ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Chia sẻ: ducbkdn

Diode công suất là linh kiện bán dẫn có hai cực, được cấu tạo bởi một lớp bán dẫn N và một lớp bán dẫn P ghép lại. Silic là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn. Silic có 4 điện tử thuộc lớp ngoài cùng trong cấu trúc nguyên tử. Nếu ta kết hợp thêm vào một nguyên tố thuộc nhóm V mà lớp ngoài cùng có 5 điện tử thì 4 điện tử của nguyên tố này tham gia liên kết với 4 điện tử tự do của Silic và xuất...

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT
KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ
BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ


LÔØI CAÛM TAÏ



LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP
Em xin chaân thaønh toû loøng bieát ôn ñeán
Thaày Nguyeãn Dö Xöùng, giaùo vieân tröïc tieáp
höôùng daãn em trong suoát quaù trình thöïc hieän
luaän vaên toát nghieäp. Söï taän tình höôùng daãn,
giuùp ñôõ vaø ñoäng vieân cuûa Thaày ñaõ giuùp em
ÑEÀ TAØI:
raát nhieàu trong vieäc hoaøn thaønh taäp luaän
vaên naøy.
Em xin chaân thaønh caûm ôn quyù thaày coâ
NGHIEÂN CÖÙU VEÀ ÑIEÄN trongCOÂNG SUAÁT VAØ ÖÙNG
ñaõ daïy doã chuùng em TÖÛ suoát thôøi gian qua.
DUÏNG CUÛA ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT ÑEÅ ÑIEÀU CHÆNH
Cuoái cuøng laø lôøi caûm ôn chaân thaønh
ñeán gia ñình,TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ
ngöôøi thaân cuøng toaøn theå baïn
beø, nhöõng ngöôøi KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP
MOÄT CHIEÀUluoân ñoäng vieân tinh thaàn
giuùp em hoaøn thaønh nhieäm vuï ñöôïc giao.

Sinh vieân thöïc hieän
Voõ Ngoïc Toaûn




Sinh vieân thöïc hieän: Voõ Ngoïc
Toaûn
Lôùp: 95KÑÑ.
Giaùo vieân höôùng daãn: Nguyeãn
Dö Xöùng



TP. HOÀ CHÍ MINH Thaùng 3 - 2000.
LÔØI NOÙI ÑAÀU


Trong giai ñoaïn coâng nghieäp hoùa, hieän ñaïi
hoùa ñaát nöôùc, ngaøy caøng coù nhieàu thieát bò
baùn daãn coâng suaát hieän ñaïi ñöôïc söû duïng
khoâng chæ trong lónh vöïc saûn xuaát maø caû trong
vieäc phuïc vuï ñôøi soáng sinh hoaït cuûa con ngöôøi.
Söï ra ñôøi vaø phaùt trieån cuûa caùc linh kieän baùn
daãn coâng suaát nhö: diode, transistor, tiristor, triac…
Cuøng vôùi vieäc hoaøn thieän maïch ñieàu khieån
chuùng ñaõ taïo neân söï thay ñoåi saâu saéc, vöôït
baäc cuûa kyõ thuaät bieán ñoåi ñieän naêng vaø cuûa
caû ngaønh kyõ thuaät ñieän noùi chung.
Hieän nay, maïng ñieän ôû nöôùc ta chuû yeáu laø
ñieän xoay chieàu vôùi taàn soá ñieän coâng nghieäp.
Ñeå cung caáp nguoàn ñieän moät chieàu coù giaù trò
ñieän aùp vaø doøng ñieän ñieàu chænh ñöôïc cho
nhöõng thieát bò ñieän duøng trong caùc heä thoáng
truyeàn ñoäng ñieän moät chieàu, ngöôøi ta ñaõ hoaøn
thieän boä chænh löu coù ñieàu khieån duøng tiristor.
Vì nhöõng lyù do treân, ñeà taøi “ Nghieân cöùu veà
ñieän töû coâng suaát vaø öùng duïng cuûa ñieän töû coâng suaát
ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp
“ seõ ñi saâu vaøo nghieân cöùu caùc heä thoáng
truyeàn ñoäng coù duøng ñieän töû coâng suaát ñeå
ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø
ñoäc laäp.
Luaän vaên ñöôïc trình baøy goàm ba chöông:
Chöông I: Giôùi thieäu veà ñieän töû coâng
suaát.
Chöông II: Nghieân cöùu vaø trình baøy
caùc phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô
moät chieàu kích töø ñoäc laäp
Chöông III: Caùc heä thoáng ñieàu chænh
toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp coù
duøng ñieän töû coâng suaát.
Do ñieàu kieän thôøi gian, kieán thöùc coøn haïn
heïp, neân taäp luaän vaên seõ khoâng traùnh khoûi
nhöõng thieáu soùt veà maët noäi dung laãn hình
thöùc. Sinh vieân thöïc hieän raát mong nhaän ñöôïc söï
quan taâm, chæ baûo cuûa quyù thaày coâ, baïn beø
ñeå taäp luaän vaên ñöôïc hoaøn thieän hôn.

Sinh vieân thöïc hieän
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HCM ÑOÄC LAÄP - TÖÏ DO - HAÏNH PHUÙC.
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP. HCM. -----------0O0----------




KHOA ÑIEÄN - ÑIEÄN TÖÛ
BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ

NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP
Hoï vaø teân sinh vieân : VOÕ NGOÏC TOAÛN
Lôùp : 95KÑÑ
Ngaønh : Ñieän - Ñieän töû

1. Teân ñeà taøi: Nghieân cöùu veà ñieän töû coâng suaát vaø öùng duïng cuûa
ñieän töû coâng suaát ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc
laäp.
2. Caùc soá lieäu ban ñaàu:
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
3. Noäi dung caùc phaàn thuyeát minh, tính toaùn:
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................

4. Caùc baûn veõ:
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................

5. Giaùo vieân höôùng daãn: Nguyeãn Dö Xöùng.
6. Ngaøy giao nhieäm vuï:
7. Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï:


Giaùo vieân höôùng daãn Thoâng qua boä moân
Ngaøy thaùng naêm 2000
Chuû nhieäm boä moân
Chöông I

GIÔÙI THIEÄU VEÀ ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT
I. DIODE COÂNG SUAÁT:

I. 1 Caáu taïo:
- +
P - + N
Anoát
q
P N

d
-α 0 α Kato
Hình 1. 1 ( a ) át )
(b
a). Caáu taïo cuûa diode.
b). Kyù hieäu cuûa diode.
Diode coâng suaát laø linh kieän baùn daãn coù hai cöïc,
ñöôïc caáu taïo bôûi moät lôùp baùn daãn N vaø moät lôùp baùn
daãn P gheùp laïi.
Silic laø moät nguyeân toá hoùa hoïc thuoäc nhoùm IV trong
baûng heä thoáng tuaàn hoaøn. Silic coù 4 ñieän töû thuoäc lôùp
ngoaøi cuøng trong caáu truùc nguyeân töû. Neáu ta keát hôïp
theâm vaøo moät nguyeân toá thuoäc nhoùm V maø lôùp ngoaøi
cuøng coù 5 ñieän töû thì 4 ñieän töû cuûa nguyeân toá naøy
tham gia lieân keát vôùi 4 ñieän töû töï do cuûa Silic vaø xuaát
hieän moät ñieän töû töï do. Trong caáu truùc tinh theå, caùc
ñieän töû töï do laøm taêng tính daãn ñieän. Do ñieän töû coù
ñieän tích aâm neân chaát naøy ñöôïc goïi laø chaát baùn daãn
loaïi N (negative), coù nghóa laø aâm.
Neáu theâm vaøo Silic moät nguyeân toá thuoäc nhoùm III
maø coù 3 nguyeân töû thuoäc nhoùm ngoaøi cuøng thì xuaát
hieän moät loå troáng trong caáu truùc tinh theå. Loã troáng naøy
coù theå nhaän 1 ñieän töû, taïo neân ñieän tích döông vaø laøm
taêng tính daãn ñieän. Chaát naøy ñöôïc goïi laø chaát baùn daãn
loaïi P (positive), coù nghóa laø döông.
Trong chaát baùn daãn loaïi N ñieän töû laø haït mang ñieän
ña soá, loã troáng laø thieåu soá. Vôùi chaát baùn daãn loaïi P thì
ngöôïc laïi.
ÔÛ giöõa hai lôùp baùn daãn laø maët gheùp PN. Taïi ñaây
xaûy ra hieän töôïng khueách taùn. Caùc loã troáng cuûa baùn
daãn loaïi P traøn sang N laø nôi coù ít loã troáng. Caùc ñieän töû
cuûa baùn daãn loaïi N chaïy sang P laø nôi coù ít ñieän töû. Keát
quaû taïi maët tieáp giaùp phía P ngheøo ñi veà dieän tích döông
vaø giaøu leân veà ñieän tích aâm. Coøn phía baùn daãn loaïi N thì
ngöôïc laïi neân goïi laø vuøng ñieän tích khoâng gian döông.
Trong vuøng chuyeån tieáp (-αα) hình thaønh moät ñieän
tröôøng noäi taïi. Kyù hieäu laø Ei vaø coù chieàu töø N sang P hay
coøn goïi laø barie ñieän theá (khoaûng töø 0,6V ñeán 0,7V ñoái
vôùi vaät lieäu laø Silic). Ñieän tröôøng naøy ngaên caûn söï di
chuyeån cuûa caùc ñieän tích ña soá vaø laøm deã daøng cho söï
di chuyeån cuûa caùc ñieän tích thieåu soá
(ñieän töû cuûa vuøng P vaø loå troáng cuûa vuøng N). Söï di
chuyeån cuûa caùc ñieän tích thieåu soá hình thaønh neân doøng
ñieän ngöôïc hay doøng ñieän roø.
I. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
Ei Ei
P N P N
U U
+ - - +
(a) (b)
Hình 1. 2
a). Söï phaân cöïc thuaän diode.
b). Söï phaân cöïc ngöôïc diode.
Khi ñaët diode coâng suaát döôùi ñieän aùp nguoàn U coù
cöïc tính nhö hình veõ, chieàu cuûa ñieän tröôøng ngoaøi ngöôïc
chieàu vôùi ñieän tröôøng noäi E i. Thoâng thöôøng U > E i thì
coù doøng ñieän chaïy trong maïch, taïo neân ñieän aùp rôi treân
diode khoaûng 0,7V khi doøng ñieän laø ñònh möùc. Vaäy söï
phaân cöïc thuaän haï thaáp barie ñieän theá. Ta noùi maët gheùp
PN ñöôïc phaân cöïc thuaän.
Khi ñoåi chieàu cöïc tính ñieän aùp ñaët vaøo diode, ñieän
tröôøng ngoaøi seõ taùc ñoäng cuøng chieàu vôùi ñieän tröôøng
noäi taïi Ei. Ñieän tröôøng toång hôïp caûn trôû söï di chuyeån
cuûa caùc ñieän tích ña soá. Caùc ñieän töû cuûa vuøng N di
chuyeån thaúng veà cöïc döông nguoàn U laøm cho ñieän theá
vuøng N voán ñaõ cao laïi caøng cao hôn so vôùi vuøng P. Vì theá
vuøng chuyeån tieáp laïi caøng roäng ra, khoâng coù doøng ñieän
chaïy qua maët gheùp PN. Ta noùi maët gheùp PN bò phaân cöïc
ngöôïc. Neáu tieáp tuïc taêng U, caùc ñieän tích ñöôïc gia toác,
gaây neân söï va chaïm daây chuyeàn laøm barie ñieän theá bò
ñaùnh thuûng.
Ñaëc tính volt-ampe cuûa diode coâng suaát ñöôïc bieåu
dieãn gaàn ñuùng baèng bieåu thöùc sau: I = I S [ exp (eU/kT) –
1] ( 1. 1 )
Trong ñoù:
- IS : Doøng ñieän roø, khoaûng vaøi chuïc mA
- e = 1,59.10- 19 Coulomb
- k = 1,38.10- 23 : Haèng soá Bolzmann
- T = 273 + t0 : Nhieät ñoä tuyeät ñoái (0 K)
I
- t0 : Nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng (0 C)
1
- U : Ñieän aùp ñaët treân diode (V)

UZ U
U
2 γ
Hình 1. 3 Ñaëc tính volt-ampe cuûa diode.

Ñaëc tính volt-ampe cuûa diode goàm coù hai nhaùnh:
1. Nhaùnh thuaän
2. Nhaùnh ngöôïc
Khi diode ñöôïc phaân cöïc thuaän döôùi ñieän aùp U thì
barie ñieän theá Ei giaûm xuoáng gaàn baèng 0. Taêng U, luùc
ñaàu doøng I taêng töø töø cho ñeán khi U lôùn hôn khoaûng 0,1V
thì I taêng moät caùch nhanh choùng, ñöôøng ñaëc tính coù daïng
haøm muõ.
Töông töï, khi phaân cöïc ngöôïc cho diode, taêng U, doøng
ñieän ngöôïc cuõng taêng töø töø. Khi U lôùn hôn khoaûng 0,1V
doøng ñieän ngöôïc döøng laïi ôû giaù trò vaøi chuïc mA vaø ñöôïc
kyù hieäu laø IS. Doøng IS laø do söï di chuyeån cuûa caùc ñieän
tích thieåu soá taïo neân. Neáu tieáp tuïc taêng U thì caùc ñieän
tích thieåu soá di chuyeån caøng deã daøng hôn, toác ñoä di
chuyeån tæ leä thuaän vôùi ñieän tröôøng toång hôïp, ñoäng
naêng cuûa chuùng taêng leân. Khi U  = UZ thì söï va chaïm
giöõa caùc ñieän tích thieåu soá di chuyeån vôùi toác ñoä cao seõ
beû gaûy ñöôïc caùc lieân keát nguyeân töû Silic trong vuøng
chuyeån tieáp vaø xuaát hieän nhöõng ñieän töû töï do môùi. Roài
nhöõng ñieän tích töï do môùi naøy chòu söï taêng toác cuûa ñieän
tröôøng toång hôïp laïi tieáp tuïc baén phaù caùc nguyeân töû
Silic. Keát quaû taïo moät phaûn öùng daây chuyeàn laøm cho
doøng ñieän ngöôïc taêng leân aøo aït vaø seõ phaù hoûng diode.
Do ñoù, ñeå baûo veä diode ngöôøi ta chæ cho chuùng hoaït
ñoäng vôùi giaù trò ñieän aùp: U = (0,7 → 0,8)UZ.
Khi diode hoaït ñoäng, doøng ñieän chaïy qua diode laøm cho
diode phaùt noùng, chuû yeáu ôû taïi vuøng chuyeån tieáp. Ñoái
vôùi diode loaïi Silic, nhieät ñoä maët gheùp cho pheùp laø
2000C. Vöôït quaù nhieät ñoä naøy diode coù theå bò phaù
hoûng. Do ñoù, ñeå laøm maùt diode, ta duøng quaït gioù ñeå
laøm maùt, caùnh taûn nhieät hay cho nöôùc hoaëc daàu bieán
theá chaûy qua caùnh taûn nhieät vôùi toác ñoä lôùn hay nhoû
tuøy theo doøng ñieän.
Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn ñeå choïn diode laøø:
- Doøng ñieän ñònh möùc Iñm (A)
- Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi Ungmax ( V )
- Ñieän aùp rôi treân diode ∆U ( V )

I. 3 ÖÙng duïng:
ÖÙng duïng chuû yeáu cuûa diode coâng suaát laø chænh
löu doøng ñieän xoay chieàu thaønh doøng ñieän moät chieàu
cung caáp cho taûi.
Caùc boä chænh löu cuûa diode ñöôïc chia thaønh hai nhoùm
chính:
- Chænh löu baùn kyø hay coøn goïi laø chænh löu nöûa
soùng.
- Chænh löu toaøn kyø hay coøn goïi laø chænh löu
toaøn soùng.

