êt níc, ngµy cµng cã nhiÒu thiÕt bÞ b¸n dÉn c«ng suÊt hiÖn ®¹i ®îc sö dông réng r·i trong trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc s¶n xuÊt, phôc vô ®êi sèng con ngêi. §Æc biÖt trong lÜnh vùc ®iÒu chØnh tù ®éng sö dông van b¸n dÉn. Trong c¸c lÜnh vùc ®iÒu chØnh tù ®éng nãi chung còng nh trong lÜnh vùc giao th«ng nãi riªng viÖc ®ßi hái cÇn cã c¸c bé ®iÒu chØnh nh»m tiÕt kiÖm n¨ng lîng ngµy cµng ®îc ®ßi hái vµ thay thÕ . Bªn c¹nh ®ã trong lÜnh vùc giao th«ng viÖc sö dông c¸c ®éng c¬ x¨ng,diezen ngµy cµng cã xu híng gi¶m v× c¸c nhîc ®iÓm nh: Tiªu hao nhiÒu n¨ng lîng, « nhiÔm m«i trêng ... §ång thêi víi c¸c thµnh tùu cña khoa häc kü thuËt th× viÖc chÕ t¹o c¸c ®éng c¬ ®iÖn ngµy cµng ®îc hoµn thiÖn . Song song víi sù ph¸t triÓn ®ã lµ sù ®ßi hái ph¶i cã bé ®iÒu khiÓn c¸c lo¹i ®éng c¬ ®ã víi chÊt lîng tèt nhÊt, tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt nh»m sö dông vµ thay thÕ c¸c ®éng c¬ cò. Bé b¨m xung ¸p mét chiÒu sö dông van b¸n dÉn trong t¬ng lai ®¸p øng ®îc nhu cÇu cÇn thiÕt vÒ bé ®iÒu khiÓn ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Néi dung cña ®å ¸n: + Ch¬ng I: Kh¸i qu¸t c«ng nghÖ. 2

+ Ch¬ng II: Giíi thiÖu mét sè m¹ch b¨m xung ¸p øng dông trong ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu. + Ch¬ng III: ThiÕt kÕ m¹ch lùc. + Ch¬ng IV: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. MÆc dï rÊt cè g¾ng trong viÖc thiÕt kÕ nhng do kiÕn thøc cã h¹n nªn kh«ng thÓ tr¸nh khái mét sè h¹n chÕ nhÊt ®Þnh, mong c¸c thÇy ®ãng gãp ý kiÕn ®Ó ®å ¸n ®îc hoµn thiÖn h¬n. §Ó hoµn thµnh ®å ¸n nµy chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù híng dÉn tËn t×nh cña thÇy D¬ng V¨n Nghi . Nhãm sinh viªn thùc hiÖn.

Ch¬ng I Kh¸i qu¸t c«ng nghÖ

1. Vai trß & øng dông cña ®éng c¬ ®iÖn trong lÜnh vùc giao th«ng. VÊn ®Ò øng dông cña ®éng c¬ ®iÖn nãi chung trong truyÒn ®éng ®iÖn s¶n xuÊt còng nh ë ®Çu m¸y kÐo lµ ®îc sö dông réng r·i. HiÖn nay trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau cña ®êi sèng, th× ®éng c¬ K§B lµ lo¹i ®éng c¬ ®îc sö dông réng r·i nhê tÝnh kinh tÕ, dÔ chÕ t¹o, chi phÝ vËn hµnh b¶o dìng söa 3

ch÷a thÊp ... Tuy nhiªn, trong mét sè lÜnh vùc nhÊt ®Þnh ®ßi hái yªu cÇu cao vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é, vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i, th× b¶n th©n ®éng c¬ K§B kh«ng thÓ ®¸p øng ®îc hoÆc nÕu thùc hiÖn ®îc th× ph¶i chi phÝ c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi ®i kÌm (nh bé biÕn tÇn ...) rÊt ®¾t tiÒn. V× vËy, ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu hiÖn t¹i vÉn lµ lo¹i ®éng c¬ kh«ng thÓ thay thÕ ®îc trong nh÷ng lÜnh vùc nãi trªn. øng dông phæ biÕn cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu hiÖn nay trong c¸c nghµnh s¶n xuÊt nh hÇm má, khai th¸c quÆng, m¸y xóc vµ ®Æc biÖt lµ trong c¸c ®Çu m¸y kÐo t¶i ë lÜnh vùc giao th«ng. §ã lµ nhê hai ®Æc ®iÓm quan träng u viÖt cña nã lµ : • Kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é tèt • Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i tèt. §Æc biÖt ë lo¹i ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp vµ hçn hîp. Ngoµi hai ®Æc tÝnh c¬ b¶n trªn, th× cÇu tróc m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu so víi ®éng c¬ K§B, ®ång thêi l¹i ®¹t chÊt lîng ®iÒu chØnh cao h¬n trong d¶i ®iÒu chØnh réng. Thùc tÕ lµ ë c¸c níc ph¸t triÓn, viÖc dïng ®éng c¬ ®iÖn thay thÕ cho c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iªzen hoÆc x¨ng lµ phæ biÕn. §ã còng lµ xu thÕ chung ®èi víi toµn thÕ giíi trong t¬ng lai. Mét mÆt lµ v× cã nguån ®iÖn réng r·i; tiÕn bé nh¶y vät vÒ c«ng nghÖ b¸n dÉn cho phÐp chÕ t¹o ®îc nhiÒu bé biÕn ®æi ®iÖn n¨ng gän nhÑ, kh¶ n¨ng giíi h¹n dßng ¸p cao & tin cËy h¬n. MÆt kh¸c, lµ ®éng c¬ ®iÖn kh«ng g©y « nhiÔm m«i trêng nh 4

c¸c lo¹i ®éng c¬ kh¸c, ®ång thêi cho hiÖu suÊt cao. §©y lµ mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm quan träng ®a ®Õn viÖc ®a ®éng c¬ ®iÖn vµo giao th«ng ngµy cµng réng r·i h¬n. Trong thùc tÕ, ë c¸c níc ph¸t triÓn nh Mü, §øc, Ph¸p, TQ.. . ®a sè hÖ thèng ®êng s¾t dïng ®éng c¬ ®iÖn kÐo ®Çu m¸y ®Òu ®îc cung cÊp b»ng ®iÖn ¸p mét chiÒu qua ®êng d©y trªn kh«ng hoÆc ®êng ray thø ba. §èi víi hÖ thèng ®êng s¾t trong thµnh phè cã ®Æc ®iÓm lµ kho¶ng c¸ch ng¾n, mËt ®é giao th«ng cao th× viÖc dïng trùc tiÕp hÖ thèng ®êng d©y mét chiÒu lµ thÝch hîp. Nhng ®èi víi trêng hîp kho¶ng c¸ch xa h¬n, nh gi÷a c¸c thµnh phè víi nhau, th× viÖc dông hÖ thèng mét chiÒu lµ kh«ng kinh tÕ. Trong trêng hîp nµy ngêi ta lÊy t líi ®iÖn xoay chiÒu mét pha cã tÇn sè 50Hz ÷ 60Hz vµ cã ®iÖn ¸p kho¶ng 25kV sau ®ã qua h¹ ¸p cÊp vµo bé chØnh lu ®îc nguån mét chiÒu. Th«ng thêng cÊp ®iÖn ¸p cña hÖ thèng tÇu kÐo ®êng s¾t trong thµnh phè dïng ®iÖn mét chiÒu tõ 600 ÷ 700V (víi TH ®êng ray thø ba) hoÆc 1500V (víi TH ®êng d©y trªn kh«ng). Trong c¶ hai trêng hîp trªn th× ngêi ta t¹o dßng mét chiÒu b»ng c¸ch chØnh lu tõ líi ®iÖn xoay chiÒu víi hÖ sè ®Ëp m¹ch lµ 12 ®Ó cã chÊt lîng cao. §èi víi «t« ®iÖn ngêi ta còng lÊy tõ ®êng d©y trªn kh«ng nÕu c«ng suÊt ®éng c¬ truyÒn t¶i lín. HiÖn nay, trong mét sè lo¹i ®éng c¬ kÐo t¶i giao th«ng cã c«ng suÊt nhá, th× ngêi ta dïng nguån ac-quy kÌm theo bé biÕn ®æi gän nhÑ thuËn tiÖn cho tÝnh linh ho¹t trong vËn t¶i. Nhng nhîc ®iÓm rÊt râ cña lo¹i dïng nguån ac-quy lµ chØ ch¹y ®îc qu·ng ®êng ng¾n, ®iÒu 5

