Đồ án Động cơ điện một chiều và hệ truyền động TIRISTOR.doc

Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com
Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele mình 0917.193.864
Đồ án
Đề Tài:
Động cơ điện một chiều và
hệ truyền động TIRISTOR

Trường ĐHBK Hà Nội -- -- Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống xã hội. Bất kì ở vị trí
nào, bất cứ làm một công việc gì mỗi chúng ta đều tiếp cận với điều khiển. Nó là
khâu quan trọng quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chúng ta.
Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động
cơ điện một chiều vẫn tồn tại. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được
sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng
phẳng và phạm vi rộng. Vì động cơ điện một chiều có đặc tính làm việc rất tốt
trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng
0). Nhưng độ tin cậy khi sử dụng động cơ một chiều lại thấp hơn so với động cơ
không đồng bộ do có hệ thống tiếp xúc chổi than.
Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động cơ một chiều cũng là một ứng dụng
của kỹ thuật điều khiển. Chỉnh lưu có điều khiển dùng Tiristo để điều chỉnh điện
áp phần ứng động cơ. Chỉnh lưu cũng có thể dùng làm nguồn điện chỉnh điện áp
kích từ cho động cơ. Hệ thống này thường được dùng cho các động cơ điện được
cấp điện từ lưới xoay chiều. Nhóm chúng em gồm 4 người được giao đồ án thiết
kế hệ thống điều khiển động cơ điện 1 chiều. Đồ án gồm 3 phần.
Phần I: Tổng quan chung về động cơ điện một chiều,và hệ truyền động
tirstor
Phần II: Tính chọn thiết bị mạch lực mạch điều khiển
Phần III: Tổng hợp mạch vòng dòng điện.
Nội dung đồ án chắc chắn còn rất nhiều vấn đề cần bổ xung hoàn thiện.
Em rất mong đươc sự đóng góp ý kiến cuả các thầy cô trong bộ môn để đồ án của
em được hoàn chỉnh. Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Văn Diễn cùng toàn
thể các thầy cô trong bộ môn đã tận tinh hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này
em xin chân thành cảm ơn!
SV Lưu Văn Thắng - 23 - Lớp K9C- TĐH

Sinhviên: Lưu Văn Thắng

PHẦN I.
TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU VÀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG TIRISTOR
I. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính:
Phần tĩnh ( Stato)
Gồm các bộ phận chính sau:
Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn
kích từ.
+ Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1) mm ép lại và tán
chặt.
+ Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.
Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh
cửu.
Trong các máy công suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm
điện.
- Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc
của máy điện và đổi chiều
+ Lõi thép cực từ phụ có thể là một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá
thép tùy theo chế độ làm việc.
Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ
được nối với dây quấn phần ứng.
Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
Phần quay ( rôto)
Bao gồm các bộ phận chính sau:

- Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật
điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do
dòng điện xoáy gây lên.
Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục.
Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto.
Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy
qua.
Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng có bọc cách điện.
Trong máy điện công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn. Trong
máy điện công suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ
nhật.
Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.
Cơ cấu chổi than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài.
2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng
có dòng điện Iư. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt
tác dụng làm cho rôto quay.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau,
do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm
bảo động cơ có chiều quay không đổi.
Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động
Eư.. Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư
nên sức điện đông Eư còn được gọi là sức phản diện
Phương trình điện áp là:
3. Phân loại động cơ điện một chiều
Cũng như máy phát, động cơ điện được phân loại theo cách kích thích từ
thành các động cơ điện sau:
U=E− +R−.I−

Động cơ điện kích từ độc lập
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ được cấp điện từ
một nguồn điện ngoài độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng.
Động cơ kích từ nối tiếp
Động cơ kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần
ứng.
Động cơ kích từ hỗn hợp
Động cơ kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song
song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu.
II. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
1. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
Tùy theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng
khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc, đặc tính cơ khác nhau.
Trong các đặc tính đó, quan trọng nhất là đặc tính cơ. Đặc tính cơ dùng để xác
định điểm làm việc xác lập hoặc là khảo sát điểm làm việc ổn định trong hệ thống
truyền động điện.
Đặc tính cơ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với
momen ω = f(M).
Trong đồ án thiết kế này ta chỉ quan tâm tới loại động cơ một chiều kích từ
độc lập
Phương trình đặc tính cơ
Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn ứng quay
trong từ trường của cuộn cảm nên trong cuộn ứng lại
xuất hiện một sức phản điện động có chiều ngược với
điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
Phương trình điện áp ở mạch phần ứng động cơ:
+ Uư
I
KT
ư
I
KT
+ UKT
-
Rf
R
KT
-

U = E + Iư ( Rư + Rf)
Trong đó: + Uư : điện áp phần ứng ( V ) H1. Sơ đồ nối dây của
động cơ
+ E: sức điện động phần ứng ( V )
+ Rư : điện trở của mạch phần ứng (Ω)
+ Rf : điện trở phụ của mạch phần ứng
+ Iư : dòng điện mạch phần ứng.
Sức điện động Eư của phần ứng động cơ là tỷ lệ với tốc độ quay của rôto :
E = k.Φ.ω
Trong đó: + k =
pN
hệ số cấu tạo của động cơ 2πa
+ ω: tốc độ góc của rôto, ω =
n
( rad/s
9,55
+ p: số đôi cực từ chính
+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng
+ a: số đôi mạch nhánh song song
+ n: tốc độ quay (vòng/phút)
Mặt khác, mômen điện từ của động cơ:
Mđt = k.Φ.Iư → I− =
M
dt
kΦ
Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì Mcơ = Mđt = M
Từ các phương trình trên ta có: đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
ω=
U
− −
R
(−
+ R
)f M
Φ k .Φ 2
k.
Khi toàn bộ các thông số điện của động cơ là định mức và không mắc thêm
điện trở phụ vào mạch điện trở thì phương trình đặc tính cơ là:
ω=
U
−−
R− M
k.Φ (k.Φ)2

Đặc tính cơ của phương trình này gọi là đặc tính cơ tự nhiên.
Tốc độ ωo = Uư/k.Φ là tốc độ không tải lý tưởng.
Khi phụ tải tăng dần từ Mc = 0 đến Mc = Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần
từ ωo xuốngωđmnên phương trình đặc tính cơ có dạng:
ω = ωo − Δω
Với: Δω =
R−
_độ sụt tốc trên đặc tính cơ.
(kΦ)2
Đặc tính cơ
Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thông
Φ = const thì phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc
lập tuyến tính có dạng hàm bậc nhất y = ax + b nên đường biểu diễn trên hệ tọa
độ M0ω là một đường thẳng cắt trục 0ω tại ωo với độ dốc âm.
ω
ωo
Δω
ωđm
ĐTTN
M
0 Mđm
H2. ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ TỰ NHIÊN
2. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
a. Chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ
Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện
tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất
lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau:
Sai số tốc độ

Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt
và được đánh giá thông qua:
s% =
ω
d
− ω
×100
ωd
Mong muốn: sai số ωđ = ω
s% càng nhỏ càng tốt.
Tính liên tục ( độ trơn của dải điều chỉnh)
γ =
ω
i+1
ωi
ωi + 1 ≈ ωi: hệ thống điều khiển liên tục
ωi + 1 ≠ ωi : hệ thống điều khiển nhảy cấp
Mong muốn γ → 1: hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi giá
trong suốt dải điều chỉnh.
Dải điều khiển tốc độ
Dải điều khiển tốc độ ( D) là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất
của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho:
D =
ω
max
ωmin
Mong muốn D càng lớn càng tốt
Ngoài ra còn các chỉ tiêu khác như: chỉ tiêu kinh tế, kích thước…
b. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều
Về việc điều chỉnh tốc độ, động cơ một chiều có nhiều ưu điểm so với các
loại động cơ khác: điều chỉnh dễ dàng, chất lượng điều chỉnh cao trong một dải
rộng….
Xét phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều:
ω=
U
−−
R
− M
k.Φ (k.Φ)2

Ta thấy rằng việc điều chỉnh động cơ điện một chiều có thể thực hiện được
bằng cách thay đổi các đại lượng: Rư , Φ, Uư
Thực tế có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều:
Phương pháp 1: Thay đổi điện trở phần ứng
Đây là phương pháp kinh điển dùng để điều khiển tốc độ động cơ trong
nhiều năm.
Nguyên lý điều khiển
Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm; Φ = Φđm và nối thêm điện
trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng.
Độ cứng của đường đặc tính cơ:
β =
ΔM
= −
(k.Φ
dm )2
Δω+ RfR−
Ta thấy khi điện trở càng lớn thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc
và do đó càng mềm hơn.
ω
ω0
Rf = 0
R
f1
R
f2
0
Mc M2 M1
M
H3. đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ
Ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên βTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính
cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ.
Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính
cơ tự nhiên.
Đặc điểm của phương pháp

Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ
càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn.
Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ
định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm).
Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng
trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở
động cơ điện trong cần trục.
Đánh giá các chỉ tiêu
Tính liên tục: phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải
điều khiển nhảy cấp.
Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải. Tải càng nhỏ thì dải điều
chỉnh D = ωmax / ωmin càng nhỏ. Phương pháp này có thể điều chỉnh trong dải D
=3:1
Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở
phụ lớn.
Chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản.
Phương pháp 2: Thay đổi từ thông Φ
Giả thiết U= Uđm; Rư = const . Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi
dòng điện kích từ.
Thay đổi dòng điện trong mạch kích từ bằng cách nối nối tiếp biến trở vào
mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ.
Bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (Φ
= Φmax) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên
chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông Φ tức là điều chỉnh tốc độ trong
vùng trên tốc độ định mức.
→ Khi giảm Φ thì tốc độ không tải lý tưởng ωo =
U
kΦdm tăng, còn độ

cứng đặc tính cơ β = −
(kΦ)2
giảm, ta
R
u
thu được họ đặc tính cơ nằm trên đặc tính cơ tự nhiên.
ω
ω
o2
ω
o1
ω
o
Φđm
Φ1
Φ2
M
0 M
c1
M
c2
H4. đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông

Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách giảm từ thông thì dòng điện tăng và
tăng vượt quá mức giá trị cho phép nếu mômen không đổi. Vì vậy muốn giữ cho
dòng điện không vượt quá giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thông thì ta
phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ.
Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng.
Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định
mức.
Việc thay đổi từ thông không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch.
Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều
khiển với công suất không đổi.
Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển
Sai số tốc độ lớn: đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự
nhiên.
Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Có thể điều khiển trơn
trong dải điều chỉnh D = 3 :1
Tính liên tục: vì công suất của cuộn dây kích từ bé, dòng điện kích từ nhỏ
nên ta có thể điều khiển liên tục với Φ ≈ 1
Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục
và kinh tế ( vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ =
(1 – 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp).
→ Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động cơ điện một
chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển.
Phương pháp 3: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp.
Nguyên lý làm việc
Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn
(máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển…)

ω
ω0
ĐTTN
ω
01
ω02 U1
U2
0 Mc M

H5. đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp
Ở phương pháp này: U = var;
Φđm = const; Rf = 0
Khi thay đổi phần ứng ( thay đổi theo chiều giảm điện áp), vì từ thông của
động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ
không tải lí tưởng ωo = U /k.Φ thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng.
Do đó ta thu được họ đặc tính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự
nhiên tức là vùng điều khiển tốc độ nằm dưới tốc độ định mức.
Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng thấp.
Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh.
Độ cứng đặc tính cơ cao và được giữ không đổi trong toàn dải điều chỉnh.
Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm
Rất dễ tự động hóa khi dùng chỉnh lưu có điều khiển.
Phương pháp này điều khiển với mômen không đổi vì Φ và Iư đều không
đổi.
Đánh giá chi tiêu điều khiển
Sai số tốc độ lớn ( sai số tốc độ bằng sai số tốc độ của đặc tính cơ tự
nhiên)
Tính liên tục: điện áp của động cơ được điều khiển bằng bộ biến đổi. Các
bộ biến đổi hiện nay đều có công suất bé nên có thể điều chỉnh liên tục.
Dải điều chỉnh có thể đạt được D = 10:1

→ Đây là phương pháp duy nhất có thể điều chỉnh liên tục tốc độ động cơ
trong vùng tốc độ thấp hơn tốc độ định mức đối với động cơ một chiều.
⇒ Qua việc xét ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ta thấy phương
pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là triệt để và có nhiều ưu điểm hơn cả nên ta
chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐỂ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG CỦA ĐỘNG CƠ
Hệ thống F- Đ :Hệ thống F - Đ là một trong các phương án điều chỉnh tốc độ
động cơ một chiều bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng.
∼
Đ F Đ
MF ĐC
MSX
Theo sơ đồ thì động cơ Đ1 biến đổi điện năng xoay chiều của lưới thành cơ
năng trên trục của nó rồi truyền sang trục của máy phát F, máy phát F biến đổi cơ
năng đó thành điện năng một chiều để cung cấp cho động cơ Đ, động cơ một
chiều chuyển thành cơ năng trên trục làm quay máy sản xuất.
Để điều khiển tốc độ động cơ cần điều khiển điện áp đặt trên hai đầu động
cơ, thông qua sức điện động của máy phát: E = kMF.Φ.ωMF.
Khi máy phát F được quay với tốc độ ωMF cố định, sức điện động của máy
phát EMF phụ thuộc vào dòng kích từ IkMF theo luật đường cong từ hóa: EMF =
kMF.ωMF. α.IkMF
Xét phương trình đặc tính cơ:
ω =
k
MF
ω
MF
α I
kMF −
R
−MF
+ R
−D
.M
kD ΦD (kD Φ D )2