II. TRANSISTOR COÂNG SUAÁT:

II. 1 Caáu taïo:

Transistor laø linh kieän baùn daãn goàm 3 lôùp: PNP hay
NPN.

C



P
B
N
P C
B

E E
(a) (b)
Hình 1. 4 Transistor PNP:
a). Caáu taïo
b). Kyù hieäu
C



B N
P
N C
B

E E
(a) (b)
Hình 1. 5 Transistor NPN:
Veà maët vaät lyù, transistor goàm 3 phaàn: phaàn phaùt,
a). Caáu taïo
phaàn neàn vaø phaàn thu. Vuøng neàn (B) raát moûng.
b). Kyù hieäu
Transistor coâng suaát coù caáu truùc vaø kyù hieäu nhö
sau:
IC
C
B C
UCE
IB
UBE E E• •B

IE

Hình a ) 6 Transistor coâng suaát
( 1. (b)
a). Caáu truùc b). Kyù hieäu

II. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
E C

N pP •
Emiter p • • N Colecto
• •

• r

• •

E C

IE
Base IC
IE
- + - +


R U cöïc transistor. CC
Hình 1. 7 SôEñoà phaânEE U RC
Ñieän theá UEE phaân cöïc thuaän moái noái B - E (PN) laø
nguyeân nhaân laøm cho vuøng phaùt (E) phoùng ñieän töû vaøo
vuøng P (cöïc B). Haàu heát caùc ñieän töû (electron) sau khi qua
vuøng B roài qua tieáp moái noái thöù hai phía beân phaûi höôùng
tôùi vuøng N (cöïc thu), khoaûng 1% electron ñöôïc giöõ laïi ôû
vuøng B. Caùc loã troáng vuøng neàn di chuyeån vaøo vuøng
phaùt.
Moái noái B - E ôû cheá ñoä phaân cöïc thuaän nhö moät
diode, coù ñieän khaùng nhoû vaø ñieän aùp rôi treân noù nhoû
thì moái noái B - C ñöôïc phaân cöïc ngöôïc bôûi ñieän aùp U CC.
Baûn chaát moái noái B - C naøy gioáng nhö moät diode phaân
cöïc ngöôïc vaø ñieän khaùng moái noái B - C raát lôùn.
Doøng ñieän ño ñöôïc trong vuøng phaùt goïi laø doøng
phaùt IE. Doøng ñieän ño ñöôïc trong maïch cöïc C (soá löôïng
ñieän tích qua ñöôøng bieân CC trong moät ñôn vò thôøi gian laø
doøng cöïc thu IC).
Doøng IC goàm hai thaønh phaàn:
- Thaønh phaàn thöù nhaát (thaønh phaàn chính) laø tæ leä
cuûa haït electron ôû cöïc phaùt tôùi cöïc thu. Tæ leä naøy phuï
thuoäc duy nhaát vaøo caáu truùc cuûa transistor vaø laø haèng
soá ñöôïc tính tröôùc ñoái vôùi töøng transistor rieâng bieät.
Haèng soá ñaõ ñöôïc ñònh nghóa laø α. Vaäy thaønh phaàn chính
cuûa doøng IC laø αIE. Thoâng thöôøng α = 0,9 → 0,999.
- Thaønh phaàn thöù hai laø doøng qua moái noái B - C ôû
cheá ñoä phaân cöïc ngöôïc laïi khi IE = 0. Doøng naøy goïi laø
doøng ICBO – noù raát nhoû.
- Vaäy doøng qua cöïc thu: IC = αIE + ICBO.
* Caùc thoâng soá cuûa transistor coâng suaát:
- IC: Doøng colectô maø transistor chòu ñöôïc.
- UCEsat: Ñieän aùp UCE khi transistor daãn baõo hoøa.
- UCEO: Ñieän aùp UCE khi maïch badô ñeå hôû, IB = 0 .
- UCEX: Ñieän aùp UCE khi badô bò khoùa bôûi ñieän aùp aâm,
IB < 0.
- ton: Thôøi gian caàn thieát ñeå UCE töø giaù trò ñieän aùp
nguoàn U giaûm xuoáng
UCESat ≈ 0.
- tf: Thôøi gian caàn thieát ñeå i C töø giaù trò IC giaûm xuoáng
0.
- tS: Thôøi gian caàn thieát ñeå U CE töø giaù trò UCESat taêng
ñeán giaù trò ñieän aùp nguoàn U.
- P: Coâng suaát tieâu taùn beân trong transistor. Coâng
suaát tieâu taùn beân trong transistor ñöôïc tính theo coâng
thöùc: P = UBE.IB + UCE.IC.
- Khi transistor ôû traïng thaùi môû: IB = 0, IC = 0 neân P = 0.
- Khi transistor ôû traïng thaùi ñoùng: UCE = UCESat.
Trong thöïc teá transistor coâng suaát thöôøng ñöôïc cho
laøm vieäc ôû cheá ñoä khoùa: IB = 0, IC = 0, transistor ñöôïc coi
nhö hôû maïch. Nhöng vôùi doøng ñieän goác ôû traïng thaùi coù
giaù trò baõo hoøa, thì transistor trôû veà traïng thaùi ñoùng
hoaøn toaøn. Transistor laø moät linh kieän phuï thuoäc neân caàn
phoái hôïp doøng ñieän goác vaø doøng ñieän goùp. ÔÛ traïng
thaùi baõo hoøa ñeå duy trì khaû naêng ñieàu khieån vaø ñeå
traùnh ñieän tích ôû cöïc goác quaù lôùn, doøng ñieän goác ban
ñaàu phaûi cao ñeå chuyeån sang traïng thaùi daãn nhanh
choùng. ÔÛ cheá ñoä khoùa doøng ñieän goác phaûi giaûm cuøng
qui luaät nhö doøng ñieän goùp ñeå traùnh hieän töôïng choïc
thuûng thöù caáp.
IC
a IC

b IC
UCE •
UCE
(a) (b)
Hình 1. 8 Traïng thaùi daãn vaø traïng thaùi bò khoùa
a). Traïng thaùi ñoùng maïch hay ngaén maïch I B lôùn, IC do taûi
giôùi haïn.
b). Traïng thaùi hôû maïch IB = 0.
Caùc toån hao chuyeån maïch cuûa transistor coù theå lôùn.
Trong luùc chuyeån maïch, ñieän aùp treân caùc cöïc vaø doøng
ñieän cuûa transistor cuõng lôùn. Tích cuûa doøng ñieän vaø ñieän
aùp cuøng vôùi thôøi gian chuyeån maïch taïo neân toån hao
naêng löôïng trong moät laàn chuyeån maïch. Coâng suaát toån
hao chính xaùc do chuyeån maïch laø haøm soá cuûa caùc thoâng
soá cuûa maïch phuï taûi vaø daïng bieán thieân cuûa doøng ñieän
goác.
* Ñaëc tính tónh cuûa transistor: UCE = f (IC).
Ñeå cho khi transistor ñoùng, ñieän aùp suït beân trong
coù giaù trò nhoû, ngöôøi ta phaûi cho noù laøm vieäc ôû cheá
ñoä baõo hoøa, töùc laø IB phaûi ñuû lôùn ñeå IC cho ñieän aùp suït
UCE nhoû nhaát. ÔÛ cheá ñoä baõo hoøa, ñieän aùp suït trong
transistor coâng suaát baèng 0,5 ñeán 1V trong khi ñoù tiristor laø
khoaûng 1,5V.
UCE
Vuøn
g
tuyeá
n Vuøng gaàn baõo
tính hoøa
Vuøng baõo I
hoøa C

Hình 1. 9 Ñaëc tính tónh cuûa transistor: UCE = f ( IC ).
II. 3 ÖÙng duïng cuûa transistor coâng suaát:

Transistor coâng suaát duøng ñeå ñoùng caét doøng ñieän
moät chieàu coù cöôøng ñoä lôùn. Tuy nhieân trong thöïc teá
transistor coâng suaát thöôøng cho laøm vieäc ôû cheá ñoä khoùa.
IB = 0, IC = 0: transistor coi nhö hôû maïch.

II. 4 Transistor Mos coâng suaát:

Transistor tröôøng FET (Field – Effect Transistor) ñöôïc cheá
taïo theo coâng ngheä Mos (Metal – Oxid – Semiconductor),
thöôøng söû duïng nhö nhöõng chuyeån maïch ñieän töû coù
coâng suaát lôùn. Khaùc vôùi transistor löôõng cöïc ñöôïc ñieàu
khieån baèng doøng ñieän, transistor Mos ñöôïc ñieàu khieån
baèng ñieän aùp. Transistor Mos goàm caùc cöïc chính: cöïc
maùng (drain), nguoàn (source) vaø cöûa (gate). Doøng ñieän
Ñieän •
maùng - nguoàn ñöôïc ñieàu 9V
trôû =
khieån baèng ñieän aùp cöûa –
= 7,5V Maùng
nguoàn. haèng
Doøng
ñieän soá = 6V
maùng Cöûa
= 4,5V • •
= 3V
• Nguoàn
Ñieän aùp maùng –
nguoàn
(a) (b)
Hình 1. 10 Transistor Mos coâng suaát:
a). Hoï ñaëc tính ra.
b). Kyù hieäu thoâng thöôøng keânh N.
Transistor Mos laø loaïi duïng cuï chuyeån maïch nhanh. Vôùi
ñieän aùp 100V toån hao daãn ôû chuùng lôùn hôn ôû transistor
löôõng cöïc vaø tiristor, nhöng toån hao chuyeån maïch nhoû hôn
nhieàu. Heä soá nhieät ñieän trôû cuûa transistor Mos laø döông.
Doøng ñieän vaø ñieän aùp cho pheùp cuûa transistor Mos nhoû
hôn cuûa transistor löôõng cöïc vaø tiristor.

III. TIRISTOR:

III. 1 Caáu taïo:

Tiristor laø linh kieän goàm 4 lôùp baùn daãn PNPN lieân
tieáp taïo neân anoát, katoát vaø cöïc ñieàu khieån.
A
A
P1
J1
N1
J2
G P2
G
N2 J3
K
K

(a) (b)
Hình 1. 11
a). Caáu taïo cuûa tiristor.
b). Kyù hieäu cuûa tiristor.
Trong ñoù:
- A: anoát.
- K: katoát.
- G: cöïc ñieàu khieån.
- J1, J2, J3: caùc maët gheùp.
Tiristor goàm 1 ñóa Silic töø ñôn theå loaïi N, treân lôùp ñeäm
loaïi baùn daãn P coù cöïc ñieàu khieån baèng daây nhoâm, caùc
lôùp chuyeån tieáp ñöôïc taïo neân baèng kyõ thuaät bay hôi cuûa
Gali. Lôùp tieáp xuùc giöõa anoát vaø katoát laø baèng ñóa
moâlipñen hay tungsen coù heä soá noùng chaûy gaàn baèng vôùi
Gali. Caáu taïo daïng ñóa kim loaïi ñeå deã daøng taûn nhieät.

III. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng:

Ñaët tiristor döôùi ñieän aùp moät chieàu, anoát noái vaøo
cöïc döông, katoát noái vaøo cöïc aâm cuûa nguoàn ñieän aùp, J 1,
J3 phaân cöïc thuaän, J2 phaân cöïc ngöôïc. Gaàn nhö toaøn boä
ñieän aùp nguoàn ñaët treân maët gheùp J 2. Ñieän tröôøng noäi
taïi Ei cuûa J2 coù chieàu töø N1 höôùng veà P2. Ñieän tröôøng
ngoaøi taùc ñoäng cuøng chieàu vôùi E i vuøng chuyeån tieáp
cuõng laø vuøng caùch ñieän caøng môû roäng ra khoâng coù
doøng ñieän chaïy qua tiristor maëc duø noù bò ñaët döôùi ñieän
aùp.
I

IH
UZ
U
0 Uch

Hình 1. 12 Ñaëc tính volt-ampe cuûa tiristor.
* Môû tiristor:
Cho moät xung ñieän aùp döông U g taùc ñoäng vaøo cöïc G
( döông so vôùi K ), caùc ñieän töû töø N 2 sang P2. Ñeán ñaây,
moät soá ít ñieän töû chaûy vaøo cöïc G vaø hình thaønh doøng
ñieàu khieån Ig chaïy theo maïch G - J 3 - K - G coøn phaàn lôùn
ñieän töû chòu söùc huùt cuûa ñieän tröôøng toång hôïp cuûa
maët gheùp J2 lao vaøo vuøng chuyeån tieáp naøy, taêng toác,
ñoäng naêng lôùn beû gaûy caùc lieân keát nguyeân töû Silic, taïo
neân ñieän töû töï do môùi. Soá ñieän töû môùi ñöôïc giaûi phoùng
tham gia baén phaù caùc nguyeân töû Silic trong vuøng keá tieáp.
Keát quaû cuûa phaûn öùng daây chuyeàn laøm xuaát hieän
nhieàu ñieän töû chaïy vaøo N1 qua P1 vaø ñeán cöïc döông cuûa
nguoàn ñieän ngoaøi, gaây neân hieän töôïng daãn ñieän aøo aït,
J2 trôû thaønh maët gheùp daãn ñieän, baét ñaàu töø moät ñieåm
ôû xung quanh cöïc G roài phaùt trieån ra toaøn boä maët gheùp.
Ñieän trôû thuaän cuûa tiristor khoaûng 100KΩ khi coøn ôû
traïng thaùi khoùa, trôû thaønh 0,01Ω khi tiristor môû cho doøng
chaïy qua.
Tiristor khoùa + UAK > 1V hoaëc Ig > Igst thì tiristor seõ môû.
Trong ñoù Igst laø doøng ñieàu khieån ñöôïc tra ôû soå tay tra cöùu
tiristor.
ton: Thôøi gian môû laø thôøi gian caàn thieát ñeå thieát laäp
doøng ñieän chaïy trong tiristor, tính töø thôøi ñieåm phoùng
doøng Ig vaøo cöïc ñieàu khieån. Thôøi gian môû tiristor keùo daøi
khoaûng 10µs.
* Khoùa tiristor: Coù 2 caùch:
- Laøm giaûm doøng ñieän laøm vieäc I xuoáng döôùi
giaù trò doøng duy trì IH ( Holding Current ).
- Ñaët moät ñieän aùp ngöôïc leân tiristor. Khi ñaët
ñieän aùp ngöôïc leân tiristor: U AK < 0, J1 vaø J3 bò phaân cöïc
ngöôïc, J2 phaân cöïc thuaän, ñieän töû ñaûo chieàu haønh trình
taïo neân doøng ñieän ngöôïc chaûy töø katoát veà anoát, veà cöïc
aâm cuûa nguoàn ñieän ngoaøi.
Tiristor môû + UAK < 0 → tiristor khoùa.
Thôøi gian khoùa toff: Thôøi gian töø khi baét ñaàu xuaát
hieän doøng ñieän ngöôïc
( t0 ) ñeán doøng ñieän ngöôïc baèng 0 ( t 2 ), toff keùo daøi khoaûng
vaøi chuïc µs.
* Xeùt söï bieán thieân cuûa doøng ñieän i( t ) trong quaù trình tiristor khoùa:




I
i

t0 t1 t2
t


Hình 1. 13 Söï bieán thieân cuûa doøng ñieän i( t ) trong quaù trình
tiristor t0 ñeán t1 doøng ñieän ngöôïc lôùn, sau ñoù J1, J3 trôû
Töø khoùa.
neân caùch ñieän. Do hieän töôïng khueách taùn moät ít ñieän töû
giöõa hai maët J1 vaø J3 ít daàn ñi ñeán heát. J2 khoâi phuïc tính
chaát cuûa maët gheùp ñieàu khieån.

