Chinh Luu 3fa-1

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA PHAÀN I :

GVHD: NGUYEN

TOÅNG QUAN VEÀ ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ I. KHAÙI NIEÄM CHUNG: I. 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. I. 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: I. 2. 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. I. 2. b Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä (Daõy ñieàu chænh):

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 2

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

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.

I. 2. c Ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô khi ñieàu chænh toác ñoä: Ñoä cöùng: β = ∆ M/∆ n. Khi β 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 β caøng lôùn thì caøng toát. I. 2. 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 γ ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá giöõa hai caáp toác ñoä keà nhau: γ = 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 moment naøo ñoù. γ 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. γ ≠ 1 : Heä thoáng ñieàu chænh coù caáp. I. 2. 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 η laø cao nhaát khi toån hao naêng löôïng ∆ Pphuï ôû möùc thaáp nhaát.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 3

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

I. 2. 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. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN AÙP ÑAËT VAØO PHAÀN ÖÙNG ÑOÄNG CÔ: Ñoái vôùi caùc maùy ñieän moät chieàu, khi giöõ töø thoâng khoâng ñoåi vaø ñieàu chænh ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thì doøng ñieän, moment seõ khoâng thay ñoåi. Ñeå traùnh nhöõng bieán ñoäng lôùn veà gia toác vaø löïc ñoäng trong heä ñieàu chænh neân phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thöôøng ñöôïc aùp duïng cho ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp. Ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô, ta duøng caùc boä nguoàn ñieàu aùp nhö: maùy phaùt ñieän moät chieàu, caùc boä bieán ñoåi van hoaëc khueách ñaïi töø… Caùc boä bieán ñoåi treân duøng ñeå bieán doøng xoay chieàu cuûa löôùi ñieän thaønh doøng moät chieàu vaø ñieàu chænh giaù trò söùc ñieän ñoäng cuûa noù cho phuø hôïp theo yeâu caàu. Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích n=

R + Rf U − u M K E Φ K E K M Φ2

töø ñoäc laäp: Ta coù toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: n0 = Uñm/KEΦ ñm.Vaø ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: Khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô thì toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng seõ thay ñoåi nhöng ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô thì khoâng thay ñoåi. β=

dM K K Φ2 =− E M dn Ru + R f

Nhö vaäy, khi n ta thay ñoåi ñieän aùp thì ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô khoâng thay ñoåi. Hoï ñaëc tính cô laø nhöõng ñöôøng n0 Uñm > U2 TN ( Uñmñaëc tính thaúng song song cô > töï U nhieân: 1 ncb vôùi ñöôøngU ) > U3 n1 1 ncb > n1 > n2 > n2 U SVTH:HUYNH KIM SON n3 n3 2 Ã trang 4 U

MC

3

M

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Hình 1. 1 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng thöïc chaát laø giaûm aùp vaø cho ra nhöõng toác ñoä nhoû hôn toác ñoä cô baûn ncb. Ñoàng thôøi ñieàu chænh nhaûy caáp hay lieân tuïc tuøy thuoäc vaøo boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi moät caùch lieân tuïc vaø ngöôïc laïi. Theo lyù thuyeát thì phaïm vi ñieàu chænh D = ∞. Nhöng trong thöïc teá ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp neáu khoâng coù bieän phaùp ñaëc bieät chæ laøm vieäc ôû phaïm vi cho pheùp: Umincp = Uñm/10, nghóa laø phaïm vi ñieàu chænh: D = ncb/nmin = 10/1. Neáu ñieän aùp phaàn öùng U < Umincp thì do phaûn öùng phaàn öùng seõ laøm cho toác ñoä ñoäng cô khoâng oån ñònh. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô seõ giöõ nguyeân ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô neân ñöôïc duøng nhieàu trong maùy caét kim loaïi vaø cho nhöõng toác ñoä nhoû hôn ncb. * Öu ñieåm: Ñaây laø phöông phaùp ñieàu chænh trieät ñeå, voâ caáp coù nghóa laø coù theå ñieàu chænh toác ñoä trong baát kyø vuøng taûi naøo keå caû khi ôû khoâng taûi lyù töôûng. * Nhöôïc ñieåm: Phaûi caàn coù boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi ñöôïc neân voán ñaàu tö cô baûn vaø chi phí vaän haønh cao. III. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI TÖØ THOÂNG: +

•

CKÑ RKÑ

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 5

-

Iö

Ñ

+

•

U

•

•

UKT

•

-

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Hình 1. 2 Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng. Ñieàu chænh töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu laø ñieàu chænh moment ñieän töø cuûa ñoäng cô M = KMφ Iö vaø söùc ñieän ñoäng quay cuûa ñoäng cô Eö = KEφ n. Thoâng thöôøng, khi thay ñoåi töø thoâng thì ñieän aùp phaàn öùng ñöôïc giöõ nguyeân giaù trò ñònh möùc. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän nhoû vaø ñoâi khi caû caùc maùy ñieän coâng suaát trung bình, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc bieán trôû ñaët trong maïch kích töø ñeå thay ñoåi töø thoâng do toån hao coâng suaát nhoû. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän coâng suaát lôùn thì duøng caùc boä bieán ñoåi ñaëc bieät nhö: maùy phaùt, khueách ñaïi maùy ñieän, khueách ñaïi töø, boä bieán ñoåi van… Thöïc chaát cuûa phöông phaùp naøy laø giaûm töø thoâng. Neáu taêng töø thoâng thì doøng ñieän kích töø IKT seõ taêng daàn ñeán khi hö cuoän daây kích töø. Do ñoù, ñeå ñieàu chænh toác ñoä chæ coù theå giaûm doøng kích töø töùc laø giaûm nhoû töø thoâng so vôùi ñònh möùc. Ta thaáy luùc naøy toác ñoä taêng leân khi töø thoâng giaûm: n = U/KEΦ . Maët khaùc ta coù: Moment ngaén maïch Mn = KMφ In neân khi φ giaûm seõ laøm cho Mn giaûm theo. Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: β =−

K E K M Φ2 R

Khi φ giaûm thì ñoä cöùng β cuõng giaûm, ñaëc tính cô seõ doác hôn. Neân ta coù hoï ñöôøng ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø n thoâng nhö sau: φ ñm > φ 1 n

Φ1

1

n n2c b

0

Φ

>φ 2 ncb < n1 < n2

2

Φ ñm MC M2

M1

Mn

Hình 1. 3 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø thoâng. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä voâ caáp vaø cho ra nhöõng toác ñoä lôùn hôn toác ñoä cô baûn. Theo lyù thuyeát thì töø thoâng coù theå giaûm gaàn baèng 0, nghóa laø toác ñoä taêng ñeán voâ cuøng. Nhöng treân thöïc teá ñoäng cô chæ laøm vieäc vôùi toác ñoä lôùn nhaát:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 6

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

n max = 3ncb töùc phaïm vi ñieàu chænh: D = nmax/ncb

= 3/1. Bôûi vì öùng vôùi moãi ñoäng cô ta coù moät toác ñoä lôùn nhaát cho pheùp. Khi ñieàu chænh toác ñoä tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän cô khí, ñieàu kieän coå goùp ñoäng cô khoâng theå ñoåi chieàu doøng ñieän vaø chòu ñöôïc hoà quang ñieän. Do ñoù, ñoäng cô khoâng ñöôïc laøm vieäc quaù toác ñoä cho pheùp. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp vaø cho nhöõng toác ñoä lôùn hôn ncb. Phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå ñieàu chænh toác ñoä cho caùc maùy maøi vaïn naêng hoaëc laø maùy baøo giöôøng. Do quaù trình ñieàu chænh toác ñoä ñöôïc thöïc hieän treân maïch kích töø neân toån thaát naêng löôïng ít, mang tính kinh teá. Thieát bò ñôn giaûn. IV. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN TRÔÛ PHUÏ TREÂN MAÏCH PHAÀN ÖÙNG: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng coù theå ñöôïc duøng cho taát caû ñoäng cô ñieän moät chieàu. Trong phöông phaùp naøy ñieän trôû phuï ñöôïc maéc noái tieáp vôùi maïch phaàn öùng cuûa ñoäng cô • theo sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: + • U

Iö

Rf

E

CKÑ

•

•

RKÑ +

•

UKT

•

-

Hình 1. 4 Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. Ta coù phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp: n=

Ru + R f U − M K E Φ K E K M Φ2

Khi thay ñoåi giaù trò ñieän trôû phuï Rf ta nhaän thaáy toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: vaø ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: U dm K E K M Φ 2 dm n0 = = const ; β =− K E Φ dm Ru + R f

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 7

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

seõ thay ñoåi khi giaù trò Rf thay ñoåi. Khi Rf caøng lôùn, β caøng nhoû nghóa laø ñöôøng ñaëc tính cô caøng doác. ÖÙng vôùi giaù trò Rf = 0 ta coù ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:

β TN

K E K M Φ 2 dm =− Ru

Ta nhaän thaáy β TN coù giaù trò lôùn nhaát neân ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân coù ñoä cöùng lôùn hôn taát caû caùc ñöôøng ñaëc tính cô coù ñoùng ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. Vaäy khi thay ñoåi giaù trò Rf ta ñöôïc hoï ñaëc tính cô nhö sau: n n nc 0 b

TN

n1 n2

Rf1 Rf2

n3

0

0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 ncb > n1 > n2 > n3

MC

Rf3

M, I

Hình 1. 5 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. Nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng ñöôïc giaûi thích nhö sau: Giaû söû ñoäng cô ñang laøm vieäc xaùc laäp vôùi toác ñoä n1 ta ñoùng theâm Rf vaøo maïch phaàn öùng. Khi ñoù doøng ñieän phaàn öùng Iö ñoät ngoät giaûm xuoáng, coøn toác ñoä ñoäng cô do quaùn tính neân chöa kòp bieán ñoåi. Doøng Iö giaûm laøm cho moment ñoäng cô giaûm theo vaø toác ñoä giaûm xuoáng, sau ñoù laøm vieäc xaùc laäp taïi toác ñoä n2 vôùi n2 > n1. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä naøy chæ coù theå ñieàu chænh toác ñoä n < ncb. Treân thöïc teá khoâng theå duøng bieán trôû ñeå ñieàu chænh neân phöông phaùp naøy seõ cho nhöõng toác ñoä nhaûy caáp töùc ñoä baèng phaúng γ xa 1 töùc n1 caùch xa n2, n2 caùch xa n3… Khi giaù trò nmin caøng tieán gaàn ñeán 0 thì phaïm vi ñieàu chænh: D = ncb/nmin ≈ ∞.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 8