ω
ω
TS Đ IkMFđ
m
Đ C
I
kMF 2
N
0
I
I
kMF 1
TS
I
kMF
= 0
Đ
C

H6. đặc tính cơ của hệ (F – Đ)
Ta thấy khi điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát ta điều chỉnh được
tốc độ không tải của hệ thống: ωo =
k
MF
ω
MF
α
.IkMF còn độ cứng
kD Φ D
đặc tính cơ: β F −D = (kD Φ D )2
thì giữ nguyên.
R
−D
+ R
−F
Do đó các đường đặc tính cơ là một họ đường thẳng song song.
Trong mạch lực của hệ F - Đ không có phần tử phi tuyến nào nên hệ có
những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc. Hệ
F - Đ có các đặc tính cơ điền đầy cả 4 góc phần tư của mặt phẳng tọa độ.
+ Đặc điểm của hệ F - Đ
*Ưu điểm
Sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn.
Phạm vi điều chỉnh tăng (cỡ 30:1; chỉ khi dùng trong mạch kín). Điều
chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh.
Việc điều chỉnh tiến hành trên các mạch kích từ nên tổn hao nhỏ.
Hệ điều chỉnh đơn giản.
*Nhược điểm
Dùng nhiều máy điện quay trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây
ồn lớn, công suất lắp đặt máy ít nhất gấp 3 lần công suất tải yêu cầu.
Vốn đầu tư cao, cồng kềnh tốn diện tích

Hiệu suất của hệ thấp ( không quá 75%)
Điều chỉnh sâu bị hạn chế
Hiện nay người ta có khuynh hướng thay thế hệ F - Đ bằng hệ thống CL - Đ
Hệ thống CL - Đ một chiều
Hệ thống CL - Đ một chiều dùng bộ biến đổi là một loại nguồn điều áp
một chiều. Khi nối nó vào mạch phần ứng với động cơ ∼
điện một chiều kích từ độc lập ta sẽ được hệ thống CL - Đ.
Khác với máy phát điện một chiều, bộ biến đổi trực
T
tiếp biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều không
qua một khâu trung gian cơ học nào. Ư
Hiện nay các Tiristo được dùng phổ biến để tạo ra
các bộ chỉnh lưu có điều khiển bởi các tính chất ưu việt của chúng: gọn nhẹ, tổn
hao ít, tác động nhanh…
- Nguyên lý điều khiển
Động cơ điện một chiều nhận năng lượng từ lưới xoay chiều thông qua bộ
chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu biến đổi điện lưới xoay chiều thành điện một chiều cấp
điện cho phần ứng của động cơ điện một chiều.
Khi điều khiển góc mở của các Tiristo ( tức là Tirito chỉ được mở khi điện
áp anod dương hơn catod) ta điều khiển được điện áp phần ứng tức là điều khiển
tốc độ động cơ điện một chiều.
- Các chế độ làm việc
Chế độ dòng điện liên tục
Khi mômen tải tăng Mt ↑ thì dòng điện Iđc ↑ dẫn đến năng lượng điện từ
tăng. Khi điện áp nguồn nhỏ hơn sức điện động thì năng lượng của cuộn dây lớn
làm cho năng lượng xả ra đủ sức để duy trì dòng điện đến thời điểm mở van kế
tiếp.
Khi ở chế độ dòng điện liên tục, điện áp chỉnh lưu
UCL = Udo.cosα .

Chế độ dòng điện gián đoạn
Do mạch của động cơ có điện cảm và điện cảm ấy có tích lũy và xả năng
lượng. Nếu dòng điện nhỏ, lượng tích lũy năng lượng của cuộn dây nhỏ nên xả
năng lượng nhỏ. Vì vậy khi điện áp của lưới nhỏ hơn sức điện động của động cơ,
năng lượng của cuộn dây xả ra để đảm bảo anod dương hơn catod không đủ duy
trì tính chất liên tục của dòng điện. Lúc này, dòng điện qua van trở về 0 trước khi
van kế tiếp bắt đầu dẫn.
Chế độ biên liên tục
Khi chuyển từ trạng thái dòng liên tục sang
sẽ phải qua một trạng thái giới hạn, đó là trạng thái
- Đặc tính cơ của hệ thống
Phương trình đặc tính cơ:
trạng thái dòng gián đoạn, hệ
biên liên tục.
ω =
U
CL −
R
−
+ R
CL .M =
U
do
.cosα
−
R
−
+ R
CL .M
ke Φ ke .kμ .Φ2
Φke .kμ .Φ2
ke.
Thay đổi góc điều khiển α = ( 0 - π),điện áp của chỉnh lưu biến thiên từ
Udo – ( - Udo) và ta được họ đặc tính song song nằm ở nửa bên phải của hệ trục
tọa độ {M, ω}. Những đặc tính đó không tồn tại ở nửa mặt bên trái là do các van
không cho dòng điện phần ứng đổi chiều.
Khi đó tốc độ không tải lí tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α
ω = Udo .cosα
o
ke .Φdm
Và độ cứng đặc tính cơ: β =
(kΦdm )2
là không đổi.
R¦ + RCL
→ Các đường đặc tính của hệ CL - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ
Phương trình đặc tính cơ:

ω =
1 U 2m cosγ .sin(αo − γ )sin (αo − γ + λ)exp(λ cot gγ )
kΦ
dm 1− exp(λ cot gγ )
Khi làm việc ở chế độ dòng điện gián đoạn, đường đặc tính cơ không là
đường thẳng, là đường cong có độ cứng thấp hơn.
Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là đường phân cách giữa vùng dòng
điện liên tục và vùng dòng điện gián đoạn chính là tập hợp các đường trạng thái
biên {Mblt; ωblt} khi thay đổi góc α = ( 0 - π ) gần đúng là đường elip có các trục
chính là các trục tọa độ - đường cong nét đứt trên hình vẽ.
ω
Biên liên tục
ω
o1
ω
o2 α = 0
ω
blt
0 I
blt
I
α = π/2
H7. đặc tính cơ của hệ (CL - Đ)
+ Đặc điểm của hệ CL - Đ
* Ưu điểm:
Độ tác động nhanh cao, tổn thất ít, giảm tiếng ồn, hiệu suất lớn.
Có khả năng điều chỉnh trơn (γ ∼ 1) với phạm vi điều chỉnh rộng
(D∼102
–103
)
Có thể thiết lập hệ tự động vòng kín để mở rộng dải điều chỉnh và cải
thiện điều kiện làm việc của hệ.
*Nhược điểm:
Khả năng linh hoạt khi chuyển đổi trạng thái làm việc không cao, khả năng
quá tải về dòng và áp của các van kém.

Sức điện động của bộ biến đổi có biên độ đập mạch lớn gây tổn hao phụ
trong động cơ và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ góp của động cơ làm
xấu điện áp nguồn.
Khi điều chỉnh sâu hệ số công suất cosγ thấp nhất.
HỆ THỐNG BĂM ÁP ĐỘNG CƠ
Bộ băm áp một chiều dùng để biến đổi trị số điện áp,
K
dòng điện một chiều dựa trên nguyên lý đóng ngắt có chu kì +
Vo
nguồn điện một chiều.
Ư
- Nguyên lý điều khiển Khi khóa K đóng dòng điện tăng làm tăng tốc
độ động
-
cơ và tích lũy năng lượng điện từ cho điện cảm trong mạch. Trong thời gian khóa
cắt, năng lượng điện từ đã tích lũy sẽ phóng qua Vo để duy trì dòng điện phần
ứng.
- Các chế độ làm việc
Khi dòng và điện cảm trong mạch đủ lớn thì nănsg lượng điện từ đủ duy
trì dòng điện cho đến khi bắt đầu chu kì mới. Khi đó dòng phần ứng có dạng liên
tục.
Điện áp một chiều được điều chỉnh bằng bộ băm áp cung cấp cho phần ứng
của động cơ.
Điện áp môt chiều được băm với điện áp trung bình:
UTB =
θ
T U1 =γ.U1
Ta điều chỉnh thông qua chu kì T. Chu kì càng nhỏ ( tần số càng lớn
f = 1 /T) thì vùng gián đoạn càng nhỏ, chất lượng điều khiển càng cao.
→ Điều khiển băm áp có chất lượng tốt hơn điều khiển chỉnh lưu khi tần
số f cao.