III. 3 ÖÙng duïng:

Tiristor ñöôïc söû duïng trong caùc boä nguoàn ñaëc bieät:
trong maïch chænh löu, boä baêm vaø trong boä bieán taàn tröïc
tieáp hoaëc caùc boä bieán taàn coù khaâu trung gian moät
chieàu.
- ÖÙng duïng tiristor trong maïch ñieàu khieån toác ñoä
ñoäng cô.
- Chuyeån maïch tónh.
- Khoáng cheá pha.
- Naïp aécqui.
- Khoáng cheá nhieät ñoä.

IV. TRIAC:

IV. 1 Caáu taïo:

Triac laø thieát bò baùn daãn ba cöïc, boán lôùp coù ñöôøng
ñaëc tính volt-ampe ñoái xöùng, nhaän goùc môû α cho caû hai
chieàu. Triac ñöôïc cheá taïo ñeå laøm vieäc trong maïch ñieän
xoay chieàu, coù taùc duïng nhö 2 SCR ñaáu song song ngöôïc.
T 2

N
P
N
P T2

N N
G
T1
G T1
(a) (b)
Hình 1. 14
a a). Caáu taïo cuûa triac.
b b). Kyù hieäu cuûa triac.
Triac ñöôïc cheá taïo treân cuøng moät ñôn tinh theå goàm
hai cöïc vaø chæ coù moät cöïc ñieàu khieån.

IV. 2 Nguyeân lyù laøm vieäc:

T1 laø cöïc gaàn vôùi cöïc ñieàu khieån G.


I ( I ) : T1 döông
Traïng thaùi daãn
Ig2 > Ig1
Ig = 0 : Traïng thaùi
0 khoùa
- Ut Ut
UB2 UB1 UB0
( III ) : T2
aâm
- It
Hình 1. 15 Ñaëc tính volt-ampe cuûa triac.
ÔÛ goùc phaàn tö thöù nhaát ( I ): U T2 > UT1 coøn ( III ) thì
ngöôïc laïi.
Ñieän aùp UB0 laø giaù trò ñieän aùp môû ñöa triac töø traïng
thaùi bò khoùa sang daãn khi khoâng coù doøng ñieàu khieån, I g =
0. Khi coù doøng ñieàu khieån Ig triac seõ môû vôùi ñieän aùp ñaët
vaøo nhoû hôn.
Triac chæ bò khoùa khi Ig = 0 vaø ñieän aùp ñaët vaøo nhoû
hôn ngöôõng UB vaø môû theo chieàu naøy hoaëc chieàu khaùc
tuøy theo cöïc tính cuûa doøng ñieän ñieàu khieån.
* Coù 4 caùch ñeå môû triac:
- ÔÛ goùc phaàn tö thöù nhaát ( I ):
Caùch I+: Doøng, aùp, cöïc ñieàu khieån döông.
Caùch I-: Doøng, aùp, cöïc ñieàu khieån aâm.
- ÔÛ goùc phaàn tö thöù ba ( III ):
Caùch III+: Doøng, aùp, cöïc ñieàu khieån döông.
Caùch III-: Doøng, aùp, cöïc ñieàu khieån aâm.
- Triac coù öu ñieåm laø maïch ñieàu khieån ñôn giaûn
nhöng coâng suaát giôùi haïn nhoû hôn tiristor.

IV. 3 ÖÙng duïng:

Triac duøng ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät
chieàu, trong maïch chænh löu. Ngoaøi ra, triac coøn duøng ñeå
ñieàu chænh aùnh saùng ñieän, nhieät ñoä loø.
Chöông II

NGHIEÂN CÖÙU VAØ TRÌNH BAØY
CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ MOÄT
CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP

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):
Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä D laø tæ soá giöõa toác ñoä
lôùn nhaát nmax vaø toác ñoä beù nhaát n min 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.
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
U R +Rf
n= − u M
K E Φ K E K M Φ2
kích töø ñoäc laäp:
Ta coù toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: n 0 = Uñm/KEΦñm.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.
dM K K Φ2
β= =− E M
dn Ru + R f
Nhö vaäy,n khi ta thay ñoåi ñieän aùp thì ñoä cöùng cuûa
ñöôøng ñaëc tính cô khoâng thay ñoåi. Hoï ñaëc tính cô laø
n0
nhöõng ñöôøng thaúng song )song vôùi ñöôøng ñaëc tính cô töï
TN ( Uñm
ncb
nhieân: U >U >U >U
n1 ñm 1 2 3
U1
n2 ncb > n1 > n2 > n3
U2
n3
U3 M
MC



Hình 2. 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 n cb. 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 < U mincp 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: + • • - U

Ñ


CKÑ RKÑ
+ • UKT • -

Hình 2. 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
= KMφIö vaø söùc ñieän ñoäng quay cuûa ñoäng cô
Eö = KEφn. 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 I KT 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 M n = KMφIn neân khi
φ giaûm seõ laøm cho Mn giaûm theo.
Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô:
K E K M Φ2
β =−
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
thoâng nhö sau:
n

φñm > φ1 >
Φ1
n1 φ2
Φ2
n2
Φ ñm ncb < n1
n1 > n2 > n3
n2
n3 Rf2
M, I
0 MC R
Hình 2. 5 Hoï ñaëc tính f3 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 n 1 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 I ö 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 ≈ ∞.
Trong thöïc teá, Rf caøng lôùn thì toån thaát naêng löôïng
phuï taêng. Khi ñoäng cô laøm vieäc ôû toác ñoä n = n cb/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 I n 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 n cb.
* 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 • -
IS Rn
RS
• • •
Iö In
E




CKÑ R
Hình 2. 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.
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
Ru +
U RS R S + Rn
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
RS
⇒ n' 0 = n0 < n0
R S + Rn
Töø phöông trình treân, ta nhaän thaáy toác ñoä ñoäng cô n Ñ
< ncb. Maët khaùc ta coù: RS
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
βPM nhoû hôn ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô töï nhieân βTN nhöng laïi
lôùn hôn ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô coù ñieän trôû phuï βRf vôùi
ñieän trôû phuï chính laø Rn.
Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô trong tröôøng hôïp naøy
ta tieán haønh nhö sau:
* Giöõ nguyeân Rn, thay ñoåi giaù trò RS:
- Khi RS = 0: Ñaây laø traïng thaùi haõm ñoäng naêng
vôùi toác ñoä haõm ñoäng naêng nHÑN = 0.
U
− Khi : R S = ∞ : I A = dm
Rn
Ta coù hoï ñaëc tính cô nhö
sau: n
n0
TN
RS2 RS1 < RS2
n3
RS1 n1 < n2
n2
n1 IA
I
MC
• RS = 0
Hình 2. 7 Hoï ñaëc tính cô khi Rn = const, ∞ S thay ñoåi.
RS = R
Nhö vaäy, khi giöõ nguyeân R n, 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: n
n0
ncb TN ( RN = 0 )

n1 Rn1 0 < Rn1 < Rn2 < Rn = ∞
n2 n2 < n1 < ncb
Rn2
I
IB MC
Rn = 0
Hình 2.8 Hoï ñaëc tính cô khi RS = const, Rn 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.
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.
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
• • •

Pñ∼ PñmC
CD1
• + n

CKK K F UÑ Ñ
RKK Pcô1 Pcô2
- ÑSC CCSX
CKÑ
• • IKF CKF
IKÑ
RKF
UK RKÑ
• •

CD2 21

Hình 2. 9 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng maùy phaùt – ñoäng cô.

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 U K 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 ΦÑmax vaø ñieàu chænh
bieán trôû ôû maïch kích thích cuûa maùy phaùt R KF ôû trò soá cöïc
ñaïi sao cho ΦFmin.
- Ñoùng caàu dao CD 1 ( 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 ΦF 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 I ö taêng
daàn, ñoäng cô taêng toác ñoä cho ñeán khi ñaït ñeán n cb. Quaù
trình khôûi ñoäng ñeán ñaây laø chaám döùt.
- Ñeå ngöøng truyeàn ñoäng ta ñieàu chænh R KF taêng
daàn ñeå giaûm doøng kích thích cuûa maùy phaùt laøm cho
ñieän aùp phaùt ra cuûa maùy phaùt U F giaûm. Do ñoù, toác ñoä
cuûa ñoäng cô giaûm xuoáng vaø ngöøng haún vaøo luùc U F = 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 n Ñ
< 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 DΦÑ: Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay
ñoåi töø thoâng cuûa ñoäng cô. Ta coù: DΦÑ = nmax/ncb = 3/1.
Keát hôïp hai phöông phaùp ñieàu chænh laø giaûm ñieän
aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô U Ñ vaø giaûm töø thoâng ΦÑ
ta ñöôïc phaïm vi ñieàu chænh chung:
D = DUÑDΦÑ = 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
U RuD
⇒n = − Iu
KEΦ D KEΦ D
EF R +RuF
n= − uD M
KEΦ KE KM ΦD 2
Phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng cuûa maùy
D

phaùt: UÑ = EF – IöRöF
Thay vaøo phöông trình ñaëc tính cô ta ñöôïc:
EF R + RuF
n= − uD Iu
KEΦ D KEΦD
Ñaây laø phöông trình ñaëc tính toác ñoä cuûa heä thoáng.
Thay Iö = M / KMΦÑ vaøo phöông trình ñaëc tính toác ñoä ta
ñöôïc phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng F
EF R + RuF
nD = − uD M
KEΦD KE KM Φ2D
- Ñ nhö sau:
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 Φ3
n’2
RKÑ ↑ Φ2 ΦÑ ↓
n’1
Φ1
ncb
n1 Uñm, Φ ñm
RKF ↑ n2 U1 UÑ ↓
U2 M
Hình 2. 10 Hoï ñaëc tính cô ñieàu chænh trong heä thoáng F - Ñ.
0 MC

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
- 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.
Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích:
* KÑMÑ töï kích theo ñieän aùp ( töï kích song song ):
R1 CK1 CK4
+ • • • • •
R2
Ung KÑM
ÑTK
UKÑMÑ
F1 F2
- • • • • •

CK3 CK2
Hình 2. 11 Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích song song.
* KÑMÑ töï kích theo doøng ñieän ( töï kích noái tieáp ):
R1 CK1 CK4 IKÑMÑ
+ • • • •
F1
Ung KÑM F2
ÑTK CK2 UKÑMÑ

- • • • • •
CK3 R2
Hình 2. 12 Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích noái tieáp.
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
CK1
Uñm2
UñmKÑMÑ CK2
Uñm1
IK
Iñm1
Hình 2. 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 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:
. 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
+ • •
I1
I2
Ung E1 E2 UKÑMÑ
F1 F2
- • •
MFI ; KPI MFII ; KPII
Hình 2. 14 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 Khueách ñaïi maùy ñieän töï kích – ñoäng cô duøng phaûn hoài
aâm toác ñoä:
VII. 2. a Sô ñoà nguyeân lyù:

ÑSC • U1∼ , f1

R1 CK1 CK3 CK2 R2
+ • •
n
F3
Ung KÑM
UÑ Ñ FT
ÑTK
F2
- •
F1 •
CCSX

+ • • -
CKÑ RKÑ
R
Hình 2. 15 Sô ñoà nguyeân lyù khueách ñaïi maùy ñieän töï kích –
3

ñoäng cô duøng phaûn hoài aâm toác ñoä.
Trong ñoù:
- Pñm cuûa ñoäng cô ≤ 5KW.
- CK1: Cuoän kích thích chuû ñaïo ( kích töø ñoäc laäp ),
sinh ra söùc töø ñoäng F1.
- CK2: Cuoän töï kích thích, sinh ra söùc töø ñoäng F 2
cuøng chieàu vôùi F1.
- R2: Ñieàu chænh heä soá töï kích. Giaù trò R 2 caøng
nhoû thì heä soá töø kích caøng lôùn vaø ngöôïc laïi.
- CK3: Cuoän phaûn hoài aâm toác ñoä ( tín hieäu ñöa
veà ñeå khöû F1 ), sinh ra söùc töø ñoäng F3 ngöôïc chieàu F1.
VII. 2. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
Ta coù: F3 = I3WCK3
E FT
I3 =
RuFT + R3 + RCK 3
EFT: Söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt ño toác ñoä FT.
Laø maùy phaùt moät chieàu ñaëc bieät ñöôïc cheá taïo vôùi
maïch töø baûo hoøa raát saâu ñeå töø thoâng naøy phaùt ra
hoaøn toaøn baèng haèng soá neân söùc ñieän ñoäng phaùt ra
cuûa maùy phaùt tyû leä baäc nhaát vôùi toác ñoä. Do ñoù, khi
ñoïc söùc ñieän ñoäng ngöôøi ta bieát ñöôïc toác ñoä theo moái
quan heä: EFT = KEφFTnFT = KEφFTn.
Vì maïch töø baõo hoøa saâu neân φFT xem nhö laø
haèng soá neân EFT tyû leä thuaän vôùi nFT.
Töø caùc bieåu thöùc treân, ta nhaän thaáy khi R 3 =
const thì: F3 ∼ I3 ∼ EFT ∼ n. Vì vaäy F3 ∼ n. Söùc töø ñoäng cuûa
KÑMÑ: FT = F1 + F2 + F3.
Heä thoáng naøy coù khaû naêng ñieàu chænh toác
ñoä theo hai höôùng:
* Ñeå cho n > ncb: Ta giaûm töø thoâng baèng caùch
taêng giaù trò RKÑ.
* Ñeå cho n < ncb: Ta giaûm ñieän aùp ñaët leân phaàn
öùng cuûa ñoäng cô UÑ thoâng qua ñieàu chænh giaûm giaù trò
R1.
Ngoaøi ra, khi ñieàu chænh R2 ñeå thay ñoåi heä soá töï
kích nghóa laø thay ñoåi ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô.
Thöïc chaát quaù trình naøy laø naâng cao ñoä cöùng cuûa
ñöôøng ñaëc tính cô ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä cao nhaát khi ñoäng
cô ñöôïc môû roäng leân. Ñoàng thôøi nhôø phaûn hoài aâm toác
ñoä maø ñoäng cô coù khaû naêng laøm vieäc vôùi toác ñoä thaáp
hôn ncb/10, nghóa laø coù theå môû roäng theâm toác ñoä thaáp
vaø cao neân ta ñöôïc phaïm vi ñieàu chænh lôùn: D = ( 40 →
haøng traêm )/1.
Heä thoáng naøy coù khaû naêng oån ñònh toác ñoä
khi phuï taûi thay ñoåi nhôø khaâu phaûn hoài aâm toác ñoä: Khi
ñoäng cô ñang laøm vieäc vôùi phuï taûi M c vaø toác ñoä ñaït yeâu
caàu nyc. Vì lyù do naøo ñoù, moment phuï taûi ñaët leân truïc
ñoäng cô thay ñoåi, khaùc nyc thì nhôø quaù trình phaûn hoài aâm
toác ñoä heä thoáng seõ töï ñoäng oån ñònh toác ñoä ñaït n yc.
Quaù trình töï ñoäng naøy ñöôïc giaûi thích nhö sau: Giaû söû khi
Mc taêng seõ laøm cho n Ñ giaûm < nyc. Maø khi n giaûm → EFT
giaûm → I3 giaûm → F3 giaûm → FT = F1 + F2 + F3 taêng → EKÑMÑ
taêng → UÑ taêng → n taêng ñaït ñeán nyc. Vaø khi Mc giaûm thì
quaù trình seõ töï ñoäng xaûy ra theo chieàu ngöôïc laïi ñeå toác
ñoä ñoäng cô ñaït nyc.
n
n0
nyc
TN
n1
M
MC MC1
Hình 2. 16 Ñaëc tính cô cuûa heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän
töï kích – ñoäng cô duøng phaûn hoài aâm toác ñoä.
VII. 2. c Nhaän xeùt:
* Öu ñieåm: Duøng sai soá toác ñoä quay trôû laïi ñieàu
khieån heä thoáng ñeå töï ñoäng oån ñònh toác ñoä ( khaâu
phaûn hoài tröïc tieáp ). Vieäc tính toaùn khaâu phaûn hoài aâm
toác ñoä tieán haønh raát ñôn giaûn, tieän lôïi.
* Nhöôïc ñieåm: Duøng maùy phaùt toác ñoä neân giaù
thaønh cuûa heä thoáng cao.
VII. 3 Heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc –
ñoäng cô duøng phaûn hoài döông doøng ñieän vaø phaûn hoài aâm ñieän aùp:
VII. 3. a Sô ñoà nguyeân lyù:

ÑSC • U1∼ , f1

R1 CK1 CK3 CK2 Iö
+ • •
n
R4
Ung KÑMÑ
TTGT R2 UÑ Ñ
R3
- • F1 F3 F2 • • •
CCSX

UfhI + • • -
CKÑ RKÑ
fhU
U
Hình 2. 17 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng khueách ñaïi maùy
ñieän töø tröôøng giao truïc – ñoäng cô duøng phaûn hoài döông doøng ñieän vaø
phaûn hoài aâm ñieän aùp.
Trong ñoù:
- CK1: Cuoän kích thích chuû ñaïo, sinh ra söùc töø
ñoäng F1.
- CK2: Cuoän phaûn hoài döông doøng ñieän, sinh
ra söùc töø ñoäng F2 cuøng chieàu vôùi F1.
- CK3: Cuoän phaûn hoài aâm ñieän aùp, sinh ra
söùc töø ñoäng F3 ngöôïc chieàu vôùi F1.
VII. 3. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
Ta coù: . F2 = I2WCK2 Vôùi:
U fhI R 2 RCK 2
I2 = ; U fhI = I u
RCK 2 R 2 + RCK 2
Neáu cho R2 = const thì ta ñöôïc: F 2 ∼ I2 ∼ UfhI ∼ Iö
⇒ F2 ∼ Iö.
. F3 = I3WCK3 Vôùi:
U fhU R3
I3 = ; U fhU = U D
RCK 3 R3 + R 4
Khi giöõ cho R3 = const thì ta ñöôïc: F3 ∼ I3 ∼ UfhU ∼ UÑ ⇒
F3 ∼ UÑ.
Töông töï nhö heä thoáng KÑMÑ töï kích – ñoäng cô
duøng phaûn hoài aâm toác ñoä, heä thoáng naøy cuõng coù khaû
naêng ñieàu chænh toác ñoä theo hai höôùng lôùn hay nhoû hôn
so vôùi ncb.
Heä thoáng naøy coù khaû naêng môû roäng phaïm vi
ñieàu chænh, töï ñoäng oån ñònh toác ñoä nhôø phaûn hoài döông
doøng ñieän vaø phaûn hoài aâm toác ñoä. Giaû söû: Khi heä
thoáng laøm vieäc vôùi phuï taûi M c vaø toác ñoä ñaït nyc. Khi Mc
taêng → n giaûm nhoû so vôùi nyc, luùc ñoù heä thoáng seõ: Mc
taêng → M taêng ( moment ñoäng cô taêng ñeå caân baèng vôùi
phuï taûi ) → Iö taêng → F2 taêng. Khi Iö taêng → ∆UKÑMÑ = IöRöKÑKÑ
taêng → UÑ = EKÑMÑ – ∆UKÑMÑ giaûm → FT = F1 + F2 + F3 taêng → EKÑMÑ
taêng → UÑ taêng → n seõ taêng ñaït n yc. Khi Mc giaûm thì quaù
trình xaûy ra theo chieàu ngöôïc laïi.
VII. 3. c Nhaän xeùt:
* Öu ñieåm: Söû duïng thieát bò ñôn giaûn (chæ duøng
caùc ñieän trôû R2, R3, R4) neân giaù thaønh thaáp.
* Nhöôïc ñieåm: Vieäc tính toaùn thieát keá phoái hôïp
giöõa hai khaâu phaûn hoài naøy ñeå oån ñònh toác ñoä laø khaù
phöùc taïp (khaâu phaûn hoài giaùn tieáp).

VII. 3 Nhaän xeùt heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän – ñoäng cô:
VII. 3. 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:
- 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. 4. 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:
U1∼ , f1
• • •





BA • •




• + • +
Wñk
Wlv Ñ CKÑ
Uñk
• -
RKÑ
V0

• •
• -
(a)
U1∼ , f1
• • •





BA •



V0 Wlv

• +
Wñk
• • •
Uñk
• • •

• -
Ñ
Hình 2. 18 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng KÑT – ñoäng cô.
a). Tia( ba) pha.
b
+ • • -
b). Caàu ba pha. CKÑ RKÑ
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 V o 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.

VIII. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
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
• u2 •
+ • +BS
Iñk
Uñk Wñk Rt H
- • B0
V0
-BS
(a) (b)
Hình 2. 19
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 = U2msinωt = iRt + XK ( di / dωt )
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 W ñk 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 = U2msinωt = iRt + XK ( di/dωt ) = NlvωS ( dB / dt )
Vôùi ñieàu kieän ban ñaàu: t = 0, B = B 0, giaûi phöông trình
naøy ta ñöôïc:
B = B0 + Bm ( 1 - cosωt )
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 X K = 0. Do ñoù, toaøn boä
nguoàn aùp chæ ñaët leân taûi. Khi ñoù: u 2 = U2msinωt = iRt = ub
Vôùi ub laø ñieän aùp ra cuûa boä bieán, töùc laø ñieän aùp
ñaët treân taûi.
* 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
π
p p
U KDT = ∫U 2 m sin ωtdωt = 2π U 2 m (1 + cosα)
2π α
ñònh theo coâng thöùc:
Trong ñoù:
- p: Soá laàn ñaäp maïch trong boä chænh löu.
- α: Goùc baõo hoøa
B S − B0
α = arccos(1 − )
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: U KÑT = 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 U KÑT 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 = n 0 - 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
U m (1 +
)
BS R + Ru
n= − b Iu
K EΦ KEΦ
B
U m (1 + 0 )
BS R + Ru
n= − b M
Ñaây chính laø K E Φ K E K Φ2
phöông trình Mñaëc tính cô cuûa ñoäng cô
trong heä thoáng KÑT – ñoäng cô vôùi R b laø ñieän trôû trong cuûa
heä thoáng.
Neáu xem cuoän khaùng laø phaàn töû tuyeán tính thì ta seõ
ñöôïc hoï nhöõng ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô laø nhöõng
ñöôøng thaúng song song nhau vaø ñöôïc goïi laø hoï ñaëc tính cô
lyù töôûng. n
n0
Iñk1
nyc
n1 Iñk2
Iñk3
M
0 MC
Hình 2. 20 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.
Chöông III

CAÙC HEÄ THOÁNG ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG
CÔ MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ
ÑOÄC LAÄP COÙ DUØNG
ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT
I. HEÄ THOÁNG CHÆNH LÖU ÑOÄNG CÔ:

Ñeå taïo ra boä nguoàn moät chieàu coù ñieän aùp thay ñoåi
ñöôïc, ngoaøi caùc maùy phaùt ñieän moät chieàu, KÑMÑ, ngöôøi
ta coøn duøng caùc boä chænh löu coù ñieàu khieån. Vaøo nhöõng
naêm cuoái cuûa thaäp nieân baûy möôi, khi coâng ngheä cheá
taïo chaát baùn daãn phaùt trieån, ñaëc bieät laø caùc tiristor
chòu ñöôïc doøng ñieän lôùn vaø ñieän aùp cao thì caùc boä
chænh löu tiristor ra ñôøi. Caùc boä chænh löu naøy ngaøy caøng
phaùt trieån maïnh meõ vì coù nhöõng öu ñieåm noåi baät so vôùi
duøng nguoàn maùy phaùt moät chieàu hoaëc chænh löu duøng
ñeøn khí:
- Coù theå taïo ra nhöõng boä nguoàn coâng suaát lôùn
haøng ngaøn Kw maø caùc maùy phaùt ñieän hoaëc ñeøn thuûy
ngaân cô khí khoâng theå taïo ra ñöôïc.
- Toån thaát ñieän aùp treân ñeøn raát beù, chæ
khoaûng töø 0,5V ñeán 1,5V.
- Ñoä nhaïy cuûa heä thoáng cao vì coù tính quaùn tính
ñieän töø beù.
- Laøm vieäc ñöôïc ôû nhöõng nôi di chuyeån, chaán
ñoäng maø maùy phaùt ñieän, ñeøn khí, thuûy ngaân khoù thöïc
hieän ñöôïc.
- Hieäu suaát cao.
Heä thoáng chænh löu ñöôïc phaân chia thaønh nhieàu loaïi:
chænh löu moät pha hay ba pha, ñoái xöùng hay khoâng ñoái
xöùng, coù ñieàu khieån hay khoâng ñieàu khieån… Nhöng trong
chöông naøy ngöôøi vieát chæ xin trình baøy heä thoáng chænh
löu – ñoäng cô ñieän ba pha duøng linh kieän baùn daãn tiristor
ñeå ñieàu khieån. Heä thoáng naøy duøng ñeå thay ñoåi ñieän aùp
vaø doøng ñieän ngoõ ra baèng caùch thay ñoåi thôøi ñieåm ñaët
xung kích leân cöïc ñieàu khieån cuûa tiristor, töø ñoù coù theå
ñieàu chænh toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän. Vieäc ñieàu chænh
naøy thöïc hieän voâ caáp vaø khoâng caàn tieáp ñieåm.

I. 1 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 n
C0 UÑ Ñ
T1 T2 T3
ÑK CCSX
GT1 GT2 GT3
• • • Iö
GT1 + • • -
Uñk • BKC GT2 CKÑ RKÑ
GT3
Hình 3. 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 U 2
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 vaø daïng soùng:
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 ( 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 u2b u2c ↓ EÑ

Ud Ld
T1 T2 T3
• • •
Rd
Id
• •


Hình 3. 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. Xeùt hai tröôøng hôïp:
* Khi α = 0: Ta kích tiristor taïi thôøi ñieåm chuyeån
maïch töï nhieân laøm cho ñieän aùp ra trung bình laø cöïc ñaïi: U d0
= Udmax
m π
U d 0 = U d max cos α = 2U 2 f Sin ( 3. 1 )
π m
Trong ñoù:
- Ud0: Ñieän aùp chænh löu taïi thôøi ñieåm α = 0.
- m: Soá pha cuûa chænh löu ( m = 3 ).
- U2f: Ñieän aùp pha thöù caáp maùy bieán aùp.
* Khi α ≠ 0: Ud = Udmaxcosα
m π ( 3. 2 )
Ud = 2U 2 f sin cos α
π m
- Khi 0 < α < 300: Doøng chænh löu seõ lieân tuïc vaø
coù sô ñoà daïng soùng nhö sau:




Hình 3. 3 Ñoà thò ñieän aùp ngoõ ra cuûa boä chænh löu vaø
ñieän aùp ngöôïc ñaët leân tiristor T1.
Trong khoaûng thôøi gian O1O2 ñieän aùp ra Ua coù giaù
trò lôùn nhaát, ñoàng thôøi taïi thôøi ñieåm O 1 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 O 2 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:
π 2π
+α +
6 3
3 3 6
Ud =
2π ∫ 2U 2 sin θdθ =

U 2 cos α ( 3. 3
π
+α )
6
Ñieän aùp ngöôïc ñaët leân moãi tiristor laø hieäu soá ñieän
theá giöõa anoát vaø katoát cuûa tiristor ñoù:
. Khi T2 daãn:
π ( 3.
U ngT 1 = U b − U a = 6U 2 cos(θ − )
3 4)
. Khi T3 daãn:
2π ( 3. 5
U ngT 1 = U c − U a = 6U 2 cos(θ − )
3 )
Ñieåm cöïc trò cuûa ñieän aùp ngöôïc ñaët leân T 1
laø:

U ngT 1 = 6U 2 khiθ =
3
11π
U ngT 1 = 6U 2 khiθ =
3
Doøng ñieän chænh löu ñöôïc san baèng coù giaù
trò: Ud
Id = ( 3. 6
Rd + X d
)
Giaù trò trung bình cuûa doøng ñieän chaïy qua


1 3
Id ( 3. 7 )
I dtb =
2π ∫I
0
d dθ =
3
moãi tiristor laø:
- Khi 300 < α < 900: Ñieän aùp ra töùc thôøi seõ aâm
trong moät soá khoaûng:
Hình 3. 4 Ñoà thò ñieän aùp ra cuûa boä chænh löu khi 30 0 < α
900: Daïng soùng ra cuûa ñieän aùp chænh
löu coù daïng nhö sau:




Hình 3. 5 Daïng soùng ñieän aùp ra cuûa boä chænh löu khi α >
900.
Ta nhaän thaáy: Trong khoaûng 0 < α < 900, boä bieán
ñoåi laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu vôùi ñieän aùp U d > 0. Vaø
trong khoaûng 900 < α < 1800, boä bieán ñoåi laøm vieäc ôû cheá
ñoä nghòch löu vôùi U d < 0. Moái quan heä giöõa U d = f ( α ) cuûa
boä chænh löu tiristor ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:
U d
Ud0

CL π/2 π
α
0 NL
- Ud0

Hình 3. 6 Ñaëc tính ñieàu chænh Ud = f (α ).
I. 1. c Hieän töôïng chuyeån maïch:
Trong sô ñoà chænh löu ba pha hình tia - ñoäng cô, khi
phaùt xung nhaèm ñeå môû moät van tiristor thì ñieän aùp cuûa
pha ñoù phaûi döông hôn ñieän aùp cuûa pha coù van ñang daãn
doøng. Do ñoù, doøng ñieän cuûa pha ñang daãn seõ giaûm veà 0,
coøn doøng ñieän cuûa van keá tieáp seõ taêng daàn leân. Do coù
ñieän caûm trong maïch maø quaù trình naøy xaûy ra töø töø,
cuøng moät thôøi ñieåm caû hai van ñeàu daãn doøng vaø
chuyeån doøng cho nhau. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù
trình chuyeån maïch giöõa caùc van.
Trong quaù trình chuyeån maïch vì caû hai van ñeàu
daãn ñieän neân ñieän aùp chænh löu baèng trung bình coäng
cuûa hai ñieän aùp pha: Ud = ( Ua + Ub )/2.
Phöông trình caân baèng ñieän aùp cho caùc pha trong
luùc chuyeån maïch laø:
d
U a − X td i1
= Ud
dt ( 3. 8
di2
U b − X td = Ud )
dt
Vì i1 + i2 = Id vaø neáu ta coi nhö:
d i1 d
= − i2
dt dt
Thì ta coù:
π
U 2 m sin
di 2 U b − U a p
= = sin θ
dt 2 X td X td
Trong ñoù: p laø soá xung aùp ñaäp maïch trong moät
chu kyø ñieän aùp xoay chieàu.
Thôøi ñieåm baét ñaàu xaûy ra hieän töôïng chuyeån
maïch laø taïi thôøi ñieåm θ = α. Ta ñöôïc bieåu thöùc tính doøng
ñieän chaïy qua caùc van:
6
i1 = I d − ik = I d − U 2 [cosα − cos(θ + α )]( 3. 9
2 X td )
6
ik = U 2 [cosα − cos(θ maïch keát thuùc khi ( 13. 10 i2 = Id.
i2 =Quaù trình chuyeån − α )] i = 0,
2 X td )
Do ñoù, ta coù theå ruùt ra quan heä giöõa goùc chuyeån maïch γ
vôùi caùc thoâng soá trong heä thoáng:
I
γ = arccos(cosα − d ) − α ( 3. 11
I mk )
Trong ñoù:
π
U 2 m sin
p
I mk =
ωX td
Trong thöïc teá vaän haønh ít khi doøng ñieän chænh
löu vöôït quaù giaù trò Id/Imk = 0,1. Do ñoù, coù theå noùi raèng
trong chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô goùc chuyeån maïch γ
cöïc ñaïi laø 300. Do coù söï chuyeån maïch neân söùc ñieän ñoäng
chænh löu bò suy giaûm vaø giaù trò trung bình cuûa suït aùp do
2X I
chuyeån maïch ñöôïc tính td d
∆U γ = theo bieåu thöùc sau: ( 3. 12
2π )
Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu ba pha
hình tia – ñoäng cô:
3 6 3 X td
Ud = U 2 cosα − Id ( 3. 13
2π 2π
I. 1. d Soùng haøi vaø vieäc san baèng ñieän aùp)ra cuûa soùng
haøi:
Do tính chaát cuûa chænh löu ñieän töû coâng suaát
laø bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu thaønh moät chieàu neân
daïng soùng ra cuûa boä bieán ñoåi khoâng phaûi laø hình sin maø
coù chöùa caùc thaønh phaàn soùng ñieàu hoøa baäc cao. Daïng
soùng ñieän aùp ra cuûa chænh löu coù tính chaát xung, coù
daïng nhaáp nhoâ. Do ñoù, ñieän aùp ra cuûa chænh löu goàm hai
thaønh phaàn: xoay chieàu vaø moät chieàu: U d = ud + ud∼ .
Trong ñoù: ud∼ laø toång caùc soùng haøi cuûa ñieän
aùp chænh löu. Bieân ñoä cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo ñieän
caûm, ñieän trôû cuûa maùy bieán aùp, tính chaát cuûa phuï taûi,
caùc van, baäc cuûa soùng haøi vaø sô ñoà keát noái maïch cuûa
chænh löu.
Trong heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng
cô, maëc duø taûi mang tính chaát caûm khaùng ( L, R, E ) seõ
laøm cho daïng soùng ñieän aùp ra töông ñoái baèng phaúng
nhöng do coù goùc kích α vaø söï chuyeån maïch ñieän töû neân
coù nhieàu soùng haøi hôn so vôùi heä thoáng chænh löu khoâng
coù ñieàu khieån. Khi goùc kích α caøng lôùn thì bieân ñoä cuûa
soùng haøi caøng lôùn. Ñeå khöû soùng haøi cho daïng soùng
ñieän aùp ra ñöôïc baèng phaúng, oån ñònh ngöôøi ta thöôøng
duøng ñeán boä loïc.
Boä loïc laø khaâu trung gian, noù noái nguoàn chænh
löu vôùi phuï taûi. Boä loïc coù chöùc naêng chæ cho doøng ñieän
coù taàn soá coá ñònh naøo ñoù ñi qua maø khoâng bò suy giaûm
nhöng laïi laøm suy giaûm maïnh doøng ñieän ôû caùc taàn soá
khaùc.
Ñeå san baèng daïng soùng ñieän aùp chænh löu ta
duøng boä loïc LC. Boä loïc naøy ñöôïc duøng cho caùc thieát bò
chænh löu coâng suaát lôùn nhö sau:




L
+ • •


U +
( 1 ) C Taûi U ( 1 )m.r
m.r
- • •
Hình 3. 7 Sô ñoà maïch loïc LC.
Maïch loïc LC laø söï keát hôïp giöõa cuoän daây vaø tuï
ñieän. Cuoän daây L duøng ñeå san baèng doøng ñieän, loïc
nhieãu taàn soá cao. Tuï ñieän C duøng ñeå duy trì ñieän aùp
treân taûi coá ñònh, khoâng ñoåi.
Chæ tieâu cuûa boä loïc Kab laø heä soá san baèng
ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc nhö sau:
K
K ab = v ( 3. 14
Kr )
U (1) m.v 2 U (1) m.r
Kv = = ; Kr =
U d .v m x −1
2
Ud
Trong ñoù:
- Kv, Kr: Heä soá xung ôû ñaàu vaøo vaø ra cuûa
boä loïc. Giaù trò cuûa Kv phuï thuoäc vaøo töøng sô ñoà chænh
löu coøn giaù trò cuûa Kr lôùn hay nhoû laø do yeâu caàu cuûa
phuï taûi.
- U(1)m.v: Bieân ñoä soùng cô baûn ( soùng haøi
baäc 1 ) cuûa ñieän aùp chænh löu.
- Ud.v: Ñieän aùp ra moät chieàu cuûa ñieän aùp
chænh löu.
- Ud: Ñieän aùp ra moät chieàu treân taûi.
- U(1)m.r: Bieân ñoä lôùn nhaát cuûa xung aùp
soùng cô baûn ôû ñaàu ra cuûa boä loïc.
- mx: Soá xung aùp cuûa ñieän aùp chænh löu
trong moät chu kyø cuûa ñieän aùp nguoàn xoay chieàu.
Trong boä loïc LC, khi thieát keá, caùc giaù trò L vaø C
ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc nhö sau:
2U d
Lmin = ( 3. 15
[(m x ) − 1]m xωI d2
)
10 K ab
C= 2
( 3. 16
Trong ñoù: L(m x ) )
- mx: Soá pha ( mx = 3 ).
- Kv = 0,25.
Ñieän aùp ra cöïc ñaïi ñaët leân tuï ñieän cuûa boä loïc
seõ laø: U c max = 2U 2 ( 3. 17
)
I. 1. e Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô:
ÔÛ nhöõng phaàn treân, ñeå ñôn giaûn cho vieäc tìm
hieåu nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø daïng soùng cuûa heä thoáng
chænh löu neân ta boû qua caùc aûnh höôûng cuûa maïch ñoäng
löïc ñoái vôùi ñieän aùp ra cuûa boä chænh löu. Khi tieán haønh
thaønh laäp phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ta phaûi
xeùt ñeán söï aûnh höôûng cuûa ñieän khaùng, ñieän trôû cuûa
maùy bieán aùp, söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô vaø caùc
toån thaát khaùc treân maïch ñieän.

• •


u2a u2b u2c ↓


Rtñ Rtñ Rtñ R

xtñ xtñ xtñ
XÑK
T1 T2 T3
• • •
• •
Hình 3. 8 Sô ñoà ñaúng trò cuûa heä thoáng chænh löu ba pha hình
tia – ñoäng cô.
Muoán xeùt toaøn boä aûnh höôûng cuûa maïch ñoäng
löïc leân ñieän aùp ra cuûa chænh löu coù taûi laø ñoäng cô, ta
söû duïng söùc ñieän ñoäng cuûa cuoän daây thöù caáp maùy
bieán aùp ñöôïc trình baøy nhö hình 3. 8.
Töông töï nhö ñieän aùp chænh löu, giaù trò trung bình
cuûa söùc ñieän ñoäng chænh löu ñöôïc xaùc ñònh theo coâng
thöùc nhö sau:
3 6
Ed = E2 cosα = Ed 0 cosα ( 3. 18

)
Khi chænh löu coù taûi, ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô:
UÑ = Ed - ∆UCL.
Söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô: E Ñ = Ed - ∆U
vôùi ∆U: Ñieän aùp rôi treân toaøn maïch phaàn öùng, ∆U = ∆UT +
∆UR + ∆UX + ∆Uö ( 3. 19 )
Vaø coù daïng soùng cuûa ñieän aùp ra chænh löu khi
coù taûi:
Hình 3. 9 Daïng soùng ñieän aùp ra vaø doøng ñieän khi boä
chænh löu coù taûi
laø ñoäng cô.
Töø ∆U = ∆UT + ∆UR + ∆UX + ∆Uö : Trong ñoù:
- ∆UT: Ñieän aùp rôi treân tiristor, khoaûng töø 0,5V
ñeán 1,5V.
- ∆UR: Ñieän aùp rôi treân ñieän trôû maùy bieán aùp
∆UR = IöRtñ.
- Rtñ: Ñieän trôû töông ñöông cuûa maùy bieán aùp:
W2 2
Rtd = R2 + R1 ( ) ( 3. 20
W1 )
- R1, W1: Ñieän trôû vaø soá voøng daây treân moät pha
cuoän sô caáp cuûa maùy bieán aùp.
- R2, W2: Ñieän trôû vaø soá voøng daây treân moät pha
cuoän thöù caáp cuûa maùy bieán aùp.
- ∆UX: Ñieän aùp rôi treân ñieän khaùng cuûa maùy
bieán aùp:
∆UX = 0,47IöXtñ.
( 3. 21 )
- Xtñ: Ñieän khaùng töông ñöông cuûa maùy bieán aùp:
W2 2
X td = X 2 + X 1 ( ) ( 3. 22
W1 )
- X1, X2: Ñieän khaùng treân cuoän sô caáp vaø thöù
caáp cuûa maùy bieán aùp.
- ∆Uö: Ñieän aùp rôi treân hai ñaàu phaàn öùng cuûa
ñoäng cô:
∆Uö = IöRö.
Thay caùc giaù trò cuûa ∆U vaøo: UÑ = Ed - ∆UCL vaø EÑ
= Ed - ∆U ta ñöôïc: EÑ = Ud0cosα - ∆UT - ( Rtñ + 0,47Xtñ + Rö )Iö
( 3. 23 )
Chia hai veá cuûa bieåu thöùc cho KEφÑ ta ñöôïc:
U d 0 cosα − ∆U T Rtd + 0,47 X td + Ru
n= − Iu
K EΦ D KEΦ D
U d 0 cos α − ∆U T Rtd + 0,47 X td + Ru
n= − M ( 3. 24
KEΦD KE KM Φ2D )
Ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô moät
chieàu kích töø ñoäc laäp trong heä thoáng chænh löu ba pha hình
tia – ñoäng cô.
Töø ( 3. 24 ), khi thay ñoåi goùc kích α nghóa laø thay
ñoåi thôøi ñieåm kích cuûa caùc tiristor thì ta thay ñoåi ñöôïc
ñieän aùp ra cuûa chænh löu. Ñieän aùp ngoõ ra cuûa chænh löu
thay ñoåi töùc laø ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô
seõ thay ñoåi laøm cho toác ñoä cuûa ñoäng cô thay ñoåi.
Neáu goùc kích α caøng lôùn, nghóa laø ta kích vaøo
caùc tiristor caøng chaäm so vôùi thôøi ñieåm chuyeån maïch töï
nhieân thì cosα caøng nhoû seõ laøm cho ñieän aùp chænh löu ra
caøng beù neân ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô caøng doác,
toác ñoä cuûa ñoäng cô giaûm. Thoâng thöôøng α ñöôïc choïn: 0
n01 > n02
n02 0
α1 0 < α1 < α2
α2
M
0 MC
Hình 3. 10 Hoï ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä
thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô khi thay ñoåi goùc kích α.
Trong heä thoáng naøy, coù hai höôùng ñeå ñieàu
chænh toác ñoä cuûa ñoäng cô:
- Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñaït n < n cb thì ta taêng
goùc kích α laøm cho ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng
cô seõ giaûm neân toác ñoä seõ giaûm.
- Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñaït n > n cb thì ta
giaûm töø thoâng kích thích φÑ baèng caùch giaûm RKÑ.
I. 1. f Nhaän xeùt:
Heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô, khi
kích laàn löôït töøng tiristor leäch nhau 120 0 ñieän thì tiristor ñöôïc
kích seõ daãn trong 1200 ñieän. ÔÛ caùc thôøi ñieåm bình thöôøng
chænh löu chæ coù moät tiristor daãn, rieâng trong thôøi gian
chuyeån maïch coù hai tiristor daãn.
Khi maéc ñoäng cô vaøo heä thoáng thì ñoäng cô
khoâng theå laøm vieäc vôùi ñöôøng ñaëc tính töï nhieân vaø toác
ñoä cuûa ñoäng cô khoâng ñaït tôùi toác ñoä cô baûn.
Khi cho goùc kích α = 0 thì ñoäng cô ñaït toác ñoä laø
nmax vì ñieän aùp UCL laø cöïc ñaïi. Nhöng nmax luoân luoân nhoû hôn
ncb.
Heä thoáng naøy coù khaû naêng ñieàu chænh toác
ñoä theo hai höôùng. Muoán giaûm toác ñoä thì ta ñieàu chænh
goùc α. Muoán taêng toác ñoä lôùn hôn ncb thì ta giaûm töø thoâng
φÑ baèng caùch giaûm RKÑ.
Heä thoáng naøy coù khaû naêng thöïc hieän caùc
phaûn hoài aâm toác ñoä, phaûn hoài döông doøng ñieän keát
hôïp aâm ñieän aùp ñeå töï ñoäng ñieàu chænh toác ñoä khi phuï
taûi thay ñoåi. Caùc ñaïi löôïng phaûn hoài seõ ñöôïc ñöa trôû veà
so saùnh vôùi Uñk laøm cho boä taïo xung sôùm hôn hay muoän
hôn so vôùi thôøi ñieåm xuaát hieän xung ñaõ chænh ñònh.

I. 2 Heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng cô:

I. 2. 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:

U1∼ , f1
• • •




BA •


u2a u2b u2c
T1 T4
• •

T3 T6
• •
• • •
T5 T2
• •
• • • •

• •
u2a C u2b u2c
0
ÑK
Rtñ Rtñ Rtñ
Ñ

Uñk xtñ
BKC nx xtñ
I1 I3
+tñ
• • -
• • • •
CKÑI5 RKÑ
• •

T Hình 3. 4
T 11 Sô ñoà nguyeân 6lyù cuûa heä thoáng chænh löu ba pha hình
T3 T T5 T2
caàu – ñoäng 1cô. CCSX
• I4 • I6 • I2
• •
• +
XÑK
RKÑ


↑ EÑ CKÑ

• • • -
Hình 3. 12 Sô ñoà ñaúng trò maïch thöù caáp maùy bieán aùp vaø
phaàn öùng ñoäng cô.
Caàu chænh löu coù ñieàu ba pha goàm 6 tiristor ñöôïc
chia laøm hai nhoùm:
- Nhoùm anoát chung ( nhoùm chaún ): T 2, 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.
I. 2. 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 60 0 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:
- 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 = θ1 = 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 = θ2 = 3π/6 + α, kích xung ñieàu khieån cho
T2, T2 môû vì khi T6 daãn doøng, noù ñaët leân anoát cuûa T 2 ñieän
aùp Ub, khi θ = θ2 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 Môû Khoù
ñieåm a
θ1 = π/6 + α T1 T5
θ2 = 3π/6 + α T2 T6
θ3 = 5π/6 + α T3 T1
θ4 = 7π/6 + α T4 T2
T5 T3
θ5 = 9π/6 + α
T6 T4
θ6 =11π/6 + α

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




Hình 3. 13 Ñoà thò daïng soùng ñieän aùp ngoõ ra, doøng ñieän
cöïc ñieàu khieån vaø doøng ñieän chaïy qua caùc tiristor.
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
U d 0 c = U d 0 c max = 3E2 d sin ( 3. 25 )
π m
m: Soá pha cuûa heä thoáng chænh löu, trong tröôøng
hôïp naøy thì m = 6.
* Khi α ≠ 0:
m π
U d 0 c = U d 0 c max cosα = 3E2 d sin cosα ( 3. 26 )
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
π
U d (O1O2 ) = U a − U b = U ab = 6U 2 sin(θ + )
6
löu:
Trong khoaûng thôøi gian O2O3, caëp T1, T2 daãn cho
doøng ñieän chaïy qua neân:
Töông töï, ta ñöôïc:

π
U d (O2O3 ) = U ac = 6U 2 sin(θ − )π
U d (O3O4 ) = U bc = 6U 2 sin(θ 6 )

2

U d (O4O5 ) = U ba = 6U 2 sin(θ − )
6

U d (O5O6 ) = U ca = 6U 2 sin(θ − )
6

U d (O6O7 ) = U cb = 6U 2 sin(θ − )
2
Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu:
π π
+α +
6 6 3
π 3 6 ( 3. 27 )
Ud =
2π π
∫ U θ
6 2 sin( +
6
)dθ =
π
α
U 2 cos

6

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.
Ñieän aùp ngöôïc ñaët leân T1 khi T1 ngöng daãn ñöôïc
bieåu dieãn nhö sau:
Hình 3. 14 Ñieän aùp ngoõ ra cuûa chænh löu vaø ñieän aùp
ngöôïc ñaët leân tiristor T1.
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.
I. 2. 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:
Hình 3. 15 Ñoà thò ñieän aùp chænh löu, doøng ñieän qua caùc
tiristor vaø
ñieän aùp ngöôïc ñaët leân T1 khi xaûy ra hieän töôïng chuyeån maïch.
Khi heä thoáng hoaït ñoäng, giaû söû van T1, T2 ñang
môû. Taïi thôøi ñieåm O1, ta kích xung ñeå T3 môû. Luùc naøy seõ
baét ñaàu xaûy ra söï chuyeån maïch cuûa doøng ñieän töø 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 T3 taêng daàn töø 0 ñeán Id, ñoàng
thôøi doøng qua T1 giaûm daàn töø Id xuoáng 0, T1 baét ñaàu
ngöng daãn. Sau moät khoaûng thôøi gian chuyeån maïch naøo
ñoù thì doøng iT1 môùi thöïc söï giaûm veà 0 vaø doøng i T3 ñaït
ñeán giaù trò Id.
6
iT 1 = I d − ( 3.
U 2 [cosα − cos(θ + α )]
2 X td 28 )
6
iT 3 = U 2 [cosα − cos(θ + α )] ( 3.
2 X td
Moái töông quan giöõa goùc chuyeån maïch γ )vôùi caùc
29
ñaïi löôïng cuûa heä thoáng: 2 X td
cos α − cos(α + γ ) = Id ( 3.
6U 2 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:
3 6
∆U γ = U 2 [cos α − cos(α + γ )]
( 3.