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Trong thöïc teá, Rf caøng lôùn thì toån thaát naêng löôïng phuï taêng. Khi ñoäng cô laøm vieäc ôû toác ñoä n = ncb/2 thì toån thaát naøy chieám töø 40% ñeán 50%. Cho neân, ñeå ñaûm baûo tính kinh teá cho heä thoáng ta chæ ñieàu chænh sao cho phaïm vi ñieàu chænh: D = ( 2 → 3 )/1. Khi giaù trò Rf caøng lôùn thì toác ñoä ñoäng cô caøng giaûm. Ñoàng thôøi doøng ñieän ngaén maïch In vaø moment ngaén maïch Mn cuõng giaûm. Do ñoù, phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå haïn cheá doøng ñieän vaø ñieàu chænh toác ñoä döôùi toác ñoä cô baûn. Vaø tuyeät ñoái khoâng ñöôïc duøng cho caùc ñoäng cô cuûa maùy caét kim loaïi. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng chæ cho nhöõng toác ñoä nhaûy caáp vaø nhoû hôn ncb. * Öu ñieåm: Thieát bò thay ñoåi raát ñôn giaûn, thöôøng duøng cho caùc ñoäng cô cho caàn truïc, thang maùy, maùy naâng, maùy xuùc, maùy caùn theùp. * Nhöôïc ñieåm: Toác ñoä ñieàu chænh caøng thaáp khi giaù trò ñieän trôû phuï ñoùng vaøo caøng lôùn, ñaëc tính cô caøng meàm, ñoä cöùng giaûm laøm cho söï oån ñònh toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi caøng keùm. Toån hao phuï khi ñieàu chænh raát lôùn, toác ñoä caøng thaáp thì toån hao phuï caøng taêng. V. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH REÕ MAÏCH PHAÀN ÖÙNG: Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp khi ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn öùng coù sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: +

U

•

RS • •

E

•

Rn

IS Iö

-

•

CKÑ •

In

•

RKÑ

Hình 1. 6 Sô ñoà nguyeân lyù phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn öùng. Moät heä thoáng khi ñieàu chænh caàn toác ñoä nhoû hôn ncb vaø ñieàu chænh nhaûy caáp. Heä thoáng coù ñoä cöùng töông ñoái lôùn vaø thieát bò vaän haønh ñôn giaûn thì ngöôøi ta duøng phöông phaùp reõ maïch phaàn öùng hay coøn goïi laø phaân maïch.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 9

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Theo phöông phaùp reõ maïch phaàn öùng thì phaàn öùng ñoäng cô noái song song vôùi ñieän trôû vaø noái noái tieáp vôùi moät ñieän trôû khaùc. Phöông phaùp naøy gioáng vôùi phöông phaùp thay ñoåi ñieän trôû treân maïch phaàn öùng nhöng ñieän aùp phaàn öùng laïi khoâng thay ñoåi. Do ñoù, phöông phaùp naøy ñoøi hoûi phaûi: - Ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô khoâng thay ñoåi. - Vì doøng kích töø khoâng thay ñoåi neân khi ñieàu chænh toác ñoä, töø thoâng khoâng ñoåi laøm cho moment phuï taûi cho pheùp ñöôïc giöõ khoâng ñoåi vaø baèng trò soá ñònh möùc. Ta coù phöông trình ñaëc tính cô: R S Rn RS R S + Rn U n= − M K E Φ R S + Rn K E K M Φ2 R S Rn Ru + RS R S + Rn n = n0 − M R S + Rn K E K M Φ2 Ru +

RS ⇒ n' 0 = n0 < n0 R S + Rn Töø phöông trình treân, ta nhaän thaáy toác ñoä ñoäng cô nÑ < ncb. Maët khaùc ta coù: R S Ru + Rn > Ru + > Ru R S + Rn

β R f = β Rn < β PM < β TN Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô reõ maïch phaàn öùng β PM nhoû hôn ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô töï nhieân β TN nhöng laïi lôùn hôn ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô coù ñieän trôû phuï β Rf vôùi ñieän trôû phuï chính laø Rn. Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô trong tröôøng hôïp naøy ta tieán haønh nhö sau: U dm * Giöõ nguyeân ñoåi giaù trò RS: − Khi : R S = ∞ : I AR=n, thay R Ta -coù cô traïng thaùi haõm ñoäng naêng vôùi n tính laø Khi hoï RS =ñaëc 0: Ñaây sau:ñoäng naêng nHÑN = 0. toác ñoänhö haõm n n0

n

1 SVTH:HUYNH KIM SON MC Ã trang 10

RS1 < RS2 n1 < n2

TN

RS2 n 3 RS1 n2 IA •

RS = 0 RS = ∞

I

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Hình 1. 7 Hoï ñaëc tính cô khi Rn = const, RS thay ñoåi. Nhö vaäy, khi giöõ nguyeân Rn, thay ñoåi giaù trò RS thì vuøng ñieàu chænh toác ñoä bò haïn cheá vaø modun ñoä lôùn ñaëc tính cô taêng daàn khi toác ñoä giaûm. * Giöõ nguyeân RS, thay ñoåi giaù trò Rn: - Khi Rn = 0: RS khoâng aûnh höôûng ñeán ñöôøng ñaëc tính cô. Luùc naøy ta xem RS nhö laø taûi noái song song vôùi ñoäng cô. Ta coù ñöôïc ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. - Khi Rn = ∞: Ñoäng cô ñieän bò hôû maïch neân khoâng coù ñieän aùp rôi treân phaàn öùng ñoäng cô. Ñaây laø traïng thaùi haõm ñoäng naêng vôùi RHÑN = RS. Ta coù : IB = Uñm/RS. Ta coù hoï ñaëc tính cô nhö sau:

n0 n c b

n1 n2

n TN ( RN = 0) 0 < Rn1 < Rn2 < Rn Rn1 Rn2

=∞ n2 < n1 < ncb

MC I Rn = Hình 1.8 Hoï ñaëc tính cô khi RS = const, Rn 0 IB

thay ñoåi. Vaäy, khi giöõ nguyeân RS vaø thay ñoåi Rn thì phaïm vi ñieàu chænh khoâng bò haïn cheá nhö tröôøng hôïp treân. Nhöng khi toác ñoä giaûm xuoáng thì ñoä cöùng ñöôøng ñaëc tính cô laïi bò giaûm xuoáng. * Ngoaøi ra coøn coù phöông phaùp thay ñoåi ñoàng thôøi giaù trò cuûa RS vaø Rn: Phöông phaùp naøy thöôøng ñöôïc söû duïng trong thöïc teá.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 11

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

So vôùi phöông phaùp ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng ta nhaän thaáy: Khi toác ñoä vaø moment ñoäng cô nhö nhau nghóa laø khi coâng suaát cô nhö nhau doøng ñieän nhaän töø löôùi trong sô ñoà reõ maïch phaàn öùng luoân luoân lôùn hôn trong sô ñoà ñieàu chænh baèng ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng moät löôïng baèng doøng ñieän chaïy qua RS. Phöông phaùp naøy chæ duøng cho caàn truïc, caàu truïc, thang maùy, maùy caùn theùp. Ñoàng thôøi tuyeät ñoái khoâng duøng cho maùy caét kim loaïi. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn öùng thì ñieàu chænh toác ñoä nhaûy caáp vaø cho nhöõng toác ñoä nhoû hôn ncb. * Öu ñieåm: - Vôùi cuøng moät toác ñoä yeâu caàu thì ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô phaân maïch coù ñoä cöùng lôùn hôn ñaëc tính cô duøng ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. - Thieát bò vaän haønh ñôn giaûn. * Nhöôïc ñieåm: - Phöông phaùp naøy duøng tieáp ñieåm ñeå ñoùng caét ñieän trôû neân ñoä tinh chænh khoâng cao, ñieàu chænh toác ñoä coù caáp, phaïm vi ñieàu chænh: D = ( 2 → 3 )/1. - Do toån thaát coâng suaát trong sô ñoà naøy khaù lôùn neân phaïm vi öùng duïng bò haïn cheá. Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng cho ñoäng cô coù coâng suaát nhoû, thôøi gian laøm vieäc ngaén vôùi toác ñoä thaáp. Caáu truùc maïch ñoäng löïc cuûa heä truyeàn ñoäng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu bao giôø cuõng caàn coù boä bieán ñoåi. Caùc boä bieán ñoåi naøy cung caáp cho maïch ñieän phaàn öùng ñoäng cô hoaëc maïch kích töø ñoäng cô. Hieän nay trong coâng nghieäp söû duïng boán loaïi boä bieán ñoåi chính: • Boä bieán ñoåi maùy ñieän goàm: ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt moät 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 tiristo (CLT) • Boä bieán ñoåi xung aùp moät chieàu : tiristo hoaëc tranzito (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)

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 12

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

•

Heä truyeàn ñoäng maùy ñieän khueách ñaïi- ñoäng cô (MÑKÑ -Ñ) • Heä truyeàn ñoäng khueách ñaïi töø - ñoäng cô (KÑT - Ñ) • Heä truyeàn ñoäng chænh löu tiristo-ñoäng cô (T-Ñ) • Heä truyeàn ñoäng xung aùp-ñoäng cô (XA_Ñ) VI. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG HEÄ THOÁNG MAÙY PHAÙT - ÑOÄNG CÔ ( F - Ñ ): VI. 1 Sô ñoà nguyeân lyù: Vôùi nhöõng heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp, phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä töông ñoái roäng. Caàn nhöõng toác ñoä lôùn hôn hay nhoû hôn so vôùi toác ñoä cô baûn vaø caàn ñieàu chænh lieân tuïc nhö truyeàn ñoäng chính cuûa moät soá maùy baøo giöôøng coù naêng suaát thaáp, truyeàn ñoäng quay truïc caùn theùp coù coâng suaát trung bình vaø nhoû, truyeàn ñoäng ñuùc oáng trong phöông phaùp ñuùc lieân tuïc… thì ngöôøi ta duøng heä thoáng F - Ñ coù sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: U1; f1 CD

• •

•

CKK

K

RKK •

UK

•

PñmC

∼

+1

•

Iö

Pñ

n

ÑSC

UÑ

F

Pcô 1

IKÑ

RKF

2

CCSX

CKÑ

CKF

CD

Pcô 2

IKF

•

•

21

• •

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 13

Ñ

RKÑ •

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

cô.