Nếu dòng điện và điện cảm có giá trị nhỏ thì đường cong có dạng gián
đoạn.
Nếu dòng điện và điện cảm có giá trị giới hạn nào đó thì dòng điện có thể
giảm đến 0 đúng vào thời điểm đầu của chu kì tiếp theo. Khi đó ta có dòng biên
liên tục.
Đặc tính cơ của hệ thống
Với dòng điện liên tục:
Phương trình đặc tính cơ
ω=
U
ba −
R
¦
+ R
ba .M =
γ .U
1 −
R
¦
+ R
ba .M
ke .Φ ke kμ .Φ2
Φ ke .kμ .Φ2
ke
ω
ωo
γ = 1
ω
blt
I
blt I, M
0
γ = 0
H8. đặc tính cơ của hệ thống với dòng liên tục
Để điều khiển tốc độ ta điều khiển hệ số γ tức là điều khiển độ rộng xung
điện áp θ trong chu kì điện áp.
Trong vùng liên tục, đặc tính cơ là tập hợp các đường thẳng song song với
tốc độ không tải lý tưởng
ωo = γU và độ cứng đặc tính cơ: β =
(kΦ)2
R + R
kΦ
dm ¦ ba
Với dòng điện gián đoạn
SV Lưu Văn Thắng -23- Lớp K9C- TĐH

Đặc tính cơ là các đường cong. Cũng như trong hệ CL - Đ, ở chế độ này do
mômen điện từ gián đoạn mà đặc tính cơ trở nên rất mềm.
Biên giới liên tục là đường có dạng nửa hình elip nằm ở góc phần tư thứ
nhất và có dạng nét đứt trên hình vẽ.
+ Đặc điểm:
* Ưu điểm
Vốn đầu tư nhỏ, hệ đơn giản, chắc chắn.
Độ cứng đặc tính cơ cao, xấp xỉ đặc tính cơ tự nhiên.
*Nhược điểm
Điện áp dạng xung gây ra tổn thất phụ lớn trong động cơ
Hệ thống có thể làm việc ở trạng thái dòng gián đoạn với những đặc tính
kém ổn định và tổn thất năng lượng nhiều.
III: HỆ TRUYỀN ĐỘNG (T-Đ)
-Hệ TĐ một chiều dùng bộ biến đổi là một loại nguồn điện một chiều khi
nối nó vào mạch phaanf ứng với động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta sẽ
được hệ TĐ .
-Khác với máy phát điện một chiều bộ biến đổi trực tiếp nối biến dòng
xoay chiều thành dòng một chiều không qua một khâu trung gian cơ học nào .
-Hiện nay Tirstor được dùng phổ biến để tạo ra các bộ chỉnh lưu có diều
khiển bởi các tính chất ưu việt của chúng : Gọn nhẹ , tổn hao ít tác động nhanh .
1. Nguyên lý điều khiển động cơ điện một chiều: nhận năng lượng từ lưới xoay
chiều thông qua bộ chỉnh lưu biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều
.Cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều.
2. Các chế độ làm việc .
a,Chế độ dòng liên tục .
-Khi mô men tải Mt tăng thì dòng điện động cơ tăng dẫn đến năng lượng
điện từ tăng .Khi điện áp nguồn nhỏ hơn sức điện động thì năng lượng của cuộn

dây lớn làm cho năng lượng xẳ ra đủ sức để duy trì dòng điện đến thừi điểm mở
van kế tiếp .
-Khi ở chế độ dòng liên tục
Ucl=Udo.cosα
b, Chế độ dòng gián đoạn .
-Do mạch của động cơ có điện cảm và điện cảm ấy có tích lũy năng lượng
.Nếu dòng điện nhỏ , lượng tích lũy năng lượng của cuộn dây nhỏ nên xả năng
lượng nhỏ , vì vậy điện áp của lưới nhỏ hơn sức điện động cảu động cơ năng
lượng của cuộn dây xả ra để đảm bảo anod dương hơn catod không đủ duy trì
tính chất liên tục của dòng điện .Lúc này dòng điện qua van trở về 0 trước khi van
kế tiếp bắt đầu dẫn .
c,Chế độ biên liên tục .
-Khi chuyển từ trạng thái kliên tục sang trạng thái gián đoạn hệ sẽ phải trải
qua một trạng thái giới hạn , đó là trạng thái biên liên tục .
3. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA HỆ THỐNG .
a, Chế độ dòng liên tục .
+Phương trình đặc tính cơ
ω=
U
cl R− + Rcl .M = Udo .Cosα R− + Rcl .M
Ke .Φ Ke .KμΦ2
KeΦKe .KμΦ
Thay đổi góc điều khiển α=(0÷Π) điện áp cảu chỉnh lưu điều khiển từ
Udo-(-Udo) và ta được đặc tính họ song song nằm 1/2 bên phải hệ tọa độ (Moω)
những đặc tính đó không thuộc nửa bên trái là do các van không cho dòng điện
phản ứng đổi chiều .
-Khi đó tốc độ không tải lý tưởng tùy thuộc vào góc điều khiển α .
ωo =
U
do
.cosα
K
e
Φ
®m
-Và độ cứng đặc tính cơ

β =
(KΦ
®m
)2
R− + Rcl
b, Chế độ dòng gián đoạn
+Phương trình đặc tính cơ
ω= 1 . U2m .Cosγ.sin(αo γ)Sin(αo γ + λ)exp(λcot gγ)
KΦ®m 1 exp(λ cot gγ)
-Khi làm việc ở chế độ dòng gián đoạn đường đặc tính cơ không là đường
thẳng mà là đường cong có độ cứng thấp hơn .
-Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là dòng phân cách giữa vùng dòng
điện liên tục và dòng gián đoạn chính là tập hợp đường trạng thái biên độ .KHi
thay đổi góc α=(0-Π) gần đúng là đường ê líp có các trục chính là trục tọa độ .
+Ưu điểm
-Độ tác động nhanh , cao tổn thất ít giảm tiếng ồn hiệu suất lớn có khả
năng điều chỉnh trơn (8-1)với phạm vi điều chỉnh rộng (D-102
-103
)
-Có thể thiết lập hệ tự động phòng kín để mở rộng dải điều chỉnh và cải
thiện điều kiện làm việc của hệ.
+Nhược điểm :
-Khả năng linh hoạt khi đổi trạng thái làm việc không cao , khả năng quá
tải về dòng và áp của van kém sức điện động của bộ biến đổi có biên độ đập
mạch lớn gây tổn hao phụ trong động cơ và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên
cổ góp của động cơ làm xấu điện áp nguồn .
- Khi điều chỉnh sâu hệ số công suất Cos γ thấp nhất.