nµy g©y bÊt tiÖn cho ngíi sö dông. V× vËy lo¹i nµy chØ kh¶ dông trong trêng hîp c«ng nghÖ chÕ t¹o ac-quy tiÕn bé h¬n n÷a vµ thùc tÕ lo¹i dïng nguån truyÒn t¶i hiÖn nay vÉn lµ chñ yÕu trong truyÒn ®éng giao th«ng. Trong khu«n khæ ®å ¸n nµy víi ®Ò tµi thiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu trong «t«, nªn ®Ó lµm râ tÝnh quan träng cña ®éng c¬ mét chiÒu trong lÜnh vùc nµy tríc hÕt ta ph©n tÝch râ ®Æc thï cña truyÒn ®éng trong lÜnh vùc giao th«ng. 2. Ph©n tÝch ®Æc thï vÒ truyÒn ®éng trong giao th«ng. Cã thÓ nªu ra ®Æc ®iÓm quan träng vÒ truyÒn ®éng trong lÜnh vùc giao th«ng lµ: + Yªu cÇu cao trong viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é; bao gåm nh÷ng yªu cÇu vÒ d¶i ®iÒu chØnh réng, ®é tr¬n ®iÒu chØnh, ®iÒu chØnh ph¶i ªm, khëi ®éng ®éng c¬ nhanh. + Yªu cÇu cao vÒ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i, v× t¶i kÐo cña ®Çu m¸y lµ kh«ng cè ®Þnh Ngoµi ra, truyÒn ®éng trong giao th«ng cßn ®ßi hái cao vÒ ®é an toµn khi vËn hµnh. Muèn vËy viÖc thiÕt kÕ ph¶i ®¶m b¶o ®a ra ®îc mét s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n tin cËy, dÔ thao t¸c trong vËn hµnh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ « - t«. V× thùc tÕ trong lÜnh vùc giao th«ng cßn ®ßi hái truyÒn ®éng cã ®¶o chiÒu, nªn viÖc thiÕt kÕ còng chó träng ®Õn vÊn ®Ò ®¶o chiÒu quay ®éng c¬. 6

Thùc chÊt cña viÖc ®iÒu khiÓn «-t« còng nh ®Çu m¸y kÐo lµ viÖc ®iÒu khiÓn ®éng c¬ kÐo t¶i. V× vËy, tríc tiªn ta ®i giíi thiÖu mét vµi ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, råi tõ ®ã ®a ra quyÕt ®Þnh chän lo¹i ®éng c¬ thÝch hîp cho truyÒn ®éng trong lÜnh vùc ®ang ®Ò cËp tíi.

3. Giíi thiÖu mét sè lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. a. §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp hoÆc song song. Ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: BiÓu thÞ quan hÖ gi÷a tèc ®é (n)vµ m«men (M) ω=

U u Ru + R f − .M KΦ ( KΦ ) 2

Víi nh÷ng ®iÒu kiÖn U=const, It=const th× tõ th«ng cña ®éng c¬ hÇu nh kh«ng ®æi. V× vËy quan hÖ trªn lµ tuyÕn tÝnh vµ ®êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ lµ ®êng th¼ng. Do R rÊt nhá, nªn khi t¶i

ω

thay ®æi tõ kh«ng ®Õn ®Þnh

ω0

møc th× tèc ®é gi¶m rÊt Ýt cho nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ M M®

®iÖn kÝch thÝch song song rÊt cøng. Víi ®Æc ®iÓm nh vËy, ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch song

song ®îc dïng trong nh÷ng trêng hîp tèc ®é hÇu nh kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi.

7

b. §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp. ë ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp, dßng ®iÖn kÝch thÝch chÝnh lµ dßng ®iÖn phÇn øng : I t= I=I. VËy trong ph¹m vi kh¸ réng cã thÓ biÓu thÞ: Φ=KΦ.I trong ®ã hÖ sè tû lÖ KΦ chØ lµ h»ng sè trong vïng I <0,8I®m ; cßn khi I >(0,8 ÷ 0,9)I®m th× h¬i gi¶m xuèng do hiÖn tîng b·o hoµ m¹ch tõ. Nh vËy, biÓu thøc ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng: Φ2 M=CM.Φ.I=CM. KΦ

⇒ n=

C M .U Ce. K Φ .M

−

Ru C e .K Φ

nÕu bá qua R th×: n =

U M

hay: M=

U2 n2

Nh vËy khi m¹ch tõ cha b·o hoµ, ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp cã d¹ng lµ ®êng hypebol bËc hai. Ta thÊy, ë ®éng c¬ mét

ω*

chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp, tèc ®é quay n gi¶m rÊt nhanh khi M t¨ng. Vµ khi mÊt t¶i (M=0, I=0) M* M®

th× n cã trÞ sè rÊt lín. V× vËy thêng chØ cho phÐp ®éng c¬

lµm viÖc víi t¶i tèi thiÒu P2=(0,2 ÷ 0,25)P®m. Tõ d¹ng ®Æc tÝnh c¬ ta còng cã nhËn xÐt lµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp rÊt mÒm ⇒ ®éng c¬ nèi tiÕp rÊt u viÖt trong 8

nh÷ng n¬i cÇn më m¸y nÆng nÒ vµ cÇn tèc ®é thay ®æi trong mét vïng réng. c. §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp: Lo¹i nµy ®îc chÕ t¹o gåm hai cuén d©y nèi tiÕp vµ song song. T¸c dông cña d©y quÊn kÝch thÝch song song vµ nèi tiÕp bï nhau hoÆc ngîc nhau. Trªn thùc tÕ ngêi ta chØ sö dông lo¹i kÝch thÝch hçn hîp bï v× ®éng c¬ ngîc kh«ng ®¶m b¶o ®îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc æn ®Þnh. §éng c¬ kÝch thÝch hçn hîp bï cã ®Æc tÝnh c¬ mang tÝnh chÊt trung gian gi÷a hai lo¹i kÝch thich song song vµ nèi tiÕp. Khi t¶i t¨ng th× tõ th«ng t¨ng, do ®ã ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch hçn hîp bï mÒm h¬n so víi ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch song song. Tuy nhiªn møc ®é t¨ng cña tõ th«ng kh«ng m¹nh nh ë ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp cho nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp bï cøng h¬n so víi ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp. ViÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp ®îc ®iÒu chØnh nh ë trêng hîp ®éng c¬ kÝch thÝch song song; dï r»ng vÒ nguyªn t¾c cã thÓ ¸p dông nh÷ng ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é dïng cho ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp. Tõ nh÷ng tÝnh chÊt cña tõng lo¹i ®éng c¬ nh ®· tr×nh bµy ë trªn, so s¸nh víi ®Æc tÝnh t¶i vµ nh÷ng yªu cÇu cña truyÒn ®éng trong lÜnh vùc giao th«ng ta thÊy r»ng lo¹i ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp vµ kÝch thÝch hçn hîp kiÒu bï lµ ®¸p øng ®îc nh÷ng yªu cÇu vÒ truyÒn ®éng. Ta cã thÓ nªu u ®iÓm cña hai 9

lo¹i ®éng c¬ nµy so víi ®éng c¬ kÝch thÝch ®éc lËp hoÆc song song ®øng trªn quan ®iÓm xÐt sù phï hîp víi ®Æc tÝnh t¶i: + §Æc tÝnh c¬ mÒm vµ ®é cøng thay ®æi theo phô t¶i. §iÒu nµy rÊt thÝch hîp trong giao th«ng cã yªu cÇu tèc ®é thay ®æi theo t¶i. + Cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín vÒ m«men vµ kh¶ n¨ng khëi ®éng tèt h¬n. Nhê vËy cho phÐp lµm viÖc ë m«i trêng kÐo t¶i nÆng nÒ. + V× tõ th«ng cña ®éng c¬ chØ phô thuéc vµo dßng phÇn øng I nªn kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña ®éng c¬ kh«ng chÞu ¶nh hëng cña sôt ¸p líi ®iÖn nªn rÊt thÝch hîp cho nh÷ng truyÒn ®éng dïng trong nghµnh giao th«ng cã ®êng d©y cung cÊp ®iÖn ®i kÌm theo t¶i. Thùc tÕ trong lÜnh vùc nµy ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp ®îc sö dông. Tuy nhiªn ngêi ta còng dïng c¶ ®éng c¬ kÝch thÝch hçn hîp v× nã cho phÐp thùc hiÖn h·m t¸i sinh n¨ng lîng mµ vÉn ®¶m b¶o tèt c¸c yªu cÇu truyÒn ®éng.

4. C¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬. ViÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÐo t¶i trong giao th«ng cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p ®iÖn kÕt hîp c¶ ph¬ng ph¸p c¬ qua c¬ cÊu b¸nh r¨ng ®Ó t¨ng d¶i ®iÒu chØnh.

10

§iÒu chØnh b»ng ph¬ng ph¸p ®iÖn cµng tèt bao nhiªu cµng gi¶m ®é phøc t¹p & cång kÒnh cña c¬ cÊu c¬ khÝ bÊy nhiªu. Thùc tÕ tån t¹i hai ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu: 

§iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬; tøc lµ thay ®æi U.



§iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch kÝch tõ ; tøc lµ thay ®æi tõ th«ng Φ.

Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi Φ cã thÓ thay ®æi ®îc liªn tôc & gi÷ ®îc hiÖu suÊt cña ®éng c¬ lµ kh«ng ®æi v× sù ®iÒu chØnh dùa trªn viÖc t¸c dông lªn m¹ch kÝch thÝch cã c«ng suÊt nhá so víi c«ng suÊt ®éng c¬. Nhng do b×nh thêng ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc, øng víi kÝch thÝch tèi ®a (Φ=Φ®m=Φmax), nªn chØ cã thÓ ®iÒu chØnh theo híng gi¶m tõ th«ng; tøc lµ ®iÒu chØnh tèc ®é trong vïng trªn tèc ®é & giíi h¹n ®iÒu chØnh tèc ®é bÞ h¹n chÕ bëi c¸c ®iÒu kiÖn c¬ khÝ vµ ®¶o chiÒu quay nªn ph¬ng ph¸p nµy kh«ng thÝch hîp trong trêng hîp ®éng c¬ kÐo t¶i giao th«ng. Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ chØ cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é quay díi tèc ®é ®Þnh møc v× kh«ng thÓ n©ng cao ®iÖn ¸p lªn trªn U®m cña ®éng c¬. Ph¬ng ph¸p nµy cho phÐp ®iÒu chØnh triÖt ®Ó v× cã nh÷ng u ®iÓm sau: + HiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao. + Kh«ng cã tæn hao trong m¸y ®iÖn khi ®iÒu chØnh. 11

+ ViÖc thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng, cô thÓ lµ gi¶m U ⇒ m«men ng¾n m¹ch Mnm gi¶m, dßng ng¾n m¹ch Inm gi¶m; ®iÒu nµy rÊt cã ý nghÜa trong lóc khëi ®éng ®éng c¬. + §é sôt tèc tuyÖt ®èi trªn toµn d¶i ®iÒu chØnh øng víi mét m«men lµ nh nhau. + §iÒu chØnh tr¬n trong toµn bé gi¶i ®iÒu chØnh. Tuy vËy, ph¬ng ph¸p nµy ®ßi hái c«ng suÊt ®iÒu chØnh cao, vµ ®ßi hái ph¶i cã nguån ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh ®îc. Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ta thÊy viÖc chän ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng lµ thÝch hîp cho ®éng c¬ kÐo t¶i giao th«ng. MÆc dï, d¶i ®iÒu chØnh chØ cho phÐp thÊp h¬n tèc ®é ®Þnh møc nh ta cã thÓ më réng d¶i ®iÒu chØnh nhê kÕt hîp víi c¬ cÊu c¬ khÝ nh ®· ®Ò cËp ë trªn. 5. Giíi thiÖu nguyªn lý chung cña bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu. Nh ë trªn ®· ®Ò cËp, ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®îc lùa chän trong ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬. Thùc tÕ, ®Ó thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ «-t« ngêi ta cã thÓ thay ®æi gãc më chËm α nÕu dïng bé biÕn ®æi lµ hÖ thèng chØnh lu, hoÆc thay ®æi tÇn sè b¨m trong trêng hîp bé biÕn ®æi lµ bé b¨m xung ¸p mét chiÒu. ViÖc sö dông hÖ thèng chØnh lu tiristor - ®éng c¬ chØ øng dông trong trêng hîp t¶i cña nã lµ lo¹i ®éng c¬ c«ng suÊt lín, sö dông s¬ ®å chØnh lu tiristor – ®éng c¬ mét chiÒu lu«n ®i kÌm

12

theo viÖc ®a thªm bé läc kång kÒnh nªn chØ kh¶ dông cho truyÒn ®éng ®Çu m¸y tÇu ®iÖn kÐo t¶i lín. Víi lo¹i ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th× viÖc dïng bé b¨m xung ¸p mét chiÒu lµ phï hîp. V× thiÕt bÞ b¨m xung lµm viÖc víi hiÖu suÊt cao (theo tÝnh to¸n lµ xÊp xØ b»ng 1); Ýt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é vµ ®iÒu kiÖn m«i trêng v× tham sè ®iÒu kiÓn lµ thêi gian ®ãng më; ®Æc biÖt lµ cã kÝch thíc nhá gän (tÝnh c¶ läc), nªn rÊt phï hîp víi «t« ®iÖn. Sau ®©y giíi thiÖu nguyªn lý chung cña bé b¨m xung, ®ång thêi ph©n tÝch kh¸i lîc vÒ c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña bé b¨m xung - ¸p còng nh vÊn ®Ò lùa chän thiÕt bÞ ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu vÒ chØ tiªu kü thuËt vµ kinh tÕ.

K

• ChØnh l­ u kh«ng ®iÒu khiÓn

C1

•

L2

•

• C2

D

•

T¶i

•

S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m xung ¸p mét chiÒu

Trªn s¬ ®å th× bé b¨m xung ¸p lµm viÖc nh mét c«ng t¸c t¬ tÜnh (K) ®ãng më liªn tôc 1 c¸ch chu k× . Nhê vËy mµ biÕn ®æi ®îc ®iÖn ¸p mét chiÒu kh«ng ®æi E thµnh c¸c xung ®iÖn 13

¸p mét chiÒu Utb cã trÞ sè cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc. §iÖn ¸p Utb nµy ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ sÏ lµm thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ « t«. Khi bé b¨m xung ¸p lµm viÖc ë chÕ ®é gi¶m ¸p th× 0
më chËm nªn chØ sö dông réng r·i ë tÇn sè ®ãng më thÊp (díi 500Hz). Transistor MOS thÝch hîp víi d¶i tÇn sè chuyÓn m¹ch cao h¬n 100KHz. Transistor c«ng suÊt thÝch hîp víi d¶i tÇn tõ 20->100Khz,cã gi¸ thµnh rÎ h¬n,tæn hao Ýt h¬n MOS. Víi hÖ thèng dïng Transistor th× yªu cÇu lµm m¸t kh«ng cao b»ng Tiristor,nhng Tiristor l¹i cho phÐp dÔ b¶o vÖ chèng l¹i c¸c sù cè h¬n Transistor .V× vËy ë nh÷ng m«i trêng lµm viÖc nÆng nÒ viÖc sö dông Transistor lµ h¹n chÕ. ViÖc sö dông lo¹i linh kiÖn nµo dïng trong bé biÕn ®æi trong thùc tÕ lµ dùa vµo kh¶ n¨ng kinh tÕ kü thuËt vµ trong nhiÒu trêng hîp th× viÖc lùa chän kh«ng râ rµng . Ngoµi sù ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè kü thuËt lµ tÇn sè ®ãng c¾t, giíi h¹n vÒ c¸c linh kiÖn th× chÊt lîng ®iÒu chØnh tèc ®é «t« cßn phô thuéc vµo c¶ c¬ cÊu ®iÒu chØnh lµ kÝn hay hë. Dïng s¬ ®å ®iÒu chØnh kÝn (cã vßng ph¶n håi) sÏ t¨ng thªm tÝnh æn ®Þnh tèc ®é víi mét tÇn sè ®ãng c¾t nhÊt ®Þnh, n©ng cao ®îc chÊt lîng ®iÒu chØnh. Trªn ®©y giíi thiÖu nh÷ng nÐt kh¸i qu¸t nhÊt vÒ c«ng nghÖ. ViÖc thiÕt kÕ chi tiÕt xin dµnh cho c¸c môc díi ®©y.

15

Ch¬ng II Bé b¨m xung ¸p mét chiÒu

Nh ®· giíi thiÖu ë ch¬ng tríc, bé b¨m xung ¸p mét chiÒu cã nhiÒu u ®iÓm trong truyÒn ®éng giao th«ng. Bé b¨m xung ¸p biÕn ®æi ®îc ®iÖn ¸p mét chiÒu tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nguån US mét c¸ch tr¬n liªn tôc. PhÇn trªn còng ®· ®Ò cËp tíi nguyªn lý chung cña bé biÕn ®iÖn ¸p mét chiÒu, ë ch¬ng nµy ta ®i chi tiÕt giíi thiÖu tæng quan nguyªn lý ®iÒu chØnh, c¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ mét sè s¬ ®å b¨m xung ¸p thùc tÕ.

I.

Nguyªn lý Nguyªn lý chung lµ biÕn ®æi gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p mét chiÒu

ë c¸c møc kh¸c nhau. Ura

US

BB§ mét chiÒ u

Ura t1

t2 T

Ura lµ mét d·y xung vu«ng (lý tëng) cã ®é réng t1 vµ ®é nghØ t2. §iÖn ¸p ra b»ng gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p xung. 16

t

Nguyªn lý c¬ b¶n cña c¸c bé biÕn ®æi nµy lµ ®iÒu khiÒn c¸c phÇn tö c«ng suÊt b»ng ph¬ng ph¸p xung. §Ó cã hiÖu suÊt lín th× ®iÖn ¸p sôt trªn c¸c phÇn tö c«ng suÊt ë tr¹ng th¸i më ph¶i nhá, dßng qua nã ë tr¹ng th¸i më rÊt nhá.

II.

Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra

Cã hai ph¬ng ph¸p: 

Thay ®æi ®é réng xung (t1).