Thay giaù trò bieåu thöùc ( 3. 30 ) vaøo 31 3. 31 ) ta
( )
ñöôïc:
3 X td I d
∆U γ = ( 3.
π 32 )
Xeùt trong khoaûng thôøi gian O2O3: UT1 = ub – ua
Trong khoaûng thôøi gian O3O4: T2 vaø T4 truøng daãn
neân ta coù:
UT1 = ub – ua vaø UT1 = ub – uc neân UT1 = ub – ( ua +
uc )/2.
Xeùt trong khoaûng thôøi gian O4O5: UT1 = ub – uc
Trong khoaûng thôøi gian O5O6: T3 vaø T5 truøng daãn
neân ta coù:
UT1 = ub – ua vaø UT1 = uc – ua neân UT1 = ( ub + uc )/2
– ua.
Töông töï cho caùc khoaûng coøn laïi.
Khi keå ñeán söï chuyeån maïch ñieän töû, giaù trò
trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu ba pha hình caàu:
3 6 3 X td I d
Ud = U 2 cosα − ( 3.
π π 33 )
I. 2. d Soùng haøi vaø vieäc san baèng ñieän aùp ra cuûa boä
chænh löu:
Do tính chaát töông töï nhö heä thoáng chænh löu ba
pha hình tia – ñoäng cô, trong heä thoáng chænh löu ba pha hình
caàu – ñoäng cô ta vaãn söû duïng boä loïc LC ñeå loïc soùng
haøi, san baèng ñieän aùp ra cuûa boä chænh löu.
L
+ • •


U ( 1 )m.v +
C Taûi U ( 1 )m.r

- • •
Hình 3. 16 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä loïc LC.
Heä soá san baèng cuûa boä loïc:
U (1) m.v 1 1
K sb = = 1 + Z1 ( + ) ( 3.
U (1) m.r r Z2 34 )
Trong ñoù:
- U(1)m.v: Bieân ñoä soùng cô baûn ( soùng baäc 1 )
cuûa ñieän aùp chænh löu.
- U(1)m.r: Bieân ñoä lôùn nhaát cuûa xung aùp
soùng cô baûn ôû ñaàu ra cuûa boä loïc.
U (1) m.v Z 1 ( Z 2 + r )
U (1) m.r = U (1) m.v − ( 3.
Z1 (Z 2 + r ) + Z 2 r 35 )
- Z1 = jmxωL.
- Z2 = 1/( jmxωC).
- mx: Xung aùp cuûa ñieän aùp chænh löu trong
moät chu kyø ñieän aùp nguoàn xoay chieàu. Ñoái vôùi sô ñoà
chænh löu ba pha hình caàu thì mx = 6.
- ω: Taàn soá goác cuûa nguoàn xoay chieàu.
Thay caùc giaù trò cuûa Z 1, Z2 vaøo ( 3. 35 ) vaø xem
nhö 1/r ≈ 0 ta ñöôïc bieåu thöùc tính heä soá san baèng nhö sau:
Ksb = 1 – m2xω2LC
10 K sb
⇒ LC =
m2 x
vôùi giaù trò cuûa L ñöôïc tính baèng Henry ( H ) vaø C tính baèng
µF.
Ñeå xaùc ñònh L ta döïa vaøo caùc ñieàu kieän sau: I d0
> I(1)m.v ( 3. 36 )
Ta coù bieåu thöùc tính bieân ñoä soùng cô baûn cuûa
doøng ñieän chaïy qua ñieän khaùng khi coi Z1 >> Z2:
U (1) m.v
I (1) m.v ≈
mxωL
Thaønh phaàn doøng moät chieàu chaïy qua ñieän
khaùng khi khoâng tính ñeán toån thaát naêng löôïng laø: I d0 =
Udv/r.
Thay caùc giaù trò cuûa I d0 vaø I(1)m.v vaøo bieåu thöùc
( 3. 36 ), ta ñöôïc:
U (1) m.v Ud U r
< ⇒ L > (1) m.v
m ωL r U dv mxω
U (1) m.vx 2 2r
Vì =K v = 2 ⇒L> ( 3.
U dv m x −1 (m x − 1) m xω
2
37 )
Bieåu thöùc ( 3. 37 ) chính laø ñieàu kieän ñeå xaùc
ñònh giaù trò L cuûa boä loïc.
I. 2. e Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô:
Töông töï nhö heä thoáng chænh löu ba pha hình tia –
ñoäng cô, trong heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu – ñoäng
cô thì söùc ñieän ñoäng ñaët leân ñoäng cô seõ laø: E Ñ = Ud0ccosα -
∆U ( 3. 38 )
∆U: Toån hao treân toaøn maïch phaàn öùng.
EÑ = Ud0ccosα - ∆UUC - ∆UR - ∆UXC - ∆Uö ( 3.
39 )
Trong ñoù:
- ∆UUC: Toån hao treân caùc van chænh löu:
∆Uucaàu = 2∆Uutia = ( 2 → 3 )V
- ∆URC: Toån hao treân ñieän trôû taùc duïng moät
pha cuûa maùy bieán aùp: ∆UXC = 0,955XtñIö
- ∆Uö: Toån hao treân hai ñaàu phaàn öùng cuûa
ñoäng cô:
∆Uö = RöIö.
Bieåu thöùc ( 3. 38 ) ñöôïc vieát laïi nhö sau:
EÑ = Ud0ccosα - ∆UUC - ( 2Rtñ + 0,955Xtñ + Rö )Iö ( 3.
40 )
Chia hai veá cuûa ( 3. 40 ) cho K EφÑ ta ñöôïc:

U d 0 c cosα − ∆UUC 2 Rtd + 0,955 X td + Ru
n= − Iu ( 3.
KEΦ D KEΦ D 41 )
Ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô ñieän cuûa ñoäng
cô.
U d 0 c cos α − ∆U UC 2 Rtd + 0,955 X td + Ru ( 3.
n= − M
KEΦD KE KM Φ2D 42 )
( 3. 42 ) laø phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô
moät chieàu kích töø ñoäc laäp trong heä thoáng chænh löu ba
pha hình caàu - ñoäng cô.
Heä thoáng naøy cuõng coù hai höôùng ñieàu chænh
toác ñoä vaø phaûn hoài ñeå oån ñònh toác ñoä ñoäng cô töông
töï nhö heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô.
I. 2. f 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.

I. 3 Cheá ñoä nghòch löu trong heä thoáng chænh löu – ñoäng cô:
Khi ñoäng cô ñieän do taùc ñoäng cuûa ngoaïi löïc laøm cho
toác ñoä ñoåi daáu ( quay ngöôïc ) hoaëc ñaûo chieàu doøng ñieän
kích thích thì söùc ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô ñieän ñaûo daáu,
ñoàng thôøi ñieàu chænh goùc kích α bieán thieân trong phaïm vi:
π/2 < α < π thì heä thoáng chænh löu – ñoäng cô seõ laøm vieäc
theo cheá ñoä nghòch löu. ÔÛ cheá ñoä nghòch löu, doøng ñieän
chænh löu vaãn theo chieàu cuõ nhöng söùc ñieän ñoäng chænh
löu ñaõ ñaûo daáu do caùc van daãn doøng trong thôøi gian ñieän
aùp anoát aâm. Coâng suaát ñieän töø cuûa ñoäng cô vaø cuûa
chænh löu laø:
Pñt = UId > 0
Pd = UdId < 0
Luùc naøy, heä thoáng chænh löu trôû thaønh thieát bò
nhaän ñieän naêng do ñoäng cô laøm vieäc ôû traïng thaùi haõm
taùi sinh phaùt ra vaø bieán ñieän naêng moät chieàu naøy thaønh
ñieän naêng xoay chieàu traû veà löôùi ñieän.
Ta coù phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ôû cheá ñoä
nghòch löu trong heä thoáng chænh löu - ñoäng cô nhö sau:
Edn cosα max − ∆U v m
n= 0
−( X td + Rtd + RuD + RDK ) I u ( 3.
K E Φ D tính côπ cuûa ñoäng cô ñieän ôû )
Vaø hoï ñaëc 2 43 cheá ñoä
nghòch löu trong heä thoáng chænh löu – ñoäng cô nhö sau:
n 0


n1 α =
0
n2 α1
Ñoäng
n3 α2 cô

0 α3
M, I

n4 Haõm ñoäng naêng ( α =
π/2 )
n5 α4

nmax α5 Haõm taùi
sinh
αmax = 1600
MC = Mñm


Hình 3. 17 Hoï ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô khi laøm vieäc ôû cheá ñoä
nghòch löu trong heä thoáng chænh löu - ñoäng cô.
Töông töï nhö ôû cheá ñoä chænh löu, trong cheá ñoä
nghòch löu cuõng coù theå xaûy ra caùc hieän töôïng chuyeån
maïch vaø giaùn ñoaïn cuûa doøng ñieän. Sau khi keát thuùc quaù
trình chuyeån doøng cho van T2, van T1 chuyeån töø traïng thaùi
daãn sang traïng thaùi khoùa. Quaù trình naøy phaûi keát thuùc
tröôùc quaù trình chuyeån maïch töï nhieân töùc laø thôøi ñieåm
u2a baét ñaàu döông hôn u2b. Thôøi gian cuûa quaù trình naøy goïi
laø thôøi gian khoùa hay thôøi gian ñeå cho tiristor phuïc hoài
chaéc chaén γ thì goùc kích α ñöôïc choïn nhö sau: π/2 < α ≤ π - ( δ
+ γ ).
Trong ñoù:
- δ: Ñöôïc choïn khoaûng 50.
- γ : Ñöôïc choïn khoaûng töø 150 ñeán 180.
Trong thöïc teá, ñeå boä bieán ñoåi van laøm vieäc an toaøn
ôû cheá ñoä nghòch löu thì goùc kích α ñöôïc choïn: αmax = 1600.
Neáu ñieàu kieän naøy khoâng ñöôïc ñaûm baûo thì nghòch
löu seõ rôi vaøo troïng thaùi söï coá, van caàn khoùa seõ vaãn
daãn doøng tieáp, khoâng thöïc hieän ñöôïc söï chuyeån maïch
giöõa caùc van vôùi nhau, khoâng theå kieåm soaùt ñöôïc ñieän
aùp, doøng ñieän cuûa nghòch löu.
I. 4 Ñaûo chieàu quay trong heä thoáng chænh löu - ñoäng cô:

Trong heä thoáng chænh löu - ñoäng cô ñaõ trình baøy nhö treân,
maùy ñieän trong heä thoáng chæ laøm vieäc ôû traïng thaùi ñoäng cô
vôùi moät chieàu quay ( n > 0 ), coøn caùc traïng thaùi haõm chæ coù
theå xaûy ra khi coù ngoaïi löïc laøm cho ñoäng cô quay ngöôïc (n 0 ) vôùi doøng
kích töø IKTT coù chieàu nhö hình 3. 18b vaø goùc kích tiristor α < 900. Ñeå
haõm ñoäng cô, ta ñoåi chieàu doøng kích töø I KTN ( hình 3. 18c ), ñoàng
thôøi taêng goùc kích tiristor α > 900. Luùc naøy, duø toác ñoä
ñoäng cô vaãn theo chieàu cuõ nhöng söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa
ñoäng cô EÑ ñoåi chieàu ( EÑ < 0 ). Ñoàng thôøi söùc ñieän ñoäng cuûa
boä chænh löu Ed cuõng ñoåi chieàu. Goùc kích α phaûi choïn sao cho: |
Ed | < | EÑ | . Nhö vaäy, doøng Iö seõ chaïy döôùi taùc duïng cuûa EÑ. Tuy
doøng Iö khoâng ñoåi chieàu nhöng do töø thoâng kích thích ñoåi chieàu
neân moment cuûa ñoäng cô seõ ñoåi chieàu vaø gaây taùc duïng haõm.
Ñeå tieán haønh ñaûo chieàu quay cuûa ñoäng cô, ta cho IKT
chaïy theo chieàu ngöôïc laïi ( IKTN ) vaø boä chænh löu laøm vieäc ôû
traïng thaùi chænh löu vôùi goùc kích α < 900. Khi ñoù sô ñoà thay theá
cuûa heä thoáng seõ nhö hình 3. 18d.
Nhaän xeùt:
Öu ñieåm: Phöông phaùp naøy söû duïng nhöõng thieát bò ñôn
giaûn. Giaù thaønh haï, thuaän tieän trong vieäc vaän haønh vaø baûo
quaûn.
Khuyeát ñieåm: Do quaùn tính ñieän töø cuûa maïch kích töø
lôùn neân khoaûng thôøi gian quaù ñoä khi ñaûo chieàu quay ñoäng cô
trong heä thoáng coù theå leân tôùi vaøi giaây.
I. 4. b Phöông phaùp ñaûo chieàu doøng phaàn öùng baèng tieáp
ñieåm:
* Sô ñoà nguyeân lyù:
Phöông phaùp naøy söû duïng moät boä chænh löu ñôn vaø
moät boä tieáp ñieåm ñaûo chieàu trong maïch phaàn öùng cuûa ñoäng
cô. Ñoàng thôøi cuõng ñaûm baûo ñöôïc caùc traïng thaùi laøm vieäc
töông töï nhö phöông phaùp ñaûo chieàu doøng kích töø nhö ñaõ trình
baøy ôû treân. Moái töông quan giöõa caùc ñaïi löôïng ñieän vaø cô cuûa
heä thoáng chænh löu – ñoäng cô ñöôïc minh hoïa bôûi sô ñoà nguyeân
lyù vaø caùc sô ñoà thay theá nhö sau:
• UÑK

V

T N
• • • Rb Iö Ed
N T

Rö EÑ
M n
Ñ

+ • • -
CKÑ
V
(a) → (b)