PHẦN II: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH LỰC VÀ
MẠCH ĐIỀU KHIỂN :
I: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH LỰC:
1: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH LỰC:
Dựa trên những phân tích đánh giá về các ưu nhược điểm của các loại
Sơ đồ về chỉnh lưu ,với tải là kích từ động cơ thì dùng chỉnh lưu cầu
Một pha ,điều khiển đối xứng là hợp lý hơn cả vì nó cho chất lượng
Điện áp và dòng một chiều tốt nhất :
2: SƠĐỒ:
U∼
T1 T
2
C1
1 R1 C2 R2
T3 T4
L
Đ
I
kt
Sơ đồ mạch lực

GIỚI THIỆU MẠCH LỰC :
Mạch lực gồm : 4 Triristor T1-T4 mắc với nhau thành một sơ đồ
Cầu đối xứng;
2 Điện trở R1;R2
2 Tụ C1;C2 mắc nối tiếp nhau và từng nhóm mắc song song với
Triristor nhiệm vụ bảo vệ quá tải về điện áp
1 Ap tô mát .AT dùng để đóng cắt để sửa chữa khi có sự cố đồng thời nó
được bảo vệ động cơ khi ngắn mạch :
I-3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH LỰC :
Đóng AT cấp nguồn cho mạch lực
Khi Φ =Φ1 cho xung điều khiển mở T1 . Trong khoảng từ Φ1-Φ2 .
Tiristor T1 và T4 cho dòng chạy qua , khin điện áp vào đổi dấu Thì T3 mở ngay .
T1 tự nhiên khoá lại dòng id =I d chuyển từ T1 Sang T3 lúc này T3 và T4 cùng
cho dòng chạy qua Ud= 0
+ Khi Φ =Φ3 =Π + α cho xung mở T2 dòng tải id =Id chạy qua T3 và T2
Đồng thời T4 bị khoá lại .
Quá trình có thể lặp đi lặp lại sơ đồ sử dụng van là Tiristor khi muốn
ngừng hoạt động ta có thể ngắt AT cắt nguồn:
I-4: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ :
4-1: Các số liệu ban đầu của mạch lực :
P = 2,2 (kw)
Uđm = 220 (v)
Iđm = 10 (A)
Nđm = 1500 (v/p)
η = 0,85
4-2: tính chọn van .
Để điều khiển tiristor dẫn dòng thì ta có :
UAk > 0
I g > 0

Các thông số cơ bản của van được tính như sau.
Ulv = KNV .U2 = 1,41.110 =155 (v)
Do sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha nên ta có .
Knv = 2 = 1,41
Điện áp ngược mà van phải chịu .
Unv = Kđtv . Ulv = 1,9.155 =294 (v)
Kđtv la hệ số dự chữ điện áp thường lấy >1,6.
Nên dòng điện đinh mức của van là .
Ilv = Khd .I =0,67.10 =6,7 ( A)
Khd =0,67
Do chỉnh lưu cầu một pha
Dòng điện định mức của van được chọn dựa vào điều kiện làm mát van
chọn điều kiện làm mát van bằng không khí tức làm mát tự nhiên bằng cánh tản
nhiệt với đủ diện tích bề mặt cho phép làm việc
Iđmv =Ki .Ilv =1,5.6,7 = 10 (A)
Ki = 1,5 là hệ số dự chữ dòng điện
Chọn van bán dẫn với .
Unv = 294 (v)
Iđmv = 10 (A)
Loại tiristor cần chọn là ,T12N400COE có các tham số sau
Điện áp ngược cực đại của van là : Un = 400(v)
Dòng định mức của van là : Iđm = 15(A)
Đỉnh xungdòng điện : Ipik = 220(A)
Dòng điện của xung điều khiển Iđk = 40(mA)
Điện áp của xung điều khiển Uđk=2(v)
Dòng điện rò Ir =5(mA
Sụt áp lớn nhất của tiristor ΔU =2,8(v

Tốc độ biến thiên điện áp
du
= 200(v / m)
dt
Tốc độ biến thiên dòng điện di
= 180(Aμς )
dt
Thời gian chuyển mạch Tcm =50μs
Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép Tmax =1250
C
4-3: Tính chọn thiết bị bảo vệ van:
Dùng áptômát để tác động nhanh đóng cắt mạch đọng lực tự bảo vệ .Quá
tải và ngăn mạch tiristor.
+ chọn áptômát (AT) có Iđm =(1,1-1,3)Id
Sao cho dòng bảo vệ của áptômát không vượt quá dòng ngăn
Mạch của thứ cấp .
Chọn Iđm = 1,1I1d =1,1.3,74 =4,11(A)
Uđm = 220(v).
Dùng cầu chì ( cc) tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch , nhóm 1cc bảo vệ
ngắn mạch bên ngoài được chọn theo. Giá trị hiệu dụng của dòng điện thứ cấp
của máy biến áp
I1cc = 1,1.I2 =1,1.6,7 =7,37 (A)
Chọn I1cc =8 (A)
Nhóm 2cc bảo vệ van phụ tải .
I2cc =1,1 Id =1,1.10 =11 (A)
+; Bảo vệ quá nhiệt độ cho van bán dẫn .
Để van bán dẫn làm việc an toàn không bi trọc thủng vì nhiệt ta phải
chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý . hiện nay phổ biến người ta thường
dùng làm mát bằng cánh tản nhiệt .
- tổn thất công suất trên 1 tiristor .
ΔP =ΔU.Ilv = 1,9.6,7 =12,73 (w)
- diện tích bề mặt toả nhiệt .
Stn = Ktn
ΔP
.t =
12,73
9.40 = 0,35 ( m
2
) =35 (cm2
)

Trong đó :
t0
=t0
lv –t0
mt độ chênh lệch so với môi trường nhiệt độ làm việc
t0
lv = 800
Nhiệt độ môi trường : t0
mt = 40
vậy t0
= t0
lv = t0
mt = 800
Bảo vệ quá điện áp:
Quá điện áp chuyển mạch xuất hiện khi van bán dẫn chuyển mạch từ trạng
thái thông sang trạng thái ngắt . Để bảo vệ về điện áp chuyển mạch người ta nối
song song với mỗi van một mạch R- C khi có mạch R-C mắc song song với
tiristor tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên tiristor
không bị quá điện áp trị số của điện trở và điện dung của mạch tuỳ theo từng loai
van:
R = (5÷10) (Ω) C
= (0,25÷4) (μF)
Vậy ta chọn R = 22Ω C = 0,47 (μF)
4-4: xách định thông số mạch phần ứng :
Với các thông số đã cho của động cơ ta tính được điện trở phần ứng động
cơ. Theo công thức phần ứng :
Rư= 0,5(1-ηđm) .
Udm
Idm
Rư = 0,5.(1-0,85). 220
10 = 1,25(Ω)
Điện cảm mạch phần ứng tính theo công thức gần đúng :
Lư =K2
Udm
.
Iudm.Zp. ¦ Wdm
Wđm =
Ndm
9,55
Trong đó : K2 là hệ số chọn = 5,6 (đối với máy không bù)
Zp là số đôi cực Zp =2
SV Lưu Văn Thắng -23- Lớp K9C- TĐH