 Thay ®æi tÇn sè xung (T hoÆc f). 1. Ph¬ng ph¸p thay ®æi ®é réng xung Néi dung cña ph¬ng ph¸p nµy lµ thay ®æi t1, gi÷ nguyªn T ⇒ Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ra khi thay ®æi ®é réng lµ: U tai =

trong ®ã ®Æt: ε =

t1 .U S = ε .U S T

t1 lµ hÖ sè lÊp ®Çy, cßn gäi lµ tØ sè chu T

kú. Nh vËy theo ph¬ng ph¸p nµy th× d¶i ®iÒu chØnh cña Ura lµ réng (0 < ε ≤ 1). 2. Ph¬ng ph¸p thay ®æi tÇn sè xung Néi dung cña ph¬ng ph¸p nµy lµ thay ®æi T, cßn t1=const. Khi ®ã: U tai =

t1 .U S = t1 . f .U S T

17

1

VËy Ura=US khi f = t vµ Ura=0 khi f=0. 1 Ngoµi ra cã thÓ phèi hîp c¶ hai ph¬ng ph¸p trªn. Thùc tÕ ph¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é réng xung ®îc dïng phæ biÕn h¬n v× ®¬n gi¶n h¬n, kh«ng cÇn thiÕt bÞ biÕn tÇn ®i kÌm.

III.

C¸c d¹ng c¬ b¶n

Dùa vµo c¸ch m¾c kho¸ xung, c¸c bé läc vµ nguån cung cÊp mµ cã c¸c d¹ng s¬ ®å sau: 1. BiÕn ®æi h¹ ¸p: S¬ ®å nguyªn lý nh sau:

U S

Ur a

D1

L1

C läc

T¶ i

PhÇn tö ®iÒu chØnh quy íc lµ kho¸ K ( thùc tÕ lµ Tiristor hoÆc Tranzitor). §Æc ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ kho¸ K, cuén c¶m vµ t¶i m¾c nèi tiÕp. T¶i cã tÝnh chÊt c¶m kh¸ng hoÆc dung kh¸ng. Bé läc L & C. §i-«t m¾c ngîc víi Ura ®Ó tho¸t dßng t¶i khi kho¸ K ng¾t. 18

+ K ®ãng ⇒ US ®îc ®Æt vµo ®Çu cña bé läc. Lý tëng th× Ut¶i = US (nÕu bá qua sôt ¸p trªn c¸c van trong bé biÕn ®æi). + K më ⇒ hë m¹ch gi÷a nguån vµ t¶i, nhng vÉn cã dßng It¶i do n¨ng lîng tÝch luü trong cuén L vµ Lt¶i, dßng ch¹y qua D, do ®ã Ura=Ut¶i’ =0. Nh vËy, Ut¶i tb ≤ US. T¬ng øng ta cã bé biÕn ®æi h¹ ¸p. §Æc tÝnh truyÒn ®¹t: WI =

U tai =α US

2. BiÕn ®æi t¨ng ¸p: S¬ ®å nh sau: D1

L1

U S

Ur

K

a

C läc

T¶ i

§Æc ®iÓm: L1 nèi tiÕp víi t¶i, Kho¸ K m¾c song song víi t¶i. Cuén c¶m L1 kh«ng tham gia vµo qu¸ tr×nh läc gîn sãng mµ chØ cã tô C ®ãng vai trß nµy. + K ®ãng, dßng ®iÖn tõ +US qua L1 → K → -US. Khi ®ã D t¾t v× trªn tô cã UC (®· ®îc tÝch ®iÖn tríc ®ã).

19

+ K ng¾t, dßng ®iÖn ch¹y tõ +US qua L1 → D → T¶i. V× tõ th«ng trong L1 kh«ng gi¶m tøc thêi vÒ kh«ng do ®ã trong L1 xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m eL = w

dΦ , cã cïng cùc tÝnh dt

US. Do ®ã tæng ®iÖn ¸p: U=US+eL → lµm D th«ng → Ut¶i=U+eL. VËy ta cã bé biÕn ®æi t¨ng ¸p.

S

§Æc tÝnh cña bé biÕn ®æi lµ tiªu thô n¨ng lîng tõ nguån US ë chÕ ®é liªn tôc vµ n¨ng lîng truyÒn ra t¶i díi d¹ng xung nhän. §Æc tÝnh truyÒn ®¹t: WI =

U tai 1 = US 1−ε

3. BiÕn ®æi ®¶o cùc: S¬ ®å m¾c nh sau: D1

U S

Ur a

L1

K

C läc

T¶ i

L1 chØ ®ãng vai trß tÝch luü n¨ng lîng. C ®ãng vai trß läc. + K ®ãng, trªn L1 cã US, dßng ch¹y tõ +US → K → L1 → -US. N¨ng lîng tÝch luü trong cuén c¶m L1; ®i-«t D t¾t; Ut¶i=UC, tô C phãng ®iÖn qua t¶i. 20

+ K ng¾t, cuén c¶m L1 sinh ra søc ®iÖn ®éng ngîc chiÒu víi trêng hîp ®ãng ⇒ D th«ng ⇒ n¨ng lîng tõ trêng n¹p vµ C, tô C tÝch ®iÖn; Ut¶i sÏ ngîc chiÒu víi US. VËy ®iÖn ¸p ra trªn t¶i ®¶o dÊu so víi US. Gi¸ trÞ tuyÖt ®èi |Ut¶i| cã thÓ lín h¬n hay nhá h¬n US. 4. BiÕn ®æi c«ng suÊt lín theo nguyªn lý nhiÒu nhÞp: §Æc ®iÓm: M¾c song song n bé biÕn ®æi riªng lµm viÖc cïng mét t¶i vµ nguån US. §Ó gi¶m ®é gîn sãng cña It¶i vµ Ut¶i , c¸c kho¸ K1, K2, K3, … lµm viÖc lÖch pha nhau mét gãc 2π/n. Khi ®ã mçi bé biÕn ®æi chÞu dßng ®iÖn It¶i/n ; tÇn sè lµm viÖc f=fΣ/n. Cã thÓ lµm viÖc ë hai chÕ ®é : lÇn lît vµ ®ång thêi. NhËn xÐt: C¸c bé biÕn ®æi (3 & 4) cã u ®iÓm ë chç lµ cho phÐp nhËn ®îc ®iÖn ¸p ra t¶i Ut¶i cao h¬n ®iÖn ¸p nguån cung cÊp US, song chóng chØ thÝch hîp víi d¶i c«ng suÊt nhá nªn Ýt th«ng dông.

IV.

Mét sè s¬ ®å b¨m xung ¸p Thùc tÕ cã rÊt nhiÒu s¬ ®å b¨m xung ¸p mét chiÒu víi

nhiÒu ®Æc ®iÓm kh¸c nhau tuú môc ®Ých sö dông, song chóng ®Òu lµm viÖc dùa trªn nh÷ng nguyªn lý cña c¸c d¹ng c¬ b¶n nh ®· giíi thiÖu ë môc trªn. Díi ®©y xin giíi thiÖu hai s¬ ®å b¨m xung ¸p:

21

 Mét lo¹i cho phÐp t¸i sinh n¨ng lîng vµ cho dßng t¶i liªn tôc.  Mét lo¹i cho phÐp ®¶o chiÒu dßng t¶i, thùc hiÖn ®îc h·m t¸i sinh n¨ng lîng vµ cã thÓ ¸p dông ®îc nhiÒu chÕ ®é ®iÒu khiÓn kh¸c nhau. 1. S¬ ®å b¨m xung ¸p lo¹i B. S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m xung ¸p lo¹i nµy nh sau: •

•

• S1

L1

C

US

•

• S2

•

D2

•

•

R

id ud

D1

E

•

Gi¶i thÝch: + S1, S2 lµ lo¹i ®iÒu khiÓn hoµn toµn. + T¶i cña bé b¨m xung ¸p lµ ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp cã thÓ thay thÕ b»ng R-L-E; trong ®ã E lµ søc ph¶n ®iÖn ®éng cña ®éng c¬. + D1lµ Diod hoµn n¨ng lîng ;D2 lµ diod cã t¸c dông tr¶ n¨ng lîng t¸i sinh cho nguån. 1.1. Ho¹t ®éng cña s¬ ®å : §Ó chiÒu dßng ®iÖn t¶i nh h×nh vÏ ta cho S1 ho¹t ®éng nh mét kho¸ ®ãng c¾t ;cßn S2 kh«ng lµm viÖc .Khi S1 më dßng ®iÖn tõ nguån ch¶y qua S1 qua t¶i vµ trë vÒ ©m nguån 22