Rb Ed V

Rb Ed
Rö M EÑ


M Rö M EÑ
Hình 3. 19 Ñaûo chieàu quay trong heä thoáng chænh löu – ñoäng cô
n Iö
(c)
baèng phöông phaùp ñaûo chieàu doøng phaàn öùng. ←
a). Sô ñoà nguyeân lyù. M n
b). Sô ñoà thay theá cuûa heä thoáng khi ñoäng cô laøm vieäc ôû
(d)
traïng thaùi ñoäng cô quay thuaän.
c). Sô ñoà thay theá cuûa heä thoáng khi ñoäng cô laøm vieäc ôû
traïng thaùi haõm vaø quay thuaän.
d). Sô ñoà thay theá cuûa heä thoáng khi ñoäng cô laøm vieäc ôû
traïng thaùi ñoäng cô quay ngöôïc.
* Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
Giaû söû khi ñoäng cô ñang quay theo chieàu thuaän ( n >
0 ), doøng ñieän phaàn öùng Iö coù chieàu nhö hình 3. 19b vaø heä
thoáng chænh löu ñang laøm vieäc ôû traïng thaùi chænh löu vôùi goùc
kích α < 900. Ñeå haõm ñoäng cô, ta ñoåi chieàu doøng Iö, ñoàng thôøi
taêng goùc kích α > 900. Khi ñoù, söùc ñieän ñoäng cuûa boä chænh löu
Ed seõ ñoåi chieàu coøn söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô E Ñ vaãn
giöõ nguyeân theo chieàu cuõ ( hình 3. 19c ). Nhö vaäy, doøng I ö chaïy
döôùi taùc duïng cuûa EÑ vôùi ñieàu kieän ta phaûi choïn goùc kích α sao
cho | EÑ | < | Ed | , ñoäng cô laøm vieäc ôû traïng thaùi maùy phaùt traû
naêng löôïng laïi cho löôùi ñieän, coøn heä thoáng chænh löu laøm vieäc
ôû traïng thaùi nghòch löu. Do doøng Iö ñoåi chieàu neân moment cuûa
ñoäng cô trôû thaønh ngöôïc chieàu vôùi chieàu cuûa toác ñoä ñoäng cô
vaø gaây taùc duïng haõm.
Ñeå ñaûo chieàu quay cuûa ñoäng cô, ta cho doøng I ö chaïy
theo chieàu ngöôïc so vôùi chieàu Iö ôû traïng thaùi ñoäng cô quay thuaän
( hình 3. 19b ), coøn boä bieán ñoåi laøm vieäc ôû traïng thaùi chænh löu
vôùi goùc kích α < 900. Moái töông quan giöõa caùc ñaïi löôïng ñieän vaø
cô cuûa heä thoáng trong traïng thaùi ñaûo chieàu ñoäng cô naøy ñöôïc
bieåu dieãn ôû sô ñoà hình 3. 19d.
Nhaän xeùt:
Öu ñieåm: Phöông phaùp naøy ñôn giaûn, deã vaän haønh vaø
baûo trì. Coù thôøi gian ñaûo chieàu nhanh hôn phöông phaùp ñaûo
chieàu doøng kích töø.
Khuyeát ñieåm: Phaûi duøng caùc tieáp ñieåm trong maïch
löïc ñeå ñieàu chænh ñaûo chieàu.
I. 4. c Phöông phaùp ñaûo chieàu doøng phaàn öùng nhôø boä chænh
löu keùp:
* Sô ñoà nguyeân lyù:
Phöông phaùp naøy söû duïng boä chænh löu ñaûo chieàu
ñeå thay ñoåi cöïc tính cuûa ñieän aùp ñaët treân phaàn öùng cuûa
ñoäng cô. Phöông phaùp naøy tuy phöùc taïp nhöng seõ traùnh ñöôïc
caùc nhöôïc ñieåm cuûa hai phöông phaùp vöøa trình baøy treân. Sô ñoà
nguyeân lyù cuûa heä thoáng ñaûo chieàu chænh löu – ñoäng cô duøng
boä bieán ñoåi keùp nhö sau:
• V
1




• Ñ •


• •




• V2

Hình 3. 20 Sô ñoà khoái ñaûo chieàu doøng phaàn öùng nhôø boä
chænh löu keùp.
Trong heä thoáng naøy, moãi nhoùm van chænh löu tiristor
trong boä chænh löu ñaûo chieàu coù theå coi nhö moät boä chænh löu
rieâng bieät, cung caáp cho phuï taûi laø ñoäng cô ñieän moät doøng
ñieän theo chieàu coá ñònh. Do ñoù, ñeå cho hai nhoùm van chænh löu
coù theå laøm vieäc keát hôïp vôùi nhau treân cuøng moät phuï taûi ta
caàn ñaëc bieät chuù yù ñeán phöông phaùp ñieàu khieån chuùng. Muïc
ñích cuûa vieäc ñieàu khieån phoái hôïp naøy laø ñeå ñaûm baûo cheá
ñoä laøm vieäc an toaøn cuûa heä thoáng, traùnh söï trao ñoåi naêng
löôïng tröïc tieáp töø nhoùm chænh löu naøy sang nhoùm kia, töùc laø
phaûi haïn cheá doøng kyù sinh trong chuùng hay coøn goïi laø doøng
caân baèng.
Coù hai phöông phaùp ñieàu khieån keát hôïp giöõa hai
nhoùm van laø ñieàu khieån rieâng vaø ñieàu khieån chung.
Phöông phaùp ñieàu khieån rieâng:
Khi ñieàu khieån rieâng hai boä bieán ñoåi laøm vieäc rieâng
leû nhau. Taïi moät thôøi ñieåm chæ phaùt xung ñieàu khieån môû caùc
tiristor, chæ ñaët leân nhoùm van laøm vieäc maø thoâi coøn nhoùm thöù
hai khoâng coù xung môû van neân hoaøn toaøn ñöôïc ngaét ra khoûi
maïch phuï taûi. Nhôø ñoù ta coù theå loaïi tröø doøng caân baèng. Giaû
söû khi ta ñieàu khieån cho ñoäng cô quay thuaän, ta cho nhoùm van V1
laøm vieäc ôû traïng thaùi chænh löu vôùi goùc kích α < 900 vaø loaïi tröø
taùc duïng cuûa nhoùm van V2. Luùc naøy chieàu cuûa söùc ñieän ñoäng
cuûa boä chænh löu Ed1, söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô EÑ,
moment vaø toác ñoä cuûa ñoäng cô ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:
V1

Rb Iö Ed1

Rö EÑ


Hình 3. 21 Sô ñoà thay n
M theá cuûa heä thoáng khi ñieàu khieån rieâng
cho ñoäng cô quay thuaän.
Ñeå cho ñoäng cô laøm vieäc ôû traïng thaùi haõm taùi sinh,
quay thuaän ta loaïi tröø taùc duïng cuûa nhoùm van V1 vaø cho nhoùm
van V2 laøm vieäc ôû traïng thaùi nghòch löu vôùi goùc kích α > 900. Luùc
naøy, chieàu cuûa caùc ñaïi löôïng ñieän vaø cô cuûa heä thoáng ñöôïc
bieåu dieãn nhö sau:


Iö M n
Rb EÑ


Rö Ed2
V2

Hình 3. 22 Sô ñoà thay theá cuûa heä thoáng khi ñieàu khieån rieâng
cho ñoäng cô laøm vieäc ôû traïng thaùi haõm taùi sinh, quay thuaän.
Vôùi caùch ñieàu khieån töông töï, ñeå cho ñoäng cô quay
ngöôïc ta cho nhoùm van V2 laøm vieäc ôû traïng thaùi chænh löu vôùi
goùc kích α < 900 vaø loaïi tröø taùc duïng cuûa nhoùm van V1. Khi caàn
cho ñoäng cô laøm vieäc ôû traïng thaùi haõm taùi sinh, quay ngöôïc ta
cho nhoùm van V2 laøm vieäc ôû traïng thaùi nghòch löu vôùi goùc kích
α > 900 ñoàng thôøi loaïi tröø taùc duïng cuûa nhoùm van V1.
Nhaän xeùt:
Öu ñieåm: Phöông phaùp ñieàu khieån rieâng laøm vieäc an
toaøn, khoâng coù doøng ñieän caân baèng chaïy trong caùc boä bieán
ñoåi.
Nhöôïc ñieåm: Heä thoáng phaûi caàn coù moät khoaûng thôøi
gian treã trong ñoù doøng ñieän chaïy qua ñoäng cô baèng khoâng. Do
ñoù, phöông phaùp naøy ñoøi hoûi moät heä thoáng ñieàu khieån coù
logic phöùc taïp vaø phaûi ñuû ñoä nhaïy. Ñoàng thôøi phöông phaùp
naøy coù ñaëc tính ñoäng cuûa ñoäng cô khoâng toát.
Phöông phaùp ñieàu khieån chung:
Phöông phaùp naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch: Taïi moät
thôøi ñieåm caû hai boä bieán ñoåi ñeàu nhaän ñöôïc xung môû, nhöng
chæ coù moät boä bieán ñoåi caáp doøng cho nghòch löu coøn boä bieán
ñoåi kia laøm vieäc ôû cheá ñoä ñôïi. Ed1
V1
Khi caàn ñieàu khieån cho ñoäng cô quay thuaän, ta cho

nhoùm van V1 laøm vieäc ôû traïng thaùi chænh löu vôùi goùc kích α1
900 sao cho | Ed2 | > | Ed1 | . Do
• ← •

Rb2 Ed2
V2

ñoù, thaønh phaàn moät chieàu cuûa doøng ñieän khoâng theå chaïy töø
nôi coù ñieän theá thaáp ( nhoùm van V1 ) sang nôi coù ñieän theá cao
( nhoùm van V2 ) hoaëc töø ñoäng cô chaïy sang nhoùm van V2. Nhoùm
van V2 seõ laøm vieäc ôû traïng thaùi nghòch löu ñôïi. Sô ñoà thay theá
cuûa heä thoáng trong tröôøng hôïp naøy ñöôïc trình baøy nhö sau:




Hình 3. 23 Sô ñoà thay theá cuûa heä thoáng ñaûo chieàu chænh löu –
ñoäng cô baèng phöông phaùp ñieàu khieån chung.
Neáu choïn | Ed1 | = | Ed2 | thì ta coù phöông phaùp ñieàu
khieån chung tuyeán tính. Vì Ed1 = Ed0cosα1, Ed2 = Ed0cosα2. Ta ñöôïc moái
quan heä giöõa hai goùc kích: α1 + α2 = 1800.
Phöông phaùp ñieàu khieån chung tuyeán tính ñöôïc thöïc
hieän baèng caùch giöõ cho toång hai goùc kích cuûa hai nhoùm van
baèng 1800. Neáu taêng goùc kích cuûa nhoùm van naøy thì ñoàng thôøi
phaûi giaûm goùc kích cuûa nhoùm van kia. Nhôø ñoù ta seõ giöõ ñöôïc
toång söùc ñieän ñoäng trong maïch töø nhoùm van V1 ñeán V2 laø: ∑Ed =
Ed1 + Ed2 = 0. Do ñoù, doøng caân baèng trong boä chænh löu seõ baèng
khoâng Icb = Ed/Rb = 0. Khoâng coù hieän töôïng trao ñoåi naêng löôïng
giöõa caùc nhoùm van.
Neáu ñieàu khieån sao cho Ed1 < Ed2 thì ta coù phöông phaùp
ñieàu khieån chung phi tuyeán. Khi ñoù moái quan heä giöõa hai goùc
kích cuûa hai nhoùm van: α1 + α2 = 1800 + ξ
Trong ñoù: ξ Goïi laø goùc khoâng phuø hôïp.
Vì | Ed2 | > | Ed1 | neân caùc tiristor cuûa nhoùm nghòch löu V2
bò khoùa, vì vaäy Icb = 0.
Trong caû hai phöông phaùp ñieàu khieån chung noùi treân,
Maëc duø ta giöõ cho giaù trò trung bình cuûa söùc ñieän ñoäng | Ed2 | > |
Ed1 | nhöng vì giaù trò töùc thôøi cuûa söùc ñieän ñoäng hai nhoùm van
bieán ñoåi rieâng bieät theo söùc ñieän ñoäng thöù caáp cuûa maùy
bieán aùp neân vaãn xuaát hieän nhöõng thôøi ñieåm coù giaù trò töùc
thôøi | ed1 | > | ed2 | . Luùc ñoù ∑ed > 0 vaø taùc duïng thuaän
chieàu van, xuaát hieän thaønh phaàn xoay chieàu cuûa doøng I cb. Doøng
Icb coù daïng laø doøng chænh löu baùn kyø ñoái vôùi nguoàn laø ∑ed.
Hieän töôïng naøy ñöôïc minh hoïa bôûi sô ñoà thay theá nhö sau:
V1


Xcb Σed Icb


ΣRcb V I t
2 cb
Hình 3. 24 Sô ñoà thay theá cuûa maïch caân baèng döôùi taùc duïng
töùc thôøi cuûa giaù trò söùc ñieän ñoäng ∑ed vaø daïng soùng chænh löu baùn kyø cuûa
doøng Icb.
Ñeå haïn cheá bieân ñoä doøng Icb ta thöôøng duøng caùc
cuoän khaùng caân baèng KCB.

II. HEÄ THOÁNG BAÊM – ÑOÄNG CÔ:

Trong coâng nghieäp, ñieän aùp moät chieàu ñöôïc söû duïng roäng
raõi trong caùc heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän. Ñieän aùp moät chieàu
naøy ñöôïc chuyeån ñoåi ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau tuøy theo yeâu
caàu cuûa heä thoáng. Ñieän aùp moät chieàu ñöôïc thay ñoåi qua caùc
phöông phaùp bieán ñoåi nhö sau:
- Phöông phaùp ñieàu chænh baèng bieán trôû.
- Phöông phaùp ñieàu chænh baèng maùy phaùt moät
chieàu.
- Phöông phaùp duøng boä bieán ñoåi coù khaâu trung gian
xoay chieàu.
- Phöông phaùp duøng boä baêm ( Chopper ).
So vôùi caùc phöông phaùp treân thì boä baêm laø moät phöông
phaùp môùi. ÖÙng duïng cuûa caùc thieát bò tiristor coâng suaát lôùn ra
ñôøi trong ngaønh ñieän töû coâng suaát. Ñaõ goùp phaàn taïo ra caùc
boä chuyeån maïch nhaèm thöïc hieän vieäc chuyeån ñoåi ñieän aùp
moät chieàu vôùi hieäu quaû cao, ñoä nhaïy ñaït yeâu caàu kyõ thuaät,
ñieàu khieån trôn, chi phí baûo trì thaáp, kích thöôùc nhoû neân dieän
tích laép ñaët maùy nhoû.
Boä baêm duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp moät chieàu khoâng
ñoåi U thaønh caùc xung moät chieàu coù trò soá trung bình bieán ñoåi
Utb. Utb coù theå ñieàu chænh ñöôïc töø baèng 0 ñeán lôùn nhaát, baèng
chính ñieän aùp nguoàn cung caáp cho boä baêm.
ÖÙng duïng quan troïng nhaát cuûa boä baêm laø ñieàu chænh
toác ñoä cuûa ñoäng cô moät chieàu trong coâng nghieäp vaø giao
thoâng vaän taûi. Bôûi vì vieäc söû duïng boä baêm hoaøn toaøn thích
hôïp, tieát kieäm ñöôïc naêng löôïng, kinh teá vaø hieäu quaû cao, ñoàng
thôøi ñaûm baûo ñöôïc traïng thaùi haõm taùi sinh cuûa ñoäng cô.
Coù ba daïng boä baêm: boä baêm noái tieáp, boä baêm song
song, boä baêm ñaûo doøng.