Thay số ta có :
Lư =
5,6.220
= 0,2(H )
10.2.3000 / 9,55

II: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐIỀU KHIỂN :
II-1 : các chức năng mạch điều khiển
Mạch điều khiển có chức năng điều chỉnh vị trí xung điều khiển trong phạm vi
nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên Anot và Ktot của tiristor: Tạo ra được các
xung đủ điều kiện mở tiristor (xung điều khiển thường
Có biên độ từ 2÷10v
Độ rộng của xung Tx = 20÷100μs
Độ rộng của xung được tính theo biểu thức :
Tx =
Idt
di
dt
Trong đó: Iđt là dòng duy trì tiristor
dt
di
tốc độ tăng trưởng dòng tải

II-2: CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN .
Điều khiển tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiển
theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính . nội dung của nguyên tắc này như sau :
Khi điện áp xoay chiều hình sin đặt vào anod của Tiristor, để có thể điều
khiển được góc mở α của Tiristor trong vùng điện áp dương anod ta cần tạo một
điện áp tựa dạng tam giác ,ta thường gọi điện áp tựa là điện áp răng cưa Urc như
vậy điện áp tựa cần có trong vùng điện áp dương anod
Dùng một điện áp một chiều Uđk so sánh với điện áp tựa .tại thời điểm điện
àp tựa bằng điện áp điều khiển ( Urc = Uđk) trong vùng điện áp dương anod thì
phát xung điều khiển để mở van.
Sơ đồ cấu trúc của mạch điện điều khiển
Ta có sơ đồ cấu trúc:
Urc
ĐF RC SS TX KĐ BAX
Uđk
-ĐF: khâu đồng pha là khối tạo điện áp đồng bộ với điện áp trên anot –
knot của tiristor.
- RC: khâu tạo điện áp răng cưa Urc
- SS: Khâu so sánh có nhiệm vụ so sánh tín hiệu Urc và Uđk
- TX: khâu tạo xung chùm
-KD:khâu khuyếch đại xung
-BAX: biến áp xung

U 0
0 ω t
U 1
0 ω t
U 2
0 ω t
U 3
0 ω t
U 4
0 ω t
U 4
0 ω t
U 5
ω t
U 6
ω t
Giản đồ điện áp

II-3: LỰA CHỌN CÁC KHÂU TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN :
CHỨC NĂNG CỦA CÁC KHÂU
3-1: KHÂU ĐỒNG PHA .
U~
t
BAĐP
Đ1
R1
U
A
B
t
Đ2
+E VR
OA1
U
B
U
ng
t
H Sơ đồ cấu trúc của khâu đồng pha
Đầu vào tín hiệu xoay chiều biên độ nhỏ lấy từ biến áp.
Đầu ra là tín hiệu xung vuông đồng pha với tín hiệu điện áp lưới đưa vào khâu
tạo điện áp tựa Urc
Sơ đồ gồm máy biến áp đồng pha và một khâu so sánh. Cuộn thứ cấp của
biến áp đồng pha gồm hai cuộn dây có điểm giữa trung tính. Sau hai nữa chu kỳ
điện áp hình sin ở đầu vào Đ1và Đ2 thì ở đầu ra của nó có điện áp dương.
Tín hiệu đồng pha này được dưa vào cổng đạo và khuếch đại thuật toán
OA1.
Cộng không đạo OA1 nhận tín hiệu đặt một chiều qua khâu phân áp VR1.
Kết quả ở đầu ra của OA1 ta có được các xung vuông.

3-2: KHÂU TẠO ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA .
UC
+ VR
B R3
-
D3
R
4
C1
+URCM Uđk
-
+ C -U
RCM
OA2
Là điện áp để so sánh với Uđk điểm cân bằng là thời điểm phát xung, hình
dạng của Ur phụ thuộc vào nguyên tắc điều khiển ở đây ta chọn nguyên tắc điều
khiển thẳng đứng tuyến tính. Điện áp ur là điện áp răng cưa đồng pha với điện áp
lưới.
Có nhiều phương pháp để tạo ra ur
+ Sơ đồ dùng đi ốt và tụ điện
+ Sơ đồ dùng cho Tranzitor
+ Sơ đồ dùng vi mạch
Trong bản thiết kế này ta chọn sơ đồ dùng vi mạch, tín hiệu răng cưa được
tạo thành nhờ tụ C1 nhờ vào sự phóng nạp. Sơ đồ mắc theo kiểu tích phân, phần
tử chính của mạch là tụ C1 và khuếch đại thuật toán OA1 và OA2.
Chọn loại khuếch đại thuật toán OA2 là loại khuếch đại thuật toán μA741
Nguồn cung cấp ± 15V . Tín hiệu được đưa vào cổng đảo của OA2 thông
qua đi ốt chặn để lấy tín hiệu điện áp âm
Nguồn E+
(15) được mắc vào cửa đảo nối tiếp tụ C1 để nạp cho tụ thông
qua R3 và VR2 để khống chế thời gian và phóng của tụ C1

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khi u0 > uA điện áp ra của OA1 (Uđp < 0) thì tụ Đ3 thông tu được nạp theo
ký hiệu như hình vẽ
In = Ic = i2 – i1
Trong đó
I 2 =
E
=
E
(R = VR2 + R3)
VR2 + R3 R
I1 =
Ubh Ud
R4
Chọn Ubh = 12V Với (Ud = 0,5V sụt áp trên đi ốt Đ3)
I1= 12−0,5
R4
u = u ∫ i dt
Với quy ước chiều như hình vẽ thì ic < 0 thay vào ta có
Ur = (
11
R
,
4
5
−
15
R). C
t
1
Khu Ub = -Ubh thì Đ3 dẫn tụ C1được nạp điện đến giá trị bão hòa +
Urcmax
Khi Ub = + Ubh thì Đ3 khóa tụ C3 phóng điện từ + Urcmax ÷ - Urcmax
Ip =
E
R =
15
R
Điện áp trên tụ giảm dần
= = −15.t
Ur Uz
RC1
nếu thời gian tp là thời gian phóng của tụ ta có
= = −15.t
Ur Uz
RC1

3-3: KHÂU SO SÁNH .
C R5
R
6
+URC Uđk
-
t
- D
+
OA
3 Ud
α
t
T1
UF
t
T2
U
G
t
H Sơ đồ cấu trúc của khâu so sánh
Nhiệm vụ của khâu so sánh là so sánh điện áp răng cưa Urc với điện áp
điều khiển Uđk để định thời điểm phát xung mở Tiritor.
Điện trở R5 ,R6 có tác dụng hạn chế đầu vào khuếch đại thuật toán ( chon
vào khoảng 10 kΩ )
Điện áp đầu ra của khâu so sánh tại điểm D là
UD = - 15 V khi Urc > Uđk
UD = + 15 V khi Urc < Uđk

Điểm Urc = Uđk là điẻm lật trạng thái xác định thời điểm phát xung.