.Khi S1 kho¸ dßng t¶I ®îc khÐp m¹ch qua ®iod D1 ®¶m b¶o dßng t¶I lµ liªn tôc ngay c¶ khi S1 kho¸ . §Ó ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ (dßng id) ta cho S2 vµ D2 vµo vËn hµnh cßn S1 ng¾t. Khi ®ã ,do qu¸n tÝnh ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu cò mÆc dï bÞ ng¾t ra khái nguån → E > 0. Lóc nµy m¹ch t¶i chØ cã nguån duy nhÊt E khÐp m¹ch qua S2 → xuÊt hiÖn dßng ®iÖn ch¹y ngîc l¹i chiÒu ban ®Çu .C«ng suÊt ®iÖn tõ cña ®éng c¬ lµ:P®t= Id.E > 0. C«ng suÊt lóc nµy ®îc tÝch luü trong cuén c¶m L. Khi S2 ng¾t, trªn ®iÖn c¶m L sinh ra søc ®iÖn ®éng tù c¶m (∆UL) cïng chiÒu víi E.Tæng hai søc ®iÖn ®éng nµy lín h¬n ®iÖn ¸p nguån US lµm D2 dÉn ngîc dßng vÒ nguån vµ tr¶ l¹i phÇn n¨ng lîng ®· tÝch luü trong cuén c¶m L. §Ó ®¶m b¶o S 2 dÉn dßng ®iÖn ngîc ngay khi dßng thuËn qua D1 t¾t ta ph¸t xung vµo më S2 ®ång thêi víi viÖc ph¸t xung kho¸ S1.Sau ®©y lµ biÓu ®å d¹ng sãng m« t¶ ho¹t ®éng cña sơ đồ:

23

i®k1

i®k2

ud US

Ud

id Id

iS

iD1

iD2

BiÓu ®å d¹ng sãng dßng, ¸p Tõ biÓu ®å d¹ng sãng ta cã nhËn xÐt : 24

+ Dßng qua phÇn øng ®éng c¬ lµ liªn tôc nÕu ta ®¶m b¶o S2 dÉn tríc hoÆc ngay sau khi dßng qua D1 t¾t. + Dßng ®iÖn qua phÇn øng ®éng c¬ cã phÇn ©m nªn gi¸ trÞ trung b×nh cña nã cã thÓ nhá bÊt kú ,thËm chÝ b»ng 0 hoÆc ©m .§iÒu nµy cã thÓ ®iÒu khiÓn ®îc b»ng c¸ch thay ®æi thêi gian dÉn cña S1 vµ S2.  NhËn xÐt: ¦u ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ: + Dßng qua t¶i lu«n lµ liªn tôc,do ®ã t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho ®éng c¬ ho¹t ®éng ªm. + Cã thÓ thùc hiÖn ®îc qu¸ tr×nh t¸i sinh n¨ng lîng. 1.2. C¸c biÓu thøc cã liªn quan: V× t¶i lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nªn ta cã thÓ thay thÕ b»ng t¶i R-L-E, trong ®ã: E: Søc ph¶n ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ R: §iÖn trë d©y quÊn cña ®éng c¬ L: §iÖn c¶m d©y quÊn cña ®éng c¬ a. X¸c ®Þnh Imax vµ Imin :  Khi H ®ãng m¹ch (t¬ng ®¬ng víi viÖc më S1) ta cã : L

did + Rid + E = U S dt

⇔

di d (U − E ) + ai d = S dt R

;

víi

a=

R L

Sö dông ph¬ng ph¸p biÕn ®æi Laplace ta ®îc: 25

pI d ( p ) − I d (0) + aI d ( p ) =

(U ó − E ) a R p

Khi míi b¾t ®Çu cho bé biÕn ®æi lµm viÖc th× Id=0. Nhng sau mét vµi chu kú, dßng Id sÏ biÕn ®éng vµ x¸c lËp gi÷a hai gi¸ trÞ Imax vµ Imin ( Do D1 & D2 dÉn khi S1 kho¸). Do ®ã Id(0)=Imin . Thay vµo ph¬ng tr×nh trªn ta ®îc: pI d ( p) + aI d ( p) =

(U ó − E ) a + I min R p

⇔ ( p + a) I d ( p) =

(U ó − E ) a + I min R p

⇔ I d ( p) =

(U ó − E ) a I + min R( p + a) p ( p + a)

Tra b¶ng gèc ¶nh ta t×m ®îc: i d (t ) =

Uó − E .(1 − e −at ) + I min .e −at R

 Khi m¹ch hë ( t¬ng ®¬ng víi viÖc kho¸ S1 më S2).

Ta cã ph¬ng tr×nh trong giai ®o¹n D1 dÉn : L

di d + Rid + E = 0 dt

(V× tÇn sè ®ãng c¾t cao nªn coi nh E kh«ng ®æi trong suèt qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña bé b¨m xung ) T¬ng tù nh vËy ta t×m ®îc nghiÖm i (t ) = −

E .[1 − e −a ( t −εT ) ] + I max e −a ( t −εT ) R

VËn dông c¸c s¬ kiÖn : 26

t=εT ⇒ Id=Imax t=T ⇒ Imin=Id ⇒ I max

−1

U 1 − B1 E = ó. − R 1 − A1 R

⇒ I min =

U ó A1 B1 − A1 E . − R 1 − A1 R

Trong ®ã: A1 = a − aT ; B1 = e aεT

b. X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i : Tõ biÓu ®å d¹ng sãng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn t¶i, ta cã: εT

1 U d = ∫ U ó dt = εU ó T 0

c. Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng t¶i : Tõ ph¬ng tr×nh cña m¹ch t¶i ta cã: L

did + Rid + E = U d dt

T T T did 1 T 1 1 1 ⇒ ∫L + Rid dt + ∫ Edt = ∫ U d dt T 0 dt T ∫0 T 0 T 0

⇒ 0 + RI d + E = εU ó ⇒ Id =

εU ó − E R

d. §é nhÊp nh« cña dßng ®iÖn t¶i : Ta cã:

27

∆I d =

−1

I max − I min U a (1 − B1 )(1 − A1 B1 ) (1 − ε )εTU ó = . ≈ 2 R 1 − A1 2L

(Khi lÊy gi¸ trÞ xÊp xØ nh trªn ta coi R=0) Tõ biÓu thøc võa tÝnh ®îc ta thÊy r»ng :Khi T=const th× ®é nhÊp nh« ∆Id lµ hµm cña tû sè chu kú ε .Tõ ®ã ta cã ; d∆I I (1 − ε ).T .U ó εTU ó = − dε 2L 2L

Cho

d∆I I = 0 → ε max = 0,5 dε

Do ®ã ∆Idmax=

TU ó 8L

VËy muèn cho dßng ®iÖn t¶i Ýt nhÊp nh«,cÇn t¨ng tÇn sè b¨m f hoÆc t¨ng ®iÖn c¶m

L(b»ng c¸ch nèi thªm 1 ®iÖn

c¶m nèi tiÕp víi phÇn øng ®éng c¬). e.

Gi¸ trÞ trung b×nh dßng qua van:

Ta cã : T

IT =

εT

−1

1 1 1 L U .(1 − B1 ).(1 − A1 B1 ) iT (t )dt = ∫ i1 (t )dt = [(U ó − E )ε + . S ∫ T 0 T 0 R R T (1 − A1 ) ⇒ I T ≈ εI d

f. Gi¸ trÞ trung b×nh qua diod : −1

U ε .U S − E L (1 − B1 ).(1 − A1 B1 ) E ID = S . . − (1 − ε ) ≈ .(1 − ε ) = I d .(1 − ε ) R R.T 1 − A1 R R

2. S¬ ®å b¨m xung ¸p cã ®¶o chiÒu (lo¹i B kÐp). S¬ ®å nguyªn lý cña s¬ ®å: 28

•

•

•

• S1

•

• S4

•

S2

D1 L1

C

US

•

•

•

id

D4

R

D2

E

• ud

•

• S3

D3

•

S1,S2,S3,S4:Lµ c¸c van ®iÒu khiÓn hoµn toµn TruyÒn ®éng trong giao th«ng còng ®ßi hái ph¶i ®æi chiÒu quay. S¬ ®å trªn cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é quay vµ ®¶o chiÒu quay mét c¸ch linh ho¹t ,®Æc tÝnh lµm viÖc cña ®éng c¬ cã thÓ ë c¶ 4 gãc phÇn t. S¬ ®å cã thÓ cã nhiÒu chÕ ®é ®iÒu khiÓn,díi ®©y ta sÏ giíi thiÖu hai chÕ ®é ®iÒu khiÓn thêng gÆp. 2.1. §iÒu khiÓn ®èi xøng : 1. Ho¹t ®éng: Trong chÕ ®é ®iÒu khiÓn ®èi xøng th× c¶ 4 van S1÷S4 ®Òu ho¹t ®éng. Gi¶ thiÕt S2 vµ S4 ®ang dÉn dßng t¶i ch¶y qua (theo chiÒu tõ B → A). - T¹i thêi ®iÓm t=0 ®a xung më S1 vµ S3. V× tríc thêi ®IÓm ph¸t xung mét kho¶nh kh¾c th× iS2=IS4>>0 nªn ®Õn θ =0, muèn kho¸ S2 & S4 ta cÇn kho¸ cìng bøc b»ng c¸ch ph¸t xung ©m vµo cùc ®iÒu khiÓn .Khi ®· kho¸ S2 & S4 ,dßng t¶i id = 29