GVHD: NGUYEN

Hình 1. 9 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng maùy phaùt – ñoäng

Trong ñoù: - ÑSC: Ñoäng cô sô caáp, cung caáp ñoäng löïc cho toaøn heä thoáng. Nhaän coâng suaát ñieän xoay chieàu, bieán ñoåi ñieän naêng thaønh cô naêng keùo maùy phaùt F vaø maùy phaùt kích thích K. ÑSC coù theå laø ñoäng cô noå, ñoäng cô ñieän tuøy thuoäc vaøo chæ tieâu kyõ thuaät cuûa heä thoáng. - F: Maùy phaùt moät chieàu kích thích ñoäc laäp, cung caáp tröïc tieáp nguoàn moät chieàu cho phaàn öùng ñoäng cô. - Ñ: Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp keùo cô caáu saûn xuaát (CCSX ), laø ñoái töôïng caàn ñieàu chænh toác ñoä trong phaïm vi töông ñoái nhoû. - K: Maùy phaùt kích thích, thöïc chaát laø maùy phaùt ñieän moät chieàu ñaëc bieät coù töø dö lôùn neân coù khaû naêng töï kích. Phaùt ra ñieän moät chieàu UK cung caáp cho maïch kích thích maùy phaùt CKF vaø kích thích cuûa ñoäng cô CKÑ. VI. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Ñeå khôûi ñoäng heä thoáng F - Ñ ta tieán haønh caùc böôùc nhö sau: - Môû taát caû caùc caàu dao CD1, CD2. - Ñieàu chænh bieán trôû ôû maïch kích thích cuûa ñoäng cô RKÑ ôû trò soá cöïc tieåu sao cho Φ Ñmax vaø ñieàu chænh bieán trôû ôû maïch kích thích cuûa maùy phaùt RKF ôû trò soá cöïc ñaïi sao cho Φ Fmin. - Ñoùng caàu dao CD1 ( luùc naøy CD2 vaãn hôû ) khôûi ñoäng ñoäng cô ÑSC. Ñoäng cô ÑSC seõ quay vaø ñôïi cho toác ñoä oån ñònh. ÑSC quay laøm cho maùy phaùt F vaø maùy phaùt kích thích K quay. - Ñoùng caàu dao CD2 ñeå choïn chieàu quay cho ñoäng cô laø thuaän hay ngöôïc. Luùc naøy coù Φ F nhöng raát beù seõ laøm cho EF beù neân UÑ = EF – IöRöF beù. Ñoäng cô seõ khôûi ñoäng vaø quay vôùi toác ñoä thaáp. - Ñeå taêng daàn ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô, ta ñieàu chænh bieán trôû RKF giaûm daàn veà trò soá cöïc tieåu ( taêng doøng kích töø cuûa maùy phaùt ), do ñoù, doøng Iö taêng daàn, ñoäng cô taêng toác ñoä cho ñeán khi ñaït ñeán ncb. Quaù trình khôûi ñoäng ñeán ñaây laø chaám döùt.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 14

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

- Ñeå ngöøng truyeàn ñoäng ta ñieàu chænh RKF taêng daàn ñeå giaûm doøng kích thích cuûa maùy phaùt laøm cho ñieän aùp phaùt ra cuûa maùy phaùt UF giaûm. Do ñoù, toác ñoä cuûa ñoäng cô giaûm xuoáng vaø ngöøng haún vaøo luùc UF = 0. Sau ñoù môû caàu dao CD2 döøng ñoäng cô ÑSC. Muoán thay ñoåi chieàu quay cuûa ñoäng cô ta gaït caàu dao CD2 sang vò trí 2. Vôùi heä thoáng F - Ñ ta coù theå ñieàu chænh toác ñoä theo hai höôùng nhö sau: * Ñeå cho nÑ < ncb: Ñieàu chænh bieán trôû RKF cuûa maùy phaùt ñaït giaù trò cöïc ñaïi ñeå giaûm doøng kích töø cuûa maùy phaùt laøm cho UF giaûm, toác ñoä ñoäng cô giaûm xuoáng ñaït nÑ < ncb. Goïi DUÑ: Phaïm vi ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng ñoäng cô. Ta coù: DUÑ = ncb/nmin = 10/1. * Ñeå cho nÑ > ncb : Ta giöõ UF ôû trò soá ñònh möùc vaø ñieàu chænh bieán trôû RKÑ ñaït giaù trò cöïc ñaïi ñeå giaûm töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô. Luùc naøy toác ñoä cuûa ñoäng cô taêng leân ñaït nÑ > ncb. Goïi DΦ Ñ: Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng cuûa ñoäng cô. Ta coù: DΦ Ñ = nmax/ncb = 3/1. Keát hôïp hai phöông phaùp ñieàu chænh laø giaûm ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô UÑ vaø giaûm töø thoâng Φ Ñ ta ñöôïc phaïm vi ñieàu chænh chung: D = DUÑDΦ Ñ = nmax/nmin = 30/1. VI. 3 Thaønh laäp phöông trình ñaëc tính cô cuûa heä thoáng F - Ñ: Phöông trình ñaëc tính cô toång quaùt: U R n= − Iu KEΦ KEΦ RuD U ⇒n = − Iu K E ΦD K E ΦD R +RuF EF n= − uD M K E ΦD K E K M Φ2 D Phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt: UÑ = EF – IöRöF Thay vaøo phöông trình ñaëc tính cô ta ñöôïc: n=

R + RuF EF − uD Iu K E ΦD K E ΦD

Ñaây laø phöông trình ñaëc tính toác ñoä cuûa heä thoáng.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 15

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Thay Iö = M / KMΦ Ñ vaøo phöông trình ñaëc tính toác ñoä ta ñöôïc phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng F - Ñ nhö sau:

nD =

R + RuF EF − uD M KEΦ D KE KM Φ 2D

Töø phöông trình ñaëc tính cô cuûa heä thoáng ta nhaän thaáy: ÖÙng vôùi moãi höôùng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô khaùc nhau ( lôùn hay nhoû hôn so vôùi toác ñoä cô baûn ) ta seõ coù nhöõng hoï ñaëc tính ñieàu chænh khaùc nhau nhö ñaõ trình baøy ôû treân. n n’3

RKÑ ↑

Φ

n’2

Φ

n’1

ncb RKF ↑

Ñ.

3 2

Φ Φ

↓

1

Uñm , Φ

n1 n2

Ñ

U1 U2

ñm

UÑ ↓

M Hình 1. 10 Hoï ñaëc0tính M cô ñieàu chænh trong heä thoáng F C

VI. 4 Ñaùnh giaù heä thoáng F - Ñ: VI. 4. a Öu ñieåm: - Heä thoáng naøy coù theå ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp, phaïm vi ñieàu chænh roäng: D = ( 10 → 30 )/1 bôûi vì quaù trình ñieàu chænh ñöôïc thöïc hieän baèng maïch kích thích cuûa maùy phaùt vaø ñoäng cô. Coù theå duøng phöông phaùp bieán trôû. - Heä thoáng coù söï chuyeån ñoåi traïng thaùi laøm vieäc raát linh hoaït, khaû naêng quaù taûi lôùn neân thöôøng ñöôïc söû duïng ôû caùc maùy khai thaùc trong coâng nghieäp nhoû. VI. 4. b Nhöôïc ñieåm: - Duøng 4 maùy ñeå quay neân khi laøm vieäc seõ gaây tieáng oàn lôùn, chieám nhieàu dieän tích ñeå ñaët maùy. Ñoàng thôøi toång coâng suaát ñaët vaøo heä thoáng F - Ñ quaù lôùn: Gaáp 3 laàn so vôùi yeâu caàu neân voán ñaàu tö lôùn. - Hieäu suaát hoaït ñoäng cuûa heä thoáng töông ñoái thaáp: η = Pcô2/Pñ∼ < 0,75

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 16

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

- Ñaëc tính cô doác neân khi coù dao ñoäng ôû phuï taûi thì theå hieän roõ hôn nöõa. - Ngoaøi ra, do caùc maùy phaùt moät chieàu coù töø dö, ñaëc tính töø hoùa coù treå neân khoù ñieàu chænh saâu toác ñoä. VI. 4. c Nhaän xeùt: Vôùi heä thoáng F - Ñ voøng hôû nhö treân, ta khoâng theå thöïc hieän vieäc oån ñònh toác ñoä ñoäng cô laø nhieäm vuï caàn thieát ñoái vôùi caùc heä thoáng truyeàn ñoäng nhaèm naâng cao chaát löôïng saûn phaåm ñöôïc gia coâng treân maùy, naâng cao chaát löôïng kyõ thuaät cuûa moät qui trình coâng ngheä maø maùy saûn xuaát tham gia hoaëc naâng cao naêng suaát cuûa maùy. Ñeå thöïc hieän nhieäm vuï ñoù, ta thöôøng duøng caùc heä thoáng F-Ñ coù khueách ñaïi maùy ñieän duøng phaûn hoài voøng kín. Trong caùc heä thoáng naøy, caùc boä khueách ñaïi maùy ñieän seõ sö ûduïng caùc lieân heä phaûn hoài, nghóa laø ñöa moät tín hieäu ñaàu ra cuûa heä thoáng quay trôû laïi ñaàu vaøo cuûa noù. Tín hieäu ñaàu ra coù theå laø ñieän aùp, doøng ñieän trong maïch chính hoaëc toác ñoä quay cuûa ñoäng cô. Tín hieäu ñaàu vaøo laø söùc töø ñoäng cuûa khueách ñaïi maùy ñieän. Caùc khueách ñaïi maùy ñieän thöôøng duøng hieän nay laø maùy kích töø nhieàu cuoän daây ñieàu chænh ñöôïc, khueách ñaïi maùy ñieän töï kích vaø khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc. VII. HEÄ THOÁNG KHUEÁCH ÑAÏI MAÙY ÑIEÄN – ÑOÄNG CÔ:

VII. 1 Khueách ñaïi maùy ñieän ( KÑMÑ ): KÑMÑ laø maùy phaùt moät chieàu ñaëc bieät. Coù 2 loaïi KÑMÑ: - KÑMÑ töï kích. - KÑMÑ töø tröôøng giao truïc. VII. 1. a Khueách ñaïi maùy ñieän töï kích: Laø loaïi maùy phaùt ñieän moät chieàu ñaëc bieät. Maïch töø ñöôïc laøm baèng theùp kyõ thuaät caùn nguoäi neân coù töø trôû nhoû vaø ñaëc tính töø treã heïp. Heä thoáng kích töø coù töø 3 ñeán 4 cuoän daây: - Moät cuoän laøm kích töø ñoäc laäp ( kích töø chính ) ñaët ñieän aùp moät chieàu vaøo vaø duøng ñeå ñieàu khieån söùc ñieän ñoäng phaùt ra cuûa phaàn öùng maùy ñieän. - Moät cuoän laøm nhieäm vuï töï kích, laáy ñieän aùp phaùt ra hai ñaàu phaàn öùng hoaëc doøng ñieän treân maïch phaàn öùng quay trôû laïi töï kích. - Caùc cuoän coøn laïi duøng ñeå thöïc hieän caùc phaûn hoài trong heä thoáng. R1nguyeânCK Sô ñoà lyù KÑMÑ töï kích: +* KÑMÑ CKtöï kích• 4theo ñieän aùp ( töï• kích song song ): 1 • • •