3-4:KHÂU KHUẾCH ĐẠI XUNG.
+E BA Đ6
R9
XC
Đ5
Đ7
SS
T1
T2
Đ4 R8
H Sơ đồ công cấu trúc của khâu khuếch đại xung.
Sơ đồ sử dụng hai Tranzitor T1 và T2 ghép trực tiếp làm chức năng khuếch
đại, đầu ra ghép với tải bằng biến áp xung, tín hiệu lấy ra từ hai khâu gửi tới:
- Tín hiệu từ khâu so sánh gửi tới.
- Tín hiệu từ khâu xung chùm gửi tới.
Nguyên lý hoạt động
Khi đầu ra của khâu so sánh là một xung điện áp đường dẫn tới T1 mở tạo
thiên áp cho T2 mở. Khi T2 mở sẽ có dòng chảy qua cuộn sơ cấp biến áp xung và
kết quả là thứ cấp biến áp xung có được một chuỗi xung có tần số bằng mạch của
máy phát xung chùm, và có độ dài xung phụ thuộc vào xung dương của khâu so
sánh.

3-5: KHÂU TẠO XUNG CHÙM.
R
10
OA4
-
+
C2
R
11
R
12
R
13
Đ9
R
14
E
T3
H sơ đồ khâu tạo xumg trùm
Nhiệm vụ của khâu tạo xung chùm là băm tín hiệu xung điều khiển thành
dãy xung nhỏ với tần số cao (cỡ khoảng 10 KHZ)
Người ta dùng xumg chùm là nhằm mục đích làm mở chắc chắn Tiristor
Tần số xung ra f = 1 = 1
R10 + C2
T
R13 hạn chế điện áp đặt lên cực Bazơ của Tranitor T3
Đ8 loại bỏ xung âm đặt lên T3
Ở đây ta chọn bộ dao động dùng IC khuyến đại thuật toán μA 741
Tụ C2 liên tục được phóng nạp làm cho IC khuếch đại thuật toán lật trạng
thái liên tục
Mạch tạo xung chùm có tàn số fXC = 10 KHZ
Txc = 100μs
Chọn R11 = R12 = 10KΩ

II-4:TÍNH TOÁN CÁC KHÂU TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN .
4-1: khâu biến áp xung.
+ Biến áp xung có nhiệm vụ để truyền tín hiệu điều khiển BAX có các
đặc
+ Điểm sau:
- Tạo xung vuông có biên độ theo yêu cầu
- Để phân bố đi các kênh
- Để thay đổi cực tính xung ra
- Cách ly về điện giữa mạch điều khiển và mạch động lực
Do ta đã tính chọn van là Tiristor có các thông số sau đây
Ug = 10V
Ig = 0,42 A
Qua các tài liệu tham khảo tỉ số máy biến áp xung thường chọn ( 1 ÷ 3) là
tốt nhất, ở đây ta chọn tỉ số máy biến áp KBA = 2
- Chọn vật liệu là lõi thép pherit làm việc trên một phần đặc tính từ hóa
+ Độ biến thiên cường độ từ trường B = 0;2 (Tesla)
+ Độ biến thiên mật độ từ cảm H = 30A/m
Do TX = Tn nên coi trị số dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp bằng 1/2 dòng
điều khiển
I2 = 1/2Ig = 1/2.0,42 = 0,21 (A)
+ Thể tích lõi pherit được tính
V =Kbax.U 2.I 2.tx.Ux
BH
Trong đó UX là độ sụt áp xung lấy bằng 0,2
+ Tần số xung chúm là txc = 10 KHZ
txc = 1/txc = 1/10.103
= 100 μs
Cho rằng xung đối xứng thì khoảng nghỉ bằng khoảng có xung vậy độ
rộng của xung tx = 0,5 . Tx = 0,5 . 100 = 50 μs
Vậy V = 0,7 .10-6
(m3
) = 0,7 (cm3
)

Tra bảng trong trường hợp từ hóa một phần chọn lõi thép có hình chữ E
có kí hiệu 814E250.
Có diện tích lõi từ 0,202 (cm3
)
điện áp sơ cấp biến áp xung phải kể đến điện áp rơi trên điot Uđ = 0,6V
khi đó giá trị điện áp ở cuộn sơ cấp BAX là.
U1 = 2.Ud + K.Ug = 2.0,6 + 2.10 = 21,2 V (K là tỉ số máy biến áp xung K
= 2 ÷ 3 chọn K = 2)
Giá trị dòng điện trên cuộn sơ cấp biến áp xung là
I1 = Ig/KBAX = 0,42/2 = 0,21 (A)
Số vòng dây cuộn sơ cấp BAX là:
W1 =
21,2.50.106
= 262,3 (vòng)
Số vòng dây cuộn thứ cấp BAX
W2 = W1/ KBAX = 262,3/2 = 131,15 (vòng)
Tiết diện dây quấn sơ cấp
S1 = I1/J (chọn J = 4 A/mm)
S1 = 0,21/4 = 0,0525 (mm2
)
Đường kính dây quấn sơ cấp BAX:
d1 = 2.
I1
.π = 2.
0,2
.4= 0,25(mm)
j1 3,14
Đường kính dây quấn thứ cấp
d2 = 2.
I2
.π = 2.
0,2
.4= 0,36(mm)
j1 3,14
4-2: khâu khuếch đại xung.
Xung chùm có tần số cao. được chộn lẫn với xung tới từ khâu so sánh
Sơ đồ khâu khuếch đại xung gồm hai Tranzito mặc theo sơ đồ kiêu
dalington
E2 là nguồn một chiều từ khối nguồn của mạch điều khiển vào có :
E2=+24V

⇒ R = E2 /I2 = 24/0,21 = 114 (Ω)
Ta chọn tranzitor T1 là loại có mã hiệu C828 có các thông số sau
UCF = 30V
β = 30÷100
ICmax = 300mA
IB3 = 10 mA
Ta có IC2 = IE2 mà IE2 = IB3 = 10 mA
UCEE2 = 24V. Khi T1 thông
- Chọn tranzitor T2 loại ST630
có: UCE = 30V
ICE = 80 mA
β = 30÷100
IB2 = IC1/β = IC1/30 = 10/30 = 0,33 A
Hệ số khuyến đại của khâu là
βK = β1 β2 chọn β1 = β2 = 30
⇒ βK = 30.30 = 900
Điều kiện làm việc của tranzitor ở chế độ xung
IC2 = IB3 ≥ IC3 /β = 0,33 mA
R9 và Đ5 có nhiệm vụ bảo vệ tranzitor khỏi bị đánh thủng vì quá điện áp
do sức điện động cảm ứng của cuộn sơ cấp biến áp xung gây ra.
Quá trình xảy ra như sau:
- Khi tranzitor đang ở trạng thái mở chuyển sang trạng thái khóa do trị số
điện cảm lớn nên sức điện động cảm ứng được tính như sau:
e = w1 (du/dt)
Do sức điện động có chiều ngược với sức điện động nguồn nên D7 mở do
đó năng lượng tiêu tán trên R12 tránh cho tiếp giáp CE của tranzitor phải chịu
điện áp lớn.
R8 giúp cho tranzitor T1 dễ khóa

Đ4 giải phóng năng lượng do dòng rò trong miền Bazow T2 và bảo vệ cho
tiếp giáp BE không phải chiụ điện áp ngược khi tranzitor khóa
R8 thường chọn vào khoản 100÷400Ω ta chọn R8 = 200Ω
R6 và R7 ta chọn = 2 KΩ
Chọn điốt Đ4Đ5Đ6Đ7 là loại có kí hiệu Π 204 do Nhật Bản chế tạo có
Itb = 800 mA và Uim = 100V
4-3: khâu so sánh.
Ta chọn khuyếch đại thuật toán OA3 là loại μA 741 có các thông số sau
Ung = ± 3 ÷ 22V
Uđ=±30V
Unf = ±15V
It = 100 mA
Nhiệt độ cho phép [ t ] = 55 ÷ 1250
C
Zra = 60 Ω
Zvào = 300Ω
Ira= ± 125 mA
K0 = 5.104
d
u = 0,5V/μs
dt
Các điện trở R5 và R6 chọn bằng 20KΩ
4-4: khâu tạo điện áp răng cưa.
Chu kỳ của khâu tạo xung răng cưa là 1/2T = t1+ t2 = 10 μs
Trong đó t1 là thời nạp của tụ nạp từ (- URCmax đến +
URCm) t2 là thời gian tụ C phóng từ ( + URCm đến - URCm)
ta chọn t1 = 1 (ms), t2 = 9 (ms)

III : THIẾT KẾ NGUỒN MỘT CHIỀU CÓ ỔN ÁP
I. Sơ đồ khối bộ nguồn một chiều ổn áp.
U1
Lưới 220V-50Hz
Hạ áp
cách ly
U2 Chỉnh
lưu
UCl Mạch
lọc
Uv
Mạchổn
định điện áp
Ur
1. Các phần tử thực hiện khối chức năng
+ Dùng MBA thực hiện khối hạ áp và cách ly
+ Dùng Điốt thực hiện khối chỉnh lưu
+ Dùng tụ điện có điện dung lớn thực hiện mạch lọc
+ Dùng IC ổn áp tuyến tính họ 7815 để thực hiện mạch ổn định điện áp
+15v
+ Dùng IC ổn áp tuyến tính họ 7815 để thực hiện mạch ổn định điện áp -
15
2. SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ
220v
7815 +15v
C1 C3
0v
7915
C2
C4
-15v

II.TÍNH TOÁN LỰA CHỌN PHẦN TỬ TRÊN SƠ ĐỒ
Yêu cầu thiết kế:
- Điện áp đầu ra của nguồn ổn áp Ur = ± 15 V
- Dòng tải lớn nhất I tải = 1 A
- Phạm vi thay đổi của điện áp lưới U1 = 160 Và 240(v)
các bước tính chọn :
1/ Chọn điện áp rơi nhỏ nhất: ∆Umin = 5 V trên Ic ổn áp ứng với lúc điện áp
xoay chiều đầu vào nhỏ nhất U1min = 160 V
2/ Điện áp nhỏ nhất của vào IC khi qua tụ lọc C1
Uvmin = Ur + ∆Umin = 15 + 5 = 20 V
3/ Điện áp chỉnh lưu nhỏ nhất khi chưa có tụ lọc
Ucl min =
Uvmin
=
10
=14,4(v )
1,41 1,41
4/ Điện áp nhỏ nhất của thứ cấp máy biến áp theo sơ đồ chỉnh lưu cần một
pha
U2min = 1,11 Uclmin + ∆Uba = 19,7 V
Trong đó lấy ∆Uba = 4 V là điện áp rơi trên dây quấn MBA và dây dẫn
5/ Điện áp lớn nhất của máy biến áp lúc U1max = 240 V
U2 max =
U1 max
U2 min =
240
.19,7 = 29,5
U1 min 160
6/ Điện áp chỉnh lưu lớn nhất khi chưa có tụ lọc.
Uclmax = 0,9 U2 max = 26 V
7/ Điện áp lớn nhất cửa vào IC ổn áp khi có tụ lọc .
Điện áp lưới lúc này U1max = 240 V
Uv max = 2 Uclmax = 36,7 V
8/ Sụt áp lớn nhất IC ổn áp
∆Umax = Uvmax – Ur = 21,7 V
9/ Công suất tổn thất lớn nhất trên IC ổn áp
∆Pmax = ∆Umax.Itải = 21,7 W

10/ Công suất yêu cầu
P tải = Ura . Itải = 15 W
11/ Công suất MBA
Pba = Ptải + ∆Pmax = 36,7 W
12/ Tiết diện lõi sắt MBA
S = 1,2 . Pba = 7,2 cm 2
13/ Hệ số quấn dây
N0 =
40 ÷ 60
= 5,5 ÷ 8,3 (vòng/vol)
S
14/ Số vòng dây
Cuộn sơ cấp W1 = N0 U1max = 1320 vòng
Cuộn thứ cấp W2 = N0.U2max = 162,2 vòng
15/ Dòng điện
Dòng thứ cấp
I2 =
It ¶i
= 0,9A
1.11
Dòng sơ cấp
I1 =
W1
.I2 = 7,3A
W2
16/ Tiết diện dây chọn mật độ dòng J = 5 A/mm2
Sơ cấp
I1
= 1,5(mm2 )
J
Thứ cấp
I2
= 0,18(mm2
)
J
17/ Đường kính dây
Sơ cấp d1 = 4s1 = 1,38 mm
π

Sơ cấp d1 = 4s1 = 1,38 mm
π
Thứ cấp d2= 4s2 =0,47 mm
π
18/ Chọn IC ổn áp tuyến tính loại 7815 và 7915
So sánh ∆Umax < ∆Umax cp
∆Pmax < ∆Umaxcp
Như vậy dùng IC ổn áp tuyến tính loại 7815 và 7915 thoả mãn yêu cầu thiết kế.
19/ Chọn tụ hoá
Ta chọn: C1 = C2 = C3 = C4 = 470 μF
U=35v
20/ Dùng điốt thực hiện khối chỉnh lưu

PHẦN IV– TÍNH CHỌN THIẾT BỊ T - Đ HAI
MẠCH VÒNG.

Đồ án Động cơ điện một chiều và hệ truyền động TIRISTOR.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đồ án Động cơ điện một chiều và hệ truyền động TIRISTOR.doc

Similar to Đồ án Động cơ điện một chiều và hệ truyền động TIRISTOR.doc (20)

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói 👍👍 Liên hệ Zalo/Tele: 0917.193.864

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói 👍👍 Liên hệ Zalo/Tele: 0917.193.864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (10)

Đồ án Động cơ điện một chiều và hệ truyền động TIRISTOR.doc