Imin kh«ng thÓ ®¶o chiÒu ngay lËp tøc do t¶i ®iÖn c¶m .Nã tiÕp tôc duy tr× theo chiÒu cò theo m¹ch D1 – E – D3  t¶i –D1 vµ suy gi¶m dÇn . Khi ®ã D1 & D3 dÉn dßng . - §Õn t=t1 : Khi dßng qua D1 vµ D3 suy gi¶m vÒ 0 th× S1 vµ S3 sÏ dÉn nÕu vÉn cßn tiÕp tôc duy tr× xung ®iÒu khiÓn .Dßng t¶i ®æi chiÒu vµ t¨ng trëng dÇn theo chiÒu tõ A→ B. - §Õn t=t2 ta l¹i cho më S2 & S4 ®ång thêi kho¸ S1 vµ S3.Dßng t¶i l¹i tiÕp tôc duy tr× theo chiÒu cò v× D2 vµ D4 ®ang dÉn, S2 vµ S4 sÏ dÉn dßng khi nã b¾t ®Çu b»ng 0 vµ ®æi chiÒu DiÔn biÕn ho¹t ®éng cña s¬ ®å ®îc m« t¶ theo biÓu ®å d¹ng sãng nh sau:

30

i®k1

i®k2

ud US

-US

iS

2. TÝnh c¸c biÓu thøc cã liªn quan: a. T×m biÓu thøc cña dßng t¶i : uS1Khi , (D1, D3) & (S1, S3) dÉn : iS1

Trong giai ®o¹n nµy ®iÖn ¸p trªn t¶I lµ UT=US ,do ®ã ph-

¬ng tr×nh m¹ch t¶I sÏ lµ: L

di d + Rid + E = U S dt

uD1, iD1

Gi¶i t¬ng tù nh ë s¬ ®å 1 ( b¨m lo¹i A) ta cã: i d (t ) =

US − E .(1 − e − at ) + I min .e − at R

 Khi (D2, D4) vµ ( S2, S4) dÉn th× : Ud = - US ,do ®ã ph-

¬ng tr×nh m¹ch t¶i sÏ lµ: BiÓu ®å d¹ng sãng dßng, ¸p trªn c¸c

di L d + Rid + EphÇn = −U S tö dt

31

VËy id (t ) = −

US + E .(1 − e −a ( t −εT ) ) + I max .e − a ( t −εT ) R

Ta còng t×m ®îc: I min =

I max

⇒ i1 (t ) =

U S 2.e − a (1−ε )T − e − aT − 1 E U S 2 A1 B1 − A1 − 1 E . − = . − R R R 1 − A1 R 1 − e −aT

U 1 + A1 − 2 B1 = S. R 1 − A1

−1

−

E R

(U S − E ) U A .B − 1 −at +2 S . 1 1 e R R 1 − A1 −1

(U + E ) U 1 − B1 −a ( t −εT ) ⇒ i 2 (t ) = − S + 2. S e R R 1 − A1

Víi ε =

t2 (Tû sè chu kú ) T

Tõ biÓu ®å d¹ng sãng cña dßng /¸p t¶i ta cã:

b. Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i: T

t2

T

1 1 U d = ∫ u d dt = [ ∫ U S dt + ∫ (−U S )dt ] T 0 T 0 t2 1 [εTU S − U S (T − εT )] = εU S − U S (1 − ε ) T = (ε − 1 + ε )U S = ( 2ε − 1)U S =

VËy nÕu ta thay ®æi ®îc ε ta sÏ ®iÒu chØnh ®îc Ud . Cô thÓ : 

ε=0,5→ Ud=0⇒§éng c¬ ®îc ®Æt ®iÖn ¸p



ε>0,5→ Ud>0⇒§éng c¬ quay thuËn. 32



ε<0,5→ Ud<0⇒§éng c¬ quay ngîc.

c. Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng qua diod D1 vµ D3 : −1

t

ID = ≈

2.U S 1 (1 − B1 ).(1 − A1 B1 ) U S 1 1 E i1 (t ).dt = . . − .(1 − ε ) + .(1 − ε ) ∫ T 0 R aT 1 − A1 R R

2.U S U −E .ε .(1 − ε ) − S .(1 − ε ) R R

d. Gi¸ trÞ trung b×nh dßng qua van : −1

U − E 2.U S 1 (1 − B1 )(1 − A1 B1 ) U − E 2.U S IT = ε. S − . . ≈ ε. S − .ε .(1 − ε ) R R aT 1 − A1 R R

e. Gi¸ trÞ trung b×nh dßng t¶i : US E .(2ε − 1 − ) R US

Id =

f. §é ®Ëp m¹ch dßng t¶i: ∆I = ≈

−1

−1

I max − I min 2.U S (1 + A1 − B1 − A1 B1 ) U S (1 − B1 ).(1 − A1 B1 ) = . = . 2 2R 1 − A1 R 1 − A1

U S ε .(1 − ε ).R.T U S . = .T .ε .(1 − ε ) R L L

VËy :

∆I =

US .T .ε .(1 − ε ) L

2.2. §iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng : Trong chÕ ®é ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng ta cho bé biÕn ®æi lµm viÖc nh sau : + Muèn ®éng c¬ quay thuËn :Cho S1 , S4 ®ãng më lu©n phiªn 1 c¸ch chu kú ; cßn S3 lu«n dÉn dßng t¶i ; S 2 cho nghØ lµm viÖc . Khi ®ã ta cã m¹ch t¬ng t¬ng nh sau :

33

•

•

•

• S1

C

US

•

D1

•

• S4

•

• id

L1

R

• ud

D4

•

E

• S2 •

D2

•

• S3 •

•

D3

•

M¹ch trªn gièng nh m¹ch ®· ph©n tÝch ë s¬ ®å 1 . Ho¹t ®éng gièng nh ®· ph©n tÝch ë s¬ ®å 1 .Theo trªn ®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i lµ: Ud=εUS , do 0<ε<1 nªn ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn . + Khi muèn ®¶o chiÒu quay ,cho ®éng c¬ quay theo chiÒu ngîc l¹I .Ta cho S1 nghØ lµm viÖc hoµn toµn ;®ång thêi cho S2 vµ S3 ®ãng më lu©n phiªn nhau ;cßn S4 cho dÉn hoµn toµn Khi ®ã ta cã s¬ ®å lóc lµm viÖc nh sau : •

•

•

•

• S1 • C

US

•

•

•

S2

D1 L1

• • S4 •

•

•

R

id

D4

•

D2

E

• ud

• S3

D3

•

Trong trêng hîp nµy ,gi¸ trÞ trung b×nh ®iÖn ¸p ®Æt lªn t¶i lµ Ud=-εUS <0 ⇒ §éng c¬ quay ngîc. 34

 NhËn xÐt: So víi ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®èi xøng th× ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng cã nh÷ng u ®iÓm sau: + §iÖn ¸p ra t¶i chØ cã 1 dÊu ë chiÒu x¸c ®Þnh. + Cho phÐp gi¶m ®é ®Ëp m¹ch dßng ®iÖn 2 lÇn so víi ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®èi xøng. + MÆt kh¸c nã còng cho phÐp lµm viÖc ë c¸c chÕ ®é sau: 

εUS> E → §éng c¬ nhËn n¨ng lîng .



εUS < E → §éng c¬ ph¸t n¨ng lîng.



-εUS < 0 → §éng c¬ bÞ ®¶o chiÒu quay.

Nhng ph¬ng ph¸p nµy cã nhîc ®iÓm lµ m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p h¬n. Trong qu¸ tr×nh quay theo mét chiÒu x¸c ®Þnh nµo ®ã 1 van lu«n ë tr¹ng th¸i dÉn b·o hoµ ⇒ G©y ra tæn hao dÉn lín (nÕu lµ Transistor) . ë trªn, chØ nªu nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c s¬ ®å b¨m xung víi viÖc chØ coi c¸c van lµ c¸c kho¸ ®ãng c¾t ®¬n thuÇn. Trong thùc tÕ, ®Ó phï hîp víi yªu cÇu c«ng nghÖ ta sö dông Transistor v× nh÷ng u ®iÓm sau: + Cã thÓ sö dông víi tÇn sè ®ãng c¾t cao. + §iÒu khiÓn ®îc hoµn toµn, kh«ng cÇn thªm c¸c m¹ch phô trî cho viÖc kho¸ cìng bøc nh ë thyristor. + ThÝch hîp víi c«ng suÊt nhá... 35

S¬ ®å m¹ch lùc khi dïng transistor nh sau:

•

+V

• T

D

T

D

T

T

D

D

•

•

Ch¬ng III ThiÕt kÕ m¹ch lùc

I.

Chän van m¹ch lùc. 

Chän ®éng c¬: P®m=1kW; U®m=48V; Rw= 0,2Ω;

Lw =

0,1mH; η=83%. Víi tÇn sè lµm viÖc th«ng thêng lµ f=400Hz ⇒ T=2.5 ms. Tõ c¸c th«ng sè trªn ta tÝnh ®îc: I 1dm =

Pdm 10000 = = 24,5 A U dm .η 48.0,85

Ew®m= Udm- Rw.I®m=48 - 0,2 × 24,5 = 43V. 36

ViÖc chän van b¸n dÉn m¹ch lùc ®îc chän theo c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van. Hai th«ng sè c¬ b¶n ®Ó chän van lµ: + Gi¸ trÞ dßng trung b×nh lín nhÊt cña van (Itb max); ®©y lµ gi¸ trÞ dßng lín nhÊt mµ van cã thÓ chÞu ®îc øng víi chÕ ®é lµm m¸t tèt nhÊt cho van (chÕ ®é lý tëng). Trong thùc tÕ, kh«ng ®¹t ®îc ®iÒu kiÖn lµm m¸t lý tëng nªn viÖc sö dông van kh«ng ®îc qu¸ gi¸ trÞ nµy. + Gi¸ trÞ biªn ®é ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt cho phÐp ®Æt lªn van (Ungîc max ); nÕu vît qu¸ gi¸ trÞ nµy th× van bÞ chäc thñng. Nh ®· ®Ò cËp ë phÇn tríc, ta dïng c¸c van b¸n dÉn lµ c¸c tranzito c«ng suÊt; tøc lµ c¸c van ®iÒu kiÓn hoµn toµn. XuÊt ph¸t tõ ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ, ta chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t lµ lµm m¸t cìng bøc b»ng qu¹t giã, víi c¸c c¬ cÊu: Van + c¸nh t¶n nhiÖt chuÈn + tèc ®é giã (12 m/s). V× vËy: Itb van thùc= (0,4 ÷ 0,5) Itb van max. 

Chän tranzito c«ng suÊt (T1 ÷ T4).

Tõ biÓu thøc dßng trung b×nh qua van x¸c ®Þnh ë trªn, ta cã: Itb Van = IT = ε.Id ⇒ Itb van max thùc = Id max = ⇒ I tbvan max =

U S − E 48 − 43 = = 25 A R 0,2

I tbvanthuc = 50 A 0,5

Tõ biÓu ®å d¹ng sãng ®iÖn ¸p ®Æt trªn van, ta thÊy ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt ®Æt lªn van lµ US; tøc lµ : Ung van max = US = 48V. 37

Tõ kÕt qu¶ hai th«ng sè tÝnh to¸n ®îc ë trªn ta chän lo¹i tranzito c«ng suÊt lo¹i BUT 90 cã c¸c th«ng sè sau: M·

UCE ,V UCE0 , UCE..sat , IC,

hiÖu BUT

200

V

V

A

125

1,2

50

IB , A 7

toff, µ ton,

ts, µ Pm,

s

µs

s

W

0,4

1,2

1.5

250

90



Chän c¸c ®i-ot (D1 ÷ D4).

BiÓu thøc dßng trung b×nh qua c¸c ®i-èt lµ: ID = Id.(1-ε) ⇒ ID max thùc = Id max = 25A. Còng tõ ®å thÞ d¹ng sãng cña diode ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt ®Æt lªn c¸c diode lµ: 48V. VËy ta chän lo¹i BYT30 do h·ng Thomson chÕ t¹o

cã c¸c

th«ng sè: M·

Itb , A

Umax , V

30

200

hiÖu BYT 30

÷

1000 II.

ThiÕt kÕ m¹ch trî gióp. Thùc tÕ lµ tæn hao chuyÓn m¹ch cña tranzitor c«ng suÊt

lín h¬n rÊt nhiÒu so víi trêng hîp nã lµm viÖc víi t¶i x¸c ®Þnh. MÆt kh¸c, so víi tiristor kh¶ n¨ng chÞu qu¸ t¶i cña tranzitor kÐm h¬n. Trong trêng hîp cô thÓ lµ tranzitor ph¶i lµm viÖc nh mét kho¸ ®iÖn tö ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn víi tÇn sè ®ãng c¾t lín, th× tæn thÊt n¨ng lîng khi chuyÓn tr¹ng th¸i lµ ®¸ng kÓ, v× n¨ng l38

îng tæn thÊt tØ lÖ víi tÇn sè ho¹t ®éng cña Tranzitor. V× vËy, ®Ó gi¶m nhá tæn thÊt khi chuyÓn m¹ch vµ tr¸nh cho tranzitor lµm viÖc qu¸ nÆng nÒ th× ngêi ta sö dông thªm c¸c m¹ch ”trî gióp”. C¸c phÇn tö chñ yÕu cña m¹ch trî gióp lµ L2 vµ C2 . Chøc n¨ng cña L2 lµ h¹n chÕ sù t¨ng cña ic trong qu¸ tr×nh tranzitor ®ãng m¹ch, cßn tô ®iÖn C2 cã t¸c dông lµm chËm sù t¨ng cña VCC trong qu¸ tr×nh tranzitor c¾t m¹ch. S¬ ®å m¹ch trî gióp nh sau:

T¶i c¶m

D2 DIODE

L1 1uH

R1 1k

Q1 NPN

D1 DIODE

R2 1k C1 1uF

Khi biÓu diÔn m¹ch lùc trªn s¬ ®å nguyªn lý ta kh«ng ®a thªm c¸c m¹ch trî gióp vµo nh»m ®¬n gi¶n ho¸ m¹ch nhng thùc tÕ mçi tranzitor sö dông ®Òu thiÕt kÕ m¹ch trî gióp ®i kÌm.

39

Ch¬ng iV ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I,C¸c khèi c¬ b¶n cña m¹ch ®iÒu khiÓn 1. M¹ch t¹o dao ®éng: +12V RA 52k

1 Gnd555Vcc 8 2 Trg Dis 7 3 Out Thr 6 4 Rst Ctl 5

C1 .01uF

+

RB 0.4k +

R1 2k

CT .067uF

Bé t¹o dao ®éng Timer555

§Ó t¹o ®îc xung vu«ng víi tÇn sç 400Hz ta sö dông vi m¹ch t¹o dao ®éng Timer555 víi c¸c th«ng sè cho nh trªn: S¬ ®å thay thÕ cña vi m¹ch nh sau: Vc c

Q :Tr¹ng th¸i (møc logic)dÇu ra t¹i thêi

®iÓm t,lµ ®Çu ra ®¶o cña FF trong vi m¹ch

R1

Q

R2

Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi Q =1 th× Transistor dÉn b·o hoµ ,tô

6, C

dÉn ®iÖn qua Transistor nªn ®iÖn ¸p trªn tô Uc gi¶m 1 3

Khi tô Uc gi¶m tíi Uc= Vcc − ε th× Q =0. 40

Khi Uc t¨ng tíi Uc=

U

2 Vcc + ε th× Q =1 Transistor l¹i 3

t1

dÉn b·o hoµ.

t

t2 T

Kho¶ng thêi gian t1 phô thuéc vµo τn¹p,víi τ

t

=(R1+R2)C

BiÓu ®å d¹ng sãng cña Timer555 ë chÕ ®é ®a hµi phiÕm ®Þnh

n¹p

Kho¶ng thêi gian t2 phô thuéc vµo τphãng ,víi τphãng=R2C Qua tÝnh to¸n ta ®îc t1=(R1+R2)Cln2 t2= R2Cln2

Chän C=0,067µF;R2=0,4kΩ ⇒R1=52kΩ;ta sÏ ®îc tÇn sè dao ®éng cña Timer lµ f=400Hz 2. M¹ch t¹o xung r¨ng ca: Ta sö dông m¹ch nh sau:

15V +V 0.6k ZY18

1k

PNP

T1

T2 Q1 MSD601-ST1

C2 0.8uF

Bé t¹o xung r¨ng c­a

41

Víi c¸c th«ng sè ®îc chän nh sau: Transistor: Chän lo¹i NPN:MSD601_ST1 Diod Zener DZ: Chän lo¹i ZY18; Zener Silic ; Uz=18V;P=2W Trong s¬ ®å nµy th× T1 ,Dz R t¹o ra nguån dßng vµ nguån dßng nµy ®îc n¹p cho tô C

I= β

Uz R

Trong ®ã: Uz:§iÖn ¸p æn ®Þnh cña Diod Zener Dz. β:HÖ sè khuyÕch ®¹i cña Transistor T1. Nguyªn lý ho¹t ®éng: -Khi T2 bÞ kho¸ (Kh«ng cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc gèc):Tô C ®îc n¹p ®iÖn t

1 Uz Uz .t = A.t ; A = β . = const Uc= ∫ Idt = β C0 CR CR

®iÖn ¸p ®ång bé r¨ng ca tuyÕn tÝnh víi thêi gian -Khi T2 th«ng (Cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc gèc):Lóc nµy tô C phãng ®iÖn qua T2 nªn Uc nhanh chãng gi¶m vÒ 0 (Coi R≅0) 3. Kh©u khuyÕch ®¹i : Sö dông khuyÕch thuËt to¸n kh«ng ®¶o TL084 víi s¬ ®å nh sau:

15V +V

Uvµo

+

TL084

Ura

+V -15V

R1 R2 Bé khuÕch ®¹i

42

Víi khuyÕch thuËt to¸n trªn ta dÔ dµng tÝnh ®îc hÖ sè khuyÕch ®¹i cña m¹ch K=

R1 + R2 R2

Thay ®æi c¸c th«ng sè R1 vµ R2 cña m¹ch ta sÏ cã t¬ng øng víi 1 ®iÖn ¸p ®Çu vµo sÏ cã mét ®iÖn ¸p ®Çu ra cã ®é lín gÊp K (tuú ý)lÇn ®iÖn ¸p ®Çu vµo .

4. Kh©u so s¸nh : Ta sö dông vi m¹ch LMC6762A/NS víi s¬ ®å nh sau: 15V +V

Urc

LMC6762A/NS

Ura 10V +V +V-15V

Rvar +V -10V

M¹ch so s¸nh lµ m¹ch b¸o hiÖu sù b»ng nhau gi÷a ®iÖn ¸p cÇn so s¸nh Uv vµ ®iÖn ¸p chuÈn Uref . 43

§Çu ra cña m¹ch so s¸nh lµ møc logic cao hoÆc thÊp (®iÖn ¸p ra d¹ng xung vu«ng cã ®é lín phô thuéc vµo ®iÖn ¸p b·o hoµ cña vi m¹ch so s¸nh vµ cã ®é rçng xung phô thuéc vµo ®iÖn ¸p chuÈn), Nguyªn lý ho¹t ®éng: -Khi Uv>Uref th× Ur=Ubh ≈ Vcc -Khi Uv
+Vcc Uv

+

U ref

-Vcc

Ur

+ Ubh Uref

+ Ubh

Uv

Ur

-Ubh

5. M¹ch ph¶n håi d¬ng dßng ®iÖn vµ ph¶n håi ©m tèc ®é : -§Ó ph¶n håi d¬ng dßng ®iÖn: Ta dïng Sensor dßng S1 ®Ó nhËn biÕt dßng ®iÖn phÇn øng cña ®éng c¬ ,sau ®ã cho qua bé khuyÕch ®¹i víi hÖ sè K .M¹ch sÏ ph¶n håi d¬ng dßng ®iÖn vÒ bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn R(I). 44

- §Ó ph¶n håi ©m tèc ®é: Ta sö dông m¸y ph¸t tèc nèi cïng trôc víi trôc ®éng c¬ ,®iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t tèc tû lÖ víi tèc ®é theo biÓu thøc sau:U=γ.ω vµ ®îc ph¶n håi trë l¹i vµo bé ®iÒu chØnh tèc ®é. + Khi dïng m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é ®Ó gi¶m sai sè tèc ®é ,tøc lµ lµm t¨ng ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ nh vËy sÏ lµm t¨ng gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch vµ momen ng¾n m¹ch , g©y nguy hiÓm cho ®éng c¬ khi bÞ qu¸ t¶i vµ g©y háng hãc cho c¸c bé phËn truyÓn lùc . + §Ó gi¶i quyÕt m©u thuÉn gi÷a yªu cÇu vÒ æn ®Þnh tèc ®é vµ yªu cÇu vÒ h¹n chÕ dßng ®iÖn ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p ph©n vïng t¸c dông .Trong vïng biÕn thiªn cho phÐp cña m«men vµ dßng ®iÖn phÇn øng ®Æc tÝnh c¬ cÇn cã ®é cøng thÝch hîp ®Ó ®¶m b¶o sai sè lµ nhá. + Khi dßng ®iÖn vµ momen qu¸ ph¹m vi cho phÐp nµy th× ta ph¶i gi¶m m¹nh ®é cøng c¬ cña ®Æc tÝnh c¬ ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn . + MÆt kh¸c ,trong qu¸ tr×nh khëi ®éng ,h·m ,®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ thêng cã yªu cÇu gi÷ cho gia tèc kh«ng ®æi ®Ó ®¹t ®îc tèi u vÒ thêi gian qu¸ ®é cÇn cã ®o¹n ®Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng b»ng kh«ng. + Nh vËy c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh ®îc nèi theo cÊp ®éc lËp víi nhau ,viÖc ph©n vïng t¸c dông gi÷a æn ®Þnh tèc ®é vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn .

45

+ §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé R(ω) lµ ®iÖn ¸p ®Æt dßng ®iÖn phÇn øng Ui ®Æt . + Bé ®iÒu chØnh dßng R(I) cã nhiÖm vô duy tr× dßng phÇn øng lu«n b»ng gi¸ trÞ Ui ®Æt. 6. Mét sè m¹ch phô trî kh¸c: a. M¹ch lÆp : Sö dông khuyÕch thuËt to¸n kh«ng ®¶o TL084 víi s¬ ®å nh sau: 15V +V +

TL084

R10 .5k

+V -15V

M¹ch lÆp

Cã chøc n¨ng c¸ch ly vÒ ®iÖn ®èi víi Transistor nh»m b¶o vÖ Transistor. b. Vi m¹ch NAND: Sö dông vi m¹ch 4093 hä CMOS. §©y lµ m¹ch Vµ ®¶o ,®Çu ra cña m¹ch cã møc logic cao nÕu mäi ®Çu vµo cña m¹ch ®Òu cã møc logic cao c. Trig¬ lo¹i JK: J CP K

S

Q _ Q

R

Trig¬ JK

Cã 2 ®Çu vµo, 2 ®Çu ra .

46

Nh vËy ta cã s¬ ®å cÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn ë trang bªn:

47

K

RC

D§

T1

• S

+ VCC

& (+) R(ω)

T4 •

1RTr R(I)

•

US

• C

•

2RTr

(-)

• • T1 D1 • T4 D4

T2

•

•

•

S

• • T3 D3

ud

•

•

FT

T3

&

•

E id

• T2 D2

1RTr

T D

N

J SQ CP Q_ KR

NPN

T3 T4

2RTr

NPN S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña m¹ch ®iÒu khiÓn

48

49

II. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn - Sensor dßng S2 ®îc g¾n ®Ó ®o dßng cña m¸y ph¸t tèc cho ta tÝn hiÖu dßng ®iÖn tû lÖ víi tèc ®é ®éng c¬ ,khi ®éng c¬ cã tèc ®é nhá th× S2 cã tÝn hiÖu ra lµ tÝn hiÖu D . - Ban ®Çu khi më m¸y ,ngêi vËn hµnh ®Æt tèc ®é cho ®éng c¬ lµ Uω®, sau ®ã Ên nót më m¸y T, khi ®ã ®Çu vµo J=1 nªn ®Çu ra thuËn T=1 lµm cho R¬le trung gian 1RTr t¸c ®éng-> tiÕp ®iÓm thêng më 1RTr ®ãng vµo lµm cho ®iÖn ¸p®iÒu khiÓn U®k ®îc ®a vµo bé so s¸nh lµ ±15V .Lóc ®ã khi U=15V th× T1 th«ng ,T4 kho¸ vµ khi U=-15V th× T1 kho¸ T4 th«ng ,nh vËy T3 lu«n th«ng T1 vµ T4 thay nhau th«ng nªn ®éng c¬ ®îc ®Æt ®iÖn ¸p thuËn vµ quay thuËn . - Khi muèn ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ,ngêi vËn hµnh thay ®æi l¹i Uω® b»ng c¸ch ®iÒu chØnh l¹i gi¸ trÞ cña U®k tøc lµ lµm ε =

td thay ®æi nªn U= εU N thay ®æi theo, ®iÒu chØnh ε T

tr¬n ®îc th× ta sÏ cã mét d¶i tèc ®é tr¬n. - Khi muèn ®éng c¬ quay ngîc (®¶o chiÒu chuyÓn ®éng): Lóc nµy ngêi vËn hµnh Ên nót më m¸y ngîc N,tuy nhiªn v× tèc ®é cña ®éng c¬ ®ang lín nªn Sensor dßng S2 cha cã gi¸ trÞ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p D nªn ®Çu vµo R kh«ng cã tÝn hiÖu .Khi ®ã ngêi vËn hµnh cÇn ph¶i gi¶m tèc ®é cña ®éng c¬ (Chóng ta cã thÓ kÕt hîp víi hÖ thèng phanh c¬ khÝ) ,khi tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m ®Õn mét ngìng nµo ®ã th× chóng ta sÏ cã ®îc tÝn hiÖu D,lóc nµy ta míi cã thÓ Ên nót N ®Ó nhËn ®îc tÝn hiÖu 50

K=1 ®Æt vµo Flip-flop lµm N=1,T=0,bé so s¸nh thuËn ®îc t¸ch ra ®ång thêi bé so s¸nh ngîc ®îc ®a vµo ,lóc nµy T2 vµ T3 thay nhau dÉn cßn T4 lu«n th«ng . - Khi tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dÇn ,®éng c¬ ®îc h·m ngîc. Khi tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m tíi gi¸ trÞ kh«ng th× ®éng c¬ ®îc khëi ®éng ngîc vµ b¾t ®Çu quay ngîc.

51