II. 1 Boä baêm noái tieáp:

II. 1. a Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
Sô ñoà nguyeân lyù cuûa heä thoáng ñöôïc bieåu dieãn nhö
sau:

VS1 Id
+ • • • •

(-) + Rd
C
(+) - V
S2
• • D0 Ld
U DC

LC
Ud
↑ E
ID0
- • •
Hình 3. 25 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä baêm noái tieáp.
Trong ñoù:
- VS1: Laø tiristor chính.
- VS2: Laø tiristor phuï, duøng ñeå ngaét boä baêm.
- Lc, Dc, C: Laø caùc phaàn töû chuyeån maïch, taïo
maïch naïp cho tuï C.
- D0: Diode hoaøn naêng löôïng, duy trì doøng qua taûi
khi boä baêm ngaét.
Boä baêm noái tieáp laø moät khoùa ñieän S baèng tiristor
ñöôïc ñieàu khieån ñoùng môû trong heä thoáng moät caùch chu kyø. Khi
S ñoùng thì ñieän aùp ngoû ra treân taûi Ud = U coøn khi S môû thì Ud =
0.
Giaû söû ôû traïng thaùi ban ñaàu VS1 vaø VS2 ñeàu bò khoùa,
tuï C ñöôïc naïp ñaày vôùi baûn cöïc döông ôû phía treân nhö ghi chuù
trong hình ( 3. 25 ).
Cho xung ñieàu khieån kích tiristor chính VS1, VS1 môû, doøng
ñieän töø cöïc döông cuûa nguoàn U chaïy qua V S1 vaøo maïch phuï taûi
( R, L, E ) roài trôû veà cöïc aâm cuûa nguoàn U. Ñoàng thôøi tuï C seõ
phoùng ñieän theo voøng: VS1-Lc-Dc-C vaø tuï C ñöôïc naïp ñieän theo
chieàu ngöôïc laïi. Ñieän aùp ra treân taûi Ud = U.
Khi cho xung ñieàu khieån kích tiristor phuï VS2, VS2 môû, ñaët
ñieän aùp giöõa hai baûn cöïc cuûa tuï C leân VS1 laøm cho VS1 bò khoùa
laïi. Luùc naøy ñieän aùp ra treân taûi Ud = 0.
Thay ñoåi tyû soá thôøi gian ñoùng vaø thôøi gian ngaét cuûa
VS1 seõ ñieàu chænh ñöôïc giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ra treân
taûi.
Goïi T laø chu kyø cuûa boä baêm, T = Tñg + Tng. Trong ñoù:
- Tñg = αT laø thôøi gian ñoùng maïch cuûa VS1.
- Tng = T - Tñg laø thôøi gian ngaét maïch.
- α = Tñg/T laø tyû soá ñoùng cuûa chu kyø.
Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ra treân taûi:
1
T
Tdg
U tb =∫ Udt = T U = αU ( 3.
T ñoåi tyû soá ñoùng α thì coù theå44 )
Khi ta thay 0 ñieàu chænh
ñöôïc Utb. Coù hai caùch ñeå thay ñoåi α:
- Giöõ coá ñònh chu kyø xung T ( taàn soá coá ñònh ),
thay ñoåi thôøi gian ñoùng maïch Tñg cuûa boä baêm. Phöông phaùp naøy
ñöôïc goïi laø phöông phaùp ñieàu khieån ñoä roäng xung.
- Giöõ coá ñònh thôøi gian ñoùng maïch Tñg, thay ñoåi chu
kyø cuûa boä baêm T ( taàn soá bieán thieân ). Phöông phaùp naøy ñöôïc
goïi laø phöông phaùp ñieàu taàn.
Khi α = 0 töùc laø Tñg = 0 ta coù Utb = 0, boä baêm thöôøng
xuyeân ngaét maïch, n = 0.
Khi α = 1 töùc laø Tñg = T ta coù Utb = U, boä baêm thöôøng
xuyeân ñoùng maïch, n = nmax.
Trong heä thoáng, thôøi gian ñoùng maïch Tñg coù theå ñieàu
chænh tuøy theo yù muoán nhöng Tñg khoâng theå nhoû hôn moät nöõa
chu kyø cuûa maïch dao ñoäng LC, töùc laø phaûi ñaûm baûo:
L
Tdg > π
C
Ta coù sô ñoà bieåu dieãn ñieän aùp ra treân taûi Ud nhö sau:
Ud

U
Utb

t
0
Tñg Tng
Hình 3. 26 Sô ñoà bieåu dieãn ñoà thò ñieän aùp ngoõ ra treân taûi Ud.
T
Xeùt quaù trình dao ñoäng cuûa doøng taûi: Trong khoaûng
thôøi gian 0 < T < T ñg khoùa S ñoùng ñieän. Ñieän aùp ra treân
taûi Ud = U, doøng ñieän taûi I taêng töø giaù trò nhoû nhaát I min ñeán
giaù trò lôùn nhaát Imax. Bieåu thöùc I ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch giaûi
phöông trình cuûa maïch ñieän khi S ñoùng:
di R U − E
+ i=
dt L L
Bieåu thöùc toång quaùt cuûa doøng ñieän seõ laø:
R
U −E
−( ) t
i = K 1l + L ( 3. 45 )
R
Taïi thôøi ñieåm t = 0 thì:
U−E U−E
i = I min = K 1 +
⇒ K 1 = I min −
R R
Thay giaù trò K1 vaøo ( 3. 45 ) ta ñöôïc:
R
U −E −L t U −E
i =( I min − )e + ( 3. 46 )
R R
Khi t = Tñg ta coù trò soá lôùn nhaát cuûa doøng ñieän:
R
U − E − L Tdg U − E
I max = ( I min − )e +
R R
R R
U −E − Tdg − Tdg
⇒ I max = (1 − e L
) + I min e L ( 3.
Ta nhaän thaáyR trong giai ñoaïn S ñoùng thì doøng ñieän taûi
47 )
I taêng töø trò soá Imin ñeán Imax theo qui luaät cuûa haøm soá muõ.
Lyù luaän töông töï, xeùt trong khoaûng thôøi gian Tñg < t
0 do ñoù söùc
ñieän ñoäng E > Ud.
Nhö vaäy, khi S môû thì Ud = 0 vaø khi S ngaét thì Ud = U
doøng ñieän höôùng veà chieàu aâm maëc duø U d döông. Do ñoù, phaïm
vi ñieàu chænh seõ ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:
U



I
Hình 3. 34 Ñoà thò bieåu dieãn phaïm vi ñieàu chænh cuûa heä thoáng
söû duïng boä baêm song song.

II. 3 Boä baêm ñaûo doøng:

II. 3. a Nguyeân lyù hoaït ñoäng:
Boä baêm ñaûo doøng laø söï keát hôïp giöõa boä baêm noái
tieáp vaø boä baêm song song. Boä baêm ñaûo doøng seõ cho pheùp
truyeàn naêng löôïng theo hai chieàu. Ta coù sô ñoà nguyeân lyù cuûa
boä baêm ñaûo doøng ñöôïc trình baøy nhö sau:

D2 Id
+ • • • •
I2 •
T1 R


T2 D1 L
U Ud

E

- • • •
Hình 3. 35 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä baêm ñaûo doøng.
II. 3. b Caùch ñieàu chænh toác ñoä:
Khi taûi laø maùy ñieän moät chieàu, U laø nguoàn ñieän aùp
moät chieàu khoâng ñoåi thì maùy ñieän coù theå laøm vieäc ôû hai
traïng thaùi: Ñoäng cô vaø maùy phaùt.
ÔÛ traïng thaùi ñoäng cô: T2 khoùa, T1 môû trong khoaûng
thôøi gian laø α1T cuûa chu kyø. Luùc naøy ñieän aùp ra treân taûi seõ
laø: Ud = α1U vaø söùc ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô E = U d - RId = α1U - RId
vôùi Id > 0.
ÔÛ traïng thaùi maùy phaùt: T1 khoùa, T2 môû trong khoaûng
thôøi gian α2T cuûa chu kyø. Luùc naøy ñieän aùp ra treân taûi seõ laø: Ud
= ( 1 - α2 )U vaø söùc ñieän ñoäng treân ñoäng cô: E = Ud - RId = ( 1 - α2 )
U - RId vôùi Id < 0. Moái quan heä giöõa caùc tyû soá chu kyø α1 vaø α2: α1
+ α2 = 1.
Nhö vaäy, vôùi boä baêm ñaûo doøng, baèng caùch taùc
ñoäng vaøo α1 vaø α2 ta seõ coù ñöôïc moät hoï ñaëc tính cô ñieän cuûa
ñoäng cô ñieän moät chieàu ôû hai traïng thaùi laø ñoäng cô vaø haõm
taùi sinh.
n
α2 =
0 0,2 α1 =
50, 0,75
1
5
0,7 0,5
5 1
0,25
0 M, I
0
Hình 3. 36 Hoï ñaëc tính cô cuûa heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä söû
duïng boä baêm ñaûo doøng.
Nhö vaäy, ñoái vôùi boä baêm ñaûo doøng seõ ñaûm baûo
cho heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän laøm vieäc treân hai goùc phaàn tö
thöù nhaát vaø thöù tö cuûa maët phaúng toïa ñoä U, I.
Khi caû hai T1 vaø T2 ñeàu môû Ud = +U vaø U = -U neáu
chuùng ñeàn ngaét, luùc ñoù hai diode D1 vaø D2 seõ ñoàng thôøi daãn.
Do ñoù, giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ra treân taûi
luoân luoân döông neáu thôøi gian môû cuûa caùc boä chopper T1, T2
lôùn hôn thôøi gian ngaét cuûa chuùng. Neáu ngöôïc laïi thì giaù trò trung
bình cuûa ñieän aùp ra treân taûi seõ coù giaù trò aâm. Khi I d döông vaø
Ud aâm thì naêng löôïng seõ ñöôïc traû laïi nguoàn. Ta coù sô ñoà maïch
ñoäng löïc vaø phaïm vi ñieàu chænh cuûa boä baêm ñaûo doøng ñöôïc
minh hoïa nhö sau:


+ • •
U
T1 D2
• ÑK
U • Ñ •
I
0
D1 T2
(a) •
-Hình 3. 37• Heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô söû duïng boä

(b)
baêm ñaûo doøng:
a). Maïch ñoäng löïc.
b). Phaïm vi ñieàu chænh.
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO

1. Buøi Quoác Khaùnh, Nguyeãn Vaên Lieãn, Nguyeãn Thò
Hieàn. Truyeàn ñoäng ñieän. Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø
kyõ thuaät. Haø Noäi -1996.

2. Taùc giaû CYRIL W. LANDER ( Ngöôøi dòch Leâ Vaên
Doanh ). Ñieän töû coâng suaát vaø ñieàu khieån toác ñoä
ñoäng cô ñieän. Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät -
1997.

3. Nguyeãn Bính. Ñieän töû coâng suaát. Nhaø xuaát baûn
khoa hoïc vaø kyõ thuaät.
Haø Noäi -1996.

4. Traàn Khaùnh Haø. Maùy ñieän1. Nhaø xuaát baûn khoa
hoïc vaø kyõ thuaät.
Haø Noäi - 1997.

5. Ñoã Xuaân Tuøng, Tröông Tri Ngoä. Nhaø xuaát baûn xaây
döïng. Haø Noäi.
MUÏC LUÏC

Trang

Chöông I: Giôùi thieäu veà ñieän töû coâng suaát ............................................1

I. Diode coâng suaát.....................................................................1
II. Transistor coâng suaát...............................................................3
III. Tiristor........................................................................................7
IV. Triac.........................................................................................10

Chöông II: Nghieân cöùu vaø trình baøy caùc phöông phaùp ñieàu
chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp....................12

I. Khaùi nieäm chung...........................................................12
II. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp
ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô..........................................13
III. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng
..............................................................................................15
IV. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû
phuï treân maïch phaàn öùng...............................................16
V. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn
öùng......................................................................................17
VI. Ñieàu chænh toác ñoä baèng heä thoáng maùy phaùt -
ñoäng cô ( F - Ñ )...................................................................20
VII. Heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän - ñoäng cô..........24
VIII. Heä thoáng khueách ñaïi töø - ñoäng cô.......................29

Chöông III: Caùc heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät
chieàu kích töø ñoäc laäp coù duøng ñieän töû coâng suaát......................34

I. Heä thoáng chænh löu ñoäng cô......................................34
I. 1 Heä thoáng chænh löu ba pha hình tia - ñoäng cô
.....................................................................................34
I. 1. a Sô ñoà nguyeân lyù....................................34
I. 1. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø daïng soùng 35
I. 1. c Hieän töôïng chuyeån maïch......................39
I. 1. d Soùng haøi vaø vieäc san baèng ñieän aùp
ra cuûa soùng haøi................................................40
I. 1. e Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô. .41
I. 1. f Nhaän xeùt..................................................44
I. 2 Heä thoáng chænh löu ba pha hình caàu - ñoäng cô
.....................................................................................45
I. 2. a Sô ñoà nguyeân lyù....................................45
I. 2. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø daïng soùng 46
I. 2. c Hieän töôïng chuyeån maïch......................50
I. 2. d Soùng haøi vaø vieäc san baèng ñieän aùp
ra cuûa boä chænh löu..........................................52
I. 2. e Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô. .53
I. 2. f Nhaän xeùt..................................................54
I. 3 Cheá ñoä nghòch löu trong heä thoáng chænh löu -
ñoäng cô.......................................................................54
I. 4 Ñaûo chieàu quay trong heä thoáng chænh löu -
ñoäng cô.......................................................................55
I. 4. a Phöông phaùp ñaûo chieàu doøng kích töø cuûa
ñoäng cô..........................................................................56
I. 4. b Phöông phaùp ñaûo chieàu doøng phaàn öùng
baèng tieáp ñieåm...........................................................57
I. 4. c Phöông phaùp ñaûo chieàu doøng phaàn öùng
nhôø boä chænh löu keùp...............................................59
II. Heä thoáng baêm - ñoäng cô...........................................62
II. 1 Boä baêm noái tieáp.............................................63
II. 1. a Nguyeân lyù hoaït ñoäng...........................63
II. 1. b Caùch ñieàu chænh toác ñoä....................66
II. 2 Boä baêm song song............................................67
II. 2. a Nguyeân lyù hoaït ñoäng...........................67
II. 2. b Caùch ñieàu chænh toác ñoä....................69
II. 3 Boä baêm ñaûo doøng..........................................69
II. 3. a Nguyeân lyù hoaït ñoäng...........................69
II. 3. b Caùch ñieàu chænh toác ñoä....................70
KEÁT LUAÄN


Qua quaù trình thöïc hieän taäp luaän vaên toát
nghieäp ñaõ giuùp em hieåu roõ hôn veà thöïc teá ñoàng
thôøi cuûng coá laïi kieán thöùc ñaõ hoïc trong suoát thôøi
gian qua.
Ñeà taøi naøy mang naëng veà lyù thuyeát lieân
quan ñeán ngaønh truyeàn ñoäng ñieän. Döôùi söï höôùng
daãn cuûa Thaày Nguyeãn Dö Xöùng, sinh vieân thöïc hieän
ñaõ coá gaéng ñeå trình baøy khaù ñaày ñuû yeâu caàu
cuûa taäp luaän vaên:
- Giôùi thieäu caùc linh kieän baùn daãn coâng suaát
lôùn nhö: diode, transistor, triac vaø ñaëc bieät laø tiristor.
- Giôùi thieäu caùc phöông phaùp ñieàu chænh toác
ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp vaø öùng duïng
cuûa ñieän töû coâng suaát trong vieäc ñieàu chænh toác
ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp qua caùc heä
thoáng:
. Heä thoáng chænh löu - ñoäng cô.
. Heä thoáng baêm - ñoäng cô.
Vôùi söï quan taâm vaø noã löïc khoâng ngöøng, taäp
luaän vaên ñaõ ñöôïc hoaøn thaønh vaø coù noäi dung baùm
saùt yeâu caàu ñeà ra.
Maëc duø coøn nhieàu haïn cheá, thieáu soùt nhöng
qua taäp luaän vaên naøy ñaõ giuùp sinh vieân thöïc hieän
ñaùnh giaù ñöôïc chính mình. Ñaây seõ laø moät thaønh
quaû lôùn sau nhieàu naêm hoïc taäp vôùi söï giuùp ñôõ
cuûa quyù thaày coâ, baïn beø.
Moät laàn nöõa em xin chaân thaønh caûm ôn Thaày
Nguyeãn Dö Xöùng ñaõ taän tình chæ baûo ñeå giuùp em
hoaøn thaønh taäp luaän vaên naøy.

Sinh vieân thöïc hieän
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản