Chuong 1
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Chuong 1 as PDF for free.
More details
- Words: 3,266
- Pages: 13
[email protected]
Ch−¬ng 1 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu 1.1
Kh¸i niÖm chung §iÒu khiÓn tèc ®é lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt tÊt yÕu cña c¸c m¸y s¶n xuÊt. Ta biÕt r»ng hÇu hÕt c¸c m¸y s¶n xuÊt ®ßi hái cã nhiÒu tèc ®é, tïy theo tõng c«ng viÖc, ®iÒu kiÖn lµm viÖc mµ ta lùa chän c¸c tèc ®é kh¸c nhau ®Ó tèi −u ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Muèn cã ®−îc c¸c tèc ®é kh¸c nhau trªn m¸y ta cã thÓ thay ®æi cÊu tróc c¬ häc cña m¸y nh− tØ sè truyÒn hoÆc thay ®æi tèc ®é cña chÝnh ®éng c¬ truyÒn ®éng. ë ®©y chóng t«i chØ kh¶o s¸t theo ph−¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ truyÒn ®éng. Tèc ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ do ng−êi ®iÒu khiÓn quy ®Þnh ®−îc gäi lµ tèc ®é ®Æt. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, tèc ®é ®éng c¬ cã thÓ bÞ thay ®æi v× tèc ®é cña ®éng c¬ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo c¸c th«ng sè nguån, m¹ch vµ t¶i nªn khi c¸c th«ng sè thay ®æi th× tèc ®é cña ®éng c¬ sÏ bÞ thay ®æi theo. T×nh tr¹ng ®ã g©y ra sai sè vÒ tèc ®é vµ cã thÓ kh«ng cho phÐp. §Ó kh¾c phôc ng−êi ta dïng nh÷ng ph−¬ng ph¸p æn ®Þnh tèc ®é. §é æn ®Þnh tèc ®é cßn ¶nh h−ëng quan träng ®Õn gi¶i ®iÒu chØnh (ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é) vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬. §é æn ®Þnh cµng cao th× gi¶i ®iÒu chØnh cµng cã kh¶ n¨ng më réng vµ m«men qu¸ t¶i cµng lín. Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ nh−: •
§iÒu chØnh tham sè.
•
§iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån.
•
§iÒu chØnh cÊu tróc s¬ ®å.
ë ®©y chóng t«i chØ ®Ò cËp ®Õn c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu.
1.2
CÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc, ph©n lo¹i vµ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ®éng c¬ mét chiÒu Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
CÊu t¹o
1.2.1
CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn gåm stator, rotor vµ hÖ thèng chæi than - vµnh gãp. Stator bao gåm vá m¸y, cùc tõ chÝnh, cùc tõ phô, d©y quÊn phÇn c¶m (d©y quÊn kÝch thÝch) gåm c¸c bèi d©y ®Æt trong r·nh cña lâi s¾t. Sè l−îng cùc tõ chÝnh phô thuéc tèc ®é quay. §èi víi ®éng c¬ c«ng suÊt nhá ng−êi ta cã thÓ kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu. R«tor (cßn gäi lµ phÇn øng) gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i cã r·nh ®Ó ®Æt c¸c phÇn tö cña d©y quÊn phÇn øng. §iÖn ¸p mét chiÒu ®−îc ®−a vµo phÇn øng qua hÖ thèng chæi than - vµnh gãp. KÕt cÊu cña gi¸ ®ì chæi than cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ¸p lùc tiÕp xóc vµ tù ®éng duy tr× ¸p lùc tuú theo ®é mßn cña chæi than. Chøc n¨ng cña chæi than - vµnh gãp lµ ®Ó ®−a ®iÖn ¸p mét chiÒu vµo cuén d©y phÇn øng vµ ®æi chiÒu dßng ®iÖn trong cuén d©y phÇn øng. Sè l−îng chæi than b»ng sè l−îng cùc tõ ( mét nöa cã cùc tÝnh d−¬ng vµ mét nöa cã cùc tÝnh ©m).
1.2.2
Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Khi ®Æt lªn d©y quÊn kÝch tõ mét ®iÖn ¸p kÝch tõ Uk nµo ®ã th× trong d©y quÊn kÝch tõ sÏ xuÊt hiÖn dßng kÝch tõ ik vµ do ®ã m¹ch tõ cña m¸y sÏ cã tõ th«ng Φ . TiÕp ®ã ®Æt mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U lªn m¹ch phÇn øng th× trong d©y quÊn phÇn øng sÏ cã mét dßng ®iÖn i ch¹y qua. T−¬ng t¸c gi÷a dßng ®iÖn phÇn øng vµ tõ th«ng kÝch thÝch t¹o thµnh m«men ®iÖn tõ. Gi¸ trÞ cña m«men ®iÖn tõ ®−îc tÝnh nh− sau:
m=
p.n ΦI = kΦI 2Π a
Trong ®ã c¸c p: sè ®«i cùc cña ®éng n: sè thanh dÉn phÇn øng d−íi mét cùc tõ. a: sè m¹ch nh¸nh song song cña d©y quÊn phÇn øng. k: hÖ sè kÕt cÊu cña m¸y. Vµ m«men ®iÖn tõ nµy kÐo cho phÇn øng quay quanh trôc.
1.2.3
Ph©n lo¹i ®éng c¬ mét chiÒu. C¨n cø vµo ph−¬ng ph¸p kÝch tõ ng−êi ta chia ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ra c¸c lo¹i nh− sau: -
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] -
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp nghÜa lµ phÇn øng vµ phÇn kÝch tõ ®−îc
cung cÊp bëi hai nguån riªng rÏ.
H×nh 1.1
-
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp: cuén d©y kÝch thÝch ®−îc m¾c nèi tiÕp
víi phÇn øng.
-
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song: cuén d©y kÝch thÝch ®−îc m¾c song
song víi phÇn øng.
-
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ hçn hîp: gåm cã hai cuén d©y kÝch thÝch,
mét cuén m¾c nèi tiÕp víi phÇn øng, cuén cßn l¹i m¾c song song víi phÇn øng.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
1.2.4
C¸c ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m¸y ®iÖn mét chiÒu
§iÖn ¸p phÇn øng:
E=K
Søc ®iÖn ®éng phÇn øng: M«men phÇn øng: C«ng suÊt ®iÖn tõ. Tõ th«ng kÝch tõ: Trong ®ã c¸c ®¹i l−îng: I − , I t : lµ dßng ®iÖn phÇn øng vµ dßng ®iÖn kÝch tõ.
U: ®iÖn ¸p cña l−íi ®iÖn mét chiÒu. E: Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong cuén d©y r«tor khi nã quay trong tõ tr−êng do cuén d©y kÝch tõ t¹o ra. R − : ®iÖn trë phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Φ[ Wb] : tõ th«ng kÝch thÝch cña ®éng c¬.
M [ Nm ] : m«men phÇn øng cña ®éng c¬.
n(vßng/phót): tèc ®é quay cña ®éng c¬. K1 , K 2 , K 3 : lµ c¸c h»ng sè tû lÖ.
1.3 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Tõ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n ta thÊy cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] ë ®©y chóng t«i chØ ®Ó cËp ®Õn c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn. VÒ nguyªn t¾c, ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cã thÓ sö dông cho c¸c ®éng c¬ mét chiÒu vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Tuy nhiªn trong thùc tÕ nã ®−îc sö dông chñ yÕu cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. §iÒu ®ã ®−îc rót ra tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.
ω=
U R − + R p− − .M 2 kΦ (kΦ )
Trong ®ã:
R−vµ Rp− :
lµ ®iÖn trë phÇn øng vµ ®iÖn trë phô m¾c nèi tiÕp trong phÇn øng. k :
lµ h»n
M :
lµ m«
Φ :
lµ tõ t
U :
®iÖn ¸
Tõ ph−¬ng tr×nh trªn ta thÊy khi R−, Rp−, M, k, Φ kh«ng ®æi, nÕu ta thay ®æi U th× tèc ®é gãc ω cña ®éng c¬ sÏ thay ®æi.
1.3.1 §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông c¸c bé chØnh l−u b¸n dÉn §Ó thùc hiÖn ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy, cÇn ph¶i cã mét nguån cung cÊp mµ ®iÖn ¸p cña nã cã thÓ thay ®æi ®−îc ®Ó cung cÊp cho phÇn øng cña ®éng c¬. C¸c nguån ®iÖn ¸p nµy th−êng ®−îc t¹o ra bëi mét bé chØnh l−u b¸n dÉn cã ®iÒu khiÓn (Thysistor) hoÆc kh«ng cã ®iÒu khiÓn (®i«t). §iÓu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ bé chØnh l−u ®i«t.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] H×nh 1.5 §iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng bé chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn.
H×nh 1.6 S¬ ®å 1.5 muèn thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ ta ph¶i sö dông bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p. S¬ ®å 1.6 ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ phô thuéc gãc më cña Thysistor cña bé chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn.
1.3.2
§iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ khi sö dông thiÕt bÞ ®iÒu chØnh xung ¸p Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy lµ ®ãng ng¾t ®éng c¬ vµo nguån cung cÊp mét c¸ch cã chu kú. Khi ®ãng ®éng c¬ vµo nguån cung cÊp, n¨ng l−îng ®−îc ®−a tõ nguån vµo ®éng c¬. N¨ng l−îng nµy phÇn chñ yÕu ®−îc truyÒn qua trôc cña ®éng c¬, phÇn cßn l¹i ®−îc tÝch ë d¹ng ®éng n¨ng vµ n¨ng l−îng ®iÖn tõ. Khi ng¾t ®éng c¬ ra khái nguån th× hÖ truyÒn ®éng vÉn tiÕp tôc lµm viÖc nhê n¨ng l−îng tÝch luü ®ã.
S¬ ®å ®iÒu chØnh xung ¸p cña §CMC kÝch tõ ®éc lËp.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
H×nh 1.7: S¬ ®å nguyªn lý vµ s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña bé ®iÒu chØnh xung ¸p.
H×nh 1.8: BiÓu ®å thêi gian ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn. Trong hÖ thèng nµy nhê mét kho¸ chuyÓn ®æi K (cã thÓ lµ chuyÓn m¹ch c¬ khÝ hay chuyÓn m¹ch ®iÖn tõ). Mµ phÇn øng ®éng c¬ ®−îc ®ãng, ng¾t mét c¸ch cã chu kú vµo nguån ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn ¸p kh«ng ®æi. Trong kho¶ng thêi gian t1 kho¸ K ®ãng, ®éng c¬ ®−îc cÊp nguån, nÕu bá qua sôt ¸p trªn kho¸ K th× Ut = U. Trong kho¶ng thêi gian t2 kho¸ K ng¾t. Do ¶nh h−ëng cña c¸c ®iÖn c¶m phÝa mét chiÒu (®iÖn c¶m phÇn øng ®éng c¬ vµ ®iÖn c¶m phÇn läc nÕu cã) dßng ®iÖn iu tiÕp tôc ch¶y qua ®i«t D. §iÖn ¸p Ut ë giai ®o¹n nµy b»ng sôt ¸p thuËn trªn ®i«t nh−ng ng−îc dÊu Ut = UD.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] Tõ ®å thÞ h×nh 1.8 ta thÊy r»ng trÞ sè trung b×nh cña dßng ®iÖn trong phÇn øng itb quyÕt ®Þnh tèc ®é ®éng c¬. Do ®ã, ®Ó thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ chØ cÇn thay ®æi trÞ sè cña dßng ®iÖn trung b×nh trong phÇn øng itb. §Ó thay ®æi dßng ®iÖn trung b×nh itb cã thÓ thay ®æi t1 hoÆc thay ®æi t2 hoÆc thay ®æi c¶ t1 vµ t2. NÕu gi÷ nguyªn chu k× ®ãng ng¾t cña kho¸ (Tck = const) thay ®æi t1 th× ta cã ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh xung theo ®é réng. NÕu gi÷ nguyªn thêi gian ®ãng kho¸ (t1= const) vµ thay ®æi t2 th× ta cã ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè xung. Ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é réng xung ®−îc sö dông phæ biÕn h¬n v× nã cho ph¹m vi ®iÒu chØnh réng h¬n. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè xung cã s¬ ®å ®¬n gi¶n h¬n nh−ng ph¹m vi ®iÒu chØnh hÑp v× nÕu t¨ng t2 qu¸ lín th× Tck → ∞ nghÜa lµ vÒ thùc chÊt ý nghÜa ®iÒu chØnh xung kh«ng cßn n÷a.
1.3.3 Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p mét chiÒu cã ®æi chiÒu quay Khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, ng−êi ta thùc hiÖn ®æi chiÒu quay cña nã theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau. NÕu chiÒu cña dßng ®iÖn kÝch tõ cè ®Þnh ®Ó ®æi chiÒu quay cña ®éng c¬ ph¶i ®æi cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nguån ®Æt vµo phÇn øng. Còng cã thÓ gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p cùc tÝnh phÇn øng nh−ng ®æi chiÒu dßng kÝch tõ. S¬ ®å nguyªn lý thùc hiÖn ®¶o chiÒu ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp theo ph−¬ng ph¸p thay ®æi cùc tÝnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
H×nh 1.9 Trong ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy c¸c cÆp van K1 vµ K3, K2 vµ K4 thay nhau ®ãng ng¾t. Thùc hiÖn ®¶o chiÒu b»ng c¸ch : trong thêi gian t1 cho K1 vµ K3 ®ãng(K2 vµ K4 ng¾t) ®Çu A cña phÇn øng ®−îc nèi víi d−¬ng nguån, ®Çu B ®−îc nèi víi ©m nguån. Trong kho¶ng thêi gian t2 cho K2 vµ K4 ®ãng (K1 vµ K3 ng¾t) th× ®Çu B cña phÇn øng ®−îc nèi víi d−¬ng nguån cßn ®Çu A cña phÇn øng ®−îc nèi víi ©m nguån. Khi ®ã ®iÖn ¸p trung b×nh trªn phÇn øng ®éng c¬ lµ: U tb =
U(t 1 − t 2 ) Tck
t1 = Tck
§Æt:
⇒ Ut
Nh− vËy ta thÊy b»ng c¸ch biÕn ®æi γ ( thùc chÊt lµ biÕn ®æi t1 vµ t2) ta thÊy kh«ng nh÷ng biÕn ®æi ®−îc trÞ sè cña Utb mµ cßn thay ®æi ®−îc dÊu cña nã vµ nh− vËy ta ch¼ng nh÷ng ®iÒu chØnh ®−îc tèc ®é ®éng c¬ mµ cßn thùc hiÖn ®¶o chiÒu quay.
1.4
Mét sè ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é dïng Transistor vµ Thyristor
1.4.1
Ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn dïng Transistor Khi ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ c«ng suÊt nhá vµ ®iÖn ¸p phÇn øng nhá ng−êi ta th−êng dïng s¬ ®å ®iÒu khiÓn b»ng Transistor v× viÖc ®iÒu khiÓn Transistor rÊt dÔ dµng tiÖn lîi, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n, ®é tin cËy cao, ®Æc biÖt khi sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn xung.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
1.4.1.1
Ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kh«ng ®¶o chiÒu quay dïng Transistor.
H×nh 1.10: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kh«ng ®¶o chiÒu quay dïng Transistor T1 ®ãng vai trß tÇng khuÕch ®¹i s¬ bé m¾c theo kiÓu Colletor chung (m¹ch lÆp Emitor) T2 vµ T3 lµ tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt m¾c theo kiÓu Darlington ®Ó cã c«ng suÊt ra lín. Chøc n¨ng cña m¹ch do T2 quyÕt ®Þnh cßn T3 cã t¸c dông khuÕch ®¹i dßng ®iÖn ra. Nguyªn lý ho¹t ®éng: khi cã xung cã ®iÒu khiÓn Uv ®−a vµo baz¬ cña T1 sÏ t¹o thiªn ¸p cho T1 do ®ã T1 më. TÝn hiÖu ra trªn emitor cña T1 ®−a vµo baz¬ cña T2 lµm cho T2 vµ T3 lµm viÖc dÉn ®Õn ®iÖn ¸p phÇn øng cña ®éng c¬ ®−îc khuÕch ®¹i lªn. Xung ®iÒu khiÓn cã thÓ thay ®æi b»ng c¸ch ®iÒu chØnh tÇn sè xung (®é réng xung) dÉn ®Õn Ube cña T1 thay ®æi lµm cho Uce cña T1 thay ®æi theo, qua khuÕch ®¹i c«ng suÊt T2 vµ T3 lµm cho ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ mét chiÒu thay ®æi, do ®ã tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi.
1.4.1.2
Ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn cã ®¶o chiÒu quay Nguyªn lý lµm viÖc: ë chÕ ®é quay thuËn: Ng−êi ta ®−a xung ®iÒu khiÓn Udk1 vµo cùc baz¬ cña T1 vµ T4 lóc nµy c¶ 2 Transistor T1 vµ T4 ®Òu më do ®ã cã dßng ®iÖn ®i tõ d−¬ng nguån qua T1 ®Õn phÇn øng ®éng c¬ råi qua T4 vÒ ©m nguån, ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] H×nh 1.11: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu cã ®¶o chiÒu quay ë chÕ ®é quay ng−îc: khi c¶ 4 Transistor ®Òu kho¸, ®Ó ®éng c¬ quay ng−îc l¹i ng−êi ta ®−a xung ®iÒu khiÓn Udk2 vµo cùc baz¬ cña T2 vµ T3 dÉn ®Õn c¶ hai Transistor T2 vµ T3 ®Òu më, dßng ®iÖn ®i tõ d−¬ng nguån qua T2 ®Õn phÇn øng ®éng c¬ råi qua T3 vÒ ©m nguån. §éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i.
H×nh 1.12: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¶o chiÒu ®éng c¬ dïng Transistor vµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n H×nh 1.12 m« t¶ m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu cã ®¶o chiÒu quay dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ ®Ìn b¸n dÉn c«ng suÊt. M¹ch gåm 2 tÇng khuÕch ®¹i. •
TÇng 1 lµ tÇng khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p ®Çu vµo sö dông bé khuÕch ®¹i thuËt
to¸n 741. •
TÇng 2 lµ tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng T1, T2, T3, T4 ghÐp kiÓu
Darlington. §iÖn ¸p cung cÊp cho tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt lµ ± 12 V. M¹ch ph¶n håi ©m ®−îc b¸o tõ ®Çu ra cuèi cïng cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. D1, D2 lµ 2 ®i«t æn ®Þnh ®iÖn ¸p cho khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Tô C1vµ C2 cïng víi R10 cã t¸c dông läc thµnh phÇn xoay chiÒu do ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ph¸t ra khi ta ®æi chiÒu quay. Rf lµ ®iÖn trë m¹ch ph¶n håi. Nguyªn lý ho¹t ®éng:
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] Khi Udk cã cùc tÝnh d−¬ng th× ë ch©n 6 cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã ®iÖn ¸p ©m ®Æt vµo baz¬ cña T1 vµ T2 do T1 lµ lo¹i npn vµ T2 lµ lo¹i pnp do ®ã T1 kho¸ cßn T2 dÉn. Khi T2 dÉn th× ©m nguån (-12V) qua R5, qua T2 ( lóc nµy dÉn) ®Æt vµo baz¬ cña T3 vµ T4. Còng do T3 lµ lo¹i npn, T4 lµ lo¹i pnp do ®ã T3 bÞ kho¸ cßn T4 dÉn. Do T2 vµ T4 dÉn nªn cã dßng ®iÖn ®i tõ 0 qua ®éng c¬ qua T4 råi vÒ ©m nguån (-12V) ®éng c¬ quay theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh. §©y lµ s¬ ®å m¹ch ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p. Nguyªn t¾c gi÷ æn ®Þnh tèc ®é nh− sau: Gi¶ sö tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dßng ®iÖn Id t¨ng lµm ®iÖn ¸p t¹i ®Çu ra lµ UR gi¶m. Th«ng qua ®iÖn trë ph¶n håi Rf ®iÖn thÕ ë ®Çu vµo ch©n 2 cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n t¨ng lªn v× U2 = Udk - UR mµ Udk = cosnt nªn UR gi¶m th× U2 t¨ng. Khi ®iÖn ¸p ë ®Çu vµo 2 cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n t¨ng th× ®iÖn ¸p ë ®Çu ra 6 còng t¨ng theo lµm cho UR t¨ng. UR t¨ng lµm cho tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn. Ng−îc l¹i khi Udk cã cùc tÝnh ©m th× ®Çu ra 6 cã ®iÖn ¸p d−¬ng ®Æt vµo baz¬ cña T1 vµ T2. Lóc nµy T1 vµ T3 dÉn cßn T2 va T4 kho¸, do ®ã sÏ cã dßng ®i tõ d−¬ng nguån (+12V) qua T3 qua ®éng c¬ råi vÒ 0 lµm cho ®éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i. Qu¸ tr×nh tù ®éng gi÷ æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ gièng nh− trªn.
1.4.2
Ph−¬ng ¸n ®iÒu chØnh dïng Thyristor Khi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ cã c«ng suÊt lín vµ ®iÖn ¸p phÇn øng cao ng−êi ta còng cã thÓ dïng Transistor nh−ng ph¶i sö dông c¸c Transistor ®Æc biÖt cã thÓ dïng víi ®iÖn ¸p cao vµ dßng ®iÖn lín. Tuy nhiªn ph−¬ng ¸n dïng Thyristor bÞ h¹n chÕ v× gi¸ thµnh linh kiÖn rÊt ®¾t. Khi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ cã ®iÖn ¸p phÇn øng lín lóc ®ã dïng Transistor lµ kh«ng hîp lý ta ph¶i sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn dïng Thyristor. S¬ ®å ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp quay theo mét chiÒu cè ®Þnh dïng ®i«t vµ Thyristor.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
H×nh1.13 - S¬ ®å ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu dïng ®i«t vµ Thyristor Trong ®ã: D1, D2, D3, D4 lµm thµnh m¹ch chØnh l−u hai nöa chu k×. L vµ D5 cã t¸c dông san b»ng dßng ®iÖn. Thyristor T cã t¸c dông ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra cña bé chØnh l−u.
Hµ Ngäc Th¾ng
Ch−¬ng 1 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu 1.1
Kh¸i niÖm chung §iÒu khiÓn tèc ®é lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt tÊt yÕu cña c¸c m¸y s¶n xuÊt. Ta biÕt r»ng hÇu hÕt c¸c m¸y s¶n xuÊt ®ßi hái cã nhiÒu tèc ®é, tïy theo tõng c«ng viÖc, ®iÒu kiÖn lµm viÖc mµ ta lùa chän c¸c tèc ®é kh¸c nhau ®Ó tèi −u ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Muèn cã ®−îc c¸c tèc ®é kh¸c nhau trªn m¸y ta cã thÓ thay ®æi cÊu tróc c¬ häc cña m¸y nh− tØ sè truyÒn hoÆc thay ®æi tèc ®é cña chÝnh ®éng c¬ truyÒn ®éng. ë ®©y chóng t«i chØ kh¶o s¸t theo ph−¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ truyÒn ®éng. Tèc ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ do ng−êi ®iÒu khiÓn quy ®Þnh ®−îc gäi lµ tèc ®é ®Æt. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, tèc ®é ®éng c¬ cã thÓ bÞ thay ®æi v× tèc ®é cña ®éng c¬ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo c¸c th«ng sè nguån, m¹ch vµ t¶i nªn khi c¸c th«ng sè thay ®æi th× tèc ®é cña ®éng c¬ sÏ bÞ thay ®æi theo. T×nh tr¹ng ®ã g©y ra sai sè vÒ tèc ®é vµ cã thÓ kh«ng cho phÐp. §Ó kh¾c phôc ng−êi ta dïng nh÷ng ph−¬ng ph¸p æn ®Þnh tèc ®é. §é æn ®Þnh tèc ®é cßn ¶nh h−ëng quan träng ®Õn gi¶i ®iÒu chØnh (ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é) vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬. §é æn ®Þnh cµng cao th× gi¶i ®iÒu chØnh cµng cã kh¶ n¨ng më réng vµ m«men qu¸ t¶i cµng lín. Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ nh−: •
§iÒu chØnh tham sè.
•
§iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån.
•
§iÒu chØnh cÊu tróc s¬ ®å.
ë ®©y chóng t«i chØ ®Ò cËp ®Õn c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu.
1.2
CÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc, ph©n lo¹i vµ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ®éng c¬ mét chiÒu Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
CÊu t¹o
1.2.1
CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn gåm stator, rotor vµ hÖ thèng chæi than - vµnh gãp. Stator bao gåm vá m¸y, cùc tõ chÝnh, cùc tõ phô, d©y quÊn phÇn c¶m (d©y quÊn kÝch thÝch) gåm c¸c bèi d©y ®Æt trong r·nh cña lâi s¾t. Sè l−îng cùc tõ chÝnh phô thuéc tèc ®é quay. §èi víi ®éng c¬ c«ng suÊt nhá ng−êi ta cã thÓ kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu. R«tor (cßn gäi lµ phÇn øng) gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i cã r·nh ®Ó ®Æt c¸c phÇn tö cña d©y quÊn phÇn øng. §iÖn ¸p mét chiÒu ®−îc ®−a vµo phÇn øng qua hÖ thèng chæi than - vµnh gãp. KÕt cÊu cña gi¸ ®ì chæi than cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ¸p lùc tiÕp xóc vµ tù ®éng duy tr× ¸p lùc tuú theo ®é mßn cña chæi than. Chøc n¨ng cña chæi than - vµnh gãp lµ ®Ó ®−a ®iÖn ¸p mét chiÒu vµo cuén d©y phÇn øng vµ ®æi chiÒu dßng ®iÖn trong cuén d©y phÇn øng. Sè l−îng chæi than b»ng sè l−îng cùc tõ ( mét nöa cã cùc tÝnh d−¬ng vµ mét nöa cã cùc tÝnh ©m).
1.2.2
Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Khi ®Æt lªn d©y quÊn kÝch tõ mét ®iÖn ¸p kÝch tõ Uk nµo ®ã th× trong d©y quÊn kÝch tõ sÏ xuÊt hiÖn dßng kÝch tõ ik vµ do ®ã m¹ch tõ cña m¸y sÏ cã tõ th«ng Φ . TiÕp ®ã ®Æt mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U lªn m¹ch phÇn øng th× trong d©y quÊn phÇn øng sÏ cã mét dßng ®iÖn i ch¹y qua. T−¬ng t¸c gi÷a dßng ®iÖn phÇn øng vµ tõ th«ng kÝch thÝch t¹o thµnh m«men ®iÖn tõ. Gi¸ trÞ cña m«men ®iÖn tõ ®−îc tÝnh nh− sau:
m=
p.n ΦI = kΦI 2Π a
Trong ®ã c¸c p: sè ®«i cùc cña ®éng n: sè thanh dÉn phÇn øng d−íi mét cùc tõ. a: sè m¹ch nh¸nh song song cña d©y quÊn phÇn øng. k: hÖ sè kÕt cÊu cña m¸y. Vµ m«men ®iÖn tõ nµy kÐo cho phÇn øng quay quanh trôc.
1.2.3
Ph©n lo¹i ®éng c¬ mét chiÒu. C¨n cø vµo ph−¬ng ph¸p kÝch tõ ng−êi ta chia ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ra c¸c lo¹i nh− sau: -
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] -
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp nghÜa lµ phÇn øng vµ phÇn kÝch tõ ®−îc
cung cÊp bëi hai nguån riªng rÏ.
H×nh 1.1
-
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp: cuén d©y kÝch thÝch ®−îc m¾c nèi tiÕp
víi phÇn øng.
-
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song: cuén d©y kÝch thÝch ®−îc m¾c song
song víi phÇn øng.
-
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ hçn hîp: gåm cã hai cuén d©y kÝch thÝch,
mét cuén m¾c nèi tiÕp víi phÇn øng, cuén cßn l¹i m¾c song song víi phÇn øng.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
1.2.4
C¸c ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m¸y ®iÖn mét chiÒu
§iÖn ¸p phÇn øng:
E=K
Søc ®iÖn ®éng phÇn øng: M«men phÇn øng: C«ng suÊt ®iÖn tõ. Tõ th«ng kÝch tõ: Trong ®ã c¸c ®¹i l−îng: I − , I t : lµ dßng ®iÖn phÇn øng vµ dßng ®iÖn kÝch tõ.
U: ®iÖn ¸p cña l−íi ®iÖn mét chiÒu. E: Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong cuén d©y r«tor khi nã quay trong tõ tr−êng do cuén d©y kÝch tõ t¹o ra. R − : ®iÖn trë phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Φ[ Wb] : tõ th«ng kÝch thÝch cña ®éng c¬.
M [ Nm ] : m«men phÇn øng cña ®éng c¬.
n(vßng/phót): tèc ®é quay cña ®éng c¬. K1 , K 2 , K 3 : lµ c¸c h»ng sè tû lÖ.
1.3 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Tõ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n ta thÊy cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] ë ®©y chóng t«i chØ ®Ó cËp ®Õn c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn. VÒ nguyªn t¾c, ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cã thÓ sö dông cho c¸c ®éng c¬ mét chiÒu vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Tuy nhiªn trong thùc tÕ nã ®−îc sö dông chñ yÕu cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. §iÒu ®ã ®−îc rót ra tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.
ω=
U R − + R p− − .M 2 kΦ (kΦ )
Trong ®ã:
R−vµ Rp− :
lµ ®iÖn trë phÇn øng vµ ®iÖn trë phô m¾c nèi tiÕp trong phÇn øng. k :
lµ h»n
M :
lµ m«
Φ :
lµ tõ t
U :
®iÖn ¸
Tõ ph−¬ng tr×nh trªn ta thÊy khi R−, Rp−, M, k, Φ kh«ng ®æi, nÕu ta thay ®æi U th× tèc ®é gãc ω cña ®éng c¬ sÏ thay ®æi.
1.3.1 §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông c¸c bé chØnh l−u b¸n dÉn §Ó thùc hiÖn ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy, cÇn ph¶i cã mét nguån cung cÊp mµ ®iÖn ¸p cña nã cã thÓ thay ®æi ®−îc ®Ó cung cÊp cho phÇn øng cña ®éng c¬. C¸c nguån ®iÖn ¸p nµy th−êng ®−îc t¹o ra bëi mét bé chØnh l−u b¸n dÉn cã ®iÒu khiÓn (Thysistor) hoÆc kh«ng cã ®iÒu khiÓn (®i«t). §iÓu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ bé chØnh l−u ®i«t.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] H×nh 1.5 §iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng bé chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn.
H×nh 1.6 S¬ ®å 1.5 muèn thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ ta ph¶i sö dông bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p. S¬ ®å 1.6 ®iÖn ¸p ®Æt lªn phÇn øng ®éng c¬ phô thuéc gãc më cña Thysistor cña bé chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn.
1.3.2
§iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ khi sö dông thiÕt bÞ ®iÒu chØnh xung ¸p Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy lµ ®ãng ng¾t ®éng c¬ vµo nguån cung cÊp mét c¸ch cã chu kú. Khi ®ãng ®éng c¬ vµo nguån cung cÊp, n¨ng l−îng ®−îc ®−a tõ nguån vµo ®éng c¬. N¨ng l−îng nµy phÇn chñ yÕu ®−îc truyÒn qua trôc cña ®éng c¬, phÇn cßn l¹i ®−îc tÝch ë d¹ng ®éng n¨ng vµ n¨ng l−îng ®iÖn tõ. Khi ng¾t ®éng c¬ ra khái nguån th× hÖ truyÒn ®éng vÉn tiÕp tôc lµm viÖc nhê n¨ng l−îng tÝch luü ®ã.
S¬ ®å ®iÒu chØnh xung ¸p cña §CMC kÝch tõ ®éc lËp.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
H×nh 1.7: S¬ ®å nguyªn lý vµ s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña bé ®iÒu chØnh xung ¸p.
H×nh 1.8: BiÓu ®å thêi gian ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn. Trong hÖ thèng nµy nhê mét kho¸ chuyÓn ®æi K (cã thÓ lµ chuyÓn m¹ch c¬ khÝ hay chuyÓn m¹ch ®iÖn tõ). Mµ phÇn øng ®éng c¬ ®−îc ®ãng, ng¾t mét c¸ch cã chu kú vµo nguån ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn ¸p kh«ng ®æi. Trong kho¶ng thêi gian t1 kho¸ K ®ãng, ®éng c¬ ®−îc cÊp nguån, nÕu bá qua sôt ¸p trªn kho¸ K th× Ut = U. Trong kho¶ng thêi gian t2 kho¸ K ng¾t. Do ¶nh h−ëng cña c¸c ®iÖn c¶m phÝa mét chiÒu (®iÖn c¶m phÇn øng ®éng c¬ vµ ®iÖn c¶m phÇn läc nÕu cã) dßng ®iÖn iu tiÕp tôc ch¶y qua ®i«t D. §iÖn ¸p Ut ë giai ®o¹n nµy b»ng sôt ¸p thuËn trªn ®i«t nh−ng ng−îc dÊu Ut = UD.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] Tõ ®å thÞ h×nh 1.8 ta thÊy r»ng trÞ sè trung b×nh cña dßng ®iÖn trong phÇn øng itb quyÕt ®Þnh tèc ®é ®éng c¬. Do ®ã, ®Ó thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ chØ cÇn thay ®æi trÞ sè cña dßng ®iÖn trung b×nh trong phÇn øng itb. §Ó thay ®æi dßng ®iÖn trung b×nh itb cã thÓ thay ®æi t1 hoÆc thay ®æi t2 hoÆc thay ®æi c¶ t1 vµ t2. NÕu gi÷ nguyªn chu k× ®ãng ng¾t cña kho¸ (Tck = const) thay ®æi t1 th× ta cã ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh xung theo ®é réng. NÕu gi÷ nguyªn thêi gian ®ãng kho¸ (t1= const) vµ thay ®æi t2 th× ta cã ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè xung. Ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é réng xung ®−îc sö dông phæ biÕn h¬n v× nã cho ph¹m vi ®iÒu chØnh réng h¬n. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè xung cã s¬ ®å ®¬n gi¶n h¬n nh−ng ph¹m vi ®iÒu chØnh hÑp v× nÕu t¨ng t2 qu¸ lín th× Tck → ∞ nghÜa lµ vÒ thùc chÊt ý nghÜa ®iÒu chØnh xung kh«ng cßn n÷a.
1.3.3 Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p mét chiÒu cã ®æi chiÒu quay Khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, ng−êi ta thùc hiÖn ®æi chiÒu quay cña nã theo nhiÒu c¸ch kh¸c nhau. NÕu chiÒu cña dßng ®iÖn kÝch tõ cè ®Þnh ®Ó ®æi chiÒu quay cña ®éng c¬ ph¶i ®æi cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nguån ®Æt vµo phÇn øng. Còng cã thÓ gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p cùc tÝnh phÇn øng nh−ng ®æi chiÒu dßng kÝch tõ. S¬ ®å nguyªn lý thùc hiÖn ®¶o chiÒu ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp theo ph−¬ng ph¸p thay ®æi cùc tÝnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
H×nh 1.9 Trong ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nµy c¸c cÆp van K1 vµ K3, K2 vµ K4 thay nhau ®ãng ng¾t. Thùc hiÖn ®¶o chiÒu b»ng c¸ch : trong thêi gian t1 cho K1 vµ K3 ®ãng(K2 vµ K4 ng¾t) ®Çu A cña phÇn øng ®−îc nèi víi d−¬ng nguån, ®Çu B ®−îc nèi víi ©m nguån. Trong kho¶ng thêi gian t2 cho K2 vµ K4 ®ãng (K1 vµ K3 ng¾t) th× ®Çu B cña phÇn øng ®−îc nèi víi d−¬ng nguån cßn ®Çu A cña phÇn øng ®−îc nèi víi ©m nguån. Khi ®ã ®iÖn ¸p trung b×nh trªn phÇn øng ®éng c¬ lµ: U tb =
U(t 1 − t 2 ) Tck
t1 = Tck
§Æt:
⇒ Ut
Nh− vËy ta thÊy b»ng c¸ch biÕn ®æi γ ( thùc chÊt lµ biÕn ®æi t1 vµ t2) ta thÊy kh«ng nh÷ng biÕn ®æi ®−îc trÞ sè cña Utb mµ cßn thay ®æi ®−îc dÊu cña nã vµ nh− vËy ta ch¼ng nh÷ng ®iÒu chØnh ®−îc tèc ®é ®éng c¬ mµ cßn thùc hiÖn ®¶o chiÒu quay.
1.4
Mét sè ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é dïng Transistor vµ Thyristor
1.4.1
Ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn dïng Transistor Khi ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ c«ng suÊt nhá vµ ®iÖn ¸p phÇn øng nhá ng−êi ta th−êng dïng s¬ ®å ®iÒu khiÓn b»ng Transistor v× viÖc ®iÒu khiÓn Transistor rÊt dÔ dµng tiÖn lîi, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n, ®é tin cËy cao, ®Æc biÖt khi sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn xung.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
1.4.1.1
Ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kh«ng ®¶o chiÒu quay dïng Transistor.
H×nh 1.10: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kh«ng ®¶o chiÒu quay dïng Transistor T1 ®ãng vai trß tÇng khuÕch ®¹i s¬ bé m¾c theo kiÓu Colletor chung (m¹ch lÆp Emitor) T2 vµ T3 lµ tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt m¾c theo kiÓu Darlington ®Ó cã c«ng suÊt ra lín. Chøc n¨ng cña m¹ch do T2 quyÕt ®Þnh cßn T3 cã t¸c dông khuÕch ®¹i dßng ®iÖn ra. Nguyªn lý ho¹t ®éng: khi cã xung cã ®iÒu khiÓn Uv ®−a vµo baz¬ cña T1 sÏ t¹o thiªn ¸p cho T1 do ®ã T1 më. TÝn hiÖu ra trªn emitor cña T1 ®−a vµo baz¬ cña T2 lµm cho T2 vµ T3 lµm viÖc dÉn ®Õn ®iÖn ¸p phÇn øng cña ®éng c¬ ®−îc khuÕch ®¹i lªn. Xung ®iÒu khiÓn cã thÓ thay ®æi b»ng c¸ch ®iÒu chØnh tÇn sè xung (®é réng xung) dÉn ®Õn Ube cña T1 thay ®æi lµm cho Uce cña T1 thay ®æi theo, qua khuÕch ®¹i c«ng suÊt T2 vµ T3 lµm cho ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ mét chiÒu thay ®æi, do ®ã tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi.
1.4.1.2
Ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn cã ®¶o chiÒu quay Nguyªn lý lµm viÖc: ë chÕ ®é quay thuËn: Ng−êi ta ®−a xung ®iÒu khiÓn Udk1 vµo cùc baz¬ cña T1 vµ T4 lóc nµy c¶ 2 Transistor T1 vµ T4 ®Òu më do ®ã cã dßng ®iÖn ®i tõ d−¬ng nguån qua T1 ®Õn phÇn øng ®éng c¬ råi qua T4 vÒ ©m nguån, ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] H×nh 1.11: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu cã ®¶o chiÒu quay ë chÕ ®é quay ng−îc: khi c¶ 4 Transistor ®Òu kho¸, ®Ó ®éng c¬ quay ng−îc l¹i ng−êi ta ®−a xung ®iÒu khiÓn Udk2 vµo cùc baz¬ cña T2 vµ T3 dÉn ®Õn c¶ hai Transistor T2 vµ T3 ®Òu më, dßng ®iÖn ®i tõ d−¬ng nguån qua T2 ®Õn phÇn øng ®éng c¬ råi qua T3 vÒ ©m nguån. §éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i.
H×nh 1.12: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®¶o chiÒu ®éng c¬ dïng Transistor vµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n H×nh 1.12 m« t¶ m¹ch ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu cã ®¶o chiÒu quay dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ ®Ìn b¸n dÉn c«ng suÊt. M¹ch gåm 2 tÇng khuÕch ®¹i. •
TÇng 1 lµ tÇng khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p ®Çu vµo sö dông bé khuÕch ®¹i thuËt
to¸n 741. •
TÇng 2 lµ tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng T1, T2, T3, T4 ghÐp kiÓu
Darlington. §iÖn ¸p cung cÊp cho tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt lµ ± 12 V. M¹ch ph¶n håi ©m ®−îc b¸o tõ ®Çu ra cuèi cïng cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n. D1, D2 lµ 2 ®i«t æn ®Þnh ®iÖn ¸p cho khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Tô C1vµ C2 cïng víi R10 cã t¸c dông läc thµnh phÇn xoay chiÒu do ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ph¸t ra khi ta ®æi chiÒu quay. Rf lµ ®iÖn trë m¹ch ph¶n håi. Nguyªn lý ho¹t ®éng:
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected] Khi Udk cã cùc tÝnh d−¬ng th× ë ch©n 6 cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã ®iÖn ¸p ©m ®Æt vµo baz¬ cña T1 vµ T2 do T1 lµ lo¹i npn vµ T2 lµ lo¹i pnp do ®ã T1 kho¸ cßn T2 dÉn. Khi T2 dÉn th× ©m nguån (-12V) qua R5, qua T2 ( lóc nµy dÉn) ®Æt vµo baz¬ cña T3 vµ T4. Còng do T3 lµ lo¹i npn, T4 lµ lo¹i pnp do ®ã T3 bÞ kho¸ cßn T4 dÉn. Do T2 vµ T4 dÉn nªn cã dßng ®iÖn ®i tõ 0 qua ®éng c¬ qua T4 råi vÒ ©m nguån (-12V) ®éng c¬ quay theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh. §©y lµ s¬ ®å m¹ch ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p. Nguyªn t¾c gi÷ æn ®Þnh tèc ®é nh− sau: Gi¶ sö tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dßng ®iÖn Id t¨ng lµm ®iÖn ¸p t¹i ®Çu ra lµ UR gi¶m. Th«ng qua ®iÖn trë ph¶n håi Rf ®iÖn thÕ ë ®Çu vµo ch©n 2 cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n t¨ng lªn v× U2 = Udk - UR mµ Udk = cosnt nªn UR gi¶m th× U2 t¨ng. Khi ®iÖn ¸p ë ®Çu vµo 2 cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n t¨ng th× ®iÖn ¸p ë ®Çu ra 6 còng t¨ng theo lµm cho UR t¨ng. UR t¨ng lµm cho tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn. Ng−îc l¹i khi Udk cã cùc tÝnh ©m th× ®Çu ra 6 cã ®iÖn ¸p d−¬ng ®Æt vµo baz¬ cña T1 vµ T2. Lóc nµy T1 vµ T3 dÉn cßn T2 va T4 kho¸, do ®ã sÏ cã dßng ®i tõ d−¬ng nguån (+12V) qua T3 qua ®éng c¬ råi vÒ 0 lµm cho ®éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i. Qu¸ tr×nh tù ®éng gi÷ æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ gièng nh− trªn.
1.4.2
Ph−¬ng ¸n ®iÒu chØnh dïng Thyristor Khi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ cã c«ng suÊt lín vµ ®iÖn ¸p phÇn øng cao ng−êi ta còng cã thÓ dïng Transistor nh−ng ph¶i sö dông c¸c Transistor ®Æc biÖt cã thÓ dïng víi ®iÖn ¸p cao vµ dßng ®iÖn lín. Tuy nhiªn ph−¬ng ¸n dïng Thyristor bÞ h¹n chÕ v× gi¸ thµnh linh kiÖn rÊt ®¾t. Khi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ cã ®iÖn ¸p phÇn øng lín lóc ®ã dïng Transistor lµ kh«ng hîp lý ta ph¶i sö dông ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn dïng Thyristor. S¬ ®å ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp quay theo mét chiÒu cè ®Þnh dïng ®i«t vµ Thyristor.
Hµ Ngäc Th¾ng
[email protected]
H×nh1.13 - S¬ ®å ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu dïng ®i«t vµ Thyristor Trong ®ã: D1, D2, D3, D4 lµm thµnh m¹ch chØnh l−u hai nöa chu k×. L vµ D5 cã t¸c dông san b»ng dßng ®iÖn. Thyristor T cã t¸c dông ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra cña bé chØnh l−u.
Hµ Ngäc Th¾ng