Ung SVTH:HUYNH KIM SON F1 Ã trang -17 •

•

CK

R2

F2 •

CK

KÑM ÑTK •

UKÑMÑ •

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Hình 1. 11 Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích song song. * KÑMÑ töï kích theo doøng ñieän ( töï kích noái tieáp ): + •

R1 CK1

CK

F1

Ung

•

4

IKÑMÑ

• KÑM ÑTK

-

•

CK

•

•

F2

CK 2

•

•

R2

UKÑMÑ •

Hình 1. 12 Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích noái tieáp. 3 Nhôø cuoän töï kích maø ñieän aùp phaùt ra cuûa KÑMÑ ñöôïc naâng cao so vôùi maùy phaùt thoâng thöôøng. Döïa vaøo ñaëc tính volt-ampe cuûa KÑMÑ ta thaáy: UñmKÑMÑ = Uñm1 + Uñm2 UKÑMÑ UñmKÑMÑ

CK 1

Uñm2

CK

Uñm1

2

Iñm1

IK

Hình 1. 13 Ñaëc tính volt-ampe cuûa heä thoáng KÑMÑ. Khi coù theâm CK2 thì U taêng leân moät löôïng Uñm2. Heä soá coâng suaát: KP = Pfö/PKT = UKÑMÑIKÑMÑ/UKIK = haøng traêm/1. VII. 1.b Khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc: Laø maùy phaùt moät chieàu ñaëc bieät: - Maïch töø laøm baèng theùp kyõ thuaät ñieän caùn nguoäi, cöïc töø daïng aån. - Phaàn kích coù töø 3 ñeán 4 cuoän daây:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 18

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

. Moät cuoän laøm kích thích chính ( kích töø ñoäc laäp ) taïo ra töø tröôøng chính. . Moät cuoän laøm nhieäm vuï buø. . Caùc cuoän coøn laïi duøng ñeå thöïc hieän phaûn hoài trong truyeàn ñoäng. - Treân coå goùp ñaët hai caëp choåi than coù truïc vuoâng goùc nhau. Trong ñoù, moät caëp ñöôïc noái taét vôùi nhau coøn moät caëp ñeå laáy ñieän aùp ra. R1 CK1

+ •

E

Ung -

•

1

F1 MFI KPI

Hình 1. 14

;

•

I1

I2

E F2 MFII KPII

2

;

UKÑMÑ •

Sô ñoà töông ñöông KÑMÑ töø tröôøng giao

truïc.

Ñöùng veà maët khueách ñaïi ta coù theå xem KÑMÑ töø tröôøng giao truïc töông ñöông vôùi hai maùy phaùt ñieän laøm vieäc keá tieáp nhau vaø coù sô ñoà nguyeân lyù nhö treân. Heä soá khueách ñaïi: KP = KPIKPII = UKÑMÑI2/UKIK. Ñaây laø loaïi maùy ñieän coù heä soá khueách ñaïi cao nhaát, KP coù giaù trò haøng ngaøn laàn. VII. 2 Nhaän xeùt heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän – ñoäng cô: VII. 2. a Öu ñieåm: Ngoaøi nhöõng öu ñieåm cuûa caùc heä thoáng F - Ñ voøng hôû nhö: - Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä roäng vôùi ñoä chính xaùc vaø tin caäy cao. - Khôûi ñoäng maùy eâm. - Coù khaû naêng haõm taùi sinh, traû naêng löôïng laïi cho löôùi ñieän. - Toån hao naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä vaø môû maùy thaáp. Caùc heä thoáng KÑMÑ – ñoäng cô voøng kín coøn coù nhöõng öu ñieåm:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 19

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

- Coù khaû naêng töï ñoäng oån ñònh toác ñoä ñoäng cô khi phuï taûi thay ñoåi. - Coù khaû naêng taêng tính oån ñònh toác ñoä cuûa heä thoáng nhôø khaâu oån ñònh. - Coù heä soá khueách ñaïi coâng suaát lôùn. VII. 2. b Nhöôïc ñieåm: Heä thoáng KÑMÑ – ñoäng cô coù nhöõng nhöôïc ñieåm töông töï nhö heä thoáng F - Ñ: - Duøng nhieàu maùy ñieän vôùi toång coâng suaát laép ñaët lôùn do ñoù ñoøi hoûi giaù thaønh cao. - Hieäu suaát hoaït ñoäng thaáp. - Dieän tích laép ñaët maùy roäng vaø ñoøi hoûi neàn moùng chaéc chaén neân phí toån vaän haønh lôùn. - Gaây tieáng oàn lôùn. VIII. HEÄ THOÁNG KHUEÁCH ÑAÏI TÖØ - ÑOÄNG CÔ: VIII. 1 Sô ñoà nguyeân lyù: Khueách ñaïi töø ( KÑT ) hay coøn goïi laø boä bieán ñoåi van töø, laø toå hôïp cuûa khaùng baõo hoøa vôùi chænh löu khoâng ñieàu khieån. KÑT ñöôïc duøng ñeå laøm boä ñieàu chænh doøng ñieän vaø ñieän aùp trong caùc heä thoáng ñieàu khieån, ñieàu chænh vaø kieåm tra töï ñoäng. Trong caùc maùy naâng vaän chuyeån, KÑT thöôøng ñöôïc duøng laøm maùy kích thích cho caùc maùy phaùt trong heä thoáng F - Ñ. Ñoái vôùi maùy caét goït kim loaïi, KÑT thöôøng ñöôïc duøng keát hôïp vôùi chænh löu diode baùn daãn ñeå cung caáp cho phaàn öùng ñoäng cô moät chieàu vôùi sô ñoà nguyeân lyù nhö sau:(hình 1.15) Trong caùc sô ñoà naøy, maùy bieán aùp BA coù chöùc naêng bieán ñoåi giaù trò ñieän aùp cho phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa ñoäng cô. Taïo ra soá pha hoaëc ñieåm trung tính cho phuø hôïp vôùi sô ñoà chænh löu neáu caàn vaø naâng cao heä soá coâng suaát cuûa heä. Caùc van khoâng ñieàu khieån Vo duøng ñeå bieán ñoåi doøng ñieän xoay chieàu thaønh moät chieàu vaø taïo ra thaønh phaàn doøng ñieän töï töø hoùa cho KÑT. Cuoän khaùng baõo hoøa KBH duøng ñeå ñieàu chænh giaù trò söùc ñieän ñoäng cuûa boä bieán ñoåi.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 20

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

•

U1∼ , f1

BA

•

•

• •

•

Wlv

•

k

Uñk •

V0 •

•

•

+

Wñ

-

•

+ CKÑ

Ñ RKÑ •

( a )

U1∼ , f1

•

-

•

• •

BA

Wlv

V0 •

•

Wñ •

k

•

•

+

• •

Uñk

• •

-

Ñ

cô.

b) + ñoà nguyeân lyù Hình(1. 15 Sô • - heä thoáng KÑT – ñoäng C • KÑ

a). Tia ba pha. b). Caàu ba pha.

RKÑ

VIII. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 21

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Trong heä thoáng KÑT – ñoäng cô, toác ñoä ñoäng cô ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi trò soá trung bình cuûa söùc ñieän ñoäng chænh löu baèng caùch bieán ñoåi doøng ñieän ñieàu khieån, töùc laø bieán ñoåi möùc ñoä baõo hoøa cuûa maïch töø. Ñeå ñôn giaûn trong vieäc khaûo saùt nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng naøy, ta taùch ra moät trong ba pha töø caùc sô ñoà treân vaø giaû thuyeát raèng ñaëc tính töø treã cuûa loõi theùp coù daïng lyù töôûng. B •

+ •

•

+B

Iñk Uñk

-

u2

S

Wñk

•

V0 (a)

Rt

H B0 -BS

(b) Hình 1. 16 a). Sô ñoà nguyeân lyù moät pha cuûa boä bieán ñoåi. b). Daïng ñaëc tính töø treã lyù töôûng cuûa loõi theùp. Ta coù: u2 = U2msinω t = iRt + XK ( di / dω t ) Trong ñoù: XK coù giaù trò thay ñoåi theo traïng thaùi töø hoùa cuûa loõi theùp. Luùc ñaàu, loõi theùp ñöôïc töø hoùa coá ñònh nhôø cuoän ñieàu khieån Wñk ñeán moät giaù trò B0 naøo ñoù trong phaïm vi ( -BS ≤ B0 ≤ +BS ). * ÔÛ baùn kyø döông cuûa nguoàn u2: doøng ñieän thuaän ñi qua V0 töø hoùa loõi cuoän khaùng, laøm cho bieân ñoä töø caûm bieán thieân. Luùc naøy, vì loõi theùp chöa baõo hoøa neân X K raát lôùn, nguoàn chuû yeáu rôi treân cuoän khaùng coøn giaù trò iR t ≈ 0. Ta coù: u2 = U2msinω t = iRt + XK ( di/dω t ) = Nlvω S ( dB / dt ) Vôùi ñieàu kieän ban ñaàu: t = 0, B = B0, giaûi phöông trình naøy ta ñöôïc: B = B0 + Bm ( 1 - cosω t ) Trong ñoù: - Bieân ñoä töø caûm: Bm = U2m/WNlvS - Nlv: Soá voøng daây cuûa cuoän laøm vieäc. - S : Dieän tích tieát dieän loõi cuûa cuoän khaùng. - ω : Taàn soá goác cuûa doøng ñieän. Khi loõi theùp baõo hoøa, ta coù XK = 0. Do ñoù, toaøn boä nguoàn aùp chæ ñaët leân taûi. Khi ñoù: u2 = U2msinω t = iRt = ub Vôùi ub laø ñieän aùp ra cuûa boä bieán, töùc laø ñieän aùp ñaët treân taûi.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 22

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

* ÔÛ baùn kyø aâm cuûa nguoàn u2: V0 ngöng daãn, doøng ñieän töø hoùa khoâng coù neân loõi theùp bò khöû töø bôûi cuoän ñieàu khieån Wñk vaø ñoä töø caûm B seõ giaûm daàn veà giaù trò ban ñaàu B0, ñieän aùp treân taûi ub ≈ u2 = 0. Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu ñöôïc xaùc ñònh U KDT =

π

p p U 2 m sin ωtd ωt = U 2 m (1 + cos α) 2π α∫ 2π

theo coâng thöùc: Trong ñoù: - p: Soá laàn ñaäp maïch trong boä chænh löu. - α : Goùc baõo hoøa α = arccos( 1 −

B S − B0 ) Bm

- BS: Töø caûm baõo hoøa. Neáu ta choïn Bm = BS thì α = arccos ( B0/BS ). Luùc naøy giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu: UKÑT = Um [ 1 + ( B0/BS )] = f ( B0 ).Vôùi: Um = pU2m/2π Ta nhaän thaáy: Khi thay ñoåi giaù trò B 0 töø –BS ñeán +BS ta seõ ñieàu chænh ñöôïc ñieän aùp chænh löu UKÑT töø 0 ñeán giaù trò U2m( p/π ). Vì B0 laø do doøng ñieàu khieån Iñk taïo ra neân thöïc chaát giaù trò UKÑT chính laø haøm cuûa Iñk: UKÑT = f ( Iñk ). VIII. 3 Phöông trình ñaëc tính cô cuûa heä thoáng KÑT – ñoäng cô: Töø coâng thöùc: n = n0 - M/β , ta ñöôïc phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng: U R + Ru n = KDT − b Iu KEΦ KEΦ B0 ) R + Ru BS n= − b Iu K EΦ KEΦ B U m (1 + 0 ) BS R + Ru n= − b M 2 KEΦ K E Kñaëc Ñaây chính laø phöông trình tính cô cuûa ñoäng cô trong MΦ U m (1 +

heä thoáng KÑT – ñoäng cô vôùi Rb laø ñieän trôû trong cuûa heä thoáng. n Neáu xem cuoän khaùng laø phaàn töû tuyeán tính thì ta seõ n0 ñöôïc hoï nhöõng ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô laø nhöõng nyc

SVTH:HUYNH KIM SON n1 Ã trang 23 0 M

Iñk1

Iñk2 Iñk3

M

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

ñöôøng thaúng song song nhau vaø ñöôïc goïi laø hoï ñaëc tính cô lyù töôûng.

Hình 1.17 Hoï ñaëc tính cô lyù töôûng cuûa ñoäng cô trong heä thoáng KÑT – ñoäng cô. VIII. 4 Nhaän xeùt: VIII. 4. a Öu ñieåm: - Deã cheá taïo. - Beàn vaø giaù thaønh haï. - Do KÑT laø boä bieán ñoåi tónh neân khaéc phuïc ñöôïc nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng F - Ñ nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn treân. VIII. 4. b Nhöôïc ñieåm: - Do ñieän trôû trong cuûa boä bieán ñoåi van töø khaù lôùn neân ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô thaáp, sai soá toác ñoä lôùn vaø daõy ñieàu chænh heïp. - Veà hình thöùc ñieàu khieån, heä thoáng KÑT – ñoäng cô keùm linh hoaït hôn heä F - Ñ. Ñaûo chieàu quay ñoäng cô khoù khaên vaø gaây toån thaát naêng löôïng lôùn. Quaùn tính cuûa heä KÑT ñoäng cô lôùn do aûnh höôûng cuûa ñieän khaùng KÑT, heä soá coâng suaát thaáp. IX. HEÄ TRUYEÀN ÑOÄNG TIRISTO-ÑOÄNG CÔ T-Ñ: Hieän nay ngöôøi ta söû duïng roäng raõi caùc boä bieán ñoåi van ñieàu khieån ñeå bieán naêng löôïng xoay chieàu thaønh ñieän moät chieàu ñeå cung caáp cho caùc ñoäng cô ñieän moät 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 noåi baät cuûa heä T-Ñ laø ñoä taùc ñoäng nhanh cao, khoâng gaây oàn vaø deã töï ñoäng hoaù do caùc van daãn coù heä soá khueách ñaïi coâng suaát cao, ñieàu ñoù raát thuaän tieän cho vieäc thieát laäp caùc heä thoáng töï ñoäng ñieàu chænh nhieàu voøng ñeå naâng cao chaát löôïng caùc ñaëc tính tónh vaø caùc ñaëc tính ñoäng cuûa heä thoáng . Nhöôïc ñieåm chuû yeáu do caùc daãn coù tính phi tuyeán, daïng ñieän aùp chænh löu ra coù bieân ñoä ñaäp maïch cao, gaây toån

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 24

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

thaát phuï trong maùy ñieä. Heä soá coâng suaát cosϕ cuûa heä noùi chung thaáp * Choïn phöông aùn : Trong thöïc teá truyeàn ñoäng naøo cuõng coù öu vaø nhöôïc ñieåm, do ñoù tuyø tröôøng hôïp cuï theå maø ta choïn phöông aùn truyeàn ñoäng cho phuø hôïp, treân nguyeân taéc nhöôïc ñieåm laø ít nhaát. Trong ñoà aùn naøy ta choïn phöông aùn truyeàn ñoäng T-Ñ. * Nguyeân lyù chung cuûa boä ñieàu khieån toác ñoä : Boä chænh löu tiristor ñöôïc moâ taû nhö sau: caùc van thay nhau daãn trong moät phaàn tö chu kyø ñöôïc goïi laø khoaûng daãn, hoaëc khoaûng thoâng vôùi ñoä suït aùp treân van khoâng lôùn laém vaø maïch coøn laïi cuûa chu kyø ñöôïc goïi laø khoaûng khoâng daãn hay khoaûng ngaét. Ñieän trôû thuaän cuûa tiristor ôû traïng thaùi ngaét khoaûng 100Ω vaø traïng thaùi môû 0.01Ω . Ñieän aùp ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch bieán ñoåi thôøi haïn laøm vieäc cuûa van trong khoaûng thoâng. Trong thöïc teá ngöôøi ta duøng caùc loaïi van coù ñieàu khieån haïn cheá, nghóa laø coù ñieàu khieån thôøi ñieåm ñaàu, khoaûng thoâng nhöng khoâng theå ngaét maïch khi doøng ñieän chöa giaûm veà khoâng. Do ñoù vieäc ñieàu chænh ñieän aùp boä bieán ñoåi van ñöôïc thöïc hieän baèng caùch bieán ñoåi thôøi ñieåm thoâng van, vieäc ruùt ngaén thôøi haïn traïng thaùi thoâng cuûa caùc van trong khoaûng daãn ñöôïc ñaëc tröng bôûi giôø thoâng chaäm tính töø thôøi ñieåm môû töï nhieân. Doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa boä bieán ñoåi theo thôøi gian laø nhöõng ñöôøng cong phöùc taïp, coù chöùa caû thaønh phaàn moät chieàu vaø thaønh phaàn xoay chieàu. Thaønh phaàn xoay chieàu coù aûnh höôûng xaáu ñeán quaù trình phaùt xung vaø chuyeån maïch cuûa maùy ñieän neân phaûi haïn cheá. Vôùi muïc ñích ñoù ngöôøi ta noái vaøo maïch phuï taûi boä bieán ñoåi ( maïch phaàn öùng) cuoän san phaúng coù ñieän caûm xaùc ñònh. Ñeå phaân tích söï laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu trong heä thoáng naøy phaûi tìm thaøng phaàn moät chieàu cuûa van ñieän aùp vaø doøng ñieän treân ñaàu ra cuûa boä bieán ñoåi töùc laø xaùc ñònh trò soá trung bình cuûa chuùng trong moät chu kyø bieán thieân ñieän aùp löôùi xoay chieàu. Thaønh phaàn moät chieàu cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän laø ñieän aùp chænh löu vaø doøng ñieän chænh löu. Tiristor cho pheùp duøng nhöõng tín hieäu coù coâng suaát nhoû laáy töø caùc khí cuï ñieän ñeå cheá taïo ñaëc tính ñoänh cuûa ñoäng cô vaø thoaû maõn caùc yeâu caàu coâng ngheä. Tiristor coù quaùn tính neân so vôùi heä F-Ñ thì heä thoáng naøy coù quaù trình hôïp lyù

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 25

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

hôn, coù theå cheá taïo ra thieát bò toå hôïp hieän ñaïi, coù theå gia coâng caùc saûn phaåm coù chaát löôïng ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao. Ñieàu khieån Tiristor coù nhöõng tính chaát vaø ñoä tin caäy cao tieát kieäm ñöôïc naêng löôïng, khoâng gaây tieáng oàn vaø tieát kieäm dieän tích laép ñaët. Ñieàu kieän ñeå môû Tiristor: _ Ñaët ñieän aùp thuaän leân noù töùc cöïc döông leân anoát vaø cöïc aâm leân catoát _ Ñaët ñieän theá döông vaøo cöïc ñieàu khieån hay coøn goïi laø xung ñieàu khieån

PHAÀN II: TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC BOÄ CHÆNH LÖU 3 PHA I.

Heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô: I. 1. a Sô ñoà nguyeân lyù: Chænh löu ba pha hình tia coøn ñöôïc goïi laø chænh löu ba pha nöûa chu kyø hay chænh löu ba pha coù “ ñaàu khoâng “. Ñieän aùp chænh löu laø moät nöûa soùng cuûa ñieän aùp xoay chieàu. •

U1∼ , f1 •

•

• •

•

I1 BA U2

I2

T1

T2

•

n T3

•

BKC

Ñ

ÑK

GT3 GT2 KIM GT1 SVTH:HUYNH SON • • Ã trang 26 GT1

Uñk

UÑ

C0

GT2 GT3

CCSX

Iö

•

+

•

CKÑ

RKÑ

•

-

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Hình 2. 1 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô. Trong ñoù: - BA: Maùy bieán aùp chænh löu coù nhieäm vuï: . Bieán ñoåi ñieän aùp nguoàn Ung thaønh ñieän aùp phuø hôïp Un ñaët leân boä chænh löu. . Bieán ñoåi soá pha nguoàn thaønh soá pha phuø hôïp vôùi boä chænh löu. . Ñaûm baûo cho nguoàn vaø boä chænh löu chæ quan heä vôùi nhau veà töø maø khoâng quan heä tröïc tieáp veà ñieän neân baûo veä vaø ñieàu chænh boä chænh löu ñöôïc deã daøng hôn. - T1, T2, T3: Caùc tiristor, bieán ñieän aùp xoay chieàu U2 thaønh ñieän aùp moät chieàu. - ÑK: Cuoän ñieän khaùng caân baèng. - Ñ: Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp. Ñaây laø thaønh phaàn chuû yeáu, ñoái töôïng caàn ñieàu chænh toác ñoä. - Boä loïc ( Ñ vaø C0 ): Cho nhöõng thaønh phaàn xoay chieàu coøn soùt laïi ñi qua tuï. Laøm cho doøng ñi qua ñoäng cô ít nhaáp nhoâ neân moment ít thay ñoåi, do ñoù toác ñoä ñoäng cô ñöôïc oån ñònh. - BKC: Boä khoáng cheá. Coù nhieäm vuï laøm boä taïo xung, ñeám xung vaø phaân phoái xung ñaët leân caùc cöïc ñieàu khieån cuûa caùc tiristor. I. 1. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Vôùi sô ñoà nguyeân lyù nhö treân, caùc tiristor ñöôïc noái theo nhoùm katoát chung neân caùc phaàn töû chænh löu coù ñaëc ñieåm nhö sau: - Tirisror daãn ñieän laø tiristor coù anoát ñöôïc noái vôùi ñieän aùp cao nhaát vaø phaûi ñöôïc kích xung ñoàng pha vôùi ñieän aùp cuûa pha ñoù. - Tiristor naøo daãn ñieän thì noù seõ gaùnh troïn doøng ñieän taûi. - Khi coù moät tiristor daãn ñieän thì hai tiristor coøn laïi seõ khoâng daãn ( neáu ta xeùt boû qua söï chuyeån maïch ). Cheá ñoä laøm vieäc cuûa chænh löu phuï thuoäc vaøo phöông thöùc ñieàu khieån vaø caùc tính chaát cuûa phuï taûi. Trong truyeàn ñoäng ñieän, taûi cuûa chænh löu thöôøng laø cuoän kích töø

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 27

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

( L, R ) vaø maïch phaàn öùng ñoäng cô ( R, L vaø E ). Ñeå ñôn giaûn trong vieäc tìm hieåu nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô treân ta coù sô ñoà thay theá nhö sau:

u2a

T1

•

•

u2b

u2c

T2

Ud

T3 •

•

↓

•

•

•

Id

EÑ Ld Rd

Hình 2. 2 Sô ñoà thay theá heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô. Trong ñoù: - EÑ: Söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô ñieän. - u2a, u2b, u2c: Ñieän aùp thöù caáp cuûa maùy bieán aùp BA. - Rd: Ñieän trôû maïch moät chieàu ( keå caû ñieän trôû daây quaán thöù caáp cuûa maùy bieán aùp ). - Ld: Ñieän caûm maïch moät chieàu. Ñeå tieán haønh ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô, ngöôøi ta thay ñoåi goùc kích α cuûa tiristor seõ thay ñoåi ñöôïc ñieän aùp chænh löu, laøm cho ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng ñoäng cô thay ñoåi. Trong khoaûng thôøi gian O1O2 ñieän aùp ra Ua coù giaù trò lôùn nhaát, ñoàng thôøi taïi thôøi ñieåm O1 kích xung cho T1. T1 nhaän xung kích neân daãn ñieän, môû cho doøng ñieän chaïy qua coøn hai van T2 vaø T3 bò khoùa. Sau thôøi ñieåm O2 trôû ñi Ub coù giaù trò lôùn nhaát. Taïi O2, kích xung cho T2 neân T2 daãn. Luùc naøy ta coù Ua < Ub neân anoát cuûa T1 coù ñieän theá thaáp hôn so vôùi katoát cuûa noù, do ñoù T1 bò khoùa. Töông töï, taïi thôøi ñieåm O3, T3 daãn coøn T1 vaø T2 bò khoùa. Nhö vaäy moãi tiristor seõ cho doøng chaïy qua noù trong khoaûng thôøi gian 1200 ñieän vaø giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu tiristor: Ud =

3 2π

π 2π +α + 6 3

∫ π 6

2U 2 sin θdθ =

+α

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 28

3 6 U 2 cos α 2π

( 2. 3 )

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi tiristor laø hieäu soá ñieän theá giöõa anoát vaø katoát cuûa tiristor ñoù: . Khi T2 daãn: ( 2. π U ngT 1 = U b − U a = 6U 2 cos(θ − ) 4) 3

. Khi T3 daãn: U ngT 1 = U c − U a = 6U 2 cos(θ −

laø:

2π ) 3

( 2. 5 )

Ñieåm cöïc trò cuûa ñieän aùp ngöôïc ñaët leân T1 4π 3 11π U ngT 1 = 6U 2 khiθ = 3 löu ñöôïc san baèng coù giaù trò: Doøng ñieän chænh U ngT 1 = 6U 2 khiθ =

( 2. 6 ) Giaù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaïy qua moãi Id =

I dtb =

Ud Rd + X d 1 2π

2π 3

∫I

d

dθ =

0

Id 3

( 2. 7 )

tiristor laø: Trong khoaûng 0 < α < 900, boä bieán ñoåi laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu vôùi ñieän aùp Ud > 0. Vaø trong khoaûng 900 < α < 1800, boä bieán ñoåi laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu vôùi Ud < 0. Moái quan heä giöõa Ud = f ( α ) cuûa boä chænh löu tiristor ñöôïc bieåu dieãn nhö sau: Ud

Ud0 CL 0

π / 2

π NL

α

- Ud0

Hình 2. 6 Ñaëc tính ñieàu chænh Ud = f (α ). II. Heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng cô: II.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:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 29

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN U1∼ , f1 •

•

• •

BA •

T1

•

T3

• • •

•

u2a

u2c

u2b

•

T4

•

T6

•

T2

• •

T5

•

•

• • •

C0

ÑK

Ñ

Uñk

n BKC

+

•

CKÑ

RKÑ

•

-

CCSX 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 α ñöôïc tính töø giao ñieåm cuûa caùc nöûa hình sin soùng ñieän aùp. II.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 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 γ coù 3 tiristor cuøng daãn:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 30

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

- 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 θ = θ 1 = π /6 + α , 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 θ = θ 2 = 3π /6 + α , kích xung ñieàu khieån cho T2, T2 môû vì khi T6 daãn doøng, noù ñaët leân anoát cuûa T2 ñieän aùp Ub, khi θ = θ 2 thì Ub > Uc, T2 môû laøm cho T6 bò khoùa laïi. Caùc xung ñieàu khieån leäch nhau π /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

θ

1

θ

2

θ

3

θ

4

θ

5

θ

6

=

π /6 +

α = 3π α = 5π α = 7π α = 9π α =11π α

/6 + /6 +

Môû Khoù a T1 T2 T3 T4 T5 T6

T5 T6 T1 T2 T3 T4

/6 + /6 + /6 +

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

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 31

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

ud

u2b

u2a 1

u2c 5

3

2Π

0

2

6

4

α

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 α trong caùc tröôøng hôïp sau: * Khi α = 0: Ta kích taïi thôøi ñieåm chuyeån maïch töï nhieân. m π ( 3. 25 ) U d 0 c = U d 0 c max = 3E2 d sin π m m: Soá pha cuûa heä thoáng chænh löu, trong tröôøng hôïp naøy thì m = 6. * Khi α ≠ 0: m π ( 3. 26 ) U d 0 c = U d 0 c max cosα = 3E2 d sin cosα π m 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: U d (O1O2 ) = U a −U b = U ab = 6U 2 sin( θ +

π 6

)

Trong khoaûng thôøi gian O2O3, caëp T1, T2 daãn cho doøng ñieän chaïy qua neân: Töông töï, ta ñöôïc: U d (O2O3 ) = U ac = 6U 2 sin( θ −

U d (O3O4 ) = U bc = U d (O4O5 ) = U ba =

SVTH:HUYNH KIMUSON d (O5O6 ) = U ca = Ã trang 32

U d (O6O7 ) = U cb =

π

π 6 6U 2 sin(θ − ) 2 5π 6U 2 sin(θ − ) 6 7π 6U 2 sin(θ − ) 6 3π 6U 2 sin(θ − ) 2

)

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu: Ud =

6 2π

π π +α + 6 3

∫ π 6

6U 2 sin(θ +

+α

π 3 6 )dθ = U 2 cosα π 6

( 3. 27 )

Do ñoù, ta thaáy khi thay ñoåi goùc kích α thì ta coù theå thay ñoåi ñöôïc giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô. Khi α bieán ñoåi töø 0 ñeán π 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: U ng max = 6U 2

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. II.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:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 33

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA α

ud

GVHD: NGUYEN

µ

1

5

3

ec + e a 2 eb + e c 2

0

4

2

6

e a + eb 2

Khi heä thoáng hoaït ñoäng, giaû söû van T 1, 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 T 1 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 T 3 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. iT 1 = I d − iT 3 =

6 U 2 [cosα − cos(θ + α )] 2 X td

6 U 2 [cosα − cos(θ + α )] 2 X td

( 3. 28 ) ( 3. 29 )

Moái töông quan giöõa goùc chuyeån maïch γ ñaïi löôïng cuûa heä thoáng: 2 X td ( 3. cos α − cos(α + γ ) = Id 6U 2

vôùi caùc

30 )

Neáu choïn O1 laøm goác thôøi gian, ta ñöôïc: π U a = 2U 2 sin(θ + α + ) 6 π U a = 2U 2 sin(θ + α + ) 6

Giaù trò trung bình cuûa suït aùp do hieän töôïng truøng daãn gaây neân: ∆U γ =

3 6 U 2 [cosα − cos(α + γ )] 2π

( 3. 31 )

Thay giaù trò bieåu thöùc ( 3. 30 ) vaøo ( 3. 31 ) ta ñöôïc: ∆U γ =

3 X td I d π

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 34

( 3. 32 )

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

ta coù: uc )/2.

GVHD: NGUYEN

Xeùt trong khoaûng thôøi gian O2O3: UT1 = ub – ua Trong khoaûng thôøi gian O3O4: T2 vaø T4 truøng daãn neân UT1 = ub – ua vaø UT1 = ub – uc neân UT1 = ub – ( ua + 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 –

u a.

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: Ud =

3 6 3 X td I d U 2 cosα − π π

( 3. 33 )

II. 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. 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 5 sô ñoà chính:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 35

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

• Truyeàn ñoäng duøng moät boä bieán ñoåi caáp cho phaàn öùng vaø ñaûo chieàu quay baèng caùch ñaûo chieàu doøng kích töø • Truyeàn ñoäng duøng moät boä bieán ñoåi caáp cho phaàn öùng vaø 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 III. Sô ñoà- nguyeân lyù laøm vieäc:

1

4

3

6

5

2 Lc

4’

6’ 2’

1’ 3’ 5’

Sô ñoà goàm hai boä bieán ñoåi G1 vaø G2 ñaáu song song ngöôïc vôùi 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 α 1 laø goùc môû ñoái vôùi G1, α 2 laø goùc môû ñoái vôùi G2 , thì

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 36

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

söï phoái hôïp giöõa hai giaù trò α 1 vaø α 2 phaûi ñöôïc thöïc hieän theo quan heä : α 1 + α 2 = 180o söï phoái hôïp naøy laø tuyeán tính α

αa 2=0 =0

1

=0

a1=0

0°

2

30° 60°

uc2 uc1

90° 120° 150°

αa1=180° = 180o 1

α 2a = =180° 180o 2

180°

Bieåu ñoà phoái hôïp tuyeán tính Giaû söû ta caàn ñoäng cô quay thuaän ta cho G1 laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu α 1 = 0 ÷ 90o , Ud1 > 0 baáy giôø α 2 > 90o G2 laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu, Ui2 < 0 Ud1 = U0 cosα 1 > 0 Ui2 = U0 cosα 2 < 0 Caû hai ñieän aùp Ud1 vaø Ui2 ñeàu ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô M. Ñoäng cô chæ coù theå “ nghe theo” U d1 vaø quay thuaän. Ñoäng cô töø choái Ui2 vì caùc tiristor khoâng theå cho doøng chaûy töø catoât ñeán anoât. Khi α 1 = α 2 = 90o , Ud1 = Ui2 = 0 luùc naøy ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoïng cô baèng khoâng. Ñoäng cô ôû traïng thaùi döøng. Giaû söû uc laø ñieän aùp ñieàu khieån ôû boä ñieàu khieån khi caàn khôûi ñoäng M quay thuaän ta cho uc = uc1 α 1 = 30o , α 2 = 180 – α 1 = 150o U d1 =

3 U0 2

;

U i2 = −

3 U0 2

G1 laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu coøn G 2 laøm vieäc ôû cheá ñoä ñôïi Neáu baây giôø caàn giaûm toác ñoä quay cuûa ñoäng cô ta cho uc = uc2 , caùc goùc môû α 1 = 60o , α 2 = 120o '

U d1 =

1 U0 2

; U i2 ' = − 1 U 0

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 37

2

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

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, E > U’d1 boä bieán ñoåi G1 bò khoaù laïi. Maëc khaùc, E > | U’i2 | 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 ñeán giaù trò öùng vôùi U’d1. Neáu cho ñieän aùp ñieàu khieån uc < 0 thì G2 seõ laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu coøn G1 seõ laøm vieäc ôû cheá ñoä nghòch löu phuï thuoäc. Ñaëc ñieåm cuûa sô ñoà ñaûo doøng ñang xeùt laø coù moät doøng ñieän luùc thì chaûy töø G1 vaøo G2, luùc thì chaûy töø G2 vaøo G1 maø khoâng qua maïch taûi. Ngöôøi ta goïi laø doøng tuaàn hoaøn. Doøng ñieän tuaàn hoaøn laøm cho maùy bieán aùp vaø caùc tiristor phaûi laøm vieäc naëng neà hôn. Ñeå haïn cheá doøng ñieän tuaàn hoaøn ngöôøi ta duøng 4 ñieän caûm Lc Giaù trò trung bình cuûa doøng tuaàn hoaøn : I cc =

I * cc =

I cc I ccm

3 6V 2 (sin α1 − α1 cos α1 ) πX ct

Ñaët goïi laø giaù trò töông ñoái cuûa doøng ñieän tuaàn hoaøn

Trong ñoù: I ccm = 6.V 2 X ct tuaàn hoaøn

: giaù trò cöïc ñaïi cuûa doøng ñieän

Quan heä I*cc = f(α 1) ñöôïc trình baøy treân hình veõ. Ñieän caûm Lc phaûi ñöôïc tính toaùn sao cho giaù trò trung bình cuûa doøng tuaàn hoaøn trong tröôøng hôïp xaáu nhaát khoâng vöôït quaù 10% giaù trò ñònh möùc cuûa doøng ñieän phuï taûi Id.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 38

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

1

3

6

5

2

4

0.9 0.3 0.2 0.1 0

PHAÀN III:

o

30

o

60

o

90

o

120

150

o

o

180

TÍNH CHOÏN MAÏCH ÑOÄNG LÖÏC

1. Choïn ñoäng cô ñieän moät chieàu : Coù caùc thoâng soá sau: Pñm = 30 kw Uñm = 220 v

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 39

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

η ñm = 0.95 nñm = 1500 voøng/phuùt * Ñieän aùp chænh löu khoâng taûi bao goàm: Udo = Ud + ∆ Ur + ∆ Uγ + ∆ Uδ + ∆ Ucb Vôùi : Ud : ñieän aùp chænh löu 220v ∆ Ur : suït aùp treân ñieän trôû daây quaán MBA , ∆ Ur =

3% Ud

∆ Uγ : suït aùp treân ñieän khaùng daây quaán MBA vaø suït aùp do hieän töôïng truøng daãn , ∆ Uγ = 2% Ud ∆ Uδ : suït aùp treân 2 tiristor , ∆ Uδ = 2.2 = 4v ∆ Ucb : suït aùp treân cuoän khaùng caân baèng , ∆ Ucb = 0.8% Ud Vaäy ñieän aùp chænh löu khoâng taûi laø: Udo = 220 + ( 3 + 2 + 0.8 ) . 220/100 + 4 = 236.8 ( V ) Giaù trò hieäu duïng cuûa ñieän aùp pha thöù caáp maùy bieán aùp : U2 =

π.U do

=

3 6

3.14 * 236 .76 3 6

= 101 .2

(V)

Ñieän aùp ngöôïc lôùn nhaát ñaët leân tiristor: U im = 6U 2 = 6 *101 .2 = 247 .84 (V) Doøng ñieän trung bình chaûy trong moãi tiristor: 1 I tb = 2π

π

3

∫I 0

d

dθ =

Id 6

Pdm 30 .10 3 = = 143 .54 η.U dm 0.95 * 220 143 .54 I tb = = 23 .92 6

vôùi I d = vaäy

(A) (A)

Do toàn taïi doøng tuaàn hoaøn chaûy qua caùc boä bieán ñoåi G1 , G2 vaø maùy bieán aùp maø khoâng qua phuï taûi neân cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp 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 ñöôïc ñieän aùp ngöôïc : Uim = 1.6*247.84 = 396.544 (V) Vaø chòu ñöôïc doøng ñieän trung bình: Itb = 1.2*23.92 = 28.71 (A)

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 40

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Tra baûng ta choïn tiristor TΓ -50 do lieân xoâ cheá taïo coù caùc thoâng soá sau: Itb = 50 (A) Uim = 0.1÷ 1 (KV) ∆ U = 1.3 (V) , toff = 10.5 (µ s) , Ig = 0.9 (A) , Ug = 3 (V) 3. Tính toaùn maùy bieán aùp ñoäng löïc: Maùy bieán aùp 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 3 laàn vaø giaûm tieát dieän ñi 3 laàn. Ñeå laøm ñöôïc vieäc naøy phía sô caáp phaûi noái ∆ vaø phía thöù caáp noái Υ . Luùc naøy tæ soá maùy bieán aùp : n=

U 2 101 .2 = = 0.266 U1 380

Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy trong moãi pha thöù caáp cuûa MBA: I2 =

Id 6

=

143 .54 6

= 58 .6

(A)

Giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän chaûy trong moãi pha sô caáp : I 1 = n.I 2 = 0.266 * 58 .6 = 15 .6 (A) * Maïch töø: -coâng suaát bieåu kieán cuûa maùy bieán aùp: S1 = 3U1I1 = 3* 380 * 15.6 = 17784 (VA) S2 = 3U2I2 = 3* 101.2 * 58.6 = 17791 (VA) S = ( S1 + S2 ) / 2 = 17787.5 (VA) Choïn maïch töø 3 truï, tieát dieän moãi truï ñöôïc tính theo coâng thöùc kinh nghieäm : Q =K

P cf

trong ñoù: K = 5÷ 6 vôùi maùy bieán aùp khoâ P : coâng suaát bieåu kieán cuûa maùy bieán aùp c : soá truï f : taàn soá cuûa nguoàn xoay chieàu, f = 50 Hz Q =6

17787 .5 = 65 .3 3 * 50

cm2

Maïch töø ñöôïc laøm baèng caùc laù theùp kó thuaät ñieän gheùp laïi vôùi nhau ñeå giaûm doøng ñieän xoaùy, toån thaát 1.3w/kg, troïng löôïng 7.5 kg/dm3 * Truï: -tieát dieän thoâ cuûa truï: 10*6 + 4*6 = 84 cm2

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 41

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

-tieát dieän hieäu quaû : 0.95 * 84 = 79.8 cm2 -troïng löôïng : 7.5 * 0.798 * 2.4 * 3 = 43.1 kg * Qui laùt : -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 choïn B m =1.1 (T) trong caùc qui laùt choïn B ' m = 1.1* * Daây quaán : Soá voøng daây moãi pha : -sô caáp : n1 =

79 .8 = 0.924 95

U1 380 = = 186 4.44 f .Q.B m 4.44 * 50 * 84 .10 −4 *1.1

(T)

voøng

-thöù caáp : n 2 = n1

U2 101 .2 = 186 * = 50 U1 380

voøng

choïn maät ñoä doøng ñieän : J1 = J2 = 3 (A/mm2) Ñöôøng kính daây phía sô caáp : d1 =

4I 1 4 *15.6 = = 2.57 Jπ 3 * 3.14

mm

Ñöôøng kính daây phía thöù caáp : d2 =

4I 2 = Jπ

4 * 58.6 =5 3 * 3.14

mm

tra baûng ta choïn daây coù: d1 = 2.83 mm ; S = 6.92 mm2 ; 55.97 g/m ; 0.00278 Ω / m d2 = 5.2 mm ; S = 21.24 mm2; 189g/m ; r = 0.000811 Ω / m −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: 186 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 + 0.3 = 11.62 mm

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 42

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

−

GVHD: NGUYEN

Baùn kính trung bình cuûa moãi daây quaán:

74

+

11 .62 = 79 .81 mm 2

−

Chieàu daøi cuûa daây quaán sô caáp: 2π * 79 .81 *10 −3 *186 = 93 .27 m − Ñieän trôû ôû nhieät ñoä 75 o C laø: r1 = 0.00278 * 93 .27 * (1 + 0.000475 ) = 0.26 (Ω)

* Daây quaán thöù caáp: Giöõa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp ñeå moät khoaûng caùch 8mm. Daây quaán thöù caáp goàm 50 voøng vaø chia thaønh 3 lôùp giöõa 2 lôùp ñaët moät tôø giaáy caùch ñieän daøy 0.1mm. − Beà daøy daây quaán thöù caáp: e 2 = 3 * 5.2 + 0.2 = 15 .8 (mm) − Baùn kính trung bình cuûa daây quaán thöù caáp: 74 + 11.62 + 8 + 15.8/2 = 101.62 (mm) − Chieàu daøi cuûa daây quaán thöù caáp: l = 2π *101 .62 *10 −3 * 50 = 31 .91 m − Ñieän trôû daây quaán ôû nhieät ñoä 75 o C laø: r2 = 8.11 *10 −4 * 31 .91 * (1 + 0.000475 ) = 0.026 (Ω)

Ñieän khaùng moãi pha:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 43

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

e + e2 r (a + 1 )ω ×10 −7 h 2 36 .8 11 .62 +16 = 8 × 3.14 2 ×50 2 (8 + )10 −3 × 314 ×10 −7 = 0.02 (Ω) 236 2 x = 8π 2 n 22

trong ñoù: r: baùn kính trung bình cuûa 2 cuoän daây r = e1 + e2 + 4 = 11.62 + 15.8 + 4 = 31.42 (mm) h: chieàu cao 2 daây quaán h = 236 mm ω: taàn soá goùc, a= 0.008 − Ñieän aùp rôi treân ñieän khaùng: ∆U α =

3 XI d 3 × 0.094 ×143 .54 = = 12 .89 (V) π 3.14

− Ñieän aùp rôi treân ñieän trôû:

2 2    n2   50    ∆U r = r2 + r1    I d = 0.026 + 0.26   × 143 .54 = 6.43 (V)  186      n1  

− Ñieän aùp chænh löu khi ñaày taûi:

U d = U do − ∆U α − ∆U r = 236 .8 −12 .89 − 6.43 = 217 .48

(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 Id

~

≤5×

143 .54 = 7.18 ( A) 100

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 α = 0 thì doøng taûi lôùn nhaát, thaønh phaàn xoay chieàu ñieän taûi lôùn nhaát. − Khai trieån Furier ñieän aùp chænh löu: ud =

3 6 2 cos 6θ   U 2 1 +  π 35  

− Pt maïch taûi luùc laøm vieäc: ~

U d = E + RI d + Ri d + L

di d 2 dt

= U d +U d

~

− Caân baèng caùc thaønh phaàn 1 chieàu vaø xoay chieàu: Ud = E + RId

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 44

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA ~

U d = Rid

~

GVHD: NGUYEN

di +L d dt

thöïc teá thì

Rid

~

~

di << L d dt

~

neân gaàn ñuùng ta coù:

~

~

did dt ~ di d 6 6U 2 cos 6θ = L 35 dt

Ud = L

töùc laø: =>

lδ =

ωt 1 6 6 6 . U 2 ∫ cos 6θdθ = U 2 sin 6ωt 0 ωL 35 π 35 πωL

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

18 6 1 U2 35 πωL 2

theo ñieàu kieän raøng buoäc I δ ≤ 7.18 (A) ⇒

18 6U 2 1 ≤ 7.18 35π ωL 2

⇒L ≥

18 6U 2 1 = 12 .42 ×10 −4 2 ×35π ω× 7.18 2

(H)

L: toång giaù trò cuûa ñieän caûm cuoän khaùng sang baèng vaø ñieän caûm cuûa phuï taûi ñoäng cô Lpt L = Lsb + Lpt Vôùi L pt = Lö = γ

U dm pω dm I ñm Im

trong ñoù: γ : heä soá phuï thuoäc kieåu ñoäng cô, ta choïn ñoäng cô daïng coù buø γ = 0.25 p : soá ñoâi cöïc tö,ø p = 2 2πn 2π ×1500 = = 157 ( rad / s ) 60 60 0.25 * 220 = = 1.2 ×10 −3 2 *157 *143 .54

ωdm =

L pt

(H)

vaäy cuoän khaùng sang baèng ñöôïc choïn laø : Lsb = L - Lpt = 1.242 – 1.2 = 0.042 (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

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 45

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

caân baèng. Doøng caân baèng ñaït giaù trò lôùn nhaát khi goùc môû α 1 = 60 o , α 2 = 120o hoaëc α 1 = 120o , α 2 = 60 o Giaù trò cöïc ñaïi cuûa doøng tuaàn hoaøn I ccm =

6U 2 X CT

vôùi XCT = 2XC + 2Xha I *cc max =

=>

I cc max = 0.32 I ccm

I cc max = 0.32 × I ccm = 0.32

3U 2 56 .09 = X CT X CT

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

=>

56 .09 56 .09 ≤ 14 .354 ⇒ X CT ≥ = 3.91( Ω) X CT 14 .354

LCT =

Vaäy

10 I d 143 .54 = = 14 .354 ( A) 100 10

X CT

ω

=

3.91 = 0.01( H ) 314

vôùi LCT = 2LC + 2Lba 1 ( L CT − 2L ba ) vôùi L ba = X ba = 0.094 = 2.9 ×10 −4 (H ) 2 ω 314 1 = (0.01 − 2 × 2.9 ×10 −4 ) = 4.97 ×10 −4 ( H ) 2

=>

LC =

=>

LC

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 46

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

PHAÀN IV: TÍNH CHOÏN MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN

Trong 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 ur +uc Toång ñaïi soá Ur + Uc ñöôïc ñöa ñeán ñaàu vaøo cuûa khaâu so saùnh U c + B cos α = 0

=>

 − Uc  α = arccos    B 

Ngöôøi ta laáy B = Ucmax Nhö vaäy, khi Uc bieán thieân töø - Ucmax ñeán Ucmax thì goùc α bieán thieân töø 0 ÷1 . Trong ñoà aùn naøy phaàn töû ta choïn laø vi maïch TCA 780 döïa treân nguyeân taéc ñieàu khieån thaúng ñöùng.

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 47

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

9

16

TCA 780 1

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 taïo xung 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). − Ñieän trôû trong maïch taïo ñieän aùp raêng cöa: R 9 = 20 kΩ ÷ 500 kΩ . U 11 = −0.5 ÷ ( U s − 2 ) (V). − Ñieän aùp ñieàu khieån : I s = 200 µA . − Doøng ñieän ñoàng boä : C10 = 0.5µF . − Tuï ñieän : f = 10 ÷ 500 Hz . − 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-catoâttiristor -Taïo ra caùc xung ñuû ñieàu kieän môû ñöôïc tiristor, xung ñieàu khieån thöôøng coù bieân ñoä khoaûng 2÷ 15v ñoä roäng xung tx phaûi lôùn hôn hoaëc baèng 10µ s. Tröôøng hôïp taûi coù tính caûm thì tx phaûi lôùn hôn nhieàu coù khi tx = 500µ s. -Döøng ñöôïc söï phaùt xung khi coù söï coá

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 48

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

-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 α .

us ucm

us

-usm usm

0

Quan heä giöõa α vaø Uc laø: α=π

Uc U r max

ngöôøi ta laáy Ucmax = Urmax ñeå α coù theå chaïy töø 0 ÷180 o

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 49

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

u5 u10 u11

u10

u11

u15 u14 u'15 chán 12 näú i âáú t

u'14

SÔ ÑOÀ VI MAÏCH TCA780

Uc Us 16 13 6

T C A780

8

V(t)

5

11 15

1

9

10

14 12

RD R9

C 10 C 12 V(t) ñieän aùp ñoàng pha Tuï 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 R 9 (thöôøng thì R9 = 20÷ 500kΩ )

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 50

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Doøng ñieän ñöôïc tính: i = U 10 = i

U 8 3 .8 = R9 R9 t C10

Taïi thôøi ñieåm t = t o ; 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 α = ω .to goùc môû α bieán thieân töø 0÷ 180o 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 0÷ 300pF ñeå coù ñoä roâng cuûa xung töø 30÷ 200µ s .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 0.5÷ 16v 2. 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:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 51

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN Us D3 Rc

D4 F

BAX

D2

Rg

R3 C

R2 T Dz 1

R1

* 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 khoaù Chöùc 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 colectô D2 : haïn cheá quaù ñieän aùp treân caùc cöïc C,E cuûa transistor Rg : laø ñieän trôû haïn cheá doøng ñieàu khieån tiristor R3 : laø ñieän trôû aûnh höôûng bieân ñoä vaø söôøn xung ra R1 vaø R2 : laø ñieän trôû haïn cheá doøng phaân cöïc I b cuûa transistor Giaû 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 I1 =

U Rc

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

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 52

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA U i L = ic = Rc

GVHD: NGUYEN

t −  1 − e τ  

   

vôùi τ =

L1 Rc

sau thôøi gian khoaûng 5τ thì ic ≈ I1 Beân thöù caáp maùy bieán aùp xuaát hieän moät xung aùp treân R3 ñeå môû tiristor Khi t = t1 = T1 , Ve = “0”, baáy giôø iL môùi ñaït tôùi giaù trò

U − Tτ 1  U i L ( t1 ) = iC ( t1 ) =  1 − e  = I 0 〈 RC   R1

T bò khoaù laïi , ic = 0

1 2

2 Neáu khoâng coù diot D2 thì naêng löôïng W = L1 I 0 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 τ ' =

I L = I 0 .e L1

R'

−

t

τ'

, 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: + U

R1 L

R2’

-

R2’ ñieän trôû thöù caáp qui ñoåi sang phía sô caáp L ñieän caûm chính cuûa BAX Döôùi daïng toaùn töû Laplace, toång trôû cuûa toaøn maïch laø:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 53

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

(

'

'

)

R1 R 2 + R1 + R 2 Lp

Z ( p) =

'

R 2 + Lp '

R 2 + Lp U I1 ( p) = . ' p R1 R 2 + R1 + R 2 ' Lp

(

i1 ( t ) = i2 ( t ) =

trong ñoù

a=

(

U 1 − a.e −bt R1 U R1 + R 2

R2

'

)

)

e −bt

'

R1 + R 2

'

b=

,

do ñoù u 2 ( t ) = R 2 i 2 ( t ) = a.U .e − bt Ñoä roäng cuûa xung ra:

R1 R 2

'

( R + R )L '

1

2

'

Tx =

W 2 SB s U 2 max

trong ñoù:

W2 soá voøng daây thöù caáp BAX S dieän tích loõi saét U2max 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 α . Theo nguyeân taéc ñieàu khieån thaúng ñöùng, muoán thay ñoåi goùc môû α thì thay ñoåi Udk. Vôùi 2 boä Tiristor G1 vaø G2 laøm vieäc phoái hôïp ta duøng ñieàu khieån chung. Do ñoù ñieàu kieän: α 1 + α 2 = 180o

vôùi α1 ta coù Udk1, vôùi α2 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

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 54

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

v

R

uâk1

15

R u1

uâk2

R u2 R

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 α hay chính laø thay ñoåi Udk. Trong tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta duøng 1 bieán trôû.

PHAÀN IV: TÍNH CHOÏN MAÏCH BAÛO VEÄ Ñoái 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 (1 ÷2 )µs 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:

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 55

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

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 T j ñeå chæ nhieät ñoä maët gheùp. T jm laø nhieät ñoä lôùn nhaát cho pheùp − Tjm = 80 ÷100 o C − Ñoái vôùi baùn daãn Ge : Tjm = 150 ÷ 200 o C − Ñoái vôùi baùn daãn Si : Tiristor raát nhaïy vôùi nhieät ñoä. Neáu khi laøm vieäc nhieät ñoä vöôït quaù nhieät ñoä Tjm 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 ( 30 ÷ 40 ) % 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

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 56

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

+ 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

t thq

tc

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 RC

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 57

Ñoà aùn moân hoïc MANH HA

GVHD: NGUYEN

Maïch 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

URC i

Theo kinh nghieäm, vôùi sô ñoà naøy ta coù theå choïn R = 25 Ω , C = 47 µF Tuy nhieân, caùc loaïi Tiristor saûn xuaát gaàn ñaây coøn coù khaû naêng chòu ñöïng

v du cao côõ 2000 µs cho pheùp baûo veä RC. dt

SVTH:HUYNH KIM SON Ã trang 58